JP4478516B2 - 画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents
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この二成分現像方式は、カラー化が容易なことから現在広く用いられている。この方式において、現像剤は現像スリーブの回転に伴い、現像領域に搬送される。現像剤が現像領域に搬送されるに従い、現像剤中の多数の磁性キャリアが現像極の磁力線に沿いながら、トナーを伴って集合し、磁気ブラシを形成する。
しかしながら、特許文献1記載の技術では、回収したトナーをトナーのみで搬送するため、搬送経路中で回収トナーが凝集したり、経路途中でトナーの極性が変化することが考えられる。また、経時でのキャリア劣化を考慮していないため、リサイクルトナーにより、地肌汚れを発生させる可能性がある。そのため、この技術では、前記問題点からカラー画像形成装置においてトナーリサイクルを行うことは難しいものとなっている。
しかしながら、特許文献2記載の技術では、初期的にはリサイクル可能であると考えられるが、キャリアの劣化に対して考慮されていないため、経時においてトナー飛散、地肌汚れが発生するという問題点がある。また剥がれ落ちたトナー添加剤や紙紛等の不純物を排出する機構や精製機構を有していないため、現像剤の安定化が図れないという問題点もある。
請求項1記載の発明では、像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、該二成分現像剤を前記像担持体との間に形成される現像領域に搬送し、前記像担持体の表面上に形成される潜像を前記現像剤担持体から供給されるトナーで現像する現像手段と、転写工程後に、前記像担持体上に残留した残留トナーを回収するトナー回収機構と、該回収トナーを前記現像手段に戻すトナーリサイクル機構とを有する画像形成装置を使用する画像形成方法において、前記像担持体上の残留トナーを、前記トナー回収機構に配設され磁極を内包し新規の磁性キャリアが補給されて磁気ブラシを形成する磁気ブラシ形成手段と摺擦回収手段とで回収した後、前記磁気ブラシ形成手段で回収した回収トナーと、前記摺擦回収手段で回収した回収トナーとを分離し、その後、前記磁気ブラシ形成手段で回収した回収トナーと共に前記新規の磁性キャリアを、前記トナーリサイクル機構に配設された現像剤回収経路を経由させて前記現像手段に搬送して再利用すると同時に、前記摺擦回収手段で回収した回収トナーを、該回収トナーを収納し廃棄するための廃トナー収納手段に搬送することを特徴とする。
「像担持体上の残留トナーを、前記トナー回収機構に配設され磁極を内包し新規の磁性キャリアが補給されて磁気ブラシを形成する磁気ブラシ形成手段と摺擦回収手段とで回収した後、」とは、「先ず、磁気ブラシ形成手段により像担持体上の残留トナーを回収した後、摺擦回収手段によって像担持体上の残留トナーを回収し、その後、」を含むことを意味する。
請求項3記載の発明では、請求項1または2記載の画像形成方法において、残留トナーを回収した前記磁気ブラシが前記磁気ブラシ形成手段から離れる現像剤離れ位置が、前記磁気ブラシ形成手段に存在することを特徴とする。
請求項4記載の発明では、請求項1ないし3の何れか一つに記載の画像形成方法において、前記磁気ブラシ形成手段は、回転自在であり、該磁気ブラシ形成手段の回転方向が、前記像担持体の回転方向に対して逆方向であることを特徴とする。
請求項6記載の発明では、表面に潜像を形成する像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体に対向して配置され、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを収納し、前記像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体の表面に形成されるトナー像をシート状記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置を使用する画像形成方法において、請求項1ないし5の何れか一つに記載の画像形成方法を使用することを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項8記載の画像形成装置において、前記新規の磁性キャリアあるいは新規現像剤を前記磁気ブラシ形成手段に補給する新規現像剤補給機構を有することを特徴とする。
請求項11記載の発明は、請求項8ないし10の何れか一つに記載の画像形成装置において、前記磁気ブラシ形成手段は、回転自在であり、該磁気ブラシ形成手段の回転方向が、前記像担持体の回転方向に対して逆方向であることを特徴とする。
