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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11−174847
公開日 平成11年(1999)7月2日
出願番号 特願平9−338755
出願日 平成9年(1997)12月9日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】岸田 正行 (外4名)
発明者 平山 泰也
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 現像剤を収容する容器と、該容器内に回転自在に支持され、一部が該容器の開口部から外部に露出し、該容器内の現像剤を担持して像担持体に対向する現像領域へ搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配設された磁石と、該現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を有する現像装置において、現像剤担持体の回転中心を挟み、現像剤担持体が、層厚規制部材と対向する位置から現像領域まで現像剤を搬送する搬送角度を、150°以上としたことを特徴とする現像装置。
【請求項2】 請求項1において、前記搬送角度を270°未満としたとを特徴とする現像装置。
【請求項3】 請求項1又は2において、前記容器内は隔壁部材により現像室と撹拌室とが互いに連通可能に区画され、該現像室及び撹拌室にそれぞれ現像剤の撹拌搬送手段が配設されていることを特徴とする現像装置。
【請求項4】 請求項1において、前記現像剤担持体は非磁性金属のスリーブで形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかにおいて、前記磁石は複数の磁極を有し、その内の1つの磁極は、現像領域において現像剤担持体の内部に位置する現像磁極であることを特徴とする現像装置。
【請求項6】 請求項5において、層厚規制部材と現像領域まで現像剤を搬送する範囲に少なくとも2つの磁極が配設されることを特徴とする現像装置。
【請求項7】 請求項5において、層厚規制部材の上流側近傍に1つの汲み上げ磁極が配設され、該磁極により現像剤を現像剤担持体に汲み上げることを特徴とする現像装置。
【請求項8】 請求項7において、前記汲み上げ磁極より上流側に反発磁極が配設され、該汲み上げ磁極及び反発磁極により、現像剤担持体に現像後残留する現像剤を除去することを特徴とする現像装置。
【請求項9】 請求項1乃至8において、前記現像剤は、トナーとキャリアとが混合された二成分現像剤であるのことを特徴とする現像装置。
【請求項10】 像担持体と、請求項1乃至9のいずれかの現像装置とを有し、該像担持体に現像剤担持体を対向させ、像担持体上に形成された潜像を現像する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、電子写真方式や静電記録方法などの複写機、プリンタ等の画像形成装置に関し、特には、この画像形成装置における像担持体上に形成された潜像に現像剤を付着させて可視化するのに使用される現像装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、画像形成装置において、像担持体上に静電潜像を形成し、該潜像を現像装置により現像剤を用いて現像し、顕像化している。この現像剤として、トナーとこれに電荷を付与するキャリアとが互いに混合されている二成分現像剤を使用する現像装置では、現像により現像剤容器に収容されている現像剤のトナーが消費された場合、現像容器内の現像剤中のトナー濃度が低下する。このトナー濃度の低下を補うため、消費されたトナー量に見合う量のトナーが補給され、現像剤と攪拌されることにより、現像剤中のトナー濃度を一定に保っている。
【0003】現像剤に補給されたトナーを十分に攪拌、混合し、十分な摩擦帯電電荷を付与するために、図3に示したような現像装置が提案されている。
【0004】この現像装置は、現像剤が収容され、隔壁部材6によって攪拌室5と現像室4とに互いに連通可能に区画されている現像剤容器3を備える。現像剤容器の攪拌室および現像室にはそれぞれスクリュータイプの攪拌搬送手段11、12が配置されている。
【0005】現像室4内では、現像剤が攪拌搬送出段11により、図3の紙面に対し奥側から手前側に向って搬送されながら現像剤担持体としてのスリーブ8に供給される。
【0006】現像に供せられた現像剤のトナー濃度は現像剤濃度検知器(図示せず)により検知され、現像容器手前側端部よりトナーが必要量だけ補給される。トナーを補給された現像剤は攪拌室内を攪拌搬送手段12により紙面に対し手前側から奥側に向って搬送される間に均一に攪拌され、摩擦帯電電荷を付与された後、現像室4へ戻される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、均一に攪拌され現像室に供給された現像剤は、現像に供せられることにより、現像室内で搬送方向にトナー濃度のむらを生じる場合がある。
