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技術 現像装置

出願人 シャープ株式会社
発明者 豊島哲朗東伸之山中隆幸
出願日 1996年10月31日 (23年8ヶ月経過) 出願番号 1996-290530
公開日 1998年5月22日 (22年1ヶ月経過) 公開番号 1998-133473
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における乾式現像
主要キーワード 変位設定 最大発生応力 板ばね構造 開口空間 部材応力 同一荷重 設計精度 軟弾性体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年5月22日)のものです。
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図面 (18)

課題

トナーへのストレス部材応力とを同時に低減する。現像ローラ3の軸方向におけるトナー層厚均一性、トナーの帯電均一性を向上させる。高速現像においても、十分な量のトナーを現像ローラ3に供給、塗布させる。

解決手段

円弧部5aが、円弧ばね5と現像ローラ3との当接点Qよりも、現像ローラ3の回転方向に対して下流側になるように、かつ、円弧ばね5と現像ローラ3との間に形成される2つの開口空間X、Yのうち、現像ローラ3の回転方向に対して上流側の開口空間Xが下流側の開口空間Yよりも大きくなるように、円弧ばね5を配置する。上記円弧ばね5の形状パラメータを任意に設定することにより、特性の違う種々の円弧ばね5を容易に得ることができる。その結果、円弧ばね5の設計次第で、例えばトナーへのストレスおよび部材応力を容易に低減させることができる。

概要

背景

プリンタ装置としては、いわゆる電子写真方式光プリンタ装置が知られている。光プリンタ装置は、感光体上に形成された静電潜像を、現像装置によって予め帯電されたトナー現像して可視像化し、転写部材に可視像化された像を転写する装置である。上記静電潜像は、コンピュータから入力された情報に基づいて変調されるレーザビームによって感光体を露光走査することにより、上記感光体上に形成されるようになっている。

上記光プリンタ装置のようなレーザプリンタにおける現像方式は、二成分現像方式一成分現像方式とに大別できる。二成分現像方式は、非磁性トナーおよびキャリア主体とする二成分現像剤を用いる方式である。一方、一成分現像方式は、非磁性トナーあるいは磁性トナーのみからなる一成分現像剤を用いる方式である。

一般に、二成分現像方式では、トナーとキャリアとの混合比をコントロールするためのトナー濃度センサ、およびトナーとキャリアとを混合するための攪拌機構等が必要である。そのため、部品点数が増加して装置が大型になるという欠点がある。したがって、装置の小型化等を考えると、現像装置は、一成分現像方式が非常に有効であり、近年、いくつかの一成分現像方式が実用化されている。

近年、実用化された一成分現像方式における現像装置には、通常、トナーを帯電させて該トナーを現像剤担持体に塗布させる際に上記トナーの層厚規制するトナー層厚規制部材が設けられている。トナー層厚規制方式は、上記トナー層厚規制部材の材質により、弾性体方式と剛体方式とに分けられる。上記弾性体方式は、トナー層厚規制部材を金属弾性もしくはゴム弾性を有するブレードで構成する方式である。一方、剛体方式は、トナー層厚規制部材を剛性を有する樹脂あるいは金属からなる棒体、もしくはローラで構成する方式である。

例えば特公昭63−15580号公報、特公平4−73152号公報には、弾性体方式の1つである弾性体トレーリング当接法が開示されている。この当接法は、図13に示すように、現像剤担持体としての現像ローラ51と、当接点Q′で該現像ローラ51にその腹部が当接する弾性部材52との間に形成される2つの楔状間隙のうち、当接点Q′よりも現像ローラ51の回転方向(図中矢印D方向)に対して上流側の間隙が下流側の間隙よりも大きくなるように、弾性部材52を配設する方法である。このとき、弾性部材52において、現像ローラ51の回転方向に対して上流側が固定端となり、下流側が自由端となっている。上記の弾性部材52は、金属等の板ばねと、ゴムまたはプラスティック等の軟弾性体とから構成される。

上記の構成によれば、現像ローラ51上に比較的厚いトナー層が形成され、現像された画像において良好な画像濃度を得ることができるようになっている。また、弾性部材52を構成する板ばねおよび軟弾性体の弾性を比較的容易に選定することができるので、弾性部材52における設計自由度が高くなる。これにより、各種の現像装置に対応する最適な弾性部材52を得ることができるようになっている。

また、例えば特公昭63−16736号公報には、同じく弾性体方式の1つである弾性体カウンター当接法が開示されている。この当接法は、図14に示すように、現像ローラ51と、当接点Q′で該現像ローラ51にその腹部が当接する弾性規制板53との間に形成される2つの楔状の間隙のうち、当接点Q′よりも現像ローラ51の回転方向(図中矢印D方向)に対して下流側の間隙が上流側の間隙よりも大きくなるように、弾性規制板53を配設する方法である。このとき、弾性規制板53において、現像ローラ51の回転方向に対して上流側が自由端となり、下流側が固定端となっている。上記の弾性規制板53は、弾性率の高い金属板あるいはゴム製の板等で構成される。

上記の構成によれば、当接点Q′において比較的大きな圧接力が働くので、上述した弾性体トレーリング当接法に比べて現像ローラ51上に比較的薄いトナー層を形成することができると共に、きめの細かいトナー像を得ることができるようになっている。

一方、例えば特公昭51−36070号公報には、剛体方式の1つである剛体バー当接法が開示されている。この当接法は、図15に示すように、トナー層厚規制部材を少なくとも1個の棒状の剛体バー54で構成する方法である。この方法によれば、上記の剛体バー54を、図示しないスプリングによって現像ローラ51に圧接することにより、現像ローラ51上に存在する残存トナーあるいは過剰トナーを除去することができるようになっている。

また、例えば特公昭60−22352号公報には、同じく剛体方式の1つである剛体ローラ当接法が開示されている。この当接法は、図16に示すように、高抵抗の樹脂からなり剛性を有する摩擦帯電ローラ55を現像ローラ51に圧接する方法である。この方法によれば、帯電効率を低下させることなくトナーを均一に帯電させることができるようになっている。また、摩擦帯電ローラ55に蓄積された電荷によってトナーがそれと同極性に帯電されるので、トナー粒子同士が凝集するようなこともなく、良好な現像を行うことができるようになっている。

ところで、一成分現像剤の中でも特に非磁性一成分トナーを用いる現像装置では、現像剤担持体に上記トナーを磁力で搬送、供給することはできない。したがって、弾性を有するトナー供給部材を現像剤担持体に圧接させると共に回転させて、上記トナーを現像剤担持体に供給、塗布する方法が従来から種々提案されている。

例えば特公平3−16025号公報では、トナーを現像剤担持体に供給すると共に、残存トナーを現像剤担持体から回収する均一化部材を、現像剤担持体に接触深さ0.3〜2.0mmの範囲で圧接し、それらを互いに逆方向に回転させて、接触部を連れ回りさせるようにした方法が開示されている。この構成によれば、均一化部材が上記範囲で現像剤担持体に圧接されるので、上記均一化部材と上記現像剤担持体とが均一に摺擦される。その結果、トナーを現像剤担持体に均一にしかも安定して供給することができるようになっている。

また、例えば特公平6−16210号公報では、現像剤担持体と接触するように配設され、該現像剤担持体と同一方向に回転する、多孔質表面を有する発泡弾性ローラをトナー供給部材として設けるようにした構成が開示されている。この構成によれば、現像剤担持体と発泡弾性ローラとが同一方向に回転するので、接触部が互いに逆方向に移動する。これにより、トナーは擦り付けられる状態で現像剤担持体に搬送されるので、トナーにおける摺擦力が増加すると共に、トナーに摩擦電荷を付与する能力が高まる。つまり、上記トナーは回転ならびに摩擦により帯電量が増加する。したがって、上記構成によれば、電気的な吸着力と相まって浅い接触深さでもトナーを現像剤担持体に供給、塗布することができるようになっている。

概要

トナーへのストレス部材応力とを同時に低減する。現像ローラ3の軸方向におけるトナー層厚の均一性、トナーの帯電均一性を向上させる。高速現像においても、十分な量のトナーを現像ローラ3に供給、塗布させる。

円弧部5aが、円弧ばね5と現像ローラ3との当接点Qよりも、現像ローラ3の回転方向に対して下流側になるように、かつ、円弧ばね5と現像ローラ3との間に形成される2つの開口空間X、Yのうち、現像ローラ3の回転方向に対して上流側の開口空間Xが下流側の開口空間Yよりも大きくなるように、円弧ばね5を配置する。上記円弧ばね5の形状パラメータを任意に設定することにより、特性の違う種々の円弧ばね5を容易に得ることができる。その結果、円弧ばね5の設計次第で、例えばトナーへのストレスおよび部材応力を容易に低減させることができる。

目的

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その第1の目的は、周辺部材に発生する応力とトナーへの圧縮力とを同時に低減させ、かつ十分な摩擦によってトナーを帯電させることのできる現像装置を提供することにある。また、本発明の第2の目的は、特に現像剤担持体の軸方向におけるトナー層厚の均一性、トナーの帯電均一性を従来よりも向上させることのできる現像装置を提供することにある。さらにまた、本発明の第3の目的は、高速現像においても、十分な量のトナーを現像剤担持体に確実に供給、塗布することのできる現像装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

