JP2005134480A - 現像方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁性トナーを用いて飛翔現像を行うに際して、グレー画像についての縦筋発生や、現像初期での黒点の発生を有効に防止することが可能な現像方法を提供する。
【解決手段】円筒形状の非磁性スリーブと、マグネットを位置固定した状態で該スリーブを回転させながら、該スリーブ上に磁性トナーを供給し、磁性ブレードによって所定の厚みに調整された磁性トナーの層を、該磁性トナーによって感光体ドラム上に形成された静電潜像を飛翔現像する現像方法において、前記磁性ブレードは、前記スリーブの回転方向に対して上流側に位置する側面の延長線上に該スリーブの中心が位置するように配置されていると共に、該磁性ブレードの先端面は、前記上流側面の下端に連なり且つ前記延長線と垂直に交差するフラットな面と、このフラットな面に連続した傾斜面とからなり、該フラットな面と傾斜面とのなす角αは、0.3度≦α≦5.5度の範囲に設定されている。
【選択図】図3
【解決手段】円筒形状の非磁性スリーブと、マグネットを位置固定した状態で該スリーブを回転させながら、該スリーブ上に磁性トナーを供給し、磁性ブレードによって所定の厚みに調整された磁性トナーの層を、該磁性トナーによって感光体ドラム上に形成された静電潜像を飛翔現像する現像方法において、前記磁性ブレードは、前記スリーブの回転方向に対して上流側に位置する側面の延長線上に該スリーブの中心が位置するように配置されていると共に、該磁性ブレードの先端面は、前記上流側面の下端に連なり且つ前記延長線と垂直に交差するフラットな面と、このフラットな面に連続した傾斜面とからなり、該フラットな面と傾斜面とのなす角αは、0.3度≦α≦5.5度の範囲に設定されている。
【選択図】図3
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真法による画像形成装置に適用される現像方法に関するものであり、より詳細には、感光体ドラム表面に形成された静電潜像を、磁性トナー(一成分磁性現像剤)を用いてのジャンピング現像方式により現像する現像方法に関する。
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの静電写真法による画像形成装置において、磁性トナーを用いた一成分現像方式は、トナーと磁性キャリアとを用いた二成分現像方式のようなキャリア劣化による寿命の限界が発生せず、高寿命に適切な方式であるという利点を有しており、広く使用されている。
このような一成分現像方式において、感光体ドラム表面の静電潜像部への磁性トナーの供給は、現像ローラを用いて行われる。この現像ローラは、一般に、内部に複数の磁極を有するマグネットが固定された円筒形状の非磁性スリーブからなっており、このスリーブを回転させることにより、スリーブ上に供給された磁性トナーを、感光体ドラムと対面する領域(現像領域)に搬送するような構造となっている。
ところで、均一に現像を行うためには、現像領域への磁性トナーの供給量は一定にすべきである。従って、上記現像ローラの非磁性スリーブと一定の微小間隔をおいて磁性ブレードが配置され、この磁性ブレードとスリーブとの間隙を通過させることにより、スリーブ状の磁性トナーの層厚を一定の範囲に調整して、磁性トナーを現像領域に搬送するようになっている。
上記のような磁性ブレードは、一般に、該ブレード先端とスリーブ中心とを結ぶ直線上にブレードが位置するように配置され、さらにトナー層のトナー密度を一定の範囲とするために、スリーブ回転方向に対して上流側に位置する磁性ブレードの側面にマグネットを設けることも提案されている(特許文献1参照)。
特開2001−117359号公報
特許文献1に記載されているように磁性ブレードを配置するのは、ブレード先端部分を通過する際に、磁性トナーに均一な圧力を加え且つトナーに必要以上のストレスが負荷されるのを防止するためであり、マグネットを取り付けるのは、ブレード先端部に導入するトナー量を一定の範囲に調整するためであるが、このように磁性ブレードを配置して飛翔現像を行う場合には、現像を繰り返し行っていくうちに、特にグレー画像について縦筋が発生し、また、現像初期には、ランダムに黒点が画像中に発生するという問題があった。
