JP4955498B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式の用いる現像装置及び画像形成装置に関する。
粉体の現像剤を用いて感光体上に形成され静電潜像を現像する電子写真方式の画像形成装置では、現像装置を用いて現像剤を現像領域に搬送している。現像装置では現像領域に搬送する現像剤の量を均一にするために、現像剤規制部材を備えている。
この現像剤記載部材は、現像装置内の現像剤が順次供給されてくる現像剤の圧力がかかるので、剤の搬送圧のかかり方によっては変形してしまい、設定した現像剤量に規定できない場合がある。
そこで、特許文献1では、層厚規制部材を金属製の板金により形成し、絞り形状を付加することにより、現像剤圧による変形量を低減するようにした構成が提案されている。
また、現像装置は感光体と対向する部分が開口されていて、装置内部に配置した現像部材を感光体近傍に臨ませているが、構造上この開口から現像剤が漏れてしまうのでシール部材を設けている。
例えば、特許文献2では、シール貼り付け性の向上を目的として、一つの部材に入口シールとサイドシールを貼り付けた状態で現像装置にセットするような構成が提案されている。
特開2002−14886号公報 特開平09−319215号公報
特許文献1では、層厚規制部材に絞り形状をつくり強度向上を図って現像剤圧による変形を抑えているが、部品コストの増加が避けられない状況であった。
本発明は、低コストで現像剤圧による層厚規制部材の変形を防止しながら、シール性も確保することが可能な現像装置及び画像形成装置を提案することを、その目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、現像剤を収容する現像容器に回転自在に支持され、潜像が形成された像担持体と対向する現像領域に現像剤を供給する現像剤担持体と、現像剤担持体の回転軸線方向に延設され、現像剤担持体表面の現像剤層の厚さを規制する板状の層厚規制部材と、自由端側が像担持体に当接し、像担持体と現像剤担持体の間隙から現像剤が落下するのを防止するように配設されたシール部材と、シール部材の基端側が固定され、層厚規制部材と現像容器とを挟み込むように設置された固定部材とを有することを特徴としている。
請求項2の発明は、請求項1記載の現像装置において、固定部材は、現像剤担持体の回転軸線方向に延設されていて、その長手方向の中央部が端部と比較して層厚規制部材側に突出して形成されていることを特徴としている。
請求項3の発明は、請求項1または2記載の現像装置において、固定部材が、帯電防止特性を有する樹脂により形成されることを特徴とし、請求項4の発明は、請求項1または2記載の現像装置において、固定部材が非磁性金属材料により形成されることを特徴としている。
請求項5の発明は、像担持体と、像担持体の表面を帯電する帯電手段と、この像担持体の表面に残留する現像剤を除去するクリーニング手段と、像担持体の表面に現像剤を供給する現像装置とを備え、現像装置として請求項1ないし4の何れかに記載の現像装置を具備することを特徴としている。
請求項6の発明は、請求項5記載のプロセスカートリッジにおいて、像担持体と現像剤担持体が所定の間隔となるように配置され、像担持体への露光光が通過する開口部を有し、開口部から固定部材が着脱可能となるように開口部の領域が形成されていることを特徴としている。
請求項7の画像形成装置は、請求項1ないし4の何れか1つに記載の現像装置を備えたことを特徴とし、請求項8の画像形成装置は、請求項5又は6に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とし、請求項9の発明は、請求項7または8記載の画像形成装置において、現像剤として球形トナーを用いることを特徴としている。
本発明によれば、シール部材の基端側が固定され、層厚規制部材と現像容器とを挟み込むように設置された固定部材とを有するので、この固定部材により層厚規制部材の撓みが抑制されることとなり、層厚規制部材と現像剤担持体との隙間が長手方向にわたって一定となり、像担持体に常に一定量の現像剤を搬送することができる。また、入口シールを固定する固定部材に、剤圧による層厚規制部材の撓みを抑制する機能を持たせているので、別部品により各々の効果を達成するよりも安価な構成が実現できる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明が適用された画像形成装置としてのカラープリンタを示す。画像形成装置としては、プリンターに限定されるものではなく、電子写真方式を用いた複写機やファクシミリ、複合機等であっても良い。図1〜図2にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。本発明は、カラー画像形成装置ではなく、単色の現像剤を用いる画像形成装置にも適用可能である。
図1に示すカラープリンタ1は、所謂カラーレーザープリンタであって、その画像形成装置本体100の上方に形成されたトナー容器収容部31には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した4つのトナー容器32Y,32M,32C,32Kが着脱自在(交換自在)に設置されている。