請求項13記載の発明は、表面に潜像を形成する像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体に対向して配置され、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを収納し、前記像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体の表面に形成されるトナー像をシート状記録媒体に転写する転写手段とを具備する画像形成装置において、前記画像形成装置は、請求項8ないし12の何れか一つに記載の画像形成装置であることを特徴とする。
請求項6、13記載の発明によれば、上記構成により、像担持体上の比較的劣化の程度の低い残留トナーを磁気ブラシ形成手段で形成された磁気ブラシにおける新規の磁性キャリア上に静電的に保持して回収し、地肌汚れ、粒状性低下などの異常画像の発生を抑制しながら、トナーリサイクルを行うとともに、効率的にトナーに帯電を与え、かつ、磁気ブラシ形成手段で回収した回収トナーと摺擦回収手段で回収した回収トナーとを分離し、その後、磁気ブラシ形成手段で回収した回収トナーと共に新規の磁性キャリアを、現像剤回収経路を経由させて現像手段に搬送して再利用すると同時に、磁気ブラシ形成手段で回収できない比較的劣化の程度が進行している回収トナーは、摺擦回収手段で回収して廃トナー収納手段に廃棄することにより、現像剤劣化の進行を抑制し、経時において、トナーの信頼性および安定性を向上できることで、高品位の画像を維持することが可能な画像形成方法、画像形成装置を提供することができる。
図1〜図4に、本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置の要部を示す。第1の実施形態の画像形成装置は、後述する図8に示すフルカラー画像形成装置に用いられる他、単色の画像形成装置にも用いられる。
現像スリーブ302の軸の両端部は、これを内蔵する現像器ハウジング301の紙面の手前側および奥側に形成された図示しないハウジング側壁に、図1中矢印で示す回転方向(反時計回り)に回転自在に支持されていて、図示しない駆動手段によって同方向に回転駆動される。
図4に示すように、残留トナーTaは比較的帯電能力を有するトナーを、残留トナーTbは比較的帯電能力の無い劣化したトナーを表している。
回収スリーブ621およびブレード部材631は、感光体ドラム100の軸線方向に沿って同感光体ドラム100の長さ方向の現像領域に少なくとも至るべく延在するように形成されている。
摺擦回収手段は、上記ブレード部材631に限らず、例えばナイロン、アクリル、またはポリエステル繊維等で形成された周知のファーブラシを用いても良い。
同様に、搬送スクリュー632は、前記図示しないハウジング側壁によりに回転自在に支持された軸632aに固着されて形成されていて、後述する廃トナー回収経路を経由して廃トナーボトル(図示せず)に劣化した回収トナーTbを搬送・排出する方向に図示しない駆動手段により回転駆動される。
新規トナーTおよび新規キャリアCは、トナーボトル361の供給口に設けられた図示しない開閉弁、キャリアボトル360の供給口に設けられた図示しない開閉弁を介してそれぞれ排出され、フレキシブルチューブ362を経由してトナー回収部600へ移動する。トナーボトル361の供給口は、トナー回収部600に通じるフレキシブルチューブ362の他に、現像器300に通じる補給経路363にも接続されていて、必要に応じて新規トナーTを現像器300に直接補給する。また、フレキシブルチューブ362中の新規トナーTおよび新規キャリアCは図示しないモーノポンプの回転により、トナー回収部600に搬送される。その後、トナー回収部600における後述する特徴的な動作を経て、リサイクル経路701を通じて、再び現像器300に搬送される。搬送された現像剤は、現像器300内で分散、混合され現像に再使用される。
なお、現像器300内のトナー濃度検知手段としては、透磁率センサ351に限らず、光の反射光強度を測定する光反射型フォトセンサを用いても良い。
その後、搬送スクリュー632の回転に伴い、廃トナーボトル(例えば図8参照)に貯留される。ここで回収される回収トナーTbは、比較的劣化が進行しているものが多い。そのため、新規キャリアとの混合によっても電荷付与が困難であり、このトナーTbをリサイクルすると、特に環境変動によりトナー飛散、地肌汚れが発生する可能性が高いためリサイクルは行っていない。
