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発明の名称 現像装置
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11−174810
公開日 平成11年(1999)7月2日
出願番号 特願平9−346432
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 大木 繁
要約 目的
現像剤の劣化に伴う濃度アップやカブリ等の画像障害の発生を防ぐことができる現像装置を提供すること。

構成
現像装置9において、撹拌室17が現像室16より垂直方向で上に配置され、撹拌室17から現像室16への現像剤の受け渡しを行う現像容器9a内の片方側端部に設けられた現像剤通路以外は、撹拌室17と現像室16とを区画する隔壁6を有し、現像スリーブ(現像剤担持体)3は、前記現像室16で穂切りされた現像剤が現像領域を通過して撹拌室17に取り込まれるように現像剤を搬送する方向に回転するように構成する。
特許請求の範囲
【請求項1】 現像剤を担持してこれを像担持体と対向した現像領域に搬送する回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体内に非回転に配設された磁石と、現像領域を通過した後の現像剤を前記現像剤担持体から回収してこれを新しく補給されてきた現像剤と混合撹拌する撹拌室と、混合撹拌された現像剤を前記撹拌室から受け取って前記現像剤担持体上に供給すると共に該現像剤担持体上に担持された現像剤の磁気ブラシの穂を所定穂高に穂切りするために現像剤担持体の外周面から規定量の距離に配置された穂切り部材を備えた現像室とを有し、前記現像室と前記撹拌室とが垂直方向に配置され、前記磁石は、現像剤担持体上を現像領域を通過して搬送されてきた現像剤を現像剤担持体上から撹拌室内へ落下させるために取り込み極と汲み上げ極とが反発極構成となっている現像装置において、前記撹拌室が前記現像室より垂直方向で上に配置され、撹拌室から現像室への現像剤の受け渡しを行う現像容器内の片方側端部に設けられた現像剤通路以外は、撹拌室と現像室とを区画する隔壁を有し、前記現像剤担持体は、前記現像室で穂切りされた現像剤が現像領域を通過して撹拌室に取り込まれるように現像剤を搬送する方向に回転することを特徴とする現像装置。
【請求項2】 前記現像室と前記撹拌室とを区画する隔壁の先端部に磁性部材を配設し、前記現像剤担持体とその磁性部材との磁気拘束力によって攪拌室側の現像剤が現像室側に落下しないようにしたことを特徴とする請求項1記載の現像装置。
【請求項3】 前記現像室と前記撹拌室とを区画する隔壁の先端部から前記現像剤担持体の反発極構成の極間部に当接するようにスクレープ部材を設けたことを特徴とする請求項1記載の現像装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上の静電像を現像する現像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子写真方式を利用した画像形成装置では、像担持体上に形成した潜像を現像剤によって現像してトナー像として可視化することが行われている。このような現像に使用される従来の現像装置の例を図6に示す。
【0003】即ち、図6は従来の現像装置69の断面図であり、該現像装置69は、現像領域を通過した後の現像剤を現像剤担持体から回収してこれを新しく補給された現像剤と混合撹拌する撹拌室77と、混合撹拌された現像剤を撹拌室77から受け取って現像スリーブ63上に供給すると共に現像スリーブ63上に担持される現像剤の磁気ブラシの穂を穂切り部材(穂高規制部材)62によって所定穂高に穂切りする現像室76とを有している。
【0004】より詳細には、現像装置69は、現像剤を収容した現像容器69aを備え、該現像容器69aの感光ドラム64と対面した開口部に現像スリーブ63を有している。そして、現像容器69a内の開口部との反対側には隔壁66によって区画された現像室76と撹拌室77が上下に形成されており、これらの現像室76と撹拌室77内には現像剤を撹拌及び搬送するための搬送スクリュー71,72がそれぞれ設置されている。
【0005】而して、現像容器69a内に収容された現像剤は、搬送スクリュー71,72によって現像スリーブ63に供給され、現像スリーブ63の内部に設置されたマグネットローラ73の磁力により磁気ブラシの状態で現像スリーブ63の表面に担持される。そして、現像剤は現像スリーブ63の回転に伴って感光ドラム64と対向した現像領域に搬送され、その搬送途上で現像容器69a内の上部の現像剤返し部材61によって現像スリーブ63上の現像剤量が規制され、更に穂切り部材62によって磁気ブラシが穂切りされて現像領域へ搬送される現像剤量が適正に維持されている。
