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発明の名称 現像装置及び画像形成装置
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11−174808
公開日 平成11年(1999)7月2日
出願番号 特願平9−346028
出願日 平成9年(1997)12月16日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】山下 亮一
発明者 中園 祐輔 / 吉田 雅弘 / 土門 彰
要約 目的
プロセスカートリッジを振る動作を要することなく現像剤を無駄なく使い切ることができる現像装置の提供。

構成
少なくとも、トナー(現像剤)8と、該トナー8を担持してこれを搬送する現像スリーブ(現像剤担持体)10と、該現像スリーブ10にトナー8を供給する現像容器3を有する現像装置7において、前記現像容器3を前記現像スリーブ10を中心として回転させる。本発明によれば、現像容器3自体が傾くため、現像容器3内底の傾斜角度を変化させることができ、現像容器3内に残っているトナー8を現像スリーブ10へと搬送することができ、プロセスカートリッジ43を振る動作を要することなくトナー8を無駄なく使い切ることができる。
特許請求の範囲
【請求項1】 少なくとも、現像剤と、該現像剤を担持してこれを搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像容器を有する現像装置において、前記現像容器を前記現像剤担持体を中心として回転させることを特徴とする現像装置。
【請求項2】 少なくとも、現像剤と、該現像剤を担持してこれを搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像容器を有する現像装置において、前記現像容器内底部に板状部材を配設し、該板状部材が現像容器内の現像剤量の減少に伴なって前記現像剤担持体の配設方向に傾くよう構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項3】 前記現像容器内に弾性体を設け、前記現像剤量の減少に伴って作用する前記弾性体の復元力によって前記板状部材が前記現像剤担持体の配設方向に傾くよう構成したことを特徴とする請求項2記載の現像装置。
【請求項4】 少なくとも、現像剤と、該現像剤を担持してこれを搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像容器を有する現像装置において、前記現像容器内に現像剤を包含する袋を配設するとともに、該袋の形状を変化させる形状操作手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項5】 少なくとも、現像剤と、該現像剤を担持してこれを搬送する現像剤担持体と、現像剤を包含する現像容器を有するプロセスカートリッジと、着脱自在な紙積載用カセットとを有する画像形成装置において、前記紙積載用カセットの着脱動作に連動して前記現像容器内底面に傾斜をつける傾斜手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項6】 画像形成装置本体内に前記プロセスカートリッジと前記紙積載用カセットとを隔てるフレーム部を設け、該フレーム部に前記傾斜手段を配設したことを特徴とする請求項5記載の画像形成装置。
【請求項7】 少なくとも、現像剤と、該現像剤を担持してこれを搬送する現像剤担持体と、現像剤を包含する現像容器と、該現像容器内底面を接触しながら現像剤を前記現像担持体に搬送する現像剤搬送手段とを有する画像形成装置において、前記現像剤搬送手段と前記現像容器内底面との角度が周期的に変化するよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真複写機、電子写真プリンター等の画像形成装置とこれに備えられた現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザービームプリンターや複写機等の電子写真方式を用いた電子写真画像形成装置では、粉体状の現像剤(以下、トナーと称する)を使用している。このトナーは現像容器内に収容され、トナー搬送手段によってトナー担持体へ搬送され、トナー担持体上に保持される。そして、トナーはトナー層厚規制部材によって所定の電荷を付与され、像を担持する像担持体(以下、感光体と称する)上の静電潜像形成部へ移動し、感光体上の静電潜像を可視化する。その後、この可視像は転写手段によって紙等の転写材へ転写され、定着装置において転写材に永久像として定着される。
【0003】以上で一連の画像形成プロセスが終了し、ユーザーは所望の画像を得ることができる。
【0004】ところで、安定した画像品位を維持するためには、現像容器内のトナー搬送を良好に行い、トナーをトナー担持体に十分に供給することが非常に重要である。
【0005】従来、図23び図24示すように、両端が回転自在に支持されている現像スリーブ206に対して平行な部分を有する金属製の細い棒をトナー搬送手段212とし、これを回転させる回転式トナー搬送手段が知られている。トナー搬送手段212は図23の矢印e方向に回転し、トナー208を現像スリーブ206へと搬送するが、これは簡易な構成を有し、低コストで実現されるために広く用いられている。
【0006】又、トナーが少なくなったときの画像白抜けを未然に防ぐためにトナー残量検出装置を設けている。このトナー残量検出装置は、例えば現像スリーブ206に平行に一定の間隔を隔てて金属棒220を設けておき、現像スリーブ206と金属棒220の間に存在するトナーの量に応じて変化する静電容量を検知する方式を採用している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記トナー搬送手段及びトナー残量検出装置を有する電子写真画像形成装置においては、画像形成を重ね、現像容器内のトナーが少なくなって前記静電容量が所定値に達したときに電子写真画像形成装置本体の操作パネル部にトナー残量が少ないという警告表示がなされる。
【0008】しかし、このとき、現像容器内には未だトナーが残存している。これは、前記トナー搬送方式だけではトナーを最後まで現像スリーブに供給し切れないためである。従って、トナー残量少の警告を確認したユーザーは電子写真画像形成装置本体からトナーを含んだプロセスカートリッジを取り出し、トナーを現像スリーブに到達させるためにプロセスカートリッジを振らなければならず、ユーザーがプロセスカートリッジ、特にトナーを無駄なく使い切るにはこの動作を複数回繰り返す必要がある。
