JP2004109868A - 現像剤規制部材、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

現像剤規制部材、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】現像剤規制部材の規制位置における発熱による現像剤の温度上昇を効率よく抑制することができる現像剤規制部材、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像スリーブ65上の現像剤を規制する現像剤規制部材73が、現像スリーブ65表面における移動方向と直交する方向に延在する中空を有するとともに、金属からなる単一部材で形成され、現像剤規制部材73内の中空側から現像剤規制部材73を冷却する冷却手段を設ける。現像剤規制部材73の少なくとも現像スリーブ65に対向している剤規制部73aは、板部材に曲げ加工を施して形成するのが好ましい。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、FAXなどの画像形成装置、並びに該装置に用いる現像剤規制部材、現像装置及びプロセスカートリッジに関するものである。詳しくは、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材、並びにその現像剤規制部材を有する現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の現像装置として、現像ローラ等の現像剤担持体に現像剤を担持し、感光体等の像担持体に対向する現像領域に搬送する現像装置が知られている。この現像装置では、現像剤担持体上に担持された現像剤を現像剤規制部材で規制した後、現像領域に搬送される。ところが、この現像剤規制部材で現像剤を規制している規制位置では、現像剤規制部材と現像剤との摩擦、現像剤担持体表面と現像剤との摩擦、及び現像剤同士の摩擦によって熱が発生する。この現像剤の温度上昇は、現像剤の現像能力を低下させたり、現像剤を劣化させて寿命を短くしたりする。例えば、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤の場合、上記規制位置での現像剤の温度上昇により、トナーの帯電量が低下して現像剤の現像能力が低下する。また、現像剤に添加した外添剤が軟化したトナーに埋没し、磁性キャリア同士が直に接触することにより、磁性キャリアの形状が変化して現像剤が劣化する。また、上記現像剤を構成するトナーの温度上昇は、現像剤担持体表面上のトナーフィルミングの原因にもなる。すなわち、上記規制位置でトナーの温度が上昇すると、トナーが柔らかくなってしまいには融けてしまう。このトナーの溶融物が現像剤担持体の表面にフィルム状に付着し、現像剤担持体の性能を著しく低下させるトナーフィルミングが発生する。
【0003】
そこで、上記規制位置での現像剤の温度上昇を抑制するために、特許文献1では、現像剤規制部材に接触する放熱用ヒートシンクと、この放熱用ヒートシンクを冷却する冷却手段とを設けた現像装置が提案されている。そして、この現像装置では、現像剤規制部材の長手方向の温度を均一化するために上記放熱用ヒートシンクにヒートパイプを埋め込んだり、現像剤規制部材にヒートパイプを固着したりしている。
【0004】
また、特許文献2では、薄いシート状部材を少なくとも現像剤担持体側に膨出するように撓ませるとともに、このシート状部材の膨出部分を現像剤担持体の表面に圧接させた現像剤規制部材を備えた現像装置が提案されている。この現像剤規制部材のシート状部材の膨出部分は、現像剤担持体の表面に沿った形状に変形するように構成されている。そして、上記シート状部材の材質としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)のようなゴム弾性を有しない合成樹脂が用いられている。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−235942号公報
【特許文献2】
特開2001−083799号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1に開示されている現像装置では、上記放熱用ヒートシンクが現像剤規制部材に接触するように設けられている。そのため、両者の接触面における熱抵抗により、現像剤規制部材から放熱用ヒートシンクへの熱伝達が効率的に行われず、上記規制位置での現像剤の温度上昇を効率よく抑制することができないという問題点があった。
また、上記特許文献1に開示されている現像装置では、上記放熱用ヒートシンクにヒートパイプを埋め込んだり、現像剤規制部材にヒートパイプを固着したりしている。しかしながら、このヒートパイプは、前述のように現像剤規制部材の長手方向の温度を均一化するためのものであり、現像剤規制部材全体の温度上昇を抑制する機能は有していないものと考えられる。
【0007】
また、上記特許文献2に開示されている現像装置では、現像剤規制部材を構成するシート状部材の材質として金属よりも熱伝導率が低い合成樹脂が用いられている。そのため、上記現像剤規制部材を構成するシート状部材を介して、現像剤を規制している規制位置で発生した熱を逃がしにくく、上記規制位置での現像剤の温度上昇を効率よく抑制することができないという問題点があった。
また、上記特許文献2には、上記シート状部材の内面(裏面)に、合成樹脂よりも熱伝導率の高い材質からなる熱伝導層や突起部を形成した現像剤規制部材が開示されている。しかしながら、この現像剤規制部材においても、現像剤担持体上の現像剤と直に接触しているのが合成樹脂であるため、上記規制位置で現像剤の温度上昇を効率よく抑制するのは難しいと考えられる。
【0008】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものである。その目的は、現像剤規制部材の規制位置における発熱による現像剤の温度上昇を効率よく抑制することができる現像剤規制部材、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、該現像剤規制部材は、該現像剤担持体表面における移動方向と直交する方向に延在する中空を有するとともに、金属からなる単一部材で形成され、該現像剤規制部材内の中空側から該現像剤規制部材を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、該現像剤規制部材は、該現像剤担持体表面における移動方向と直交する方向に延在する中空を有するとともに、少なくとも該現像剤担持体に対向している表面から該中空側の表面に至る剤規制部が金属で形成され、該現像剤規制部材の該中空側の内面に冷却媒体を接触させるように供給して該現像剤規制部材を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の現像装置において、上記現像剤規制部材の少なくとも上記現像剤担持体に対向している剤規制部を、板部材に曲げ加工を施して形成したことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかの現像装置において、上記現像剤規制部材は、上記現像剤担持体の表面から離間させて配置したものであることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれかの現像装置において、上記冷却手段として、上記現像剤規制部材の中空の部分に気体を送風する手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5の現像装置において、上記冷却手段で送風する気体の温度が、装置本体の外側の外気の温度よりも低いことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項5の現像装置において、上記現像剤規制部材の上記剤規制部の温度を測定し、その測定結果に基づいて上記冷却手段で送風する気体の温度を調整する温度調整手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至4のいずれかの現像装置において、上記冷却手段として、上記現像剤規制部材の中空の部分に冷却液を通過させる手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項1乃至4のいずれかの現像装置において、上記冷却手段として、上記現像剤規制部材の中空の部分を貫通するように配置された棒状の伝熱部材と、該伝熱部材の端部から熱を逃がす手段とを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至9のいずれかの現像装置において、上記現像剤が、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤であり、該磁性キャリアの粒径が、20μm以上50μm以下であることを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項1乃至9のいずれかの現像装置において、上記現像剤が、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤であり、該磁性キャリアが、磁性体の芯材に対して樹脂コート層を有するものであり、該樹脂コート層が、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂部分と、帯電調整材とを含有させたものであることを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項1乃至9のいずれかの現像装置において、上記現像剤が、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤であり、該トナーの体積平均粒径Dv[μm]と個数平均粒径Dn[μm]との比(Dv/Dn)が1.05以上1.30以下であることを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項1乃至9のいずれかの現像装置において、上記現像剤が、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤であり、該トナーの平均円形度が0.95以上0.99以下であることを特徴とするものである。
また、請求項14の発明は、請求項1乃至9のいずれかの現像装置において、上記現像剤が、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤であり、該トナーが、少なくとも、プレポリマー、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ、該トナー組成物を重付加反応させ得られたトナーであることを特徴とするものである。
また、請求項15の発明は、請求項1乃至9のいずれかの現像装置において、上記現像剤が、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤であり、該トナーの形状係数(SF−1)が120以上180以下であることを特徴とするものである。
【0010】
また、請求項16の発明は、像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、該像担持体の帯電された表面を露光して潜像を形成する露光手段と、該像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段とを有する画像形成装置の本体に対して着脱可能であり、少なくとも該像担持体と該現像手段とが一体的に支持されたプロセスカートリッジにおいて、該現像手段が、請求項1乃至15のいずれかの現像装置であることを特徴とするものである。
また、請求項17の発明は、像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、該像担持体の帯電された表面を露光して潜像を形成する露光手段と、該像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段とを有する画像形成装置において、該現像手段が、請求項1乃至15のいずれかの現像装置であることを特徴とするものである。
【0011】
また、請求項18の発明は、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体の表面に対向するように配置され、該現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材において、該現像剤担持体表面における移動方向と直交する方向に延在する中空を有するとともに、金属からなる単一部材で形成されたことを特徴とするものである。
また、請求項19の発明は、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体の表面に対向するように配置され、該現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材において、該現像剤担持体表面における移動方向と直交する方向に延在する中空を有するとともに、少なくとも該現像剤担持体に対向している表面から該中空側の表面に至る剤規制部が金属で形成され、該中空に面する内面に冷却媒体を接触させて供給し得るように該中空の部分を形成したことを特徴とするものである。
また、請求項20の発明は、請求項18又は19の現像剤規制部材において、少なくとも上記現像剤担持体に対向している剤規制部を、板部材に曲げ加工を施して形成したことを特徴とするものである。
【0012】
また、請求項1、3乃至15の現像装置、請求項16のプロセスカートリッジ、請求項17の画像形成装置、並びに請求項18及び20の現像剤規制部材では、現像剤規制部材の剤規制部が合成樹脂よりも熱伝導率が高い金属で形成されている。そのため、現像剤規制部材に合成樹脂を用いた場合に比して、現像剤規制部材による規制位置で発生した発熱を現像剤規制部材の中空に面する内面側に速やかに伝達させることができる。更に、現像剤規制部材が単一部材で形成されているため、複数部材で構成した場合のような部材間の境界での熱抵抗がなく、上記規制位置で発生した発熱を現像剤規制部材の中空に面する内面側に更に速やかに伝達させることができる。そして、この現像剤規制部材の内面で囲まれた中空側から冷却手段で冷却されるため、現像剤規制部材の中空側の内面に伝達してきた熱を中空内に速やかに逃がして排出することができる。
請求項2乃至15の現像装置、請求項16のプロセスカートリッジ、請求項17の画像形成装置、並びに請求項19及び20の現像剤規制部材では、現像剤規制部材の少なくとも現像剤担持体に対向している表面から中空側の表面に至る剤規制部が、合成樹脂よりも熱伝導率が高い金属で形成されている。そのため、現像剤規制部材の剤規制部に合成樹脂を用いた場合に比して、現像剤規制部材による規制位置で発生した熱を現像剤規制部材の中空に面する内面側に速やかに伝達させることができる。そして、この現像剤規制部材の中空に面する内面には、冷却手段で冷却媒体が接触するように供給されているため、現像剤規制部材の中空側の内面に伝達してきた熱を中空内に速やかに逃がして排出することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真式カラー複写機(以下「カラー複写機」という)に適用した場合の実施形態について説明する。
まず、本実施形態のカラー複写機に用いる現像剤について説明する。本実施形態では、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用いる。この現像剤を構成するトナーは、少なくとも、プレポリマー、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ、該トナー組成物を重付加反応させ得られたトナーである。このトナーは以下の方法で製造することができるが、勿論これらに限定されることはない。
【0014】
<トナーの製造方法>
(▲1▼トナー組成物の準備):酢酸エチル等の有機溶媒に、樹脂、着色剤、ワックス、帯電制御剤、イソシアネート基を有するポリエステル樹脂(プレポリマー)からなるトナー原材料を溶解させ、それをトナー組成物とした。ここで、プレポリマーとは、ベースとなるポリマー1分子中に2以上の反応基を有するポリマーである。
(▲2▼乳化):界面活性剤、粘度調整剤、樹脂微粒子を含有する水系媒体に、上記トナー組成物とアミン類とを加えて、せん断力により分散させ、乳化状態を形成する。
(▲3▼熟成):イソシアネート基とアミン類との反応による 伸長および/または架橋反応を促進させるため、反応系に対して加熱を行う。
(▲4▼脱溶剤):一例として、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を蒸発除去する方法をとることができる。
(▲5▼アルカリ洗浄、水洗):得られたトナー粒子表面に残存している異物(界面活性剤、粘度調整剤、等)を除去するための工程である。
(▲6▼乾燥):得られたトナー粒子をろ過により回収し、乾燥する。
(▲7▼外添剤処理):必要に応じて、外添剤微粒子(シリカ、チタニア、アルミナ、等)を0.1〜5.0重量部、ミキサーにより外添する。
【0015】
次に、上記トナーのより具体的な製造例について説明するが、これに限定されるものではない。以下、「部」は重量部を示す。
<トナー製造例>
