JP6598058B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 Download PDF

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Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジと、に関し、特に、現像ローラに現像バイアスを印加するように構成された現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置に設置される現像装置において、現像剤が担持される現像ローラの回転軸部に現像バイアスを印加して現像工程をおこなう技術が広く知られている(例えば、特許文献1参照。)。
詳しくは、特許文献1における現像装置は、2成分現像剤を用いたものであって、電源部(バイアス電源)から出力された現像バイアスを、現像ローラの回転軸部を回転可能に保持する軸受を介して、現像ローラの回転軸部に印可するように構成されている。
従来の現像装置は、現像ローラの回転軸部を回転可能に保持する軸受の内周面が経時で摩耗してしまって回転軸部と軸受との間に隙間ができてしまったり、現像ローラの回転軸部と軸受と間にトナーなどの異物が入り込んでしまったりして、現像ローラの回転軸部と軸受との接触不良が生じて、電源部から出力された現像バイアスが現像ローラの回転軸部に良好に印加されなくなる不具合があった。そして、そのような印加不良(導通不良)が生じることによって、像担持体(感光体ドラム)の表面に形成されるトナー像に、濃度ムラや白抜けなどの異常画像が生じてしまっていた。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、経時においても電源部から出力された現像バイアスが現像ローラの回転軸部に良好に印加される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。
この発明における現像装置は、像担持体の表面に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向又は当接して、現像剤を担持して所定方向に回転駆動される現像ローラと、前記現像ローラの回転軸部に設置されて、外部から回転駆動力が伝達されて前記回転軸部を回転させる駆動伝達部材と、前記現像ローラの前記回転軸部に設置されて、前記駆動伝達部材によって伝達された回転駆動力を他の回転部材に伝達するためのギアと、前記ギアと一体的に形成された導電性スリーブと、前記導電性スリーブの外周面に対して弾性力によって摺接して、電源部から出力された現像バイアスが前記導電性スリーブを介して前記回転軸部に印加されるように中継する電極端子と、を備え、前記電極端子は、前記駆動伝達部材と前記ギアとの間で前記導電性スリーブに当接するように配設されたものである。
本発明によれば、経時においても電源部から出力された現像バイアスが現像ローラの回転軸部に良好に印加される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。
この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 画像形成装置に設置されたプロセスカートリッジを示す概略図である。 現像装置を示す拡大図である。 現像装置における2つの現像ローラを長手方向にみた断面図である。 現像装置における長手方向端部の要部を示す正面図である。 現像装置における長手方向端部の要部を示す斜視図である。 第1現像ローラの長手方向端部を示す分解斜視図である。 現像装置において、長手方向端部に設置された部品の一部を取り外して、第2電極端子が設置された部分を示す斜視図である。 第1現像ローラにおいて第1玉軸受の近傍を示す断面図である。 変形例1としての、現像装置における長手方向端部の要部を示す正面図である。 変形例2としての、現像装置における長手方向端部の要部を示す正面図である。
実施の形態.
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
まず、図1にて、実施の形態における画像形成装置1の全体の構成・動作について説明する。
書込み部2A〜2Dは、画像情報に基いて帯電工程後の感光体ドラム21(像担持体)に静電潜像を書き込むための装置である。書込み部2A〜2Dは、ポリゴンミラー3A〜3Dや光学素子4A〜4D等を用いた光走査装置である。なお、書込み部として、光走査装置の替わりにLEDアレイを用いることもできる。
給紙部61は、用紙等の記録媒体Pを格納して、画像形成時には記録媒体Pを転写ベルト30に向けて給送する。
転写ベルト30は、記録媒体Pをその表面に静電的に吸着させて搬送して感光体ドラム21上に形成されたトナー像を記録媒体P上に転写するための無端状ベルトであって、その外周面上に吸着ローラ64とベルトクリーナ65とを設けている。
転写ベルト30を介して感光体ドラム21に対向する転写ローラ24は、芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有する。転写ローラ24の導電性弾性層は、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値(体積抵抗率)を中抵抗に調整した弾性体である。
定着部66は、加熱ローラ68および加圧ローラ67を有し、記録媒体P上のトナー像を圧力と熱とによって記録媒体Pに定着させる。
転写ベルト30に沿って縦方向に配設された4つのプロセスカートリッジ20Y、20C、20M、20BKは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成するためのものである。
各プロセスカートリッジ20Y、20C、20M、20BK上には、キャリア(磁性キャリア)と各色(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)のトナー(トナー粒子)とを現像装置23に供給するための剤カートリッジ28Y、28C、28M、28BKが設置されている。
プロセスカートリッジ20Y、20C、20M、20BK、及び、剤カートリッジ28Y、28C、28M、28BKは、転写ベルト30を回転支軸を中心に開放して装置本体1から着脱することができる。
