JP4645188B2 - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、現像剤担持体の表面に形成される現像剤層の厚さを規制する層厚規制部材を有する現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関するものである。
特開平5−313481号公報
従来、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、感光体ドラム等の静電潜像担持体上に画像露光を施して、画像情報の応じた静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によって可視像化し、可視像化されたトナー像を転写材上に転写・定着することにより、画像を形成するように構成されている。
このような画像形成装置に用いられる現像装置は、静電潜像担持体(例えば、感光体ドラム)に対向する現像剤担持体(例えば、現像ロール)を有し、この現像剤担持体上に現像剤を担持させ、現像剤層規制部材(以下、層圧規制部材ともいう)により現像剤層を適正厚さに規制した後、現像領域へ供給するものである。
従来、このような層厚規制部材としては、剛体や弾性体によってブレード状等に形成され、現像剤担持体に対向配置されるものが知られている。
そして、この種の現像装置において、例えば、感光体ドラムの周面全体に亘って均質な濃度の画像を得るためには、層厚規制部材の先端部と現像ロールの周面との間隙(ギャップ)を厳密に管理する必要がある。
このため、従来は、このような厳密な寸法精度が要求されるギャップを設定するためには、すきまゲージ等の専用冶具を層厚規制部材の先端と現像ロールの周面との間に挿入して長孔等で層厚規制部材の取り付け位置を調整した後、止めネジで固定していた。
そして、このような冶具を用いて微小(0.3〜0.7mm)で精密な精度(±0.05mm)を要する間隙を現像ロールの軸方向全体に亘って設定することは、長時間を要する困難な作業であった。
そこで、このような調整作業を簡略化することのできる層厚規制部材を有する現像装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1に開示された先行技術は、層厚規制部材の両端に一定高さの突起を設け、それを現像ロールに突き当てることにより、層厚規制部材と現像ロールとの間のギャップを調整するように構成したものである。
しかしながら、上記先行技術においては、現像剤担持体の駆動時においても、層厚規制部材に設けられた突起部が該現像剤担持体に接触しているため、現像剤担持体の駆動に伴い磨耗や騒音が生じ、さらに、現像剤担持体の駆動トルクも増大してしまうという問題を生じていた。
そこで、本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、現像剤担持体の駆動時に層厚規制部材と該現像剤担持体とが接触することなく、現像剤担持体との接触による磨耗や騒音及び駆動トルクの増大を防止すると共に、現像剤担持体と層厚規制部材との間のギャップを簡易・確実に調整設定が行なえる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、静電潜像担持体と対向して配設され、内蔵した複数の磁石により磁性現像剤を磁気的に吸着して現像領域に搬送する回転自在に形成された現像剤担持体と、その先端が該現像剤担持体の表面と所定の間隙を隔てて軸方向に延在するように配置され、現像剤担持体表面に吸着された現像剤量を規制して現像剤の薄層を形成する層厚規制部材とを有する現像装置において、前記現像剤担持体の非画像領域には、軸方向と直交する方向に突出形成された所定の高さのガイド段差部が設けられており、前記現像剤担持体と層厚規制部材とは、前記所定の間隙の調整時に前記現像剤担持体を軸方向にスライドさせた際、前記現像剤担持体のガイド段差部が前記層厚規制部材の先端と当接すると共に、駆動状態において、前記現像剤担持体と層厚規制部材とは接触しないように互いに配置形成されていることを特徴とするものである。
