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発明の名称 現像剤供給方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−174805
公開日 平成11年(1999)7月2日
出願番号 特願平9−337325
出願日 平成9年(1997)12月8日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】山下 亮一
発明者 阿部 琢磨
要約 目的
現像器内長手方向の現像剤補給による濃度ムラの発生を防ぐことができる現像剤供給方法を提供すること。

構成
トナー(現像剤)を担持搬送してこれを静電潜像担持体に供給する現像スリーブ(現像剤担持体)4を有する現像容器(現像剤容器)1の後方で現像剤容器長手方向に沿って形成された現像剤搬送部へ、ホッパー(現像剤供給装置)内でトナーを補給して前記現像剤搬送部内のトナー搬送スクリュー(現像剤搬送手段)5でトナーをトナー規制板(現像剤搬送量規制機構)6が使用環境の絶対湿度に応じてトナー搬送量を変化させるようにする。
特許請求の範囲
【請求項1】 現像剤を担持搬送してこれを静電潜像担持体に供給する現像剤担持体を有する現像剤容器の後方で現像剤容器長手方向に沿って形成された現像剤搬送部へ、現像剤供給装置内で現像剤を補給して前記現像剤搬送部内の現像剤搬送手段で現像剤を現像剤搬送量規制機構が使用環境の絶対湿度に応じて現像剤搬送量を変化させることを特徴とする現像剤供給方法。
【請求項2】 前記現像剤搬送量規制機構は現像装置内部の現像剤搬送量規制機構と一体であることを特徴とする請求項1記載の現像剤補給方法。
【請求項3】 前記現像剤供給装置内部に現像剤搬送量規制機構を有することを特徴とする請求項1記載の現像剤供給方法。
【請求項4】 前記現像剤供給装置からの現像剤補給が間欠的に行われることを特徴とする請求項1,2又は3記載の現像剤供給方法。
【請求項5】 前記現像剤搬送手段がスクリューであることを特徴とする請求項1〜3又は4記載の現像剤供給方法。
【請求項6】 前記現像剤供給装置の現像剤供給動作が該現像剤装置内部の現像剤量検知手段の出力信号に応じて行われることを特徴とする請求項1〜4又は5記載の現像剤供給方法。
【請求項7】 前記現像剤搬送量規制機構は現像剤搬送スクリューに取り付けられた現像剤規制板で構成されることを特徴とする請求項1〜5又は6記載の現像剤供給方法。
【請求項8】 前記現像剤規制板はその規制端に傾斜を有していることを特徴とする請求項7記載の現像剤供給方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機や情報記録装置等の画像形成装置において静電潜像担持体上に形成された潜像を現像剤によって顕画像化するための現像剤供給方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子写真複写機や情報記録装置等の小サイズ化が進み、静電潜像担持体の周りの限られたスペースの中に複数の現像装置を設ける関係上、現像装置は小型化され、その現像剤(以下、トナーと称する)の収納容量も小さくする必要がある。
【0003】そこで、トナー供給容器(以下、ホッパーと称する)を別に設ける場合が多い。この場合、ホッパーから現像装置へのトナーの供給は現像剤担持体の軸方向全長に亘って均一に行われるのが理想であるが、現像装置の上部にスペースの余裕がないために現像装置を静電潜像担持体の長さよりも軸方向に延長し、その延長部にホッパーを設けて該ホッパーから現像装置へトナーの供給を行うようにしている。図7に現像装置の一例を示す。
【0004】図7は従来の現像装置の斜視図であり、該現像装置の現像容器1には前記延長部から補給されたトナーを現像容器1内で長手方向に搬送するための搬送スクリュー5と、該搬送スクリュー5によって搬送されたトナーを現像スリーブ4の方向に略均一に供給するためのトナー規制板6が設けられている。トナーを現像装置に供給している位置の上部にはホッパーが設けられており、現像容器1内のトナー量を一定に保つために現像装置内のトナー残検センサーの信号に従ってホッパーから現像装置にトナーの補給が行われる。尚、トナーの補給を間欠的に行うことによって原稿の画像比率による現像装置内の長手方向のトナー補給ムラを防ぐようにしている(特開平5−255325号公報参照)。
