JP5845677B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に関する。
画像形成装置には、回転軸の回りに現像器を複数台配置してそれら現像器を回転軸の回りに公転させ、今回の現像に用いられる現像器を現像位置に移動させる、いわゆるロータリ式の現像装置を搭載したものがある。現像器には、螺旋形状を有し、回転により、トナーを含む現像剤を搬送する搬送部材が備えられている。このため、現像器が公転すると、その現像器内の搬送部材がその現像器に対し静止していたとしても、現像器の公転により現像剤が現像器内で片寄せされる結果となり、画像に悪影響を与えるおそれがある。
ここで、現像器を駆動しない状態での回転数を検出し、その回転数に応じた分、現像器を駆動し、トナー搬送経路を正常状態にする技術が提案されている。
特開2007−086311号公報
本発明は、上記事情に鑑み、公転による現像剤の片寄せが補償された画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項1は、潜像を保持しトナーによる現像を受けてトナー像を保持する像保持体と、
螺旋形状を有し回転によりトナーを含む現像剤を搬送する搬送部材を有し前記像保持体上の潜像を現像する現像器を、回転軸の回りに複数台配置して、該現像器を該回転軸の回りに公転させ、今回の現像に用いられる現像器を前記像保持体に対面した現像位置に移動させる現像装置と、
前記現像器の公転を利用して、該現像器内のトナーが該公転に起因して前記搬送部材により搬送される向きとは逆向きに該トナーを搬送する回転方向に該搬送部材を回転させる回転駆動部材とを有し、
前記回転駆動部材が、前記現像位置にある現像器が前記回転軸の回りに90°公転するまでの間に、該現像器に備えられた前記搬送部材に回転駆動力を与える位置に配置されていることを特徴とする画像形成装置である。
請求項は、前記現像器が前記搬送部材に回転駆動力を伝達するギア部材を有し、
前記回転駆動部材が、公転してきた前記現像器に備えられた前記ギア部材に噛み合って、該現像器に備えられた前記搬送部材を前記回転方向に回転させる向きに、該ギア部材を回転させるものであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置である。
請求項は、前記回転駆動部材が、前記ギア部材に噛み合った状態において該ギア部材の回転を促進させる方向に移動するものであることを特徴とする請求項記載の画像形成装置である。
請求項1の画像形成蔵置によれば、公転による現像剤の片寄せが補償される。
請求項の画像形成装置によれば、公転による現像剤の片寄せ補償を、本構成を有しない場合と比べ簡易な構成で実現できる。
請求項の画像形成装置によれば、回転駆動部材を静止させている場合と比べ、現像剤の分布が効率良く均一化される。
本発明の一実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。 現像装置を構成する4台の現像器の内の1台の現像器の主要部の外観斜視図である。 現像器内のトナーや現像剤の搬送経路を示した図である。 現像装置の動作説明図である。 本実施形態の変形例を示した図である。
以下、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。
この画像形成装置1は、原稿読取部10、画像形成部20、および用紙収容部30を有する。
原稿読取部10には、原稿Sが重ねられた状態に置かれる原稿給紙台11が備えられている。この原稿給紙台11上に置かれた原稿Sは1枚ずつ送り出されて搬送ロール12によって搬送経路13上を搬送され、透明ガラス製の原稿読取板14の下に置かれた原稿読取光学系15により、その搬送されてきた原稿に記録されている文字や画像が読み取られて原稿排紙台16上に排出される。
また、この原稿読取部10は、その奥側に左右に延びるヒンジを有し、そのヒンジを回転中心として、原稿給紙台11および原稿排紙台16を一体的に持ち上げることができる。その持ち上げた下には、原稿読取板14が広がっている。この原稿読取部10では、原稿給紙台11に原稿を置くことに代えて原稿読取板14上に原稿を1枚だけ下向きに置き、原稿読取光学系15が矢印A方向に移動してその原稿読取板14上の原稿から文字や画像を読み取ることもできる。
