JP2006011030A

JP2006011030A - 現像装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2006011030A
Application number: JP2004187805A
Authority: JP
Inventors: Akio Tsujita; 明夫辻田; Hiroyuki Mabuchi; 裕之馬淵; Masayoshi Nakayama; 政義中山
Original assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】
現像剤の規制部材であるドクターブレードを磁極に対向させるように配置した現像装置を、高い印刷密度が要求されるフルカラー印刷装置や印刷速度が速い印刷装置に用いた場合でも、現像剤の搬送量不足による画像濃度ムラなどの印刷不良を防止することである。
【解決手段】
規制部材が前記磁極に対向すると共に、該磁極の磁力分布曲線のピーク点および磁力分布の半値幅領域が現像ロ−ルの回転方向に於いて前記規制部材の上流側に設定され、且つ前記規制部材が前記磁力分布の半値幅の領域外に設置されており、前記磁極の磁力分布曲線において、その磁力のピーク値の８０％以上に対応する領域が現像ロール外周部に中心角２０°未満の広がりを持って分布するように着磁したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、二成分現像剤を使用する現像装置および、該現像装置を用いて構成される電子写真方式のプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像記録装置では、一方向に回転する感光体と呼ばれる像担持体上に形成された静電潜像に、現像装置からトナ−と呼ばれる像可視化剤を供給して前記静電潜像を可視像化し、このトナー像を記録紙上に印刷する。

この電子写真方式に適用される現像装置としては、トナ−とキャリアと呼ばれる磁性粉体とからなる二成分現像剤を用いた現像装置が多用されている。この二成分現像剤は現像剤収容部で攪拌することにより、現像剤中のトナ−とキャリアが摩擦しあい、それぞれが所定量に帯電することで用いられる。

所定の帯電量に帯電された現像剤は、前記現像剤収容部から現像スリーブと該現像スリーブの内部に固設された複数の磁極から成る現像ロ−ルに導かれる。この現像ロールの表面に供給された現像剤は磁気ブラシ状態で保持されると共に、該現像ロールの回転によって搬送され、該現像ロールの外周に近接配置されたドクターブレ−ドと呼ばれる規制部材を通過した後、感光体との対向部である現像領域に搬送される。

ここで、前記ドクターブレ−ドは、前記現像ロールの表面上に保持された現像剤の磁気ブラシを穂切りし、現像領域に搬送される現像剤を適正量に維持する目的で設置されている。従来、このドクターブレードは、現像ロールの磁極間に設定されるのが一般的であった。この理由は、現像ロール上での現像剤搬送性を高めるためと、磁力が小さい位置で穂切りすることによる現像剤へのストレス低減である。

しかし、近年の高画質化の要求に伴い、より高精細画像が得られやすい薄層均一現像が望まれ、その実現策としてドクターブレ−ドと現像ロール間のギャップ（以降、ドクターギャップと記す）の狭化および高精度化が進められた。

前記現像ロール上に形成される磁気ブラシは、磁力線に沿って形成されるため、磁極対向部では現像ロールの法線方向に起立した疎な状態で、磁極間では現像ロールの外周面に沿って寝ている密な状態にある。そのため磁極間で磁気ブラシの穂切りを行った場合は、高密度状態の現像剤を規制するためドクターギャップ変動の搬送現像量への影響が大きく、ドクターギャップの調整精度には高精度が求められる。

一方、ドクターブレードを磁極に対向させるように配置した場合には、磁気ブラシは現像ロールの法線方向に起立した疎な状態で穂切りされるため、ドクターギャップの変動による搬送現像量の影響は小さく、より安定に薄層均一現像が実現できる方法として提案されていた（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。

特開昭５３−７７５３０公報（第１−３頁、図１）

特開昭６３−２４２６８公報（第１−２頁、図１）特開２００３−１４０４６３（第１−２頁、図２）

しかしながら、前記した様なドクターブレードを磁極に対向させるように配置した現像装置では、その対向する磁極の磁力を強くすると、磁界による現像剤の充填力が増加し、ドクターギャップ間の現像剤の流動性が悪く成り、その結果、現像剤の詰まり等を生じやすく成る。その為、ドクターブレードを磁極に対向させるように配置する場合には、その対向する磁極の磁力は他の磁極に比べ小さくする必要があった。

