JP2004191835A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】現像剤担持体としての現像スリーブ43上に担持された現像剤を像担持体としての感光体ドラム1に接触する現像領域まで搬送し、この現像領域で、感光体ドラム1に形成された静電潜像を現像剤で現像してトナー像を形成する画像形成装置としてのプリンタにおいて、上記現像剤として体積平均粒径が4μm以上、8.5μm以下のトナーを用い、上記現像スリーブ43は表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、現像剤が感光体ドラム1に接触する現像領域の感光体ドラム1の表面移動方向の幅に比べて小さく設定した。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置及びプロセスカートリッジに係るものである。詳しくは、現像剤担持体上に担持された現像剤を像担持体に接触する現像領域まで搬送し、該現像領域で、該像剤担持体に形成された静電潜像を該現像剤で現像してトナー像を形成する画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、上記画像形成装置の現像剤担持体として例えば現像スリーブの表面は、低速機の場合を除き、サンドブラスト加工等の荒らし加工または溝加工を施している。これは高速で回転する現像スリーブ上で現像剤がスリップして停滞することによる画像濃度の低下の発生を防止するためである。
【0003】
上記サンドブラスト加工では、現像スリーブ材質のとして、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂の使用が可能であるが、コスト及び精度を考慮するとアルミニウムが一般的である。アルミニウム製の現像スリーブにサンドブラスト加工を行う場合、例えば、高温でスリーブ状に押し出されたアルミ管に冷間で砥粒を吹き付け表面に凹凸を作る。表面粗さは、Rz5〜15μm程度が多く使用される。このようにサンドブラスト加工を施した現像スリーブでは、高速で回転しても、現像剤は凹凸に引っかかりスリップの発生が防止可能となる。
ところが、サンドブラスト加工を施した現像スリーブでは、経時で表面の凹凸が摩耗し、現像剤搬送能力が低下するという耐久性の問題がある。現像スリーブの材質を高硬度のステンレスにしたり、表面の硬化処理を施したりすることで改善されるが、コストアップになってしまう。
【0004】
また、上記溝加工では、現像スリーブの材質として、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂の使用が可能であるが、コスト及び精度を考慮すると、上記サンドブラスト加工と同様に、アルミニウムが一般的である。アルミニウム製の現像スリーブに溝加工を行う場合、例えば、高温でスリーブ状に押し出されたアルミ管を冷間で引き抜き、ダイスにより溝を形成する。溝の形状としては台形型、V字型、U字型等が一般的である。また、溝の深さは現像スリーブ表面から0.2mm程度、溝の数は例えば外径φ25mmの現像スリーブで50本程度が一般的である。このように溝加工を施した現像スリーブでは、高速で回転しても、現像剤は溝部に引っかかりスリップの発生が防止可能となる。また、サンドブラスト加工を施した現像スリーブに比べ長期間の使用でも摩耗が少なく、安定した現像剤の搬送が可能という利点もある。
【0005】
しかし、上記溝加工を施した現像スリーブでは、溝による画像濃度の周期的な変動、いわゆるピッチムラの発生が見られる。一般に溝が深いほど現像剤搬送性能は向上するがピッチムラが発生しやすくなる。一方、溝が浅いほどピッチムラは発生しにくくなるが現像剤搬送性能が低下する。
【0006】
そこで本出願人は現像剤担持体の溝の深さを最適な範囲に設定することで、ピッチムラの発生を防止しつつ、現像剤搬送性能を維持することができる画像形成装置を提案した(特願2001−401155号)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年では、小粒径トナーや小粒径キャリアの採用、及び近接現像による画像形成技術の進歩により画像再現性が向上しているため、ピッチムラが発生しやすくなっている。特に、体積平均粒径が例えば8.5μm以下の小粒径トナーを用いた現像方式では、画像再現性がよいため、現像剤量の変動に敏感になり、ピッチムラが発生しやすくなる。
