JP5403413B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置、並びにこの現像装置を用いた画像形成装置に関するものである。
従来、電子写真の分野において、一成分の現像剤を用いる一成分方式の現像装置に比べて、耐久性、画像特性に優れているなどの理由により、トナーと磁性キャリアからなる現像剤を用いる二成分方式の現像装置を備える画像形成装置が広く用いられている。二成分方式の現像装置としては、複数の磁極を有する磁界発生手段を内包して現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体としての現像スリーブと、現像スリーブの軸方向に平行に現像剤を搬送しながら現像スリーブに現像剤を供給する供給搬送路とを有するものが知られている。このような現像装置では、供給搬送路の搬送方向下流端に到達した現像剤を供給搬送路の搬送方向上流端に搬送する循環搬送路を有する。
供給搬送路と循環搬送路とを備える現像装置としては、供給搬送路から現像スリーブに供給された現像剤が、潜像担持体である感光体と現像スリーブとの対向部である現像領域を通過した後、供給搬送路に受け渡されるものがある。現像領域を通過した現像剤は感光体上の潜像にトナーを供給してトナー濃度が低下した状態であるので、現像領域を通過した現像剤が供給搬送路に戻る現像装置では供給搬送路の搬送方向下流側ほど現像剤中のトナー濃度が低下する。特に高印字率の画像では現像領域を通過する前の現像剤に対して現像領域を通過した後の現像剤のトナー濃度の低下が大きくなり、供給搬送路の搬送方向下流側のトナー濃度低下が大きく、画像品質が低下する問題が生じる。
特許文献1に記載の現像装置は、供給搬送路及び循環搬送路の現像スリーブに平行な2本の現像剤搬送路を備え、供給搬送路から現像スリーブに供給され、現像スリーブに担持されて現像領域を通過した現像剤は循環搬送路に受け渡される。このような現像装置では、現像領域を通過してトナー濃度が低下した現像剤は供給搬送路に戻らず、循環搬送路に受け渡されるため、上述したような供給搬送路の搬送方向下流側ほどトナー濃度が低下する問題が発生しない。
特許文献1に記載の現像装置のように現像領域を通過した現像剤を循環搬送路に受け渡す現像装置では、供給搬送路から現像スリーブに供給された現像剤は供給搬送路に戻ってこない。このため、供給搬送路の搬送方向下流側ほど現像剤の量が少なくなり、搬送方向上流側と搬送方向下流側とで現像剤の量に偏りが生じ、現像剤の量が多い搬送方向上流側ほど現像剤の嵩が高く、搬送方向下流側ほど現像剤の嵩が低くなる。このような現像装置で、供給搬送路と現像スリーブとの間を仕切る仕切り壁の高さが供給搬送路の搬送方向について一様であると、現像剤の嵩が高い搬送方向上流側ほど仕切り壁を乗り越えて現像スリーブ側に受け渡される現像剤の量は多くなる。すなわち、供給搬送路内の搬送方向上流側と搬送方向下流側とで現像剤の量に偏りが生じると、現像スリーブへの供給にムラができ、現像スリーブに供給される現像剤の量にも現像スリーブの軸方向で偏りが生じる。このように、現像スリーブに供給される現像剤の量に軸方向で偏りが生じると現像領域に向かう現像スリーブ上の現像剤量を規制する剤規制部材の手前に搬送される現像剤量にも軸方向でムラが生じる。剤規制部材の手前に搬送される現像剤量に軸方向でムラがあると、現像剤量の多い箇所では規制部材による規制位置で現像剤が現像スリーブを規制部材と反対側に押す負荷が大きくなり、現像スリーブが撓むことで現像スリーブと規制部材との間隔が変動する。現像スリーブと規制部材との間隔が変動すると、間隔が広い箇所では多くの現像剤が通過するため、剤規制部材を通過して現像領域に向かう現像剤量にムラが発生する。現像領域に向かう現像剤量にムラが生じると、例え現像剤のトナー濃度が現像スリーブの軸方向で均一であったとしても、画像濃度にムラを発生させる不具合が生じる。
供給搬送路の搬送方向下流側ほど現像剤の量が少なくなることに起因する画像濃度にムラを抑制することができる構成として、特許文献1の現像装置では、供給搬送路での現像剤の搬送量を現像スリーブへの供給量よりも十分に大きくしている。具体的には、供給搬送路での現像剤搬送部材による現像剤の搬送速度を速めている。供給搬送路での現像剤の搬送量を現像スリーブへの供給量よりも十分に大きくすることで、現像スリーブへの現像剤の供給によって現像剤が減少する割合を低減している。これにより、供給搬送路内の搬送方向における現像剤の量の偏りを軽減し、画像の濃度ムラの発生を抑制している。
しかし、特許文献1のように供給搬送路での現像剤搬送部材の搬送速度を速めて現像剤の搬送量を増加させると、現像剤に対するストレスの増加につながる。また、供給搬送路での搬送量を増加させると、搬送負荷の増大につながり、現像剤搬送部材や駆動源の寿命低下、または、コスト高に繋がる。
特許文献2には、供給搬送路と現像スリーブとの間を仕切る仕切り壁の高さを供給搬送路内の現像剤の搬送方向上流側ほど高くした現像装置が記載されている。現像領域を通過した現像剤を循環搬送路に受け渡す現像装置では、上述したように搬送方向上流側ほど現像剤の嵩が高く、搬送方向下流側ほど現像剤の嵩が低くなる。そして、仕切り壁を乗り越えた現像剤が現像スリーブに供給されるため、仕切り壁の上端に対する現像剤の嵩の高さが高いほど、多くの現像剤が現像スリーブに供給される。このため、仕切り壁の高さが一様であると、仕切り壁の上端よりも高い位置の現像剤の嵩が高くなる搬送方向上流側ほど現像スリーブへの現像剤の供給量が多くなる。このような現像装置に対して、特許文献2のように、仕切り壁を搬送方向上流側ほど高くすることにより、仕切り壁の上端よりも高い位置となる現像剤の嵩の高さについての搬送方向上流側と搬送方向下流側との差を低減することができる。これにより、供給搬送路内の搬送方向における現像スリーブへの供給量の偏りを軽減し、画像の濃度ムラの発生を抑制している。
特許文献2のように仕切り壁を搬送方向上流側ほど高くすることによって、現像スリーブへの供給量の偏りを改善することができるが、次のような課題があることがわかった。供給搬送路内の現像剤の嵩の高さは搬送方向における位置によって異なるが、搬送方向における任意の位置での現像剤の嵩の高さも常に一定ではなく、現像装置の使用状況等によって経時で変動する。これは、以下の理由による。すなわち、現像装置内の現像剤の嵩密度は、画像出力によるトナー濃度の変動、長時間使用による現像剤の劣化もしくは温湿度などの環境変化に伴って経時で変動し、嵩密度が変動することで、現像剤の嵩の高さも経時で変動する。このように現像剤の嵩の高さが変動するために、嵩の高さが最も低い状態であっても必要量の現像剤を現像スリーブに供給できるように、ある程度の余裕を持った現像剤量を現像装置内に収容しておく必要がある。このため、嵩密度が低く現像剤の嵩が高い状態では、供給搬送路内の現像剤は仕切り壁の高さに対して必要な高さ以上の嵩の高さとなり、必要量以上の現像剤が現像スリーブに供給される。必要量以上の現像剤が現像スリーブに供給されると剤規制部材の手前に供給される現像剤量が過剰となり、現像剤に対して余分なストレスがかかって、現像剤が劣化して寿命の低下に繋がる。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、経時で現像剤の嵩が変動しても、安定した量の現像剤を現像剤担持体に供給することができる現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置を提供することである。