原稿読取光学系15で得られた画像信号は、処理・制御回路21に入力される。処理・制御回路21は、以下のようにして、入力されてきた画像信号に基づく画像を形成する。また、この処理・制御回路21は、この画像形成装置1の各部の動作制御を担っている。
また、この画像形成装置1の下部に設けられた用紙収容部30には、3台の給紙台31_1,31_2,31_3が収容されている。これらの給紙台31_1,31_2,31_3には、各給紙台31_1,31_2,31_3ごとに例えば寸法の異なる用紙Pが積み重なった状態に収容されている。各給紙台31_1,31_2,31_3は、用紙Pの補給のために、引出し自在に構成されている。
それら3台の給紙台31_1,31_2,31_3のうちの、例えば原稿の寸法に適合した寸法の用紙Pが収容されている給紙台(ここでは一例として給紙台31_3とする)から用紙Pがピックアップロール32により送り出され、さばきロール33により1枚ずつに分離され、その1枚の用紙Pが搬送ロール34により矢印Bの向きに上方に搬送され、待機ロール35によりそれ以降の搬送のタイミングが調整されてさらに搬送される。この待機ロール35以降の搬送については後述する。
また、画像形成部20には、手差し給紙台22が備えられている。この手差し給紙台22はその下端部を中心に開く折り畳み式のものであり、この手差し給紙台22を開き、その上に用紙を置き、その手差し給紙台22に置かれた用紙を矢印Cに従って送り込むことも可能である。
この画像形成部20の中央部には、矢印Dで示す向きに回転する感光体51を有し、その感光体51の周囲に、帯電器52、現像装置60、除電器54、およびクリーナ55が配置されている。また、感光体51の上方には、露光器53が配置されている。また、後述する中間転写ベルト71を感光体51との間に挟んだ位置には転写器56が置かれている。
感光体51は円筒形状を有し、帯電により電荷を保存し露光によりその電荷を放出してその表面に静電潜像を保持する。
帯電器52は、感光体51の表面をある帯電電位に帯電する。
また、露光器53には、処理・制御回路21から画像信号が入力され、その入力された画像信号に応じて変調された光ビーム531を出力する。この光ビーム531は、矢印D方向に回転する感光体の表面51の、帯電器52による帯電を受けた部分を、その感光体51の回転軸方向(図1の紙面に垂直な方向)に繰り返し走査し、感光体51の表面に静電潜像を形成する。
さらに感光体51は、光ビーム531の走査を受けて表面に静電潜像が形成された後、現像装置60により現像され、その感光体51の表面にトナー像が形成される。
ここで現像装置60は、その回転軸の回りを取り巻くように4台の現像器61_1,61_2,61_3,61_4を備え、矢印Eの向きに回転することによりそれらの現像器61_1〜61_4を回転軸の回りに公転させて、それら4台の現像器61_1〜61_4のうちのいずれか1台の現像器(図1に示す状態では現像器61_1)を感光体51に対面した位置に移動させる。感光体51上に形成された静電潜像は、その感光体51に対面した現像器(ここでは現像器61_1とする)により現像されてトナー像が形成される。
現像装置60に備えられている4台の現像器61_1〜61_4には、各現像器ごとにイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、および黒(K)のトナーが収容されている。感光体51上の静電潜像の現像にあたっては、今回使用される色のトナーを収容した現像器が感光体51に対面する位置に移動され、その感光体51に対面した現像器により、その現像器に収容された色トナーによる現像が行なわれる。
また、感光体51に対面した現像位置よりも矢印E方向に30°近く回転した位置には、公転してきた現像器と噛み合うギア81が設置されている。このギア81の作用については後述する。
現像器による現像により、感光体51上に形成されたトナー像は、転写器56の作用により中間転写ベルト71上に転写される。
この感光体51は、この転写後に除電器54による除電を受け、さらにクリーナ55により、転写後の感光体51に残存しているトナーが除去される。
