JP2004184645A

JP2004184645A - 電子写真装置の現像装置

Info

Publication number: JP2004184645A
Application number: JP2002350536A
Authority: JP
Inventors: Osamu Endo; 理遠藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】一成分系非磁性現像剤を用いる電子写真の現像装置において、プリント出力が高速になったときでも駆動トルクが大きくならない装置を提供する。
【解決手段】略球形の形状をもつ一成分系現像剤を収容するケースと、一定方向に回転することによって像担持体上に形成されている静電潜像に一成分系現像剤を供給して可視化せしめる現像剤担持体と、該現像剤担持体に接触して現像剤担持体上の現像剤量を規制し且つ均一に付着せしめる現像剤規制部材とを備えた電子写真装置の現像装置であって、該現像剤層規制部材が回転可能であり、且つ該現像剤層規制部材下の現像剤通過量が７．０〜３５．０ｍｇ／（ｃｍ・ｓｅｃ）であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一成分系現像剤を使用した電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法、静電記録法、静電印刷法など電子写真方式による画像形成では、像担持体上に形成されている静電潜像は二成分系現像剤（キャリアとトナーで構成される）又は一成分系現像剤（キャリアを用いないでトナーのみで構成される）で現像される。この場合、二成分系現像剤では長期間使用している間に、キャリアの表面にトナー組成物が付着してキャリアの帯電性が損なわれたり、トナーの消費に伴なってキャリアとトナーの混合比がほぼ一定になるようにトナーを供給する必要がある。
【０００３】
これに対して、一成分系現像剤は上記のような二成分系現像剤が有する不具合は見られない。ところで、一成分系現像剤には磁性トナー、非磁性トナーが知られており、磁性トナーは磁性粉が含有されているため鮮明なカラー画像を得ることができないが、非磁性トナーは良質のカラー画像を得るのに有用である。近時はカラー画像（特にフルカラー画像）としての出力が高まってきていることから一成分非磁性トナーは大いに注目されている。
【０００４】
非磁性トナーを使用した一成分系現像剤による現像は、一成分系現像剤での現像に適した現像装置（以降、一成分系現像装置という）によって行なわれる。一成分系現像装置は、現像ローラと、現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラと、現像ローラ上のトナー量を調整するトナー層規制部材とを主要構成要素としており、ここでトナー層規制部材は、トナー層規制部材と現像ローラとのニップ部においてトナー供給ローラから現像ローラに補給されたトナーを摩擦帯電し、一定量のトナー層を形成する。トナー層規制部材としては、一般的に規制ブレードが用いられ、現像ローラが金属或いは樹脂にて構成されるハードローラでは、ウレタンゴムのような弾性を有するもの、逆に現像ローラとして基材がゴムのような弾性を有するもののときは金属ブレード等が用いられる。
【０００５】
一成分系現像装置は、二成分系現像装置に比べキャリアやトナー濃度センサを必要としないため安価に構成できるという長所を有する。しかしながら、規制ブレードは現像ローラに対し接触押圧されているために、経時で表面が削れ帯電性付与の効果が減少し、それに伴ってトナーの帯電電荷が減少して地汚れが発生し、微小ドットの再現性が低下してしまう。また、現像ニップ部で滞留したトナーが、回転する現像ローラとブレードとの間で発生する摩擦熱で溶融してトナー塊を形成し、そのトナー塊により白スジが発生してしまう。そのため、現像装置として長寿命化は困難とされてきた。
【０００６】
このような問題に対し、トナー層規制部材をローラ状として、現像時に現像ローラとカウンター方向に一定速度で回転させるという装置が提案されている。
この装置により、ブレードを用いた時のように同じ面が常時磨耗されたり、トナーが現像ローラとトナー層規制部材とのニップ部で滞留することもなくなるため、上記問題は解決される。また、ローラ状トナー層規制部材を現像時は停止し、非現像時に回転させる方式が提案されている。この方式でも、トナー層規制部材の同じ面が常時磨耗されることがない。また、もしトナー層規制部材が停止している間にトナーが前記のニップ部で滞留することがあっても、トナー層規制部材を回転させる時にニップ部から放出される。
【０００７】
このようにローラ状トナー層規制部材の同じ面が常時磨耗されることがなくなり、また白スジも発生しにくい一成分系現像装置が提案されているが、近年のプリント出力の高速化に伴い、現像ローラの回転速度も高速になってきている。それにより駆動トルクが増大してモータの消費電力が増大するという新たな問題が生じている。
また、トナー層規制部材を現像時に回転させる現像装置では、回転させるためのギアに負担がかかり、耐久性に問題が起きることがある。
【０００８】