【0009】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、プロセスカートリッジを振る動作を要することなく現像剤を無駄なく使い切ることができる現像装置及び画像形成装置を提供することにある。
【0010】
【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、少なくとも、現像剤と、該現像剤を担持してこれを搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像容器を有する現像装置において、前記現像容器を前記現像剤担持体を中心として回転させることを特徴とする。
【0011】請求項2記載の発明は、少なくとも、現像剤と、該現像剤を担持してこれを搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像容器を有する現像装置において、前記現像容器内底部に板状部材を配設し、該板状部材が現像容器内の現像剤量の減少に伴なって前記現像剤担持体の配設方向に傾くよう構成したことを特徴とする。
【0012】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記現像容器内に弾性体を設け、前記現像剤量の減少に伴って作用する前記弾性体の復元力によって前記板状部材が前記現像剤担持体の配設方向に傾くよう構成したことを特徴とする。
【0013】請求項4記載の発明は、少なくとも、現像剤と、該現像剤を担持してこれを搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像容器を有する現像装置において、前記現像容器内に現像剤を包含する袋を配設するとともに、該袋の形状を変化させる形状操作手段を設けたことを特徴とする。
【0014】請求項5記載の発明は、少なくとも、現像剤と、該現像剤を担持してこれを搬送する現像剤担持体と、現像剤を包含する現像容器を有するプロセスカートリッジと、着脱自在な紙積載用カセットとを有する画像形成装置において、前記紙積載用カセットの着脱動作に連動して前記現像容器内底面に傾斜をつける傾斜手段を設けたことを特徴とする。
【0015】請求項6記載の発明は、請求項5記載の発明において、画像形成装置本体内に前記プロセスカートリッジと前記紙積載用カセットとを隔てるフレーム部を設け、該フレーム部に前記傾斜手段を配設したことを特徴とする。
【0016】請求項7記載の発明は、少なくとも、現像剤と、該現像剤を担持してこれを搬送する現像剤担持体と、現像剤を包含する現像容器と、該現像容器内底面を接触しながら現像剤を前記現像担持体に搬送する現像剤搬送手段とを有する画像形成装置において、前記現像剤搬送手段と前記現像容器内底面との角度が周期的に変化するよう構成したことを特徴とする。
【0017】従って、請求項1記載の発明によれば、現像容器自体が傾くため、現像容器内底の傾斜角度を変化させることができ、現像容器内に残っている現像剤を現像剤担持体へと搬送することができ、プロセスカートリッジを振る動作を要することなく現像剤を無駄なく使い切ることができる。
【0018】請求項2又は3記載の発明によれば、板状部材の現像容器底に対する傾斜角度が該板状部材上に存在する現像剤の量の減少に伴って変化するため、板状部材上の現像剤の量が少ない場合でも該板状部材の傾斜によって板状部材上の現像剤を現像剤担持体へ搬送することができ、プロセスカートリッジを振る動作を要することなく現像剤を無駄なく使い切ることができる。
【0019】請求項4記載の発明によれば、袋内の現像剤の量が残り少ない場合でも、形状操作手段によって袋の形状を操作することによって袋内の残りの現像剤を残らず現像剤担持体へ搬送することができるため、プロセスカートリッジを振る動作を要することなく現像剤を無駄なく使い切ることができる。
【0020】請求項5又は6記載の発明によれば、紙積載用カセットの脱着時にプロセスカートリッジを画像形成装置本体内で傾けることができ、このプロセスカートリッジの傾きに連動して現像容器も傾くため、現像容器内の現像剤を安定して現像剤担持体へと供給することができ、プロセスカートリッジを振る動作を要することなく現像剤を無駄なく使い切ることができる。
【0021】請求項7記載の発明によれば、現像剤搬送手段上の現像剤の量が少なくなった場合、現像剤搬送手段が周期的に現像容器内底面に対して現像剤担持体に向かって傾くため、現像剤搬送手段上の現像剤を現像剤担持体へと搬送することができ、プロセスカートリッジを振る動作を要することなく現像剤を無駄なく使い切ることができる。
【0022】
【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。
【0023】<実施の形態1>図1は本発明の実施の形態1に係る画像形成装置の概略構成断面図である。
【0024】本実施の形態に係る画像形成装置には、感光体1、帯電ローラ2、現像装置7、クリーニング装置14のプロセス装置が組み込まれたプロセスカートリッジ43と転写ローラ13、光学系としてレーザースキャナ4、ミラー6等が配設されている。
【0025】ところで、被帯電体(像担持体)としての感光体1はアルミニウム製の導電性基体1bの表面に光導電性の感光層1aを積層して構成され、図示矢印A方向に回転駆動される。
【0026】又、感光体1は、回転過程において帯電ローラ2によって負極性の均一帯電を受ける。そして、不図示のビデオコントローラから送られる画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応したレーザー光5がレーザースキャナ4により出力され、画像形成装置本体に設置されているミラー6を介して感光体1の表面にレーザー光5が照射されることによって該感光体1の表面に静電潜像が形成される。
【0027】上記感光体1の静電潜像は、現像装置7内の現像スリーブ10上に担持されたトナー8により反転現像されてトナー像として顕像化される。そして、このトナー像は転写ローラ13の作用によって転写紙P上に転写され、トナー像の転写を受けた転写紙Pは感光体1から分離されて不図示の定着装置に導入され、そこでトナー像の定着を受けた後、画像形成装置本体から排出される。
【0028】尚、トナー像転写後に感光体1上に残った転写残トナーはクリーニング装置14によって除去され、クリーニングされた感光体1は次の像形成プロセスに供される。
【0029】ところで、前記帯電ローラ2は、芯金とその外周を被覆するローラ状の中抵抗弾性ゴム層で構成されており、該帯電ローラ2は感光体1に常時当接する状態でその芯金の両端が軸受で回転可能に支持されている。そして、この帯電ローラ2は感光体1に対して従動回転する。