しかし、磁力を弱くすると磁極間での現像剤の搬送力が低下し、高い印刷密度が要求されるフルカラー印刷装置や印刷速度が速い印刷装置に上記現像装置を用いた場合は、現像剤の搬送量不足による画像濃度ムラなどの印刷不良が生じやすいという問題が生じた。

本発明の目的は、薄層均一現像を実現し易いドクターブレードを磁極に対向させるように配置した現像装置を、高い印刷密度が要求されるフルカラー印刷装置や印刷速度が速い印刷装置に用いた場合でも、現像剤の搬送量不足による画像濃度ムラなどの印刷不良を防止することである。

上記の目的は、内部に複数個の磁極を備え、回転によって現像剤を保持搬送して感光体上に形成された静電潜像を可視像化する現像ロールと、該現像ロールの外周に近接配置され、前記現像剤の搬送量を規制するドクターブレードを備えた二成分現像剤方式の現像装置において、前記規ドクターブレードが前記現像ロールの磁極に対向すると共に、該磁極の磁力分布曲線のピーク点が前記現像ロ−ルの回転方向に於いて前記ドクターブレードの上流側に設定されており、且つ前記規制部材が前記磁力分布の半値幅の領域外に設置することによって達成される。

更に、前記ドクターブレードに対向する前記磁極の磁力分布曲線において、その磁力のピーク値の８０％以上に対応する領域が現像ロール外周部に中心角２０°未満の広がりを持って分布するように着磁することによって達成される。

本発明によれば、ドクターブレード領域への現像剤の搬送量低減を防止し、高い印刷密度が要求されるフルカラー印刷装置や印刷速度が速い印刷装置でも、現像剤の搬送量不足による画像濃度ムラなどの印刷不良を防止することが出来る。

本発明に係わる実施形態の例を、以下図面に基づいて説明する。

図１は画像形成装置の構成を示す模式図である。図中１００は像担持体である感光体ドラムである。感光体ドラム１００の周囲には帯電器１０１、画像書き込み用光源１０２、現像装置１０３、転写器１０４、イレーズ光源１０６、クリーニング装置１０７等の画像形成にあたってのプロセス機器が配設されている。

画像形成のプロセスは以下の手順で行われる。まず、帯電器１０１により一様に帯電された感光体ドラム１００に画像書き込み用光源１０２から画像光が照射され、感光体ドラム１００上に静電潜像が形成される。該静電潜像は、感光体ドラム１００の回転に伴い現像装置１０３の方に移動し、該現像装置１０３によりトナーが供給されてトナー像として顕像化される。次に、感光体ドラム１００上のこのトナー像は、転写器１０４により転写材である用紙１０５上に転写される。トナー像を転写された用紙１０５は図示しない定着装置へ送られ、該定着装置によりトナー像は永久画像として定着される。

一方、転写を終了した感光体ドラム１００はイレーズ光源１０６からの光照射により、表面電荷が除電された後、残留トナーをクリーニング装置１０７によりクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。

図２は、本発明である現像機の概略図であり、この図を用いて該現像機の詳細を説明する。図２に示した本実施形態は、１本の現像ロ−ル１が感光体１００と呼ばれる像担持体に対向して設置された現像装置１０３に関するものである。現像ロ−ル１は図中の矢印Ａで示した感光体１００の回転に対して順方向に矢印Ｂで示した方向に回転する。

本実施形態では、像担持体としてドラム状の感光体を用いているが、これは例えば、特定の軌道上を周回する感光体ベルトのような構成であっても良い。

また、前記現像装置１０３においては、現像ロ−ル１にドクターブレ−ド５と呼ばれる仕切り板が配置されている。該ドクターブレ−ド５は厚さ２ｍｍの非磁性材料（ＳＵＳ材）からなり、図１に示すように、現像ロ−ル１上にある現像剤４の通過量を所定値に規制するため、規制位置Ｘ部分で、現像ロ−ル１との最小間隙長Ｇ１となるように設定されている。尚、以降では、この間隙をドクターギャップと記述する。