トナー容器収容部31の下方には中間転写ユニット15が配設されている。中間転写ユニット15は、複数のローラ部材に掛け渡された中間転写体となる中間転写ベルト8を備えている。中間転写ベルト8の下方には、イエロー,マゼンタ,シアン,ブラックに対応したプロセスユニットとなる作像部6Y,6M,6C,6Kが中間転写ベルト8に対向してこの中間転写ベルト8と並設されている。作像部6Y,6M,6C,6Kの下方には、露光装置7が配置され、その下方には複数の給紙部26,26が配置されている。トナー容器収容部31の上方には、印刷された転写紙等の被転写材Pが排紙されて積載されるスタック部30が画像形成装置本体100に形成されて配置されている。
次に作像部の構成について、イエローに対応した作像部6Yの構成を代表して説明する。作像部6Yは、感光体ドラムや感光体ベルトで構成される像担持体1Y、像担持体1Yの周囲に配設された帯電手段(帯電部)4Y、現像装置5Y(現像部)、クリーニング手段(クリーニング部)2Y、図示しない除電手段(除電部)等を備えた周知の構成である。そして、像担持体1Y上で、電子写真作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程)が行なわれて、像担持体1Y上にイエロートナーの画像が形成されることになる。
なお、他の3つの作像部6M,6C,6Kも、使用される現像剤を構成するトナーの色と中間転写ベルト8に対向する位置が異なる以外は、イエローに対応した作像部6Yとほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。以下、他の3つの作像部6M,6C,6Kの説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部6Yのみの説明を行なうものとする。
図2に示すように、像担持体1Yは図示しない駆動モータによって図2中、時計回り方向に回転駆動される。そして、帯電部4Yの位置で像担持体1Yの表面が一様に帯電される(帯電工程)。その後、像担持体1Yの表面は、図1に示す露光装置7から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される(露光工程。)
その後、像担持体1Yの表面は、現像領域となる現像装置5Yとの対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されてイエローのトナー像が形成される(現像工程)。像担持体1Yの表面は、中間転写ベルト8及び第1転写バイアスローラ9Yとの対向位置に達して、この1次転写位置で像担持体1Y上のトナー像が中間転写ベルト8上に転写される(1次転写工程。)。このとき、像担持体1Y上には、僅かながら未転写トナーが残存するので、像担持体1Yの表面は、クリーニング部2Yとの対向位置に達して、この位置で像担持体1Y上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード2aによって機械的に回収される(クリーニング工程)。像担持体1Yの表面は、図示しない除電部との対向位置に達して、この位置で像担持体1Y上の残留電位が除去される。このようにして像担持体1Y上で行なわれる一連の作像プロセスが終了する。
上述した作像プロセスは、他の作像部6M,6C,6Kでも、イエロー作像部6Yと同様に行われる。すなわち、作像部の下方に配設された露光部7から、画像情報に基にしたレーザ光Lが、各作像部6M,6C,6Kの像担持体上に向けて照射される。詳しくは、露光部7は、光源からレーザ光Lを発して、そのレーザ光Lを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して各作像部の像担持体上に照射する。その後、現像工程を経て各像担持体上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト8上に重ねて転写する。こうして中間転写ベルト8上にカラー画像が形成される。
中間転写ユニット15は、図1に示すように、中間転写ベルト8、四つの1次転写バイアスローラ9Y,9M,9C,9K、2次転写バックアップローラ12、クリーニングバックアップローラ13、テンションローラ14、中間転写クリーニング部10等で構成されている。中間転写ベルト8は、3つのローラ12〜14によって張架・支持されるとともに、1つのローラ12の回転駆動によって図1中、反時計回りに無端移動される。
4つの1次転写バイアスローラ9Y,9M,9C,9Kは、それぞれ中間転写ベルト8を像担持体1Y,1M,1C,1Kとの間に挟み込んで1次転写ニップを形成している。そして、1次転写バイアスローラ9Y,9M,9C,9Kには、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