一成分現像剤担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に上記一成分現像剤を供給する現像剤供給部材と、上記現像剤担持体に当接し、上記現像剤担持体に供給される一成分現像剤を帯電させ、かつ、該現像剤の層厚規制しつつ該現像剤を上記現像剤担持体に塗布する現像剤帯電規制塗布部材とを備えた現像装置において、上記現像剤帯電規制塗布部材が、少なくとも1個の円弧部と複数個平板部とからなり、上記平板部と上記円弧部とがこの順で交互に連結された円弧ばねであることを特徴とする現像装置。

請求項2

上記円弧部が、上記現像剤帯電規制塗布部材と上記現像剤担持体との当接点よりも、上記現像剤担持体の回転方向に対して下流側になるように、かつ、上記現像剤帯電規制塗布部材と上記現像剤担持体との間に形成される2つの開口空間のうち、上記現像剤担持体の回転方向に対して上流側の開口空間が下流側の開口空間よりも大きくなるように、上記現像剤帯電規制塗布部材が配設されてい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

上記現像剤帯電規制塗布部材が、複数個の円弧部を有していることを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。

請求項4

上記現像剤担持体の回転方向に対して上記現像剤供給部材よりも下流側で上記現像剤帯電規制塗布部材よりも上流側に、上記現像剤の粉圧を制御する現像剤粉圧制御部材が設けられていることを特徴とする請求項1、2または3に記載の現像装置。

請求項5

上記現像剤粉圧制御部材が、少なくとも1個の円弧部と複数個の平板部とからなり、上記平板部と上記円弧部とがこの順で交互に連結された円弧ばねであることを特徴とする請求項4に記載の現像装置。

請求項6

上記現像剤粉圧制御部材の一部が、上記現像剤担持体に当接していることを特徴とする請求項4または5に記載の現像装置。

請求項7

上記円弧部が、上記現像剤粉圧制御部材と上記現像剤担持体との当接点よりも、上記現像剤担持体の回転方向に対して下流側になるように、かつ、上記現像剤粉圧制御部材と上記現像剤担持体との間に形成される2つの開口空間のうち、上記現像剤担持体の回転方向に対して上流側の開口空間が下流側の開口空間よりも大きくなるように、上記現像剤粉圧制御部材が配設されていることを特徴とする請求項6に記載の現像装置。

請求項8

上記現像剤粉圧制御部材が、複数個の円弧部を有していることを特徴とする請求項5、6または7に記載の現像装置。

請求項9

上記現像剤帯電規制塗布部材における、上記現像剤担持体と当接する側の表面に、ゴム弾性を有する弾性体が固着されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の現像装置。

請求項10

上記現像剤が、非磁性一成分現像剤であることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の現像装置。

技術分野

0001

本発明は、例えば、電子写真方式を採用した小型の複写機光プリンタ、およびファックス等に用いられ、一成分現像剤(以下、トナーと称する)を用いて静電潜像現像する現像装置に関するものである。特に、本発明は、現像剤担持体に供給されるトナーを帯電させ、かつ、該トナーの層厚規制しつつ該トナーを現像剤担持体に塗布する現像剤帯電規制塗布部材を備えた現像装置に関するものである。

背景技術

0002

プリンタ装置としては、いわゆる電子写真方式の光プリンタ装置が知られている。光プリンタ装置は、感光体上に形成された静電潜像を、現像装置によって予め帯電されたトナーで現像して可視像化し、転写部材に可視像化された像を転写する装置である。上記静電潜像は、コンピュータから入力された情報に基づいて変調されるレーザビームによって感光体を露光走査することにより、上記感光体上に形成されるようになっている。

0003

上記光プリンタ装置のようなレーザプリンタにおける現像方式は、二成分現像方式一成分現像方式とに大別できる。二成分現像方式は、非磁性トナーおよびキャリア主体とする二成分現像剤を用いる方式である。一方、一成分現像方式は、非磁性トナーあるいは磁性トナーのみからなる一成分現像剤を用いる方式である。

0004

一般に、二成分現像方式では、トナーとキャリアとの混合比をコントロールするためのトナー濃度センサ、およびトナーとキャリアとを混合するための攪拌機構等が必要である。そのため、部品点数が増加して装置が大型になるという欠点がある。したがって、装置の小型化等を考えると、現像装置は、一成分現像方式が非常に有効であり、近年、いくつかの一成分現像方式が実用化されている。

0005

近年、実用化された一成分現像方式における現像装置には、通常、トナーを帯電させて該トナーを現像剤担持体に塗布させる際に上記トナーの層厚を規制するトナー層厚規制部材が設けられている。トナー層厚規制方式は、上記トナー層厚規制部材の材質により、弾性体方式と剛体方式とに分けられる。上記弾性体方式は、トナー層厚規制部材を金属弾性もしくはゴム弾性を有するブレードで構成する方式である。一方、剛体方式は、トナー層厚規制部材を剛性を有する樹脂あるいは金属からなる棒体、もしくはローラで構成する方式である。

0006

例えば特公昭63−15580号公報、特公平4−73152号公報には、弾性体方式の1つである弾性体トレーリング当接法が開示されている。この当接法は、図13に示すように、現像剤担持体としての現像ローラ51と、当接点Q′で該現像ローラ51にその腹部が当接する弾性部材52との間に形成される2つの楔状間隙のうち、当接点Q′よりも現像ローラ51の回転方向(図中矢印D方向)に対して上流側の間隙が下流側の間隙よりも大きくなるように、弾性部材52を配設する方法である。このとき、弾性部材52において、現像ローラ51の回転方向に対して上流側が固定端となり、下流側が自由端となっている。上記の弾性部材52は、金属等の板ばねと、ゴムまたはプラスティック等の軟弾性体とから構成される。

0007

上記の構成によれば、現像ローラ51上に比較的厚いトナー層が形成され、現像された画像において良好な画像濃度を得ることができるようになっている。また、弾性部材52を構成する板ばねおよび軟弾性体の弾性を比較的容易に選定することができるので、弾性部材52における設計自由度が高くなる。これにより、各種の現像装置に対応する最適な弾性部材52を得ることができるようになっている。

0008

また、例えば特公昭63−16736号公報には、同じく弾性体方式の1つである弾性体カウンター当接法が開示されている。この当接法は、図14に示すように、現像ローラ51と、当接点Q′で該現像ローラ51にその腹部が当接する弾性規制板53との間に形成される2つの楔状の間隙のうち、当接点Q′よりも現像ローラ51の回転方向(図中矢印D方向)に対して下流側の間隙が上流側の間隙よりも大きくなるように、弾性規制板53を配設する方法である。このとき、弾性規制板53において、現像ローラ51の回転方向に対して上流側が自由端となり、下流側が固定端となっている。上記の弾性規制板53は、弾性率の高い金属板あるいはゴム製の板等で構成される。

0009

上記の構成によれば、当接点Q′において比較的大きな圧接力が働くので、上述した弾性体トレーリング当接法に比べて現像ローラ51上に比較的薄いトナー層を形成することができると共に、きめの細かいトナー像を得ることができるようになっている。

0010

一方、例えば特公昭51−36070号公報には、剛体方式の1つである剛体バー当接法が開示されている。この当接法は、図15に示すように、トナー層厚規制部材を少なくとも1個の棒状の剛体バー54で構成する方法である。この方法によれば、上記の剛体バー54を、図示しないスプリングによって現像ローラ51に圧接することにより、現像ローラ51上に存在する残存トナーあるいは過剰トナーを除去することができるようになっている。

0011

また、例えば特公昭60−22352号公報には、同じく剛体方式の1つである剛体ローラ当接法が開示されている。この当接法は、図16に示すように、高抵抗の樹脂からなり剛性を有する摩擦帯電ローラ55を現像ローラ51に圧接する方法である。この方法によれば、帯電効率を低下させることなくトナーを均一に帯電させることができるようになっている。また、摩擦帯電ローラ55に蓄積された電荷によってトナーがそれと同極性に帯電されるので、トナー粒子同士が凝集するようなこともなく、良好な現像を行うことができるようになっている。

0012

ところで、一成分現像剤の中でも特に非磁性一成分トナーを用いる現像装置では、現像剤担持体に上記トナーを磁力で搬送、供給することはできない。したがって、弾性を有するトナー供給部材を現像剤担持体に圧接させると共に回転させて、上記トナーを現像剤担持体に供給、塗布する方法が従来から種々提案されている。

0013

例えば特公平3−16025号公報では、トナーを現像剤担持体に供給すると共に、残存トナーを現像剤担持体から回収する均一化部材を、現像剤担持体に接触深さ0.3〜2.0mmの範囲で圧接し、それらを互いに逆方向に回転させて、接触部を連れ回りさせるようにした方法が開示されている。この構成によれば、均一化部材が上記範囲で現像剤担持体に圧接されるので、上記均一化部材と上記現像剤担持体とが均一に摺擦される。その結果、トナーを現像剤担持体に均一にしかも安定して供給することができるようになっている。