【0030】又、帯電ローラ2の芯金はDCバイアスとACバイアスを重畳できる帯電バイアス印加電源17と電気的に接続しており、この芯金を介して帯電ローラ2にバイアス印加することによって感光体1の表面が所定の電位に帯電処理される。
【0031】一方、前記現像装置7は非接触現像方式を採用するものであって、これはトナー8を担持してこれをこれを感光体1へと搬送するトナー担持体である現像スリーブ10と現像容器3とを有している。
【0032】上記現像スリーブ10は素管上にカーボンを分散させた塗料をコートして構成されており、これは非磁性であって、その素管はアルミニウム、ステンレス鋼等で構成されている。又、塗料コートによって現像スリーブ10の表面上は所定の粗さを有しており、その粗さは現像スリーブ10のトナー搬送に寄与する。
【0033】更に、現像スリーブ10は不図示の軸受によって回転自在に支持され、感光体1に対して所定の現像隙間を保って対向配置されており、感光体1から不図示のギヤを介して駆動力を受けて図示矢印H方向に回転する。又、現像スリーブ10はDCバイアスにACバイアスが重畳できる電源12に接続されており、電源12によるバイアス印加で感光体1上の潜像がトナー像として可視化される。
【0034】尚、現像スリーブ10上のトナー8の層厚規制を行うトナー層厚規制部材としてのドクターブレード9は摩擦帯電によってトナー8に適正なトリボを与えるものであって、これは板金20に両面テープで固定されており、板金20はビス21にて現像装置7の内壁に固定されている。尚、このドクターブレード9にはウレタン、シリコン等のゴム弾性体、リン青銅、ステンレス鋼等の金属弾性体、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂弾性体を使用すると良い。
【0035】又、トナー8は磁性一成分ネガトナーであり、これは現像容器3に収容されている。
【0036】而して、現像スリーブ10の内部にはマグネットローラ11が固設されており、このマグネットローラ11は4つの磁極を有している。これらの4つの磁極のうち、S1極は感光体1に対向して配設されており、これはトナー8が感光体1上に飛翔して現像されるときにカブリの要因となるトナーを現像スリーブ10上に付着させておくために必要である。そして、S1極の反対側にはS2極が配設されており、このS2極は現像容器3のトナー8を現像スリーブ10に吸着させて現像スリーブ10の回転に伴ってその近傍でトナー8を図示矢印E方向に循環させる機能を果たす。このトナー8の循環は該トナー8のトリボ付与に寄与する。
【0037】又、N1,N2極は共に現像スリーブ10上にコートされているトナー8の搬送及びトリボ付与に寄与する。尚、本実施の形態では、4極構成のマグネットローラ11を用いたが、上記機能を果たす極が存在すれば4極に限ることはない。
【0038】ところで、現像スリーブ10の下部の現像容器3の内側にはトナー吹き出し防止シート18が設けられており、このトナー吹き出し防止シート18のシール作用によって現像スリーブ10の下部からのトナー漏れを防いでいる。
【0039】又、現像容器3内にはトナー撹拌部材33が配設されており、このトナー撹拌部材33は現像スリーブ10と長手平行に配設された金属棒33cを有しており、この金属棒33cは撹拌軸33aを中心として図示矢印F方向に回転する。そして、撹拌軸33aは不図示のギヤを介して現像スリーブ10から駆動力を受け、この撹拌軸33aで受けた駆動力は撹拌アーム33bを介して金属棒33cに伝達されて該金属棒33cが回転駆動される。尚、撹拌アーム33bは現像容器3内の長手両端に設けられている。
【0040】而して、トナー撹拌部材33は現像容器3内のトナー8を現像スリーブ10の近傍に搬送するとともに、マグネットローラ11のS2極近傍で起こるトナー8の循環を助けている。
【0041】尚、本実施の形態に係るプロセスカートリッジ43の寿命は1ページ当たりの平均ドット比4%印字で3000枚であり、プロセスカートリッジ43の寿命は紙上印字パターンの画像白抜けによってユーザーに知らせている。
【0042】次に、本実施の形態の特徴であるノーシェイクについて詳述する。
【0043】ノーシェイクとは、プロセスカートリッジが寿命に達する前に発生する画像白抜け(現像装置内のトナー量少に起因する現像スリーブへのトナー供給不良が原因で発生)の回避手段であって、ユーザーによるプロセスカートリッジ振りを必要としないことである。つまり、プロセスカートリッジを画像形成装置本体内に装着したまま、プロセスカートリッジをこれが寿命に達するまで使用することができるシステムである。
【0044】本実施の形態では、プリント枚数のカウントに従って現像装置7を徐々に傾けることによって現像容器3内のトナー8を現像スリーブ10の周辺に集め、これによってノーシェイクを実現している。以下にその方法を図2及び図3に基づいて説明する。
【0045】図2は図1の矢印D方向から見た現像装置7の概略構成図であり、図示のように現像装置7は画像形成装置本体の内壁26内に納められている。
【0046】又、図2には、感光体1、該感光体1を回転させる感光体ギヤ19、現像スリーブ10、現像スリーブ10と感光体1の現像間隔を保持するコロ22、感光体ギヤ19から駆動力を受けて現像スリーブ10を回転させる現像スリーブギヤ29、マグネットローラ11の固定軸23、現像装置7の外壁に設けられた該現像装置7の回転伝達部材27と回転補助部材24、画像形成装置本体の内壁に設けられている補助部材受け25と回転部材28、コントローラ30及びプリント総枚数管理メモリ31が示されている。
【0047】上記回転部材28、回転伝達部材27、回転補助部材24及び補助部材受け25はそれぞれ現像スリーブ10の回転軸上に配設されている。
【0048】而して、回転部材28はコントローラ30によって制御される不図示の回転動力装置によって現像スリーブ10と同方向に回転可能であり、プロセスカートリッジ43が画像形成装置本体内に装着されたときに回転伝達部材27とリンクする。
【0049】従って、回転部材28の回転動力が回転伝達部材27を介して現像装置7に伝達され、現像装置7は現像スリーブ10の回転軸を中心として回転する。
【0050】又、回転補助部材24はプロセスカートリッジ43が画像形成装置本体内に装着されたときに補助部材受け25に支持され、この支持によって現像装置7の回転をスムーズに行うことができる。