上述の構成による特有の動作を行うことにより、感光体ドラム100から回収された残留トナーTa(以下、「回収トナーTa」というときがある)は、トナーを帯電させる能力が高い新規現像剤とのみ混合することができる。そのため、回収トナーTaはキャリアC上に確実に保持され、現像器300内でトナー飛散や地肌汚れを発生させることがなく、カラー現像装置におけるトナーリサイクルが可能となった。
図5を参照して、トナー回収部の別の構成に係る変形例1について説明する。
変形例1は、図1〜図4に示した第1の実施形態と比較して、トナー回収部600に代えたトナー回収部600Aを有することのみ相違する。トナー回収部600Aは、第1の実施形態のトナー回収部600と比較して、回収用現像剤層厚規制部材651の配置を変えたことのみ相違する。
図5に示すように、変形例1では、回収用現像剤層厚規制部材651の前で新規現像剤を滞留させて磁気ブラシを形成し、感光体ドラム100を摺擦し、残留トナーTaを回収するものである。
図6を参照して、トナー回収部の別の構成に係る変形例2について説明する。
変形例2は、図1〜図4に示した第1の実施形態と比較して、トナー回収部600に代えたトナー回収部600Bを有することのみ相違する。トナー回収部600Bは、第1の実施形態のトナー回収部600と比較して、回収部ハウジング610に一体的に形成された仕切り壁610aを有する点、および搬送スクリュー641とは別の搬送スクリュー642を配設した点が主に相違する。
図5に示すように、変形例1では、搬送スクリュー641とは別の搬送スクリュー642を設け、現像剤G(新規キャリアC、回収トナーTa)が各搬送スクリュー641、642間を循環させる方式である。
さらに、画像面積率の極端に低い画像を連続出力する場合、残留トナーが殆ど発生しない。このような場合は、回収スリーブ621は感光体ドラム100に対して接離可能な構成としても良い。
図7を参照して、本発明の参考例としてのプロセスカートリッジについて説明する。
図7において、符号600Cは、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジを示す。プロセスカ−トリッジ600Cは、図6に示したトナー回収部600Bを有する画像形成装置における現像装置と比較して、画像形成装置本体に対して着脱自在に一体的に構成した点、プロセスカ−トリッジ600C内の現像剤貯蔵部643に、予め現像剤またはキャリアを満たした点が主に相違する。
図8に、本発明の第2の実施形態に係る画像形成装置の概略的な全体構成を示す。同図に示した画像形成装置は、第1の実施形態に係る画像形成装置の現像剤リサイクル装置200を用いた画像形成装置の一例であり、4色のイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色毎に感光体、現像器および現像剤リサイクル装置を持ち、各色のトナー像を転写紙に順次転写することにより、フルカラー画像を形成するタンデム方式のフルカラー画像形成装置50である。
各画像形成部22Y、22M、22C、22Bkの感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkの配置位置の図8において下方には、シート状記録媒体である転写材の一例としての転写紙Pを吸着し搬送する搬送転写ベルト5が対向して張設されている。搬送転写ベルト5は、駆動ローラ15と従動ローラ17との間に掛け渡されて図中矢印方向(反時計回り)に走行搬送するようになっている。搬送転写ベルト5は、転写紙Pを静電吸着・担持し搬送する機能を有する。
図示しない操作パネルのキー操作等によりフルカラー画像形成の信号が送信されると、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各画像形成部22Y、22M、22C、22Bkが所定のタイミングでそれぞれ作動して、各感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bk上に各色のトナー像が形成される。これを画像形成部22Yで例示すると、感光体ドラム1Yが図1中時計回り方向に回転するとともに、その外表面が帯電装置2Yにより一様に帯電され、次いで露光装置3Yの前記LDから画像信号に応じてレーザ光が照射され、ポリゴンミラー5により走査されつつ感光体ドラム1Y上に露光・結像されて、静電潜像が形成される。そして、静電潜像が形成された感光体ドラム1Yが現像装置3Yに対向すると、現像器3Y内の現像剤担持体である現像ローラとも呼ばれる現像スリーブ302(図1参照)により現像器3Y内の現像剤が感光体ドラム1Yと対向する現像ニップ領域へ搬送されることで、現像剤中のトナーが感光体ドラム1Yの表面に形成された静電潜像に供給・付着されて現像され、感光体ドラム1Y上にイエロー(Y)の顕像化されたトナー像が形成される。