【0006】ところで、前記マグネットローラ73は5極構成から成り、現像室76の搬送スクリュー71で搬送された現像剤は、汲み上げ極N2の磁力により磁気ブラシを形成しつつ現像スリーブ63の表面に拘束して担持され、現像スリーブ63の回転により現像剤溜り部65へ搬送される。そして、現像剤溜り部65に搬送された現像剤は、安定な拘束力を得るために或る一定以上の磁束密度を備えたカット極S2により十分に拘束されて磁気ブラシを形成した状態で搬送され、穂切り部材62で磁気ブラシが穂切りされて適正量に規制され、次いで搬送極N1で現像領域に搬送される。
【0007】現像領域においては、マグネットローラ73の現像極S1の磁力及び画像形成装置本体側に設けられたバイアス電源75から現像スリーブ63に印加された直流及び/又は交互電界の重畳された現像バイアスによって現像剤が2成分現像剤のときには、現像スリーブ63上の現像剤からトナーが感光ドラム64上の静電潜像に転移し、現像剤が1成分現像剤であるときには、その1成分現像剤であるトナーがそのまま感光ドラム64上の静電潜像に転移し、潜像がトナー像として可視化される。
【0008】前記現像室76及び撹拌室77には、現像剤撹拌・搬送手段としてそれぞれ第1及び第2の搬送スクリュー71,72が配設されている。第1の搬送スクリュー71は現像室76内の現像剤を搬送し、又、第2の搬送スクリュー72は現像剤濃度制御装置の制御の下でトナー補給口から撹拌室77内に該第2の搬送スクリュー72の上流側に供給されるトナーと撹拌室77内に既にある現像剤とを攪拌しながら搬送し、現像剤のトナー濃度を均一化する。
【0009】又、隔壁66の両端部には、現像室76と撹拌室77とを相互に連通させる現像剤通路が形成されており、現像によってトナーが消費されてトナー濃度が低下した現像室76内の現像剤を現像スリーブ63の搬送により撹拌室77内へ移動させる。
【0010】前記第1の搬送スクリュー71は、図7に示すように現像室76内の底部に現像スリーブ63の軸方向(現像幅方向)に沿ってほぼ平行に配置されており、強磁性体から成る回転軸の周りに非磁性材料から成る羽根部材をスパイラル状に設けたスクリュー構造とされ、回転して現像室76内の現像剤を現像室76の底部にて現像スリーブ73の軸線方向に沿って一方向に搬送する。
【0011】又、第2の搬送スクリュー72も第1の搬送スクリュー71と同様に回転軸の周りに羽根部材を第1の搬送スクリュー71とは逆向きにスパイラル状に設けたスクリュー構造とされ、撹拌室77内の底部に第1の搬送スクリュー71とほぼ平行に配置され、第1の搬送スクリュー71と同方向に回転して撹拌室77内の現像剤を第1の搬送スクリュー71と反対方向に搬送する。このようにして、第1及び第2の搬送スクリュー71,72の回転による搬送によって図7に示すように現像剤が隔壁66の両端部の開口部を通って現像室76と撹拌室77との間で循環される。
【0012】ところで、本現像装置69では、現像室76と撹拌室77とが垂直方向に配置されているため、図7に示すように現像室76から撹拌室77へは現像剤は上から下へ、又、撹拌室77から現像室76へは現像剤は下から上へ動く。特に、撹拌室77から現像室76へは、端部に溜った現像剤の圧力により下から上へと押し上げられるようにして現像剤が受け渡される。
【0013】尚、現像スリーブ63上に担持されて現像領域に搬送され、現像に供された後、現像領域において現像に供されないで残った現像剤は、現像スリーブ63の回転に伴って再び撹拌室77内へ戻され、マグネットローラ73の反発磁極N3,N2により現像スリーブ63上から掻き落とされて撹拌室77内に回収される。
【0014】以上説明したように、図6に示した縦撹拌型の現像装置69は、現像室76と撹拌室77とが垂直方向に配置されているため、その水平方向の占有スペースが小さくて済むという長所がある。更に、この縦撹拌型の現像装置69は以下のような利点も有している。
【0015】即ち、現像スリーブ63上に担持されて現像領域に搬送され、現像に供された後、現像領域において現像に供されないで残った現像剤は、現像スリーブ63の回転に伴って現像室76側に回収されるのではなく、撹拌室77側に回収されるために現像室76内には常に撹拌室77で十分撹拌された現像剤のみが存在する。このため、現像スリーブ63には常に均一な濃度の現像剤が供給され、スラスト方向の画像ムラや濃度差のない均一な画像を得ることができる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の現像装置69の構成では、撹拌室77から現像室76側への現像剤の受け渡しが端部に溜った現像剤の圧力により下から上へと押し上げられるようにして行われるため、現像剤に余計なストレスが掛かり、このストレスによって現像剤が早期に劣化し、濃度アップやカブリ等の画像障害が発生する。