従って、本発明の目的は、磁性トナー(一成分現像剤)を用いて飛翔現像を行うに際して、グレー画像についての縦筋発生や、現像初期での黒点の発生を有効に防止することが可能な現像方法を提供することにある。
本発明によれば、円筒形状の非磁性スリーブと、該スリーブの内部に配置された複数の磁極を有するマグネットとからなる現像ローラを使用し、該スリーブと小間隔をおいて板状の磁性ブレードを配置し、該マグネットを位置固定した状態で該スリーブを回転させながら、該スリーブ上に磁性トナーを供給し、磁性ブレードによって所定の厚みに調整された磁性トナーの層を、感光体ドラムと対面する現像領域に搬送し、該磁性トナーによって感光体ドラム上に形成された静電潜像を飛翔現像する現像方法において、
前記磁性ブレードは、前記スリーブの回転方向に対して上流側に位置する側面の延長線上に該スリーブの中心が位置するように配置されていると共に、該磁性ブレードの先端面は、前記上流側面の下端に連なり且つ前記延長線と垂直に交差するフラットな面と、このフラットな面に連続した傾斜面とからなり、該フラットな面と傾斜面とのなす角αは、0.3度≦α≦5.5度の範囲に設定されていることを特徴とする現像方法が提供される。
前記磁性ブレードは、前記スリーブの回転方向に対して上流側に位置する側面の延長線上に該スリーブの中心が位置するように配置されていると共に、該磁性ブレードの先端面は、前記上流側面の下端に連なり且つ前記延長線と垂直に交差するフラットな面と、このフラットな面に連続した傾斜面とからなり、該フラットな面と傾斜面とのなす角αは、0.3度≦α≦5.5度の範囲に設定されていることを特徴とする現像方法が提供される。
本発明においては、
1.前記フラットな面の幅βが、0.3乃至1.5mmの範囲にあること、
2.前記磁性ブレードの上流側側面には、マグネットが取り付けられていること、
が好ましい。
1.前記フラットな面の幅βが、0.3乃至1.5mmの範囲にあること、
2.前記磁性ブレードの上流側側面には、マグネットが取り付けられていること、
が好ましい。
本発明によれば、磁性ブレードの先端面のスリーブ回転方向に対して下流側に、傾斜角αが、0.3度≦α≦5.5度の範囲の傾斜面を形成することにより、グレー画像についての縦筋発生や、現像初期での黒点の発生を有効に防止することができる。
本発明者の研究によると、グレー画像についての縦筋発生や、現像初期での黒点の発生は、磁性ブレードの先端面(スリーブと対向する面)、特にスリーブ回転方向下流側エッジ部への磁界の集中によるトナー付着に起因するものであることが判った。即ち、現像ローラ(スリーブ)内部のマグネット等による磁力線が磁性ブレードの先端面に集中する結果、この先端面にトナーが付着し、画像形成時に発生する振動などによってスリーブ上の薄いトナー層上に落下し、落下したトナーが感光体ドラム表面上に飛翔することにより、画像中にランダムに黒点が発生するようになる。また、現像を繰り返し行っていくうちに、ブレード先端のエッジ部に上記のような付着トナーが成長し、これにより、スリーブ面上のトナー層が乱され、厚みムラを生じる。このようなトナー層のムラは、高濃度の画像形成では目だ立たないが、グレー画像のように、低濃度の画像では、縦筋となって現れるのである。
しかるに本発明によれば、ブレード先端面に上記のような傾斜面を設けることにより、先端エッジ部への磁界集中が緩和され、ブレード先端面でのトナー付着が有効に抑制されるため、黒点の発生やグレー画像中への縦筋の発生を確実に防止することができるのである。
本発明の現像方法を実行するための画像形成装置の概略構成を示す図1において、回転可能に設けられている感光体ドラム1の周囲には、主帯電装置2、現像装置3、転写ローラ4、クリーニング装置5が配設されており、帯電装置2と現像装置3間の上方には、図示されていないがLSU(レーザスキャンユニット)が配設されて、画像露光のためのレーザ光Lが照射されるようになっている。また、感光体ドラム1と転写ローラ4間に形成される転写ニップ部Nには、記録紙Pが通過するようになっており、その搬送方向下流側には定着装置7が設置されている。