他色の画像形成部7M、7C、7Bkでも、画像形成部22Yと同様にしてトナー像が形成される。
一色目のイエロー(Y)のトナー像転写位置において、転写装置8Yにより形成される電界の作用で、イエロー(Y)のトナー像が転写紙Pに転写され、その転写が行なわれると同時に、転写紙Pは搬送転写ベルト5に静電吸着されて搬送転写ベルト5により搬送される。このようにしてイエロー(Y)のトナー像が転写された転写紙Pは、各色毎に順に設けられた転写装置8M、8C、8Bkと各感光体ドラム1M、1C、1Bkとの間の転写位置に順次搬送され、各感光体ドラム1M、1C、1Bk上に形成されたシアン(C)のトナー像、マゼンタ(M)のトナー像、ブラック(Bk)のトナー像が転写紙P上に順次転写される。こうして全ての色のトナー像が転写紙P上に転写されることでフルカラーのトナー像が転写紙P上に形成される。
以上述べたとおり、本発明を特定の実施形態、変形例、実施例等について説明したが、本発明が開示する技術的範囲は、上述した各実施形態や各変形例あるいは実施例等に例示されているものに限定されるものではなく、それらを適宜組み合わせて構成してもよく、本発明の範囲内において、その必要性および用途等に応じて種々の実施形態や変形例あるいは実施例を構成し得ることは当業者ならば明らかである。
2Y,2M,2C,2Bk 帯電装置(帯電手段)
3Y,3M,3C,3Bk,300 現像器(現像手段としての現像装置)
6Y,6M,6C,6Bk,600,600A,600B トナー回収部(トナー回収機構を構成する)
8Y,8M,8C,8Bk 転写ローラ(転写手段を構成する)
10 廃トナーボトル(廃トナー収納手段)
11Y,11M,11C,11Bk 廃トナー回収経路
50 フルカラー画像形成装置
200 現像剤リサイクル装置
621 回収スリーブ(磁気ブラシ形成手段)
632,641 搬送スクリュー(回収トナー搬送手段)
633 仕切り板(分離手段)
691 固定磁極
631 ブレード部材(摺擦回収手段)
701 リサイクル経路(現像剤回収経路)
702 スパイラルコイル(現像剤搬送手段)
C キャリア
G 現像剤
P 転写紙(シート状記録媒体の一例)
T トナー
Ta,Tb 残留トナー
Claims (14)
- 像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体が、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持し、該二成分現像剤を前記像担持体との間に形成される現像領域に搬送し、前記像担持体の表面上に形成される潜像を前記現像剤担持体から供給されるトナーで現像する現像手段と、転写工程後に、前記像担持体上に残留した残留トナーを回収するトナー回収機構と、該回収トナーを前記現像手段に戻すトナーリサイクル機構とを有する画像形成装置を使用する画像形成方法において、
前記像担持体上の残留トナーを、前記トナー回収機構に配設され磁極を内包し新規の磁性キャリアが補給されて磁気ブラシを形成する磁気ブラシ形成手段と摺擦回収手段とで回収した後、前記磁気ブラシ形成手段で回収した回収トナーと、前記摺擦回収手段で回収した回収トナーとを分離し、その後、前記磁気ブラシ形成手段で回収した回収トナーと共に前記新規の磁性キャリアを、前記トナーリサイクル機構に配設された現像剤回収経路を経由させて前記現像手段に搬送して再利用すると同時に、前記摺擦回収手段で回収した回収トナーを、該回収トナーを収納し廃棄するための廃トナー収納手段に搬送することを特徴とする画像形成方法。 - 請求項1記載の画像形成方法において、
前記新規の磁性キャリアは、新規現像剤補給機構によって前記磁気ブラシ形成手段に補給されることを特徴とする画像形成方法。 - 請求項1または2記載の画像形成方法において、
残留トナーを回収した前記磁気ブラシが前記磁気ブラシ形成手段から離れる現像剤離れ位置が、前記磁気ブラシ形成手段に存在することを特徴とする画像形成方法。 - 請求項1ないし3の何れか一つに記載の画像形成方法において、
前記磁気ブラシ形成手段は、回転自在であり、該磁気ブラシ形成手段の回転方向が、前記像担持体の回転方向に対して逆方向であることを特徴とする画像形成方法。 - 請求項1ないし4の何れか一つに記載の画像形成方法において、
現像バイアスとして、DCバイアスを用いることを特徴とする画像形成方法。 - 表面に潜像を形成する像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体に対向して配置され、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを収納し、前記像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体の表面に形成されるトナー像をシート状記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置を使用する画像形成方法において、