上記特願2001−401155号で提案した画像形成装置であっても、ピッチムラが発生することがあった。この原因について検討したところ、現像剤担持体としての現像スリーブと感光体とが対向する現像領域において、溝が形成されていない現像スリーブの表面で現像剤がスリップして現像剤量が減少し、画像濃度の低下によるピッチムラであった。一般に現像スリーブと感光体とは対向する現像領域において同一方向に移動するが、十分な画像濃度が得られるよう大量の現像剤を現像領域へ搬送する必要がある。そのため、通常、現像スリーブは感光体より1.1〜2.5倍の表面速度で駆動される。現像剤が高速で現像領域を通過する際、相対的に低速な感光体との摩擦は負荷抵抗となり、溝のない現像スリーブ表面では図12に示すように現像剤のスリップが発生してしまう。このため、現像領域Dでは、現像スリーブ43の回転方向上流側に比べて下流側の現像剤量が少なくなってしまう。一方、図13に示すように、現像領域D内を現像スリーブ43の溝が通過する間は十分な搬送力が得られるためスリップの発生がない。つまり、現像領域D内を通過する溝の周期にて、スリップ発生の有無により現像剤量が変動し、画像濃度差によるピッチムラが発生してしまう。
【0008】
本発明は、以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、画像再現性のよい高品質な画像を形成するとともに、画像濃度差によるピッチムラの発生を防止できる画像形成装置及びプロセスカートリッジ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、静電潜像を担持する像担持体と、現像剤を担持する現像剤担持体とを有し、該現像剤として体積平均粒径が4μm以上、8.5μm以下のトナーを用い、該像担持体と該現像剤担持体とを所定の間隙をもって対向させる画像形成装置において、上記現像剤担持体は表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、上記現像剤が該像担持体に接触する現像領域の該像担持体の表面移動方向の幅に比べて小さいことを特徴とするものである。
請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の体積平均粒径を25μm以上、60μm以下としたことを特徴とするものである。
請求項3の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、上記間隙を0.25mm以上、0.4mm以下としたことを特徴とするものである。
一般的に体積平均粒径が8.5μm以下の小粒径トナーを使用して画像形成を行なうと、画像の再現性が格段に向上するため、現像領域で現像剤量が変動すると、画像濃度差によるピッチムラが目立ちやすくなる。請求項1乃至3の発明によれば、現像領域内には、常に現像剤担持体の溝が少なくとも1本存在し、該溝が該現像剤担持体に担持された現像剤のスリップを抑える。よって、現像領域内に現像剤担持体の溝が存在しなくなることがある場合に比べ、現像領域内での現像剤量の変動を小さく抑えることができる。これにより、体積平均粒径が8.5μm以下の小粒径トナーを用いて、画像再現性のよい高品質な画像を形成するとともに、画像濃度差によるピッチムラを目立ちにくくすることができる。なお、トナーの体積平均粒径が4μmよりも小さいと、像担持体上に残ったトナーのクリーニング性が低下するので、トナーの体積平均粒径は4μm以上が望ましい。
また、上記目的を達成するために、請求項4の発明は、像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置内で、該現像剤として体積平均粒径が4μm以上、8.5μm以下のトナーを用い、該像担持体及び該現像装置と、該帯電装置、該クリーニング装置より選ばれる少なくとも一つの装置を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置に内包される現像剤担持体と上記像担持体とを所定の間隙をもって対向させ、該現像剤担持体は表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、上記現像剤が該像担持体に接触する現像領域の該像担持体の表面移動方向の幅に比べて小さいことを特徴とするものである。
請求項5の発明は、請求項4のプロセスカートリッジにおいて、上記現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の体積平均粒径を25μm以上、60μm以下としたことを特徴とするものである。
請求項6の発明は、請求項4又は5のプロセスカートリッジにおいて、上記現像剤担持体と上記像担持体との間隙を0.25mm以上、0.4mm以下としたことを特徴とするものである。
