JP6794139B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
に塗布剤が残った状態で画像形成を行うと、現像剤の耐久低下や現像ローラの劣化などによってトナーの帯電特性が低下する状況において、塗布剤がトナー像とともに記録材に移動してしまう場合があった。この場合も、スジやかぶりといった異常画像が発生する懸念がある。
記録材に画像を形成する画像形成動作を実行可能な画像形成装置において、
現像剤像を担持するための像担持体と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像装置と、
前記現像装置が収容する現像剤の収容量を検出する検出部と、
前記画像形成動作と、前記現像剤を前記現像装置から吐き出すための吐き出し動作と、を行う制御部と、を有し、
前記現像剤担持体は、未使用時に塗布剤を担持し、
前記制御部は、前記吐き出し動作において、前記検出部によって前記未使用時における前記現像剤の収容量が第1の収容量であると検出された場合、前記未使用時における前記現像剤の収容量が前記第1の収容量よりも多い第2の収容量であると検出された場合における吐き出し量よりも多くなるように制御することを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成動作を実行可能な画像形成装置において、
現像剤像を担持するための像担持体と、
現像剤を担持する現像剤担持体を備える現像装置と、
前記現像装置が収容する現像剤の収容量を検出する検出部と、を備え、
前記画像形成動作とは異なる動作であって、現像剤を前記現像剤担持体から前記像担持体に移動させる吐き出し動作を実行する画像形成装置であって、
前記現像剤担持体は、未使用時に現像剤とは異なる粉体からなる塗布剤が塗布され、
前記検出部で検出された前記未使用時の前記現像剤の収容量が少ないほど、前記画像形成動作に対する前記吐き出し動作の実行頻度が高くなるように、前記実行頻度を変更する制御部を備えることを特徴とする。
それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
本発明の実施例に係る電子写真画像形成装置ついて説明する。ここで、電子写真画像形成装置(以下、単に「画像形成装置」ともいう)とは、電子写真画像形成方式を用いて記録材に現像剤(以下、「トナー」ともいう)を用いて画像を形成するものである。画像形成装置の例としては、複写機、プリンタ(レーザビームプリンタ、LEDプリンタ等)、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ、及び、これらの複合機(マルチファンクションプリンタ)などが含まれる。
図1は、本実施例に係る画像形成装置100の全体構成を示す概略断面図である。本実施例の画像形成装置100は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザプリンタである。画像形成装置100は、画像情報に従って、記録材(例えば、記録用紙、プラスチックシート、布)にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体100Aに接続された画像読み取り装置、或いは、画像形成装置本体100Aに通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体100Aに入力される。
いる。又、本実施例では、現像ユニット4は、現像剤担持体としての現像ローラ(後述)を感光ドラム1に対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、本実施例では、現像ユニット4は、感光ドラム1の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)に帯電したトナーを、感光ドラム1上の露光により電荷が減衰した部分(画像部、露光部)に付着させることで静電像を現像する。
像が定着される。
図2を参照して、画像形成装置100に装着されるプロセスカートリッジ7の全体構成について説明する。図2は、感光ドラム1の長手方向(回転軸線方向)に沿って見た本実施例のプロセスカートリッジ7の概略断面(主断面)図である。尚、本実施例では、収容している現像剤の種類(色)を除いて、各色用のプロセスカートリッジ7の構成及び動作は実質的に同一である。プロセスカートリッジ7は、感光ドラム1等を備えた感光体ユニット13と、現像ローラ17等を備えた現像ユニット4とを一体化して構成される。
送するための攪拌搬送部材22が設けられている。