【0017】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、現像剤の劣化に伴う濃度アップやカブリ等の画像障害の発生を防ぐことができる現像装置を提供することにある。
【0018】
【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、現像剤を担持してこれを像担持体と対向した現像領域に搬送する回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体内に非回転に配設された磁石と、現像領域を通過した後の現像剤を前記現像剤担持体から回収してこれを新しく補給されてきた現像剤と混合撹拌する撹拌室と、混合撹拌された現像剤を前記撹拌室から受け取って前記現像剤担持体上に供給すると共に該現像剤担持体上に担持された現像剤の磁気ブラシの穂を所定穂高に穂切りするために現像剤担持体の外周面から規定量の距離に配置された穂切り部材を備えた現像室とを有し、前記現像室と前記撹拌室とが垂直方向に配置され、前記磁石は、現像剤担持体上を現像領域を通過して搬送されてきた現像剤を現像剤担持体上から撹拌室内へ落下させるために取り込み極と汲み上げ極とが反発極構成となっている現像装置において、前記撹拌室が前記現像室より垂直方向で上に配置され、撹拌室から現像室への現像剤の受け渡しを行う現像容器内の片方側端部に設けられた現像剤通路以外は、撹拌室と現像室とを区画する隔壁を有し、前記現像剤担持体は、前記現像室で穂切りされた現像剤が現像領域を通過して撹拌室に取り込まれるように現像剤を搬送する方向に回転することを特徴とする。
【0019】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記現像室と前記撹拌室とを区画する隔壁の先端部に磁性部材を配設し、前記現像剤担持体とその磁性部材との磁気拘束力によって攪拌室側の現像剤が現像室側に落下しないようにしたことを特徴とする。
【0020】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記現像室と前記撹拌室とを区画する隔壁の先端部から前記現像剤担持体の反発極構成の極間部に当接するようにスクレープ部材を設けたことを特徴とする。
【0021】
【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。
【0022】<実施の形態1>図3は本発明の実施の形態1に係る現像装置を備える画像形成装置の概略断面図である。
【0023】本画像形成装置は、複数の画像形成ステーションを有する4ステーションのレーザビームプリンタであり、これには感光ドラムの周囲に画像形成手段を有して構成される画像形成ステーションがマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの4色に対応して設けられ、各ステーションにて形成された感光ドラム上のトナー像がこの感光ドラムに対向して移動する転写ベルトによって搬送される転写材上に転写される。
【0024】即ち、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像形成ステーションPm,Pc,Py,Pkにそれぞれ感光ドラム4m,4c,4y,4kが配設され、これらの感光ドラム4m,4c,4y,4kは図の矢印方向(時計方向)に回転される。そして、各感光ドラム4m,4c,4y,4kの周囲には、コロナ帯電器46m,46c,46y,46kと、光走査手段としての走査光学装置47m,47c,47y,47kと、現像装置9m,9c,9y,9k及びクリーニング器48m,48c,48y,48kが配設されている。
【0025】更に、画像形成手段の一部を構成する転写部は、各画像形成ステーションPm〜Pkに共通して用いられる転写ベルト49a及び各感光ドラム4m〜4k用の転写帯電器49m,49c,49y,49kを有し、フルカラー画像形成は、転写ベルト49a上に形成された転写材P上に感光ドラム4m〜4k上に形成されたトナー像を順次転写することによって実現される。
【0026】一方、転写材Pは、給紙カセット50から転写ベルト49a上に供給され、転写工程が終了すると転写ベルト49aから分離され、定着器51を経てトレイ52に排出される。
【0027】又、前記走査光学装置47m,47c,47y,47kは、不図示のレーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光を走査する回転ポリゴンミラーと、走査ビームを感光ドラム4m〜4k表面の母線上に集光するfθレンズと、その光束を偏向する反射ミラーと、走査ビームの特定位置を検出するビーム検出装置とで構成されている。