【0051】更に、定着装置の直後には紙の排紙終了を検知する不図示のセンサーが設けられており、このセンサーがプリント終了の信号をプロセスカートリッジ43のプリント総枚数の管理を行う前記メモリ31に送っている。コントローラ30はメモリ31からプリント総枚数の情報を引き出し、その情報に基づいて回転部材28を制御する。
【0052】尚、本実施の形態では、コントローラ30とプリント総枚数管理メモリ31は画像形成装置本体内に配設されている。又、メモリ31内のプリント総枚数の記憶は、ユーザーによって操作される画像形成装置の不図示のコントロールパネルからリセット可能になっている。このリセット機能により、ユーザーはプロセスカートリッジ43の寿命の管理を正しく行うことができる。
【0053】而して、現像装置7の回転制御の最適化を図るために、現像装置7の回転を行わないで4%印字連続耐久での画像白抜け枚数と、そのときの現像装置7内のトナー残量を確認するための実験を行った。尚、この実験では、画像白抜け時にはプロセスカートリッジ43を振って耐久を続行し、何回目の画像白抜け時で現像容器3内のトナー8がなくなるかも確認した。
【0054】上記実験結果を表1に示した。
【0055】

表1から、3回目と4回目の画像白抜け時を比較すると、枚数は19枚、トナーは1g程度の変化しかないことが分かる。又、3回目画像白抜け時の現像装置7内のトナー8は殆ど現像スリーブ10上にコートされているものであり、現像容器3内に現像スリーブ10に供給されるべきトナー8は殆ど存在しなかった。従って、3回目の画像白抜け時の枚数をプロセスカートリッジ43の寿命と判断した。
【0056】従って、現像装置7の回転は1回目の画像白抜け枚数前に現像容器3内の未使用トナー8を現像スリーブ10の周辺に集めるように制御すれば良く、又、画像白抜け発生時の現像装置7内のトナー残量は上記実験の3回目画像白抜け時と同等であれば良い。
【0057】又、ユーザーの使用状況、例えば、1ページ当たりの平均ドット印字比率や使用時の温湿度環境によっては、1回目の画像白抜け枚数が当然異なってくるため、現像装置7の回転制御はプロセスカートリッジ43のプリント枚数の少ない段階から数回に分けて行うのが妥当である。
【0058】そこで、本実施の形態での現像装置7の回転制御は、プロセスカートリッジ43のプリント総枚数1500,2000,2500の3回に分けて行い、現像装置7をそれぞれ角度10°ずつ回転させるよう設定した。つまり、図3に示すように、現像装置7を徐々に角度30°回転させて直線B1から直線B2の位置まで傾かせる。
【0059】但し、現像装置7の回転制御の回数及び角度は現像容器3内の未使用トナー8を現像スリーブ10の周辺に集めることが可能であれば良く、上記設定に限定されるものではない。
【0060】次に、上記回転制御を行って、プロセスカートリッジ43の寿命試験を4%印字の連続耐久試験で行ったところ、白抜け枚数が3046枚、現像装置7内のトナー残量は18gであり、これは現像スリーブ10上にコートされるトナーの量であった。同時に現像容器3内には現像スリーブ10に供給されるべきトナーは存在しなかった。これは、現像装置7の回転制御によって、現像容器3の底の未使用トナー8が現像スリーブ10の近傍に集まり、現像容器3内のトナー8を使い切ることが可能になったためである。
【0061】従って、本実施の形態によれば、現像容器3内のトナー8をプロセスカートリッジ43を振ることなく寿命までで使い切ることが可能である。
【0062】又、本実施の形態によれば、現像容器3内にノーシェイクのための部材等を特に設ける必要がないため、現像容器3の大型化を招くこともなく、トナー撹拌の方法や設置場所等の設計の自由度も大きいというメリットがある。
【0063】尚、本実施の形態では、プロセスカートリッジ43のプリント総枚数に基づいて現像装置7の回転制御を行ったが、現像容器3内のトナー残量を検出するトナー残量検出装置を別設し、そのトナー残量検出装置の出力を利用して現像装置7の回転制御を行っても良い。
【0064】<実施の形態2>次に、本発明の実施の形態を図4及び図5に基づいて説明する。尚、図4及び図5は本発明の実施の形態2に係る画像形成装置の概略断面図であり、これらの図においては図1に示したと同一要素には同一符号を付している。
【0065】本実施の形態に係る画像形成装置には、感光体1、帯電ローラ2、現像装置39、クリーニング装置14のプロセス装置が組み込まれたプロセスカートリッジ44と転写装置13、光学系としてレーザースキャナ4、ミラー6等が配設されている。
【0066】本実施の形態に係る画像形成装置における画像形成過程は実施の形態1とほぼ同一であるため、ここではそれについての説明は省略し、本実施の形態の特徴であるノーシェイクについて以下に詳述する。
【0067】本実施の形態では、現像容器内の底板下に設けた弾性体によって現像容器内のトナー量によりそこ板を傾かせ、現像容器内の底板上のトナーを現像スリーブ近傍に集めることによって、ノーシェイクを可能にしている。その方法を図4及び図5に基づいて以下に説明する。
【0068】図4に示すように、現像容器38の底には底板34bと底板固定部材34a及び板バネ35bが配設されており、現像容器38内のトナー8は底板34b上に存在している。尚、底板34bは底板固定部材34aの箇所で回転可能に固定されている。
【0069】又、前記板バネ35bは底板34bに接触しており、プロセスカートリッジ44の初期状態においてトナー8と底板34bの重量を支えている。そのため、この板バネ35bは支点35aを中心に曲げられた状態になっており、この状態において板バネ35bは塑性変形していない。そして、この板バネ35bは現像装置39の内壁に接触している部分でビス40によって現像装置39の内壁に固定されている。
【0070】尚、本実施の形態では、現像容器内のトナーを支える部材として板バネを用いたが、同様の特性を有していれば板バネ以外の他の弾性体を用いても良いことは勿論である。
【0071】而して、プロセスカートリッジ44の使用によってトナー8が現像に供されてその量が減少してくると、板バネ35bに作用するトナー8の重量が小さくなってくるため、板バネ35bは支点35aを中心として図示矢印G方向に徐々に起きてくる。そのため、図5に示すように、板バネ35bに支えられている底板34bも底板固定部材34aを中心として図示矢印G方向に徐々に起きてくる。
【0072】従って、現像容器38内のトナー量の減少に伴って底板34bが徐々に起きてくるため、現像容器38内のトナー8はその量が少なくなるに従って現像スリーブ10の近傍に集められることになる。このため、プロセスカートリッジ44を振ることなく現像容器38内のトナー8を使い切ることが可能となる。
【0073】尚、本実施の形態に係るプロセスカートリッジ44の寿命は1ページ当たりの平均ドット比4%印字で3500枚である。