現像ブレード21は、現像ローラ17の下方に配置され、現像ローラ17に対してカウンター方向で当接しており、トナー供給ローラ20によって供給されたトナーのコート量規制及び電荷付与を行っている。本実施例では、現像ブレード21として、厚さ0.1mmの板バネ状のSUS製の薄板を用い、薄板のバネ弾性を利用して当接圧力を形成し、その表面がトナー及び現像ローラ17に接触当接される。なお、現像ブレードとしてはこの限りではなく、リン青銅やアルミニウム等の金属薄板でも良い。また、現像ブレード21の表面にポリアミドエラストマーやウレタンゴムやウレタン樹脂等の薄膜を被覆したものを用いても良い。トナーは、現像ブレード21と現像ローラ17との摺擦により摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。また、本実施例では、現像ブレード21に不図示のブレードバイアス電源から所定電圧を印加し、トナーコートの安定化を図っている。本実施例においては、ブレードバイアスとしてV=−400Vを印加した。
次に、本実施例における現像ローラ17に塗布される塗布剤について詳しく説明する。本実施例の現像ローラ17には、製造からユーザが使用を開始するまでの間に、現像ローラ17を保護し、かつ、使用開始時の現像ブレード21の潤滑剤として機能させることを目的として、トナーとは異なる粉体を塗布剤として使用している。この塗布剤が現像ローラ17に対し、およそ10〜150mg塗布されている。本実施例では、塗布剤22に用いられる粉体として東芝シリコーン製トスパール(商品名)を用いた。その平均粒径は2μmである。本実施例で採用した塗布剤は、現像に使用されるトナーよりも電荷が高い特徴がある。具体的には、23℃40%の温室度環境において、トナー初期の単位質量あたりの平均電荷およそ50μC/gに対し、トスパールの単位質量あたりの平均電荷は90μC/gであった。なお、現像剤としては、非磁性一成分現像剤で、上述のように帯電特性が塗布剤よりも低いものであれば、従来周知の現像剤を適宜用いることができる。また、現像剤の平均粒径は、塗布剤よりも大きいと好ましい。
図3(a)〜3(c)を参照して、本実施例における現像装置4に充填される現像剤の量について詳しく説明する。本実施例の現像装置4は、トナーの充填量が異なる3水準存在する。すなわち、本実施例に係る画像形成装置は、未使用状態(初期)におけるトナー室のトナー充填量が異なる3タイプの現像装置4がそれぞれ装置本体100Aに対して着脱可能に構成されている。図3(a)〜3(c)は、本実施例における現像装置4の模式的断面図であり、図3(a)は現像剤の初期充填量が240gのタイプ、図3(b)は150gのタイプ、図3(c)は100gのタイプの現像装置4をそれぞれ示している。ユーザは、使用頻度やコストに応じて、いずれのタイプの現像装置4を装置本体100Aに装着するか、適宜選択可能であり、自由度を提供するものである。
画像形成装置には、中央処理装置として、CPU100B(図2)が配置される。CPUは、現像装置に取り付けられた不揮発性メモリから、各種の調整値を読み出し、画像形成装置を制御する制御部である。現像装置の初期充填量の情報も、不揮発性メモリからCPUで検知され、充填量ごとに予め決められた吐き出し制御プログラムを選択し、制御される。また、本実施例では、現像装置のトナー充填量を不揮発性メモリの情報で判断したが、これに限られるものではない。例えば、現像装置の容器形状(たとえばリブ等)をトナー充填量毎に変更し、その容器形状の差を画像形成装置で検知することでトナーの充填量を検知することも適宜可能である。
次に、本実施例における塗布剤を吐き出す制御について詳しく説明する。現像装置の使
用開始初期に、現像ローラ17に塗布されていた塗布剤は、現像ローラ17とトナー供給ローラ20との回転摺擦により、多くはトナー供給ローラ20の表面および、その内部に回収される。
図4を参照して、実施例1におけるトナー吐き出し制御について、説明する。図4は、実施例1における吐き出し動作のフローチャートを示す図である。本実施例では、以下に述べるように、不揮発性メモリ内の初期充填量情報に応じて、画像形成装置のCPUが吐き出し動作の動作条件を(4)t4、(12)t11、(15)t13の3つに切り替える。特に、この吐き出し動作の制御プログラムは、初期充填量が少ないものほど積極的に塗布剤を吐き出すことが本実施例の特徴である。なお、本実施例では吐き出しの頻度として、印刷枚数の所定カウント枚数としており、充填量の少ない現像装置は、充填量の多い現像装置よりも、少ない印刷カウント数で吐き出し制御が入るようになっている。
本実施例ではCPU100Bが、本発明における、現像剤の初期のトナー充填量(収容量)を検出する収容量検出部に対応する。さらに本実施例ではCPU100Bが、本発明における、吐き出し動作の実行頻度(動作条件)を変更する吐き出し制御部、画像形成動作実行回数をカウントするカウント部、寿命検出部、残量検出部などを兼ねる。