中間転写ベルト8は、反時計回りに走行して、各1次転写バイアスローラ9Y,9M,9C,9Kの1次転写ニップを順次通過するとこで、像担持体1Y,1M,1C,1K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト8上に重ねて1次転写される。
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト8は、2次転写ローラ19との対向位置に達する。この位置では、2次転写バックアップローラ12が、2次転写ローラ19との間に中間転写ベルト8を挟み込んで2次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト8上に形成された4色のトナー像は、この2次転写ニップの位置に搬送された被転写材P上に転写される。このとき、中間転写ベルト8には、被転写材Pに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト8は、中間転写クリーニング部10の位置に達し、この位置で、中間転写ベルト8上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト8上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
2次転写ニップの位置に搬送された被転写材Pは、画像形成装置本体100の下方に配設された給紙部26から、給紙ローラ27やレジストローラ対28等を経由して搬送されたものである。
詳しく説明すると、各給紙部26には、被転写材Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ27が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の被転写材Pがレジストローラ対28のローラ間に向けて給送される。レジストローラ対28に搬送された被転写材Pは、回転駆動を停止したレジストローラ対28のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト8上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対28が回転駆動されて、被転写材Pが2次転写ニップに向けて搬送される。こうして、被転写材P上に所望のカラー画像が転写される。
2次転写ニップの位置でカラー画像が転写された被転写材Pは、定着部20に搬送される。そして、周知の定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が被転写材P上に定着される。画像定着が成された被転写材Pは、排紙ローラ対29のローラ間を経て、装置外へと排出され、出力画像としてスタック部30上に順次スタックされる。ここまでがカラー画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
次に、図2を用いて作像部における現像装置の構成・動作について、さらに詳しく説明する。ここでもイエローの現像装置5Yを代表して説明する。
現像装置5Yは、像担持体1Yに対向する現像剤担持体51Y、現像剤担持体51Yに対向する層厚規制部材52Y、現像剤収容部53Y,54Y内に配設された2つの搬送スクリュ55Y、現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ56Y等を備えている。現像剤収容部53Y,54Y内には、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤Gが収容されている。現像剤収容部54Yは、その上方に形成された開口60Yaを介してトナー受入口43Yに連通している。
現像剤担持体51Yは、内部に固設された磁石や、磁石の周囲を回転するスリーブ等の周知のローラ状に構成されたものである。現像剤担持体51Yは、現像剤を収容する現像容器となるケーシング60内に配置されに回転自在に支持され、潜像が形成された像担持体1Yと対向する現像領域に現像剤を供給するように構成されている。像担持体1Yと現像剤担持体51Yは、作像部6Yに装着されたときに、所定の間隔となるように配置されている。
厚規制部材52Yは、現像剤担持体51Yの回転軸線方向に延設され、現像剤担持体表面51Yaの現像剤層の厚さを規制するもので、板状部材で構成されている。層厚規制部材52Yと帯電ローラ4Yとの間には、像担持体1Yへの露光光Lが通過する開口部160が形成されている。この開口部160内には、像担持体1Yと現像剤担持体51Yの間隙から現像剤が落下するのを防止するように、その自由端157Yaが像担持体1Yの表面に当接する弾性を有するシール部材157Yの基端157Ybが固定部材57Yに装着されて配置されている。
固定部材57Yは、シール部材157Yを装着した状態で、作像部6Yに含まれている現像装置5Yのケーシング60に対して着脱可能に構成されている。固定部材57Yは、図4に示すように、矢印Xで示す現像剤担持体51Yの回転軸線方向に延設されていて、その両端57Ya,57Ybには円形のボス部158Ya,158Ybがそれぞれ設けられている。このボス部158Ya,158Ybは、ケーシング60への着脱時に、現像装置5Y側に形成された図示しない溝に挿入されるように形成されている。