本実施の形態における画像形成装置1は、複写機及びプリンタとして機能する複合型の画像形成装置である。複写機として機能する場合には、スキャナから読み込まれた画像情報に対してA/D変換、MTF補正、階調処理等の種々の画像処理が施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する場合には、コンピュータ等から送信されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施されて書込みデータに変換される。
画像形成時には、書込み部2A〜2Dからプロセスカートリッジ20BK、20M、20C、20Yに対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像情報に応じた露光光がそれぞれ照射される。すなわち、各光源から発せられた露光光(レーザ光)がポリゴンミラー3A〜3D、光学素子4A〜4D等を通過して、各感光体ドラム21上に照射される。これによって、各プロセスカートリッジ20BK、20M、20C、20Yの感光体ドラム21(像担持体)上に、露光光に応じたトナー像が形成される。そして、このトナー像が、記録媒体Pに転写されることになる。
給紙部61から給送された記録媒体Pは、レジストローラ63の位置で一旦タイミングを合わせて、転写ベルト30の位置に搬送される。転写ベルト30の送入位置に配設された吸着ローラ64は、電圧の印加によって送入された記録媒体Pを転写ベルト30に吸着させる。転写ベルト30の矢印方向の走行にともない移動する記録媒体Pは、各プロセスカートリッジ20Y、20C、20M、20BKの位置を順次通過して各色のトナー像が重ねて転写される。
カラーのトナー像が転写された記録媒体Pは、転写ベルト30から分離して定着部66に達する。記録媒体P上のトナー像は、加熱ローラ68及び加圧ローラ67に挟まれつつ加熱されることで記録媒体P上に定着される。一方、記録媒体Pが分離した後の転写ベルト30表面は、その後にベルトクリーナ65の位置に達して、その表面に付着したトナー等の汚れがクリーニングされる。
次に、画像形成装置1におけるプロセスカートリッジ及び剤カートリッジについて詳述する。
なお、各プロセスカートリッジ20Y、20C、20M、20BKはほぼ同一構造であって、各剤カートリッジ28Y、28C、28M、28BKもほぼ同一構造であるために、図2にてプロセスカートリッジ及び剤カートリッジは符号のアルファベット(Y、C、M、BK)を除して図示する。また、書込み部は符号のアルファベット(A〜D)を除して図示する。
図2に示すように、プロセスカートリッジ20は、像担持体としての感光体ドラム21、帯電部22、現像装置23(現像部)、クリーニング部25が一体化されたものであって、プレミックス現像方式(キャリアの補給・排出を適宜におこなう現像方式である。)が採用されている。
像担持体としての感光体ドラム21は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。
帯電部22は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部22の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)、ブタジエンアクリロニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。
クリーニング部25は、感光体ドラム21に摺接するクリーニングブラシ(又は、クリーニングブレード)が設置されていて、感光体ドラム21上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。
現像装置23は、現像剤担持体としての2つの現像ローラ23a1、23a2が感光体ドラム21の走行方向(回転方向)に沿って対向するように並設されていて、感光体ドラム21と現像ローラ23a1、23a2との対向部分には感光体ドラム21と磁気ブラシとが接触する現像領域が形成される。現像装置23内には、トナーTとキャリアCとからなる現像剤G(2成分現像剤)が収容されている。そして、現像装置23は、感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する(トナー像を形成する。)。なお、現像装置23の構成・動作については、後で詳しく説明する。
ここで、本実施の形態における現像装置23は、プレミックス現像方式のものであって、現像装置23内に適宜に新品のキャリアC(現像剤G)が剤カートリッジ28から供給されるとともに、劣化した現像剤Gが現像装置23の外部に設置された剤貯留容器70に向けて排出される。
図2を参照して、剤カートリッジ28は、その内部に現像装置23内に供給するための現像剤G(トナーT及びキャリアC)を収容している。そして、剤カートリッジ28は、現像装置23に新品のトナーTを供給するトナーカートリッジとして機能するとともに、現像装置23に新品のキャリアCを供給する供給手段として機能する。具体的に、現像装置23に設置された磁気センサ(不図示である。)によって検知されるトナー濃度(現像剤G中のトナーの割合である。)の情報に基いて、シャッタ機構80の開閉動作をおこなって、供給手段としての剤カートリッジ28から現像装置23内に向けて現像剤Gを適宜に供給する。なお、本実施の形態では、剤カートリッジ28の現像剤Gにおける、キャリアCに対するトナーTの混合率(トナー濃度)が比較的高く設定されている。
供給管29は、剤カートリッジ28から供給される現像剤G(トナーT及びキャリアC)を現像装置23内に確実に導くためのものである。すなわち、剤カートリッジ28から排出された現像剤Gは、供給管29を介して、現像装置23内に供給される。
次に、感光体ドラム21上でおこなわれる作像プロセスについて説明する。
図2を参照して、感光体ドラム21が反時計方向に回転駆動されると、まず、帯電部22の位置で感光体ドラム21の表面が一様に帯電される(帯電工程である。)。その後、帯電された感光体ドラム21の表面は、露光光Lの照射位置に達して、書込み部2による露光工程がおこなわれる。すなわち、露光光Lの照射によって感光体ドラム21上を画像情報に応じて選択的に除電することで、照射されなかった非画像部の電位との差(電位コントラスト)を発生させて静電潜像を形成する。なお、この露光工程は、感光体ドラム21の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生して、このうち正孔が感光体ドラム21の表面の帯電電荷と打ち消しあうものである。