請求項1ないし5の何れか一つに記載の画像形成方法を使用することを特徴とする画像形成方法。 - 請求項6記載の画像形成方法において、
前記画像形成方法は、少なくとも2色のトナーを用いて現像可能な複数の現像装置を有するカラー画像形成装置を使用することを特徴とする画像形成方法。 - 像担持体に対向して配置され、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持して該二成分現像剤を前記像担持体との間に形成される現像領域に搬送する、内部に磁石を有する現像剤担持体を備え、前記像担持体の表面上に形成される潜像をトナーで現像する現像手段と、転写工程後に、前記像担持体上に残留した残留トナーを回収するトナー回収機構と、該回収トナーを前記現像手段に戻すトナーリサイクル機構とを有する画像形成装置において、
前記トナー回収機構は、前記像担持体上の残留トナーを回収するための、磁極を内包し、新規の磁性キャリアが補給されて磁気ブラシを形成する磁気ブラシ形成手段と、前記像担持体上の残留トナーを摺擦して回収するための摺擦回収手段と、前記磁気ブラシ形成手段と前記摺擦回収手段とで回収した各回収トナーを分離する分離手段と、前記分離手段により分離された各回収トナーをそれぞれ搬送する回収トナー搬送手段とを有し、
前記トナーリサイクル機構は、前記磁気ブラシ形成手段で回収し前記回収トナー搬送手段により搬送されてきた回収トナーおよび前記新規の磁性キャリアを通す現像剤回収経路と、前記回収トナー搬送手段により搬送されてきた回収トナーおよび前記新規の磁性キャリアを前記現像剤回収経路を経由させて前記現像手段に搬送する現像剤搬送手段とを有し、
前記摺擦回収手段で回収した回収トナーを廃棄すべく集める廃トナー収集機構を有し、
前記廃トナー収集機構は、前記摺擦回収手段で回収した回収トナーを通す廃トナー回収経路と、前記摺擦回収手段で回収した回収トナーを収納し廃棄するための廃トナー収納手段と、前記回収トナー搬送手段により搬送されてきた回収トナーを前記廃トナー回収経路を経由させて前記廃トナー収納手段に搬送する廃トナー搬送手段とを具備することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8記載の画像形成装置において、
前記新規の磁性キャリアあるいは新規現像剤を前記磁気ブラシ形成手段に補給する新規現像剤補給機構を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8または9記載の画像形成装置において、
残留トナーを回収した前記磁気ブラシが前記磁気ブラシ形成手段から離れる現像剤離れ位置が、前記磁気ブラシ形成手段に存在することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8ないし10の何れか一つに記載の画像形成装置において、
前記磁気ブラシ形成手段は、回転自在であり、該磁気ブラシ形成手段の回転方向が、前記像担持体の回転方向に対して逆方向であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8ないし11の何れか一つに記載の画像形成装置において、
現像バイアスとして、DCバイアスを用いることを特徴とする画像形成装置。 - 表面に潜像を形成する像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体に対向して配置され、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとを収納し、前記像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体の表面に形成されるトナー像をシート状記録媒体に転写する転写手段とを具備する画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項8ないし12の何れか一つに記載の画像形成装置であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項13記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、少なくとも2色のトナーを用いて現像可能な複数の現像装置を有するカラー画像形成装置であることを特徴とする画像形成装置。
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