固定部材57Yは、シール部材157Yが装着される装着部57Ycと、この装着部57Ycと一体的に形成されているとともに、装着部57Ycと間隔YS1を持って配置されるスナップフィット部57Ydを備えている。スナップフィット部57Ydは、現像装置5Yのケーシング60に装着されたときに、ケーシング60に引っかかるように形成された爪部であって、弾性変形可能とされている。また、間隔YS1は、ケーシング60と、これに装着固定されている層厚規制部材52Yの双方が挿入される空間であって、ケーシング60と層厚規制部材52Yを挟み込むように形成されている。固定部材57Yは、図5に示すように、その長手方向の中央部51Yeが両端51Ya,51Ybと比較して層厚規制部材側52Yに突出するように形成されている。
シール部材157Yは、固定部材57Yが現像装置5Yに装着されたときに、自由端157Yaが像担持体1Yの表面に当接するようにその長さが設定されている。開口部160は、シール部材157Yが装着された固定部材57Yが着脱可能となるような大きさの領域が確保されている。
このように構成された現像装置5Yは、次のように動作する。
現像剤担持体51Yのスリーブは、図2の矢印方向に回転する。磁石により形成された磁界によって現像剤担持体51Y上に担持された現像剤Gは、スリーブの回転にともない現像剤担持体51Y上を移動する。
ここで、現像装置5Y内の現像剤Gは、現像剤中のトナーの割合(トナー濃度)が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置5Y内のトナー消費に応じて、トナー容器32Yに収容されているトナーが、図示しないトナー補給装置を介して現像剤収容部54Y内に補給される。その後、現像剤収容部54Y内に補給されたトナーは、2つの搬送スクリュ55Y,55Yによって、現像剤Gとともに混合・撹拌されながら、2つの現像剤収容部53Y,54Yを循環する。循環方向は、図2の紙面垂直方向である。そして、現像剤G中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像剤担持体51Y上に形成された磁力によりキャリアとともに現像剤担持体51Y上に担持される。
現像剤担持体51Y上に担持された現像剤Gは、図2中の矢印方向に搬送されて、層厚規制部材52Yの位置に達する。そして、現像剤担持体51Y上の現像剤Gは、この位置で現像剤量が適量化された後に、像担持体1Yとの対向位置(現像領域)まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界によって、像担持体1Y上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像剤担持体51Y上に残った現像剤Gはスリーブの回転にともない現像剤収容部53Yの上方に達して、この位置で現像剤担持体51Yから離脱される。
次に固定部材57Yとシール部材157Yの装着について説明する。図3に示すように、ケーシング60(現像装置5Y)から離脱されている固定部材57Yは、露光用の開口部160から挿入し(図の矢印方向)、その両端のボス部158Ya,158Ybをケーシング60に設けられた図示しない溝に合わせるようにセットする。そしてそのままケーシング60内に押し込むことにより図2に示すように、スナップフィット部57Ydがケーシング60に食い込み、現像装置5Aの組み込み作業が終了する。ボス部158Ya,158Ybと溝は、両者が係合して、ケーシング60内に向かって移動する際に、間隔YS1内にケーシング60と層厚規制部材52Yとが位置するように配置するのが望ましい。このような構成は、イエローの現像装置5Y及び作像部6Yにだけ適用されるものではなく、各色の現像装置5Y及び作像部6Yにも同様な採用されている。
このように、層厚規制部材52Yとケーシング60とを挟み込むように設置される固定部材57Yに、シール部材157Yの基端側157bを固定し、ケーシング60に装着するので、この固定部材57Yにより層厚規制部材52Yの撓みが抑制されることとなり、層厚規制部材52Yと現像剤担持体51Yとの隙間が長手方向にわたって一定となるため、像担持体1Yに常に一定量の現像剤を搬送することができる。また、シール部材157Yを固定する固定部材57Yに、剤圧による層厚規制部材52Yの撓みを抑制する機能を持たせているので、従来のような別部品により各々の効果を達成するよりも安価な構成が実現できる。
また、固定部材57Yの中央部57eが層厚規制部材52Y側に突出しているので、剤圧により最も撓みの大きい層厚規制部材52Yの中央部の撓みがより効果的に抑制することができる。
各色の固定部材が、帯電防止特性を有する樹脂により形成すると、帯電による部材表面へのゴミの付着を防止することが可能となり、像担持体1Yへの露光光Lを妨害することにより発生する不良画像が抑制することができる。各色の固定部材を非磁性金属材料により形成した場合には、樹脂材料などにより形成するよりも強度が高く、層厚規制部材の撓みを抑制する効果をより高めることができる。