請求項1の発明は、トナー及びキャリアからなる現像剤を表面上に担持して表面移動し、潜像担持体と対向する現像領域で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、貯留する現像剤が該現像剤担持体の表面に接触し、該現像剤担持体の表面移動に伴い該現像剤担持体の表面に接触した現像剤が該現像剤担持体に担持・搬送される現像剤貯留部と、該現像剤貯留部に隣接して形成され、連通部を介して該現像剤貯留部に現像剤を供給しながら該現像剤担持体の表面移動方向に直交する軸線方向に現像剤を搬送する供給搬送路と、該供給搬送路内の現像剤に対して搬送力を付与する供給搬送部材と、該供給搬送路の搬送方向下流端に到達した現像剤を該供給搬送路の搬送方向上流端に搬送する循環搬送路と、該循環搬送路内の現像剤に対して搬送力を付与する循環搬送部材とを有し、上記供給搬送路内の現像剤が上記連通部を通過することで上記現像剤貯留部に現像剤が供給される現像装置において、上記連通部の上端を形成し、該連通部の上端よりも上方の上記供給搬送路と上記現像剤貯留部との間を遮蔽する遮蔽壁を備え、該供給搬送路内の現像剤の剤面が最も低い位置よりも上記連通部の上端が下方となるように該遮蔽壁を設けることを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記現像領域を通過した後の上記現像剤担持体の表面に担持される現像剤は、上記循環搬送路に受け渡されることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の現像装置において、少なくとも上記供給搬送路内の現像剤の搬送方向における中央部よりも上流側に上記遮蔽壁を配置し、該遮蔽壁によって上端が形成される上記連通部は、該供給搬送路内の現像剤の搬送方向に長尺なスリット状の開口部であることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置において、上記現像剤担持体の上端部が上記供給搬送部材の上端部よりも下方となるように該現像剤担持体及び該供給搬送部材が配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の現像装置において、上記遮蔽壁に振動を伝達する振動発生手段を備えることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の現像装置において、上記供給搬送部材は、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、該供給搬送部材は、該回転軸に対して上記現像剤貯留部側で、該羽部が下方から上方に移動するように回転することを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電する帯電手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、上記現像手段として、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
本発明の現像装置においては、連通部の上端よりも上方の供給搬送路と現像剤貯留部との間を遮蔽壁によって遮蔽するため、供給搬送路内で連通部の上端よりも上方に存在する現像剤は現像剤貯留部に供給されない。よって、現像剤の嵩が最も低い状態で現像剤の嵩が連通部の上端よりも上方であれば、経時で現像剤の嵩が変動しても、連通部を通過する現像剤量は略一定となる。ここで、連通部の下端から上端までの高さ方向の連通部の幅を適切な幅に設定することにより、安定した量の現像剤を現像剤貯留部に供給し続けることができる。現像剤貯留部に供給される現像剤量が安定することにより、表面に接触した現像剤を担持・搬送する現像剤担持体が担持する現像剤の量も安定し、安定した量の現像剤を現像剤担持体に供給することができる。
本発明によれば、現像装置内の現像剤の嵩が経時で変動しても、安定した量の現像剤を現像剤担持体に供給することができるという優れた効果がある。
実施例1に係る現像装置の概略構成図。 本実施形態に係るプリンタの概略構成図。 現像容器中の現像剤の流れを説明する模式図。 実施例1に係る現像装置の断面図。 実施例1の現像装置の供給搬送路の説明図、(a)は、供給搬送路を形成する仕切り板と遮蔽壁との斜視説明図、(b)は、供給開口部の位置と供給搬送路内の現像剤の嵩の高さとの関係を示す模式図。 実施例1の現像装置の供給搬送路近傍の拡大説明図、(a)は、現像剤量が多いときの搬送方向上流側の説明図、(b)は、現像剤量が少ないときの搬送方向下流側の説明図。 実施例1の現像装置の供給搬送路、現像剤貯留部及び現像ローラの拡大説明図、(a)は、現像剤量が多いときの搬送方向上流側の説明図、(b)は、現像剤量が少ないときの搬送方向下流側の説明図。 遮蔽壁が供給搬送路の搬送方向下流側には無い現像装置の供給搬送路の説明図、(a)は、供給搬送路を形成する仕切り板と遮蔽壁との斜視説明図、(b)は、供給開口部の位置と供給搬送路内の現像剤の嵩の高さとの関係を示す模式図。 供給スクリュによって搬送される現像剤の分布と、スクリュ羽部の位置との関係を示す説明図。 振動部材や埋め部材を設けた現像装置の説明図。 供給スクリュの回転方向と現像剤の剤面の傾きとの関係についての説明図、(a)は、実施例1の供給スクリュの回転方向の説明図、(b)は、供給スクリュの回転方向が実施例1とは逆方向の構成の説明図。 複数の供給開口部を備える現像装置の供給搬送路の説明図、(a)は、供給搬送路を形成する仕切り板と遮蔽壁との斜視説明図、(b)は、供給開口部の位置と供給搬送路内の現像剤の嵩の高さとの関係を示す模式図。 実施例2に係る現像装置の概略構成図。 従来の現像装置の一例を示す概略説明図。 障壁の上端の高さが一様である従来例1の現像装置の説明図、(a)は、障壁を形成する仕切り板の斜視説明図、(b)は、障壁の高さと供給搬送路内の現像剤の嵩の高さとの関係を示す模式図。 障壁の上端の高さが搬送方向上流側ほど高くなる従来例2の現像装置の説明図、(a)は、障壁を形成する仕切り板の斜視説明図、(b)は、障壁の高さと供給搬送路内の現像剤の嵩の高さとの関係を示す模式図。 従来例2の現像装置の供給搬送路近傍の拡大説明図、(a)は、現像剤量が多いときの搬送方向上流側の説明図、(b)は、現像剤量が少ないときの搬送方向下流側の説明図。 従来例2の現像装置の供給搬送路、現像剤貯留部及び現像ローラの拡大説明図、(a)は、現像剤量が多いときの搬送方向上流側の説明図、(b)は、現像剤量が少ないときの搬送方向下流側の説明図。
以下、本発明を画像形成装置としてのプリンタ(以下、プリンタ100という)に適用した実施形態について説明する。
図2は、プリンタ100の概略構成図である。プリンタ100は、タンデム方式を採用してフルカラー画像を形成可能なカラー画像形成装置であり、ブラック、マゼンタ、イエロー、シアン(以下、K,M,Y,Cと記す)の各色トナー像を形成する四つの作像装置17K,M,Y,Cを備えている。これらの作像装置17K,M,Y,Cの下方には、下流側張架ローラ18と上流側張架ローラ19とに掛け回されて記録紙Pを表面に担持して搬送し、各作像装置17K,M,Y,Cに対向しながら表面移動する転写搬送ベルト15が配設されている。また、転写搬送ベルト15を挟んで各作像装置17K,M,Y,Cと対向する転写バイアスローラ5K,M,Y,Cを備えている。
また、転写搬送ベルト15による記録紙搬送方向について下流側張架ローラ18よりも下流側には、転写搬送ベルト15から分離した記録紙P上の未定着トナーを定着する定着装置24を備えている。また、プリンタ100の本体上部には、定着装置24を通過しトナー像が定着した記録紙Pを積載するための排紙トレイ25を備えている。
転写搬送ベルト15の下方には、記録紙Pを収容する複数の給紙カセット20、21、22を備えている。また、転写搬送ベルト15と作像装置17K,M,Y,Cとが対向する転写領域に各給紙カセット20、21、22から記録紙Pを供給する記録紙供給手段としての給紙搬送装置26を備える。さらに、作像装置17K,M,Y,Cによる作像タイミングに合わせて各給紙カセット20、21、22から搬送されてきた記録紙Pを転写搬送ベルト15に供給するレジストローラ23を備えている。
なお、図2ではプリンタ100が図2中の左右方向において小型になるよう、転写搬送ベルト15が斜め方向に配設され、矢印で示す記録紙Pの搬送方向が斜め方向となっている。これにより、プリンタ100は、図2中の左右方向における筐体の幅が、A3サイズの記録紙長手方向の長さよりも僅かに長い大きさとなっている。すなわち、プリンタ100は、内部に記録紙を収容するために最低限必要な大きさとされることで大幅に小型化されている。
各作像装置17K,M,Y,Cは、潜像担持体としてドラム状の感光体1K,M,Y,Cを有している。この感光体1K,M,Y,Cの回転方向に関して順に、それぞれ帯電装置2K,M,Y,C、現像装置3K,M,Y,C、クリーニング装置6K,M,Y,C、等を有している。また、帯電装置2K,M,Y,Cと現像装置3K,M,Y,Cとの間で書込み光Lを露光装置16K,M,Y,Cから照射される周知の構成である。感光体1K,M,Y,Cはドラム状でなく、ベルト状としても良い。
