JP2006251775A - 現像剤担持体、現像装置、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
【課題】確実に経時にわたりキャリアの搬送能力および現像能力を維持することができる現像剤担持体、並びに、これを用いる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】スリーブ420の表面に直径0.8〜1.4[mm]、長さが5[mm]の円柱状のSUSなどの金属からなるカットワイヤ(金属ワイヤを短尺に切断したもの)を衝突させて、スリーブ表面に比較的山の間隔の大きく凹凸がなだらかな粗面をスリーブ表面に施す。
【選択図】図2
【解決手段】スリーブ420の表面に直径0.8〜1.4[mm]、長さが5[mm]の円柱状のSUSなどの金属からなるカットワイヤ(金属ワイヤを短尺に切断したもの)を衝突させて、スリーブ表面に比較的山の間隔の大きく凹凸がなだらかな粗面をスリーブ表面に施す。
【選択図】図2
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に係り、詳しくは、表面に現像剤を担持し、像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体、現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
従来から、現像剤担持体としての現像スリーブの表面にサンドブラスト等の粗面化加工を施しているものが知られている(例えば、特許文献1)。現像スリーブの表面にサンドブラスト加工を施すことで、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抑制することができる。
サンドブラスト加工は、アルミニウム製の現像スリーブに砥粒を吹き付けて表面に凸部と凹部との間隔が狭い、鋭利な凸部と凹部を作る。このようにサンドブラスト加工を施した現像スリーブは、高速で回転しても現像剤は鋭利な凸部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は、経時で表面の凸部が摩耗し、凸部の先端が丸くなり、現像剤が引っかかりにくくなって現像剤搬送能力が低下するという耐久性の問題がある。また、キャリアに付着したトナーやキャリアの外添剤などが鋭利な凸部によって掻き落とされ微細な凹部にこの掻き落とされたトナー等が入り込む場合がある。この微細の凹部に入り込んだトナーが現像スリーブの熱等によって固着し、現像スリーブの抵抗を変化させて現像能力を低下させる問題があった。
ところが、サンドブラスト加工を施した現像スリーブは、経時で表面の凸部が摩耗し、凸部の先端が丸くなり、現像剤が引っかかりにくくなって現像剤搬送能力が低下するという耐久性の問題がある。また、キャリアに付着したトナーやキャリアの外添剤などが鋭利な凸部によって掻き落とされ微細な凹部にこの掻き落とされたトナー等が入り込む場合がある。この微細の凹部に入り込んだトナーが現像スリーブの熱等によって固着し、現像スリーブの抵抗を変化させて現像能力を低下させる問題があった。
特許文献2には、スリーブの表面の十点平均粗さを4〜20[μm]で、凹凸の平均間隔Smを30〜80[μm]とする画像形成装置が記載されている。この特許文献2記載のように凹凸の平均間隔Smを30〜80[μm]とした現像スリーブは、凹凸の平均間隔を従来の凹凸の平均間隔より大きくして、比較的なだらかな凹凸形状となっている。このような比較的なだらかな凹凸形状を表面に有する現像スリーブは、従来のように鋭利な凸部に引っ掛けてキャリアを搬送するのではなく、キャリアを凹部に保持して搬送する。これにより、従来の鋭利な凸部に比べてキャリアを保持する凹部の経時の形状変化が少ないので、経時にわたりキャリアの搬送能力を維持することができる。また、鋭利な凸部が形成されてないので、キャリアに付着したトナーやキャリアの外添剤などが凸部に掻き落とされることを抑制することができる。その結果、掻き落とされたトナー等が微細な凹部に入り込んで固着することを抑制できる。
上記凹凸の平均間隔Smは、図13に示すように、粗さ曲線から、基準長さlを抜き取り、一の山及びそれに隣り合う一つの谷からなるSm(輪郭曲線要素)の平均線方向長さの平均である。なお、ここでいう山とは、平均線と交差する点から再び平均線と交差する点までの間プラス(平均線よりも上側)に変位する部分である。また、谷とは、平均線と交差する点から再び平均線と交差する点までの間マイナス(平均線よりも下側)に変位する部分である。
上記凹凸の平均間隔Smは、図13に示すように、粗さ曲線から、基準長さlを抜き取り、一の山及びそれに隣り合う一つの谷からなるSm(輪郭曲線要素)の平均線方向長さの平均である。なお、ここでいう山とは、平均線と交差する点から再び平均線と交差する点までの間プラス(平均線よりも上側)に変位する部分である。また、谷とは、平均線と交差する点から再び平均線と交差する点までの間マイナス(平均線よりも下側)に変位する部分である。
ところが、凹凸の平均間隔Smでは、図13に示すようにスリーブ表面にうねりがある場合、うねりをスリーブ表面の凹凸と判断し、微小な凹凸が検知されない場合がある。このため、実際は、凸部と凹部との間隔が狭いにもかかわらず、凹凸の平均間隔Smが大きい値を示す場合がある。その結果、凹凸の平均間隔Smでは、現像スリーブ表面に比較的なだらかな凹凸形状が形成されているかどうかを正確に判断することができなかった。このため、現像スリーブによっては、微小な凹部にトナーが固着して現像能力が維持できないものや、経時にわたりキャリアの搬送能力の維持できないものがあった。
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、確実に経時にわたりキャリアの搬送能力および現像能力を維持することができる現像剤担持体、並びに、これを用いる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することでである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、表面に現像剤を担持し、像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体において、該現像剤担持体の表面の粗さ曲線を基準長さLL分抜き出して、抜き出した粗さ曲線の最大値から最小値を減算した値を最大粗さRmaxとし、該基準長さLL当たりの該現像剤担持体表面距離をLtotalとしたとき、以下の式で表される表面係数が1.5以上であることを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の現像剤