その後、潜像が形成された感光体ドラム21の表面は、現像装置23との対向位置に達する。感光体ドラム21上の静電潜像は、現像ローラ23a1、23a2上の磁気ブラシと接触して、磁気ブラシ中の負帯電されたトナーTが付着されて可視化される(現像工程である。)。
詳しくは、現像領域の最上流側に位置する第1現像ローラ23a1の磁極による磁力で汲み上げられた現像剤Gは、現像剤規制部材としてのドクターブレード23cによって適量化された後に、感光体ドラム21との対向部である第1現像領域に搬送される。そして、第1現像領域において穂立ちされたキャリアCが感光体ドラム21を摺擦する。このとき、キャリアCに混合されているトナーTは、キャリアCとの摩擦によって負帯電されている。これに対して、キャリアCは正帯電されている。電源部50(図4を参照できる。)から第1現像ローラ23a1に対して、所定の現像バイアス(−500V程度である。)が印加される。これによって、第1現像ローラ23a1と感光体ドラム21との間に電界が形成されて、負帯電されたトナーTが電界によって感光体ドラム21上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。
他方、現像領域(第1現像領域、及び、第2現像領域)の上流側に位置する第1現像ローラ23a1に担持された現像剤Gは、第1現像領域を通過した後に、現像領域の下流側に位置する第2現像ローラ23a2との対向位置(受け渡し部)に搬送される。そして、この位置において作用する2つの現像ローラ23a1、23a2の磁極(受け渡し磁極)によって、第1現像ローラ23a1に担持された現像剤Gが第2現像ローラ23a2に移行する(受け渡される)。その後、第2現像ローラ23a2に移行して担持された現像剤Gは、感光体ドラム21との対向部である第2現像領域に搬送される。そして、第2現像領域において穂立ちされたキャリアCが感光体ドラム21を摺擦する。電源部50(図4を参照できる。)から第2現像ローラ23a2に対して、所定の現像バイアス(−500V程度である。)が印加される。これによって、第2現像ローラ23a2と感光体ドラム21との間に電界が形成されて、負帯電されたトナーTが電界によって感光体ドラム21上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。
このように、本実施の形態における現像装置23は、2つの現像ローラ23a1、23a2が設置されていて、感光体ドラム21との間に形成される2つの現像領域によってそれぞれ現像工程をおこなっているため、1つの現像ローラによる現像領域によって現像工程をおこなう場合に比べて、現像時間を長くとることができることになる。そのため、現像ローラ23a1、23a2が高速で回転されるような場合であっても、充分な現像時間が確保されて、良好な画像濃度のトナー像を形成することができる。
その後、トナー像が形成された感光体ドラム21の表面は、転写ベルト30及び転写ローラ24との対向位置に達する。そして、このタイミングに合わせてその対向位置に搬送された記録媒体P上に、感光体ドラム21上のトナー像が転写される。このとき、転写ローラ24には、所定の電圧が印加されている。
その後、トナー像が転写された記録媒体Pは、定着部66を通過して、排出ローラ69から装置外部に排出される。
一方、転写工程時に記録媒体Pに転写されずに感光体ドラム21上に残留したトナーT(未転写トナー)は、感光体ドラム21上に付着したままクリーニング部25との対向部に達する。そして、感光体ドラム21上の未転写トナーは、クリーニング部25で除去・回収される。
その後、感光体ドラム21の表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
以下、現像装置23の構成・動作について詳述する。
図3を参照して、現像装置23は、現像剤担持体としての2つの現像ローラ(第1現像ローラ23a1と第2現像ローラ23a2とである。)、搬送部材としての搬送スクリュ23b1〜23b3(オーガスクリュ)、現像剤規制部材としてのドクターブレード23c、等で構成されている。また、現像装置23内には、現像剤Gを搬送して循環経路を形成する3つの現像剤搬送部B1〜B3が形成されている。
2つの現像ローラ23a1、23a2は、それぞれ、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の導電性・非磁性体を円筒形に形成してなる現像スリーブ23a12、23a22が後述する回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。2つの現像ローラ23a1、23a2の現像スリーブ23a12、23a22内には、それぞれ、先に説明したような現像スリーブ23a12、23a22の周面での現像剤Gの搬送をおこなうための複数の磁極を形成するマグネット23a11、23a21が固設されている。特に、現像領域やその近傍などにおいてはマグネット23a11、23a21から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤G中のキャリアCが現像スリーブ23a12、23a22上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアCに帯電したトナーTが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、現像スリーブ23a12、23a22の回転によって現像スリーブ23a12、23a22と同方向(時計方向)に移送される。
現像剤規制部材としてのドクターブレード23cは、現像領域の上流側において第1現像ローラ23a1との間に微小なギャップ(ドクターギャップ)が形成されるように設置されていて、第1現像ローラ23a1上の現像剤を適量に規制する。
ドクターブレード23c(現像剤規制部材)は、板厚が2mm程度のSUS316やSUSXM7等の非磁性金属材料で形成された板状部材であって、現像ケース23k(ケース部材)上にネジ締結されている。
なお、本実施の形態において、ドクターブレード23cとして、第1現像剤搬送部B1に対向する面に板厚が0.3mm程度のSUS430等の磁性金属板を貼着したものを用いることもできる。
図3を参照して、3つの搬送スクリュ23b1〜23b3は、軸部上に螺旋状にスクリュ部が形成されたものであって、現像装置23内に収容された現像剤Gを長手方向(図3の紙面垂直方向である。)に循環しながら撹拌・混合する。