0014

また、例えば特公平6−16210号公報では、現像剤担持体と接触するように配設され、該現像剤担持体と同一方向に回転する、多孔質表面を有する発泡弾性ローラをトナー供給部材として設けるようにした構成が開示されている。この構成によれば、現像剤担持体と発泡弾性ローラとが同一方向に回転するので、接触部が互いに逆方向に移動する。これにより、トナーは擦り付けられる状態で現像剤担持体に搬送されるので、トナーにおける摺擦力が増加すると共に、トナーに摩擦電荷を付与する能力が高まる。つまり、上記トナーは回転ならびに摩擦により帯電量が増加する。したがって、上記構成によれば、電気的な吸着力と相まって浅い接触深さでもトナーを現像剤担持体に供給、塗布することができるようになっている。

発明が解決しようとする課題

0015

ところで、図13で示した弾性体トレーリング当接法は、上述した方法の中でもトナーへ与える圧力が最も弱い。しかし、当接点Q′に流入するトナー量が多くなってトナーのすり抜けが発生しやすい。一方、図14で示した弾性体カウンター当接法においては、トナーが当接点Q′に進入するのを排除する作用を弾性規制板53が有しているので、現像ローラ51に供給されるトナーが不足しやすくなる。したがって、上述した弾性体方式は、剛体方式に比べてトナーへ与える圧力は弱いが、周辺部材において発生する応力が大きくなりやすい。その結果、トナー層厚を均一に形成することが困難であるという問題が生ずる。

0016

また、現像ローラ51の軸方向におけるトナー層厚の均一性は、上記弾性体方式の方が剛体方式に比べて高い。しかし、弾性部材52および弾性規制板53の固定位置精度が悪い場合、弾性部材52および弾性規制板53における当接点Q′から自由端部までの長さ(突き出し量)や、弾性部材52および弾性規制板53の変位設定量が変わる。したがって、その結果、上記弾性体方式の構成では、トナーの帯電量の絶対値やトナー層厚が変化しやすいという問題が生ずる。

0017

また、図17は、剛体バー54(図15参照)および摩擦帯電ローラ55(図16参照)を用いてトナー層厚の規制を行ったときの、現像ローラ51(図15、16参照)の軸方向におけるトナー層表面電位最大電位との比(以下、単に電位比と略称する)を示している。なお、同図中、曲線b1は剛体バー54を用いた場合を示し、曲線b2は摩擦帯電ローラ55を用いた場合を示している。

0018

剛体バー54を用いた場合、現像ローラ51表面における軸方向中央部(以下では、単にローラ中央部と略称する)で、トナー層の規制力が弱まる。これは、剛体バー54が現像ローラ51に圧接した際に現像ローラ51に撓みが生じるためと考えられる。その結果、ローラ中央部でトナー層が厚くなり、同図中の曲線b1で示すように、ローラ中央部で電位比が高くなる。

0019

一方、摩擦帯電ローラ55を用いた場合、現像ローラ51表面における軸方向端部(以下では、単にローラ端部と略称する)で、トナー層の規制力が弱まる。これは、現像ローラ51と摩擦帯電ローラ55との設置位置精度が悪いため、つまり、現像ローラ51の軸と摩擦帯電ローラ55の軸との平行性が保たれていないためと考えられる。その結果、ローラ端部でトナー層が厚くなり、同図中の曲線b2で示すように、ローラ端部で電位比が高くなる。

0020

このように、上述した剛体方式は、各種部材に撓みが生じたり、各種部材の設置位置精度が悪いと、現像ローラ51上に形成されるトナー層の厚みにむらが生じる。このとき、剛体バー54および摩擦帯電ローラ55を十分な平面度もしくは円筒度を有する剛性の高い部材で構成し、かつそれらを高精度で配置すれば、上記のような不都合は解消されるが、実際そのように配置することは難しい。したがって、上記構成では、現像ローラ51の軸方向においてトナー層厚を均一に形成することが困難であるという問題が生ずる。

0021

また、上述した剛体方式は、トナー層厚規制部材として剛体を用いる構成であるので、弾性体方式に比べて長寿命である。しかし、剛体方式はトナーに与える圧力が高いため、トナーが固着しやすい。その結果、トナーの寿命を確実に維持することは困難である。

0022

そこで、トナーの固着を防ぐため、破砕性に優れた固着しにくい樹脂を用いてトナーを構成し、例えばガラス転移温度Tgを十分に高くする、トナー粒子の粒径を大きくする、あるいは微粉の割合を減らすなどの方法が従来から試みられている。しかし、ガラス転移温度Tgの高いトナーは定着性が悪く、また、粒径の大きいトナーは画質劣化しやすいという欠点がある。したがって、上述した剛体方式では、トナーの固着を確実に防止して、トナーの寿命を確実に維持することができないという問題が生ずる。

0023

また、特公平3−16025号公報の構成では、均一化部材が現像剤担持体と逆方向に回転しながら接触するので、十分な量のトナーを現像剤担持体に送り込むためには、接触深さを十分に確保してトナーの塗布圧を高めなければならない。その結果、接触部のトナーには常に圧縮力が働き、長期使用時にはトナーが固着してしまう。

0024

一方、特公平6−16210号公報の構成では、発泡弾性ローラと現像剤担持体とが同一方向に回転するので、トナーにおける摺擦力が増加するとトナーに働く剪断力が大きくなる。その結果、長期使用時には、トナーに外添されている帯電制御剤流動化剤などが剥離してしまう。

0025

したがって、非磁性一成分トナーを用いる現像装置において、上述のような不都合を回避するためには、現像剤担持体と、均一化部材または発泡弾性ローラ等のようなトナー供給部材とを非接触に配置する方が望ましい。しかし、この場合、現像剤担持体が低速で移動する低速現像では、トナーの供給が現像剤担持体の移動に追従して行われるが、高速現像ではトナーの供給が現像剤担持体の高速移動に追従して行われない。その結果、高速現像において、トナーの供給不足が生じ、良好な現像を行うことができないという問題が生ずる。

0026

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その第1の目的は、周辺部材に発生する応力とトナーへの圧縮力とを同時に低減させ、かつ十分な摩擦によってトナーを帯電させることのできる現像装置を提供することにある。また、本発明の第2の目的は、特に現像剤担持体の軸方向におけるトナー層厚の均一性、トナーの帯電均一性を従来よりも向上させることのできる現像装置を提供することにある。さらにまた、本発明の第3の目的は、高速現像においても、十分な量のトナーを現像剤担持体に確実に供給、塗布することのできる現像装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0027

請求項1の発明に係る現像装置は、上記の課題を解決するために、一成分現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に上記一成分現像剤を供給する現像剤供給部材と、上記現像剤担持体に当接し、上記現像剤担持体に供給される一成分現像剤を帯電させ、かつ、該現像剤の層厚を規制しつつ該現像剤を上記現像剤担持体に塗布する現像剤帯電規制塗布部材とを備えた現像装置において、上記現像剤帯電規制塗布部材が、少なくとも1個の円弧部と複数個平板部とからなり、上記平板部と上記円弧部とがこの順で交互に連結された円弧ばねであることを特徴としている。

0028

上記の構成によれば、現像剤供給部材によって一成分現像剤が現像剤担持体に供給されると、上記現像剤は上記現像剤担持体にて担持される。このとき、上記現像剤担持体と当接して設けられる現像剤帯電規制塗布部材により、上記現像剤は帯電され、かつ、その層厚が規制されて上記現像剤担持体に塗布される。

0029

ところで、上記現像剤は、上記現像剤帯電規制塗布部材と上記現像剤担持体との間、および上記現像剤供給部材と上記現像剤担持体との間で常時摺擦されているため、上記現像剤が受けるストレスは大きい。また、上記現像剤帯電規制塗布部材および上記現像剤供給部材は、現像剤担持体に例えば圧接された状態で酷使されるため劣化しやすい。そこで、長期にわたって良好な現像特性を維持し、一成分現像方式における現像装置の長寿命化を図るためには、低圧力下で現像剤の帯電、薄層形成、供給を行う機構形態、および周辺部材に働く応力を低減させる機構形態が必要となる。

0030

ここで、上記構成によれば、上記現像剤帯電規制塗布部材が、少なくとも1個の円弧部と複数個の平板部とからなり、上記平板部と上記円弧部とがこの順で交互に連結された円弧ばねで構成されているので、上記のような機構形態を容易に実現することが可能となる。つまり、上記構成によれば、例えば上記円弧部の半径、上記平板部の幅等の形状パラメータを任意に設定することにより、特性の違う種々の現像剤帯電規制塗布部材を容易に得ることができる。つまり、弾性を有する板ばねや、剛性を有する棒体あるいはローラを用いて現像剤帯電規制塗布部材を構成する従来の場合と比べて、上記現像剤帯電規制塗布部材における設計自由度が増加する。

0031

したがって、上記構成によれば、現像剤帯電規制塗布部材の設計次第で、例えば現像剤へのストレスおよび部材応力を容易に低減させることができる。その結果、最適な現像剤帯電規制塗布部材を得て、特に現像剤担持体の軸方向に現像剤層を均一な層厚で形成することができると共に、現像剤の帯電量を均一に保つことができる。

0032

また、上記現像剤が例えば磁性一成分現像剤である場合、現像剤層が立ちするため現像剤の凝縮は起こりにくい。これに対して、上記現像剤が例えば非磁性一成分現像剤である場合、現像剤層は密な薄層になるため現像剤の凝縮が起こりやすい。しかし、この場合であっても上述のような設計により、現像剤の充填密度過度に大きくならないように配慮して、上記現像剤の凝固フィルミングなどのトラブルの発生を防止することができ、長期にわたって良好な現像特性を維持することができる。