【0074】ところで、本実施の形態においてプロセスカートリッジ44の寿命試験を4%印字連続耐久で行ったところ、画像白抜けが3581枚で発生した。画像白抜け発生時の現像装置39内のトナー残量は17gであり、これは現像スリーブ10上にコートされるトナーの量であった。同時に現像容器38内には現像スリーブ10に供給されるべきトナーは存在しなかった。
【0075】従って、本実施の形態によれば、現像容器38内の底板34bをトナー量の減少に伴って現像容器38の底部より徐々に傾けることによってプロセスカートリッジ44を振ることなくこれを寿命まで使用することが可能となる。
【0076】又、本実施の形態によれば、簡単な構成でノーシェイクを実現することができるとともに、板バネ35bを現像容器38内のトナー8が存在する空間とは別に設けているため、現像容器38内のトナー8の循環が板バネ35bによって妨げられることがない。
【0077】更に、現像容器38内のトナー量の減少に伴って底板34bが徐々に傾くため、現像容器38内の未帯電トナーが直接現像スリーブ10上に供給されることがない。従って、現像スリーブ10上で未帯電トナーが混在して発生するトナー8の帯電ムラによる画像ムラが発生しにくく、高品位の画像を安定して得ることができる。
【0078】<実施の形態3>次に、本発明の実施の形態3を図6及び図7に基づいて説明する。尚、図6及び図7は本発明の実施の形態3に係る画像形成装置の概略断面図であり、これらの図においても図1に示したと同一要素には同一符号を付している。
【0079】本実施の形態に係る画像形成装置には、感光体1、帯電ローラ2、現像装置42、クリーニング装置14のプロセス装置が組み込まれたプロセスカートリッジ45と転写装置13、光学系としてレーザースキャナ4、ミラー6等が配設されている。
【0080】本実施の形態に係る画像形成装置における画像形成過程は実施の形態1とほぼ同一であるため、ここではそれについての説明は省略し、本実施の形態の特徴であるノーシェイクについて以下に詳述する。
【0081】本実施の形態では、現像容器内の底板上に設けた弾性体によって現像容器内のトナー量に従って底板を傾斜させ、現像容器内の底板上のトナーを現像スリーブ近傍に集めることによってノーシェイクを実現している。その方法を図6及び図7に基づいて以下に説明する。
【0082】図6に示すように、現像容器41内には金属バネ36aと底板37b及び底板固定部材37aが配設されており、現像容器41内のトナー8は底板37b上に存在している。そして、底板37bは底板固定部材37aの箇所で回転可能に固定されている。
【0083】又、金属バネ36aは、一端を現像容器41上方の内壁36b部に、他方の一端を底板37bの上部36cに固定されており、図示矢印J方向に伸縮自在である。そして、この金属バネ36aは、プロセスカートリッジ45の初期状態においてトナー8と底板37bの重量を支えているために延びた状態になっており、この状態において金属バネ36aは塑性変形していない。
【0084】尚、本実施の形態では、現像容器内のトナーを支える部材として板バネを用いたが、同様の特性であれば板バネ以外の他の弾性体を用いても良いことは勿論である。
【0085】而して、プロセスカートリッジ45の使用によってトナー8が現像に供されてその量が減少してくると、金属バネ36aに作用するトナー8の重量が小さくなってくるため、金属バネ36aは徐々に縮んでくる。それに伴って、図7に示すように、金属バネ36aに支えられている底板37bも金属バネ36aに連動して底板固定部材37aを中心として図示矢印G方向に徐々に起きてくる。
【0086】従って、現像容器41内のトナー量の減少に伴って底板37bが徐々に起きてくるため、現像容器41内のトナー8はその量が少なくなるのに従って現像スリーブ10の近傍に集められることになる。このため、プロセスカートリッジ45を振ることなく現像容器41内のトナー8を使い切ることが可能となる。
【0087】尚、本実施の形態に係るプロセスカートリッジ45寿命は1ページ当たりの平均ドット比4%印字で2500枚である。
【0088】ところで、本実施の形態において、プロセスカートリッジ45の寿命試験を4%印字連続耐久で行ったところ、白抜け枚数が2536枚で発生した。画像白抜け発生時の現像装置42内のトナー残量は19gであり、これは現像スリーブ10上にコートされるトナーの量であった。又、現像容器41内には現像スリーブ10に供給されるべきトナーは存在しなかった。
【0089】従って、本実施の形態によれば、現像容器41内の底板37bをトナー量の減少に伴って現像容器41の上部から徐々に引き上げて傾けることによってプロセスカートリッジ45を振ることなくこれを寿命まで使用することが可能となる。
【0090】又、本実施の形態によれば、簡単な構成でノーシェイクを実現することができ、金属バネ36aを設けるスペースを特別に設けないことから、小型の現像装置に対応できるメリットが得られる。
【0091】更に、実施の形態2と同様、現像容器41内のトナー量の減少に伴って底板37bが徐々に傾くため、現像容器41内の未帯電トナーが直接現像スリーブ10上に供給されることがない。従って、現像スリーブ10上で未帯電トナーが混在して発生するトナーの帯電ムラによる画像ムラが発生しにくく、高品位の画像を安定して得ることができる。
【0092】<実施の形態4>次に、本発明の実施の形態4を図8及び図9に基づいて説明する。尚、図8及び図9は本発明の実施の形態4に係る画像形成装置の概略断面図であり、これらの図においても図1に示したと同一要素には同一符号を付している。
【0093】本実施の形態に係る画像形成装置には、感光体1、帯電ローラ2、現像装置47、クリーニング装置14のプロセス装置が組み込まれたプロセスカートリッジ46と転写装置13、光学系としてレーザースキャナ4、ミラー6等が配設されている。
【0094】本実施の形態に係る画像形成装置における画像形成過程は実施の形態1とほぼ同一であるため、ここではそれについての説明は省略し、本実施の形態の特徴であるノーシェイクについて以下に詳細に説明する。
【0095】本実施の形態では、現像容器内のトナーが入った袋を設け、袋の開口部を現像スリーブ側に向けてトナーを供給し、画像白抜け発生時に現像容器下方の袋底を傾けて残りのトナーを現像スリーブ近傍に集めることによってノーシェイクを実現している。その方法を図8及び図9に基づいて以下に説明する。
【0096】図8に示すように、現像容器48内にはトナー袋53と布製テープ55が配設されている。