このように構成した本発明の現像装置は、現像剤担持体と、その先端が該現像剤担持体の表面と所定の間隙を隔てて軸方向に延在するように配置され、現像剤担持体表面に吸着された現像剤量を規制して現像剤の薄層を形成する層厚規制部材とを有する現像装置において、現像剤担持体の非画像領域には、軸方向と直交する方向に突出形成された所定の高さのガイド段差部が設けられており、現像剤担持体と層厚規制部材とは、所定の間隙の調整時に現像剤担持体を軸方向にスライドさせた際、現像剤担持体のガイド段差部が層厚規制部材の先端と当接すると共に、駆動状態において、現像剤担持体と層厚規制部材とは接触しないように互いに配置形成されているので、調整時には、現像剤担持体を軸方向にスライドさせて層厚規制部材と当接させることにより、特別な冶具を用いることなく、現像剤担持体と層厚規制部材との間の所定の間隙を簡易に調整設定することができると共に、駆動時における接触による磨耗や、騒音の発生及び駆動トルクの増大といった問題を防止することができる現像装置を簡易な構成で安価に提供することが可能となる。
ここで、前記ガイド段差部は、前記現像剤担持体の両端部の非画像領域のそれぞれに設けられており、前記所定の間隙の調整時に前記現像剤担持体を軸方向にスライドさせた際、前記現像剤担持体の両端部に設けられたガイド段差部のうち、一方のガイド段差部が前記層厚規制部材の先端と当接してもよい。
このように構成した場合には、ガイド段差部は、現像剤担持体の両端部の非画像領域のそれぞれに設けられており、所定の間隙の調整時に現像剤担持体を軸方向にスライドさせた際、現像剤担持体の両端部に設けられたガイド段差部のうち、一方のガイド段差部が層厚規制部材の先端と当接するので、調整時における現像剤担持体の軸方向の移動ストロークを短くすることができる。これにより、ギャップ調整設定時の作業性を向上させることができ、例えば、現場での保守時においても特別な冶具を用いることなく、容易に調整作業を行なうことが可能となる。
また、前記ガイド段差部は、複数の異なる所定の高さの段差を有していてもよい。
一般に、製造出荷時に、現像剤担持体と層厚規制部材との間隙を所定の間隔に調整した場合でも、現像装置の使用に伴う現像剤と現像剤担持体との摩擦により、現像剤担持体の表面が磨耗し、現像剤の搬送量が減少する。これに伴い、所定の間隙を使用頻度(使用履歴)に応じて出荷調整時よりも広げる必要が生じる。
そこで、上述のように構成した場合は、ガイド段差部に予め複数の異なる所定の高さの段差が設定されているので、ギャップ調整を行なう際に所定の高さの段差部を使用頻度に応じて適宜選択することにより、現像剤担持体と層厚規制部材との間の適切なギャップを簡易に調整設定することが可能となる。
さらに、前記複数の異なる所定の高さは、累積画像形成回数に応じて設定されていてもよい。
ここで、累積画像形成回数とは、例えば、記録媒体の累積画像形成枚数(コピー枚数)でもよいし、現像剤担持体の累積総回転数でもよい。
このように構成した場合は、複数の異なる所定の高さが、累積画像形成回数に応じて設定されているので、より装置の使用頻度に応じた適切な間隙を設定することができる。
さらにまた、前記複数の異なる所定の高さは、軸方向端部に向かって段階的に増大していてもよい。
このように構成した場合には、複数の異なる所定の高さが、軸方向端部に向かって段階的に増大しているので、調整時の現像剤担持体のスライド操作が容易となり、調整設定時の作業性をより向上させることができる。
なお、本発明は、上述した現像装置に限られるものではなく、このような現像装置を備える画像形成装置をも対象とするものである。
本発明によれば、特別な冶具を用いることなく、現像剤担持体と層厚規制部材との間の所定の間隙を簡易に調整設定することができると共に、駆動時における接触による磨耗や、騒音の発生及び駆動トルクの増大を防止することができる現像装置を簡易な構成で安価に提供することが可能となる。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
<第一の実施形態>
まず、本発明に係る現像装置を含む画像形成装置の概略構成について、図1を参照して説明する。図1は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図1に示されるように、本発明に係る画像形成装置10は、一様帯電後に像光を照射することにより表面に静電電位の差による潜像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム21を備えており、この周囲に、感光体ドラム21の表面を一様に帯電させる帯電装置22と、感光体ドラム21に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置23と、感光体ドラム21上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置24と、感光体ドラム21と対向し、被記録媒体28を挟んで感光体ドラム21との間に転写バイアス電界を生成する転写ロール26と、トナー像の転写後に感光体ドラム21に残留するトナーを除去するクリーニング装置29とが設けられている。