上記問題点に鑑みて、特開昭６０−１０３３７３号公報（特許文献１）では、ローラ状トナー層規制部材の表面に金属めっきを施し、摩擦係数を小さくすることにより駆動トルクを小さくすることが提案されている。しかしながら、摩擦係数を小さくするということは、トナーの摩擦帯電量を低下させることになり地汚れの発生や微小ドット再現性を低下させる。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６０−１０３３７３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、プリント出力が高速になったときでも駆動トルクを低減し、消費電力の増加やギアの耐久性の問題が解消できる一成分系非磁性現像剤を用いる現像装置を提供することである。この課題は下記（１）（２）によって達成される。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（１）略球形の形状をもつ一成分系現像剤を収容するケースと、一定方向に回転することによって像担持体上に形成されている静電潜像に一成分系現像剤を供給して可視化せしめる現像剤担持体と、該現像剤担持体に接触して現像剤担持体上の現像剤量を規制し且つ均一に付着せしめる現像剤層規制部材とを備えた電子写真装置の現像装置であって、該現像剤規制部材が回転可能であり、且つ該現像剤層規制部材下の現像剤通過量が７．０〜３５．０ｍｇ／（ｃｍ・ｓｅｃ）であることを特徴とする電子写真装置の現像装置。
【００１２】
（２）現像剤の個々の粒子を平面に投影したときの（投影面積の等しい相当円の周囲長／個々の粒子の周囲長）の値で定義される円形度の平均値が０．９５〜１．０の範囲内にあることを特徴とする上記（１）記載の電子写真装置の現像装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明を添付の図面に基づきながらさらに詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例としての電子写真装置の現像装置の構成を概略的に示している。現像部２０は、像担持体（例えば感光体など）１０にトナーを供給し現像する現像ローラ２１、現像ローラ２１のトナー付着量を規制しかつトナーを本帯電させるローラ状トナー層規制部材２３、トナー層規制部材２３の表面のトナーを掻き落とす掻き落とし部材２４、現像ローラ２１にトナーを予備帯電させながら供給するトナー供給ローラ２２から構成されている。現像ローラ２１は図示されていないバイアス電源に接続されており、また図中、２５はアジテータ、２６はクリーニングブレードである。
ここではベルト状感光体を図示しているが、現像ローラ２１の硬度を低く抑えることで、ドラム状感光体を用いることが出来る。図１ではベルト状感光体は図の矢印方向に移動するように回転している。
現像ローラ２１は表面に凹凸を有しないで、かつ図示していない駆動系により、感光体１０の進行方向と同方向、すなわち図１でＣＷ（ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ、時計回り）の方向に、感光体１０に対して線速比１．１〜２．０倍速で回転している。
【００１４】
トナー供給ローラ２２は、金属芯金とポリウレタン、シリコン、ＥＰＤＭ、ポリカーボネートなどの発泡材から構成されている。トナー供給ローラ２２は現像ローラ２１に所定のニップをもって接触させ、相対線速差を持つようにＣＷもしくはＣＣＷ（ｃｏｕｎｔｅｒｃｌｏｃｋｗｉｓｅ、反時計回り）に回転し、トナー供給ローラ２２上のトナーを該ニップ内で現像ローラ２１表面に擦りつけることでトナーを予備帯電させながら供給する。
現像部２０内のトナーは、トナー供給ローラ２２と現像ローラ２１のニップ部で予備帯電されながら現像ローラに供給され、さらにローラ状トナー層規制部材２３と現像ローラのニップ部によって薄層化される。
【００１５】
ローラ状トナー層規制部材２３は、現像時に現像ローラ２１とカウンタ方向に回転させる場合と、現像時に停止し非現像時に所定の角度だけ回転させる場合とがある。いずれにしても、同じ面で常に帯電させないので磨耗が少なく、長寿命化できる。
現像時にローラ状トナー層規制部材２３を回転させる場合は、ローラ状トナー層規制部材２３のギアを連結させて現像ローラ２１の駆動から駆動力を得ることができる。
しかし、ローラ状トナー層現像部材２３の回転数は現像ローラ２１の回転数よりかなり小さくしなければいけないので、ギアに大きな負担がかかる場合がある。また現像時に停止させる方式でも、プリント出力を高速化すると駆動トルクが上がり、消費電力が増加する。
【００１６】
プリント出力が高速になると駆動トルクが増加するが、プリント速度が速いときでもベタ画像がカスレることなく出力されるためには、ベタ画像の作像に必要なだけのトナー量が感光体１０上に供給される必要がある。そのためには、ローラ状トナー層規制部材２３を単位時間当たりに通過して現像ローラ２１上に薄層化されるトナー量も多くなければならない。すなわち、ローラ状トナー層規制部材２３を単位時間当たりに通過するトナー量が多いときには、駆動トルクも増加する。
【００１７】
現像ローラ２１上トナー付着量の設計の狙い値は、感光体１０上で必要なベタ付着量から定まり、感光体１０上で必要なベタ付着量は、転写紙上に付着させる付着量と転写率から定まる。転写紙上に付着させる付着量は、通常は定着後の必要な画像濃度とトナーの着色度から定まる。
このように現像ローラ上トナー付着量の設計の狙い値は、その画像形成装置のシステムより種々の値になる。また、環境変動や経時での変動も薄層化の機構やそれぞれの部品、トナーにより異なる。
【００１８】
ここに、ある現像装置Ａと現像装置Ｂの現像ローラ上トナー付着量の値と、それから算出されるローラ状トナー層規制部材下のトナー通過量を表１に示す（少数点以下２ケタは四捨五入）。プリント速度の高速化のためには、感光体の周速度は１５ｃｍ／ｓｅｃ程度の値より大きくする必要がある。表１では、現像ローラの周速度は感光体の線速比１．５倍速の値を用いている。
【００１９】
【表１】