【0008】このトナー濃度のむらには、現像剤中のトナーが消費されたことにより、現像室内での現像剤の搬送方向下流側が除々にトナー濃度が低くなるものの他に、現像室内での現像剤の搬送方向に著しく濃度変化のある画像を現像した場合に、現像室内の微小領域においてトナー濃度が低下するものがある。特に後者の場合は、画像上に斑点状や縞状の濃度むらを生じ、画像品位を低下させる可能性がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するために、本発明の代表的な手段は、現像剤を収容する容器と、該容器内に回転自在に支持され、一部が該容器の開口部から外部に露出し、該容器内の現像剤を担持して像担持体に対向する現像領域へ搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配設された磁石と、該現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を有する現像装置において、現像剤担持体の回転中心を挟み、現像剤担持体が、層厚規制部材と対向する位置から現像領域まで現像剤を搬送する搬送角度を、150°以上としたことを特徴とする。
【0010】上記構成により、層厚規制部材対向位置から現像領域までの現像剤の搬送範囲において、少なくとも2つの搬送磁極による撹拌工程を長くすることができる。そして、濃度変化の大きい画像形成を行って現像室内の狭小領域でトナー濃度が低下した場合、上記のようにして撹拌工程を長くすることにより、現像剤担持体による搬送中にトナー濃度むらを低減し、理想値に近いトナー濃度の現像剤により現像を行うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】先ず、本発明に係る画像形成装置の1実施形態について図5により説明する。像担持体としての感光ドラム1は、円筒状の導電基体上に有機半導体層等の光導電層を設けたもので、図中の矢印R1方向に回転自在に軸支されている。本実施例においては、感光体は、アモルファスシリコンを用いている。
【0012】前記感光ドラム1の周囲には、その回転方向に沿って先ず、感光ドラム1の表面を均一に帯電する一次帯電器としてのスコロトコン帯電器31が配設されている。次に、原稿を読み取り、色画像の濃度に比例した画像信号に基づいて感光ドラム1を露光する露光手段としてのレーザユニット30が配設され、該ユニットからの露光により、感光ドラム上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置2により現像して現像像とするが、現像については後に詳述する。
【0013】さらに感光ドラム1の周囲には、該感光ドラム1上に形成された現像像を転写材である転写紙P上に転写する転写手段としてのコロナ転写帯電器32、現像像が転写された転写紙Pを感光ドラム1から分離する分離手段としての静電分離帯電器33、現像像を転写した後に、感光ドラム1上の残留現像剤を除去するクリーニング装置34、感光ドラム1の残留電荷を除去する前露光手段としての露光ランプ35等が配置されている。
【0014】また、現像像が転写された転写紙Pは、感光ドラム1から分離された後に定着装置36に搬送され、ここにおいて表面の現像像が定着され、所望のプリント画像が形成されて画像形成装置本体の外部に排出される。
【0015】図1に、本発明に係る電子写真複写装置などの画像形成装置の1実施例を示す。同図に示すように、像担持体としての感光ドラム1上に形成されている潜像を現像剤像として可視像化するための現像装置2が用いられている。
【0016】現像装置2は、現像剤容器3を備える。現像剤容器3の内部には現像室4と攪拌室5とが設けられ、現像室4と攪拌室5とは互いに連通可能に隔壁部材6によって区画されている。現像室4および攪拌室5にはトナーとキャリアとの混合物からなる二成分現像剤(以下、「現像剤」という。)が収容されている。現像室4には、感光ドラム1に対向する開口部7が設けられている。
【0017】現像剤容器3の現像室4には、現像剤を担持しながら感光ドラム1に向けて搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ8が収容されている。現像スリーブ8は、その外周面の一部が外部に突出するように現像室4内に配置され、現像スリーブ8と感光ドラム1との間には現像スリーブ8に担持されている現像剤を感光ドラム1に供給するための現像領域が形成されている。現像スリーブ8内には、磁界発生手段である磁石9が固定配設されている。磁石9は、現像極S1 と、現像剤を搬送するための搬送極N1 ,S2 ,N2 ,N3 とを有する。現像極S1 は、スリーブ8と感光ドラム1が対向する現像部近傍において、スリーブ8の内部に配設され、スリーブ上の現像剤を感光ドラム1へ搬送する機能を有し、他の磁極は、現像剤室の現像剤をスリーブ8に担持させ前記現像部へ搬送させる機能を有する。