【0097】上記トナー袋53内にはトナー8が入っており、このトナー袋53の開口部59から現像スリーブ10が配設されている方向へトナー8を供給している。又、トナー袋53の外側の後方(図において現像容器48の右側)からはトナー袋53に固定されたシート52が延出しており、このシート52の末端は現像容器48の上方に形成された開口部54から現像装置47の外側に出ている。
【0098】又、トナー袋下部57とトナー袋上部56はそれぞれ現像容器48内の内壁に固定されており、トナー袋53の開口部59はトナー袋下部57とトナー袋上部56の結ぶ線のようになっている。更に、トナー袋53の外側は着脱自在な布製テープ55によって現像装置47の内部に固定されており、これによってトナー袋53の撓みを防止している。
【0099】尚、本実施の形態では、トナー袋53とシート52をビニル製としたが、同様の機能を果たせばこれに限ったものではない。
【0100】布製テープ55はフック状に加工されたもの55a(トナー袋53側)とパイル状に加工されたもの55b(現像容器48側)が噛み合わさって固定されるテープ(商標名:マジックテープ)である。
【0101】而して、プロセスカートリッジ46の使用に際して画像白抜けが発生したとき、ユーザーが現像装置47の外側に出ているシート52を図示矢印K方向に引っ張り上げることによって布製テープ55がトナー袋53から離れ、トナー袋53は後方から現像容器48の上方形成された開口部54の位置から吊り上げられる。その結果、図9に示すように、現像容器48の下方にあるトナー袋53の底に傾斜がつき、トナー袋53内の残りのトナー8は現像スリーブ10の近傍に集められるため、再度プリント可能となり、現像容器48内のトナー8をプロセスカートリッジ46を振ることなく使い切ることが可能となる。つまり、画像白抜け発生時には、ユーザーは現像装置47の外側にあるシート52を引っ張るだけでノーシェイクでプロセスカートリッジ46をその寿命まで使用することができる。
【0102】尚、本実施の形態に係るプロセスカートリッジ46の寿命は1ページ当たりの平均ドット比4%印字で3000枚である。
【0103】而して、本実施の形態においてプロセスカートリッジ46の寿命試験を4%印字連続耐久で行ったところ、1回目の画像白抜けが2480枚で発生した。その後、トナー袋53のシート52を引っ張り上げたところ、再度白抜けのない画像を得た。引き続き同条件で耐久を続けたところ、2回目の画像白抜けが3061枚で発生した。2回目の画像白抜け発生時の現像装置47内のトナー残量は18gであり、これは現像スリーブ10上にコートされるトナーの量であった。同時に、現像容器48内には現像スリーブ10に供給されるべきトナーは存在しなかった。
【0104】従って、本実施の形態によれば、現像容器48内のトナー8の入ったトナー袋53を傾けることによってプロセスカートリッジ46を振ることなくこれを寿命まで使用することが可能である。
【0105】更に、本実施の形態によれば、プロセスカートリッジ46が寿命に達する前に一度画像白抜けを発生させるため、ユーザーにプロセスカートリッジ46の交換時期が近いことを知らせることができる。
【0106】又、本実施の形態では、ユーザーが現像容器内のトナー袋を操作するようにしたが、トナー袋操作手段を別設し、現像容器内のトナー残量を検知するトナー残量検出装置やプロセスカートリッジの印字枚数に応じてトナー袋操作手段を連動させてトナー袋を操作して良いことは勿論である。
【0107】<実施の形態5>次に、本発明の実施の形態5を図10〜図18に基づいて説明する。
【0108】図10は本発明の実施の形態5に係る画像形成装置の概略縦断面図である。
【0109】本実施の形態に画像形成装置はプロセスカートリッジ方式の電子写真レーザービームプリンターである。
【0110】図10において、150はプロセスカートリッジであり、このプロセスカートリッジ150には、感光体101、現像装置160、トナー114及び帯電装置102がコンパクトに収納されている。そして、画像形成装置本体200の上部には不図示の着脱口が設けられており、この着脱口から前記プロセスカートリッジ150が脱着される。尚、画像形成装置本体200側の着脱口からプロセスカートリッジ150の設置部までの挿入口両端部には不図示のプロセスカートリッジ着脱ガイドが設けられており、これにより、トナー切れ等のためにプロセスカートリッジ150が寿命に達した場合にはユーザーがプロセスカートリッジ150を容易に交換することがてきる。
【0111】而して、プロセスカートリッジ150内の像担持体である感光体101は回転過程において帯電装置102によって負極性の均一帯電を受ける。そして、不図示のビデオコントローラから送られる画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応したレーザー光L1がレーザースキャナ108から出力され、画像形成装置本体200に設置されているミラー109を介して感光体101の表面にレーザー光L1が照射されることによって該感光体101の表面に静電潜像が形成される。
【0112】上記感光体101上の静電潜像は、現像装置160内から現像スリーブ103によって負極性に帯電したトナー114が供給され、更に、現像バイアス印加電源115により所定のバイアスが印加されることによって反転現像されてトナー像として顕像化される。そして、このトナー像は転写ローラ112の作用によって転写材P上に転写される。尚、転写材Pは紙積載用カセット118から供給され、前記プロセスカートリッジ150と転写ローラ112とのニップ部に搬送され、この転写材Pに前述のようにトナー像が転写される。
【0113】そして、トナー像の転写を受けた転写材Pは、感光体101から分離されて定着装置117へ導入され、そこでトナー像の定着を受けた後、複写物(コピー)トナーして機外に排出される。尚、トナー像転写後の感光体101はクリーニング装置105によって転写残トナーが除去され、クリーニングされた感光体101は次の像形成プロに供せられる。
【0114】ここで、前記紙積載用カセット118の構成を図11及び図12に示す。尚、図11は紙積載用カセット118の側面図、図12は図11のX−X線断面図である。
【0115】紙積載用カセット118はA4普通紙が250枚積載可能であって、図12に示すように、その両側壁には紙積載用カセット挿入部119内で該カセット118を案内するための凸状着脱ガイド120が設けられており、図10において画像形成装置本体200に対して図示矢印α方向から紙積載カセット挿入部119に挿入される。
【0116】上記紙積載用カセット挿入部119の構成を図13に示す。尚、図13は図10の画像形成装置本体200のα方向から紙積載用カセット挿入部119を見た図である。