第1搬送部材としての第1搬送スクリュ23b1は、第1現像剤搬送部B1であって現像ローラ23a1に対向する位置に配設されていて、現像剤Gを水平方向に搬送するとともに、現像ローラ23a1上に現像剤23aを供給する。換言すると、第1現像剤搬送部B1は、現像ローラ23a1に対向するとともに、現像ローラ23a1に現像剤Gを長手方向(現像ローラ23a1の回転軸方向である。)に搬送しながら供給する。
第2搬送部材としての第2搬送スクリュ23b2は、第2現像剤搬送部B2に設置されている。第2搬送スクリュ23b2は、第1搬送スクリュ23b1の下方であって現像ローラ23a2に対向する位置に配設されている。そして、現像ローラ23a2から離脱した現像剤G(現像工程後に剤離れ極によって現像ローラ23a2上から強制的に離脱された現像剤Gある。)を水平方向に搬送する。換言すると、第2現像剤搬送部B2は、第1現像剤搬送部B1の下方であって現像ローラ23a2に対向する位置に配設されるとともに、現像ローラ23a2から離脱された現像剤Gを長手方向に搬送する。
第1搬送スクリュ23b1及び第2搬送スクリュ23b2は、現像ローラ23a1、23a2や感光体ドラム21と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。
第3搬送部材としての第3搬送スクリュ23b3は、第3現像剤搬送部B3に設置されている。第3搬送スクリュ23b3は、第2搬送スクリュ23b2による搬送経路の下流側と、第1搬送スクリュ23b1による搬送経路の上流側と、を直線的に結ぶように、水平方向に対して斜めに配設されている。そして、第3搬送スクリュ23b3は、第2搬送スクリュ23b2によって搬送された現像剤Gを第1搬送スクリュ23b1による搬送経路の上流側に搬送するとともに、第1搬送スクリュ23b1による搬送経路の下流側から落下経路を介して循環される現像剤Gを第1搬送スクリュ23b1による搬送経路の上流側に搬送する。換言すると、第3現像剤搬送部B3は、第2現像剤搬送部B2によって搬送された現像剤Gを第1現像剤搬送部B1の上流側に搬送するとともに、第1現像剤搬送部B1の下流側に達した現像剤Gを第1現像剤搬送部B1の上流側に搬送する。
なお、第1搬送スクリュ23b1による搬送経路(第1現像剤搬送部B1)と、第2搬送スクリュ23b2による搬送経路(第2現像剤搬送部B2)と、第3搬送スクリュ23b3による搬送経路(第3現像剤搬送部B3)と、は壁部によって隔絶されている。
第2現像剤搬送部B2の下流側と、第3現像剤搬送部B3の上流側と、は第1中継部を介して連通している。また、第3現像剤搬送部B3の下流側と、第1現像剤搬送部B1の上流側と、は第2中継部を介して連通している。また、第1現像剤搬送部B1の下流側と、第3現像剤搬送部B3の上流側と、は落下経路を介して連通している。
このような構成により、3つの現像剤搬送部B1〜B3(搬送スクリュ23b1〜23b3)によって、現像装置23において現像剤Gを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。
なお、第3現像剤搬送部B3にはトナー濃度センサとしての磁気センサ(不図示である。)が設置されている。そして、磁気センサによって検知されるトナー濃度の情報に基いて、剤カートリッジ28から現像装置23内に向けて所定のトナー濃度の現像剤Gが供給される。本実施の形態では、現像装置23内の現像剤Gのトナー濃度が4〜7重量%になるように制御されている。
ここで、図2を参照して、第1現像剤搬送部B1の壁部には、現像装置23内に収容された現像剤Gの一部を外部(剤貯留容器70)に排出するための排出口23d(排出手段)が設けられている。詳しくは、排出口23dは、供給手段28、29によって現像装置23内に現像剤Gが供給されて装置内の現像剤量が増加してその位置に搬送される現像剤の剤面(上面)が所定高さを超えたときに、その余剰分の現像剤Gを剤貯留容器70に向けて排出するためのものである。すなわち、余剰分の現像剤Gは、排出口23dの下部の高さを超えて、排出口23dから排出されて排出経路を経由して剤貯留容器70に向けて重力落下していく。このように、トナーTの母体樹脂や外添剤によって汚染されて劣化したキャリアが自動的に現像部の外部に排出されるので、経時においても画像品質の劣化を抑止することができる。
以下、図4〜図9等を用いて、本実施の形態において特徴的な、現像装置23の構成・動作について詳述する。
先に図2、図3等を用いて説明したように、本実施の形態における現像装置23には、感光体ドラム21(像担持体)に対向して、現像剤Gを担持して所定方向に回転駆動される現像ローラとしての第1現像ローラ23a1が設置されている。
詳しくは、図4、図5等を参照して、第1現像ローラ23a1(現像スリーブ23a12)の回転軸部23a13には、駆動伝達部材としてのカップリング23eが設置されていて、このカップリング23e(駆動伝達部材)によって外部から回転駆動力が伝達されて回転軸部23a13が現像スリーブ23a12とともに回転することになる。このカップリング23e(駆動伝達部材)は、画像形成装置本体1への現像装置23の装着動作に連動して、画像形成装置本体1に設置された現像駆動モータの回転軸に設置された駆動カップリングに嵌合する。そして、現像駆動モータの駆動カップリングからカップリング23e(駆動伝達部材)に回転駆動力が伝達されて、回転軸部23a13が現像スリーブ23a12とともに所定方向に回転駆動されることになる。
ここで、カップリング23eは、図5、図7等を参照して、第1現像ローラ23a1の回転軸部23a13に形成された貫通穴部23a13aに挿通された平行ピン23jが篏合して固定されることで、回転軸部23a13とともに回転するように構成されている。
なお、回転軸部23a13は、ステンレス鋼などの導電性材料で形成されていて、円筒状の現像スリーブ23a12の長手方向端部に圧入・接着されている(図9等をも参照できる。)。
また、回転軸部23a1は、第1玉軸受23pを介して現像ケース23kに回転可能に保持されている。
また、第1現像ローラ23a1の回転軸部23a13には、ギアとしての第1ギア23fが設置されていている。この第1ギア23fは、カップリング23e(駆動伝達部材)によって伝達された回転駆動力を第2現像ローラ23a2の回転軸部23a23(他の回転部材)に伝達するためのギアである。具体的に、現像駆動モータによって、第1現像ローラ23a1の現像スリーブ23a12(回転軸部23a13)が回転駆動されると、第1ギア23fに噛合するアイドラギア23h(図4を参照して、現像ケース23kの側面に起立するスタッドに回転可能に設置されている。)を介して、アイドラギア23hに噛合する第2ギア23i(第2現像ローラ23a2の回転軸部23a23に設置されている。)に駆動力が伝達されて、第2現像ローラ23a2の現像スリーブ23a22(回転軸部23a23)が回転駆動されることになる。