(2)検知の結果充填量が100gである(t2)。
(3)検知結果が100gであることがトナー吐き出し制御手段に送られる(t3)。
(4)検知手段により100g時の吐き出し頻度100枚おきが選択される(t4)。
(5)通常の画像形成を行う(t5)。
(6)画像形成毎にカウンターが加算される(t6)。
(7)一定枚数経過後、カウンターのカウントが所定のカウント数に到達する(t7)。
(8)カウンター到達を吐き出し制御手段が検知し、吐き出し動作を行う(t8)。
(9)吐き出し動作終了後、カウンターを0に戻す(t9)。
(10)以後、(t5)に戻り、(t5)〜(t9)までループする。
(11)(t2)において、検知結果が150gであったことがトナー吐き出し制御手段に送られる(t10)。
(12)検知手段により150g時の吐き出し頻度300枚おきが選択される(t11)。
(13)以後、100g時と同様、(t5)〜(t9)までループする。
(14)(t2)において、検知結果が240gであったことがトナー吐き出し制御手段に送られる(t12)。
(15)検知手段により240g時の吐き出し頻度600枚おきが選択される(t13)。
(16)以後、100g時と同様、(t5)〜(t9)までループする。
本発明の実施例の構成について、塗布剤の吐き出し性能の効果を検証するため、本実施例及び以下の比較例を用いて検証を実施した。なお、現像器のトナーの充填量は150gのものを使用した。
本発明の実施例1は、上述した本実施例の吐き出し時の動作および吐き出し制御フロー(図4)を実施する構成である。実施例1では、画像形成装置のCPUの吐き出し制御プログラムが、吐き出しの頻度を、印刷枚数の所定カウント枚数としており、充填量の少ない現像装置は、充填量の多い現像装置よりも、少ない印刷間隔で吐き出し制御が入るようになっている。
比較例1は前述の背景技術のように、低印字間欠耐久時に、所定の印字率となるようトナー吐き出しを逐次、行うものであり、本比較例では、5%の印字率となるようにトナー吐き出し動作を随時行うよう制御される。
比較例2は吐き出し制御実行時の電位設定を、通常画像形成と同じ電位設定としたものである。頻度や吐き出す量は実施例1と同様である。トナーの充填量は150gである。
本発明の実施例2の吐き出し制御フローを図5に示す。実施例2では、画像形成装置のCPUの吐き出し制御プログラムが、吐き出しの頻度(動作条件)を、不揮発性メモリに保持される現像寿命が所定%減少するごとに吐き出すものであり、その頻度(動作条件)を、充填量ごとに変えている構成である。すなわち、充填量が最も多い240gの場合は、現像寿命減少3%毎であり(t16)、充填量が最も少ない100gの場合は1%毎であり(t14)、それらの中間の150gの場合は2%毎(t15)に吐き出すよう変更する。ここで、現像寿命は、現像ローラの回転数に基づく残寿命の割合である。それ以外の構成は、実施例1と同様である。
本発明の実施例3の吐き出し制御フローを図6に示す。実施例3では、画像形成装置の
CPUの吐き出し制御プログラムが、吐き出しの頻度(動作条件)を、不揮発性メモリに保持されるトナー残量%が所定%減少するごとに吐き出すものであり、その頻度(動作条件)を、充填量ごとに変えている構成である。すなわち、充填量が最も多い240gの場合は、トナー残量減少3%毎であり(t19)、充填量が最も少ない100gの場合はトナー残量1%毎であり(t17)、それらの中間の150gの場合はトナー残量2%毎(t18)に吐き出すよう変更する。それ以外の構成は、実施例1と同様である。
本発明の実施例4の吐き出し制御フローを図7に示す。実施例4では、画像形成装置のCPUの吐き出し制御プログラムが、吐き出し制御として、吐き出し時の吐き出し量(動作条件)を充填量ごとに変えている。すなわち、充填量が最も多い240gの場合は、吐き出し時の吐き出し量(動作条件)は現像ローラ(Dローラ)2周分であり(t22)、充填量が最も少ない100gの場合は現像ローラ10周分(t20)で吐き出すよう制御される。また、それらの中間の150gの場合は現像ローラ5周分(t21)で吐き出すよう制御される。なお、吐き出しの頻度は、初期充填量に因らず、何れも印刷枚数が500枚通紙されたことをカウントされた時に、吐き出しが実行される。それ以外の構成は、実施例1と同様である。
塗布剤の吐き出し性の効果確認のため、上述した比較例の吐き出し方法を用いて、現像装置の低印字間欠耐久を実施し、異常画像の発生の有無を確認した。
[方法]