現像剤４と呼ばれる像可視化剤は、プラス帯電性の磁性キャリアとマイナス帯電性の非磁性トナ−と呼ばれる前記感光体１００上に可視像を形成する粉体とで構成され、全重量の２〜１０％の重量比でトナ−が混合されている。前記現像剤４は、攪拌ローラ６の回転により混合攪拌され、トナーとキャリアとの摩擦帯電により所定の値に帯電する。このトナ−の帯電量は本実施形態の場合、−１０〜−３０μＣ／ｇである。

図２に示すように、現像ロ−ル１はＮ１極、Ｓ１極、Ｎ２極、Ｓ２極、Ｓ３極、Ｎ３極、Ｓ４極の順に着磁した現像マグネット２が固定して設置されており、その現像マグネット２の外周部に回転可能な現像スリ−ブ３を具備している。このため現像ロ−ル１の近傍にある現像剤４は、前記マグネット２の磁極Ｓ３によって、現像スリ−ブ３の表面に引きつけられ、現像スリ−ブ３の回転に伴って、ドクターブレ−ド５の近傍まで搬送される。

ここで現像剤４は、位置Ｘにおいてドクターブレ−ド５により規制されたドクターギャップ（Ｇ１）を通過することによって所定量に規制され、磁極Ｎ３、Ｓ４を経て、磁極Ｎ１が配置された現像部Ｙへ導かれる。現像部Ｙへ導かれた現像剤４は感光体１００の表面を摺擦し、図示しない帯電、露光工程により感光体１００の表面上に形成された静電潜像に対応したトナー像を形成する。

以上のような一連の印刷動作において、現像装置１０３が所定の現像性能を得るためには、ドクターブレ−ド５における現像剤４の通過量規制が安定して行われることが重要であり、この方法を、ドクターブレードによる現像剤規制部とその磁束分布を表した図３を用いて説明する。

図３は、本発明である現像装置１におけるドクターブレ−ド５での規制位置Ｘの拡大図で、図中の点線は磁極Ｓ３の磁力曲線を示している。本実施例で用いた磁極Ｓ３は磁石上に同極の磁石を埋め込むことで、図中点線で示すような局所的に強い磁力ピークＺを有する磁力分布を成している。また、同様な磁力分布は、着磁を２度に分けて行い最初の着磁で弱い磁力を広範囲に与えた後、局所に同極の強磁力を着磁する方法や、最初に広範囲に強磁力を与えた後、逆極の着磁を行い目的とする局部以外の範囲の磁力を低減させる方法によっても得る事が出来る。

本発明では、現像剤４の規制部材であるドクターブレード５が磁極Ｓ３に対向すると共に、該磁極Ｓ３の磁力分布曲線のピーク点Ｚおよび、その半値幅領域Ｙが現像スリーブ３の回転方向に於いて前記ドクターブレード５の上流側に設定されている。また、ピーク点Ｚの磁力の８０％以上に対応する領域は現像ロール外周部に中心角：θで約１０°であった。

ここで、図４はこの現像装置１０３の現像マグネット２における各磁極の磁力と設置位置を示すグラフである。本実施例で用いた現像ロール１のドクターブレード５に対向する磁極Ｓ３の磁力のピーク値Ｐ（１００）は約５００ガウスであり、８０％以上に対応する４００ガウス以上の磁力領域は現像ロール外周部に中心角：θで約１０°である。

以上のようなドクターブレ−ド５と磁極Ｓ３の磁力分布との位置関係を有する現像装置１０３を図１に示した画像形成装置に搭載し、高印刷密度の印刷パターンにて連続印刷実験を行い、現像特性について検討した結果を次に述べる。
印刷実験時の各設定条件は以下の通りである。

＜設定条件＞
・感光体１００：ＯＰＣドラム（外径：φ１００ｍｍ）、周速５００ｍｍ／ｓｅｃ
・現像スリーブ３：外径φ４０ｍｍ、周速６００ｍｍ／ｓｅｃ・ドクターギャップＧ１：０．５ｍｍ
・現像ギャップＧ２：０．３ｍｍ
・現像剤４：トナー混合比６ｗｔ％（黒トナー）
・印刷パターン：１インチ角ベタパッチ（印刷密度：８０％）
５０％ハーフトーン（印刷密度：５０％）
上記印刷条件にて、３０００頁の連続印刷実験を行った結果、画像濃度はベタ画像で平均Ｏ．Ｄ．１．２以上（濃度変動ΔＯ．Ｄ．は０．１以下）、５０％ハーフトーン画像で平均Ｏ．Ｄ．０．８（濃度変動ΔＯ．Ｄ．は０．０８以下）と良好であった。また、３０００頁の連続印刷においても現像剤４の目詰まりも無かった。