0033

請求項2の発明に係る現像装置は、上記の課題を解決するために、請求項1の構成において、上記円弧部が、上記現像剤帯電規制塗布部材と上記現像剤担持体との当接点よりも、上記現像剤担持体の回転方向に対して下流側になるように、かつ、上記現像剤帯電規制塗布部材と上記現像剤担持体との間に形成される2つの開口空間のうち、上記現像剤担持体の回転方向に対して上流側の開口空間が下流側の開口空間よりも大きくなるように、上記現像剤帯電規制塗布部材が配設されていることを特徴としている。

0034

上記の構成によれば、上記現像剤担持体の回転方向に対して上流側の開口空間に、帯電、規制されるべき上記現像剤が貯留されると共に十分に確保される。そして、現像剤担持体に接する最下層の現像剤層のみが現像剤担持体の移動に伴って必要量だけ搬送される。

0035

ところで、上記現像剤が例えば非磁性一成分現像剤である場合、磁力で上記現像剤を搬送することはできない。したがって、上記現像剤を搬送する力は、上記現像剤とその周辺部材との間に働く摩擦力および静電気力のみとなる。その結果、現像剤担持体に供給する現像剤の供給不足が生じやすい。

0036

しかし、上記構成によれば、上述のように現像剤の供給量が確保されるので、現像剤担持体に供給する現像剤の供給不足が生じるようなことがなくなる。したがって、上記構成によれば、現像剤帯電規制塗布部材において、現像剤の帯電、層厚規制、塗布を効率よく行うことができ、良好な現像を行うことができる。

0037

請求項3の発明に係る現像装置は、上記の課題を解決するために、請求項1または2の構成において、上記現像剤帯電規制塗布部材が、複数個の円弧部を有していることを特徴としている。

0038

上記の構成によれば、上記現像剤帯電規制塗布部材が、複数個の円弧部を有して構成されているので、上記現像剤帯電規制塗布部材における全体のばね定数を小さくすることができる。

0039

請求項4の発明に係る現像装置は、上記の課題を解決するために、請求項1、2または3の構成に加えて、上記現像剤担持体の回転方向に対して上記現像剤供給部材よりも下流側で上記現像剤帯電規制塗布部材よりも上流側に、上記現像剤の粉圧を制御する現像剤粉圧制御部材が設けられていることを特徴としている。

0040

上記の構成によれば、現像剤粉圧制御部材によって、現像剤供給部材の供給動作に伴って変化する現像剤の粉圧が一定に保たれると共に、現像剤担持体へ所定の塗布圧が与えられる。したがって、従来では、現像剤を現像剤担持体に確実に供給、塗布するために、現像剤供給部材を現像剤担持体に深く食い込ませて塗布圧を高くしていたが、上記構成によれば、そのように配置して塗布圧を高める必要がなくなる。

0041

つまり、現像剤供給部材と現像剤担持体とを非接触で配置しても、現像剤担持体に供給される現像剤に対して、現像剤粉圧制御部材によって所定の粉圧が与えられる。その結果、例えば現像剤担持体が高速で移動する高速現像においても、現像剤の供給が現像剤担持体の高速移動に追従し、現像剤担持体への現像剤の供給不足が生じるようなことがなくなる。したがって、上記構成によれば、上記両者を非接触で配置しても、現像速度に関係なく安定して現像剤を現像剤担持体に供給することができる。

0042

請求項5の発明に係る現像装置は、上記の課題を解決するために、請求項4の構成において、上記現像剤粉圧制御部材が、少なくとも1個の円弧部と複数個の平板部とからなり、上記平板部と上記円弧部とがこの順で交互に連結された円弧ばねであることを特徴としている。

0043

上記の構成によれば、上記現像剤粉圧制御部材が円弧ばねで構成されているので、上記現像剤粉圧制御部材の設計自由度が高まる。つまり、例えば上記円弧部の半径、上記平板部の幅等の形状パラメータを任意に設定することにより、特性の違う種々の現像剤粉圧制御部材が容易に得られる。したがって、上記構成によれば、上記現像剤粉圧制御部材の設計次第で、例えば現像剤へのストレスおよび部材応力を容易に低減させることができる。その結果、最適な現像剤粉圧制御部材を得て、良好な現像特性を維持することができる。

0044

請求項6の発明に係る現像装置は、上記の課題を解決するために、請求項4または5の構成において、上記現像剤粉圧制御部材の一部が、上記現像剤担持体に当接していることを特徴としている。

0045

上記の構成によれば、上記現像剤粉圧制御部材の一部が、上記現像剤担持体に当接しているので、上記現像剤担持体に供給される現像剤は、上記現像剤担持体と上記現像剤粉圧制御部材とによって摺擦される。その結果、上記現像剤への摩擦帯電付与能力が増進する。したがって、上記構成によれば、上記現像剤における摩擦帯電性を増進させることができる。

0046

請求項7の発明に係る現像装置は、上記の課題を解決するために、請求項6の構成において、上記円弧部が、上記現像剤粉圧制御部材と上記現像剤担持体との当接点よりも、上記現像剤担持体の回転方向に対して下流側になるように、かつ、上記現像剤粉圧制御部材と上記現像剤担持体との間に形成される2つの開口空間のうち、上記現像剤担持体の回転方向に対して上流側の開口空間が下流側の開口空間よりも大きくなるように、上記現像剤粉圧制御部材が配設されていることを特徴としている。

0047

上記の構成によれば、上記現像剤担持体の回転方向に対して上流側の開口空間に、現像剤帯電規制塗布部材にて帯電、規制されるべき現像剤が貯留されると共に十分に確保される。そして、現像剤担持体に接する最下層の現像剤層のみが現像剤担持体の移動に伴って必要量だけ搬送される。

0048

つまり、上記構成によれば、現像剤帯電規制塗布部材にて現像剤の供給量が確保され、その層厚が規制される前に、上記現像剤帯電規制塗布部材よりも現像剤担持体の回転方向に対して上流側にある現像剤粉圧制御部材にて現像剤の供給量がある程度確保され、その層厚が規制されるので、現像剤帯電規制塗布部材にかかる負担が大幅に軽減される。したがって、上記構成によれば、現像剤帯電規制塗布部材の長寿命化を図ることができると共に、現像剤帯電規制塗布部材において、現像剤の帯電、層厚規制、塗布をさらに効率よく行うことができ、その結果、良好な現像を確実に行うことができる。

0049

請求項8の発明に係る現像装置は、上記の課題を解決するために、請求項5、6または7の構成において、上記現像剤粉圧制御部材が、複数個の円弧部を有していることを特徴としている。

0050

上記の構成によれば、上記現像剤粉圧制御部材が、複数個の円弧部を有して構成されているので、上記現像剤粉圧制御部材における全体のばね定数を小さくすることができる。

0051

請求項9の発明に係る現像装置は、上記の課題を解決するために、請求項1ないし8のいずれかの構成に加えて、上記現像剤帯電規制塗布部材における、上記現像剤担持体と当接する側の表面に、ゴム弾性を有する弾性体が固着されていることを特徴としている。

0052

上記の構成によれば、上記現像剤帯電規制塗布部材における、上記現像剤担持体と当接する側の表面に、例えばシリコンゴムもしくはウレタンゴム等のゴム弾性を有する弾性体が固着されているので、上記円弧部の曲げ加工時に発生した現像剤帯電規制塗布部材表面しわうねり等の誤差、および上記現像剤帯電規制塗布部材における固定位置精度の誤差等が、上記の弾性体で吸収、解消される。したがって、上記構成によれば、現像剤帯電規制塗布部材におけるしわやうねり等の外乱要因の影響を抑えてニップ幅を確実に均一化することができると共に、現像剤帯電規制塗布部材の設計精度、固定位置精度等の要求精度緩和することができる。

0053

請求項10の発明に係る現像装置は、上記の課題を解決するために、請求項1ないし9のいずれかの構成において、上記現像剤が、非磁性一成分現像剤であることを特徴としている。

0054

上記の構成によれば、上記現像剤が、非磁性一成分現像剤であるので、磁性一成分現像剤に比べて帯電の安定性に優れ、帯電能力が高い。それゆえ、良好な現像特性を得ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0055

〔実施の形態1〕本発明の実施の一形態について図1ないし図4に基づいて説明すれば、以下の通りである。

0056

本実施形態における現像装置は、図2に示すように、トナー1(一成分現像剤)を収容する筺体としての現像槽2を備えている。上記トナー1は、例えばスチレンアクリル樹脂カーボンブラックシリカ、および荷電制御剤を含有した平均粒径7.5μmの非磁性一成分の正帯電トナーである。したがって、上記トナー1は、磁性一成分トナーに比べて帯電の安定性に優れ、帯電能力が高いので、磁性一成分トナーを用いる場合に比べて、良好な現像特性を得ることができるようになる。

0057

上記現像槽2の開口部には、該開口部をほぼ塞ぐように現像ローラ3(現像剤担持体)が設けられている。現像ローラ3は、供給されたトナー1を担持し、その回転により後述の静電潜像保持体7に上記トナー1を搬送するようになっている。この現像ローラ3は、例えばアルミニウム製現像スリーブで構成され、その表面は、球形ビーズによりJIS(Japanese Industrial Standard)−B0601で定義される中心線平均粗さRaが1μmとなるように粗面化されている。また、この現像ローラ3は、反時計回り(同図中の矢印A方向)に回転するようになっている。