第2現像ローラ23a2は、第1現像ローラ23a1とともに感光体ドラム21の走行方向に沿って対向するように並設されていて、現像剤Gを担持して所定方向に回転するものである。第2現像ローラ23a2の回転軸部23a23は、第2玉軸受23qを介して現像ケース23kに回転可能に保持されている。第2現像ローラ23a2は、マグネットの磁極の構成や、回転軸部に設置される部材を除いて、第1現像ローラ23a1とほぼ同様に構成されている。
ここで、図4〜図7を参照して、本実施の形態における現像装置23には、第1現像ローラ23a1の回転軸部23a13の外周面に対して弾性力によって間接的に摺接して、電源部50から出力された現像バイアスが回転軸部23a13に印加されるように中継する電極端子(プレート端子)としての第1電極端子23mが設けられている。
詳しくは、第1電極端子23mが導電性スリーブ23gを介して第1現像ローラ23a1の回転軸部23a13に当接するように形成されている。導電性スリーブ23gは、金属材料で形成された略円筒状部材であって、図5〜図7を参照して、回転軸部23a13に密着して篏合されていて、その長手方向一端側に形成された係合部23g1が、回転軸部23a13の貫通穴部23a13aに挿通された平行ピン23jに係合して、回転軸部23a13とともに回転するように構成されている。また、導電性スリーブ23gの長手方向他端側は、回転軸部23a13に圧入されたブッシュ23tによって位置決めされて、導電性スリーブ23gが長手方向に移動して平行ピン23jとの係合が解除されないように構成されている。
一方、第1電極端子23mは、図4〜図7を参照して、リン青銅、ステンレス鋼などのバネ性を有する金属材料で形成されて複数の曲げ部が形成された板厚が0.1〜1mm程度の板状部材(板バネ)であって、不図示の固定ネジによって現像ケース23kに固定・保持されている。第1電極端子23mの一端側には接触部23m4が形成されていて、この接触部23m4が画像形成装置本体1に設置された接触端子に接続されることで、画像形成装置本体1の電源部50から接触部23m4(及び、接触端子)を介して第1電極端子23mに所望の現像バイアスが印加されることになる。
また、第1電極端子23mの他端側は、回転軸部23a13(導電性スリーブ23g)を挟むように形成されている。具体的に、第1電極端子23mの他端側は弾性力(板バネ力)を有する2つの第1腕部23m1が形成されるように略U字に形成されていて、2つの第1腕部23m1の先端に導電性スリーブ23gが弾性力によって挟まれるように当接することで、第1電極端子23mと導電性スリーブ23g(回転軸部23a13)とが電気的に導通することになる。そして、電源部50から出力された現像バイアスが、第1電極端子23mを介して、第1現像ローラ23a1の回転軸部23a13(現像スリーブ23a12)に印加されることになる。
このように、本実施の形態では、導電性スリーブ23g(回転軸部23a13)との摺接によって第1電極端子23mの先端(又は、導電性スリーブ23g)が経時で摩耗してしまっても、導電性スリーブ23gと第1電極端子23mとの間には隙間ができたりトナーが入り込んだりすることなく、弾性力(板バネ力)によって導電性スリーブ23gに第1電極端子23mが接触した状態を常に維持できるため、導電性スリーブ23gと第1電極端子23mとの接触不良(導通不良)を防止することができる。したがって、電源部50から出力された現像バイアスが第1現像ローラ23a1の回転軸部23a13に常に良好に印加されて、感光体ドラム21の表面に形成されるトナー像に、印加不良による濃度ムラや白抜けなどの異常画像が生じてしまう不具合も未然に防止することができる。
特に、2つの現像ローラ23a1、23a2のうち、第1現像ローラ23a1は、外部から回転駆動力が直接的に伝達(入力)されて、回転駆動時に振動しやすいため、回転軸部23a13を回転可能に保持する軸受を介して回転軸部23a13に現像バイアスを印可しようとしても、軸受の内周面が経時で摩耗してしまって接触不良が生じやすくなる。そのため、本実施の形態における第1電極端子23mを用いたバイアス印加機構が有用になる。
また、本実施の形態における第1電極端子23mを用いたバイアス印加機構は、上述したように簡易な構成であるため、現像装置23が大型化・高コスト化することもない。
ここで、本実施の形態において、第1電極端子23m(電極端子)は、カップリング23e(駆動伝達部材)の近傍で、導電性スリーブ23gに当接して回転軸部23a13に間接的に当接するように配設されている。
非回転で固定されるマグネット23a11と、カップリング23eとともに回転する現像スリーブ23a12(回転軸部23a13)と、からなる2成分現像方式の現像ローラ23a1において、現像剤Gが担持される現像スリーブ23a12の外周面ではなくて、現像剤Gが担持されない回転軸部23a13に電極端子23mを当接させるためには、どうしてもカップリング23eの近傍に電極端子23mを配置することになる。そして、カップリング23eの近傍の位置は、先に説明したような回転駆動時の振動が特に生じやすいため、本実施の形態における第1電極端子23mを用いたバイアス印加機構が有用になる。
なお、本実施の形態では、第1電極端子23mを回転軸部23a13に直接的に当接させているのではなくて、第1電極端子23mを導電性スリーブ23gを介して回転軸部23a13に間接的に当接させている。このような構成は、回転軸部23a13の材料が現像スリーブ23a12との圧入接着加工の関係などから限定されてしまうような場合であって、第1電極端子23mを直接的に当接させると第1電極端子23mや回転軸部23a13の摩耗が早まってしまう場合などに有用である。すなわち、導電性スリーブ23gは、主たる機能は、第1電極端子23mとの導通と、回転軸部23a13との嵌め合いと、であるため、材料や形状の選択の自由度が高くなって、本発明のバイアス印加機構にとって好適なものを形成しやすくなる。
また、本実施の形態において、先に説明したように、第1電極端子23mは、回転軸部23a13を挟むように形成された板状部材である。このように、回転軸部23a13を挟むように第1電極端子23mを形成することで、回転軸部23a13に対する第1電極端子23mの接触性がさらに高められて、上述した本発明の効果がさらに確実に発揮されることになる。