中間転写ベルト71は、複数のロール72に架け回された、無端の、矢印F方向に循環移動するベルトである。この中間転写ベルト71の近傍には、用紙Pの搬送経路を挟んだ位置に転写器73が配置され、さらにその転写器73よりも中間転写ベルト71の循環移動方向下流側には、転写器73による転写後に中間転写ベルト71上に残存するトナーを除去するクリーナ74が配置されている。これらの転写器73およびクリーナ74は、中間転写ベルト71に接触自在に離間する構成となっている。複数色による画像を形成するときは、転写器73およびクリーナ74を中間転写ベルト71から離間させておき、ある1色のトナーによるトナー像を感光体51上に形成して中間転写ベルト71に転写する過程を、現像装置60を回転させながら複数の現像器(複数色のトナー)について繰り返し、中間転写ベルト71上に複数色のトナーによる複数のトナー像を順次重なるように転写する。
その後、転写器73を中間転写ベルト71に接触させ、重ねられた複数色のトナー像がその転写器73が置かれた転写位置に達するときに用紙Pもその転写位置に達するように用紙Pが待機ロール35から送り出され、その転写位置において、転写器73の作用により、中間転写ベルト71上の複数色のトナー像が用紙P上に転写される。トナー像の転写を受けた用紙は、さらに矢印Gで示す向きに搬送され、定着器75による加熱および加圧を受けてその用紙上に定着トナー像からなる画像が形成される。この定着器75を通過した用紙は、さらに矢印Hで示す向きに搬送されて用紙排出台23上に排出される。
また、クリーナ74も中間転写ベルト71に接触するように移動し、転写器73による転写後に中間転写ベルト71上に残存するトナーが、クリーナ74により、その中間転写ベルト71上から除去される。
また、この画像形成装置1は、用紙Pの両面に画像を形成することが可能な装置となっている。用紙Pの両面に画像を形成する場合、上記のようにして用紙Pの第1面にのみ画像が形成された用紙Pは、用紙排出台23上に排出されることに代わり、案内部材36の切り替えにより、搬送ロール37により矢印Iで示す向きに搬送される。その後搬送方向が矢印Jで示す向きに反転し、もう1つの案内部材38により、今度は矢印Kで示す向きに案内されて搬送ロール39により搬送され、待機ロール35に至る。
その後は、再度上記と同様にして、今度はその用紙Pの第2面に画像が形成される。このようにして両面に画像が形成された用紙Pは、今度は用紙排出台23上に排出される。
図2は現像装置を構成する4台の現像器の内の1台の現像器の主要部の外観斜視図である。また図3は、現像器内のトナーや現像剤の搬送経路を示した図である。
ここでは、図1に示す4台の現像器61_1〜61_4は、いずれも同一構造の現像器であり、図2,図3では、それらの現像器61_1〜61_4を代表させて現像器61と称する。
この現像器61は現像ロール62を有し、また現像器61の内部にはトナーとキャリアとを含む現像剤が収容されている。
この現像器61は、現像装置60(図1参照)の回転により公転して、感光体51に対面した現像位置に移動してくると図示しないモータからの駆動力の伝達を受け、現像ロール62が矢印M方向に回転する、この現像ロール62は、M方向への回転により、現像器61内の現像剤をその表面に保持して感光体51に対面した位置に運び、その現像剤中のトナーで感光体51上の静電潜像を現像する。このため、高画質な画像を形成するためには、現像ロール62上に現像剤が均一に保持されていることが必要であり、現像剤の厚み等に片寄りがあっては画質の欠陥を引き起こすおそれがある。現像剤の片寄りが生じる原因およびその対策については後述する。
現像器61に収容されている現像剤中のトナーが現像により消費されると、そのままではトナーが不足するため、現像器61には補給用トナーが収容されたトナーカートリッジ(図2、図3には図示せず、図4に示すトナーカートリッジ69_1〜69_4参照)が装着され、そのトナーカートリッジからトナーが補給される構造となっている。
図2には、トナーカートリッジからの補給トナーの補給口を塞ぐシャッタ63が示されており、図3はそのシャッタ63が取り除かれた図であって、トナー補給口64が示されている。
この現像器61が現像位置に移動すると、ギア651が、現像装置60(図1参照)とは別に備えられた、本体側のモータ(図示せず)からの駆動力を伝達するギア(図示せず)と噛み合い、図2に示す矢印N方向に回転する。