感光体ドラム1は、例えばアルミ等の導電性素管上に、有機感光層やアモルファスシリコン感光層等の無機感光層を備えたものであり、このような感光体ドラム1を、所定のモータ駆動により矢印aで示す方向に所定の周速で回転させながら、画像形成工程が実行される。
帯電装置2としては、コロトロン、スコロトロン等のコロナ帯電器や、帯電ローラが使用され、コロナ帯電や接触帯電によって、感光体ドラム1の表面が正極性または負極性に一様に主帯電される。この帯電電位は、用いる感光体ドラム1の特性に応じて設定される。
上記のような主帯電後、コンピュータから入力される画像情報或いはスキャナ等で読み取られた所定の原稿に係る画像情報に基づいて、レーザ光Lが感光体ドラム1表面に照射されることにより、画像情報に応じた静電潜像が形成される。即ち、光照射部の電位が低下し、静電潜像が形成されるわけである。
現像装置3は、感光体ドラム1と対面するように配置された現像ローラ10を備えており、現像ローラ10の表面に保持された磁性トナーを感光ドラム1表面の静電潜像に付着させてトナー像として現像(可視像化)するものである。この装置の構造については、後記で詳細に説明する。
尚、現像ローラ10と感光体ドラム1との間には、現像バイアス電源12から直流成分に交流成分を重畳した所定の現像バイアスが印加され、感光体ドラム1の帯電極性と同極性に帯電されたトナーが感光体ドラム1の静電潜像部(即ち、光照射により電位が低下した明電位部分)に付着するわけである。
用いる磁性トナーは、それ自体公知のものでよく、バインダー樹脂中に、カーボンブラックなどの着色剤や、正帯電制御剤、ワックスなどのオフセット防止剤や、マグネタイトなどの磁性剤等が配合されたものである。また、このようなトナーは、5乃至10μm程度の粒径を有しており、通常、疎水性シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタンなどの粉末がトナー100重量部当り0.1乃至3重量部の量で表面処理剤として外添され、流動性が高められている。
上記のようにして感光体ドラム1表面に形成されたトナー像は、転写ローラ4によって、記録紙P上に転写される。
この転写ローラ4は、導電性のものであり、感光体ドラム1表面に所定の押圧力で接触して配置されており、転写ニップ部Nを形成し、矢印b方向(反時計方向)に回転する。この転写ニップ部Nを記録紙Pが通過する際に、転写バイアス電源6から転写ローラ4に転写バイアスを印加することにより、感光体ドラム1表面のトナー像が記録紙Pの表面に転写される。この転写バイアスは、トナー像の帯電極性と逆極性であり、通常、200V乃至3KV程度であり、転写電流により制御される。尚、連続して画像形成を行う場合には、紙間では、転写バイアスは0V或いは逆バイアスに変更され、転写ローラ4表面へのトナー付着が防止される。尚、転写ローラ4を用いる代わりに、負コロナ帯電器及び交流コロナ帯電器を転写装置として用いることも可能であり、この場合には、負コロナ帯電器により記録紙Pの背面(感光体ドラム1とは反対側)が負極性に帯電され、静電引力により、記録紙Pの表面にトナー像が転写され、交流コロナ帯電器による除電によって、記録紙Pの感光体ドラム1への巻き付きが防止される。
トナー像が表面に転写された記録紙Pは、定着装置7に導入され、トナー像の記録紙Pへの定着が行われる。この定着装置7は、ヒータ内蔵の定着ローラ7aと加圧ローラ7bを有しており、定着ローラ7aと加圧ローラ7b間の定着ニップに記録紙Pを通過させることにより、記録紙Pの表面に転写されたトナー像を加熱加圧して熱定着するものである。
一方、トナー像転写後の感光体ドラム1表面に残存するトナーは、クリーニングブレード5aにより除去、回収される。このクリーニングブレード5aは、ポリウレタンゴムなどからなり、通常、60度以上のゴム硬度(JIS A)を有し、感光体ドラム1表面に、10乃至30g/cm程度の押圧力で圧接されている。