そして、感光体ドラム21と転写ロール26との対向部(ニップ部)の上流側から被記録媒体28を供給するようになっており、下流側には被記録媒体28上に転写された未定着トナー像を加熱溶融し被記録媒体28に圧着する定着装置50が設けられている。ここで、感光体ドラム21は、矢印方向に回転する金属製ドラムの表面に有機感光材料、アモルファスセレン系感光材料、アモルファスシリコン系感光材料等からなる感光体層を形成したものを用いることができる。また、帯電装置22は、例えば、タングステンなどからなる細いワイヤーに高電圧を印加すると共にそれと離間したアルミなどからなるシールド及び感光体ドラム21側に隙間のあるグリッド電極を配置したスコロトロンを用いることができる。露光装置23は、レーザ書込み装置やLEDアレイを有し、画像信号に基づいて点滅する露光光を発生し、これをポリゴンミラーによって感光体ドラム21の主走査方向にスキャンするものであり、これにより感光体ドラム21の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、光の当たった部分の感光体ドラム21の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。また、現像装置24は、ハウジング31内に着色粒子であるトナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容し、現像剤担持体32に二成分現像剤を担持させ、この現像剤担持体32にバイアス電源25からの現像バイアスを印加することで、現像剤担持体32を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、静電潜像の画像部を帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。さらに、転写装置26は、例えば感光体ドラム21に接触配置される転写ロールにて構成され、バイアス電源27によって感光体ドラム21上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスが印加されることで、感光体ドラム21上のトナー像を被記録媒体28に転与させるようにしたものである。また、感光体ドラム21上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置29によって除去される。さらに、定着装置50は、例えばヒートロール方式であり、加熱ロール51と加圧ロール52とを有し、この加熱ロール51と加庄ロール52との間に被記録媒体28を通過させることによりトナー像を被記録媒体28に定着するようになっている。
次に、本実施の形態に係る現像装置の基本的構成について、図2を参照して説明する。図2は本実施の形態に係る現像装置24の概要を示す構成図である。
図2において、現像装置24は、箱体状に形成されたものであり、感光体ドラム21側には開口部が設けられている。この開口部の内側には、回転可能に配置された現像スリーブ321と、この現像スリーブ321内に固定状態で配置されたマグネットロール322とからなる現像剤担持体である現像ロール32が設けられている。また、開口部とは反対側となる現像装置本体24の空間部はトナー及びキャリアからなる二成分現像剤を収納するための現像剤収容部30であり、この現像剤収容部30内には現像ロール32の背面側に二成分現像剤を撹拌しつつ供給するアジテータ110a及び110bが併設されている。このアジテータ110a,110bは、現像ハウジング31の側壁に回転可能に軸支されたシャフトと、このシャフトに固着されたコイルとから構成されている。
さらに、現像剤収容部30を形成する現像ハウジング31の底面部からは、層厚規制部材35が、現像ロール32と近接して対向するように突設されている。そして、この層厚規制部材35は、その先端が現像ロール32の表面と所定の間隙を隔てて軸方向に延在するように配置されている。