また、本実施の形態において、図6、図7等を参照して、第1電極端子23mは、回転軸部23a13に当接する部分が導電性ブラシ23m2で形成されている。導電性ブラシ23m2としては、例えば、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、アクリル、ビニロン、塩化ビニル等の樹脂繊維に、カーボン等の導電付与剤が混入されたものであって、摩擦係数が小さなものが好ましい。このように、第1電極端子23mの先端部に導電性ブラシ23m2を設けて、これを回転軸部23a13に当接させることで、第1電極端子23mと回転軸部23a13との摺接による摩耗を軽減することができる。
ここで、本実施の形態では、電源部50から出力された現像バイアスが第1電極端子23mを介して第2現像ローラ23a2の回転軸部23a23(現像スリーブ23a22)にも印加されるように構成されている。詳しくは、第1電極端子23mは、第2現像ローラ23a2の回転軸部23a23の端面に対して弾性力によって摺接して、電源部50から出力された現像バイアスが第2現像ローラ23a2の回転軸部23a23に印加されるように中継することになる。
具体的に、図6、図7等を参照して、第1電極端子23mには、長手方向(第2現像ローラ23a2の回転軸方向に一致する方向である。)の端部側に伸びるように、第2腕部23m3が形成されている。そして、この第2腕部23m3の弾性力によって、第2現像ローラ23a2の回転軸部23a23の端面に、第2腕部23m3の先端が当接することで、第1電極端子23mと第2現像ローラ23a2の回転軸部23a13とが電気的に導通することになる。そして、電源部50から出力された現像バイアスが、第1電極端子23mを介して、第2現像ローラ23a2の回転軸部23a23(現像スリーブ23a22)に印加されることになる。
このように、本実施の形態では、第2現像ローラ23a2の回転軸部23a23との摺接によって第1電極端子23mの先端(又は、回転軸部23a23)が経時で摩耗してしまっても、回転軸部23a23と第1電極端子23mとの間には隙間ができたりトナーが入り込んだりすることなく、弾性力(板バネ力)によって回転軸部23a23に第1電極端子23mが接触した状態を常に維持できるため、回転軸部23a23と第1電極端子23mとの接触不良(導通不良)を防止することができる。したがって、電源部50から出力された現像バイアスが第2現像ローラ23a2の回転軸部23a23に常に良好に印加されて、感光体ドラム21の表面に形成されるトナー像に、印加不良による濃度ムラや白抜けなどの異常画像が生じてしまう不具合も未然に防止することができる。
特に、2つの現像ローラ23a1、23a2のうち、第2現像ローラ23a2は、第1現像ローラ23a1とは異なり、外部から回転駆動力が直接的に入力されずにカップリング23eが設置されないため、回転軸部23a23の端面に第1電極端子23mを当接することが可能になる。そして、回転軸部23a23の端面は、その回転中心に近い位置になるほど、周方向に回転する線速度が小さくなって、第1電極端子23mとの摩擦抵抗が小さく摩耗も少なくなるため、回転軸部23a23と第1電極端子23mとの接触不良(導通不良)はさらに生じにくくなる。
なお、第1電極端子23mにおける第2腕部23m3の先端(第2現像ローラ23a2の回転軸部23a23の端面に当接する部分である。)を、第1腕部23m1の先端と同様に、導電性ブラシで形成することもできる。これにより、第1電極端子23mと回転軸部23a23との摺接による摩耗を軽減することができる。
ここで、図4等を参照して、本実施の形態における現像装置23は、2つの現像ローラ23a1、23a2に現像バイアスをそれぞれ印加するために、第1電極端子23mとは別に、第2電極端子23nを設けている。換言すると、現像ローラ23a1、23a2に現像バイアスを印加する経路として、第1電極端子23mを用いた第1の経路の他に、第1の経路を補完するための第2電極端子23nを用いた第2の経路(第1の経路とは異なる方式のバイアス印加機構によるものである。)が形成されている。
詳しくは、図8、図9に示すように、電源部50から出力された現像バイアスが、第1玉軸受23p(深溝玉軸受23p1)を介して第1現像ローラ23a1の回転軸部23a13に印加されるとともに、第2玉軸受23q(深溝玉軸受)を介して第2現像ローラ23a2の回転軸部23a23に印加されるように中継する第2電極端子23nが設けられている。
具体的に、図9等を参照して、第1現像ローラ23a1を現像ケース23kに回転可能に保持する第1玉軸受23pは、深溝玉軸受23p1、軸受ケース23p2、シール材23p3などで構成された軸受ユニットである。第1玉軸受23pは、樹脂材料等で形成された軸受ケース23p2の内部に、深溝玉軸受23p1とシール材23p3とがそれぞれ圧入されていて、深溝玉軸受23p1の内輪23p12が、回転軸部23a13の段差と、ブッシュ23t(回転軸部23a13に嵌合されている。)と、によって挟まれて、その長手方向(図9の左右方向である。)の位置が定められている。また、このようにブッシュ23tによって、深溝玉軸受23p1の内輪23p12が、回転軸部23a13の段差との間に、ある程度の大きさの圧接力で挟まれることで、内輪23p12が回転軸部23a13に対して相対的に回転してしまって、その内周面が摩耗してしまう不具合を軽減することができる。
深溝玉軸受23p1は、公知のものであって、外輪23p11、内輪23p12、ボール23p13(転動体)、等で構成されている。これらの部材23p11、23p12、23p13はすべて金属材料で形成されており、それらの隙間には導電性グリースが充填されていて、外輪23p11からボール23p13を介して内輪23p12に良好な導通経路が形成されるように構成されている。また、図示は省略するが、深溝玉軸受23p1の端面にはシール部材が設けられていて、その内部にトナーなどの異物が混入しないように形成されている。
このような構成により、深溝玉軸受23p1の外輪23p11に接触する第2電極端子23nから現像バイアスが入力されると、その現像バイアスがボール23p13、内輪23p12を経由して回転軸部23a13に印加されることになる。
また、シール材23p3は、Gシールなどの公知のシール材であって、現像装置23の内部で浮遊したトナーなどの異物が、第1玉軸受23pの内部に混入しないように構成されている。