【0005】以下にホッパーから補給されたトナーの動きを図5(a),(b)及び図7に基づいて説明する。尚、図5(a),(b)は現像装置の断面図である。
【0006】ホッパーから図7の矢印A’方向に供給されたトナーは搬送手段である搬送スクリュー5によって長手方向(図1の矢印B’方向)に搬送される。搬送される際にトナーはトナー規制板6を逐次乗り越えて撹拌室に供給され、撹拌部材2,3によって新旧トナーが攪拌されてから現像剤担持体(以下、現像スリーブと称する)4に担持され、該現像スリーブ4の回転により搬送されながら現像剤層規制部材8によって薄層にコートされ、所定の現像方法により潜像担持体上に現像される。
【0007】前記トナー規制壁6はホッパーから供給されたトナーが現像容器1内の長手方向において略均一に供給されるように制御するものであるが、以下、このトナー規制壁6を図3(a),(b)を用いて説明する。
【0008】図3(a)はトナー規制板6の正面図、同図(b)は同トナー規制板6の側面図であり、トナー規制板6は手前側から奥側に向かって高さが低くなっていく形状を有している。そのため、ホッパーから供給されたトナーは手前から若干量ずつ順次落下し、落下しないで残ったトナーは搬送スクリュー5によって奥側に搬送され、搬送された先で又順次落下する。これが順次起こることによって、ホッパーから補給されたトナーはトナー規制板6によって長手方向に或る分布を持って供給される(以下、この分布を落下量分布と称する)。尚、前述の長手方向の或る分布とは通常は長手方向に均一な分布であるが、この分布が均一でなければ、得られる画像の濃度の長手方向にムラが発生する。そして、このムラはほぼ前述の落下量分布のムラに従うものであり、落下量分布の均一化のために既に説明した間欠的な補給方法が提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上のような構成を有する現像装置を用い複写動作を行ったところ、画像の長手方向に濃度ムラが発生し、その画像の長手方向の濃度ムラは複写動作をどの環境下においてどれだけの画像比率の原稿を用いて複写動作をどれだけの量行ったかに深く関係するという現象が発生した。この現象を調べてみると、複写動作に使用しているトナーの凝集度(流動性)は放置、使用環境によって変化し、その凝集度(流動性)の変化によって落下量分布に変化が起きることが分かった。尚、トナーの凝集度(流動性)の変化は環境による凝集度(流動性)のみならず、トナーの製造上生じる凝集度(流動性)の変化等にも起因し、上記現象と同様の現象が生じるため、以下、環境の明示はしないでトナーの凝集度(流動性)のみをもって現象を説明する。
【0010】図8にその一例を示す。トナーの凝集度(流動性)が中心値に対して高い場合にはトナーは現像容器内の手前側により多く落下し、反対にトナーの凝集度が低い場合には奥側に多く落下する。このことにより、画像中には落下量分布に対応した濃度ムラが生じる。具体的には、多くトナーが落下する位置に対応して画像濃度変化が少なく、トナーの落下量が少ない位置に対応して画像上では複写動作が進むに連れて濃度の低下が生じる。又、トナーが多く落下する位置に対応して画像上にカブリが生じるという現象も発生する。この濃度及びカブリの変化、特にトナーの凝集度が低い場合を例を図9及び図10に示した。
【0011】尚、図9及び図10に示した測定結果を得るために使用されたトナー規制壁は、トナーの凝集度(流動性)がほぼ中心値に対して長手方向略均一な分布を示すように調整したものである。落下量分布の測定条件については以下の通りである。
【0012】ホッパーのトナー供給能力:70g/minホッパーからのトナー補給:前述の補給シーケンスに従い、トナー補給は間欠的に行う。
【0013】トナー搬送スクリュー5:スクリュー外径14mm、心棒外径8mm、スクリューピッチ30mmのものを速度200rpmで回転させる。
【0014】図8に示したように、トナーの凝集度(流動性)によってトナーの落下量分布が変化する。以下にこの現象について説明する。