そして、現像装置24内の二成分現像剤は、アジテータ110a,110bによって現像ロール32へと供給される。この二成分現像剤は現像ロール32の内部に固設された複数の磁石から形成されたマグネットロール322の磁力によって吸着されるとともに、現像スリーブ321の回転に伴って移動する。その際、二成分現像剤は、層厚規制部材35によってその厚さが規制されて、現像ロール32の表面に一様な厚さに付着するようになっており、この現像ロール32の表面に付着した二成分現像剤は感光体ドラム21に近接した位置まで搬送される。そして、現像ロール32に所定の現像バイアスを印加することによって、感光体ドラム21の表面に公知の電子写真プロセス等によって形成された静電潜像を現像するようになっている。
次に、本発明に係る現像ロール32と、層厚規制部材35の構成について、図3及び図4を参照してさらに説明する。図3は、取り付け状態、すなわち現像ロール動作時(駆動時)の現像ロール32と層厚規制部材35との配置関係を示す図であり、図4は、ギャップ調整時の現像ロール32と層厚規制部材35との配置関係を示す図である。
図3に示されるように、現像ロール32は、軸方向に回転自在に形成されていると共に、その画像領域Rinにおいては、所定の回転半径(曲率半径)を有する周面32Sが形成されている。また、この現像ロール32の両端の非画像領域Routに形成されたフランジ部32Eには、軸方向と略直交する方向に突設された段差であるガイド段差部32R,32Lがそれぞれ形成されている。そして、このガイド段差部32R,32Lの周面32Sからの突出高さは、現像ロール32の周面32Sと層厚規制部材35との所定の離隔距離となるように設定形成されている。
また、現像ロール32は、フランジ部32Eが現像ハウジング31の不図示の側面部に固定されることにより軸方向の位置決めがなされるようになっている。すなわち、この現像ロール32は、フランジ部32Eが現像ハウジング31の側面部に固定されるまでは、位置決め調整可能なよう軸方向に若干移動できるようになっている。
一方、現像ロール32の画像領域Rinに対応する領域には、現像ロール32の周面と所定のギャップ(0.3〜0.7mm)を維持して、近接対向している層厚規制部材35が配置されている。
この層厚規制部材35は、現像ハウジング31に設けられた、例えば不図示の固定部材に設けられた不図示の長孔に止めネジ36で固定されるようになっている。
次に、本発明に係る層厚規制部材35を現像ロール32に対して、位置決め調整する際の手順について、図4を参照して説明する。
現像ロール32と層厚規制部材35との所定のギャップを調整する際には、図4(a)に示されるように、まず、現像ロール32を軸方向の片側端部方向(本例では、図中右側矢印方向)に若干移動(スライド)させ、ガイド段差部32Lの当接面32Lsを層厚規制部材35Sの先端面と接触させることにより、現像剤担持体32の周面32Sと層厚規制部材35とを所定の間隙(ギャップ)に設定した後、層厚規制部材35を不図示の固定部材に止めネジ36で固定する。
次に、図4(b)に示されるように、現像ロール32を反対側端部方向(本例では図中左側矢印方向)に若干移動(スライド)させ、ガイド段差部32Rの当接面32Rsを層厚規制部材35の先端面35Sと接触させることにより、現像剤担持体32の周面32Sと層厚規制部材35とを所定の間隙(ギャップ)に設定した後、層厚規制部材35を不図示の固定部材に止めネジ36で固定する。
すなわち、本発明に係るガイド段差部32R,32Lは、現像剤担持体32を軸方向のいずれかに若干移動(スライド)させることにより、両端部のガイド段差部32R,32Lの当接面32Rs,32Lsうち、いずれか一方(のみ)が層厚規制部材と接触するように構成されているので、ギャップ調整時における現像剤担持体32の軸方向の移動ストロークを短くすることができ、これにより調整設定作業の作業性を向上させることができる。
そして、これらのギャップ調整設定作業が完了した後、再び、現像ロール32を図3に示されるような所定の取り付け位置に軸方向へ移動(スライド)させ、現像ロール32のフランジ部32Eを現像ハウジング31に固定することにより、現像ロール32を軸方向に固定する。
また、本発明に係るガイド段差部32R,32Lにおいては、従来の現像剤担持体32のフランジ部分の形状を変更することにより、ガイド段差部32R,32Lを形成することができるので、特殊な形状の層厚規制部材を製作する場合に比し、簡易に形成することができ、コストダウンに寄与することができる。