請求項4乃至6の発明によれば、請求項1乃至3に関して述べたように、体積平均粒径が8.5μm以下の小粒径トナーを用いて、画像再現性のよい高品質な画像を形成するとともに、画像濃度差によるピッチムラを目立ちにくくすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置であるプリンタに適用した一実施形態について説明する。図1は本実施形態に係るプリンタの要部概略構成図である。
像担持体である感光体ドラム1の周囲には、帯電ローラー等で感光体ドラム1の表面を帯電する帯電装置2、レーザー光線等で感光体ドラム1の一様帯電処理面に潜像を形成する露光装置3が配設されている。また、感光体ドラム1上において潜像に対し帯電したトナーを付着させることでトナー像を形成させる現像装置4が配設されている。また、転写ベルトまたは転写ローラー、チャージャー等(図示例は転写ベルト)で感光体ドラム1上に形成されたトナー像を記録紙6に転写する転写装置5が配設されている。さらに、転写後に感光体ドラム1上に残ったトナーを除去するクリーニング装置7、感光体ドラム1上の残留電位を除去する除電装置8が順に配設されている。
【0011】
上記構成のプリンタにおいて、帯電装置2の帯電ローラによって表面を一様に帯電された感光体ドラム1は、露光装置3によって静電潜像を形成され、現像装置4によってトナー像を形成される。このトナー像は転写装置5によって感光体ドラム1表面から、不図示の給紙トレイから搬送された記録紙6へ転写される。その後記録紙6上のトナー像は不図示の定着装置によって定着される。一方、転写されずに感光体ドラム1上に残ったトナーはクリーニング装置7によって回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム1は除電ランプ8で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。
【0012】
次に、上記現像装置4の構成を図2に基づき説明する。現像装置4は、現像容器4Aとトナー補給部4Bとで構成されている。そのうち現像容器4A内には現像ローラ41が、感光体ドラム1に近接するようにして配置されており、両者の対向部分に現像領域Dが形成されるようになっている。
【0013】
上記現像ローラ41には、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒状に形成してなる現像スリーブ43が回転駆動機構(不図示)によって矢印方向すなわち反時計回り方向に回転されるようにして備えられている。現像スリーブ43内にはこの現像スリーブの表面上に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石ローラ体44が固定状態で備えられている。このとき現像剤を構成するキャリアは、上記磁石ローラ体44から発せられる磁力線に沿うようにして現像スリーブ43上にチェーン状に穂立ちされる。さらに、このチェーン状に穂立ちされたキャリアに対して帯電トナーが付着されて磁気ブラシが形成されるようになっている。形成された磁気ブラシは、現像スリーブ43の回転移送にともなって現像スリーブ43と同方向、すなわち反時計回り方向に移送されることとなる。現像剤の搬送方向すなわち反時計回り方向における前記現像領域Dの上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さすなわち現像剤の量を規制するドクターブレード45が設置されている。
【0014】
さらに上記現像ローラ41の後方領域には、撹拌ローラ46およびパドルホイール47が設けられており、撹拌ローラ46により撹拌混合されて現像剤がパドルホイール47によって汲み上げられるようになっている。現像ローラ41、パドルホイール47、撹拌ローラ46を包み込むように現像剤収納部材としての現像剤ケース51が下側に配置されている。
【0015】
また、上記トナー補給部4Bは、例えば、感光体ドラム1に供給されるトナーの濃度が低下したことをトナー濃度センサ48が検知した場合、トナー補給ローラ4B1の回転によりトナーTを撹拌ローラ46に向け繰り出すようになっている。そして、前述したドクターブレード45の近傍には、延長方向一端をドクターブレード45の近傍に位置させ、延長方向他端を撹拌ローラ46の上に位置させたセパレータ49がそれぞれ配置されている。また、このセパレータ49における延長方向他端には、回転可能な搬送スクリュー50が配置されている。
【0016】