0058

現像槽2の内部における、現像ローラ3の回転方向に対して上流側には、時計回り(同図中の矢印B方向)の回転により上記現像ローラ3にトナー1を供給するトナー供給ローラ4(現像剤供給部材)が設けられている。なお、同図では、上記トナー供給ローラ4は、現像ローラ3とは非接触で配置されているが、現像ローラ3と接触するように配置しても構わない。

0059

また、現像槽2の内部における、現像ローラ3の回転方向に対して下流側には円弧ばね5が設けられている。この円弧ばね5は、現像ローラ3に当接し、現像ローラ3に供給されるトナー1を帯電させ、かつ、該トナー1の層厚を規制しつつ該トナー1を現像ローラ3に塗布する、請求項1に記載の現像剤帯電規制塗布部材としての機能を有している。なお、円弧ばね5の詳細な構成については後述する。

0060

この円弧ばね5は、該円弧ばね5を支持する支持部材6を介して現像槽2に固定されている。上記支持部材6は、円弧ばね5との共振を防ぐため、固有振動数の十分高い剛体であることが望ましい。なお、支持部材6を用いずに上記円弧ばね5の一端部を直接現像槽2に固定するようにしても構わない。

0061

現像ローラ3に対向する位置には、時計回り(同図中矢印C方向)に回転する静電潜像保持体7が設けられている。この静電潜像保持体7は、図示しないコンピュータから入力された情報に基づいて変調されるレーザビームによって露光走査されるようになっており、その結果、静電潜像保持体7上に静電潜像が形成されるようになっている。上記静電潜像は、現像装置によって予め帯電されたトナー1によって現像され顕像化されるようになっている。本実施形態では、トナー1に与えるストレスを極力低減させるため、静電潜像保持体7と現像ローラ3とを所定の間隙を介して配置している。なお、上記両者を接触させるような構成であっても本実施形態において何ら支障はない。

0062

次に、上述した円弧ばね5の詳細な構成について説明する。円弧ばね5は、図1に示すように、1個の円弧部5aと、該円弧部5aの各端部にそれぞれ連結される平板部5bとから構成されている。そして、この円弧ばね5は、平板部5bの腹部が当接点Qで現像ローラ3と当接し、現像ローラ3の軸方向全域にわたって現像ローラ3を押圧するように設けられている。

0063

このとき、円弧ばね5の平板部5bと現像ローラ3との間には、2つの楔状の開口空間X、Yが形成される。すなわち、当接点Qよりも現像ローラ3の回転方向に対して上流側に開口空間Xが形成され、下流側に開口空間Yが形成される。本実施形態では、上記円弧部5aが、上記当接点Qよりも現像ローラ3の回転方向に対して下流側になるように、かつ、上記の開口空間Xが開口空間Yよりも大きくなるように、円弧ばね5を配置している。

0064

上記の構成において、トナー供給ローラ4の回転により搬送されたトナー1は、円弧ばね5によりその流れをき止められ、現像ローラ3と円弧ばね5との間に形成される楔状の開口空間Xに貯留される。このとき、上記開口空間Xには次々にトナー1が供給されるため、開口空間Xにおけるトナー1の粉圧が上昇する。これにより、円弧ばね5を内側へ圧縮するような力、つまり、円弧ばね5が現像ローラ3を押圧する方向(以下、押圧方向と略称する)とは逆方向に、平板部5bを圧縮するような力が発生する。

0065

ここで、平板部5bには、当接点Qを支点とした、円弧ばね5の変位量Δによる復元力が上記の押圧方向に働くため、開口空間Xに貯留されたトナー1は粉圧変動の影響を受けずに、その適量が現像ローラ3と円弧ばね5との間のニップ部Sに搬送される。ニップ部Sでは、円弧ばね5における上記の復元力により広いニップが確保され、搬送されたトナー1はこのニップ部Sで十分な摩擦電荷を付与される。

0066

ところで、トナー1が特に非磁性一成分トナーである場合、現像ローラ3に上記トナー1を磁力で搬送、供給することはできない。したがって、トナー1を現像ローラ3に付着搬送させる力は、トナー1と現像ローラ3との間に働く摩擦力と静電気力のみである。そのため、現像ローラ3へのトナー供給不足が生じやすい。

0067

ここで、上記構成では、円弧部5aが、当接点Qよりも現像ローラ3の回転方向に対して下流側になるように、かつ、開口空間Xが開口空間Yよりも大きくなるように、円弧ばね5を配置しているので、上記の開口空間Xに、帯電、規制されるべきトナー1が貯留されると共に十分に確保される。そして、現像ローラ3に接する最下層のトナー層のみが現像ローラ3の回転に伴って必要量だけ搬送される。

0068

したがって、上記構成によれば、開口空間Xでトナー1の供給量を確保しつつトナー1を帯電させ、かつ、当接部Qでトナー1の層厚を規制するという作用を効果的に行うことができると共に、良好な現像を行うことができる。

0069

なお、本実施形態では、円弧ばね5の平板部5bを直接現像ローラ3に当接させる構成としたが、図3に示すように、上記平板部5bにおける、現像ローラ3と当接する側の表面に、シリコンゴムもしくはウレタンゴム等のゴム弾性を有するゴム弾性体8(弾性体)を固着し、該ゴム弾性体8を現像ローラ3に当接させる構成としても構わない。

0070

通常、曲げ加工等によって円弧部5aを形成する際には、円弧ばね5の表面にしわやうねり等が発生する。しかし、このようにゴム弾性体8を固着することにより、上記のしわやうねり等の誤差がゴム弾性体8で吸収され、確実に解消される。また、円弧ばね5の固定位置精度に少々誤差が生じても、その誤差が同様にゴム弾性体8で吸収され、確実に解消される。したがって、この場合、円弧ばね5におけるしわやうねり等の外乱要因の影響を抑えてニップ幅を確実に均一化することができると共に、円弧ばね5の設計精度、固定位置精度等の要求精度を緩和することができる。

0071

なお、本実施形態では、円弧ばね5が、1個の円弧部5aと、該円弧部5aの各端部にそれぞれ連結される2個の平板部5bとで構成されているがこれに限定するわけではない。上記円弧ばね5は、少なくとも1個の円弧部5aと複数個の平板部5bとから構成され、上記平板部5bと上記円弧部5aとがこの順で交互に連結されていればよい。

0072

すなわち、図4に示すように、複数個の円弧部5aと複数個の平板部5bとを用い、平板部5bと円弧部5aとをこの順で交互に連結して円弧ばね5を構成しても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、この場合、円弧部5aを複数個用いることによって、円弧ばね5のトータルばね定数を小さくすることができる。なお、この場合でも、平板部5bにおける、現像ローラ3と当接する側の表面に上述したようなゴム弾性体8(図3参照)を固着し、該ゴム弾性体8を現像ローラ3に当接させるようにしてもよく、その結果、上記と同様の効果が得られるのは言うまでもない。

0073

〔実施の形態2〕本発明の実施の他の一形態について図5ないし図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態1で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略すると共に、実施の形態1と同一の構成についてもその説明を省略する。

0074

トナーを現像剤担持体に供給するトナー供給方式として一般的なものは、トナー供給部材を弾性体で構成し、該トナー供給部材を現像剤担持体と摺接させてトナーに摩擦電荷を付与しつつ該トナーを現像剤担持体に供給する方式である。しかし、このような方式では、トナーへ与えるストレスが大きく、長期使用時に画質劣化をもたらすことは前述の通りである。

0075

したがって、トナーへのストレスを低減させるためには、トナー供給部材を現像剤担持体と非接触で配置する方が望ましい。しかし、この場合、トナーへのストレスは確かに減少するが、一方でトナーへの帯電付与能力、およびトナーの現像剤担持体への供給、塗布能力は低下してしまう。

0076

ここで、トナー供給ローラ4と現像ローラ3とを非接触で配置するようにした実施の形態1では、円弧ばね5と現像ローラ3との間に形成される楔状の開口空間X、Yを適性化することにより、必要なトナー供給量が確保されている。しかし、現像ローラ3が例えば周速100mm/sec以上で回転する高速現像においては、現像ローラ3へのトナー1の供給能力は不十分である。

0077

そこで、本実施形態では、実施の形態1で用いた現像装置に、図5に示すように、現像ローラ3の回転方向に対してトナー供給ローラ4よりも下流側で円弧ばね5よりも上流側に、トナー1の粉圧を制御するトナー粉圧制御部材9(現像剤粉圧制御部材)を設けている。このトナー粉圧制御部材9は、その一方の端部が現像槽2に固定され、反対側の端部が自由端となる、いわゆる片持ち梁構造となっている。

0078

上記トナー粉圧制御部材9は、例えば弾性体からなる板ばねで構成され、トナー1の現像ローラ3への供給動作に伴って変化するトナー1の粉圧を一定に保ちつつ、現像ローラ3へ所定の塗布圧を与える機能を有している。