なお、第2現像ローラ23a2を現像ケース23kに回転可能に保持する第2玉軸受23qについても、第1玉軸受23pと同様に構成されている。
一方、第2電極端子23nは、図8、図9等を参照して、リン青銅、ステンレス鋼などの金属材料で形成されて複数の曲げ部が形成された板厚が0.1〜1mm程度の板状部材であって、固定ネジ51によって現像ケース23kに固定・保持されている。第2電極端子23nの一端側には接触部23n1が形成されていて、この接触部23n1が画像形成装置本体1に設置された接触端子に接続されることで、画像形成装置本体1の電源部50から接触部23n1(及び、接触端子)を介して第2電極端子23nに所望の現像バイアスが印加されることになる。
また、第2電極端子23nの主面は、第1玉軸受23p(深溝玉軸受23p1)の外輪23p11と、第2玉軸受23q(深溝玉軸受)の外輪と、にそれぞれ面接触するように形成されている。そして、電源部50から出力された現像バイアスが、第2電極端子23nを介して、第1玉軸受23p(深溝玉軸受23p1)から第1現像ローラ23a1の回転軸部23a13(現像スリーブ23a12)に印加されて、第2玉軸受23q(深溝玉軸受)から第2現像ローラ23a2の回転軸部23a23(現像スリーブ23a22)に印加されることになる。
なお、本実施の形態において、第2電極端子23nは、第1玉軸受23pと第2玉軸受23qとを長手方向端部側から押えて、第1玉軸受23pと第2玉軸受23qとの長手方向端部側へのスラスト移動を制限する押え板(規制部材)としても機能している。
このように、本実施の形態では、現像ローラ23a1、23a2に現像バイアスを印加する経路として、第1電極端子23mを用いた第1の経路の他に、第2電極端子23nを用いた第2の経路が形成されているため、いずれかの経路に導通不良が生じてしまっても、現像ローラ23a1、23a2に現像バイアスを確実に印加することが可能になる。しかも、第1の経路と第2の経路とは、それぞれ異なる方式のバイアス印加機構によって形成されたものであるため、同じような現象によって同じタイミングで導通不良が生じてしまうことはない。
なお、本実施の形態では、導電性スリーブ23gと第1ギア23fとを別々の部材として構成した。
これに対して、変形例1として、図10に示すように、導電性スリーブとしてのスリーブ部23f1を第1ギア23fと一体的に形成して、第1電極端子23mをカップリング23e(駆動伝達部材)と第1ギア23fとの間でスリーブ部23f1(導電性スリーブ)に当接するように配設することもできる。その場合、スリーブ部23f1が一体化された第1ギア23fは、導電性樹脂材料や金属材料などの導電性材料で形成されることになる。
そして、このように構成した場合であっても、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、第1電極端子23mが導電性スリーブ23gを介して回転軸部23a13に間接的に当接するように構成した。
これに対して、変形例2として、図11に示すように、第1電極端子23mが導電性スリーブ23gを介することなく回転軸部23a13に直接的に当接するように構成することもできる。その場合、第1ギア23fが長手方向端部に向けてスラスト移動しないように、Eリングなどの止め輪23sを設置して、第1ギア23fのスラスト移動を規制することが好ましい。
そして、このように構成した場合であっても、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。特に、先に説明したような、回転軸部23a13の材料や形状に対する制約がほとんど問題にならない場合には、このような構成をおこなうことで部品点数を少なくすることができる。
以上説明したように、本実施の形態では、第1現像ローラ23a1(現像ローラ)の回転軸部23a13の外周面に対して弾性力によって直接的又は間接的に摺接して、電源部50から出力された現像バイアスが回転軸部23a13に印加されるように中継する第1電極端子23m(電極端子)を設けている。
これにより、経時においても電源部50から出力された現像バイアスを第1現像ローラ23a1の回転軸部23a13に良好に印加することができる。
なお、本実施の形態では、現像ローラ23a1、23a2が2つ設置された現像装置23に対して本発明を適用したが、現像ローラが1つ又は3つ以上設置された現像装置に対しても当然に本発明を適用することができる。その場合にも、本実施の形態ものと同様に、外部から回転駆動力が入力される現像ローラの回転軸部の外周面に電極端子を弾性力によって当接させることで、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、プレミックス現像方式の現像装置23に対して本発明を適用したが、プレミックス現像方式ではない現像装置(2成分現像剤ではなくてトナーが補給される現像装置であって、例えば、特開2007−241149号公報に開示された現像装置である。)であっても、当然に本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、現像剤搬送部B1〜B3が3つ設置された現像装置23に対して本発明を適用したが、現像剤搬送部が2つ以下又は4つ以上設置された現像装置に対しても本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、上流側の現像ローラ23a1が下流側の現像ローラ23a2の上方に設置されて、上流側の現像ローラ23a1の上方に対向するようにドクターブレード23cが設置された現像装置23に対して本発明を適用した。これに対して、上流側の現像ローラが下流側の現像ローラの下方に設置されて、上流側の現像ローラの下方に対向するようにドクターブレードが設置された現像装置に対しても、本発明を適用することができる。
そして、それらの場合であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、2成分現像方式の現像装置23に対して本発明を適用したが、キャリアを含まないトナーのみで構成される1成分現像剤(外添剤等が含有されるものを含む。)を用いた1成分現像方式の現像装置に対しても本発明を適用することができる。その場合、現像ローラが感光体ドラム(像担持体)に対して僅かなギャップをあけて対向する非接触方式のものの他、現像ローラが感光体ドラム(像担持体)に対して当接する接触方式のものに対しても、当然に本発明を適用することができる。
