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
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (8)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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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