【0015】ホッパーから現像器の端部に一定量トナーを補給し、それを現像器内で長手方向に搬送しながら現像スリーブに向かって長手方向略均一にトナーを供給する。トナーの凝集度(流動性)が異なると長手方向搬送能力が異なる。凝集度が高い(流動性が悪い)と現像器内でトナーが現像器内奥側まで満足に搬送されることなく現像器内手前側でトナーがトナー規制壁を越えて現像スリーブ方向に供給され、逆にトナーの凝集度が低過ぎる(流動性が良過ぎる)と現像器内でトナーが奥側へ過度に搬送されて現像器内手前側で現像スリーブ方向へ供給されるトナー量は減少する。
【0016】尚、トナーの凝集度は実際には以下の要領で測定した。但し、凝集度の測定方法はトナー毎に異なり、下記方法はその一例に過ぎない。
【0017】先ず、直径100mmの円形の篩を3つ重ねる。上からJIS規格で60メッシュ、100メッシュ、200メッシュでメッシュからメッシュまでの間隔が20mmであるように設定し、篩の束を振動発生機の上に置き、50Hzの振動数、0.7mmの振幅で篩の束を上下方向に振動させる。そして、篩の束の上に被検トナーを5.0g置き、これに15秒間振動を加える。1番上の篩に残ったトナーの重量をM1、2番目の篩に残ったトナーの重量をM2、1番下の篩に残ったトナーの重量をM3としてそれぞれM1,M2,M3各々の値を以下の演算式に代入し、凝集度を百分率で表す。
【0018】
凝集度(%)=M1×20+M2×12+M3×4 … (1)
而して、本発明は、現像器内長手方向の現像剤補給による濃度ムラの発生を防ぐことができる現像剤供給方法を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、現像剤を担持搬送してこれを静電潜像担持体に供給する現像剤担持体を有する現像剤容器の後方で現像剤容器長手方向に沿って形成された現像剤搬送部へ、現像剤供給装置内で現像剤を補給して前記現像剤搬送部内の現像剤搬送手段で現像剤を現像剤搬送量規制機構が使用環境の絶対湿度に応じて現像剤搬送量を変化させることを特徴とする。
【0020】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記現像剤搬送量規制機構は現像装置内部の現像剤搬送量規制機構と一体であることを特徴とする。
【0021】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記現像剤供給装置内部に現像剤搬送量規制機構を有することを特徴とする。
【0022】請求項4記載の発明は、請求項1,2又は3記載の発明において、前記現像剤供給装置からの現像剤補給が間欠的に行われることを特徴とする。
【0023】請求項5記載の発明は、請求項1〜3又は4記載の発明において、前記現像剤搬送手段がスクリューであることを特徴とする。
【0024】請求項6記載の発明は、請求項1〜4又は5記載の発明において、前記現像剤供給装置の現像剤供給動作が該現像剤装置内部の現像剤量検知手段の出力信号に応じて行われることを特徴とする。
【0025】請求項7記載の発明は、請求項1〜5又は6記載の発明において、前記現像剤搬送量規制機構は現像剤搬送スクリューに取り付けられた現像剤規制板で構成されることを特徴とする。
【0026】請求項8記載の発明は、請求項7記載の発明において、前記現像剤規制板はその規制端に傾斜を有していることを特徴とする。
【0027】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0028】<実施の形態1>図1は本発明方法を説明するための現像器とホッパーの透視図であり、現像器は、現像容器1と、現像スリーブ4と、トナー撹拌棒2,3と、トナー搬送スクリュー5及びトナー規制板6で構成されている。
【0029】又、ホッパーは、ホッパー容器9と、不図示のトナー回収用スクリューを内包しているトナー回収パイプ10及びトナー回収パイプ10で回収したトナーを現像器のトナー搬送スクリュー5の上方まで汲み上げてこれをトナー搬送スクリュー5の端部に落下供給するトナー搬送パイプ12で構成されている。