上記構成の現像容器4Aにおいては、パドルホイール47の回転によって現像剤が汲み上げられ、現像ローラ41に向け放出され、磁石ローラ体44の磁力により現像スリーブ43の表面に担持される。そして、現像スリーブ43に担持された現像剤は、現像スリーブの回転に伴って表面を移動し、ドクターブレード45によって層厚を規制された上で、現像ローラ41と感光体ドラム1とが対向する現像領域Dを通過する。その後、現像剤ケース51との間隙を通過し、磁石ローラ体44の磁力が作用しなくなる位置で現像ケース51の底部に落下し、再度、パドルホィール47により撹拌される。また、ドクターブレード45によって掻き取られた余剰の現像剤は、セパレータ49上に配置された複数の傾斜するフィン49aによってプリンタ本体奥側に順次搬送される。セパレータ49の最奥端には現像剤案内路が配置され、その延長方向他端に位置する搬送スクリュー50に向け案内される。この搬送スクリュー50により、上記現像剤は前述とは反対にプリンタ本体の手前側に搬送され、最手前端に配置された撹拌ローラ46と対向する図示しないスリットを通して落下する。この前後それぞれの現像剤の搬送により、プリンタ本体前後方向においてトナー濃度が均一になるよう撹拌されると同時に前後それぞれの現像剤の搬送量を等しく設定することにより現像剤の水準を一定に維持することができる。
【0017】
次に、上記現像スリーブ43についてより詳細に説明する。
図3は、現像スリーブ43を軸方向からみた部分断面の拡大図である。現像スリーブ43の表面には長手方向に延びる複数の溝が等間隔に形成されている。一般に溝が深いほど現像剤搬送性能は向上するが、溝の有無による現像電界強度の差によるピッチムラが発生しやすくなる。一方、溝が浅いほどピッチムラは発生しにくくなるが現像剤搬送性能が低下する。特に近年では、小粒径トナーや小粒径キャリアの使用による画像形成技術の進歩、及び、近接現像の画像形成技術の進歩により画像再現性が向上しているため、ピッチムラが発生しやすくなっている。
【0018】
図4は、溝深さに対するピッチムラと現像剤搬送性能との実験結果を示すグラフである。図4からわかるように、溝深さが0.15mmよりも深いと現像剤搬送性能は向上するが、ピッチムラが発生してしまう。このピッチムラの発生原因は、現像スリーブ43の溝の深さが0.15mmよりも深いと、現像領域Dにおいて、感光体ドラム1と現像スリーブ43の溝とが対向したときに、感光体ドラム1と溝との間の現像電界が弱くなる。すると現像能力が低下し、溝に対向した部分の感光体ドラム1上で現像濃度が薄くなるためと考えられる。一方、溝深さが0.05mmよりも浅いとピッチムラは発生しないが、現像剤搬送性能が低下してしまう。この現像剤搬送性能が低下する原因としては、現像スリーブ43の溝の深さが0.05mmよりも浅いと、現像スリーブ43上で現像剤がスリップしたり、溝による現像剤の搬送量が低下したりするためと考えられる。そこで、本実施形態に係るプリンタの現像スリーブ43では、溝の深さを0.05mm以上、0.15mm以下の範囲内に設定して、ピッチムラ防止と現像剤搬送性能との両立を図っている。
【0019】
また、現像スリーブ43に形成する溝の形状としては、図5に示すようなV字型がピッチムラの防止に有効であることがわかった。図6の実験結果のグラフに示すように、溝形状がV字型の場合、台形型やU字型に比べてピッチムラが目立たなかった。これは、溝形状がV字型の場合、台形型やU字型に比べ、溝のエッジ部が斜めになっているので、現像領域Dにおいて、感光体ドラム1に対して溝が対向したときに、現像電界の大きさが緩やかに変化して現像濃度差が目立ち難くなるためと考えられる。
【0020】
そして、V字の開き角度は60°以上、120°以下の範囲内であることが、現像剤搬送性能とピッチムラの防止とに有効であることがわかった。これは、図7の実験結果のグラフに示すように、V字の開き角度が60°よりも小さいと現像剤搬送性能が低下してしまう。これは、V字の開き角度が60°よりも小さいと、現像スリーブ43上で現像剤がスリップしたり、溝による現像剤の搬送量が低下したりするためと考えられる。一方、V字の開き角度が120°よりも大きいとピッチムラが目立ち始めてしまう。これは、現像領域Dにおいて、感光体ドラム1と現像スリーブ43の溝とが対向したときに、感光体ドラム1と溝との間の現像電界が弱くなる。すると現像能力が低下するが、V字の開き角度が120°よりも大きいと溝幅が広くなるため、現像濃度が薄くなる部分が広がって、ピッチムラが目立ちやすくなるものと考えられる。そこで、本実施形態に係るプリンタの現像スリーブ43では、溝形状をV字型とし、その開き角度を60°以上、120°以下の範囲内に設定して、現像剤搬送性能とピッチムラ防止との両立を図っている。
【0021】
上記溝深さや溝形状を最適に設定しても、現像領域Dにおいて、溝が形成されていない部分の現像スリーブ43表面で現像剤がスリップして現像剤量が減少(変動)し、画像濃度の低下によるピッチムラが発生する場合がある。そこで本実施形態に係るプリンタでは、現像領域D内に少なくとも1本以上の溝が存在するように、現像スリーブ43の各溝の間隔を設定した。具体的には、現像スリーブ43の各溝の間隔を、現像剤が感光体ドラム1に接触する現像領域Dの長さよりも小さくしている。よって、現像スリーブ43が回転しても、常に現像領域D内には溝が1本以上存在し、現像剤のスリップ防止を図ることができる。これにより、現像領域Dの全体にわたって現像剤量の変動を抑えることができ、画像濃度差によるピッチムラの防止が図れる。
