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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11−174848
公開日 平成11年(1999)7月2日
出願番号 特願平9−361797
出願日 平成9年(1997)12月10日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】新井 一郎
発明者 大木 繁
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 現像剤を担持して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、現像剤担持体内に非回転に配設された磁石と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の担持を規制する規制機構と、前記現像剤担持体上に担持された前記現像剤の磁気ブラシの穂を所定穂高に穂切りする穂切り部材と、前記穂切り部材と前記現像領域との間に現像剤担持体に沿うように設けられた現像剤飛散防止用のカバーと、を有し、前記現像剤飛散防止用のカバーの先端部に、現像剤飛散防止用の電極部材とその先端が現像剤担持体に担持された現像剤に前記現像領域の直前で接するように設けられた前記飛散防止用カバーから延設された絶縁性シート部材を設け、前記現像剤飛散防止用の電極部材には、飛散防止用の高圧の電圧が供給されるようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項2】 前記絶縁性のシート部材は、現像に供される現像剤及び非磁性トナーの接触による帯電極性に対し接触による帯電をより高くするような強ネガ及び強ポジ系の材質とすることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
【請求項3】 像担持体上に形成された潜像を現像剤を用いて現像する現像装置を有し、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置は現像剤を担持して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、現像剤担持体内に非回転に配設された磁石と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の担持を規制する規制機構と、前記現像剤担持体上に担持された前記現像剤の磁気ブラシの穂を所定穂高に穂切りする穂切り部材と、前記穂切り部材と前記現像領域との間に現像剤担持体に沿うように設けられた現像剤飛散防止用のカバーと、を有し、前記現像剤飛散防止用のカバーの先端部に、現像剤飛散防止用の電極部材とその先端が現像剤担持体に担持された現像剤に前記現像領域の直前で接するように設けられた前記飛散防止用カバーから延設された絶縁性シート部材を設け、前記現像剤飛散防止用の電極部材には、飛散防止用の高圧の電圧が供給されるように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電子写真方式や静電記録方式などの複写機、プリンタ等の画像形成装置に使用され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材により現像してトナー像として可視化することを行っている。このような現像に使用される従来の現像装置の一例を図3に示す。
【0003】図3に示されるように、現像装置69は、現像剤を収容した現像容器69aを備え、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。現像容器69a内の略底部は、隔壁66により現像室76及び撹拌室77に区画されており、現像室76及び撹拌室77内に現像剤撹拌・搬送のための搬送スクリュー71,72が設置されている。
【0004】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により現像スリーブ63に供給され、その内部に配置された、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。そして現像スリーブ63の回転に伴い感光ドラム64と対向して現像領域に搬送される。その搬送途中で、現像容器69a内の上部の現像剤返し部材61により現像スリーブ63上の現像剤量が規制され、更に穂切り部材(穂高規制部材)62により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。
【0005】更に詳しく述べると、上記従来の現像装置のマグネットローラ73は5極構成からなり、現像室76の搬送スクリュー71で撹拌された現像剤は、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。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により十分に拘束して、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、適正現像剤量に規制され、次いで搬送極N1で現像領域に搬送される。
【0006】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に印加した直流及び/又は交互電界の重畳された現像バイアスにより、現像剤が二成分現像剤のときは、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、現像剤が一成分現像剤であるときは、その一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。
【0007】このような従来の現像装置においては、現像剤がマグネットローラ73上を穂切り部材62から現像領域まで搬送される間に飛散してくるトナーに対して、飛散防止用のカバー78が現像容器69aに付設されている。これにより穂切り部材62の位置から現像領域までの間で、マグネットローラ73上から上方に飛散するトナーを防止することができる。しかしながら、このようなカバーの構成で現像装置が長期間使用されるとカバー78の裏側部78aに飛散したトナーが付着し、その付着したトナーが次第に成長し塊状となってカバー裏側部78aに固着するまでに至る。この固着した塊状のトナーが、マグネットローラ63の回転駆動等の現像装置69に加えられる何らかの衝撃により、カバー裏側部78aよりはがれ落ち現像領域を通過し転写紙上に落ちる(以下この現像をトナーボタ落ちと記す)という現像が生じ、画像汚れをもたらす。
【0008】このようなトナーボタ落ちという欠点に対し、さらに従来の現像装置ではカバー78の裏側部78aから現像領域の直前にかけて図4のようにマグネットローラ63上の現像剤に接触させるようにシート状の部材79を延設するという構成も行われている。このような構成の現像装置によればシート状部材79の裏側に飛散したトナーは付着するもののマグネットローラ上を搬送される現像剤によりシート状部材79の裏側は常に摺擦されるので塊状に至るまでは成長せずよって、トナー内ボタ落ちも生じないというものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのようにシート状部材79を備えた現像装置においても、シート状部材79の先端部がマグネットローラ上を搬送される現像剤に接触しているがために現像剤の飛散が促進され、特に現像器の直ぐ近くの上方にある画像形成用の装置構成(像担持体の表面電位を測定する電位センサーなど)を汚し画像形成装置の画像形成動作に障害をもたらす。