またギア652は、ギア651と一体の部品で構成されており、ギア651が矢印N方向に回転すると、ギア652も矢印N方向に回転する。このギア652には、ギア653,654,655が噛み合っており、ギア652が矢印N方向に回転すると、それぞれ、矢印O,P,Q方向に回転する。さらにギア656がギア654に噛み合っており、ギア654の矢印P方向への回転に伴って矢印R方向に回転する。
図3には、これらギア651〜656を覆うカバー67を被せた状態が示されており、これらのギア651〜656のほとんどがそのカバー67によって覆われている。
ここでギア653は現像ロール62の回転を担っており、ギア653が矢印O方向に回転すると現像ロール62が矢印M方向に回転する。
また、ギア654,655は、図3に示す現像器61内の、それぞれ第1の搬送部材661,第2の搬送部材662を回転させる。これら第1および第2の搬送部材661,662は、現像ロール62の回転軸と同じ方向に延び、ギア654,655が受けた回転駆動力により回転駆動される部材である。これら第1および第2の搬送部材661,662には螺旋形の羽根661a,662aが形成されており、第1および第2の搬送部材661,662が回転すると螺旋形の羽根661a,662aにより現像剤が回転軸方向に搬送される。ここで、これら第1および第2の搬送部材661,662はギア654,655がそれぞれ矢印P,Qの回転することによって互いに同一方向に回転するが、これら第1および第2の搬送部材661,662に形成された羽根661a,662aは互いに逆向きに螺旋しており、したがって第1および第2の搬送部材661,662が回転するとそれら第1および第2の搬送部材661,662の周囲の現像剤が互いに逆向きに搬送される。ここでは、現像剤は、第1の搬送部材661により矢印X5で示す向きに搬送され、第2の搬送部材662により矢印X4で示す向きに搬送され、現像器61に収容されている現像剤は、これら第1および第2の搬送部材661,662の回転により、現像器61内を回転軸方向に循環移動している。図2に示すもう1つのギア656は、モータからの回転駆動力がギア651に伝えられて上記の回転動作を行なっている場面では、単に空回りしているギアである。このギア656は、現像装置60(図1参照)が回転し現像器61が公転して現像位置から離れ、その現像器61がギア81(図1,図4参照)の位置まで移動してきたときにギア81と噛み合って、現像装置60の回転の力により矢印S方向の回転駆動力を受けるギアである。ギア656が矢印S方向に回転すると、そのギア656と噛み合っているギア654が矢印T方向に回転し、また、ギア652を介してギア655が矢印U方向に回転する。すなわち、この場面では、現像器61に収容されている現像剤が、第1および第2の搬送部材661,662の回転により、逆方向に移動することになる。詳細は後述する。
図3には、もう1本の搬送部材である第3の搬送部材663が示されている。この第3の搬送部材663も第1および第2の搬送部材661,662と同様、現像ロール62の回転軸と平行に延びる回転軸を有し、その軸の回りに螺旋形の羽根663aが形成された形状を有する。この第3の搬送部材663には、その軸にギア681が固定されており、このギア681が回転駆動力を受けると回転し、トナー補給口64から矢印X1で示す向きに補給を受けたトナーを矢印X2で示す向きに搬入し、矢印X3に沿って、第2の搬送部材662に受け渡す。ここで、補給されるのは、現像剤の主要構成要素であるトナーとキャリアのうちのトナーのみであり、したがって第3の搬送部材663はトナーのみを搬送する。この搬送されてきたトナーは矢印X3に沿って第2の搬送部材662に受け渡され、第1および第2の搬送部材661,662で循環移動する間に攪拌されてキャリアと均一に混合される。
ここで、第3の搬送部材663を回転させるギア681は、図2に示すギア651が受け取る回転駆動力の元になるモータとは別のモータから回転駆動力を受け取る構成となっている。これは、第3の搬送部材663は、現像器61に収容された現像剤中のトナーが減ってきて補給が必要となったタイミングで回転するものであるからである。すなわち第3の搬送部材663は、第1および第2の搬送部材661,662が回転して現像剤61内の現像剤を循環移動させながら攪拌するタイミングとは異なるタイミングで回転する必要があるからである。この第3の搬送部材663を回転させるためのギア681を回転させる元になるモータは、もう1つのギア682も回転駆動する。このギア682には、トナーカートリッジ(図4に示すトナーカートリッジ69_1〜69_4)に内蔵された、搬送部材(図4に示す搬送部材691_1〜691_4)を回転させるためのギアである。