【0022】
実際に実験に用いた装置の具体的な条件は、以下の通りである。
現像スリーブ43と感光体ドラム1との間のギャップ 0.35mm
現像スリーブ43とドクタ45との間のギャップ 0.30mm
ドクタ45を通過する現像剤の重量 0.06g/cm2
現像磁極の半値角度幅 15°
感光体ドラム1に対する現像磁極位置 0°
感光体ドラム1の外径 φ100mm
現像スリーブ43の外径 φ25mm
現像スリーブ43の溝深さ 0.1mm
現像スリーブ43の溝形状 V字型
現像スリーブ43の溝の開き角度 90°
現像スリーブ43の溝本数 70本
上記条件から、現像領域Dが1.4mmで、現像スリーブ43の各溝の間隔(溝ピッチ)は1.1mmとなる。ここで、上記半値角度幅とは、現像磁極により現像スリーブ43の表面に発生する法線方向磁束密度の最高値の半分となる磁束密度を示す現像スリーブ43表面の2つの半値点を、現像スリーブ43の中心軸から見たときの現像スリーブ43の表面移動方向における角度幅をいう。
【0023】
上記条件から、1.4mmの現像領域Dに対して、各溝の間隔は1.1mmであり、常に現像領域内には溝が1本或いは2本存在する。これにより、現像領域Dにおいて現像スリーブ43上での現像剤のスリップの発生を抑えることができる。仮に、溝のない部分の表面でスリップが発生したとしても、現像領域Dに進入してきた次の溝でスリップをくい止めることができる。よって、現像領域Dに溝が存在しなくなる場合がある下記比較例に比べ、現像領域内での現像剤量の変動を小さく抑えることができる。これにより、画像濃度差によるピッチムラを防いで高品質な画像を形成することができる。
【0024】
一方比較例として現像スリーブ43の溝本数を50本とした場合には、各溝の間隔が1.6mmとなり、1.4mmの現像領域Dに対して、現像スリーブ43の回転で現像領域には溝が存在する場合と存在しない場合とが生じる。すると、現像領域Dにおいて、溝が存在しない部分の現像スリーブ43表面で現像剤のスリップが生じて現像剤量が変動し、画像濃度差によるピッチムラが生じてしまう。
【0025】
ここで、一般的に体積平均粒径が8.5μm以下のトナーを使用して画像形成を行なうと、図8のグラフに示すように、画像の再現性が格段に向上するためピッチムラも目立ちやすくなる。特に、現像領域Dで現像剤量が変動すると、画像濃度差によるピッチムラが目立ちやすくなる。本実施形態のプリンタでは、現像領域D内に少なくとも1本の溝が存在し、現像領域における現像剤量の変動を抑えている。よって、体積平均粒径が8.5μm以下のトナーを使用した場合であっても、ピッチムラを防ぎつつ再現性のよい高品質な画像を形成することができる。なお、体積平均粒径が4μmよりも小さいと、感光体ドラム1上に残ったトナーのクリーニング性が低下するので、トナーの体積平均粒径は4μm以上が望ましい。
【0026】
また、一般的には体積平均粒径が60μm以下のキャリアを使用して画像形成を行なうと、画像の再現性が格段に向上する(図9(a)参照)ためピッチムラも目立ちやすくなる。特に、現像領域Dで現像剤量が変動すると、画像濃度差によるピッチムラが目立ちやすくなる。本実施形態のプリンタでは、現像領域D内に少なくとも1本の溝が存在し、現像領域における現像剤量の変動を抑えている。よって、体積平均粒径が60μm以下のキャリアを使用した場合であっても、ピッチムラを防ぎつつ再現性のよい高品質な画像を形成することができる。なお、キャリアの体積平均粒径が25μmよりも小さすぎると、図9(b)に示すように、感光体ドラム1へのキャリア付着が増加してしまう。磁石ローラ体44の磁極を強くしてキャリア付着を防ぐことは可能であるが、コストアップになってしまう。よって、キャリアの体積平均粒径は、25μm以上が望ましい。
【0027】
さらに、現像スリーブ43と感光体ドラム1との間隔(以下、「現像ギャップ」ともいう)を0.4mm以下に狭くすると、画像の再現性が格段に向上する(図10(a)参照)ためピッチムラも目立ちやすくなる。特に、現像領域Dで現像剤量が変動すると、画像濃度差によるピッチムラが目立ちやすくなる。本実施形態のプリンタでは、現像領域D内に少なくとも1本の溝が存在し、現像領域における現像剤量の変動を抑えている。よって、現像ギャップが0.4mm以下であっても、ピッチムラを防ぎつつ再現性のよい高品質な画像を形成することができる。なお、現像ギャップが0.25mmよりも小さすぎると、図10(b)に示すように、現像ローラ43表面にトナーが固着しやすくなってしまうので、現像ギャップは0.25mm以上が望ましい。
