JP2005292301A - 現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 攪拌スクリューのピッチによる濃度ムラのない優れた画質を得ることのできる現像装置を提供する。
【解決手段】 非磁性スリーブの内部に磁石ローラを配置した現像ローラ３２と、スクリュー状攪拌部材３３を有する現像装置３において、現像ローラ３２とスクリュー状攪拌部材３３ａの間に磁性体からなる汲み上げ補助部材３５を配置する。現像ローラ３２から発生する磁束は磁性体である汲み上げ補助部材３５に集中するため、この補助部材位置では、補助部材がない場合に比べて磁気力が強くなり、その結果汲み上げ性が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、像担持体上に形成された潜像を可視像化する現像装置に関し、さらに詳しく言えばスクリュー状攪拌部材を備える現像装置に関するものである。

特開２０００−１９４１９４号公報 特開２０００−１９４１９５号公報 特開２０００−２５０３１１号公報

電子写真その他の、粉体トナーを用いた画像形成方法において、一成分または二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像は周知であり、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において広く利用されている。

磁気ブラシ現像では、現像剤担持体の表面に現像剤を搬送し、現像剤をブラシ状(磁気ブラシ)に保持させ、静電潜像が形成された像担持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の電界によってトナーが潜像面に選択的に付着することにより、現像が行われる。

上記現像剤担持体は、通常、円筒状のスリーブ（現像スリーブ）として構成され、このスリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁石体（磁石ローラ）をスリーブ内部に備えている。穂立ちの際、キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿うようにスリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちに係るキャリアに対して帯電トナーが付着されている。上記スリーブと磁石ローラの少なくとも一方が動くことでスリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤が移動するようになっている。なお、以下の説明では、スリーブ内部に磁石ローラを備えた現像剤担持体の全体を指して現像ローラと呼ぶ。

そして、上記のような現像装置では、多くの場合、現像器のケーシング内で現像剤を攪拌する目的でスクリュー状の攪拌部材（攪拌スクリュー）を備えている。ここで、２軸の攪拌スクリューを備えた現像装置の一例における、現像装置内の現像剤の動きについて説明する。

図５に示すように、現像器のケーシング３１内には、現像ローラ３２と平行に２軸の（２本の）攪拌スクリュー３３ａ，３３ｂが配設されている。現像ローラ３２から遠い方の攪拌スクリュー３３ｂの軸方向の端部から補給されたトナーは、スクリューにより搬送されながら現像剤と攪拌され、図に破線の矢印で示す如く軸方向に送られる。現像ローラ側の攪拌スクリュー３３ａに受け渡された現像剤は、現像ローラ３２の磁力によってスリーブ表面に汲み上げられ、層厚規制部材によって現像剤量を均一化した後に感光体ドラムと対向する現像領域へと搬送される。

現像装置の構成には、図６に示すような現像ローラ３２の上側または横側に層厚規制ブレード３４を配置し、現像ローラ３２の下側で現像装置内に剤離れを行なう形態と、図７に示すように、現像ローラ３２の下側に層厚規制ブレード３４を配置し、現像ローラ３２の上側で現像装置内に剤離れを行なう形態があり、感光体ドラム１他のユニットのレイアウトによって使い分けられている。

このような構成の現像装置を備える画像形成装置において、写真など面積率の比較的大きい画像をプリントアウトすると、テキスト文章など面積率の比較的小さい画像に比べ、濃度ムラが目立つことがある。面積率の大きな単色画像では、通紙方向に対して斜め方向の濃度ムラ（一例を図８に示す）が縞状に発生して画像品質を低下させる。また、面積率の大きなフルカラー画像では、各色の濃度ムラが色相のズレとなって現われる。