(ポリエステルの製造例):冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物690部、テレフタル酸256部を常圧下、230℃で8時間重縮合させた。次いで、10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後160℃まで冷却し、これに18部の無水フタル酸を加えて2時間反応させ、変性されていないポリエステル(a)を得た。
(プレポリマーの製造例):冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物800部、イソフタル酸180部、テレフタル酸60部、およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応させた。さらに10〜15mmHgの減圧で脱水しながら5時間反応させた後、160℃まで冷却し、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応させた。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行わせ、イソシアネート基含有プレポリマー(1)を得た。
(ケチミン化合物の製造例):攪拌棒および温度計のついた反応槽中にイソホロンジアミン30部とメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、ケチミン化合物(2)を得た。
(トナーの製造例):ビーカー内に前記のプレポリマー(1)15.4部、ポリエステル(a)60部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌し溶解させた。次いで、離型剤であるライスWAX(融点83℃)10部、銅フタロシアニンブルー顔料(シアン顔料)4部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物(2)2.7部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液(3)とする。ビーカー内にイオン交換水306部、リン酸カルシウム10%懸濁液265部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部、平均粒径0.20μmのスチレン/アクリル系樹脂微粒子を入れ均一に溶解した。次いで、60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液(3)を投入し、10分間攪拌した。次いで、この混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに500g計量して移し、45℃まで昇温して、減圧下ウレア化反応をさせながら0.5時間かけ溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した。その後、風力分級し、母体粒子を得た。そして、この母体粒子100部と帯電制御剤(オリエント化学社製、ボントロン、E−84)0.25部とをQ型ミキサー(三井鉱山社製)に仕込み、タービン型羽根の周速を50m/secに設定し、2分間運転、1分間休止を5サイクル行った。合計の処理時間は10分間とした。さらに、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)を0.5部添加し、周速を15m/secとして30秒混合1分間休止を5サイクル行い、シアントナーを得た。次いで、トナー粒子100部に疎水性シリカ0.5部と、疎水化酸化チタン0.5部をヘンシェルミキサーにて混合して、本実施形態のトナーを得た。
【0016】
なお、シアン以外の色のトナーは、上記「銅フタロシアニンブルー顔料(シアン顔料)4部」の部分だけを変更して製造した。イエロートナー作成の場合は、ベンジジンイエロー顔料6部に変更した。マゼンタトナーの場合は、ローダミンレーキ顔料6部に変更した。また、ブラックトナーの場合は、カーボンブラック10部に変更した。
【0017】
上記方法で製造したトナーを用いることにより、次のような効果を得ることができる。即ち、1.粉砕工程がなく、小資源化を図ることができる、2.粒径分布がシャ−プになる、3.帯電分布がシャ−プになる、4.円形度を変える形状制御が容易になる、等の効果を得ることができる。
【0018】
<トナーの粒径>:
なお、上記トナーの体積平均粒径(Dv)は4〜8μmであり、この体積平均粒径Dv(μm)と個数平均粒径Dn(μm)との比(Dv/Dn)は1.05以上1.30以下が好ましい。より好ましくは、上記体積平均粒径Dv/個数平均粒径Dnのは1.10以上1.25以下がよい。このような粒径のトナーを用いることにより、トナーの粒度分布が狭くなるため、次のような効果を得ることができる。
1.トナー粒径面での選択現像といった現象が発生しにくいため、常時、安定した画像を形成することができる。ここで、選択現像とは、画像パターンに応じた(適した)トナー粒径を持つトナー粒子が選択的に現像される現象をいう。
2.トナーリサイクルシステムを搭載している場合、転写されにくい小サイズのトナー粒子が量的に多くリサイクルされることになるが、もともとトナーの粒度分布が狭いため、上述した作用を受けにくくなる。従って、この点からも常時、安定した画像を形成することができる。
3.二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
4.一成分現像剤として用いた場合においても、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なくなると共に、現像剤担持体へのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着が発生しない。従って、現像装置の長期の使用(攪拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
【0019】
一般的には、トナーの粒子径は小さければ小さい程、高解像で高画質の画像を得るために有利であると言われているが、逆に転写性やクリーニング性に対しては不利である。また、トナーの体積平均粒子径Dvが上記範囲(4〜8μm)よりも小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌において磁性キャリアの表面にトナーが融着し、磁性キャリアの帯電能力を低下させてしまう。また、一成分現像剤として用いた場合には、現像剤担持体へのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。また、これらの現象は微粉の含有率が本実施形態の範囲より多いトナーにおいても同様である。逆に、トナーの体積平均粒子径Dvが上記範囲(4〜8μm)よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなる場合が多い。また、上記体積平均粒径Dv/個数平均粒径Dnの値が1.30よりも大きい場合も同様であることが明らかとなった。また、上記体積平均粒径Dv/個数平均粒径Dnの値が1.05より小さい場合には、トナーの挙動の安定化、帯電量の均一化の面から好ましい面もある。しかしながら、この場合は、細線部分を小サイズ粒子で現像し、一方、ベタ画像を大サイズ粒子を中心に現像するといったトナー粒径による機能分離ができにくくなるため、かえって好ましくない。
【0020】
(トナー粒径の測定方法):
上記トナー粒径は、例えばコールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置を用いて測定することができる。この測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)が挙げられる。以下、この測定装置を用いたトナー粒径の測定方法について述べる。まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とした。
【0021】
<円形度および円形度分布>:
また、上記トナーは特定の形状と形状の分布を有すことが重要であり、平均円形度が0.93未満であって球形からあまりに離れた不定形の形状のトナーでは、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られない。トナーの形状の計測方法としては粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である円形度の平均値(平均円形度)が0.95以上0.99以下のトナーが、適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに有効であることが判明した。より好ましくは、平均円形度が0.96以上0.99以下で円形度が0.95未満の粒子が10%以下である。また、平均円形度が0.99を越えた場合、ブレードクリーニングなどを採用しているシステムでは、感光体及び転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れを引き起こす。例えば、画像面積率の低い画像を出力する場合、転写残トナーが少なく、クリーニング不良が問題となることはない。ところが、カラー写真画像など画像面積率の高い画像を出力する場合、さらには、給紙不良等で未転写の状態の画像が感光体上に残ってしまった場合、クリーニング不良が発生しやすい。このクリーニング不良を頻発するようになると、更には、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまう。