温度15℃、湿度10%の環境下において、本実施例の画像形成装置を用いて、2枚間欠で低印字率の画像形成を実施した。定期的に画像をチェックして、異常画像の発生を確認した。なお、使用したトナーは未使用新品状態のシアントナーを用いて耐久評価を行い、初期充填量は150gである。また、現像ローラに塗布される塗布剤の量は50mgに揃えてある。
[結果]
図8の表1−1に本検証結果を示す。表中のAは、画像上スジが全く発生していない状態である。表中のBは、画像上のスジ長さが2cm未満の発生である。表中のCは、スジの長さが2cm以上のものである。実施例1〜4の何れにおいても、異常画像の発生を抑制できている結果となった。詳細については後述する。
検証1で使用した耐久後の現像装置を用いて、現像ローラの回転駆動を実施した。現像ローラ上に塗布剤(トスパール)が現像されるかどうか(一旦剥離した塗布剤が再び現像ローラ上に付着しているかどうか)を目視により確認した。
[方法]
温度15℃、湿度10%の環境下において、検証1で使用した現像装置を用いて、耐久後のトナーの残量を30gとなるように揃えた現像装置を用意し、トナー消費を伴わない現像回転を行い、そのときの現像ローラ上のコート状態を目視で確認。トスパールが現像されるかどうかを確認した。なお、現像駆動時の電位設定は、吐き出し動作時の電位に設定され、1分間駆動をかけたときの現像ローラ上のトナーコート状態を確認した。
[結果]
図8の表1−2に本検証結果を示す。表中の○は、現像ローラ上に塗布剤が存在しない状態である。表中の×は、現像ローラ上に塗布剤が確認された場合である。実施例1〜4では、塗布剤が現像ローラにコートされず良好な結果であった。詳細は後述する。
検証2と同じ検討を、新品状態のトナーを用いて、トナー消費を伴わない現像回転駆動
を実施した。現像ローラに塗布剤がコートされるかどうかを目視により確認した。
[方法]
温度15℃、湿度10%の環境下において、新品状態トナーを30g充填された現像装置を用意し、トナー消費を伴わない現像回転を行い、そのときの現像ローラ上のコート状態を目視で確認、トスパールが現像されるかどうかを確認した。なお、現像駆動時の電位設定は、吐き出し動作時の電位に設定され、1分間駆動をかけたときの現像ローラ上のトナーコート状態を確認した。また、塗布剤の量は50mgである。
[結果]
図8の表1−3に本検証結果を示す。表中の○は、現像ローラ上に塗布剤が存在しない状態である。表中の×は、現像ローラ上に塗布剤が確認された場合である。新品状態のトナーにおいても、実施例1〜4では、塗布剤が現像ローラにコートされず良好な結果であった。詳細については後述する。
比較例1に対する本発明の実施例1〜4の優位性について述べる。比較例1の構成では、異常画像が発生してしまった理由として、検証2の結果が考えられる。すなわち、耐久後半の現像室内に塗布剤の量が多く、塗布剤が現像されやすい結果となった。要因としては2点考えられる。第一に、塗布剤の吐き出し方に課題があり、実際は塗布剤を吐き出せていなかった可能性が高いこと。第二に、印字率が一定となるような吐き出し頻度では、一度に吐き出される塗布剤の量が限られることである。このため、吐き出し効率が低くなりスジ画像が発生したものと考えられる。
トナーの量を最大化できるよう、適切に制御するものである。
言い換えると、現像剤と異なる粉体を吐き出す吐き出し動作において、第1の現像剤量が検出された際の吐き出し量は、第1の現像剤量よりも多い第2の現像剤量が検出された際の第2の吐き出し量よりも多いように制御している。これは、一度に吐き出す量を多くする場合と、同じ量の吐き出し量であるが回数を多くするなど手段は特に限定されない。
結果として、初期の現像剤の含有量が少ないほど、単位印字枚数当たりの現像剤の吐き出し量を増加させていればよい。
さらに、これだけに限定されるものではない。トナーの劣化抑制や感光ドラムのクリーニング性安定化、もしくは中間転写体のクリーニング安定化等、諸々の目的において、現像装置の充填量によって、充填量の少ないものほど単位印字枚数当たりの現像剤吐き出し量を増加させるものであれば適宜可能である。
Claims (12)
- 記録材に画像を形成する画像形成動作を実行可能な画像形成装置において、
現像剤像を担持するための像担持体と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像装置と、
前記現像装置が収容する現像剤の収容量を検出する検出部と、
前記画像形成動作と、前記現像剤を前記現像装置から吐き出すための吐き出し動作と、を行う制御部と、を有し、
前記現像剤担持体は、未使用時に塗布剤を担持し、