このような構成のプリンタ100では、画像形成スタートとともに、各作像装置17K,M,Y,Cで各色トナー像が形成される。各作像装置17K,M,Y,Cでは、感光体1K,M,Y,Cが、図示されないメインモータにより回転駆動され、帯電装置2K,M,Y,Cによって一様帯電される。その後、露光装置16K,M,Y,Cによって、画像を色分解した色毎の画像情報に応じた書込み光Lが感光体1K,M,Y,Cの表面に照射され、感光体1K,M,Y,Cの表面上に静電潜像が形成される。感光体1K,M,Y,Cの表面上に形成された静電潜像は、現像装置3K,M,Y,Cにより現像され、各感光体1K,M,Y,Cの表面上に各色トナー像が形成される。一方、給紙カセット(20〜22のうちの1つ)から給紙搬送された記録紙Pは、レジストローラ23によって作像装置17K,M,Y,Cによる作像タイミングに合わせて、転写搬送ベルト15の表面上に供給される。そして、転写搬送ベルト15に担持された記録紙Pは転写搬送ベルト15の表面移動によって各色の転写領域に搬送される。
各感光体1K,M,Y,C上に形成されたトナー像は、感光体1K,M,Y,Cと転写搬送ベルト15との対向部で転写バイアス手段である転写バイアスローラ5K,M,Y,Cによって転写搬送ベルト15上に担持された記録紙Pに順次転写される。このようにしてK(黒)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、C(シアン)の順で各感光体1K,M,Y,C上に形成されたトナー像が転写され、重ね合わせカラートナー像が記録紙P上に形成される。トナー像を転写された記録紙Pは、転写搬送ベルト15から分離され、定着装置24に搬送され、トナー像が定着されて装置外の排紙トレイ25に排出される。
一方、記録紙P上にトナー像を転写した後の感光体1K,M,Y,Cは、クリーニング装置6K,M,Y,Cによって転写残トナーの除去がなされ、必要に応じて図示しない除電ランプで除電された後、再度、帯電装置2K,M,Y,Cで一様に帯電される動作を繰り返す。
次に、現像装置3について詳しく説明する。本実施形態のプリンタ100の現像装置3K,M,Y,Cは、画像形成物質として、互いに異なる色(K,M,Y,C)のトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。このため、以下、添字K,M,Y,Cを省略し、現像装置3として説明する。
〔実施例1〕
図1は、本実施形態のプリンタ100に適用可能な現像装置3の一つ目に実施例(以下、実施例1と呼ぶ)概略構成図である。
実施例1の現像装置3は感光体1に対向配置され、感光体1は図1中矢印aに示すように図1における時計回り方向に回転駆動する。
現像装置3のケーシングである現像容器33内には磁性又は非磁性のトナーと磁性キャリアとからなる粉体状の二成分現像剤である現像剤32が収容されている。現像装置3は、感光体1の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像を行う現像領域Aまで現像容器33内の現像剤32を担持して、表面移動することによって搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ34aを備える。また、現像スリーブ34aの内部に現像装置3に対して固定された複数の磁石からなるマグネットローラ34bを備え、現像スリーブ34aとマグネットローラ34bとで現像ローラ34を構成する。さらに、現像スリーブ34a上に担持された現像剤の層厚を規制する剤規制部材35とを有している。
現像剤搬送手段である2つの搬送スクリュとして、供給スクリュ39と循環スクリュ40とが現像スリーブ34aの回転軸方向に対して略平行に設けられている。各搬送スクリュは、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備え、回転することにより回転軸の軸方向に沿って一方向に現像剤32を搬送する。現像容器33の内部は現像容器33の内壁及び仕切り板36によって空間が仕切られ、現像剤搬送路として供給搬送路37と循環搬送路38とが仕切り板36を挟んで上下に形成されている。また、仕切り板36の図1中の手前側及び奥側の両端部には開口部がそれぞれ設けられており、供給搬送路37と循環搬送路38との間を2つの開口部によってそれぞれ連通している。
また、仕切り板36は現像スリーブ34a側の端部が供給スクリュ39を囲むように立設され、当該立設部によって後述する障壁13を形成している。また、障壁13の端部の上方の現像装置3の内壁には詳細は後述する遮蔽壁130が設けられている。
現像スリーブ34aと供給スクリュ39との間を遮蔽する障壁13の上端部と遮蔽壁130の下端とによって供給開口部13aが形成されており、供給搬送路37内の現像剤32は供給開口部13aから現像スリーブ34a側へと供給される。供給開口部13aから現像スリーブ34a側へ供給された現像剤32は、遮蔽壁130、現像スリーブ34aの表面及び現像装置3の内壁によって形成される現像剤貯留部34cに貯留される。現像剤貯留部34cに貯留される現像剤32は、現像スリーブ34aの表面に接触し、現像スリーブ34aの回転に伴い現像スリーブ34aの表面に接触した現像剤32が現像スリーブ34aに担持され、現像領域Aに搬送される。供給開口部13aは現像スリーブ34aの軸方向に延びており、現像幅に渡って、現像スリーブ34aへ現像剤32が供給可能となっている。
図1に示すように、供給搬送路37及び循環搬送路38にはそれぞれ供給スクリュ39及び循環スクリュ40が配置されており、現像容器33内の現像剤32は供給搬送路37、循環搬送路38、及び現像剤貯留部34cに収容されている。循環スクリュ40は供給スクリュ39に対して略平行に配置され、循環搬送路38内の現像剤32は循環スクリュ40によって供給スクリュ39の搬送方向とは逆方向に搬送される。
現像容器33内の現像剤32は、供給スクリュ39と循環スクリュ40との回転による搬送によって、仕切り板36の両端に設けられた開口部を通じて供給搬送路37と循環搬送路38との間を循環する。
なお、供給スクリュ39は図1における時計回りに回転し、循環スクリュ40は現像スリーブ34aと同様に反時計回りに回転する。
現像容器33内の現像剤32のうち供給搬送路37内の現像剤は、供給スクリュ39が回転することによって搬送されながら、現像剤貯留部34cへ受け渡され、現像スリーブ34aの表面へと供給される。
現像スリーブ34aに供給された現像剤32は、現像スリーブ34aの回転と、内設されたマグネットローラ34bの磁力とによって、現像スリーブ34aの表面に担持されつつ、図1中の矢印Bの方向に搬送される。現像剤貯留部34cに供給されて現像スリーブ34aの表面に担持された現像剤32のうちの一定量が、現像スリーブ34aに担持されつつ矢印Bで示すように剤規制部材35との対向部を通過する。このとき、現像スリーブ34aの表面に担持された現像剤32のうちの余分な現像剤32は、図1中の矢印B1で示すように剤規制部材35と現像スリーブ34aとの対向部を通過するときに剤規制部材35によって掻き取られる。
剤規制部材35との対向部を通過した適正量の現像剤32は、図1中矢印B2で示すように現像スリーブ34aと感光体1との間の現像領域Aを通過した後、現像スリーブ34aから離れ、現像容器33の底部33bへ流れて循環搬送路38へと受け渡される。
すなわち、現像スリーブ34a上に担持されて現像領域Aに搬送され、現像領域Aを通過した後、現像領域Aにおいて感光体1の表面の供給されずに現像スリーブ34a上に残った現像剤32は、現像スリーブ34aの回転に伴って供給搬送路37に再度回収されるのではなく、一度、循環搬送路38に回収される。そして、回収された現像剤32は、循環搬送路38中で補給されたトナーと攪拌されつつ搬送され、再度、供給搬送路37へ受け渡される。このために供給搬送路37内には常に循環搬送路38で十分攪拌された現像剤のみが存在する状態となる。
なお、供給搬送路37の下流端に到達した現像剤32と、現像領域Aを通過して現像スリーブ34aの表面から離脱した現像剤32とは循環搬送路38によって搬送され供給搬送路37の上流端に受け渡される。循環搬送路38内の現像剤32は現像領域Aを通過してトナー濃度が低下した現像剤32を含むため、トナーを補給する必要がある。潜像の画像情報から求めるトナー消費量に応じて、または、循環搬送路38内の現像剤のトナー濃度の検知結果に応じて、循環搬送路38内の現像剤32にトナーを補給することによって、適正なトナー濃度の現像剤32を供給搬送路37に受け渡すことが出来る。
図3は、現像装置3を図1の矢印C方向から見た、現像容器33中の現像剤32の流れを説明する模式図である。また、図4は、現像装置3を図1の矢印C方向からみた供給スクリュ39の回転軸近傍の断面説明図である。図3及び図4中の矢印が現像容器33中の現像剤32の流れを示している。なお、図3及び図4では、遮蔽壁130及び現像剤貯留部34cは省略している。