【0022】
(円形度の測定方法):
上記トナーの平均円形度は、例えばフロー式粒子像分析装置FPIA−2100(東亜医用電子株式会社製)により計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3000個〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
【0023】
上記平均円形度が0.95以上0.99以下のトナーを用いることにより次のような効果を得ることができる。即ち、▲1▼粒状度向上、▲2▼転写率向上(感光体上のトナー付着量M/Aの低減)、▲3▼トルク低減等の効果を得ることができる。
【0024】
<トナーの形状係数>:
上記トナーの形状係数SF−1は120以上180以下、形状係数SF−2は120以上190以下であることが好ましい。ここで、形状係数SF−1とは、図2に示すように、球形物質の形状の丸さの割合を示す値である。具体的には、球形物質を2次元平面上に投影してできる楕円状図形の最大長(MXLNG)の二乗を、図形面積(AREA)で割り、100π/4を乗じたときの値で表される。つまり、形状係数SF−1は、次式で定義される。
【数1】
(SF−1)={(MXLNG)/AREA}×(100π/4)
【0025】
この形状係数SF−1の値が100の場合には、物質の形状が真球状となり、SF−1の値が大きくなるほど、物質の形状は不定形となる。
【0026】
また、上記形状係数SF−2は、図3に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値である。具体的は、物質を2次元平面上に投影してできる図形の周長(PERI)の二乗を、図形面積AREAで割り、100/4πを乗じたときの値で表される。つまり、形状係数SF−2は、次式で定義されるものである。
【数2】
(SF−2)={(PERI)/AREA}×(100/4π)
【0027】
この形状係数SF−2の値が100の場合には、物質の表面に凹凸が存在しないことになり、形状係数SF−2の値が大きくなるほど、物質の表面の凹凸は顕著となる。
【0028】
なお、本実施形態では、日立製作所製FE−SEM(S−800)を用い、トナー像を100回無作為にサンプリングし、その画像情報は、ニレコ社製画像解析装置(LUSEX3)に導入して解析を行い、上記定義式より各形状係数の値を算出した。
【0029】
トナーの形状が球形に限りなく近づく、即ち上記形状係数SF−1及びSF−2がともに100に近づくと、転写効率が高くなることが本発明者らの検討により明らかになった。これは、形状効果によりトナー粒子とそのトナー粒子と接触するモノ(トナー粒子同士、像担持体等)との間では点接触しかしないために、トナー流動性が高まったり、像担持体等に対する吸着力(鏡映力)が弱まったりして、転写電界の影響を受けやすくなるためと考えられる。
一方、トナーの形状が球形に近づくと、メカ的なクリーニング(ブレードクリーニング等)に対して不利に働く。これは、トナー流動性が高まったり、像担持体等に対する吸着力(鏡映力)が弱まったりして、クリーニング部材と像担持体との僅かな間隙を容易にトナーが通過してしまうためである。よって、クリーニング性の面からは、トナーの形状としては、ある程度異形化(SF−1の値が100より大きくなる方向)していたり、ある程度凸凹(SF−2の値が100より大きくなる方向)したりしていた方が好ましい。
【0030】
以上のように、上記形状係数SF−1及びSF−2が所定の範囲にあるトナーを用いることにより、次のような効果を得ることができる。即ち、▲1▼流動性向上(形状係数SF−1を規定)し、トルク低減を図ることができる、▲2▼クリ−ニング性の向上を図ることができる、という効果を得ることができる。
【0031】
上記トナーは磁性キャリアと混合され2成分系現像剤として用いる。この磁性キャリアの粒径は20μm以上50μm以下が好ましい。このような範囲の粒径の磁性キャリアを用いることにより、画像の粒状度が向上し、高画質を経時で維持することが可能となる。磁性キャリアの粒径を従来よりも小型化にし、さらに粒径範囲を制御することで、作像時の現像剤穂(キャリアチェーン)の太さを均一に細くすることが可能になる。従って、より緻密なトナーの受渡しをすることができる。また、現像剤担持体(現像スリーブ)上の単位面積当たりにおける現像剤穂の密度も多くなるので、像担持体(感光体)上の潜像に隙間なくトナーの受渡しが可能になる。
【0032】
また、上記磁性キャリアとしては、磁性体の芯材に対して樹脂コート膜を有するものであって、その樹脂コート膜がアクリル等の熱可塑性樹脂と、メラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分、帯電調整剤を含有させたものが好ましい。かかる磁性キャリアを用いることにより、現像剤中の磁性キャリアの形状摩耗を防止し、現像剤担持体との摩擦係数低下による剤搬送性の変動を防止して高画質を経時で維持することができる。
【0033】
次に、本実施形態に係るタンデム型間接転写方式のカラー複写機の全体構成及び動作について説明する。
図4は、同カラー複写機の概略構成図である。図中符号100はカラー複写機本体、200はそれを載せる給紙テーブル、300はカラー複写機本体100上に取り付けるスキャナ、400はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)である。
カラー複写機本体100には、中央に、無端ベルト状の中間転写体10を設けている。この中間転写体10は、3つの支持ローラ14、15、16に掛け回され、図中時計回りに回転搬送可能となっている。3つの支持ローラのうち第2の支持ローラ15の左には、画像転写後に中間転写体10上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置17が設けられている。また、第1の支持ローラ14と第2の支持ローラ15間に張り渡した中間転写体10上には、その搬送方向に沿って、イエロー,シアン,マゼンタ,ブラックの4つの画像形成部18が横に並べて配置されている。
上記タンデム画像形成部20における個々の画像形成部18は、像担持体としての感光体ドラム40のまわりに、帯電装置、現像装置、1次転写手段としての1次転写ローラ62、感光体クリーニング装置、除電装置などを備えている。また、タンデム画像形成部20の上には、露光装置21が設けられている。
これらの4つの画像形成部18により、各感光体ドラム40上に互いに異なる色のトナー画像を形成する画像形成手段としてのタンデム画像形成部20が構成されている。
【0034】
また、中間転写体10を挟んでタンデム画像形成部20と反対の側には、2次転写手段としての2次転写装置22を備えている。この2次転写装置22は、2つのローラ23間に、無端ベルトである2次転写ベルト24を掛け渡して構成し、中間転写体10を介して第3の支持ローラ16に押し当てて配置し、中間転写体10上の画像を転写材としての転写紙に転写する。
また、2次転写位置の転写紙搬送方向下流側には、転写紙上の転写画像を定着する定着装置25が設けられている。この定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26に加圧ローラ27を押し当てた構成となっている。
また、2次転写装置22及び定着装置25の下側には、タンデム画像形成部20と平行に、転写紙の両面に画像を記録すべく転写紙を反転する転写紙反転装置28を備えている。
【0035】
上記構成のカラー複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置400の原稿台30上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス32上へと移動した後、他方コンタクトガラス32上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ300を駆動し、第1走行体33および第2走行体34を走行する。そして、第1走行体33で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体34に向け、第2走行体34のミラーで反射して結像レンズ35を通して読み取りセンサ36に入れ、原稿内容を読み取る。