【0010】本発明は以上のように従来の現像装置では解決できなかった現像装置からの現像剤の飛散やトナーボタ落ちなどの問題を防止し長期間にわたって画像上の欠陥なく安定した画像を得られる現像装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本出願に係る第1の発明は現像剤を担持して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、現像剤担持体内に非回転に配設された磁石と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の担持を規制する規制機構と、前記現像剤担持体上に担持された前記現像剤の磁気ブラシの穂を所定穂高に穂切りする穂切り部材と、前記穂切り部材と前記現像領域との間に現像剤担持体に沿うように設けられた現像剤飛散防止用のカバーと、を有し、前記現像剤飛散防止用のカバーの先端部に、現像剤飛散防止用の電極部材とその先端が現像剤担持体に担持された現像剤に前記現像領域の直前で接するように設けられた前記飛散防止用カバーから延設された絶縁性シート部材を設け、前記現像剤飛散防止用の電極部材には、飛散防止用の高圧の電圧が供給されるようにしたことを特徴とする現像装置である。
【0012】本出願に係る第2の発明は前記絶縁性のシート部材は、現像に供される現像剤及び非磁性トナーの接触による帯電極性に対し接触による帯電をより高くするような強ネガ及び強ポジ系の材質とすることを特徴とする第1の発明に記載の現像装置である。
【0013】本出願に係る第3の発明は像担持体上に形成された潜像を現像剤を用いて現像する現像装置を有し、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置は現像剤を担持して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、現像剤担持体内に非回転に配設された磁石と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の担持を規制する規制機構と、前記現像剤担持体上に担持された前記現像剤の磁気ブラシの穂を所定穂高に穂切りする穂切り部材と、前記穂切り部材と前記現像領域との間に現像剤担持体に沿うように設けられた現像剤飛散防止用のカバーと、を有し、前記現像剤飛散防止用のカバーの先端部に、現像剤飛散防止用の電極部材とその先端が現像剤担持体に担持された現像剤に前記現像領域の直前で接するように設けられた前記飛散防止用カバーから延設された絶縁性シート部材を設け、前記現像剤飛散防止用の電極部材には、飛散防止用の高圧の電圧が供給されるようにしたことを特徴とする画像形成装置である。
【0014】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)図2は、本発明の一実施の形態1に係る現像装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。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レーザービームプリンタの一例である4ステーションのレーザービームプリンタを示す。
【0015】この4ステーションプリンタは、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、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り搬送される転写材上に転写される構成となっている。
【0016】即ち、マゼンタ、シアン、イエロー、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、図の矢印方向(時計方向)に回転される。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、光走査手段としての走査光学装置47、感光ドラム4M,4C,4Y,4Kの表面電位測定手段としての表面電位センサー53M,53C,53Y,53K、更に現像装置9M,9C,9Y,9K、クリーニング器48M,48C,48Y,48Kが配設されている。
【0017】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及び各感光ドラム用の転写ブレード49M,49C,49Y,49Kを有し、フルカラー画像形成は、転写ベルト49a上に吸着された転写材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。
【0018】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を経て不図示のトレイに排出される。
【0019】前記走査光学装置47は、図示しないレーザー光源と、このレーザー光源からのレーザー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の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から構成されている。
【0020】上記画像形成装置に設置された現像装置9M〜9Kは、図1に示す現像装置のように構成されている。図1は現像装置の概略断面図である。本実施の形態において、現像装置9は、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が約500g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、現像剤溜り部5を形成するための磁極構成と併せて現像剤規制機構を構成する返し部材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2を有している。現像容器9a内の略下半部は、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とに区画されている。上記の現像剤は現像室16及び撹拌室17に収容されている。隔壁6は上方が開放されており、現像室16で余分となった現像剤が撹拌室17側に回収されるようになっている。
【0021】上記現像室16及び撹拌室17には、現像剤撹拌・搬送手段としてそれぞれ第1及び第2の搬送スクリュー11及び12が配設されている。第1の搬送スクリュー11は現像室16内の現像剤を撹拌しながら搬送し、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、図示しないトナー補給部からは撹拌室17内にその第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。
【0022】隔壁6の両端部には、現像室16と撹拌室17とを相互に連通させる現像剤通路(図示せず)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16内の現像剤を、上記搬送スクリュー11,12の搬送力により現像剤通路の一方を通って撹拌室17内へ移動するようになっている。