【0028】
ここで、本実施形態に係るプリンタでは、感光体ドラムと、帯電装置と、クリーニング装置とを一体に支持するプロセスカートリッジを用いて構成することもできる。図11はプロセスカートリッジの概略構成説明図である。
図11において、像担持体としてドラム状の感光体10、その感光体のまわりには、その回転方向(時計方向)Aの順に、帯電装置12、現像装置13、転写・搬送装置(不図示)、クリーニング装置14、除電装置11などを配置する。これらの装置のうち、感光体10と、帯電装置12と、現像装置13と、クリーニング装置14と、除電装置11とをケース101内に納め、一体構成のプロセスカートリッジとしている。
このプロセスカートリッジをプリンタに装着したときに、現像装置13に内包される現像スリーブ131表面に形成された溝が、常に現像領域内に1本以上存在するように設定してある。これにより、現像領域において現像スリーブ131上で現像剤のスリップの発生を抑えることができる。また、現像ギャップは0.4mm以下に設定している。また、現像剤は、トナーの体積平均粒径が8.5μm以下で、キャリアの体積平均粒径が60μm以下のものを使用している。このような構成のプロセスカートリッジを用いた場合にも、画像濃度差によるピッチムラを防いで高品質な画像を形成することができる。
なお、プロセスカートリッジとしては、上記構成に限らず、感光体10及び現像装置13と、帯電装置12、クリーニング装置14より選ばれる少なくとも一つの装置を一体に支持する構成でも構わない。
【0029】
以上説明したように、本実施形態によれば、現像剤担持体としての現像スリーブ上に担持された現像剤を像担持体としての感光体ドラムに接触する現像領域まで搬送し、この現像領域で、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像剤で現像してトナー像を形成する画像形成装置としてのプリンタにおいて、上記現像剤として体積平均粒径が4μm以上、8.5μm以下のトナーを用い、上記現像スリーブは表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、現像剤が感光体ドラムに接触する現像領域の感光体ドラムの表面移動方向の幅に比べて小さい。よって、体積平均粒径が8.5μm以下の小粒径トナーを用いて、画像再現性のよい高品質な画像を形成するとともに、画像濃度差によるピッチムラを目立ちにくくすることができる。
また、現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の体積平均粒径を25μm以上、60μm以下とした。一般的に体積平均粒径が60μm以下のキャリアを使用して画像形成を行なうと、画像の再現性が格段に向上するため、現像領域で現像剤量が変動すると、画像濃度差によるピッチムラが目立ちやすくなる。このプリンタでは、現像領域における現像剤量の変動を抑えているので、体積平均粒径が60μm以下のキャリアを使用して、ピッチムラの目立ちにくい、画像再現性のよい高品質な画像を形成することができる。なお、キャリアの体積平均粒径が25μmよりも小さすぎると、感光体ドラムへのキャリア付着が増加してしまう。磁石ローラ体の磁極を強くしてキャリア付着を防ぐことは可能であるが、コストアップになってしまう。よって、キャリアの体積平均粒径は、25μm以上が望ましい。
また、現像スリーブと感光体ドラムとの間隙(現像ギャップ)を0.25mm以上、0.4mm以下とした。一般的に現像ギャップを0.4mm以下にして画像形成を行なうと、画像の再現性が格段に向上するため、現像領域で現像剤量が変動すると、画像濃度差によるピッチムラが目立ちやすくなる。このプリンタでは、現像領域における現像剤量の変動を抑えているので、現像ギャップを0.4mm以下として、ピッチムラの目立ちにくい、画像再現性のよい高品質な画像を形成することができる。なお、現像ギャップが0.25mmよりも小さすぎると、現像ローラ表面にトナーが固着しやすくなってしまうので、現像ギャップは0.25mm以上が望ましい。
また、プリンタ本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、現像剤として体積平均粒径が4μm以上、8.5μm以下のトナーを用い、現像装置に内包される現像スリーブと感光体ドラムとを所定の間隙をもって対向させ、現像スリーブは表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、現像剤が感光体ドラムに接触する現像領域の感光体ドラムの表面移動方向の幅に比べて小さい。よって、このプロセスカートリッジを用いることで、体積平均粒径が8.5μm以下の小粒径トナーを使用して、画像再現性のよい高品質な画像を形成するとともに、画像濃度差によるピッチムラを目立ちにくくすることができる。