図1、図3、及び図4に示すように、現像装置3では、供給搬送路37と循環搬送路38との位置関係が上下に並ぶように構成されている。このため、仕切り板36の両端に設けられた開口部のうち図3及び図4中右側の開口部である落下口42では供給搬送路37の下流端から循環搬送路38の上流端へと現像剤32は上から下へと移動する。一方、仕切り板36の両端に設けられた開口部のうち図3及び図4中左側の開口部である持ち上げ口41では循環搬送路38の下流端から供給搬送路37の上流端へと現像剤32は下から上へと移動する。持ち上げ口41での循環搬送路38から供給搬送路37への現像剤の移動は、循環搬送路38内の搬送方向下流端に溜まった現像剤32の圧力により下から上へと押し上げられるようにして現像剤が受け渡される。このように、現像装置3内では、仕切り板36の両端に設けられた2つの開口部(落下口42及び持ち上げ口41)を通じて、供給搬送路37と循環搬送路38との間を循環する。
また、現像装置3は、図3及び図4中の矢印Tで示すように、トナー補給口45から循環搬送路38の上流側にトナー補給がなされる。このトナー補給によって現像容器33内に補給されたトナーが落下口42から循環搬送路38の搬送方向上流側端部に落下して循環搬送路38内の現像剤32にトナーを補給することができる。
現像装置3では、循環搬送路38から供給搬送路37へと受け渡された現像剤32のすべてが供給搬送路37内の供給スクリュ39の搬送方向下流端に到達するわけではない。図3中の矢印Bで示すように、供給搬送路37内を搬送される途中で現像スリーブ34aの表面に供給され、現像領域Aを通過した後、循環搬送路38に回収される成分が存在する。このような現像スリーブ34aの表面への現像剤32の受渡しは、現像スリーブ34aの回転軸方向の幅の略全域に渡ってなされる。
このため、供給搬送路37内で供給スクリュ39によって搬送力が付与されて搬送される現像剤32の量は、現像剤32が現像スリーブ34a表面から循環搬送路38に回収されることにより、供給搬送路37内の上流端から下流端に向かうに従い徐々に減少する傾向がある。
一方、循環搬送路38内で循環スクリュ40によって搬送力が付与されて搬送される現像剤32の量は、循環搬送路38内の上流端から下流端に向かうに従い徐々に増加する傾向がある。即ち、現像装置3内の現像剤32の量の分布には偏りが存在する。
次に、遮蔽壁130を備えない従来の現像装置について説明する。
図14は、従来の現像装置3の一例を示す概略説明図である。
図1に示す実施例1の現像装置3と比較して、図14に示す現像装置3は、障壁13の上端部の位置が高く、遮蔽壁130を備えていない点で相違する。なお、マグネットローラ34bが備える磁極が実施例1の現像装置3では、2つのN極(N1、N2)と1つのS極(S1)との3つの磁極であるのに対して、従来の現像装置3は5つの磁極である点も相違する。しかし、本発明の特徴的な構成は、実施例1の現像装置3のように磁極が3つである構成に限らず、磁極が5つの構成等、磁極が3つ以外の構成にも適用可能である。
上記相違点以外の構成は共通するため、以下相違点について説明する。
図14に示す現像装置3は、障壁13の上端部と、現像装置3の内壁の除面とで供給開口部13aが形成されている。供給搬送路37の現像剤32は、供給スクリュ39が回転することによって搬送されながら、供給開口部13aを通って現像剤貯留部34cに受け渡され、現像スリーブ34aへと供給される。供給搬送路37から現像スリーブ34aへの現像剤32の供給は、供給スクリュ39と現像スリーブ34aとの間の障壁13の端部を供給スクリュ39の回転によって現像剤32が乗り越えたり、現像スリーブ34aに内設されたマグネットローラ34bの磁力によって現像剤32が現像スリーブ34aに引き付けられたりすることによって行われる。
従来の現像装置としては、供給搬送路から現像スリーブに供給された現像剤が、現像領域を通過した後、現像スリーブから供給搬送路に受け渡されるものがあり、このような現像装置では供給搬送路内の現像剤の剤容量は現像剤の搬送方向でほぼ均一することができる。しかし、このような現像装置では、現像領域でトナーが消費されトナー濃度(現像剤中に含まれるトナーの割合)が低下した現像剤が供給搬送路内の現像剤と混ざる。このため、供給搬送路内の搬送方向下流側に搬送されるにつれ、複数回現像スリーブへと供給され、徐々に現像剤のトナー濃度が低下していくという問題があった。供給搬送路内の現像剤の搬送方向下流側ほどトナー濃度が低下すると、現像スリーブに供給される現像剤のトナー濃度に現像スリーブの軸方向でムラが生じ、形成される画像にも濃度ムラが生じて、画像品質が低下する問題が生じていた。
一方、図14に示す従来の現像装置3は、実施例1の現像装置3と同様に、供給搬送路37から現像スリーブ34aに供給されて現像領域Aを通過した現像剤32は、供給搬送路37に再度回収されるのではなく、一度、循環搬送路38に回収される。そして、現像スリーブ34aから循環搬送路38に回収された現像剤32は、循環搬送路38で十分に撹拌されて、再度、供給搬送路37へ受け渡される。
このため、供給搬送路37内のトナー濃度の変動を防止し、現像スリーブ34aには均一なトナー濃度の現像剤32が供給されされるため、上述したような供給搬送路37の搬送方向下流側ほどトナー濃度が低下する問題が発生しない。しかし、図14に示す現像装置3では、現像スリーブ34aに供給される現像剤32のトナー濃度が均一であるという利点を有するが、次のような問題がある。
図15は、図14に示す現像装置3で、仕切り壁である障壁13の上端の高さが一様である従来例1の現像装置3の説明図である。図15(a)は、従来例1の現像装置3の障壁13を形成する仕切り板36の斜視説明図であり、図15(b)は、従来例1の現像装置3の障壁13の高さと供給搬送路37内の現像剤32の嵩の高さとの関係を示す模式図である。
上述したように、この現像装置3では、供給搬送路37から現像スリーブ34aに供給された現像剤32は循環搬送路38へと搬送される。つまり、現像スリーブ34aから供給搬送路37へと現像剤32が搬送されることはない。このため、供給搬送路37内において供給スクリュ39により搬送される現像剤32の量は、搬送方向上流側から搬送方向下流側に行くに従い徐々に減少する傾向がある。即ち、供給搬送路37内の現像剤32の量の分布には偏りが存在し、現像剤32の量が多い搬送方向上流側ほど現像剤32の嵩(剤面32fの位置)が高く、搬送方向下流側ほど現像剤32の嵩が低くなる。
そして、図15(a)に示すように、障壁13の上端の高さが一様であると、図15(b)に示すように、供給搬送路37内の現像剤32の剤面32fの高さは搬送方向下流側に進むに従い低くなるのに対して、障壁13の上端13bの高さは一定となる。このため、障壁13の上端13bから現像剤32の剤面32fまでの高さの差Hは供給搬送路37の搬送方向上流側ほど大きくなり、搬送方向下流側ほど小さくなる。このような現像装置3では、障壁13を乗り越えた現像剤32が現像スリーブ34aに供給されるため、高さの差Hが大きい搬送方向上流側ほど障壁13を乗り越えて現像スリーブ34aに供給される現像剤32は多くなる。
供給搬送路37内の搬送方向上流側と搬送方向下流側とで現像スリーブ34aへの供給にムラができると、現像スリーブ34aに担持される現像剤32の量にも現像スリーブ34aの軸方向で偏りが生じる。このように、現像スリーブ34aに担持される現像剤32の量に軸方向で偏りが生じると現像領域Aに向かう現像スリーブ34a上の現像剤32の量を規制する剤規制部材35の手前に搬送される現像剤32の量にも現像スリーブ34aの軸方向でムラが生じる。
なお、現像スリーブ34aに内包されたマグネットローラ34bと現像剤32は互いに引き合い現像スリーブ34aに対して負荷が生じる。このとき、剤規制部材35の手前に搬送される現像剤32の量に軸方向でムラがあって不均一であると、現像剤32の量の多い箇所では剤規制部材35による規制位置で現像剤32が現像スリーブ34aを剤規制部材35と反対側に押す負荷が大きくなり、現像スリーブ34aが撓むことで現像スリーブ34aと剤規制部材35との間隔が変動する。この間隔が変動すると、間隔が広い箇所では多くの現像剤32が通過するため、剤規制部材35を通過して現像領域Aに向かう現像剤32の量にムラが発生する。現像領域Aに向かう現像剤32の量にムラが生じると、例え現像剤32のトナー濃度が現像スリーブ34aの軸方向で均一であったとしても、画像濃度にムラを発生させる不具合が生じる。
さらに、現像スリーブ34aが撓むと、現像領域Aにおける現像スリーブ34aの表面と感光体1の表面との距離である現像ギャップが現像スリーブ34aの軸方向において不均一となるおそれがある。現像ギャップが不均一となると、現像スリーブ34aと感光体1との間に形成される現像電界の強さが不均一となり、画像ムラを発生させる不具合が生じる。