ここで、現像装置60(図1参照)が回転することによりその現像装置60に備えられ4台の現像器61_1〜61_4が公転すると、第1および第2の搬送部材661,662自体は回転していなくても、それら第1および第2の搬送部材661,662に形成された羽根661a,662aが螺旋形状を有していることに起因して、本実施形態の現像装置の場合は第1および第2の搬送部材661,662が1回転したときと同じ向き(図3に示す矢印X4および矢印X5に示す向き)に現像剤が押される。ここで、第1の搬送部材661に隣接した位置には現像ロール62が配置され、その現像ロール62の内部には磁石(図示せず)が備えられている。現像剤中のキャリアは磁性体で形成されているため、現像器61の公転により現像剤が第1の搬送部材661の羽根で矢印X5で示す向きに押されても現像ロール62内の磁石に現像剤が引き寄せられていてほとんど移動しない。ただし、第1の搬送部材661自体を回転させたときは現像剤をその磁力に抗して移動させることができる。一方、第2の搬送部材662の周囲の現像剤は現像ロール62から離れているため、その第2の搬送部材662の羽根で矢印X4で示す向きの力を受けると、その方向に容易に移動する。このため、この現像器61内の現像剤は、現像器の公転(現像装置60の回転)により図3に矢印X4で示す方向の端部に片寄せされてしまい、その片寄せされた端部で固く押し固められた状態となることがある。特に、白黒画像の形成のみが続いたときは、現像装置60はその場合であっても1ジョブごとに1回転するため、Y,M,Cの各色トナーを収容した現像器は使われないまま公転を何度も繰り返すことになり、現像剤が片寄せされて押し固められた状態が発生しやすい。現像剤が押し固められると、その押し固められた部分については現像剤が現像ロール62に均一に保持されず、画質欠陥につながることになる。
尚、第3の搬送部材663の周囲にはキャリアは存在せずトナーのみであるため、公転を原因として押し固められるという現象は生じない。
現像位置には、図2に示す、回転駆動力を受けるギア651に回転駆動力を伝達するギア(図示せず)が備えられているため、現像位置に移動した現像器のギア651を逆方向に回転させれば公転を原因とする現像剤の片寄りを解消させることができる。しかしこれを採用すると、現像剤の片寄りを解消している間は、画像形成処理を停止させておく必要があり、画像形成の生産性の低下を招くことになる。そこで、本実施形態では以下の構造を採用して、現像剤が片寄せされて押し固められることの解消を図っている。
図4は、現像装置の動作説明図である。
この現像装置60には、前述の通り、4台の現像器61_1〜61_4が搭載されている。図2,図3では、4台の現像器61_1〜61_4を代表させて現像器61として説明し、その現像器61を構成する部材についても現像器どうしを区別する符号(例えば‘_1’,‘_2’など)を省略している。これに対し、この図4では、現像器を構成する部材についても現像機どうしを区別する符号(例えば‘_1’,‘_2’など)を付して示してある。例えば図2,図3で示した現像器61の現像ロール62については、図4では、現像器61_1〜61_4のそれぞれの現像ロールを、現像ロール62_1〜62_4として区別している。他の部材についても同様である。
図4に示す4台の現像器61_1〜61_4のうち、左側にある現像器61_1がこの図4上での現像位置にあるものとする。これら4台の現像器61_1〜61_4は矢印Z方向に90°単位で回転し、順次異なる現像器が現像位置に配置される。現像位置にある現像器(図4に示す状態では、現像器61_1)が矢印Z方向に90°回転する途中位置に、ギア81が配置されている。このギア81は、現像装置60が回転してもその配置位置が変わらないように、本体側の筐体に支持されている。