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ14、15、16の1つを回転駆動して他の2つの支持ローラを従動回転し、中間転写体10を回転搬送する。同時に、個々の画像形成部18で像担持体としての感光体ドラム40を回転して各感光体ドラム40上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体10の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体10上に合成カラー画像を形成する。
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル200の給紙ローラ42の1つを選択回転し、ペーパーバンク43に多段に備える給紙カセット44の1つから転写紙を繰り出し、分離ローラ45で1枚ずつ分離して給紙路46に入れ、搬送ローラ47で搬送して複写機本体100内の給紙路48に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。または、給紙ローラ50を回転して手差しトレイ51上の転写紙を繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。
そして、中間転写体10上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転し、中間転写体10と2次転写装置22との間に転写紙を送り込み、2次転写装置22で転写して転写紙上にカラー画像を記録する。
【0036】
画像転写後の転写紙は、搬送ベルト24で搬送して定着装置25へと送り込み、定着装置25で熱と圧力とを加えて転写画像が定着された後、切換爪55で切り換えて排出ローラ56で排出し、排紙トレイ57上にスタックする。
一方、画像転写後の中間転写体10は、中間転写体クリーニング装置17で表面に残留する残留トナーが除去され、タンデム画像形成部20による再度の画像形成に備える。
【0037】
次に、タンデム画像形成部20の個々の画像形成部18について説明する。
図5は、画像形成部18の概略構成図である。画像形成部18は、像担持体としてのドラム状の感光体40のまわりに、帯電手段としての帯電装置60、現像手段としての現像装置61、1次転写装置62、感光体クリーニング装置63、除電装置64などを備えてなる。感光体40は、図示例では、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材を塗布し、感光層を形成したドラム状であるが、無端ベルト状であってもよい。
【0038】
なお、画像形成部18は、少なくとも感光体40と現像装置61とを一体的に支持してプロセスカートリッジを形成し、複写機本体100に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。例えば、図6に示すように、感光体40と現像装置61と帯電装置60と感光体クリーニング装置63とを一体的に支持してプロセスカートリッジ180を形成してもよい。
また、複数の画像形成部18又は全ての画像形成部18を一体的に支持してプロセスカートリッジ180を形成してもよい。
【0039】
上記画像形成部18を構成する部分のうち、帯電装置60はローラ状であり、感光体40に接触して電圧を印加することによりその感光体40の帯電を行う。もちろん、非接触のスコロトロンチャージャで帯電を行うこともできる。
【0040】
上記現像装置61は、磁性キャリアと非磁性のトナーとを含む二成分現像剤を使用し、攪拌部66と現像部67とを備えている。
上記攪拌部66は、二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ65に二成分現像剤を供給付着させるものであり、現像部67よりも低い位置にある。この攪拌部66には、平行な2本のスクリュー68が設けられ、2本のスクリュー68の間は、両端部を除いて仕切り板69で仕切られている。また、現像ケース70にはトナー濃度センサ71が取り付けられている。
【0041】
上記現像部67は、現像スリーブ65に付着した二成分現像剤のうちのトナーを感光体40に転移させるものであり、現像ケース70の開口を通して感光体40と対向する現像剤担持体としての現像スリーブ65が設けられている。また、現像スリーブ65の表面に対して一定距離で離間した隙間をもって保持された現像剤規制部材73が設けられている。
【0042】
上記現像スリーブ65は、非磁性の回転可能なスリーブ状の形状を持ち、内部には複数のマグネット72が配設されている。マグネット72は、固定されているために現像剤が所定の場所を通過するときに磁力を作用させられるようになっている。マグネット72は、例えば、現像剤規制部材73の箇所から現像スリーブ65の回転方向にN、S、N、S、Sの5磁極を有する。現像剤は、マグネット72により磁気ブラシを形成され、現像スリーブ65上に担持される。現像スリーブ65は、現像剤の磁気ブラシを形成した、マグネット72のS側の現像領域に、感光体40に対向して配設されている。
【0043】
上記構成の現像装置61において、2成分現像剤を2本のスクリュー68で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ65に供給する。現像スリーブ65に供給された現像剤は、マグネット72により汲み上げて保持され、現像スリーブ65上に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ65の回転とともに、現像剤規制部材73によって適正な量に穂切りされる。切り落とされた現像剤は、攪拌部66に戻される。
他方、現像スリーブ65上の現像剤のうちトナーは、現像スリーブ65に印加された現像バイアス電圧により感光体40に転移して感光体40上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像スリーブ65上に残った現像剤は、マグネット72の磁力がないところで現像スリーブ65から離れて攪拌部66に戻る。この繰り返しにより、攪拌部66内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ71で検知して攪拌部66にトナーが補給される。
【0044】
感光体クリーニング装置63は、先端が感光体40に押し当てられる例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード75を備えている。また、クリーニング性を高めるために外周を感光体40に接触ブラシを併用している。図5では外周を感光体40に接触導電性のファーブラシ76を矢印方向に回転自在に備える。また、ファーブラシ76にバイアスを印加する金属製の電界ローラ77を矢印方向に回転自在に備え、その電界ローラ77にはスクレーパ78の先端が押し当てられている。さらに、感光体クリーニング装置63には、感光体40から除去したトナーを回収する回収スクリュー79が設けられている。
【0045】
上記構成の感光体クリーニング装置63において、感光体40に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ76によって感光体40上の残留トナーが除去される。ファーブラシ76に付着したトナーは、ファーブラシ76に対してカウンタ方向に接触して回転するバイアスを印加された電界ローラ77によって取り除かれる。電界ローラ77に付着されたトナーは、スクレーパ78でクリーニングされる。感光体クリーニング装置63で回収したトナーは、回収スクリュー79で感光体クリーニング装置63の片側に寄せ、トナーリサイクル装置80で現像装置61へと戻されて再利用される。
【0046】
上記構成の画像形成部18において、感光体40の回転とともに、まず帯電装置60で感光体40の表面が一様に帯電され、次いでスキャナ300の読み取り内容に応じて上述した露光装置21からレーザやLED等による書込み光Lが照射され、感光体40上に静電潜像が形成される。
その後、現像装置61によりトナーが付着され静電潜像が可視像化され、その可視像が1次転写装置62で中間転写体10上に転写される。画像転写後の感光体40の表面は、感光体クリーニング装置63で残留トナーが除去されて清掃され、除電装置64で除電されて再度の画像形成に備える。
【0047】
次に、本発明の特徴部に係る現像剤規制部材73の構成について説明する。