また、供給搬送路37における高さの差Hが大きい搬送方向上流側では、現像スリーブ34aに対して過剰な現像剤32が供給される傾向にあり、搬送方向下流側では上流側で過剰に供給されたため現像剤32の供給量が不足する傾向にあるという不具合もある。
このような不具合の対策としては、上記特許文献1に記載された現像装置のように、供給スクリュ39と循環スクリュ40との現像剤32の搬送能力を、供給搬送路37から現像スリーブ34aへの供給量に対して十分に大きくし、現像スリーブ34aへの現像剤32の供給によって現像剤32が減少する割合を低減する構成が考えられる。しかし、搬送スクリュの回転速度を速めて現像剤搬送量を大きくすると、現像剤32に対するストレス増加や回転トルクの上昇があるため、あまり大きくすることができないという問題がある。
上述した不具合に対する他の対策として、上記特許文献2に記載された現像装置のように、障壁13の高さを供給搬送路37内の現像剤32の搬送方向上流側ほど高くする構成が考えられる。この構成を従来例2として図16を用いて説明する。
図16は、図14に示す現像装置3で、仕切り壁である障壁13の上端の高さが供給搬送路37内の現像剤32の搬送方向上流側ほど高くなる従来例2の現像装置3の説明図である。図16(a)は、従来例2の現像装置3の障壁13を形成する仕切り板36の斜視説明図であり、図16(b)は、従来例2の現像装置3の障壁13の高さと供給搬送路37内の現像剤32の嵩の高さとの関係を示す模式図である。
従来例1と同様に従来例2の現像装置3でも、供給搬送路37内の現像剤32の量の分布には偏りが存在し、現像剤32の量が多い搬送方向上流側ほど現像剤32の嵩(剤面32fの位置)が高く、搬送方向下流側ほど現像剤32の嵩が低くなる。しかし、従来例2の現像装置3では、図16(a)に示すように仕切り壁である障壁13の上端13bの高さが供給搬送路37内の現像剤32の搬送方向上流側ほど高くなっている。すなわち、障壁13の上端13bの高さが供給搬送路37内の現像剤32の搬送方向上流側から搬送方向下流側に行くにしたがって低くなるように、障壁13の上端13bが傾斜している。このように、障壁13の上端13bを現像剤32の搬送方向で傾斜させることにより、障壁13の上端13bから現像剤32の剤面32fまでの高さの差Hの搬送方向における偏差は従来例1の現像装置3に比べて大幅に改善することができる。これにより、障壁13を乗り越えて現像スリーブ34aに供給される現像剤32の量の搬送方向における偏差も大幅に改善することができる。
しかし、供給搬送路37内の搬送方向の任意の位置における現像剤32の嵩高さは常に一定であるわけではなく、現像装置3の使用状況などにより変動してしまう。つまり、現像装置3内の現像剤32の嵩密度は、画像出力によるトナー濃度の変動、長時間使用による現像剤の劣化もしくは温湿度などの環境変化に伴い変動してしまう。そして、この現像剤32の嵩密度の変動に伴い供給搬送路37内の現像剤32の嵩高さも変動し、障壁13の上端13bとの高さの差Hも変動してしまうため、供給搬送路37から現像スリーブ34aへの供給量も現像剤の嵩変動の影響を大きく受けてしまう。このため、現像剤32の嵩高さが最も低くなる状態であっても、現像剤32が障壁13を乗り越えて現像剤貯留部34cに受け渡されるように、障壁13の高さの設計はある程度の余裕が必要となる。これにより、現像剤32の嵩高さが高い状態では必要量以上の現像剤32が現像スリーブ34aへと供給される問題が生じる。
次に、図1に示す実施例1の現像装置3の特徴部について説明する。
図1に示すように、供給開口部13aの上端を形成し、供給開口部13aの上端よりも上方の供給搬送路37と現像剤貯留部34cとの間を遮蔽する遮蔽壁130を備える。
図5は、図1に示す実施例1の現像装置3の供給搬送路37の説明図である。図5(a)は、実施例1の現像装置3の供給搬送路37を形成する、仕切り板36と遮蔽壁130との斜視説明図であり、図5(b)は、実施例1の現像装置3の供給開口部13aの位置と供給搬送路37内の現像剤32の嵩(剤面32fの位置)の高さとの関係を示す模式図である。
図5(b)に示すように、実施例1の現像装置3においても、図15で示した従来例1の現像装置3と同様に、供給搬送路37内の現像剤32の量の分布には偏りが存在し、現像剤32の量が多い搬送方向上流側ほど現像剤32の嵩(剤面32fの位置)が高く、搬送方向下流側ほど現像剤32の嵩が低くなる。しかし、障壁13の上端13bと遮蔽壁130の下端130bとの間にスリット状の開口部である供給開口部13aが形成されており、この供給開口部13aを通過する現像剤32のみが現像剤貯留部34cに供給される。このため、供給搬送路37内の現像剤32の量の分布には偏りが存在し剤面32fの高さが偏っていても、供給搬送路37内の現像剤32の剤面32fの高さに影響を受けずに、現像スリーブ34aに対して一定量の現像剤32を安定供給することが可能となる。
図17は、従来例2の現像装置3の供給搬送路37近傍の拡大説明図であり、図17(a)は、現像剤32の量が多いときの搬送方向上流側の説明図であり、図17(b)は、現像剤32の量が少ないときの搬送方向下流側の説明図である。
また、図6は、実施例1の現像装置3の供給搬送路37近傍の拡大説明図であり、図6(a)は、現像剤32の量が多いときの搬送方向上流側の説明図であり、図6(b)は、現像剤32の量が少ないときの搬送方向下流側の説明図である。
図17に示すように、障壁13をスクリュの下方側から突出させて現像スリーブ34aへの現像剤供給量を調整する構成では、障壁13の高さ及び供給搬送路37内の現像剤32の量により高さの差Hが変化し、現像スリーブ34aへの供給量も変化する。
一方、図6に示す実施例1の現像装置3のように、上方側から遮蔽壁130を突出させた構成では、供給搬送路37から現像スリーブ34aへの現像剤32の供給量は供給搬送路37内の現像剤量には左右されず、障壁13と遮蔽壁130との間の供給開口部13aの幅D1により調整される。このため、供給搬送路37内の現像剤の搬送方向における現像剤32の量の偏り及び変動の影響を受けず、均一で安定した供給量を確保することが出来る。
次に、実施例1の現像装置3では、他の利点について説明する。
図18は、従来例2の現像装置3の供給搬送路37、現像剤貯留部34c及び現像ローラ34の拡大説明図であり、図18(a)は、現像剤32の量が多いときの搬送方向上流側の説明図であり、図18(b)は、現像剤32の量が少ないときの搬送方向下流側の説明図である。
図7は、実施例1の現像装置3の供給搬送路37、現像剤貯留部34c及び現像ローラ34の拡大説明図であり、図7(a)は、現像剤32の量が多いときの搬送方向上流側の説明図であり、図7(b)は、現像剤32の量が少ないときの搬送方向下流側の説明図である。
上述したように、供給搬送路37上の現像剤32は、搬送方向上流側ほど多く搬送方向下流側に搬送されるに従い徐々に減少する傾向にある。このため、搬送方向上流側で過剰な現像剤32が現像スリーブ34aに供給される構成であると、搬送方向下流側では、必要量の現像剤32を現像スリーブ34aに供給することができない、所謂、汲み上げ不良が発生し易くなる。
図18に示すように、剤規制部材35の手前の領域である現像剤貯留部34cに溜まる現像剤32の量は、障壁13の高さと供給搬送路37内の現像剤量により変化する。現像剤貯留部34cに供給された現像剤32は供給搬送路37内の搬送方向下流側へと搬送される力は働かないため、必要量以上の現像剤32が現像剤貯留部34cに供給されてしまえば、供給搬送路37内の現像剤32の量が減少し、供給搬送路内の搬送方向下流側で上述した汲み上げ不良が発生しやすくなってしまう。
また、図18(a)に示すように、現像剤貯留部34cに過剰な現像剤32が供給された場合は、現像剤32の自重により現像剤に対して負荷される荷重が大きくなり現像剤32の劣化を助長して望ましくない。さらに、現像剤32の量が多いと剤規制部材35や現像スリーブ34aに対する荷重も増加し、剤規制部材35や現像スリーブ34aが撓んでしまう原因になるため望ましくない。
これに対して、実施例1の現像装置3は、図7に示すように、供給搬送路37内の現像剤32の量に依らず、現像剤貯留部34cに対して一定量の現像剤を供給することができるため、図18を用いて説明した汲み上げ不良等の不具合を改善することができる。