上述した現像装置3の構造を示す図2を参照して、この現像装置3においては、現像ハウジング13内に、感光体ドラム1と対面する位置に設けられている現像ローラ10と共に、トナー攪拌・搬送用のスパイラル15,16が、それぞれ現像ローラ10と平行に且つサイドバイサイドに配置されており、スパイラル15,16との間の中央部分には、仕切壁17が設けられており、仕切壁17の両端部分では、スパイラル15が収容されている空間とスパイラル16が収容されている空間とが連通している。即ち、現像ハウジング12内に収容された磁性トナーが攪拌下に搬送され、所定極性に摩擦帯電されて現像ローラ10上に供給されるようになっている。
現像ローラ10は、回転可能に設けられた円筒形状の非磁性スリーブ(例えばアルミ製)10aと、その内部に固定された複数の磁極(図2においては、N極、S1極及びS2極の3極構成となっている)を有するマグネットから構成されており、図中、矢印Xで示す方向へのスリーブ回転により、現像ローラ10上(スリーブ10a上)に供給された磁性トナーを現像領域(感光体ドラム1と対面する領域)に搬送するようになっている。
また、上記スリーブ10aとは、微小間隔をおいて、SUS等の磁性材料からなる磁性ブレード20が設けられており、このブレード20によって、現像領域に供給されるトナー層の厚みを一定の範囲に調整し、前述した現像バイアスの印加により、磁性トナーを感光体ドラム1表面に飛翔させ、現像が行われる。この場合、スリーブ10aと感光体ドラム1表面との間隔は、通常、0.2乃至0.4mm程度に設定される。
上記スリーブ10aと磁性ブレード20との間隙部分を拡大して示す図3及び磁性ブレード20の先端部を拡大して示す図4を参照して、スリーブ10aの回転方向に対して上流側に位置するブレード20の面20aの延長線L上にスリーブ10aの中心Oが位置するように、磁性ブレード20を配置する。これにより、過度のストレスをかけずに、トナー層(3において22で示す)の厚み調整を行うことができる。例えば、このブレード20の位置がスリーブ回転方向に対して上流側にずれると、スリーブ10a面が曲率面となっているため、ブレード20の先端部を通過するトナーが圧縮され、スリーブ面10aへのトナー付着を生じ易くなり、この結果、トナー層の厚みムラが徐々に発生するようになってしまう。また、ブレード20の位置がスリーブ回転方向に対して下流側にずれたり、或いはスリーブ10aの中心Oを通る軸線(前記延長線L)と交差するようにブレード20が傾斜して設けられると、ブレード20のエッジ部のみでの厚み調整となってしまい、トナー層22の厚みムラを生じ易くなってしまう。
また、本発明では、上記ブレード20の先端面を、前記基準線Lと直角に交差するフラットな面20bと、このフラットな面20bの下流側に連なる傾斜面20cとから形成することが重要である(図4参照)。即ち、ブレード20の先端面の下流側に、傾斜面20cを形成することにより、下流側エッジ部への磁力線の集中が有効に回避でき、ブレード20の先端面へのトナー付着を防止し、ランダムな黒点の発生やグレー画像中への縦筋の発生を防止できる。
上記のような傾斜面20cの傾斜角αは、0.3度≦α≦5.5度の範囲とすべきであり、この傾斜角αが、上記範囲よりも小さいと、傾斜面の形成による磁力線の集中抑制効果が損なわれ、トナー付着防止効果が半減してしまい、黒点の発生やグレー画像での縦筋発生を防止することが困難となってしまう。また、傾斜角αが上記範囲よりも大きくなると、フラットな面20bと傾斜面20cとの境界部に磁界が集中してしまい、やはりトナー付着による黒点発生やグレー画像での縦筋発生を有効に防止することが困難となってしまう。
本発明において、上記のフラットな面20bは、前記延長線L上のスリーブ10aの法線と平行な面であり、この部分でトナー層22の厚み調整が行われる。従って、このフラットな面20bは、その幅βが0.3乃至1.5mmの範囲にあるのが好ましい。この幅βが1.5mmを越えると、フラットな面20bと傾斜面20cとの境界部に集中する磁力が小さくなり、そのため、トナー層が不安定となってトナーが付着し、画像中に黒点が発生する恐れがある。また、幅βが0.3mmよりも小さいと、エッジ部のみでの厚み調整と変わらなくなってしまい、トナーの回り込み等により、トナー層22の厚みを均一に調整することが困難となる恐れがある。