【0023】上記現像装置9の現像室16は、感光ドラム4に対向した現像領域に相当する位置が開口しており、この開口部に前記の現像スリーブ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。現像スリーブ3は非磁性材で形成され、その内部には磁界発生手段であるマグネットローラ13が非回転に設置されている。磁石として設けたマグネットローラ13は、本実施の形態では、現像電極S1と現像剤を搬送する磁極N1,S2,N2,N3とを有する。
【0024】現像スリーブ3は現像時に図示の矢印方向に回転し、上記穂切り部材2による磁気ブラシの穂切りによって現像剤量(層厚)を規制された二成分現像剤を担持して、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させる。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。
【0025】上記穂切り部材2はアルミニウム等の非磁性材料で形成され、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。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。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り、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を規制して、現像領域へ搬送される現像剤量が調節される。
【0026】上記第1の搬送スクリュー11は、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、強磁性体からなる回転軸の回りに非磁性材料からなる羽根部材をスパイラル形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。又第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、回転軸の回りに羽根部材を第1の搬送スクリュー11とは逆向きにしてスパイラル形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。かくして、第1、第2の搬送スクリュー11及び12の回転による搬送により、現像剤が隔壁6の両端部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。
【0027】現像スリーブ3上に担持し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ずに残った現像剤は、現像スリーブ3の回転に伴い再び現像室16内へ戻され、マグネットローラ13の反発磁極N3により現像スリーブ3上から掻き落とされ、現像室16内へ回収される。
【0028】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、汲み上げ磁極N2により磁束密度の絶対値に比例した現像剤量で現像スリーブ3上に汲み上げられる。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。
【0029】ところで、穂切り部材2で穂切りされた現像剤が現像領域へ搬送される間に現像剤の飛散が起きる。本発明ではまず、図1のように穂切り部材2から現像領域に至る間に飛散防止用カバー18を現像スリーブ3に沿うように設けている。さらに飛散防止用カバー18から現像領域に向かう方向に絶縁性シート部材21がその先端を現像スリーブ3上の現像剤に接するように延設されている。本実施の形態ではこの絶縁性シート部材21はPETフィルムを用いている。さらに本発明では、飛散防止用カバー18の先端部に電極部材19が図1のように現像スリーブ3に対向するようにスラスト方向については現像スリーブ3と同一長さで現像スリーブ3と一致するように取り付けられている。またこの電極部材19には電源20から高圧の直流バイアスが印加されるような構成となっている。
【0030】本実施の形態で用いた非磁性トナーは結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いた平均粒径5〜11μmのトナーを用い、又磁性キャリアは任意のフェライトキャリアにアクリル系樹脂、シリコーン樹脂等をコートした平均粒径が30〜60μmのキャリアを用い、非磁性トナーを負帯電させている。
【0031】また本実施の形態では現像方法として反転現像法を用いたが、その感光ドラム4上の電位は暗電位を−450V、明電位を−50Vとし現像スリーブ3に交流電圧に−300Vの直流電圧を重畳した現像バイアスを印加して現像を行なった。
【0032】このように非磁性トナーが負帯電させられていること、及び現像スリーブ3に−300Vの直流電圧が印加されていることをふまえ、本実施の形態では電極部材19に−1200Vの直流電圧が印加され、負帯電されたトナーに対し飛散防止用カバー18の先端から現像スリーブ3へと向かう電界の力が発生するようにしている。これはこの電界の力により前述したように絶縁性シート部材21の先端部が現像スリーブ3上で搬送されている現像剤に接触することで生じる飛散トナーを再び現像スリーブ3上に戻すようにしている。
【0033】以上説明したように本実施の形態によれば、負帯電させられた非磁性トナーに対して飛散防止用カバー18の先端部から現像スリーブ3に向けて電界の力が働くようにしたので、シート部材21の先端部と現像スリーブ3上を搬送されている現像剤とが接触することで生じていた飛散を防止することができ、なおかつトナーボタ落ちも起こらないようにすることができる。また本実施の形態のように現像装置9の直ぐ近くの上に設けられた感光ドラム4の表面電位を測定する電位センサー53を飛散トナーで汚すことなく画像形成装置の画像形成動作に障害をもたらすこともなくなった。
【0034】なお電極部材19の形状としては図1のような形状に限られるわけでなく飛散防止用カバー18の先端部から現像スリーブ3の現像領域直前にかけて電界が生じるようなものであればいかなる形状のものを用いてもよい。
【0035】(実施の形態2)実施の形態1ではシート部材21の材質としてPETフィルムを用いたが現像スリーブ3と現像剤とが接触する際の非磁性トナーに対する帯電をより促進させるために、シート部材21の材質としてのナイロン等の強ポジ系の材質のものを使用してもよい。この場合には非磁性トナーの負帯電が十分に行なわれるため、電界に対して受ける力が大きくなり飛散の抑止効果が高まる。
【0036】(実施の形態3)実施の形態1では現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアとの二成分現像剤を用いたが一成分の現像剤を使用した現像装置でも本発明は実施できる。
【0037】(実施の形態4)実施の形態1では現像剤として二成分現像剤の非磁性トナーを負帯電させた場合を示したが正帯電させた二成分現像剤を用いた現像装置においても本発明は適用できる。
【0038】上記実施の形態では感光ドラムを用いたが、誘電体を外周に有する金属ドラムを用いた静電記録方式の画像形成装置の現像装置としても、本発明は適用できる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、従来の現像装置では解決できなかった現像装置からの現像剤の飛散やトナーボタ落ちなどの問題を防止し、長期間にわたって画像上の欠陥なく安定した画像が得られるようになった。




 

 


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