なお、現像剤貯留部34cに過剰な現像剤32が供給されることによる不具合は、供給搬送路37内の搬送方向上流側で現像剤貯留部34cに過剰な現像剤32が供給されることにより発生する。このため、図8に示すように、遮蔽壁130を供給搬送路37の搬送方向上流側端部から搬送方向下流側の途中まで設けて、搬送方向下流側端部近傍には遮蔽壁130を設けない構成としても良い。
図9は、供給搬送路37内で供給スクリュ39によって搬送される現像剤32の分布と、スクリュ羽部39aの位置との関係を示す説明図である。図9に示すように、供給スクリュ39はスクリュ回転軸39bとスクリュ回転軸39bに螺旋状に設けられたスクリュ羽部39aとを備え、回転することによりスクリュ回転軸39bの軸方向に沿って図9中の矢印方向に現像剤32を搬送する。供給搬送路37内の現像剤32の分布は、図9で示すように、スクリュ羽部39aの上方に突き出て隣り合う箇所同士の間(スクリュピッチ間)で、スクリュ羽部39aの突き出た箇所の搬送方向下流側の部分では現像剤32が多く存在し、その下流側で隣り合うスクリュ羽部39aの突き出た箇所に近づくに従い現像剤32の量は少なくなる。すなわち、スクリュピッチ間で現像剤32の剤面32fの高さにムラがある状態である。
このため、従来例のように、障壁13を乗り越えた現像剤32が現像剤貯留部34cに供給される構成、すなわち、供給搬送路37内の現像剤32の剤面32f側の現像剤32が現像剤貯留部34cに供給される構成であると、スクリュピッチ間の剤面32fの高さのムラに影響を受けて、現像スリーブ34aに供給される現像剤の量にもムラが生じる。これにより、現像剤32の供給量にムラがある状態のまま剤規制部材35との対向部を通過し、現像領域Aまで搬送されるため、画像上にこのスクリュのピッチのムラがでてしまうという不具合があった。
これに対して、実施例1の現像装置3では、剤面32fよりも低い位置に形成された供給開口部13aを通過した現像剤32が現像剤貯留部34cに供給され、現像スリーブ34aへと供給される。このような構成であれば、供給開口部13aと対向する供給搬送路37内の現像剤32の量の分布にムラがない位置から現像剤32を現像剤貯留部34cへと供給するため、画像上にこのスクリュのピッチのムラが発生し難いという利点がある。
実施例1の現像装置3では、供給搬送路37内の現像剤32の搬送方向における現像剤32の量の偏り及び変動の影響を受けず、現像スリーブ34aの軸方向に均一で安定した供給量を確保することが出来る。均一で安定した供給であることにより、供給搬送路37内の搬送方向上流側で必要量以上の現像剤32が現像スリーブ34aに供給されることを防止できるので、必要量以上の現像剤32が供給されることに起因する現像剤32の劣化や現像スリーブ34aの撓みを防止することが出来る。さらに、供給搬送路37内の搬送方向上流側で必要量以上の現像剤32が供給されることを防止することで、搬送方向下流側での汲み上げ不良の発生を防止することができる。このように、実施例1の現像装置3では、現像スリーブ34aの軸方向に均一で安定した供給量を確保することができ、現像剤32の劣化や現像スリーブ34aの撓みを防止することができ、汲み上げ不良の発生を防止することができるので、現像領域Aにおいて、軸方向に均一なトナー濃度を維持しつつ、均一な量の現像剤、均一な現像ギャップを確保することができるので、画像品質の向上を図ることができる。
また、図5(b)に示すように、供給搬送路37内の現像剤32の剤面32fが最も低い位置よりも供給開口部13aの上端が下方となるように遮蔽壁130を設けることで、現像スリーブ34aの軸方向の全域に渡って均一な現像剤量の供給を行うことが出来る。
なお、遮蔽壁130としては、供給開口部13aの上端よりも上方を完全に遮蔽するものに限るものではなく、所定幅に形成された供給開口部13aよりも上方の位置から現像剤貯留部34cへ現像剤32が受け渡されることを抑制できる構成でもよい。
また、図1では、現像スリーブ34aの表面上の磁極N2の磁力によって現像剤32が担持される位置に対して、供給開口部13aが下方に設けられている。供給開口部13aの位置としては、図1よりも上方で、供給開口部13aを通過した現像剤32が現像スリーブ34aの表面上の磁極N2の磁力によって現像剤32が担持される位置に落下して現像スリーブ34a上に供給されるような位置であることがより望ましい。
なお、現像装置3内の現像剤32は経時の利用により流動性が低下するおそれがある。流動性が低下した現像剤32は凝集体を形成しやすく、凝集体となった現像剤32が供給開口部13aに挟まると、挟まった位置での供給搬送路37から現像剤貯留部34cへの現像剤32の受け渡しが阻害され、現像スリーブ34aへの供給量が不足するおそれがある。また、実施例1の現像装置3では、現像剤32の自重によって供給搬送路37から現像剤貯留部34cへの現像剤32の受け渡しが行われるため、現像剤32に対して積極的に供給開口部13aを通過させる力が作用しない。このため、供給開口部13aに凝集体が詰まるとそれを取り除く作用が生じ難い。
このような不具合を防止するために、図10に示すように、遮蔽壁130に振動を伝達する超音波振動子等の振動部材131を設けてもよい。この振動部材131は現像装置3が駆動している間に駆動し、振動を伝達し続けることで、現像剤32が凝集体を形成することを防止し、流動性を確保する。なお、振動部材131が駆動するタイミングとしては、現像装置3が駆動している間、常に駆動するものに限らず、間欠駆動するものや現像動作終了後などの所定のタイミングで駆動するものであってもよい。
また、障壁13と現像スリーブ34aとの間のクリアランスが広い場合、供給搬送路37から現像剤貯留部34c側に移動した現像剤32が現像スリーブ34aに担持されることなく、循環搬送路38に落下するおそれがある。このため、図10に示すように、供給開口部13aと現像スリーブ34aとが対向する位置に対して現像スリーブ34aの表面移動方向上流側に埋め部材82を設けてもよい。このように供給搬送路37を形成する仕切り板36の障壁13と現像スリーブ34aの表面との間の隙間を狭くする埋め部材82を仕切り板36に設けることにより、循環搬送路38への現像剤32の落下を防止することが出来る。
埋め部材82を設けることで、循環搬送路38への現像剤32の落下を防止し、安定した現像剤32の供給を行うことできる。このとき、埋め部材82と現像スリーブ34aが接触すると現像スリーブ34aが磨耗するおそれがあるため、埋め部材82としてはウレタンなどのやわらかい材料からなる部材を使用することが望ましい。
また、供給スクリュ39の回転方向としては、スクリュ回転軸39bに対して現像剤貯留部34c側で、スクリュ羽部39aが下方から上方に移動するように回転することが望ましい。
ここで、図11を用いて、供給スクリュ39の回転方向と供給搬送路37内の現像剤32の剤面32fの傾きとの関係について説明する。図11(a)は、供給スクリュ39が図中の矢印E1方向に回転し、スクリュ回転軸39bに対して図中左側のスクリュ羽部39aが下方から上方に移動するように回転する構成の説明図である。一方、図11(b)は、供給スクリュ39が矢印E1とは逆方向の矢印E2方向に回転する構成の説明図である。図11に示すように、供給搬送路37内の現像剤32の量が略同じ状態であっても、矢印E1方向に回転することで、遮蔽壁130側の剤面32fの位置が高くなり、供給開口部13aを現像剤32で覆い易くなる。供給開口部13aを現像剤32で常に覆うことにより、安定した量の現像剤32を現像剤貯留部34c側に供給することができる。
実施例1の現像装置3に設けたスリット状の供給開口部13aとしては、図5に示すように、供給搬送路37の搬送方向上流端から下流端まで一つの供給開口部13aとなっているものに限らず、図12に示すように複数の供給開口部13aを設けてもよい。図12に示す例では、遮蔽壁130と障壁13とをリブ130rで繋げた構成である。
図5で示すように、一つの供給開口部13aとすると、遮蔽壁130の下端130bや障壁13の上端13bは自由端となり、現像剤32が多い箇所ではその圧力により遮蔽壁130及び障壁13の自由端が撓んで、供給開口部13aの幅D1にばらつきが生じるおそれがある。
これに対して、図12に示すように、遮蔽壁130の下端130bと障壁13の上端13bとをリブ130rで繋げることにより、遮蔽壁130及び障壁13が撓み難くなり、供給開口部13aの幅D1を一定に保ち易くなる。供給搬送路37内の現像剤32は、図中の矢印方向の速度成分を持っているため、リブ130rの幅D2を十分狭く設計しておけば(1[mm]〜8[mm]程度)、供給開口部13aの幅D1を一定に保つように撓みを防止させながら、現像スリーブ34aの軸方向に均一に現像剤を供給することができる。