従来の現像剤規制部材73’としては、図23に示すように断面がL字型になるように曲げたものが多い。この現像剤規制部材73’は、その端部(剤規制部)73a’が現像スリーブ65の表面に所定の距離をもって離間対向するように保持され、現像剤の層厚を規制している。この現像剤規制部材73による規制位置の前後では、現像剤は詰まった状態から現像スリーブ65の回転とその表面との摩擦によって、無理やり押し出されるような状態になり、現像剤はかなりの圧力を受けることとなる。もちろん、この規制位置で発生する摩擦は、現像剤と現像スリーブ表面との間だけでなく、現像剤と現像剤規制部材73’との、現像剤同士の間でも発生している。この摩擦というものは必ずそのエネルギーを摩擦熱という熱、もしくは音に変換して発散しようとするので、この規制位置においてはかなりの発熱が生じているものと考えられる。このように現像剤規制部材による規制位置で発熱すると、前述のように現像剤の温度が上昇し、現像剤の現像能力の低下、現像剤の寿命の低下、現像スリーブ上のトナーフィルミング等の不具合が発生するおそれがある。
【0048】
そこで、本実施形態の現像装置61では、上記規制位置での現像剤の温度上昇を効率良く抑制するために、少なくとも現像スリーブ65の表面に対向している剤規制部が金属で構成された中空構造の現像剤規制部材73を用いている。そして、現像剤規制部材73の中空側から現像剤規制部材73を冷却する冷却手段を設けている。
図1は、本実施形態の現像剤規制部材73の主要部を示す斜視図。この現像剤規制部材73は、現像スリーブ表面における移動方向と直交する方向、即ち現像スリーブの回転中心軸に沿った長手方向に延在する中空の空間Sを有するとともに、金属(合金を含む)からなる単一部材で形成されている。この金属としては、例えばアルミニウム(熱伝導率k:236W・m−1・℃−1)、銅(熱伝導率k:403W・m−1・℃−1)、鉄(熱伝導率k:83.5W・m−1・℃−1)等を用いることができる。金属は、合成樹脂(熱伝導率k:1〜3W・m−1・℃−1)等と比較して熱伝導率が大きいため、現像剤規制部材73の剤規制部73aで発生した熱を現像剤規制部材73の中空に面する内面全体に速やかに伝達して逃がすことができる。また、現像剤規制部材73の材質として金属を用いると、剛性が優れ、0.01mm程度の加工精度も容易に出すことができる。
【0049】
また、上記現像剤規制部材73は、例えば図7に示す金属からなる単一の板部材730を図中の一点鎖線で示す2カ所B1,B2で折り曲げるプレス曲げ加工で簡単に作ることができる。現像剤規制部材73の2つのプレス曲げ部73a、73bのうちの一方のプレス曲げ部73aが、現像スリーブ表面に所定の間隙で対向する剤規制部となる。また、現像剤規制部材73の長手方向端部には、現像ケース70の側板に取り付けるための孔731を有する取付け用突起部732が設けられている。そして、図8に示すように、現像剤規制部材73の両端部の取付け用突起部732が、現像ケース70の側板701にネジ732aで固定する。この現像ケース70の側板701には、現像スリーブ65が位置決めされているため、現像剤規制部材73の剤規制部73aが現像スリーブ表面に対して一定の間隙で離間対向するように現像剤規制部材73を固定することができる。
【0050】
図9及び図10は、変形例に係る現像剤規制部材73を取り付けた現像装置61の概略構成図である。これらの現像剤規制部材73は、金属の単一板部材を断面が二等辺三角形状になるようにプレス曲げ加工したものである。図9の現像剤規制部材73は、現像スリーブ表面移動方向の上流側で、断面における2つの端部73cが重ならずに互いに離間して対向するように、プレス曲げ加工されている。一方、図10の現像剤規制部材73は、現像スリーブ表面移動方向の上流側で、断面における2つの端部73cが重なるように、プレス曲げ加工されている。特に、図10の現像剤規制部材73は、剤規制部73aに近い端部73cが外側に位置するように重ね合わせられているため、図9の現像剤規制部材73に比して剤規制部73aの変位が抑制され、規制位置でのギャップが変動しにくい。
【0051】
図11及び図12は、他の変形例に係る現像剤規制部材73を取り付けた現像装置61の概略構成図である。これらの現像剤規制部材73は、金属からなる筒状の単一部材で形成されている。現像剤規制部材73の断面形状は特定の形状に限定されるものではなく、例えば図11のように角形であってもいいし、図12のように円形であってもよい。この筒状の現像剤規制部材73は、断面が角形や丸形などのパイプを所定の長さで切断することにより簡単に作製することができる。
【0052】
図13は、更に他の変形例に係る現像剤規制部材73を取り付けた現像装置61の概略構成図である。この現像剤規制部材73は、金属の単一部材である中実断面の棒部材に孔開け加工により中空の空間Sを形成して作製したものである。
【0053】
図14は、更に他の変形例に係る現像剤規制部材73の断面図である。この現像剤規制部材73は、剤規制部73aで折り曲げられた断面V字状の金属板部材733と、この金属板部材733の上面に密着するように設けられた蓋部材734とを用いて構成されている。この金属板部材733及び蓋部材734で囲むことにより、現像剤規制部材73の内部に中空の空間Sを形成することができる。この現像剤規制部材73の場合、蓋部材734は必ずしも金属で形成しなくてもよい。
【0054】
また、上記現像剤規制部材73内の中空の空間S側から現像剤規制部材73を冷却する冷却手段としては、様々な手段を採用することができる。
図15の現像装置では、上記冷却手段として、現像剤規制部材73の両端部が固定される現像ケースの側板701に、現像剤規制部材73の断面形状に対応した開口701aを形成している。この開口701aから、現像剤規制部材73の中空の空間S内の熱を排出するようにしている。また、この現像装置61の長手方向端部に形成した開口701aを介して現像剤規制部材73の中空の空間Sを気流が通過するように、ファンなどの気流発生手段でカラー複写機内部に気流を発生させてもよい。
また、図16に示すように、上記冷却手段として、現像剤規制部材73の中空の部分(空間S)に空気などの気体を送風する手段を設けてもよい。図16では、現像剤規制部材73の中空の部分(空間S)に空気を送風する手段としてファン90を設けている。このファン90と、現像剤規制部材73の中空の部分(空間S)の端部が露出している現像装置61の端部との間には、現像剤規制部材73の中空の部分(空間S)に気流をガイドする気流ガイド部材を設けてもよい。この場合は、ファン90で送風する空気が現像剤規制部材73の中空の部分(空間S)に効率よく導入され、冷却効果を高めることができる。
【0055】
また、図17及び図18に示すように、上記冷却手段として、現像剤規制部材73の中空の空間Sを貫通するように金属などの冷却棒91を配置してもよい。この場合、図19に示すように現像装置61の端部から露出した冷却棒91の端部に冷却フィン92を取付け、冷却棒91の伝わった熱を端部から放出するようにしてもよい。また、図20に示すように、現像装置61の端部から露出した冷却棒91の端部をファン90で送風される空気流で強制的に冷却し、冷却効果を高めるようにしてもよい。
【0056】
上記気流を用いて冷却する場合は、現像剤規制部材73の中空の空間Sがしっかり密閉されていないと隙間から空気が漏れ出し、それが現像装置61内に入り込んでトナー飛散を引き起こすことが懸念される。また、空気や冷却ガスでは現像剤規制部材73の温度調節だけではなく、隙間から漏れることによって現像装置61内部の雰囲気まで変えてしまう可能性があるので、現像剤性能になんらかの変化がおこるものと考えられる。また、気体を送風するためにファンを用いた場合は音が発生するので騒音対策も必要である。
そこで、図21に示すように、上記冷却手段として、現像剤規制部材73の中空の空間Sを貫通するように、冷却媒体としての冷却液を流す金属などからなる冷却パイプ93を配置してもよい。この冷却パイプ93は可撓性を有するチューブ状のものであってもいいし、剛性の高い金属の配管であってもよく。そして、図22に示すように、この冷却パイプ93には、循環パイプ94を介して冷却装置95で冷却した冷却液をポンプ96で循環させるように供給する。上記冷却液としては、エチレングリコールの水溶液等を用いることができるが、これに限定されるものではない。
また、現像剤規制部材73が断面が密閉空間を形成している場合は、上記冷却パイプ93を用いずに、現像剤規制部材73の中空の空間S内に冷却液を通すように構成してもよい。この場合は、現像剤規制部材73の中空の内面に冷却液が直に接触するため、冷却効率を高めることができる。
【0057】