現像位置を通過して移動してきた現像器61_1がギア81が配置されている位置に達すると、そのギア81に、その現像器61_1のギア656_1が噛み合い、そのギア656_1は、ギア81から矢印S方向に回転駆動力を受ける。このギア656_1は図2に示すギア656であって、矢印Sは、図2に示す矢印Sと同一方向である。ギア656_1が矢印S方向に回転駆動されると、第1および第2の搬送部材661_1,662_1(図3に示す第1および第2の搬送部材661,662)が現像剤の通常の搬送方向とは逆方向に現像剤を搬送する方向に回転する。これにより、片寄せされて押し固められつつあった現像剤が解され、現像剤が押し固められることに起因する画質欠陥の発生が抑えられる。
ここで、ギア81は、上述の通り、現像器61が現像位置から90°回転するまでの間に現像器61に回転駆動力を与える位置に配置されている。ギア81をこの位置に配置すると、その後の現像器の移動により、その現像器が再び現像位置に達する迄の間に、現像器が上下反転し、さらに再度上下反転することになり、それに伴って、解れた現像剤が現像器内で上下に攪拌され、現像剤の解れの効果が一層高められる。これに対し、ギア81が現像位置に達する直前の現像器と噛み合う位置に配置されていたとする。この場合であっても第1および第2の搬送部材の逆回転により押し固められつつある現像剤を解す効果はある。ただし、押し固められつつある現像剤を解すことなく上下反転してもそのままでは解す効果は生まれにくく、現像剤を解く効果は第1および第2の搬送部材の逆回転自体による効果にとどまるおそれがある。
ここで、ギア81は静止したままのギアであってもよいが、現像器側のギア656と噛み合っている間、矢印Vで示す向きに回転させてもよい。こうすると、現像剤の片寄りの解消のための現像剤の逆向き搬送が促進される。
図5は、本実施形態の変形例を示した図である。図4との相違点は、図4に示すギア81に代えて、ラック82を備えている点である。このラック82は、移動した現像剤61のギア656と噛み合う平歯(不図示)が形成されており、現像装置60の回転によっては回転しないように本体側の筐体に支持されている。このようなラック82を設けるとそのラック82の長さにより、現像器側のギア656の回転量を調整できる。
また、このラック82についても、ギア656と噛み合っている間、矢印Wで示す向きに移動させてギア656の回転を促進させてもよい。
1 画像形成装置
10 原稿読取部
20 画像形成部
60 現像装置
61,61_1,61_2,61_3,61_4 現像器
62,62_1,62_2,62_3,62_4 現像ロール
63 シャッタ
64 トナー補給口
67 カバー
69_1,69_2,69_3,69_4 トナーカートリッジ
81,651,652,653,654,655,656,681,682 ギア
82 ラック
661,662,663,691_1〜691_4 搬送部材
661a,662a,663a 羽根

Claims (3)

  1. 潜像を保持しトナーによる現像を受けてトナー像を保持する像保持体と、
    螺旋形状を有し回転によりトナーを含む現像剤を搬送する搬送部材を有し前記像保持体上の潜像を現像する現像器を、回転軸の回りに複数台配置して、該現像器を該回転軸の回りに公転させ、今回の現像に用いられる現像器を前記像保持体に対面した現像位置に移動させる現像装置と、
    前記現像器の公転を利用して、該現像器内のトナーが該公転に起因して前記搬送部材により搬送される向きとは逆向きに該トナーを搬送する回転方向に該搬送部材を回転させる回転駆動部材とを有し、
    前記回転駆動部材は、前記現像位置にある現像器が前記回転軸の回りに90°公転するまでの間に、該現像器に備えられた前記搬送部材に回転駆動力を与える位置に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記現像器が前記搬送部材に回転駆動力を伝達するギア部材を有し、
    前記回転駆動部材が、公転してきた前記現像器に備えられた前記ギア部材に噛み合って、該現像器に備えられた前記搬送部材を前記回転方向に回転させる向きに、該ギア部材を回転させるものであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記回転駆動部材は、前記ギア部材に噛み合った状態において該ギア部材の回転を促進させる方向に移動するものであることを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。
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