【0030】而して、ホッパーの内部で現像容器1のトナーが搬送される樋の手前側の端にトナーが供給され、供給されたトナーはトナー搬送スクリュー5によって現像器に搬送され、現像器内においては長手方向手前側から奥側にトナーが搬送される。このトナーの搬送行程においては、トナー規制板6を越えてトナーが撹拌室に落下供給される。そして、落下供給されたトナーは撹拌棒2,3によって撹拌されながらトナー搬送スクリュー5によって現像スリーブ4へと搬送され、現像スリーブ4の表面に達したトナーは現像スリーブ4の表面にコートされて潜像の現像に供される。
【0031】尚、トナー搬送スクリュー5の端部に供給されたトナーは、その凝集度に応じてトナー規制板6を越えてホッパーの内部に再び落ちる。そして、規制されなかったトナーは現像器内へと搬送される。
【0032】図2はトナーの供給経路を示す現像器の斜視図である。
【0033】図2に示すように、ホッパー内に挿入された現像器の長手方向搬送部の端部にトナーの供給がなされ(矢印A方向)、供給されたトナーはトナー搬送スクリュー5によって長手方向(矢印B方向)に搬送され、トナー搬送スクリュー5によって長手方向に搬送される。このトナー搬送スクリュー5によるトナーの長手方向搬送過程においては、トナー規制板6によって規制されて結果的にホッパー内で長手方向搬送部から落下するトナー(矢印C)と現像器内に供給されるトナー(矢印D)がある。
【0034】トナー規制板6は図3に示すように手前側が高く、奥側が低い形状を有しているが、このトナー規制板6の手前側と奥側との高低差は以下のように決定される。
【0035】トナー規制板6は、現像器内でトナーの長手方向供給分布を規制する部分と、ホッパーの内部で現像器へ供給するトナー量を規制する領域の形状を別々に決定する必要がある。尚、図5に示すように、トナー規制板6は現像器の撹拌室とトナー搬送スクリュー5の間に配置される。
【0036】現像器内のトナー規制板6の形状:1.トナーの凝集度が最も低い状態(流動性が最も良い状態)で現像器内長手方向トナーの供給分布が略均一になるようトナー規制板6の現像器内に当たる領域の形状を決定する。尚、このとき、現像器に供給されるトナーはホッパーから現像器へ供給可能な単位時間当たり最も多量(このトナー量をαg/secとする)のトナーの状態で行う。
2.トナーの凝集度が最も高い状態(流動性が最も悪い状態)で現像器内長手方向トナーの供給分布が略均一になるよう現像器へのトナーの単位時間の供給量を決定する(このトナー量をβg/secとする)。
3.トナーの凝集度が最も低いときにホッパー内でトナー規制壁6によってトナーの規制がされることがなく、尚且つ、トナーの凝集度が高いときにはホッパー内でトナー規制板6によって(α−β)g/secのトナーが規制され、トナーの搬送経路からホッパー内にトナーが落下するようトナー規制板6のホッパー内部での形状を決定する。
【0037】凝集度が高い(流動性が悪い)トナーはトナー搬送スクリュー5による搬送性が悪いため、搬送経路にトナーが滞留し、その滞留したトナーの一部がトナー規制板6を乗り越えて落下する。つまり、トナー搬送スクリュー5によって長手方向に搬送されるトナーに対して撹拌室に供給されるトナーが増える。
【0038】而して、トナー規制板6を使用することにより、現像器内へのトナーの供給量がトナーの凝集度に応じて変化し、現像器内長手方向のトナーの供給分布がトナーの凝集度の変化によらず常時略均一になる。
【0039】尚、トナーの流れは図2及び図4に示している。
【0040】ここで、本発明方法において使用しているパラメータの測定方法及び実施の形態中で使用した系の実測値を以下に示す。
【0041】従来の構成でホッパーより現像器へトナーの凝集度によらず一定のトナーが供給された結果としてトナーの凝集度が中心値の状態で現像器内長手方向のトナー供給量分布が略均一になるようにトナー規制壁の形状を決定したところ、トナーの凝集度の変化によって現像器内長手方向のトナー供給量分布が凝集度によって図8に示すように変化した。尚、この落下量分布を測定したときに用いた凝集度の高いトナーは前記(1)式に基づいて計算すると30%となり、凝集度の低いトナーは7%である。