一般的に市場においては、例えばデザイン系の職業において、このような大きな画像を取り扱うことがあり、縞状の濃度ムラによって商品価値を著しく低減させてしまう。

上述の濃度ムラは、図９に示すように、現像ユニット内のスクリューのピッチとムラのピッチが等しく、近年の高画質化を狙った磁性キャリアの小粒径化に伴い発生率が高く、また傾向として現像ローラの現像剤汲み上げ性が低い場合に発生しやすいことも判っている。これは、スクリュ上を移動する現像剤はスクリュの山で高く谷で低いため、汲み上げ性が不充分で谷部での現像剤汲み上げ量が少なくなりすぎると規制部材を通過する現像剤の量が少なかったり、現像剤量が少ないことによって規制部材での帯電不充分であることにより発生すると考えられている。

濃度ムラの対策として、例えば特許文献１あるいは特許文献２には、現像ローラの磁気特性その他に工夫を施すことによってスクリューピッチムラを減少させることが提案されている。

しかしながら、上記特許文献１または特許文献２のように、現像ローラの磁気特性を変更して対応する構成の場合、一般的に層厚規制ブレード前の現像剤量を多くし、ブレードでの規制をきつくすることによってスクリューの凸凹の履歴を消そうとすることになる。この場合、層厚規制ブレードの部分で現像剤が受ける力が大きくなるため、現像剤の劣化が早くなって寿命が短くなってしまうという問題がある。

また、特許文献３に記載された現像装置はスクリュー寸法を規制することによりピッチムラの低減を狙ったものであるが、スクリューの凸凹の履歴を消すことはできないため、濃度ムラ防止の効果は充分ではない。

本発明は、従来の攪拌スクリューを備えた現像装置における上述の問題を解決し、スクリューピッチムラのない優れた画質を得ることのできる現像装置を提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、非磁性スリーブの内部に磁石ローラを配置した現像ローラと、スクリュー状攪拌部材を有する現像装置において、前記現像ローラとスクリュー状攪拌部材の間に磁性体からなる汲み上げ補助部材を配置したことにより解決される。

また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記現像ローラの汲み上げ磁極が前記現像ローラの中心と前記攪拌部材を結ぶ線上の近傍にあり、かつ、前記汲み上げ補助部材が前記現像ローラの中心と前記攪拌部材を結ぶ線上の近傍にあることを提案する。

また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記汲み上げ補助部材が回転駆動されることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、粒径２０〜５０μｍの磁性キャリアを含む現像剤を用いることを提案する。

また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置を搭載するプロセスカートリッジであって、該現像装置と作像工程に必要な現像装置以外の少なくとも１つの機器とを一体的にユニット化し、画像形成装置本体に着脱可能に設けたプロセスカートリッジにより解決される。

また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置または請求項５に記載のプロセスカートリッジを備える画像形成装置により解決される。

本発明の現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置によれば、現像ローラとスクリュー状攪拌部材の間に磁性体からなる汲み上げ補助部材を配置したので、汲み上げ性が向上するとともに、攪拌スクリューのピッチによる濃度ムラを低減させることができ、優れた現像品質を得ることができる。

請求項２の構成により、現像ローラの汲み上げ磁極が前記現像ローラの中心と前記攪拌部材を結ぶ線上の近傍にあり、かつ、前記汲み上げ補助部材が前記現像ローラの中心と前記攪拌部材を結ぶ線上の近傍にあるので、現像剤の汲み上げ性がより向上し、また、補助部材を通過する現像剤が上流側と下流側で均等に近い状態となるため、攪拌性が高く、スクリューピッチによるムラがより均一化されやすい。

請求項３の構成により、汲み上げ補助部材が回転駆動されることで、現像剤の攪拌性がさらに向上し、スクリューピッチによるムラの防止効果が向上する。
請求項４の構成により、粒径２０〜５０μｍの磁性キャリアを含む現像剤を用いるので、粒状度に優れた良好な画像を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る現像装置の一例を示す断面構成図である。この図に示す現像装置３は、現像ケーシング３１内に２軸の攪拌スクリュー３３ａ，３３ｂを備えている。現像ローラ３２は、内部に磁石ローラ（図示せず）を備えている。この現像ローラ３２の上方には、層厚規制部材としての規制ブレード３４が配置されている。現像ローラ３２は、当該現像装置が装着される画像形成装置の像担持体である感光体ドラム１に近接配置されている。なお、図６，７で説明した現像装置と同等の部分には同じ符号を付している。