なお、供給開口部13aの幅D1は、剤規制部材35と現像スリーブ34aとの対向部の間隙であるドクタギャップの幅D3と比較して、狭すぎるとドクタギャップを通過する現像剤量に対して、供給開口部13aから現像剤貯留部34cに供給される現像剤量が少なくなり、現像剤貯留部34cに現像剤32が溜まらず汲み上げ不良となる。一方、供給開口部13aの幅D1をドクタギャップの幅D3と比較して広くしすぎると、従来例1や従来例2と同様に、特に供給搬送路37の搬送方向上流側で現像剤貯留部34cに現像剤32が過剰に溜まってしまうという問題が生じる。そこで、図1に示す実施例1の現像装置3で、供給開口部13aの幅D1の値を変えて実験を行ったところ、供給開口部13aの幅D1はドクタギャップの幅D3のD4の1倍〜3倍程度に設定すると良好な画像形成を行うことができた。
〔実施例2〕
図13は、本実施形態のプリンタ100に適用可能な現像装置3の二つ目に実施例(以下、実施例2と呼ぶ)概略構成図である。なお、図13では、現像剤32は省略しているが、現像容器33内の現像剤32は供給搬送路37、循環搬送路38、及び現像剤貯留部34cに収容されている。
図13に示すように、実施例2の現像装置3では、供給スクリュ39の上端が、現像スリーブ34aの上端よりも下方に設けられている。このため、実施例1の現像装置3に比べて供給搬送路37の位置が現像剤貯留部34cに対して低い位置となっている。このように供給搬送路37を設けた場合、供給搬送路37から現像スリーブ34aへの現像剤32の供給は、供給搬送路37内の現像剤32が現像スリーブ34aに内設されたマグネットローラ34bの磁気力により吸引されることによって行われる。
なお、図1に示す実施例1のように、供給搬送路37を現像スリーブ34aよりも上方に設けることで、供給搬送路37から現像スリーブ34aへの現像剤32の供給を、磁気力に用いずに、供給搬送路37内の現像剤32にかかる重力に用いて行うことができる。
実施例2のように、磁気力を用いて現像スリーブ34aへの現像剤32の供給を行う場合には、現像剤32が供給開口部13aを通過するときにストレスがかかる。また、遮蔽壁130や障壁13によって隔てた状態で磁気力によって汲み上げるような構成では、遮蔽壁130や障壁13の供給搬送路37側に現像剤32が引き付けられて滞留し、現像剤32の移動を妨げるおそれが有る。このため、図1に示す実施例1のように磁気力を用いないで現像スリーブ34aへの現像剤32の供給を行える構成の方がより望ましい。
なお、上記特許文献1や特開2007−3864号公報に記載の現像装置は、供給搬送路内の現像剤を現像ローラ内の磁石の磁力によって供給スクリュよりも上方に汲み上げる構成である。また、上記特許文献2に記載の現像装置は、供給搬送路内の現像剤を現像ローラの上方から現像ローラに掛け流して現像剤を供給する構成であるが、供給搬送路内の上方の現像剤を重量で掛け流す構成である。これらの従来の現像装置のように、供給搬送路内の上方から現像剤を供給する構成であると、上述したスクリュピッチ間の現像剤の剤面の高さにムラによる凹凸により、現像スリーブに汲み上がった現像剤も凹凸が生じた状態となる。この現像スリーブ上の現像剤の凹凸は、通常、現像ドクタ前である程度は均されるため、画像不良の原因とはなり難い。しかし、供給搬送路内の現像剤の嵩が低下した場合などには、供給搬送路内の剤面の凹凸量が大きくなり、現像スリーブに汲み上がる現像剤の凹凸量も大きくなる。このとき、現像ドクタ前での均しが不十分となり、スクリュピッチムラ等の画像不良が発生する。
これに対して、図1に示す実施例1の現像装置3では、供給搬送路37から現像スリーブ34aへの現像剤32の供給が、供給スクリュ39の下方から行われている。供給搬送路37内の供給スクリュ39の下方では、一般的に現像剤32は詰まった状態となっており、実施例1の現像装置3では、この詰まった状態となっている箇所から現像剤32を供給する。このため、現像剤32の上面に凹凸が生じていてもその影響を受けず、現像スリーブ34aに対して現像剤32を供給することが出来るので、良好な画像出力を行うことが出来る。
また、現像ローラ内の磁石の磁力によって現像剤を汲み上げる構成であると、現像ドクタの手前側の空間と供給搬送路とを仕切る部材の間隙を通過する現像剤に付与するストレスが強くなるおそれがある。
上記特開2007−3864号公報に記載の現像装置では、磁気力によって現像ローラ上に汲み上げた現像剤を、現像ドクタの手前で現像剤を滞留させる滞留部材を設けている。この現像装置では、磁気力によって担持される現像剤が滞留部材と現像ローラとのギャップを通過する際に現像剤が強いストレスを受けるおそれがある。
一方、実施例1の現像装置3では、供給開口部13aを通過する現像剤は主に自重によって現像剤貯留部34c側に移動するため、供給開口部13aを通過する現像剤はストレスを受け難い。
実施例1および実施例2の現像装置3は、供給搬送路37から現像スリーブ34aに受け渡された現像剤32と供給搬送路37の搬送方向下流側端部に到達した現像剤32とは循環搬送路38に回収され、循環搬送路38内で撹拌されて供給搬送路37の搬送方向下流側端部に受け渡される構成である。すなわち、現像装置3内の現像剤32は主に供給搬送路37と循環搬送路38との二つの現像剤搬送路内を循環する。供給搬送路から現像剤担持体に供給された現像剤が現像領域通過直後に供給搬送路に戻らず、トナー濃度の調節および撹拌がなされた後に、供給搬送路に戻される構成としては、現像領域通過直後の現像剤を回収する搬送路とトナー濃度の調節および撹拌を行う搬送路とを別に設けた構成であっても良い。このような構成の現像装置では、現像領域通過直後の現像剤を回収する回収搬送路は供給搬送路と平行、且つ、同方向に現像剤を搬送し、回収搬送路の搬送方向下流側端部に到達した現像剤はトナー濃度の調節および撹拌を行う撹拌搬送路の搬送方向上流側端部に受け渡される。また、供給搬送路の搬送方向下流側端部に到達した現像剤も撹拌搬送路の搬送方向上流側端部に受け渡される。攪拌搬送路に供給された現像剤は、現像領域でのトナーの消費量に応じたトナーが供給され、供給搬送路と平行、且つ、逆方向に搬送されながら撹拌される。そして、攪拌搬送路の搬送方向下流側端部に到達した現像剤は供給搬送路の搬送方向上流側端部に受け渡される。
このように、供給搬送路、回収搬送路、及び、攪拌搬送路の三つの現像剤搬送路を備える構成であっても、供給搬送路から現像剤担持体へ現像剤を供給する構成として、実施例1や実施例2と同様の構成を適用可能である。
以上、本実施形態の現像装置3は、トナー及びキャリアからなる現像剤32を表面上に担持して回転することで表面移動し、潜像担持体である感光体1と対向する現像領域Aで感光体1の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体である現像スリーブ34aと、貯留する現像剤32が現像スリーブ34aの表面に接触し、現像スリーブ34aの回転に伴い現像スリーブ34aの表面に接触した現像剤32が現像スリーブ34aに担持・搬送される現像剤貯留部34cと、現像剤貯留部34cに隣接して形成され、連通部である供給開口部13aを介して現像剤貯留部34cに現像剤32を供給しながら現像スリーブ34aの表面移動方向に直交する軸線方向に現像剤32を搬送する供給搬送路37と、供給搬送路37内の現像剤32に対して搬送力を付与する供給搬送部材である供給スクリュ39と、供給搬送路37の搬送方向下流端に到達した現像剤32を供給搬送路37の搬送方向上流端に搬送する循環搬送路38と、循環搬送路38内の現像剤32に対して搬送力を付与する循環搬送部材である循環スクリュ40とを有し、供給搬送路37内の現像剤32が供給開口部13aを通過することで現像剤貯留部34cに現像剤32が供給される現像装置である。そして、供給開口部13aの上端を形成し、供給開口部13aの上端よりも上方の供給搬送路37と現像剤貯留部34cとの間を遮蔽する遮蔽壁130を備える。
供給開口部13aの上端よりも上方の供給搬送路37と現像剤貯留部34cとの間を遮蔽壁130によって遮蔽するため、供給開口部13aの上端よりも上方に存在する現像剤32は現像剤貯留部34cに供給されない。このため、現像剤32の嵩が最も低い状態で現像剤32の嵩が供給開口部13aの上端よりも上方であれば、経時で現像剤32の嵩が変動しても、供給開口部13aを通過する現像剤量は略一定となる。ここで、供給開口部13aの下端から上端までの高さ方向の供給開口部13aの幅D1を適切な幅に設定することにより、安定した量の現像剤32を現像剤貯留部34cに供給し続けることができる。現像剤貯留部34cに供給される現像剤量が安定することにより、表面に接触した現像剤32を担持・搬送する現像スリーブ34aが担持する現像剤32の量も安定し、安定した量の現像剤32を現像スリーブ34aに供給することができる。よって、本実施形態の現像装置3であれば、装置内の現像剤32の嵩が経時で変動しても安定した量の現像剤32を現像スリーブ34aに供給することが出来る。