【0117】紙積載用カセット挿入部119は前記プロセスカートリッジ150の下部にフレーム123(図10参照)を隔てて設けられており、紙積載用カセット着脱ガイド121が凸状着脱ガイド120に対応するように紙積載用カセット119の側壁内側に凹状に設けられている。
【0118】次に、紙積載用カセット119とプロセスカートリッジ150の設置部の構成について説明する。
【0119】プロセスカートリッジ150の設置部においては、プロセスカートリッジ150は完全に固定されるのではなく、現像容器122側が浮き上がって傾くことが可能であるように設置されている。
【0120】紙積載用カセット挿入部119とプロセスカートリッジ設置部とを隔てるフレーム123にはプロセスカートリッジ撹拌用アーム130が配設されており、このアーム130は中心が固定されて回転自在である。
【0121】先ず、紙積載用カセット118が本体挿入部119に完全に挿入された状態を図14に示す。
【0122】図14に示す状態においては、アーム130は横たわった状態にあり、このアーム130は紙積載用カセット118の先端部131とプロセスカートリッジ150には接触していない。
【0123】次に、紙積載用カセット118を紙積載用カセット挿入部119から引き出し、プロセスカートリッジ150本体を傾けてこれに振動を与える動作を図15及び図16に示す。
【0124】図15は紙積載用カセット118を引き出す途中の状態を示し、図16は紙積載用カセット118を更に引き出した状態を示す。
【0125】図15に示すように、紙積載用カセット118が挿入部119内で矢印F方向に引き出されると、紙積載用カセット118の先端部131がアーム130の一端に接触し、これによってアーム130が連動して矢印G方向に回転する。このようにアーム130が矢印G方向に回転すると、該アーム130の他端がプロセスカートリッジ150の現像装置116側に接触する。すると、プロセスカートリッジ150の現像容器122側が浮き上がって該プロセスカートリッジ150が図示のように傾く。
【0126】そして、紙積載用カセット118をF方向に更に引き出すと、図16に示すように紙積載用カセット118の先端部131がアーム130の一端から離れる。すると、プロセスカートリッジ150はアーム130の支持を失うために、その自重によって図14に示すと同様に現像容器122側が浮上していない状態に戻る。
【0127】続いて、紙積載用カセット118を本体挿入部119に挿入し、プロセスカートリッジ150本体を傾けてこれに振動を与える動作を図17及び図18に示す。
【0128】図17は紙積載用カセット118を挿入する途中の状態を示し、図18は紙積載用カセット118を更に挿入した状態を示す。
【0129】図17に示すように、紙積載用カセット118が挿入部119内で矢印H方向に挿入されると、紙積載用カセット118の先端部131がアーム130の一端に接触し、これによってアーム130が連動して矢印I方向に回転する。このようにアーム130が矢印I方向に回転すると、該アーム130の他端がプロセスカートリッジ150の現像装置160側に接触する。すると、プロセスカートリッジ150の現像容器122側が浮き上がって図示のように傾く。
【0130】そして、紙積載用カセット118が更に挿入されると、図18に示すように該紙積載用カセット118の先端部131がアーム130の一端から離れる。すると、プロセスカートリッジ150はアーム130の支持を失うため、その自重によって現像容器122側が浮上していない状態になり、該紙積載用カセット118が完全に挿入されると図14に示す状態に戻る。
【0131】以上のように、紙積載用カセット118の出し入れによって現像容器122が現像スリーブ103側に傾くため、現像容器122内のトナー114が現像スリーブ103側に供給可能になる。
【0132】以上の構成を有する画像形成装置を用いて、本実施の形態の効果を確認するための検証実験をA4サイズ紙にて平均ドット比4%印字耐久で行った。尚、本検証実験で用いたプロセスカートリッジ150の寿命は1ページ当たりの平均ドット比4%印字で3500枚である。又、本実施の形態における紙積載用カセット118は250枚積載可能であるため、250枚プリントする毎に紙積載用カセット118を出し入れ操作することとし、実験は画像上白抜けが発生するまでプリントし続けることによって行われた。
【0133】上記実験の結果、3547枚で画像白抜けが発生した。本実験において紙積載用カセット118の出し入れは紙補給のためにに15回、プロセスカートリッジ150の振動操作は30回行った。このときの現像容器122内のトナー残量を調べたところ18gであった。これは現像スリーブ103上にコートされるトナーの量であり、現像容器122内には現像スリーブ103に供給されるべきトナーは残っていなかった。つまり、トナー114を最後まで現像スリーブ103へ供給することが可能となった。
【0134】以上説明したように、本実施の形態によれば紙積載用カセット118を出し入れする毎にプロセスカートリッジ150の現像容器122を傾け、且つ、プロセスカートリッジ150に振動を与えることができるため、現像容器122内のトナー114を現像スリーブ103上に残らず供給することができる。即ち、プロセスカートリッジ150が寿命に達するまでユーザーが該プロセスカートリッジ150を振らなくても、トナー114を現像スリーブ103上へ安定的に供給することができる。その結果、プロセスカートリッジ150が寿命に達する前にトナー量減少による画像上白抜けの回避策として、ユーザーがプロセスカートリッジ150を画像形成装置本体200から取り出してこれを振る作業を省くことができる。
【0135】又、本実施の形態によれば、転写材Pを補充するときには必ずプロセスカートリッジ150の全体に振動が与えられるため、現像容器122内でトナー114の撹拌がムラなく行われ、トナー114の帯電ムラによる画像ムラが発生しにくく、常に安定した高品位の画像を得ることができる。
【0136】<実施の形態6>次に、本発明の実施の形態6を図19〜図22に基づいて説明する。
【0137】図19は本実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図であり、本実施の形態が前記実施の形態5と異なる点は、プロセスカートリッジ150本体を画像形成装置本体内で傾けるのではなく、現像容器122内にあるトナー撹拌部材170の底面を現像スリーブ103方向に引き上げてプロセスカートリッジ150本体を傾ける点である。
【0138】以下、本実施の形態の特徴である現像装置160の構成を図20に基づいて説明する。