そして、それらの場合であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態においては、作像部の一部がプロセスカートリッジ20で構成される画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、作像部がプロセスカートリッジ化されていない画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。具体的に、現像装置23が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている場合であっても、当然に本発明を適用することができる。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部(現像装置)と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも1つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
1 画像形成装置(画像形成装置本体)、
20、20Y、20C、20M、20BK プロセスカートリッジ、
21 感光体ドラム(像担持体)、
23 現像装置、
23a1 第1現像ローラ(現像ローラ)、
23a11 マグネット、
23a12 現像スリーブ、
23a13 回転軸部(駆動軸)、
23a13a 貫通穴部、
23a2 第2現像ローラ、
23a23 回転軸部、
23c ドクターブレード(現像剤規制部材)、
23e カップリング(駆動伝達部材)、
23f 第1ギア(ギア)、
23f1 スリーブ部(導電性スリーブ)、
23g 導電性スリーブ、
23g1 係合部、
23h アイドラギア、
23i 第2ギア、
23j 平行ピン、
23k 現像ケース、
23m 第1電極端子(電極端子)、
23m1 第1腕部、
23m2 導電性ブラシ(当接部)、
23m3 第2腕部、
23n 第2電極端子(押え板)、
23p 第1玉軸受、
23p1 深溝玉軸受、
23p2 軸受ケース、
23p3 シール材、
23p11 外輪、 23p12 内輪、 23p13 ボール、
23q 第2玉軸受、
23s 止め輪、
23t ブッシュ、
50 電源部、
51 固定ネジ、
G 現像剤(2成分現像剤)、 T トナー、 C キャリア。
特許第5428908号公報

Claims (8)

  1. 像担持体の表面に形成される潜像を現像する現像装置であって、
    前記像担持体に対向又は当接して、現像剤を担持して所定方向に回転駆動される現像ローラと、
    前記現像ローラの回転軸部に設置されて、外部から回転駆動力が伝達されて前記回転軸部を回転させる駆動伝達部材と、
    前記現像ローラの前記回転軸部に設置されて、前記駆動伝達部材によって伝達された回転駆動力を他の回転部材に伝達するためのギアと、
    前記ギアと一体的に形成された導電性スリーブと、
    前記導電性スリーブの外周面に対して弾性力によって摺接して、電源部から出力された現像バイアスが前記導電性スリーブを介して前記回転軸部に印加されるように中継する電極端子と、
    を備え、
    前記電極端子は、前記駆動伝達部材と前記ギアとの間で前記導電性スリーブに当接するように配設されたことを特徴とする現像装置。
  2. 前記電極端子は、前記駆動伝達部材の近傍で前記導電性スリーブに当接するように配設されたことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記電極端子は、前記導電性スリーブを挟むように形成された板状部材であって、前記導電性スリーブに当接する部分が導電性ブラシで形成されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の現像装置。
  4. 前記導電性スリーブは、その内部に前記回転軸部が嵌合されて、前記回転軸部とともに回転するように構成されたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の現像装置。
  5. 前記現像ローラとしての第1現像ローラとともに前記像担持体の走行方向に沿って対向するように並設されて、現像剤を担持して所定方向に回転する第2現像ローラと、
    前記駆動伝達部材によって伝達された回転駆動力を前記他の回転部材としての前記第2現像ローラの回転軸部に伝達するための前記ギアと、
    前記第1現像ローラを回転可能に保持する第1玉軸受と、
    前記第2現像ローラを回転可能に保持する第2玉軸受と、
    前記電源部から出力された現像バイアスが、前記第1玉軸受を介して前記第1現像ローラの回転軸部に印加されるとともに、前記第2玉軸受を介して前記第2現像ローラの回転軸部に印加されるように中継する第2電極端子と、
    を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の現像装置。
  6. 前記現像ローラとしての第1現像ローラとともに前記像担持体の走行方向に沿って対向するように並設されて、現像剤を担持して所定方向に回転する第2現像ローラと、
    前記駆動伝達部材によって伝達された回転駆動力を前記他の回転部材としての前記第2現像ローラの回転軸部に伝達するための前記ギアと、
    前記第2現像ローラの回転軸部に設置されて、前記第1現像ローラの前記ギアからアイドラギアを介して伝達された回転駆動力が伝達される第2ギアと、
    を備え、
    前記電極端子は、前記第2現像ローラの回転軸部の端面に対して弾性力によって摺接して、前記電源部から出力された現像バイアスが前記第2現像ローラの回転軸部に印加されるように中継することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の現像装置。
  7. 画像形成装置の装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
    請求項1〜請求項6のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
  8. 請求項1〜請求項6のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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