さて、本例の現像装置３では、現像ローラ３２と攪拌スクリュー３３ａ（２本のスクリューのうち現像ローラ３２側の攪拌スクリュー）の間に磁性体からなる汲み上げ補助部材３５を設けている。現像ローラ３２は、その汲み上げ磁極が現像ローラ３２の中心と攪拌スクリュー３３ａを結ぶ線状の近傍となるように設定されている。また、汲み上げ補助部材３５も現像ローラ３２の中心と攪拌スクリュー３３ａを結ぶ線状の近傍に配置されている。したがって、汲み上げ補助部材３５と現像ローラ３２の汲み上げ極および攪拌スクリュー３２ａがほぼ直線状の配置となっている。

図２は、本発明に係る現像装置の別例を示す断面構成図である。この図に示す現像装置３０は、層厚規制部材である規制ブレード３４が現像ローラ３２の下側に配置され、現像ローラ３２の上側で現像装置内に剤離れを行なう形態であること以外は図１の現像装置３と同様である。また、図１の現像装置３と同等の部分には同じ符号を付してある。

さて、本例の現像装置３０でも、現像ローラ３２と攪拌スクリュー３３ａ（２本のスクリューのうち現像ローラ３２側の攪拌スクリュー）の間に磁性体からなる汲み上げ補助部材３５を設けている。現像ローラ３２は、その汲み上げ磁極が現像ローラ３２の中心と攪拌スクリュー３３ａを結ぶ線状の近傍となるように設定されている。また、汲み上げ補助部材３５も現像ローラ３２の中心と攪拌スクリュー３３ａを結ぶ線状の近傍に配置されている。したがって、汲み上げ補助部材３５と現像ローラ３２の汲み上げ極および攪拌スクリュー３２ａがほぼ直線状の配置となっている。

図１，２の現像装置３及び３０における汲み上げ補助部材３５の作用について、図３を参照して説明する。図３では図２の現像装置３０の形態で説明する。なお、比較のために汲み上げ補助部材３５を有さない場合を図３（ａ）に、汲み上げ補助部材３５を設けた場合を図３（ｂ）に並べて示してある。

図３（ｂ）に示すように、現像ローラ３２から発生する磁束は磁性体である汲み上げ補助部材３５に集中するため、この補助部材位置では、補助部材がない場合に比べて磁気力が強くなり、その結果汲み上げ性が向上する。

ところで、現像ローラの汲み上げ性を向上させようとして汲み上げ磁極を高くしすぎた（汲み上げ極の磁力を高くしすぎた）場合には、逆に谷部での汲み上げ量が多くなりすぎ、現像ローラに付着する現像剤量もスクリューピッチ形状となる（ムラが発生する）懸念もあるが、本発明による現像装置の場合は、汲み上げ補助部材３５を設けたことにより汲み上げ性を向上させているため、現像剤は均一に現像ローラ３２に付着する。したがって、攪拌スクリューのピッチによる濃度ムラを防止し、優れた画質を得ることができる。また、層厚規制ブレードでの現像剤規制をきつくすることもなく、現像剤の寿命を低減させる恐れもない。

また、装置構成上現像剤の上面と現像ローラの距離が遠い等で汲み上げ性が充分とはいえない場合、あるいは、トナーの消費に伴って現像剤の嵩が減少し汲み上げ性が充分とはいえない場合でも、上記のように汲み上げ補助部材３５を設けたことにより、汲み上げ補助部材３５に引き付けられた現像剤が補助部材のスクリュー側で分断されて補助部材を回り込み、現像ローラ側で合流する間に攪拌が行なわれるため、スクリューピッチによるムラが均一化され、均一な状態で現像ローラに付着する。よって、装置構成上あるいはトナー消費による汲み上げ性が充分でない場合でも、濃度ムラの防止に効果を得ることができる。