0079

上記の構成において、トナー供給ローラ4が回転すると、トナー1が現像ローラ3に供給される。このとき、現像ローラ3に供給されるトナー1の粉圧がトナー粉圧制御部材9によって一定に保たれ、現像ローラ3に所定の塗布圧が与えられる。そして、上記所定の塗布圧によって現像ローラ3に塗布されたトナー1は、その後、現像ローラ3の回転により円弧ばね5によって帯電されると共にその層厚が規制されて均一な層厚となる。

0080

なお、本実施形態では、装置が長時間稼働しても、現像ローラ3の周辺にトナー1が固着、あるいは凝縮していない。したがって、本実施形態の場合、従来の回転摺擦型の塗布手段を用いる場合に比べて、現像ローラ3に供給されるトナー1の粉圧は小さいものと考えられる。

0081

上記の構成によれば、現像ローラ3の回転方向に対してトナー供給ローラ4よりも下流側で円弧ばね5よりも上流側に、トナー粉圧を制御するトナー粉圧制御部材9が設けられているので、トナー供給ローラ4と現像ローラ3とを非接触で配置しても、上記トナー粉圧制御部材9によって現像ローラ3に供給されるトナー1に所定の粉圧が与えられる。その結果、現像ローラ3が例えば周速100m/sec以上の高速で回転する高速現像においても、現像ローラ3の高速回転に追従して、トナー1が現像ローラ3に確実に供給されるようになる。

0082

つまり、従来では、トナー1を現像ローラ3に確実に供給、塗布するために、トナー供給ローラ4を現像ローラ3に深く食い込ませて塗布圧を高くしていたが、上記構成によれば、そのように配置して塗布圧を高める必要がなくなる。したがって、上記構成によれば、上記両者を非接触で配置しても、現像速度に関係なく安定してトナー1を現像ローラ3に供給することができ、例えば高速現像においても、良好な現像を行うことができる。

0083

なお、本実施形態では、トナー粉圧制御部材9を現像ローラ3と非接触で配置しているが、図6に示すように、トナー粉圧制御部材9を現像ローラ3に当接させるようにしてもよい。トナー1に与えるストレスを考慮すると、上記両者は非接触である方が望ましいが、上記両者が接触しているとトナー1に対する摩擦帯電付与能力が増進する。したがって、この場合、トナー1における摩擦帯電性を増進させることができる。

0084

なお、本実施形態では、現像剤粉圧制御部材として板ばね構造のトナー粉圧制御部材9を用いているが、図7に示すように、少なくとも1個の円弧部9′aと複数個の平板部9′bとからなり、上記平板部9′bと上記円弧部9′aとがこの順で交互に連結された円弧ばね構造のトナー粉圧制御部材9′を用いても、上記と同様の効果を得ることができる。

0085

また、上記円弧部9′aが、上記トナー粉圧制御部材9′と上記現像ローラ3との当接点よりも、上記現像ローラ3の回転方向に対して下流側になるように、かつ、上記トナー粉圧制御部材9′と上記現像ローラ3との間に形成される2つの開口空間のうち、上記現像ローラ3の回転方向に対して上流側の開口空間が下流側の開口空間よりも大きくなるように、上記トナー粉圧制御部材9′を現像ローラ3に当接させる構成であれば、以下のような作用、効果が得られる。

0086

すなわち、上記現像ローラ3の回転方向に対して上流側の開口空間に、円弧ばね5にて帯電、規制されるべきトナー1が貯留されると共に十分に確保される。そして、現像ローラ3に接する最下層のトナー層のみが現像ローラ3の回転に伴って必要量だけ搬送される。

0087

つまり、上記構成によれば、円弧ばね5がトナー1の供給量を確保し、その層厚を規制する前に、上記円弧ばね5よりも現像ローラ3の回転方向に対して上流側にあるトナー粉圧制御部材9′がトナー1の供給量をある程度確保し、その層厚を規制する。これにより、円弧ばね5にかかる負担が大幅に軽減される。したがって、上記構成によれば、円弧ばね5の長寿命化を図ることができると共に、円弧ばね5において、トナー1の帯電、層厚規制、塗布をさらに効率よく行うことができ、その結果、良好な現像を確実に行うことができる。

0088

また、本実施形態では、上記のトナー粉圧制御部材9′が、1個の円弧部9′aと、該円弧部9′aの各端部にそれぞれ連結される2個の平板部9′bとで構成されているがこれに限定するわけではない。上記トナー粉圧制御部材9′は、少なくとも1個の円弧部9′aと複数個の平板部9′bとから構成され、上記平板部9′bと上記円弧部9′aとがこの順で交互に連結されていればよい。特に、上記トナー粉圧制御部材9′が、複数個の円弧部9′aを有する構成であれば、上記トナー粉圧制御部材9′における全体のばね定数を小さくすることができる。

0089

また、図7では、トナー粉圧制御部材9′が現像ローラ3と接触して配置されているが、トナー粉圧制御部材9′と現像ローラ3との間に所定の間隙を設けて上記両者を非接触としても構わない。トナー1に与えるストレスを考慮すると、上記両者は非接触である方が望ましいが、上記両者が接触しているとトナー1に対する摩擦帯電付与能力が増進する。したがって、この場合、トナー1における摩擦帯電性を増進させることができる。

0090

なお、図示はしないが、トナー粉圧制御部材9、9′における、現像ローラ3と当接する側の表面に、シリコンゴムもしくはウレタンゴム等のゴム弾性を有するゴム弾性体を固着し、該ゴム弾性体を現像ローラ3に当接させる構成としても構わない。

0091

通常、曲げ加工等によって円弧部9′aを形成する際には、トナー粉圧制御部材9′の表面にしわやうねり等が発生する。しかし、このようにゴム弾性体を固着することにより、上記のしわやうねり等の誤差が上記のゴム弾性体で吸収され、確実に解消される。また、トナー粉圧制御部材9、9′の固定位置精度に少々誤差が生じても、その誤差が同様に上記のゴム弾性体で吸収され、確実に解消される。したがって、トナー粉圧制御部材9′におけるしわやうねり等の外乱要因の影響を抑えてトナー1に対する摩擦帯電付与能力を確実に増進させることができると共に、トナー粉圧制御部材9、9′の設計精度、固定位置精度等の要求精度を緩和することができる。

0092

〔実施例1〕次に、本発明の一実施例について図8に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施例では、上述の実施の形態1、2で述べた円弧ばね5の種々の設計例について説明する。なお、説明の便宜上、実施の形態1、2で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。

0093

N個の円弧部5aを有する円弧ばね5において、トナー1の層厚を規制するのに必要な荷重F〔kgf〕は、

0094

0095

で表される。ただし、
R:円弧部5aの半径〔mm〕
W:当接点Qにおける法線と平板部5bとの交点から円弧部5aの端部Gまでの直線部の長さ〔mm〕
E:弾性係数〔kgf/mm2 〕
b:円弧ばね5(平板部5b)の幅(円弧ばね5における現像ローラ3の軸方向の長さ)〔mm〕
t:円弧ばね5の厚さ〔mm〕
Δ:円弧ばね5の変位量(平板部5bにおける鉛直方向の変位量〔mm〕)
λ=2W/R
である。このとき、円弧ばね5の変位量Δの係数ばね定数Kに相当する。また、周辺部材に発生する最大発生応力σmax は、表1中の式で与えられる。

0096

0097

ここで、
(ア)必要ばね荷重F/b≧トナー1の層厚を規制するのに必要な単位長さ当たりの力
(イ)最大発生応力σmax <ばね限界応力
(ウ)円弧ばね5の変位量Δ≫円弧ばね5の形状誤差
の各条件を満たすように、円弧部5aの半径R、円弧ばね5の幅bならびにその厚さtを選択することによって、円弧ばね5を最適化することができる。表2は、このようにして最適化した各種円弧ばね5を示している。なお、ここでは円弧部5aの個数Nを1とした。また、円弧ばね5の材質は、ヤング率が10000kgf/mm2 、ばね限界応力が30kgf/mm2 のりん青銅であり、必要ばね荷重F/bを40gf/cm以上とした。

0098

0099

表2中の設計例1では、円弧部5aの半径R、平板部5bにおける直線部の長さWが共に、他の設計例2、3に比べて小さく、小型の円弧ばね5が得られていることがわかる。また、設計例2では、最大発生応力σmax が他の設計例1、3に比べて顕著に小さく、低応力の円弧ばね5が得られていることがわかる。一方、設計例3では、ばね定数Kが他の設計例1、2に比べて小さく、低ばね定数の円弧ばね5が得られていることがわかる。

0100

このように、上記した条件(ア)、(イ)、(ウ)を満たすように各種の値を設定することにより、各種現像装置に対応した最適な円弧ばね5を得ることができる。

0101

〔実施例2〕本発明の他の実施例について図8ないし図12に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施例では、実施例1の設計例2で得られた低応力の円弧ばね5と、従来の弾性体方式、剛体方式で用いられたトナー層厚規制部材との特性の相違について説明する。なお、説明の便宜上、実施の形態1、2で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。

0102

まず、図8に示すように、上述の設計例2に基づき、厚さtが0.2mm、円弧部5aの半径Rが2.6mmである円弧ばね5を試作した。なお、このとき、平板部5bの長さ(GH間の距離)を14mmとした。そして、平板部5bにおける現像ローラ3との当接面に、厚さ2mmのシリコンゴムからなるゴム弾性体8を固着した。