以上、本実施形態によれば、現像剤規制部材73の剤規制部73aが合成樹脂よりも熱伝導率が高い金属で形成されている。そのため、現像剤規制部材73の剤規制部73aに合成樹脂を用いた場合に比して、現像剤規制部材73による規制位置で発生した熱を現像剤規制部材73の中空Sに面する内面側に速やかに伝達させることができる。そして、この現像剤規制部材73の内面で囲まれた中空側から上記冷却手段で冷却することにより、現像剤規制部材73の中空側の内面に伝達してきた熱を中空73内に速やかに逃がすことができる。この中空内の熱は、空気の気流、伝熱棒、冷却液などで外部に排出することができる。従って、現像剤規制部材73による規制位置における現像剤の温度上昇を効率よく抑制することができる。
特に、図1及び図9〜13のように現像剤規制部材73を単一部材で形成した場合は、複数部材で構成した場合のような部材間の境界での熱抵抗がなく、上記規制位置で発生した発熱を現像剤規制部材73の中空に面する内面側に更に速やかに伝達させることができる。
また、本実施形態において、上記現像剤規制部材73の少なくとも現像スリーブ65に対向している剤規制部73aを、板部材に曲げ加工を施して形成してもよい。この板部材の曲げ加工により、上記中空を有する現像剤規制部材73の製造が容易になる。
また、本実施形態において、現像剤規制部材73を、現像スリーブ65の表面から離間させて配置する場合は、熱伝導率が大きく剛性の高い金属等からなる板部材を現像剤規制部材73に使用できる。従って、現像剤規制部材73による規制位置における現像剤の温度上昇を効率よく抑制できるとともに、現像剤規制部材73の強度等を確保することができる。
また、本実施形態において、現像剤規制部材73の中空側から冷却する冷却手段として、現像剤規制部材73の中空の部分Sに気体を送風する手段を設けることができる。この場合は、上記送風する手段として、複写機内に既に設けられているファンを利用することができ、冷却手段のための特別な装置を設置することなく、構成の変更がすくない。
また、本実施形態において、上記冷却手段で送風する空気等の気体の温度は、現像装置61本体の外側の外気の温度よりも低くすることが望ましい。この場合は、冷却効果を高めることができる。更に、上記冷却手段で送風する空気等の気体の温度は、現像装置61本体の外側の外気の湿度よりも低くすることが望ましい。この場合は、現像剤の帯電能力の低下を防止することができる。
また、本実施形態において、上記現像剤規制部材73の剤規制部73aの温度を測定し、その測定結果に基づいて上記冷却手段で送風する空気等の気体の温度を調整する温度調整手段を設けてもよい。この場合は、現像剤の温度の過剰低下を防止することができる。従って、現像剤の温度の過剰低下で磁性キャリアの帯電量が低くなってトナーの保持力が減少するのを防止することができ、トナー飛散や地汚れなどの異常画像の発生を防止することができる。
また、本実施形態において、上記冷却手段として、現像剤規制部材73の中空の部分Sに冷却液を通過させる手段を設けてもよい。この場合は、気流を用いた場合のような現像剤規制部材73内の中空から隙間を介した気流の漏れに起因したトナー飛散がない。また、気体の送風のためにファンを設ける場合に比して騒音が発生しにくく、騒音に対する余裕度が高い。
また、本実施形態において、上記冷却手段として、上記現像剤規制部材の中空の部分を貫通するように配置された棒状の伝熱部材(冷却棒91)と、この伝熱部材(冷却棒91)の端部から熱を逃がす手段とを設けてもよい。この場合も、気流を用いた場合のような現像剤規制部材73内の中空から隙間を介した気流の漏れに起因したトナー飛散がない。また、気体の送風のためにファンを設ける場合に比して騒音が発生しにくく、騒音に対する余裕度が高い。
【0058】
また、本実施形態において、二成分現像剤の磁性キャリアの粒径は20μm以上50μm以下が好ましい。この場合は、このような範囲の粒径の磁性キャリアを用いることにより、画像の粒状度が向上し、高画質を経時で維持することが可能となる。磁性キャリアの粒径を従来よりも小型化にし、さらに粒径範囲を制御することで、作像時の現像剤穂(キャリアチェーン)の太さを均一に細くすることが可能になる。従って、より緻密なトナーの受渡しをすることができる。また、現像剤担持体(現像スリーブ)上の単位面積当たりにおける現像剤穂の密度も多くなるので、像担持体(感光体)上の潜像に隙間なくトナーの受渡しが可能になる。
また、本実施形態において、二成分現像剤の磁性キャリアは、磁性体の芯材に対して樹脂コート層を有するものであり、該樹脂コート層が、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂部分と、帯電調整材とを含有させたものが好ましい。この場合は、かかる磁性キャリアを用いることにより、現像剤中の磁性キャリアの形状摩耗を防止し、現像剤担持体との摩擦係数低下による剤搬送性の変動を防止して高画質を経時で維持することができる。
【0059】
また、本実施形態において、現像剤のトナーの体積平均粒径Dv[μm]と個数平均粒径Dn[μm]との比(Dv/Dn)は1.05以上1.30以下が好ましい。このような粒径のトナーを用いることにより、トナーの粒度分布が狭くなるため、次のような効果を得ることができる。
1.トナー粒径面での選択現像といった現象が発生しにくいため、常時、安定した画像を形成することができる。
2.トナーリサイクルシステムを搭載している場合、転写されにくい小サイズのトナー粒子が量的に多くリサイクルされることになるが、もともとトナーの粒度分布が狭いため、上述した作用を受けにくくなる。従って、この点からも常時、安定した画像を形成することができる。
3.二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
4.一成分現像剤として用いた場合においても、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なくなるとともに、現像剤担持体へのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着が発生しない。従って、現像装置の長期の使用(攪拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
【0060】
また、本実施形態において、上記現像剤のトナーの平均円形度は0.95以上0.99以下が好ましい。この場合は、▲1▼粒状度向上、▲2▼転写率向上(感光体上のトナー付着量M/Aの低減)、▲3▼トルク低減等の効果を得ることができる。
また、本実施形態において、上記現像剤のトナーは、少なくとも、プレポリマー、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ、該トナー組成物を重付加反応させ得られたトナーが好ましい。この場合は、1.粉砕工程がなく、小資源化を図ることができる、2.粒径分布がシャ−プになる、3.帯電分布がシャ−プになる、4.円形度を変える形状制御が容易になる、等の効果を得ることができる。
また、本実施形態において、上記現像剤のトナーの形状係数(SF−1)は120以上180以下が好ましい。この場合は、▲1▼流動性向上(形状係数SF−1を規定)し、トルク低減を図ることができる、▲2▼クリ−ニング性の向上を図ることができる、という効果を得ることができる。
【0061】
【発明の効果】
請求項1乃至20の発明によれば、現像剤規制部材に合成樹脂を用いた場合に比して、現像剤規制部材による規制位置で発生した熱を現像剤規制部材の中空に面する内面側に速やかに伝達させることができる。そして、この現像剤規制部材の中空側の内面に伝達してきた熱を中空内に速やかに逃がして排出することができる。従って、現像剤規制部材による規制位置における現像剤の温度上昇を効率よく抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るカラー複写機の現像装置に用いられる現像剤規制部材の斜視図。
【図2】トナーの形状係数SF−1の計算に用いるパラメータの説明図。
【図3】トナーの形状係数SF−2の計算に用いるパラメータの説明図。
【図4】本発明の実施形態に係るカラー複写機の概略構成図。
【図5】同カラー複写機の画像形成部の概略構成図。
【図6】プロセスカートリッジの概略構成図。
【図7】現像剤規制部材の製造に用いる板部材の展開図。
【図8】現像剤規制部材の取付け部の斜視図。
【図9】変形例に係る現像剤規制部材を取り付けた現像装置の概略構成図。
【図10】他の変形例に係る現像剤規制部材を取り付けた現像装置の概略構成図。
【図11】更に他の変形例に係る現像剤規制部材を取り付けた現像装置の概略構成図。
【図12】更に他の変形例に係る現像剤規制部材を取り付けた現像装置の概略構成図。
【図13】更に他の変形例に係る現像剤規制部材を取り付けた現像装置の概略構成図。
【図14】更に他の変形例に係る現像剤規制部材の断面図。
【図15】現像剤規制部材を自然冷却する冷却手段を設けた現像装置の斜視図。
【図16】変形例に係る冷却手段を設けた現像装置の斜視図。
【図17】他の変形例に係る冷却手段を設けた現像剤規制部材の斜視図。