また、上記のフラットな面20bとスリーブ10aとの間隔dは、通常、0.2乃至0.4mm程度とするのがよい。この間隔があまり大きいと、トナー層22の厚みむらを生じ易くなり、また、あまり小さいと、スリーブ10a面へのトナー付着を生じやすくなり、現像の繰り返しにより、トナー層22の厚みムラが生じ、画像汚れ等を生じ易くなってしまう。
さらに、上記傾斜面20cの幅γは、通常、0.5mm以上、特に1mm以上であることが好ましい。即ち、この幅γがあまり小さいと、傾斜面20cによる磁界集中防止効果が損なわれるおそれがあるからである。また、この幅γはブレード20の幅とフラットな面20bの幅βとの差によって決まるので、通常は1.5mm程度に設定される。
また、本発明では、上述した磁性ブレード20の上流側面20aにマグネット25を取り付けておくことが好ましい。このようなマグネット25を設けることにより、ブレード20の先端とスリーブ10aとの間に流入するトナー量を一定量に調整でき、トナー層22の密度を均一にすることができる。一般に、このマグネット25とスリーブ10a面との間隔は、0.2乃至1.0mm程度の範囲とするのがよい。
尚、本発明において、ブレード20の先端位置は、通常、図3に示されている磁極S2との角度θが5乃至15度の範囲となるように設定しておくことが好適であり、スリーブ10aと感光体ドラム1とが対面する領域には、N極を配置しておくことが好適である。
下記仕様の現像装置を備えたデジタルプリンタを用意した。
(現像装置の仕様)
現像ローラ(N,S1,S2極の3極構成):
スリーブ(アルミ製)外径;20mm
スリーブ表面粗さRz(10点平均粗さ、JIS B0601):
9.0±1.0μm
磁極位置:
S2極(722ガウス);ブレード基準にスリーブ回転方向上流側に11度
N極(688ガウス);S2極基準にスリーブ回転方向下流側に116度
S1極(871ガウス);N極基準にスリーブ回転方向下流側に188度
スリーブ周速:148.5mm/秒
ドラム・スリーブ間距離: 0.32±0.01mm
磁性ブレード:
材質;SUS430
ブレード位置;スリーブ回転方向上流側側面の延長線上にスリーブ中心
現像ローラ(N,S1,S2極の3極構成):
スリーブ(アルミ製)外径;20mm
スリーブ表面粗さRz(10点平均粗さ、JIS B0601):
9.0±1.0μm
磁極位置:
S2極(722ガウス);ブレード基準にスリーブ回転方向上流側に11度
N極(688ガウス);S2極基準にスリーブ回転方向下流側に116度
S1極(871ガウス);N極基準にスリーブ回転方向下流側に188度
スリーブ周速:148.5mm/秒
ドラム・スリーブ間距離: 0.32±0.01mm
磁性ブレード:
材質;SUS430
ブレード位置;スリーブ回転方向上流側側面の延長線上にスリーブ中心
(プリンタの仕様)
感光体ドラム:
正帯電型有機感光体(単層)
外径;30mm
感光層厚み;32μm
暗電位;400V
明電位;80V
ドラム周速;110mm/秒
主帯電器:スコロトロン
現像剤:
正帯電性磁性トナー
平均粒径(D50);7.2μm
磁性粉含量;41重量%
現像バイアス
直流バイアス;275±5V
交流バイアス;ピーク間電圧1.82±0.05kV,周波数2.6kHz
クリーニングブレード;
ポリウレタンゴム
硬度(JIS A);65度
定着装置:
定着温度;140℃
転写電流:−8μA
転写ローラ周速:感光体ドラム周速の1.02倍
感光体ドラム:
正帯電型有機感光体(単層)
外径;30mm
感光層厚み;32μm
暗電位;400V
明電位;80V
ドラム周速;110mm/秒
主帯電器:スコロトロン
現像剤:
正帯電性磁性トナー
平均粒径(D50);7.2μm
磁性粉含量;41重量%
現像バイアス
直流バイアス;275±5V