【0030】
【発明の効果】
請求項1乃至6の発明によれば、画像再現性のよい高品質な画像を形成するとともに、画像濃度差によるピッチムラの発生を防止できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係るプリンタの要部概略構成図。
【図2】現像装置の構成図。
【図3】現像スリーブを軸方向からみた部分断面拡大図。
【図4】溝深さに対するピッチムラと現像剤搬送性能との実験結果を示すグラフ。
【図5】現像スリーブにV字型溝を形成した説明図。
【図6】ピッチムラと、台形溝、U字型溝、V字型溝との関係を示すグラフ。
【図7】V字型溝の開き角度と、ピッチムラ及び現像剤搬送性能との関係を示すグラフ。
【図8】トナーの体積平均粒径とピッチムラとの関係を示すグラフ。
【図9】(a)は、キャリア体積平均粒径と粒状度との関係を示すグラフ。
(b)は、キャリア体積平均粒径とキャリア付着との関係を示すグラフ。
【図10】(a)は、現像ギャップと粒状度との関係を示すグラフ。
(b)は、現像ギャップとトナー固着との関係を示すグラフ。
【図11】プロセスカートリッジの要部概略構成図。
【図12】現像領域で現像剤量の変動がある場合の説明図。
【図13】現像領域で現像剤量の変動がない場合の説明図。
【符号の説明】
1 感光体ドラム
2 帯電装置
3 露光装置
4 現像装置
5 転写装置
6 記録紙
7 クリーニング装置
8 除電装置
10 感光体ドラム
12 帯電装置
13 現像装置
14 クリーニング装置
41 現像ローラ
43 現像スリーブ
44 磁石ローラ体
45 ドクターブレード
131 現像スリーブ
Claims (6)
- 静電潜像を担持する像担持体と、現像剤を担持する現像剤担持体とを有し、
該現像剤として体積平均粒径が4μm以上、8.5μm以下のトナーを用い、
該像担持体と該現像剤担持体とを所定の間隙をもって対向させる画像形成装置において、
上記現像剤担持体は表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、
互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、上記現像剤が該像担持体に接触する現像領域の該像担持体の表面移動方向の幅に比べて小さいことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の体積平均粒径を25μm以上、60μm以下としたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2の画像形成装置において、
上記間隙を0.25mm以上、0.4mm以下としたことを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置内で、
該現像剤として体積平均粒径が4μm以上、8.5μm以下のトナーを用い、
該像担持体及び該現像装置と、該帯電装置、該クリーニング装置より選ばれる少なくとも一つの装置を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、
上記現像装置に内包される現像剤担持体と上記像担持体とを所定の間隙をもって対向させ、該現像剤担持体は表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、
互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、上記現像剤が該像担持体に接触する現像領域の該像担持体の表面移動方向の幅に比べて小さいことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項4のプロセスカートリッジにおいて、
上記現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の体積平均粒径を25μm以上、60μm以下としたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項4又は5のプロセスカートリッジにおいて、
上記現像剤担持体と上記像担持体との間隙を0.25mm以上、0.4mm以下としたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
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