また、実施例1及び実施例2の現像装置3では、現像領域Aを通過した後の現像スリーブ34aの表面に担持される現像剤32は、循環搬送路38に受け渡されることにより、現像領域Aを通過してトナー濃度が変動した現像剤32が供給搬送路37に供給されず、供給搬送路37内の現像剤32のトナー濃度の変動を防止することが出来る。
また、現像装置3の遮蔽壁130としては、図8に示すように、少なくとも供給搬送路37内の現像剤搬送方向における中央部よりも上流側に配置し、遮蔽壁130によって上端が形成される供給開口部13aは、供給搬送路37内の現像剤32の搬送方向に長尺なスリット状の開口部である。供給開口部13aをスリット状の開口部とすることにより、スリットの長尺方向に平行な現像スリーブ34aの軸方向に沿ってスリットの幅に応じた量の現像剤32を現像スリーブ34aに供給することが出来る。
また、実施例1の現像装置3のように、現像スリーブ34aの上端部が供給スクリュ39の上端部よりも下方となるように現像スリーブ34a及び供給スクリュ39を配置することにより、供給搬送路37から現像スリーブ34aへの現像剤32の供給を、磁気力に用いずに、供給搬送路37内の現像剤32にかかる重力に用いて行うことができる。これにより、磁気力を用いて供給する構成に比べて現像剤32にかかるストレスを軽減でき、現像剤32の劣化を抑制することが出来る。
また、本実施形態の現像装置3が備える遮蔽壁130としては、非磁性材料からなる板状部材を用いる。磁性体からなる遮蔽壁130であるとマグネットローラ34b等の磁気力により磁性を帯び易く、遮蔽壁130が磁性を帯びると、その磁気力によって現像剤32を引き付ける力が働く。このように、遮蔽壁130に現像剤32を引き付ける力が働くと、特に現像剤32が劣化して流動性が悪化した際に、現像剤32が遮蔽壁130の周辺に滞留し易くなる。現像剤32が遮蔽壁130の周辺に滞留すると、供給搬送路37内での現像剤32の搬送力が低下し、供給搬送路37内の搬送方向下流側で現像剤32の枯渇が発生し易くなるという問題が生じる。これに対して、現像装置3のように遮蔽壁130が非磁性体であれば遮蔽壁130が磁性を帯びることに起因する問題の発生を防止することが出来る。
また、本実施形態の現像装置3としては、図10に示すように遮蔽壁130に振動を伝達する振動発生手段としての振動部材131を備える構成であってもよい。振動部材131を設けることで、現像剤32の流動性を維持することができ、スリット状の供給開口部13aに目詰まりが生じることを防止できる。
また、本実施形態の現像装置3が備える供給搬送部材は、スクリュ回転軸39bとスクリュ回転軸39bに螺旋状に設けられたスクリュ羽部39aとを備えたスクリュ部材からなる供給スクリュ39であり、供給スクリュ39は、図11(a)に示すように、スクリュ回転軸39bに対して現像剤貯留部34c側で、スクリュ羽部39aが下方から上方に移動するように図11(a)中の矢印E1方向に回転する。これにより、遮蔽壁130に現像剤32が寄って、供給開口部13aを現像剤32で覆うことができ、安定した量の現像剤32を現像剤貯留部34c側に供給することができる。
また、本実施形態のプリンタ100は、潜像を担持する潜像担持体である感光体1と、感光体1を帯電する帯電手段である帯電装置2と、感光体1上の潜像を現像する現像手段と、感光体1に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段であるクリーニング装置6とを備える画像形成装置であり、プリンタ100が備える現像手段として、実施例1または実施例2の現像装置3を用いることで、画像品質の向上を図ることができる。これは、現像装置3が、現像領域Aにおいて、軸方向に均一なトナー濃度を維持しつつ、均一な量の現像剤、均一な現像ギャップを確保することができるためである。
1 感光体
2 帯電装置
3 現像装置
5 転写バイアスローラ
6 クリーニング装置
13 障壁
13a 供給開口部
13b 上端
15 転写搬送ベルト
16 露光装置
17 作像装置
18 下流側張架ローラ
19 上流側張架ローラ
20、21、22 給紙カセット
23 レジストローラ
24 定着装置
25 排紙トレイ
26 給紙搬送装置
32 現像剤
32f 剤面
33 現像容器
33b 底部
34 現像ローラ
34a 現像スリーブ
34b マグネットローラ
34c 現像剤貯留部
35 剤規制部材
36 仕切り板
37 供給搬送路
38 循環搬送路
39 供給スクリュ
39a スクリュ羽部
39b スクリュ回転軸
40 循環スクリュ
41 持ち上げ口
42 落下口
45 トナー補給口
82 埋め部材
130 遮蔽壁
130b 下端
130r リブ
131 振動部材
特開平5−333691公報 特開平11−167261号公報

Claims (8)

  1. トナー及びキャリアからなる現像剤を表面上に担持して表面移動し、潜像担持体と対向する現像領域で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、
    貯留する現像剤が該現像剤担持体の表面に接触し、該現像剤担持体の表面移動に伴い該現像剤担持体の表面に接触した現像剤が該現像剤担持体に担持・搬送される現像剤貯留部と、
    該現像剤貯留部に隣接して形成され、連通部を介して該現像剤貯留部に現像剤を供給しながら該現像剤担持体の表面移動方向に直交する軸線方向に現像剤を搬送する供給搬送路と、
    該供給搬送路内の現像剤に対して搬送力を付与する供給搬送部材と、
    該供給搬送路の搬送方向下流端に到達した現像剤を該供給搬送路の搬送方向上流端に搬送する循環搬送路と、
    該循環搬送路内の現像剤に対して搬送力を付与する循環搬送部材とを有し、
    上記供給搬送路内の現像剤が上記連通部を通過することで上記現像剤貯留部に現像剤が供給される現像装置において、
    上記連通部の上端を形成し、該連通部の上端よりも上方の上記供給搬送路と上記現像剤貯留部との間を遮蔽する遮蔽壁を備え
    該供給搬送路内の現像剤の剤面が最も低い位置よりも上記連通部の上端が下方となるように該遮蔽壁を設けることを特徴とする現像装置。
  2. 請求項1の現像装置において、
    上記現像領域を通過した後の上記現像剤担持体の表面に担持される現像剤は、上記循環搬送路に受け渡されることを特徴とする現像装置。
  3. 請求項1または2の現像装置において、
    少なくとも上記供給搬送路内の現像剤の搬送方向における中央部よりも上流側に上記遮蔽壁を配置し、
    該遮蔽壁によって上端が形成される上記連通部は、該供給搬送路内の現像剤の搬送方向に長尺なスリット状の開口部であることを特徴とする現像装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記現像剤担持体の上端部が上記供給搬送部材の上端部よりも下方となるように該現像剤担持体及び該供給搬送部材が配置されていることを特徴とする
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記遮蔽壁は非磁性部材であることを特徴とする現像装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記遮蔽壁に振動を伝達する振動発生手段を備えることを特徴とする現像装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の現像装置において、
    上記供給搬送部材は、回転軸と回転軸に螺旋状に設けられた羽部とを備えたスクリュ部材であり、
    該供給搬送部材は、該回転軸に対して上記現像剤貯留部側で、該羽部が下方から上方に移動するように回転することを特徴とする現像装置。
  8. 潜像を担持する潜像担持体と、
    該潜像担持体を帯電する帯電手段と、
    該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
    上記現像手段として、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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