本形態においては、各色のプロセスカートリッジが、固定部材と一体化されたシール部材と、この固定部材をケーシングに装着することで層厚規制部材の補強構造となる現像装置をそれぞれ備えているので、ユーザーによる交換作業性が向上する。また、各シール部材は固定部材がケーシングに装着されることで、像担持体との位置関係が規定されるので、シール部材を単独で着脱する場合に比べてシール部材の取付け制度が高まり、不要な装着作業による像担持体表面にキズを付けてしまうといった不具合も解消することが可能となる。
各プロセスカートリッジは、像担持体への露光光が通過する開口部からそれぞれ固定部材が着脱可能となるように開口部の領域が形成されているので、交換作業性が向上するとともに、不要な操作による像担持体表面にキズを付けてしまうといった不具合も解消することが可能となる。また、組立工程において像担持体と現像剤担持体との間隙を測定した後にプロセスカートリッジを分解することなくシール部材がそれぞれ装着可能となるので、担持体と現像剤担持体の測定値の保証が確実にでき、画像品質の向上につながる。
各層厚規制部材の撓みが無く、常に一定量の現像剤が像担持体にそれぞれ搬送されるため、良好な画像が出力できるとともに、プロセスカートリッジ方式としているので、より操作性の良好な画像形成装置を提供することができる。現像剤を構成するトナーとして、球形トナーを使用すると現像状態が良好となるので、高画質な画像を提供する事ができるようになる。
本発明の一実施形態である画像形成装置を全体構成図である。 シール部材の装着状態を示す現像装置及びプロセスカートリッジの拡大図である。 シール部材の装着前状態を示す現像装置及びプロセスカートリッジの拡大図である。 シール部材の装着した固定部材の構成を示す部分破断斜視図である。 固定部材の構成を示す平面視図である。
符号の説明
1(Y,M,C,K) 像担持体
2(Y,M,C,K) クリーニング手段
4(Y,M,C,K) 帯電手段
5(Y,M,C,K) 現像装置
6(Y,M,C,K) プロセスカートリッジ
51(Y,M,C,K) 現像剤担持体
51(Y,M,C,K)a現像剤担持体
52(Y,M,C,K) 層厚規制部材
57(Y,M,C,K) 固定部材
57(Y,M,C,K)e中央部
57(Y,M,C,K)b,c 両端
60 現像容器
157(Y,M,C,K)シール部材
157(Y,M,C,K)a 自由端
157(Y,M,C,K)b 基端
160(Y,M,C,K) 開口部
G 現像剤
L 露光光

Claims (9)

  1. 現像剤を収容する現像容器に回転自在に支持され、潜像が形成された像担持体と対向する現像領域に現像剤を供給する現像剤担持体と、
    前記現像剤担持体の回転軸線方向に延設され、現像剤担持体表面の現像剤層の厚さを規制する板状の層厚規制部材と、
    自由端側が前記像担持体に当接し、前記像担持体と前記現像剤担持体の間隙から現像剤が落下するのを防止するように配設されたシール部材と、
    前記シール部材の基端側が固定され、前記層厚規制部材と前記現像容器とを挟み込むように設置された固定部材とを有することを特徴とする現像装置。
  2. 前記固定部材は、前記現像剤担持体の回転軸線方向に延設されていて、その長手方向の中央部が端部と比較して前記層厚規制部材側に突出していることを特徴とする請求項1記載の現像装置。
  3. 前記固定部材が、帯電防止特性を有する樹脂により形成されることを特徴とする請求項1または2記載の現像装置。
  4. 前記固定部材が、非磁性金属材料により形成されることを特徴とする請求項1または2記載の現像装置。
  5. 像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、この像担持体の表面に残留する現像剤を除去するクリーニング手段と、前記像担持体の表面に現像剤を供給する現像装置とを備え、
    前記現像装置として請求項1ないし4の何れかに記載の現像装置を具備することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  6. 前記像担持体と前記現像剤担持体が所定の間隔となるように配置され、
    前記像担持体への露光光が通過する開口部を有し、
    前記開口部から前記固定部材が着脱可能となるように前記開口部の領域が形成されていることを特徴とした請求項5記載のプロセスカートリッジ。
  7. 請求項1ないし4の何れか1つに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  8. 請求項5又は6に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
  9. 前記現像剤として球形トナーを用いることを特徴とする請求項7または8記載の画像形成装置。
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