さらに、上記現像装置３及び３０においては、汲み上げ補助部材３５と現像ローラ３２の汲み上げ極および攪拌スクリュー３２ａがほぼ直線状の配置であるため、現像剤の汲み上げ性をより向上させ、また、補助部材３５を通過する（回り込む）現像剤が上流側と下流側（現像ローラ回転方向の上流側と下流側）で均等に近い状態となるため、攪拌性が高く、スクリューピッチによるムラがより均一化されやすい。

なお、上記現像装置３及び３０においては、汲み上げ補助部材３５は固定配置であるが、汲み上げ補助部材３５を回転駆動するように構成しても良い。汲み上げ補助部材３５を回転させた場合、汲み上げ補助部材３５に磁気的に吸着した現像剤の一部が、磁気力及び摩擦力により回転方向に搬送されるため、現像剤の攪拌性がさらに向上し、スクリューピッチによるムラの防止効果が向上する。汲み上げ補助部材３５の回転方向はどちらでも（現像ローラの回転方向と同じでも逆でも）構わない。また、汲み上げ補助部材３５を回転駆動する機構も任意であり、例えば、攪拌スクリューの駆動系から駆動力を伝達しても良いし、単独で駆動しても良い。

上記現像装置３または３０構成で、現像ローラ３２の汲み上げ極（汲み上げ磁極）の角度、汲み上げ補助部材３５の位置（現像ローラ３２の中心から見た角度で表す）、汲み上げ補助部材３５の回転の有無、現像剤のキャリア径などを異ならせた実施例１〜４と、汲み上げ補助部材を有さない比較例１とにおける、画像ムラ（スクリューピッチによる濃度ムラ）及び画像品質（粒状度）の評価を次の表１に示す。

なお、表１における現像ローラ３２の汲み上げ極と汲み上げ補助部材３５の位置は、図４に示すように、現像ローラ３２の中心を通る水平線の現像領域側（感光体ドラム１と対向する側）を０°とし、反時計回りの角度で表したものである。

この表１に示すように、汲み上げ補助部材を有さない比較例１では、画像ムラが許容限度外（×印）で粒状度が許容範囲内（△印）であるのに対し、汲み上げ補助部材３５を設けた実施例１では、画像ムラ及び粒状度とも許容範囲内となっている。また、汲み上げ極と汲み上げ補助部材３５の角度を同じにした（直線状配置の）実施例２では、画像ムラの程度がより優れた評価を得られた。さらに、汲み上げ極と汲み上げ補助部材３５の角度が同じで補助部材３５を回転させた実施例３では、画像ムラの程度がさらに向上している（◎印）。そして、キャリア粒径を３５μｍとした実施例４では、粒状度の効果が向上（○印）し、小粒径キャリアを用いたことで画質向上に効果のあることがわかる。本例の現像装置では、キャリアとしては平均粒径２０〜５０μｍのものを用いることが、画質面から望ましい。

最後に、本発明による現像装置を備える画像形成装置の一例を、図１０を参照して説明する。なお、図１０の画像形成装置は図１の現像装置３を備えるものであるが、装置レイアウトの変更により図２の現像装置３０を装着することも可能である。

図１０に示す画像形成装置はプリンタであり、このプリンタ本体のほぼ中央部には感光体ドラム１を中心とする作像部が配設されている。感光体ドラム１の周囲には、帯電手段２，現像装置３，転写手段４，クリーニング手段５及び除電手段６等が配設されている。作像部の上方には公知の光書込み装置８が設けられている。作像部の下方には、給紙カセット９が配置されている。また、作像部の図において左方には定着装置１０が配設されている。転写手段４と定着装置１０の間は搬送ベルト７により連絡されている。

このように構成されたプリンタにおいて、書き込みのための信号は図示しないホストマシーン、例えばコンピュータから送られてくる。受信した画像信号に基づいて露光装置８が駆動され、露光装置のレーザ光源からの光は、モータにより回転駆動されるポリゴンミラーによって走査され、ミラー等を経て、帯電手段２により一様に帯電された感光体ドラム１に照射され、感光体１上に書き込み情報に対応した潜像を形成する。感光体ドラム１上に形成された潜像は、現像装置３で現像され、トナー像となって該感光体ドラム１の表面に形成・保持される。