【0042】従来の構成で複写動作を繰り返した結果、トナーの凝集によって長手方向の濃度が手前側と奥側で開き、又、「かぶり」についても手前側と奥側で差が生じた。
【0043】以上のことを本実施の形態の構成で同様に実施し、現像器内長手方向のトナーの供給量分布をトナーの凝集度が高いときと低いときを測定した結果、図6に示すように凝集度によらず略均一なトナー供給量分布を達成することができた。尚、図6に示されるトナー落下量分布の僅かな差は画像濃度及びかぶりに対して影響を与えないため、本実施の形態によれば、トナーの凝集度の高低によるず良好な画像を得ることができた。
【0044】又、本実施の形態によれば、トナーの落下量分布が略均一となることから、現像器内のトナーに局所的な偏りがなく、小型現像器に特有のトナーの詰まり及び漏れを防ぐこともできる。
【0045】更に、トナーの落下量分布が均一であることから、トナー残量検知センサーが現像器長手方向の1箇所に設けられている場合でも、その応答性を向上させることができ、現像装置内のトナー量をより一層的確に制御することができる。
【0046】尚、以上は本発明を白黒複写機の1成分現像器に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、カラー複写機やプリンタ等にも適用でき、2成分現像器にも適用できる。ここで、2成分現像器において現像剤量検知とはキャリア粒子に対するトナーの比(即ち、トナー濃度)のことを意味するものとする。
【0047】<実施の形態2>次に、本発明の実施の形態2について説明する。
【0048】本実施の形態においては、種類が異なるトナーを用いたところ、現像器内長手方向のトナー供給量分布が環境で変化し、長手方向のトナー供給量分布が不均一になった。トナーの凝集度の変化を測定したところ、最高50%、最低7%と凝集度の変化が前記実施の形態よりも大きかった。このため、更なる凝集度の変化に対応するために長手方向トナー搬送スクリューの端部へのトナー補給を間欠的に行った。基本的には、現像器内のトナー残量検知センサーで現像器内のトナー残量を関知して適宜トナー補給を行うが、2秒間補給すると1秒間補給を停止し、これを補給の1単位として連続補給時にはこの補給単位を繰り返す。この間欠補給を導入することにより、実施の形態1以上の凝集度の変化に対応できるトナー補給システムとなる。
【0049】間欠的にトナー補給を行うことによって、トナーが十分にスクリュー搬送される時間を確保し、凝集度の高い状態のトナーの長手方向供給量分布を多少凝集度の低い状態のトナーの長手方向供給量分布に近づけることができ、長手方向のトナーの供給量分布がトナー凝集度の大幅な変化によらず略均一になる。
【0050】<実施の形態3>次に、本発明の実施の形態3について説明する。
【0051】本実施の形態では、更にトナーの凝集度が環境によって変化する場合(最高60%、最低7%)に、実施の形態2におけるトナーの間欠補給を環境の相対湿度の変化に応じて切り替えるようにした。具体的には、絶対湿度が10g/1kgAirの点を切替点とし、その切替点以上の湿度の場合はトナーを1秒間補給すると0.5秒間補給を停止し、切替点以下の湿度の場合はトナーを2秒間補給して1秒間補給を停止するようにする。
【0052】このような設定変更によって、本実施の形態1以上のトナー凝集度の変化に対応できる。又、補給動作間の補給停止時間を小刻みに入れることにより、トナー搬送スクリューによる長手方向の搬送時間が小刻みに入り、より効率の良い長手方向のトナー搬送が可能となる。
【0053】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明によれば、現像剤を担持搬送してこれを静電潜像担持体に供給する現像剤担持体を有する現像剤容器の後方で現像剤容器長手方向に沿って形成された現像剤搬送部へ、現像剤供給装置内で現像剤を補給して前記現像剤搬送部内の現像剤搬送手段で現像剤を現像剤搬送量規制機構が使用環境の絶対湿度に応じて現像剤搬送量を変化させるようにしたため、現像器内長手方向の現像剤補給による濃度ムラの発生を防ぐことができるという効果が得られる。




 

 


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