【0028】ここで、前記現像装置9(9m〜9k)の詳細を図1及び図2に基づいて説明する。尚、図1は現像装置9(9m〜9k)の概略断面図、図2は同現像装置9の平面図である。
【0029】本実施の形態に係る現像装置9は、非磁性トナーと磁性キャリアを含む2成分現像剤が収容された現像容器9a内に、現像剤担持体としての現像スリーブ3と、現像剤返し部材1と、現像スリーブ3上に担持された現像剤の穂を規制する穂切り部材を2を有している。そして、現像容器9a内の略中央部は、紙面に垂直方向に延在する隔壁6によって現像室(第1室)16と撹拌室(第2室)17とに区画されており、現像剤は現像室16及び撹拌室17に収容されている。
【0030】上記現像室16及び撹拌室17には、現像剤撹拌・搬送手段として第1及び第2の搬送スクリュー11,12がそれぞれ配設されている。第1の搬送スクリュー11は現像室16内の現像剤を搬送し、又、第2の搬送スクリュー12は現像剤濃度制御装置の制御の下でトナー補給口から撹拌室17内に該第2の搬送スクリュー12の上流側に供給されるトナーと撹拌室17内に既にある現像剤とを撹拌しながら搬送し、現像剤のトナー濃度を均一化する。
【0031】又、隔壁6の片方の端部には、現像室16と撹拌室17とを連通させる現像剤通路が形成されており、現像によってトナーが消費されてトナー濃度が低下した現像領域通過後の現像剤を現像スリーブ3の搬送によって撹拌室17内へと移動させる。
【0032】更に、上記現像室16の感光ドラム4に対向した現像領域に相当する位置には開口部が開口しており、この開口部に前記現像スリーブ3が感光ドラム4方向に一部露出するようにして回転可能に配設されている。尚、この現像スリーブ3は非磁性材で構成され、その内部には磁界発生手段であるマグネットローラ13が非回転状態で設置されており、このマグネットローラ13は現像極N1と現像剤を搬送する磁極S1,S2,N2,N3を有している。
【0033】而して、現像スリーブ3は現像時に図示矢印方向に回転し、前記穂切り部材2による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された2成分現像剤を担持してこれを感光ドラム4と対向した現像領域へ搬送し、感光ドラム4上に形成された潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。このとき、現像効率(つまり、潜像へのトナーの付与率)を向上させるために、現像スリーブ3には電源15から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。
【0034】前記穂切り部材2は、アルミニウム等の非磁性部材で構成され、感光ドラム4よりも現像スリーブ3の回転方向上流側に配設されている。そして、この穂切り部材2の先端部と現像スリーブ3との間を現像剤の非磁性トナーと磁性キャリアの両方が通過して現像領域へと送られる。尚、穂切り部材2の現像スリーブ3の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ3上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域へ搬送される現像剤量が調節される。
【0035】ところで、前記第1の搬送スクリュー11は、図2に示すように、現像室16内の底部に現像スリーブ3の軸方向(現像幅方向)に沿ってほぼ平行に配置されており、本実施の形態では、強磁性体から成る回転軸の周りに非磁性材料から成る羽根部材をスパイラル状に設けたスクリュー構造とされ、回転して現像室16内の現像剤を現像室16の底部にて現像スリーブ3の軸線方向に沿って一方向に搬送する。
【0036】又、前記第2の搬送スクリュー12も第1の搬送スクリュー11と同様に回転軸の周りに羽根部材を第1の搬送スクリュー11とは逆向きにしてスパイラル状に設けたスクリュー構造とされ、撹拌室17内の底部に第1の搬送スクリュー11とほぼ平行に配置され、第1の搬送スクリュー11と同方向に回転して撹拌室17内の現像剤を第1の搬送スクリュー11と反対方向に搬送する。このようにして、第1及び第2の搬送スクリュー11,12の回転による搬送によって、図2に示すように、現像剤が隔壁6の片方の開口部を通って現像室16と撹拌室17との間で循環される。
【0037】尚、現像スリーブ3上に担持されて現像領域に搬送され、現像に供された後、現像領域において現像に供されないで残った現像剤は、現像スリーブ2の回転に伴って再び撹拌室17内へ戻され、マグネットローラ13の反発磁極N3,N2により現像スリーブ3上から掻き落とされ、撹拌室17内へ回収される。