前記制御部は、前記吐き出し動作において、前記検出部によって前記未使用時における前記現像剤の収容量が第1の収容量であると検出された場合、前記未使用時における前記現像剤の収容量が前記第1の収容量よりも多い第2の収容量であると検出された場合における吐き出し量よりも多くなるように制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像剤担持体と接触し、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する供給部材と、
前記現像剤担持体と前記供給部材との間に電位差を形成する電圧を前記現像剤担持体に印加する電圧印加部と、を有し、
前記電圧印加部は、前記吐き出し動作において、前記画像形成動作とは異なる大きさの第1の電位差を形成する電圧を、前記現像剤担持体に印加することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記塗布剤は、前記現像剤よりも帯電特性の高い粉体からなることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する規制部材を有し、
前記電圧印加部は、前記吐き出し動作において、前記規制部材によって電荷が付与された前記塗布剤の帯電極性とは逆極性の前記電位差であって、前記電位差の絶対値の大きさが、前記画像形成動作における第2の電位差よりも大きい前記第1の電位差を形成する電圧を、前記現像剤担持体に印加することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成動作の実行回数をカウントするカウント部を備え、
前記吐き出し動作は、前記カウント部のカウント数が所定の回数に達すると実行され、
前記制御部は、前記未使用時の前記現像剤の収容量が少ないほど、前記所定の回数を少なくすることで、前記吐き出し動作の実行頻度を高くすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記現像剤担持体または前記像担持体の残寿命の割合を検出する寿命検出部を備え、
前記吐き出し動作は、前記寿命検出部が検出する残寿命の割合が所定の%減少する毎に実行され、
前記制御部は、前記未使用時の前記現像剤の収容量が少ないほど、前記所定の%を小さくすることで、前記吐き出し動作の実行頻度を高くすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記残寿命は、前記現像剤担持体の回転数または前記像担持体の回転数に基づくことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記未使用時の前記現像剤の収容量に対する前記現像剤の残量の割合を検出する残量検出部を備え、
前記吐き出し動作は、前記残量検出部が検出する前記残量の割合が所定の%減少する毎に実行され、
前記制御部は、前記未使用時の前記現像剤の収容量が少ないほど、前記所定の%を小さくすることで、前記吐き出し動作の実行頻度を高くすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記現像剤担持体の回転数をカウントするカウント部を備え、
前記吐き出し動作は、前記カウント部のカウント数が所定の回数に達すると実行され、
前記制御部は、前記未使用時の前記現像剤の収容量が少ないほど、前記所定の回数を少なくすることで、前記吐き出し動作の実行頻度を高くすることを特徴とする請求項2または4に記載の画像形成装置。 - 前記現像剤担持体を有するカートリッジとしては、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記塗布剤の平均粒径は、前記現像剤の平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 記録材に画像を形成する画像形成動作を実行可能な画像形成装置において、
現像剤像を担持するための像担持体と、
現像剤を担持する現像剤担持体を備える現像装置と、
前記現像装置が収容する現像剤の収容量を検出する検出部と、を備え、
前記画像形成動作とは異なる動作であって、現像剤を前記現像剤担持体から前記像担持体に移動させる吐き出し動作を実行する画像形成装置であって、
前記現像剤担持体は、未使用時に現像剤とは異なる粉体からなる塗布剤が塗布され、
前記検出部で検出された前記未使用時の前記現像剤の収容量が少ないほど、前記画像形成動作に対する前記吐き出し動作の実行頻度が高くなるように、前記実行頻度を変更する制御部を備えることを特徴とする画像形成装置。
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JP2017010010A (ja) | 2017-01-12 |
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