このように構成した本発明に係る現像ロール32及び層厚規制部材35においては、従来のフランジ部に上述のようなガイド段差部(突起部)32R,32Lを形成することにより、所定の精度(±0.05mm)を維持した微細なギャップ(0.3〜0.7mm)を上述のような手順で簡易に調整設定することができる。
また、現像ロール32の段差部32R,32Lは、取り付け状態(駆動状態)において、層厚規制部材35が延在していない(近接対向していない)非画像領域Routに配置形成されているので、現像ロール32の動作時(回転時)において、層厚規制部材35と接触することがなく、従来技術のような接触による磨耗や騒音、駆動トルクの増大といった弊害を防止することができる。
なお、ガイド段差部は、現像ロール32の非画像領域Routのいずれか一方のみに設けてもよいが、この場合は、現像ロール32が軸方向に大きく移動できるように構成する必要があるため、装置構成の複雑化・大型化を招き、例えば、現場での保守作業性も低下する虞が生じる。従って、本実施の形態のように現像ロール32の両端部の非画像領域Routのそれぞれに設けた方が好ましい。これにより現像ロール32の僅かなストロークの軸方向の移動により所定のギャップが調整可能となり調整作業性の向上を図ることができる。
<実施の形態2>
次に、本発明に係る現像剤担持体のガイド段差部の別の実施の形態について、図5を参照して説明する。
本実施の形態におけるガイド段差部は、複数の異なる所定の高さを有するように形成したものであり、先の実施の形態と同様な機能を有する部材には、同様な符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図5に示されるように、本実施の形態に係る現像ロール32のガイド段差部は、軸方向中央部側から端部側に向かって段階的にその高さが増大している複数の段差部32R1,32R2,32R3及び32L1,32L2,32L3を備えている。
一般に、現像剤担持体32と層厚規制部材35との間のギャップは、製造出荷時に正規の値に調整した場合でも、所定の現像剤の搬送量を確保するためには、装置の使用に応じてギャップを拡大する必要がある。これは、現像剤担持体32が、現像剤を吸着搬送する際に、現像剤との摩擦によりその表面に磨耗が生じ、吸着搬送される現像剤量が減少していくためである。
そこで、本実施の形態に係る現像ロール32のガイド段差部は、使用履歴に応じた、例えば累積コピー枚数(累積画像形成回数)に応じたギャップの平均的な離隔距離を予め求めておき、この結果に基づいて、予め各段差部の高さが累積画像形成回数(経時変化)に応じた所定の離隔距離となるように設定されている。具体的には、例えば累積コピー枚数が0〜30,000枚用として、ガイド段差部32R1,32L1の突出高さが0.50mmに設定されており、累積コピー枚数が30,000〜60,000枚用として、ガイド段差部32R2,32L2の突出高さが0.55mmに設定されており、累積コピー枚数が60,000〜100,000枚用として、ガイド段差部32R3,32L3の突出高さが0.60mmに設定されている。
このように段階的に設定されたガイド段差部32R1〜R3,32L1〜L3を、使用履歴に応じて適宜選択して用いることにより、装置状態に応じた適切なギャップを簡易に設定することができる。具体的には、例えば、サービスマン等による保守作業の際、画像形成装置に既設された従来公知の累積コピー枚数カウンタを用いて、このコピー枚数カウンタの値に基づいて、対応する段差部を選定して調整することにより、装置の使用頻度(経時変化)に応じた適切なギャップを、特別な冶具を用いることなく現場で簡易に調整することが可能となる。
また、複数のガイド段差部32R1〜R3,32L1〜L3を軸方向端部に行くに従って、段階的にその高さが増大(R1<R2<R3,1<L2<L3)するように形成しておくことにより、ギャップ調整時の現像剤担持体32のスライド操作が容易となる。
本実施の形態におけるギャップの調整方法は、例えば、製造出荷時には、一番内側の段差部32R1,32L1を用いて、先の実施の形態と同様な手順でギャップを調整する。
そして、例えば、装置の定期メンテナンス時等、ある程度装置が使用されギャップ間隔の調整が必要であると判断された場合には、不図示のコピー枚数カウンタに基づき、例えば、二番目の段差部32R2,32L2、若しくは三番目の段差部32R3,32L3を適宜選択して、使用頻度に応じたギャップ調整を上述と同様な手順で行なう。