0103

なお、本実施例におけるトナー1(図1参照)は、例えばスチレンアクリル樹脂にカーボンブラック、シリカ、および荷電制御剤を含有した平均粒径7.5μmの非磁性一成分の正帯電トナーである。また、現像ローラ3は、アルミニウム製現像スリーブで構成され、その表面は、球形ビーズによりJIS−B0601で定義される中心線平均粗さRaが1μmとなるように粗面化されている。また、現像ローラ3は、周速190mm/secで反時計回り(同図中矢印A方向)に回転するようになっている。トナー供給ローラ4(図1参照)は、現像ローラ3と非接触に配置されて現像ローラ3と逆方向(時計回り)に回転するようになっている。また、現像ローラ3の回転方向に対してトナー供給ローラ4よりも下流側で円弧ばね5よりも上流側には、トナー1の粉圧を制御するトナー粉圧制御部材9(図5参照)が設けられている。このトナー粉圧制御部材9はステンレス板で構成され、その厚さは0.2mm、突き出し長さは20mmとなっている。

0104

そして、本実施例との比較のため、図9ないし図11に示すように、従来の剛体バー当接法、弾性体トレーリング当接法、弾性体カウンター当接法で用いられるトナー層厚規制部材21、22、23をそれぞれ試作し、上記と同様に、現像ローラ3との当接面に厚さ2mmのシリコンゴムからなるゴム弾性体8を固着した。

0105

このとき、従来の剛体バー当接法では、トナー層厚規制部材21におけるニップ幅方向の長さをLとし、L=10mmとした。また、弾性体トレーリング当接法および弾性体カウンター当接法では、トナー層厚規制部材22、23におけるばね支持部から当接部までの長さをLとし、L=22mmとした。

0106

ここで、トナー1への圧縮応力が大きいと、トナー1へのストレスが大きくなると共に、トナー充填率Pが大きくなる。したがって、トナー充填率Pが小さくなるようにトナー層を形成すれば、トナー1への低ストレスが実現されることになる。そこで、本発明および従来例において、トナー1へのストレスを見積もる尺度として、現像ローラ3に積層形成されたトナー層のトナー充填率Pを以下のようにして調べ、それぞれの場合を評価した。

0107

トナー層表面電位Vt は、トナー付着量(M/A)、トナー充填率P、トナー比電荷(q/m)の関数であり、真空誘電率をε0 、トナー1の比誘電率をεt 、トナー1の真の比重をδとして、

0108

0109

で表される。したがって、上式(2)をPについて整理すると、Pの2次方程式として次の(3)式が得られる。

0110

0111

上式(3)をPについて解くと、

0112

0113

となる。このようにして得られた計算結果を表3に示す。

0114

0115

上記表3の結果より、以下の結論が得られる。

0116

同一荷重線圧)下においては、弾性体トレーリング当接法および円弧ばね5を用いた方式(以下、単に円弧ばね方式と略称する)は、トナー充填率Pが比較的小さい。

0117

トナー充填率Pの大小はニップ幅の大小と相関関係がある。すなわち、同一荷重下ではニップ幅が広いほど、単位面積当たりトナー圧縮力が軽減される。円弧ばね方式は、他の当接法と比べてニップ幅が最も広くなっており、その結果、トナー充填率Pが小さくなっているものと考えられる。

0118

円弧ばね方式は、弾性体当接法に比べてトナー付着量(M/A)を十分確保しており、トナー1を現像ローラ3へ塗布する能力が高い。

0119

弾性体カウンター当接法は、当接荷重およびニップ幅が最も小さいにもかかわらず、トナー充填率Pは最も大きくなっている。これにより、弾性体カウンター当接法は、単位面積当たりのトナー圧縮力が高く、トナー1へのストレスが大きいと言える。

0120

円弧ばね方式では、当接荷重を40gf/cmから110gf/cmに変化させても、トナー比電荷(q/m)、トナー付着量(M/A)の変化が小さい。したがって、円弧ばね方式は、荷重変動の影響を受けにくいと言える。

0121

円弧ばね方式は、弾性体当接法に比べて最大発生応力σmax が小さい。また、円弧ばね方式では、部材突き出し長さLを短く設定することができるため、円弧ばね5が座屈変形することはない。

0122

つまり、円弧ばね方式は、トナー充填率Pが小さく、トナー1へのストレスが軽減されると共に、部材応力が軽減されることがわかる。

0123

また、円弧ばね方式と剛体バー当接法とにおいて、現像ローラ3の軸方向におけるトナー層表面電位の分布を調べた結果を図12に示す。なお、同図中、曲線a1は円弧ばね方式を示し、曲線a2は剛体バー当接法を示している。

0124

同図より、円弧ばね方式は、剛体バー当接法のようにトナー層表面電位が湾曲状に変化するようなことがなく、現像ローラ3の軸方向において均一にトナー層が形成されていることがわかる。

0125

以上のように、本実施形態における現像装置は、トナー1を担持する現像ローラ3と、該現像ローラ3に上記トナー1を供給するトナー供給ローラ4と、上記現像ローラ3に当接し、上記現像ローラ3に供給されるトナー1を帯電させ、かつ、該トナー1の層厚を規制しつつ該トナー1を上記現像ローラ3に塗布する現像剤帯電規制塗布部材とを備えた現像装置において、上記現像剤帯電規制塗布部材が、少なくとも1個の円弧部5aと複数個の平板部5bとからなり、上記平板部5bと上記円弧部5aとがこの順で交互に連結された円弧ばね5であることを特徴としている。

0126

上記の構成によれば、トナー供給ローラ4によってトナー1が現像ローラ3に供給されると、上記トナー1は上記現像ローラ3にて担持される。このとき、上記現像ローラ3と当接して設けられる現像剤帯電規制塗布部材により、上記トナー1は帯電され、かつ、その層厚が規制されて上記現像ローラ3に塗布される。

0127

ところで、上記トナー1は、上記現像剤帯電規制塗布部材と上記現像ローラ3との間、および上記トナー供給ローラ4と上記現像ローラ3との間で常時摺擦されているため、上記のような周辺部材から受けるストレスは大きい。また、上記現像剤帯電規制塗布部材および上記トナー供給ローラ4は、現像ローラ3に圧接された状態で酷使されるため劣化しやすい。そこで、長期にわたって良好な現像特性を維持し、一成分現像方式における現像装置の長寿命化を図るためには、低圧力下でトナー1の帯電、薄層形成、供給を行う機構形態、および周辺部材に働く応力を低減させる機構形態が必要となる。

0128

ここで、上記構成によれば、上記現像剤帯電規制塗布部材が、少なくとも1個の円弧部5aと複数個の平板部5bとからなり、上記平板部5bと上記円弧部5aとがこの順で交互に連結された円弧ばね5であるので、上記のような機構形態を容易に実現することが可能となる。つまり、上記構成によれば、例えば上記円弧部5aの半径R、上記平板部5bの幅b、上記円弧部5aと上記平板部5bの長さの比λ等の形状パラメータを任意に設定することにより、特性の違う種々の円弧ばね5を容易に得ることができる。つまり、弾性を有する板ばねや、剛性を有する棒体あるいはローラを用いて現像剤帯電規制塗布部材を構成する従来の場合と比べて、上記現像剤帯電規制塗布部材の設計自由度が高くなる。

0129

したがって、上記構成によれば、円弧ばね5の設計次第で、例えばトナー1へのストレスおよび部材応力を容易に低減させることができる。その結果、最適な円弧ばね5を得て、特に現像ローラ3の軸方向にトナー層を均一な層厚で形成することができると共に、トナー1の帯電量を均一に保つことができる。

0130

また、上記トナー1が例えば磁性一成分トナーである場合、トナー層が穂立ちするためトナー1の凝縮は起こりにくい。これに対して、上記トナー1が例えば非磁性一成分トナーである場合、トナー層は密な薄層になるためトナー1の凝縮が起こりやすい。しかし、この場合であっても上述のような設計により、トナー1の充填密度が過度に大きくならないように配慮して、上記トナー1の凝固やフィルミングなどのトラブルの発生を防止することができ、長期にわたって良好な現像特性を維持することができる。

0131

また、現像剤粉圧制御部材として、図7に示すように、少なくとも1個の円弧部9′aと複数個の平板部9′bとからなり、上記平板部9′bと上記円弧部9′aとがこの順で交互に連結された円弧ばね構造のトナー粉圧制御部材9′を用いた場合でも、上記と同様にトナー粉圧制御部材9′の設計自由度が高まる。つまり、例えば上記円弧部9′aの半径、上記平板部9′bの幅等の形状パラメータを任意に設定することにより、特性の違う種々のトナー粉圧制御部材9′を容易に得ることができる。したがって、上記構成によれば、上記トナー粉圧制御部材9′の設計次第で、例えばトナー1へのストレスおよび部材応力を容易に低減させることができる。その結果、最適なトナー粉圧制御部材9′を得て、良好な現像特性を維持することができる。

発明の効果

0132

請求項1の発明に係る現像装置は、以上のように、現像剤帯電規制塗布部材が、少なくとも1個の円弧部と複数個の平板部とからなり、上記平板部と上記円弧部とがこの順で交互に連結された円弧ばねである構成である。