一方、給紙カセット９内に収納された用紙束の最上位の用紙が給紙ローラ２６により給送され、レジストローラ２７により感光体ドラム１のトナー像とのタイミングを取って送出される。

感光体ドラム１上のトナー像は、転写手段４により、用紙上に転写される。トナー像転写後の感光体ドラム１の表面に残留するトナーは、クリーニング手段５によってクリーニングされ、その後感光体ドラム１は除電手段６で除電され次の作像サイクルに備える。

トナー像転写後の用紙は搬送ベルト７により定着装置１０に送られ、熱と圧力とによりトナー像が用紙上に定着される。トナー像定着後の用紙は、排紙ローラ２８によりトレイ２９上に排出されスタックされる。

本例のプリンタでは、少なくとも感光体ドラム１と現像装置３とをプロセスカートリッジとして一体的に構成し、装置本体に対して着脱可能に設けている。なお、クリーニング手段５等、他の機器をプロセスカートリッジに搭載しても良い。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、一成分現像剤を用いる現像装置にも本発明の適用が可能である。また、現像装置の構成は適宜変更することができ、例えば攪拌スクリューは２本に限らない。攪拌スクリューが複数本ある場合、汲み上げ補助部材は、図示例で説明したように現像ローラに一番近い攪拌スクリューと現像ローラの間に配置するものとする。また、層厚規制部材もブレードに限らず、層厚規制ローラ等でも良い。

また、本発明の現像装置を備えるプロセスカートリッジにおいては、現像装置以外にプロセスカートリッジに組み込む機器は任意である。例えば、現像装置とクリーニング装置とでプロセスカートリッジを構成しても良い。

また、本発明の現像装置を備える画像形成装置では、作像部や定着部の構成等、適宜な構成とすることができる。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいはそれらの複合機であっても良い。

本発明に係る現像装置の一例を示す断面構成図である。 本発明に係る現像装置の別例を示す断面構成図である。 汲み上げ補助部材の作用を説明するための模式図である。 汲み上げ磁極と汲み上げ補助部材の位置を表す角度を説明するための模式図である。 ２軸の攪拌スクリューを備えた現像装置の一例における、現像装置内の現像剤の動きを示す断面図である。 現像ローラの上側に層厚規制ブレードを配置した現像装置の構成例を示す断面図である。 現像ローラの下側に層厚規制ブレードを配置した現像装置の構成例を示す断面図である。 通紙方向に対して斜め方向の濃度ムラが縞状に発生した画像を示す模式図である。 攪拌スクリューのピッチと濃度ムラの関係を示す模式図である。 本発明による現像装置を備える画像形成装置の一例であるプリンタの断面構成図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム
３ 現像装置
５ クリーニング手段
３０ 現像装置
３１ 現像ケーシング
３２ 現像ローラ
３３ａ，３３ｂ 攪拌スクリュー
３４ 規制ブレード
３５ 汲み上げ補助部材

Claims (6)

1. 非磁性スリーブの内部に磁石ローラを配置した現像ローラと、スクリュー状攪拌部材を有する現像装置において、
   前記現像ローラとスクリュー状攪拌部材の間に磁性体からなる汲み上げ補助部材を配置したことを特徴とする現像装置。
2. 前記現像ローラの汲み上げ磁極が前記現像ローラの中心と前記攪拌部材を結ぶ線上の近傍にあり、かつ、前記汲み上げ補助部材が前記現像ローラの中心と前記攪拌部材を結ぶ線上の近傍にあることを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記汲み上げ補助部材が回転駆動され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。
4. 粒径２０〜５０μｍの磁性キャリアを含む現像剤を用いることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置を搭載するプロセスカートリッジであって、該現像装置と作像工程に必要な現像装置以外の少なくとも１つの機器とを一体的にユニット化し、画像形成装置本体に着脱可能に設けたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置または請求項５に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。

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