この際、段差部32R1〜R3,32L1〜L3は、現像剤担持体32の非画像領域の両端部のそれぞれにおいて、軸方向端部に向かってその高さが増大するように形成されているので、逆方向にその高さが段階的に形成されている場合(R1>R2>R3,1>L2>L3)に比べ、調整のための現像剤担持体32の移動ストロークが少なくて済む。すなわち、現像剤担持体32の僅かな軸方向の移動により、装置の使用頻度に応じた適切なギャップの設定が可能となる。
なお、本実施の形態においては、複数の異なる所定の高さを3段階で設定しているが、当然に、段階数は任意に設定してよい。また、所定の高さの設定パラメータとしては、累積画像形成回数(累積コピー枚数)を例として説明したが、コピー枚数に限られるものではなく、例えば、現像剤担持体32の総使用回転数に応じて複数の所定の高さを設定するようにしてもよい。すなわち、ギャップ間隔の経時的な変化に影響する測定可能な要因に基づいて、予め複数の所定の高さを設定するように構成すればよい。
本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明に係る現像装置の概略構成を示す図である。 取り付け状態(動作時)における本発明の実施の形態1に係る現像剤担持体と層厚規制部材との関係を模式的に示す図である。 ギャップ調整時における本発明の実施の形態1に係る現像剤担持体と層厚規制部材との関係を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態2に係る現像剤担持体と層厚規制部材との関係を模式的に示す図である。
符号の説明
10:画像形成装置、21:感光体ドラム、22:帯電装置、23:露光装置、24:現像装置、25:バイアス電源、26:転写装置、27:バイアス電源、28:被記録媒体、29:クリーニング装置、30:現像剤収容部、31:現像ハウジング、32:現像ロール、32R,32L:ガイド段差部、32R1-R3,32L1-L3:ガイド段差部、32E:フランジ部、32S:周面、32Rs,32Ls:当接面、35:層厚規制部材、36:止めネジ、50:定着装置、51:加熱ロール、52:加圧ロール、110a,110b:アジテータ、321:現像スリーブ、322:マグネットロール、Rin:画像領域、Rout:非画像領域

Claims (5)

  1. 静電潜像担持体と対向して配設され、内蔵した複数の磁石により磁性現像剤を磁気的に吸着して現像領域に搬送する回転自在に形成された現像剤担持体と、その先端が該現像剤担持体の表面と所定の間隙を隔てて軸方向に延在するように配置され、現像剤担持体表面に吸着された現像剤量を規制して現像剤の薄層を形成する層厚規制部材とを有する現像装置において、
    前記現像剤担持体の非画像領域には、軸方向と直交する方向に突出形成された所定の高さのガイド段差部が設けられており、
    前記現像剤担持体と層厚規制部材とは、前記所定の間隙の調整時に前記現像剤担持体を軸方向にスライドさせた際、前記現像剤担持体のガイド段差部が前記層厚規制部材の先端と当接すると共に、駆動状態において、前記現像剤担持体と層厚規制部材とは接触しないように互いに配置形成されていることを特徴とする現像装置。
  2. 前記ガイド段差部は、前記現像剤担持体の両端部の非画像領域のそれぞれに設けられており、前記所定の間隙の調整時に前記現像剤担持体を軸方向にスライドさせた際、前記現像剤担持体の両端部に設けられたガイド段差部のうち、一方のガイド段差部が前記層厚規制部材の先端と当接することを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記ガイド段差部は、複数の異なる所定の高さの段差を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。
  4. 前記複数の異なる所定の高さは、軸方向端部に向かって段階的に増大していることを特徴とする請求項3に記載の現像装置。
  5. 請求項1ないしのいずれかに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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