【００２０】
表１から現像装置Ａと現像装置Ｂでは、トナー層規制部材下のトナー通過量は９．０ｍｇ／（ｃｍ・ｓｅｃ）〜２９．３ｍｇ／（ｃｍ・ｓｅｃ）となっている。これら現像装置Ａ、Ｂ以外の現像装置も含めると、感光体の周速度が１５ｃｍ／ｓｅｃ程度の値より大きなときには、ローラ状トナー層規制部材下のトナー通過量は７．０ｍｇ／（ｃｍ・ｓｅｃ）〜３５．０ｍｇ／（ｃｍ・ｓｅｃ）となる。３５．０ｍｇ／（ｃｍ・ｓｅｃ）を超える値になると、上記のように駆動トルクが増加するという問題が起きる。
【００２１】
表２に、現像装置Ａに種々のトナー（一成分系非磁性現像剤）を入れて駆動トルクを測定した結果を示す。
【表２】

【００２２】
トナーｃ及びトナーｄは通常の粉砕トナーである。またトナーａ，トナーｂ及びトナーｅは、重合トナー及び粉砕トナーを熱処理により丸めたもので、略球形の形状を持つ。
表２から、略球形の形状を持つトナーを用いると、粉砕トナーを用いたときよりも駆動トルクがかなり低下することがわかる。また略球形の形状を持つトナーを用いると、転写率の向上や転写チリの改善及び文字中抜けの改善等、転写性が向上し、さらに画像の粒状性も良くなるなど画質が向上することは良く知られている。
【００２３】
表２で、略球形の形状を持つトナーを用いると、粉砕トナーを用いたときよりも駆動トルクがかなり低下することがわかったので、トナーの球形度合いと駆動トルクの相関を測定することを試みた。トナーの球形度合いを円形度という数値で表す。円形度の定義は、トナーの個々の粒子を平面に投影したときの（投影面積の等しい相当円の周囲長／個々の粒子の周囲長）の値である。円形度が１．０であれば真の円形となる。
【００２４】
円形度は次のような方法で測定を行なう。
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。この値はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測できる。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分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１万個／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。
【００２５】
このようにして表２のトナーの円形度を測定した結果と駆動トルクの値の相関を図２に示す。図２からわかるように円形度と駆動トルクは相関があり、円形度が０．９５より大きなトナーは駆動トルクが低くなる。このため、本発明の現像装置で用いられるトナーは円形度の平均値０．９５〜１．０のものが好ましい。このように円形度と駆動トルクの相関があるので、トナー形状を円形度の数値で規定することにより、現像装置の駆動トルクがさらに低減できる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１記載の現像装置によれば、トナー層規制部材下のトナー通過量は７．０ｍｇ／（ｃｍ・ｓｅｃ）〜３５．０ｍｇ／（ｃｍ・ｓｅｃ）で、かつ略球形の形状を持つトナーを用いるので、プリント出力が高速になったときでも駆動トルクを低減し、消費電力の増加やギアの耐久性の問題を解決することができる。
請求項２記載の現像装置によれば、円径度の平均値が０．９５〜１．０の範囲内にあるトナーを用いるので、さらに駆動トルクを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子写真装置の現像装置の一例の概略図。
【図２】トナーの円形度と駆動トルクとの関係を表わした図。
【符号の説明】
１０像担持体（感光体）
２０現像部
２１現像ローラ
２２トナー供給ローラ
２３ローラ状トナー層規制部材
２４掻き落し部材
２５アジテータ
２６クリーニングブレード

Claims

略球形の形状をもつ一成分系現像剤を収容するケースと、一定方向に回転することによって像担持体上に形成されている静電潜像に一成分系現像剤を供給して可視化せしめる現像剤担持体と、該現像剤担持体に接触して現像剤担持体上の現像剤量を規制し且つ均一に付着せしめる現像剤層規制部材とを備えた電子写真装置の現像装置であって、該現像剤規制部材が回転可能であり、且つ該現像剤層規制部材下の現像剤通過量が７．０〜３５．０ｍｇ／（ｃｍ・ｓｅｃ）であることを特徴とする電子写真装置の現像装置。
現像剤の個々の粒子を平面に投影したときの（投影面積の等しい相当円の周囲長／個々の粒子の周囲長）の値で定義される円形度の平均値が０．９５〜１．０の範囲内にあることを特徴とする請求項１記載の電子写真装置の現像装置。