図５は、ドクターブレード５が磁極Ｓ３に対向すると共に、該磁極の磁力分布曲線のピーク点Ｚおよび半値幅領域Ｙが、前記ドクターブレード５に対向する様に設定された現像装置の実施例の説明図である。この現像装置を実施例１と同様の画像形成装置に搭載し、同様の印刷条件で連続印刷実験を行った結果、画像濃度はベタ画像で平均Ｏ．Ｄ．１．２以上が確保できたが、現像剤４の搬送不良による画像濃度ムラが大きく（ベタ画像濃度変動ΔＯ．Ｄ．は０．４以上）、約５００頁の印刷時点で規制位置Ｘにおいて、現像剤４の目詰まり不良が生じた。また、本実施例による現像条件では、磁極角変動に対す現像剤４の搬送量変動が大きく、機差調整誤差による画像濃度差が大きくなる事が予想された。

図６は、ドクターブレード５に対向する磁極Ｓ３の磁力ピーク値の８０％以上に対応する領域が、現像ロール外周部に中心角で２０°となるように着磁した現像ロール１とドクターブレード５との配置を示した図である。この現像装置を実施例１と同様の高速印刷装置に搭載し、同様の印刷条件で連続印刷実験を行った結果、画像濃度はベタ画像で平均Ｏ．Ｄ．１．１５で、濃度変動ΔＯ．Ｄ．は０．３以上であった。また、５０％ハーフトーン画像は平均Ｏ．Ｄ．０．７（濃度変動ΔＯ．Ｄ．は０．２以上）で、濃度ムラの大きい印刷画質となった。これは、ドクターギャップ間における現像剤４のストレスによる経時的な搬送量変化が原因と考えられる。また、本実施例による現像条件でも、磁極角変動に対する現像剤４の搬送量変動が大きく、機差調整誤差による画像濃度差が大きくなる事が予想された。

図７は、ドクターブレード５に対向する磁極Ｓ３の磁力ピーク値の８０％以上に対応する領域が、現像ロール外周部に中心角で１８°となるように着磁した現像ロール１とドクターブレード５との配置を示した図である。この現像装置を実施例１と同様の高速印刷装置に搭載し、同様の印刷条件で連続印刷実験を行った結果、画像濃度はベタ画像で平均Ｏ．Ｄ．１．２（濃度変動ΔＯ．Ｄ．は０．１）、５０％ハーフトーン画像で平均Ｏ．Ｄ．０．８（濃度変動ΔＯ．Ｄ．は０．０９）で濃度ムラは略許容できる印刷画質となった

画像形成装置の構成を示す模式図である。現像装置の概略構成図である。（実施例１）ドクターブレ−ドの規制位置の拡大図である。（実施例１）現像マグネットにおける各磁極の磁力を示すグラフである。（実施例１）ドクターブレ−ドの規制位置の拡大図である。（実施例２）ドクターブレ−ドの規制位置の拡大図である。（実施例３）ドクターブレ−ドの規制位置の拡大図である。（実施例４）

符号の説明

１現像ローラ
２現像マグネット
３現像スリーブ
４現像剤
５ドクターブレード
６搬送ロール
７パドル
１００感光体
１０３現像装置

Claims

内部に複数個の磁極を備え、回転によって現像剤を保持搬送して感光体上に形成された静電潜像を可視像化する現像ロールと、該現像ロールの外周に近接配置され、前記現像剤の搬送量を規制する規制部材とを備えた二成分現像剤方式の現像装置において、前記規制部材が前記磁石に対向すると共に、該磁石の磁力分布曲線のピーク点が現像ロ−ルの回転方向に於いて前記規制部材の上流側に設定されており、且つ前記規制部材が前記磁力分布の半値幅の領域外に設置されていることを特徴とする現像装置。
前記規制部材に対向する前記磁極の磁力ピーク値の８０％以上に対応する領域が、現像ロール外周部に中心角２０°未満の広がりを持って分布するように着磁したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
請求項１または請求項２に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。