交流バイアス;ピーク間電圧1.82±0.05kV,周波数2.6kHz
クリーニングブレード;
ポリウレタンゴム
硬度(JIS A);65度
定着装置:
定着温度;140℃
転写電流:−8μA
転写ローラ周速:感光体ドラム周速の1.02倍
上記の現像装置に、前記仕様を維持したまま、厚みが2mmのSUS430製ブレードの先端面のスリーブ回転方向下流側に、表1に示すように、種々の傾斜角αを有する傾斜面を備えたものを取り付けた。尚、フラットな面の幅βは、何れも0.6mmとし、且つフラットな面とスリーブとの間隔は、0.30±0.065mmとした。
この状態で、印字率5%でグレー画像をA4サイズの用紙に連続して出力し、10枚目での黒点の発生の有無、及び10枚出力したときの縦筋発生の有無を評価し、その結果を表1に示した。尚、○は、黒点や縦筋の発生がなかったことを示し、×は、これらが発生したことを示す。
前記の傾斜角αを0.6度とし、フラットな面の幅βを表2に示すように種々変更し、上記と同じ実験を行い、その結果を表2に示した。尚、各ブレードの上流側面には、40ガウスのマグネット(厚み;2mm、スリーブとの距離0.6mm)を取り付けて置いた。
1:感光体ドラム
3:現像装置
10:現像ローラ
10a:非磁性スリーブ
20:磁性ブレード
3:現像装置
10:現像ローラ
10a:非磁性スリーブ
20:磁性ブレード
Claims (3)
- 円筒形状の非磁性スリーブと、該スリーブの内部に配置された複数の磁極を有するマグネットとからなる現像ローラを使用し、該スリーブと小間隔をおいて板状の磁性ブレードを配置し、該マグネットを位置固定した状態で該スリーブを回転させながら、該スリーブ上に磁性トナーを供給し、磁性ブレードによって所定の厚みに調整された磁性トナーの層を、感光体ドラムと対面する現像領域に搬送し、該磁性トナーによって感光体ドラム上に形成された静電潜像を飛翔現像する現像方法において、
前記磁性ブレードは、前記スリーブの回転方向に対して上流側に位置する側面の延長線上に該スリーブの中心が位置するように配置されていると共に、該磁性ブレードの先端面は、前記上流側面の下端に連なり且つ前記延長線と垂直に交差するフラットな面と、このフラットな面に連続した傾斜面とからなり、該フラットな面と傾斜面とのなす角αは、0.3度≦α≦5.5度の範囲に設定されていることを特徴とする現像方法。 - 前記フラットな面の幅βが、0.3乃至1.5mmの範囲にある請求項1に記載の現像方法。
- 前記磁性ブレードの上流側側面には、マグネットが取り付けられている請求項請求項1または2に記載の現像方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003367766A JP2005134480A (ja) | 2003-10-28 | 2003-10-28 | 現像方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009008699A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Kyocera Mita Corp | 画像形成装置における現像装置、及びその現像装置を用いた画像形成装置 |
JP2013190759A (ja) * | 2012-03-15 | 2013-09-26 | Canon Inc | 画像形成装置 |
US10747141B2 (en) | 2018-12-05 | 2020-08-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Developing device |
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2003
- 2003-10-28 JP JP2003367766A patent/JP2005134480A/ja active Pending
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