【0038】一方、第1の搬送スクリュー11の回転により搬送された現像剤は、反発磁極の一方の磁極N2によりその磁束密度の絶対値に比例した量で現像スリーブ3上に汲み上げられる。尚、現像剤の汲み上げ量は、磁極N2からの磁界で形成される現像スリーブ3の中心方向へ作用する磁気拘束力と現像スリーブ3の回転方向に作用する搬送力によって決定される。
【0039】而して、本実施の形態においては、図1及び図2に示すように、従来例に比べて現像容器9a内の現像剤の循環が次のようになっている。
【0040】先ず、撹拌室17を現像室16より上方に配置しているため、撹拌室17から現像室16への現像剤の受け渡しは図2に示すように隔壁6の片方の端部において上から下へと重力方向に沿ってなされる。又、現像スリーブ3の回転により現像剤が現像スリーブ3上を穂切り部材2により穂切りされ、感光ドラム4と対向した現像領域へと搬送され、更に、現像に供された後に撹拌室17に取り込まれることによって下側の現像室16から上側の撹拌室17に現像剤の受け渡しが行われる。
【0041】図6に示した従来の現像装置69では、撹拌室77から現像室76への現像剤の受け渡しが現像容器69a内の端部に溜った現像剤の圧力によって重力方向に逆らって下から上へと押し上げられるように行われていたが、本実施の形態においては、このような現像剤の流れを起こす箇所は存在せず、下側の現像室16から上側の撹拌室17への現像剤の受け渡しは現像スリーブ3の回転による搬送によってのみ行っている。
【0042】従って、本実施の形態では、現像剤の循環において現像剤にストレスが掛からず、現像剤の劣化を極端に減らすことができる。このようにして、現像剤の劣化を抑えることによって長期に亘って濃度アップやカブリ等のた画像障害を起こすことなく安定した画像を出力することができるとともに、現像剤の交換が必要となるまでの期間(つまり、現像剤の寿命)を大幅に延ばすことができる。
【0043】尚、本実施の形態においては、現像領域における現像スリーブ3と感光ドラム4との回転方向が反対方向(カウンター現像)の例を示したが、この回転方向が同方向(ウィズ現像)のものでも上記効果と同様の効果を得ることができる。
【0044】<実施の形態2>次に、本発明の実施の形態2を図4に基づいて説明する。尚、図4は本発明の実施の形態2に係る現像装置の断面図であり、本図においては図1に示したと同一要素には同一符号を付している。
【0045】前記実施の形態1においては現像スリーブ3と隔壁6の先端との間に隙間が生じていたが、本実施の形態では、図4に示すように隔壁6の先端部に磁性部材18をスラスト方向に現像スリーブ3と平行に配設し、現像スリーブ3と磁性部材18との間に生ずる磁気拘束力によって現像スリーブ3と隔壁6の先端との隙間から撹拌室17の現像剤が現像室16へとこぼれ落ちるのを防ぐことができる。このように、現像スリーブ3に非接触に隙間を埋めることができるため、現像スリーブ3の回転トルクアップを招くことなく撹拌室17のシールを行うことができる。
【0046】<実施の形態3>次に、本発明の実施の形態3を図5に基づいて説明する。尚、図5は本発明の実施の形態3に係る現像装置の断面図であり、本図においては図1に示したと同一要素には同一符号を付している。
【0047】前記実施の形態2においては隔壁6の先端部に磁性部材18を設けたが、本実施の形態では、図5に示すように隔壁6の先端部から現像スリーブ3の反発極N2,N3の極間部に向けて現像スリーブ3に当接させるようにスクレープ部材19を延設させて撹拌室17と現像室16との間の隙間を埋めるようにした。
【0048】而して、上述のようにスクレープ部材19を現像スリーブ3に当接させるために撹拌室17と現像室16との隙間を完全に埋めることができる。
【0049】又、前記実施の形態1及び2では、現像スリーブ3の反発極N2,N3だけで現像剤を撹拌室17上に回収するようにしたが、本実施の形態では、現像スリーブ3上の現像剤をスクレープ部材19により機械的に剥ぎ取る効果も得られるため、現像スリーブ3から撹拌室17への現像剤の回収を完全なものとすることができる。
【0050】
【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、撹拌室を現像室より垂直方向で上に配置し、撹拌室から現像室への現像剤の受け渡しを行う現像容器内の片方側端部に設けられた現像剤通路以外は、撹拌室と現像室とを区画する隔壁を有し、現像剤担持体は、前記現像室で穂切りされた現像剤が現像領域を通過して撹拌室に取り込まれるように現像剤を搬送する方向に回転するようにしたため、現像剤の循環において現像剤にストレスが掛からず、現像剤の劣化に伴う濃度アップやカブリ等の画像障害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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