0133

それゆえ、例えば上記円弧部の半径、上記平板部の幅等の形状パラメータを任意に設定することにより、特性の違う種々の現像剤帯電規制塗布部材が容易に得られる。つまり、弾性を有する板ばねや、剛性を有する棒体あるいはローラを用いて現像剤帯電規制塗布部材を構成する従来の場合と比べて、上記現像剤帯電規制塗布部材の設計自由度が高くなる。

0134

したがって、上記構成によれば、現像剤帯電規制塗布部材の設計次第で、例えば現像剤へのストレスおよび部材応力を容易に低減させることができる。その結果、最適な現像剤帯電規制塗布部材を得て、特に現像剤担持体の軸方向に現像剤層を均一な層厚で形成することができると共に、現像剤の帯電量を均一に保つことができるという効果を奏する。

0135

また、上記構成によれば、上記現像剤が例えば非磁性一成分現像剤である場合でも、上述のような設計により、上記現像剤の充填密度が過度に大きくならないように配慮して、上記現像剤の凝固やフィルミングなどのトラブルの発生を防止することができ、長期にわたって良好な現像特性を維持することができるという効果を併せて奏する。

0136

請求項2の発明に係る現像装置は、以上のように、請求項1の構成において、上記円弧部が、上記現像剤帯電規制塗布部材と上記現像剤担持体との当接点よりも、上記現像剤担持体の回転方向に対して下流側になるように、かつ、上記現像剤帯電規制塗布部材と上記現像剤担持体との間に形成される2つの開口空間のうち、上記現像剤担持体の回転方向に対して上流側の開口空間が下流側の開口空間よりも大きくなるように、上記現像剤帯電規制塗布部材が配設されている構成である。

0137

それゆえ、請求項1の構成による効果に加えて、上記現像剤担持体の回転方向に対して上流側の開口空間に、帯電、規制されるべき上記現像剤が貯留されると共に十分に確保されるので、上記現像剤担持体に供給する現像剤の供給不足が生じるようなことがなくなる。したがって、上記構成によれば、現像剤帯電規制塗布部材において、現像剤の帯電、層厚規制、塗布を効率よく行うことができ、良好な現像を行うことができるという効果を奏する。

0138

請求項3の発明に係る現像装置は、以上のように、請求項1または2の構成において、上記現像剤帯電規制塗布部材が、複数個の円弧部を有している構成である。

0139

それゆえ、請求項1または2の構成による効果に加えて、上記現像剤帯電規制塗布部材が、複数個の円弧部を有しているので、上記現像剤帯電規制塗布部材における全体のばね定数を小さくすることができるという効果を奏する。

0140

請求項4の発明に係る現像装置は、以上のように、請求項1、2または3の構成に加えて、上記現像剤担持体の回転方向に対して上記現像剤供給部材よりも下流側で上記現像剤帯電規制塗布部材よりも上流側に、上記現像剤の粉圧を制御する現像剤粉圧制御部材が設けられている構成である。

0141

それゆえ、請求項1、2または3の構成による効果に加えて、現像剤供給部材と現像剤担持体とを非接触で配置しても、現像剤担持体に供給される現像剤に対して、現像剤粉圧制御部材によって所定の粉圧が与えられる。その結果、例えば現像剤担持体が高速で移動する高速現像においても、現像剤の供給が現像剤担持体の高速移動に追従し、現像剤担持体への現像剤の供給不足が生じるようなことがなくなる。したがって、上記構成によれば、上記両者を非接触で配置しても、現像速度に関係なく安定して現像剤を現像剤担持体に供給することができるという効果を奏する。

0142

請求項5の発明に係る現像装置は、以上のように、請求項4の構成において、上記現像剤粉圧制御部材が、少なくとも1個の円弧部と複数個の平板部とからなり、上記平板部と上記円弧部とがこの順で交互に連結された円弧ばねである構成である。

0143

それゆえ、請求項4の構成による効果に加えて、上記現像剤粉圧制御部材が円弧ばねで構成されているので、上記現像剤粉圧制御部材の設計自由度が高まる。したがって、上記現像剤粉圧制御部材の設計次第で、例えば現像剤へのストレスおよび部材応力を容易に低減させることができるという効果を奏する。また、その結果、最適な現像剤粉圧制御部材を得て、良好な現像特性を維持することができるという効果を併せて奏する。

0144

請求項6の発明に係る現像装置は、以上のように、請求項4または5の構成において、上記現像剤粉圧制御部材の一部が、上記現像剤担持体に当接している構成である。

0145

それゆえ、請求項4または5の構成による効果に加えて、上記現像剤粉圧制御部材の一部が、上記現像剤担持体に当接しているので、上記現像剤担持体に供給される現像剤が、上記現像剤担持体と上記現像剤粉圧制御部材とによって摺擦され、その結果、上記現像剤への摩擦帯電付与能力が増進する。したがって、上記構成によれば、上記現像剤における摩擦帯電性を増進させることができるという効果を奏する。

0146

請求項7の発明に係る現像装置は、以上のように、請求項6の構成において、上記円弧部が、上記現像剤粉圧制御部材と上記現像剤担持体との当接点よりも、上記現像剤担持体の回転方向に対して下流側になるように、かつ、上記現像剤粉圧制御部材と上記現像剤担持体との間に形成される2つの開口空間のうち、上記現像剤担持体の回転方向に対して上流側の開口空間が下流側の開口空間よりも大きくなるように、上記現像剤粉圧制御部材が配設されている構成である。

0147

それゆえ、請求項6の構成による効果に加えて、現像剤帯電規制塗布部材が現像剤の供給量を確保し、その層厚を規制する前に、上記現像剤帯電規制塗布部材よりも現像剤担持体の回転方向に対して上流側にある現像剤粉圧制御部材が現像剤の供給量をある程度確保し、その層厚を規制するので、上記現像剤帯電規制塗布部材にかかる負担が大幅に軽減される。したがって、上記構成によれば、現像剤帯電規制塗布部材の長寿命化を図ることができると共に、現像剤帯電規制塗布部材において、現像剤の帯電、層厚規制、塗布をさらに効率よく行うことができ、その結果、良好な現像を確実に行うことができるという効果を奏する。

0148

請求項8の発明に係る現像装置は、以上のように、請求項5、6または7の構成において、上記現像剤粉圧制御部材が、複数個の円弧部を有している構成である。

0149

それゆえ、請求項5、6または7の構成による効果に加えて、上記現像剤粉圧制御部材が、複数個の円弧部を有しているので、上記現像剤粉圧制御部材における全体のばね定数を小さくすることができるという効果を奏する。

0150

請求項9の発明に係る現像装置は、以上のように、請求項1ないし8のいずれかの構成に加えて、上記現像剤帯電規制塗布部材における、上記現像剤担持体と当接する側の表面に、ゴム弾性を有する弾性体が固着されている構成である。

0151

それゆえ、請求項1ないし8のいずれかの構成による効果に加えて、上記円弧部の曲げ加工時に発生した現像剤帯電規制塗布部材表面のしわやうねり等の誤差、および上記現像剤帯電規制塗布部材における固定位置精度の誤差等が、上記の弾性体で吸収、解消される。したがって、上記構成によれば、現像剤帯電規制塗布部材におけるしわやうねり等の外乱要因の影響を抑えてニップ幅を確実に均一化することができると共に、現像剤帯電規制塗布部材の設計精度、固定位置精度等の要求精度を緩和することができるという効果を奏する。

0152

請求項10の発明に係る現像装置は、以上のように、請求項1ないし9のいずれかの構成において、上記現像剤が、非磁性一成分現像剤である構成である。

0153

それゆえ、請求項1ないし9のいずれかの構成による効果に加えて、上記現像剤が、非磁性一成分現像剤であるので、磁性一成分現像剤に比べて帯電の安定性に優れ、帯電能力が高い。それゆえ、良好な現像特性を得ることができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0154

図1本発明に係る現像装置における主要部の詳細な構成を示す断面図である。
図2上記現像装置の概略の構成を示す断面図である。
図3円弧ばねにゴム弾性体を固着した例を示す断面図である。
図4上記円弧ばねが、複数個の円弧部および平板部で構成されている例を示す断面図である。
図5上記現像装置にトナー粉圧制御部材が設けられている例を示す断面図である。
図6上記トナー粉圧制御部材が現像ローラに当接して設けられている例を示す断面図である。
図7上記トナー粉圧制御部材が円弧ばね構造である例を示す断面図である。
図8上記現像装置における主要部の構成を示す断面図である。
図9剛体バー当接法の構成を示す断面図である。
図10弾性体トレーリング当接法の構成を示す断面図である。
図11弾性体カウンター当接法の構成を示す断面図である。
図12現像ローラの軸方向におけるトナー層表面電位の分布を示すグラフである。
図13従来の弾性体トレーリング当接法の構成を示す断面図である。
図14従来の弾性体カウンター当接法の構成を示す断面図である。
図15従来の剛体バー当接法の構成を示す断面図である。
図16従来の剛体ローラ当接法の構成を示す断面図である。
図17現像ローラの軸方向におけるトナー層表面電位と最大電位との比を示すグラフである。

--

0155

1トナー(一成分現像剤)
3現像ローラ(現像剤担持体)
4トナー供給ローラ(現像剤供給部材)
5円弧ばね(現像剤帯電規制塗布部材)
5a 円弧部
5b平板部
8ゴム弾性体(弾性体)
9トナー粉圧制御部材(現像剤粉圧制御部材)

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