【図18】同現像剤規制部材を備えた現像装置の斜視図。
【図19】同現像剤規制部材の中空を貫通する冷却棒の端部の拡大図。
【図20】同現像剤規制部材の中空を貫通する冷却棒の端部の拡大図。
【図21】更に他の変形例に係る冷却手段を設けた現像剤規制部材の斜視図。
【図22】同現像剤規制部材の中空を貫通するパイプに冷却液を供給する冷却液循環システムの説明図。
【図23】従来例に係る現像剤規制部材の斜視図。
【符号の説明】
18  画像形成部
20  タンデム画像形成部
40  感光体(像担持体)
60  帯電装置
61  現像装置
62  一次転写装置
63  感光体クリーニング装置
65  現像スリーブ(現像剤担持体)
66  攪拌部
67  現像部
68  スクリュー
70  現像ケース
71  トナー濃度センサ
72  マグネット
73  現像剤規制部材
73a 剤規制部
90  ファン
91  冷却棒
92  冷却フィン
93  冷却液供給用のパイプ
94  循環パイプ
95  冷却装置
96  ポンプ
100 複写機本体
180 プロセスカートリッジ
S   現像剤規制部材内の中空の部分

Claims (20)

  1. 現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、
    該現像剤規制部材は、該現像剤担持体表面における移動方向と直交する方向に延在する中空を有するとともに、金属からなる単一部材で形成され、
    該現像剤規制部材内の中空側から該現像剤規制部材を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする現像装置。
  2. 現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、
    該現像剤規制部材は、該現像剤担持体表面における移動方向と直交する方向に延在する中空を有するとともに、少なくとも該現像剤担持体に対向している表面から該中空側の表面に至る剤規制部が金属で形成され、
    該現像剤規制部材の該中空側の内面に冷却媒体を接触させるように供給して該現像剤規制部材を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする現像装置。
  3. 請求項1又は2の現像装置において、
    上記現像剤規制部材の少なくとも上記現像剤担持体に対向している剤規制部を、板部材に曲げ加工を施して形成したことを特徴とする現像装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれかの現像装置において、
    上記現像剤規制部材は、上記現像剤担持体の表面から離間させて配置したものであることを特徴とする現像装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれかの現像装置において、
    上記冷却手段として、上記現像剤規制部材の中空の部分に気体を送風する手段を設けたことを特徴とする現像装置。
  6. 請求項5の現像装置において、
    上記冷却手段で送風する気体の温度が、装置本体の外側の外気の温度よりも低いことを特徴とする現像装置。
  7. 請求項5の現像装置において、
    上記現像剤規制部材の上記剤規制部の温度を測定し、その測定結果に基づいて上記冷却手段で送風する気体の温度を調整する温度調整手段を設けたことを特徴とする現像装置。
  8. 請求項1乃至4のいずれかの現像装置において、
    上記冷却手段として、上記現像剤規制部材の中空の部分に冷却液を通過させる手段を設けたことを特徴とする現像装置。
  9. 請求項1乃至4のいずれかの現像装置において、
    上記冷却手段として、上記現像剤規制部材の中空の部分を貫通するように配置された棒状の伝熱部材と、該伝熱部材の端部から熱を逃がす手段とを設けたことを特徴とする現像装置。
  10. 請求項1乃至9のいずれかの現像装置において、
    上記現像剤が、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤であり、
    該磁性キャリアの粒径が、20μm以上50μm以下であることを特徴とする現像装置。
  11. 請求項1乃至9のいずれかの現像装置において、
    上記現像剤が、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤であり、
    該磁性キャリアが、磁性体の芯材に対して樹脂コート層を有するものであり、
    該樹脂コート層が、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂部分と、帯電調整材とを含有させたものであることを特徴とする現像装置。
  12. 請求項1乃至9のいずれかの現像装置において、
    上記現像剤が、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤であり、
    該トナーの体積平均粒径Dv[μm]と個数平均粒径Dn[μm]との比(Dv/Dn)が1.05以上1.30以下であることを特徴とする現像装置。
  13. 請求項1乃至9のいずれかの現像装置において、
    上記現像剤が、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤であり、
    該トナーの平均円形度が0.95以上0.99以下であることを特徴とする現像装置。
  14. 請求項1乃至9のいずれかの現像装置において、
    上記現像剤が、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤であり、
    該トナーが、少なくとも、プレポリマー、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ、該トナー組成物を重付加反応させ得られたトナーであることを特徴とする現像装置。
  15. 請求項1乃至9のいずれかの現像装置において、
    上記現像剤が、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤であり、
    該トナーの形状係数(SF−1)が120以上180以下であることを特徴とする現像装置。
  16. 像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、該像担持体の帯電された表面を露光して潜像を形成する露光手段と、該像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段とを有する画像形成装置の本体に対して着脱可能であり、少なくとも該像担持体と該現像手段とが一体的に支持されたプロセスカートリッジにおいて、
    該現像手段が、請求項1乃至15のいずれかの現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  17. 像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、該像担持体の帯電された表面を露光して潜像を形成する露光手段と、該像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段とを有する画像形成装置において、
    該現像手段が、請求項1乃至15のいずれかの現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
  18. 現像剤を担持して搬送する現像剤担持体の表面に対向するように配置され、該現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材において、
    該現像剤担持体表面における移動方向と直交する方向に延在する中空を有するとともに、金属からなる単一部材で形成されたことを特徴とする現像剤規制部材。
  19. 現像剤を担持して搬送する現像剤担持体の表面に対向するように配置され、該現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材において、
    該現像剤担持体表面における移動方向と直交する方向に延在する中空を有するとともに、少なくとも該現像剤担持体に対向している表面から該中空側の表面に至る剤規制部が金属で形成され、
    該中空に面する内面に冷却媒体を接触させて供給し得るように該中空の部分を形成したことを特徴とする現像剤規制部材。
  20. 請求項18又は19の現像剤規制部材において、
    少なくとも上記現像剤担持体に対向している剤規制部を、板部材に曲げ加工を施して形成したことを特徴とする現像剤規制部材。
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