【0018】現像スリーブ8の表面において、図4に示すように、各磁極N2 ,N3 で形成される磁界から現像剤に与えられる力がほぼ零となる位置は位置81である。現像剤に作用する力がほぼ零となる条件として、現像スリーブ8の表面の垂直方向の磁束密度と水平方向又は切方向線の磁束密度とがそれぞれ50ガウス以下になることである。本実施形態においては、反発磁極N2 ,N3 の位置関係により、現像スリーブ8の表面の垂直方向の磁束密度が零の近傍値であれば、水平方向の磁束密度は零の近傍値になる。現像スリーブ8の表面の垂直方向の磁束密度分布を示す図4から明らかなように、現像スリーブ8の位置81における垂直方向の磁束密度がほぼ零であることがわかり、位置81に位置する現像剤に作用する力はほぼ零になる。位置81において現像剤は落下する。
【0019】これに対し、現像スリーブ8に現像剤を引き寄せる位置は、図4に示すように、磁極N2 に対応する位置82である。位置82において、垂直方向の磁束密度が極大値を示し、現像スリーブ8に現像剤を引き寄せる力は極大値となる。位置82を中心とする近傍位置において現像剤は現像スリーブ8に汲み上げられる。汲み上げ位置82の上方、即ちスリーブの回転方向下流部には、現像スリーブ8に担持されている現像剤の層厚を規制する層厚規制部材としてのブレード10が配置されている。
【0020】位置82においてスリーブ8上に汲み上げられた現像剤は、現像剤層厚規制部材であるブレード10により一定の層厚に規制され、さらにスリーブの回転にともない搬送される。このとき、搬送極S2 ,N1 において、現像剤が穂を形成し、下流側から上流側へ「寝返る」現象を生じる(図2)。この現象には、現像剤を微小領域において攪拌する効果がある。そのため、現像室内の現像剤のトナー濃度に微小領域のむらがあった場合、現像剤がスリーブ上で搬送極を通過することで、現像剤が攪拌される。また図2に示したように、搬送極を通過するときに限らず、スリーブ上を搬送される現像剤は搬送極の形成する磁力線により、穂の形状を変化させる。このため、現像剤がブレード対向位置83でブレード10により一定の層厚に規制された後、感光ドラム1に対向する位置84で現像に供せられるまで、スリーブ8上を搬送される距離が長い方が、現像剤の攪拌効果が高められる。
【0021】この攪拌効果は以下の実験により確認されている。
【0022】図1に示した構成の現像装置にある色の現像剤を入れ(例えばマゼンタ)、スリーブを現像剤によりコートする。次に他の色の現像剤(例えばシアン)をブレード10により層厚規制された直後のスリーブ8上の現像剤上に少量付着させる。
【0023】この状態からスリーブ8を回転させ、シアンの現像剤の拡散を観察する。
【0024】本実験では、ブレード10直後に付着したときに直径3mmであったシアン現像剤が、搬送極を越えるごとに直径で、約30%づつ拡がり、現像位置84では直径で約2倍に拡散するのが確認された。
【0025】本実施形態では、スリーブ8が、ブレード10に対向する位置83から感光ドラム1に対向する位置84までの角度θをθ≧150°とし、従来の現像装置よりも大きくすることにより、スリーブ8上を搬送される現像剤が十分に攪拌され、現像室内で生じた微小領域における現像剤のトナー濃度むらを低減し、濃度むらの無い高品位な画像を得ることができた。図には角度θは略180°として記載されている。
【0026】なお、θの値をさらに大きくし、ブレード10を図1において時計方向に移動すると、ブレード10上流側の磁極N2 も同様にしなければならず、反発磁極N2 ,N3 の間隔が狭くなり、現像に供された後の、トナー濃度の低下した現像剤が落下せずに再び現像に供せられることになり、画像品位を低下させてしまう。このため、スリーブ8が、ブレード10に対向する位置83から、感光ドラム1に対向する位置84までの角度θはθ<270°であることが望ましい。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、現像剤担持体の回転中心を挟み、現像剤担持体が、層厚規制部材と対向する位置から現像領域まで現像剤を搬送する搬送角度を、150°以上としたことにより、層厚規制部材と対向する位置から現像領域まで現像剤を搬送する範囲を長くして、現像剤容器内で現像剤のトナー濃度変化が生じた場合、その搬送中に現像剤を効果的に撹拌し、現像剤のトナー濃むらを低減し、濃度むらによる形成画像の画質の低下を防止することができる。




 

 


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