【0139】現像装置160の現像容器122内には、現像容器122の内壁に沿うようにL字型の撹拌部材170が設けられており、この撹拌部材170は駆動伝達部材である駆動伝達アーム174に設けられた長孔172に嵌合している。
【0140】而して、上記駆動伝達アーム174は、不図示の駆動系から現像スリーブ103の回転駆動力の伝達を受けて駆動軸部材173を中心として揺動運動する。これにより、前記撹拌部材170はその底面が現像容器122の底面に沿うように図示矢印C,D方向にスライド式に作動する。尚、撹拌部材170はトナー114が現像容器122中で満載の状態にあってもL字型の形状は崩れず、スムーズにトナー114を撹拌することができる。
【0141】ここで、現像容器122内及び撹拌部材170について説明する。
【0142】現像容器122の内壁底面には撹拌部材170のスライド撹拌動作を途中で停止させるためのリブ171が長手方向に設けられている。図19に示すように、前記リブ171はスライド面での撹拌部材170の作動ストロークの中心Sから現像スリーブ103側に設けられており、その位置は前記中心Sから撹拌部材170の作動ストロークLの範囲内に設定されている。
【0143】次に、撹拌部材170の作用を図21及び図22に基づいて説明する。
【0144】図21は現像装置160の初期状態を示し、この状態ではトナー114が現像容器122内に満載されている。
【0145】而して、プリント作業が開始されると、それと同時に撹拌部材170も矢印C方向へスライド式に作動(撹拌動作)を開始する。そして、撹拌部材170の現像スリーブ103側先端が前記リブ171に接触すると、この撹拌部材170の矢印C方向へのスライド運動はリブ171によって阻止される。このとき、駆動伝達アーム174は撹拌部材170を更に矢印C方向に動かそうとするが、撹拌部材170は長孔172に嵌合しているため、該撹拌部材170の底面にはリブ171を支点として現像容器122の内壁から浮き上がろうとする力が作用する。
【0146】しかし、現像容器122内のトナー114の自重によって撹拌部材170の底面が現像容器122の内壁から離れて浮上することによって傾くことはない。その後、駆動伝達アーム174が現像スリーブ103から遠ざかる方向に揺動すると、それに伴って撹拌部材170も矢印D方向へのスライ運動を開始する。そして、撹拌動作は、撹拌部材170が現像容器122の内壁から浮き上がろうとする作用に対して該撹拌部材170上のトナー114の自重によってそれを阻止する作用が勝っている限り繰り返して行われる。
【0147】図22は現像容器122内のトナー114が少量残っている状態を示すが、この状態でも図21に示したと同様にプリント作業が開始されると、それと同時に駆動伝達アーム174が現像スリーブ103方向へ揺動し、撹拌部材170も矢印C方向へのスライド式の作動(撹拌動作)を開始する。そして、撹拌部材170の現像スリーブ103側先端が前記リブ171に接触すると、該撹拌部材170の矢印C方向へのスライド運動はリブ171によって阻止される。このとき、前述のように撹拌部材170の底面にはリブ171を支点として現像容器122の内壁から浮き上がろうとする力が作用する。但し、この場合は現像容器122内にはトナー114が少量しか残っていないために撹拌部材170の底面に作用するトナー114の自重の影響は小さい。このため、撹拌部材170の底面はリブ171を支点として傾いて現像容器122の内壁から浮上する。その結果、撹拌部材170の底面に傾斜がつき、該撹拌部材170上のトナー14が滑り落ちて現像スリーブ103側へ移動する。
【0148】その後、駆動伝達アーム174が現像スリーブ103から遠ざかる方向に揺動すると、撹拌部材170の底面は再び現像容器122の内壁に接触し、撹拌部材170は矢印D方向へのスライド運動を開始する。このようにトナー114が残り少なくなった場合には前記撹拌動作が繰り返し行われる。
【0149】以上説明したように、本実施の形態によれば、現像容器122内でトナー114が残り少なくなった場合には撹拌部材170の底面が現像スリーブ103側に傾くため、現像容器122内のトナー114を現像スリーブ103上に残らず供給することができる。その結果、プロセスカートリッジ150の寿命前に起こる画像白抜けの発生を防ぐことができるとともに、ユーザーはプロセスカートリッジを振る作業から開放される。
【0150】又、本実施の形態によれば、現像容器122の内面に撹拌部材170を設けるだけの簡単な構成であるため、画像形成装置の大型化を招くこともなく、低コストで以上の効果を得ることができる。
【0151】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項1記載の発明によれば、現像容器自体が傾くため、現像容器内底の傾斜角度を変化させることができ、現像容器内に残っている現像剤を現像剤担持体へと搬送することができ、プロセスカートリッジを振る動作を要することなく現像剤を無駄なく使い切ることができるという効果が得られる。
【0152】請求項2又は3記載の発明によれば、板状部材の現像容器底に対する傾斜角度が該板状部材上に存在する現像剤の量の減少に伴って変化するため、板状部材上の現像剤が少ない場合でも該板状部材の傾斜によって板状部材上の現像剤を現像剤担持体へと搬送することができ、プロセスカートリッジを振る動作を要することなく現像剤を無駄なく使い切ることができるという効果が得られる。
【0153】請求項4記載の発明によれば、袋内の現像剤の量が残り少ない場合でも、形状操作手段によって袋の形状を操作することによって袋内の残りの現像剤を残らず現像剤担持体へ搬送することができるため、プロセスカートリッジを振る動作を要することなく現像剤を無駄なく使い切ることができるという効果が得られる。
【0154】請求項5又は6記載の発明によれば、紙積載用カセットの脱着時にプロセスカートリッジを画像形成装置本体内で傾けることができ、このプロセスカートリッジの傾きに連動して現像容器も傾くため、現像容器内の現像剤を安定して現像剤担持体へと供給することができ、プロセスカートリッジを振る動作を要することなく現像剤を無駄なく使い切ることができるという効果が得られる。
【0155】請求項7記載の発明によれば、現像剤搬送手段上の現像剤の量が少なくなった場合、現像剤搬送手段が周期的に現像容器内底面に対して現像剤担持体に向かって傾くため、現像剤搬送手段上の現像剤を現像剤担持体へと搬送することができ、プロセスカートリッジを振る動作を要することなく現像剤を無駄なく使い切ることができるという効果が得られる。




 

 


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