担持体において該現像剤担持体の表面に軸方向に延びる複数の溝を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2の現像剤担持体において、上記現像剤は、トナーと磁性キャリアとを有する二成分現像剤であり、上記溝深さが該磁性キャリアの重量平均粒径よりも深いことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項2または3の現像剤担持体において、該現像剤担持体をアルミニウム合金で形成し、該現像剤担持体の溝が形成された表面に切削または研削加工を行った後、該表面に粗面化加工を施すことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、現像剤を収容する現像剤収容部と、像担持体に形成された潜像を該現像剤により現像する現像剤担持体とを有する現像装置において、該現像剤担持体として請求項1乃至4いずれかの現像剤担持体を用いることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5の現像装置において、上記現像剤がトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤であり、該磁性キャリアの粒径を20[μm]以上、50[μm]以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項6の現像装置において、上記磁性キャリアとして、磁性体の芯材に樹脂コート膜を被覆したものであり、該樹脂コート膜が、熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有するものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送し、該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、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において、上記現像装置として、請求項5乃至7いずれかの現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送し、該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、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で用いられ、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成され、かつ、上記像担持体と、上記現像装置とを少なくとも備えたプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として、請求項5乃至7いずれかの現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2の現像剤担持体において、上記現像剤は、トナーと磁性キャリアとを有する二成分現像剤であり、上記溝深さが該磁性キャリアの重量平均粒径よりも深いことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項2または3の現像剤担持体において、該現像剤担持体をアルミニウム合金で形成し、該現像剤担持体の溝が形成された表面に切削または研削加工を行った後、該表面に粗面化加工を施すことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、現像剤を収容する現像剤収容部と、像担持体に形成された潜像を該現像剤により現像する現像剤担持体とを有する現像装置において、該現像剤担持体として請求項1乃至4いずれかの現像剤担持体を用いることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5の現像装置において、上記現像剤がトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤であり、該磁性キャリアの粒径を20[μm]以上、50[μm]以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項6の現像装置において、上記磁性キャリアとして、磁性体の芯材に樹脂コート膜を被覆したものであり、該樹脂コート膜が、熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有するものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送し、該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、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において、上記現像装置として、請求項5乃至7いずれかの現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送し、該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、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で用いられ、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成され、かつ、上記像担持体と、上記現像装置とを少なくとも備えたプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として、請求項5乃至7いずれかの現像装置を用いることを特徴とするものである。
請求項1乃至9の発明によれば、現像剤担持体の表面に形成された凹凸の間隔が疎であるか密であるかを上記数1に示した式で表される表面係数で調べることができる。これを以下に説明する。基準長さ当たりの現像剤担持体表面距離Ltotalから基準長さLLを引くことで、単位長さ当たりの現像剤担持体の表面距離が分かる。すなわち、山や谷が少なく山と山との間隔が疎となっている現像剤担持体は、単位長さ当たりの現像剤担持体の表面距離が短くなる。一方、山や谷の数が多く山と山との間隔が密で凸部が鋭利となっている現像剤担持体は、単位長さ当たりの現像剤担持体の表面距離が長くなる。しかしながら、山の高さや谷の深さが大きくなるに従って、上記単位長さ当たりの現像剤担持体表面距離が長くなる。このため、表面係数を、単位長さ当たりの現像剤担持体の表面距離と最大粗さRmaxとの比率とすることで、現像担持体表面の山谷の数を定量的に表すことができる。すなわち、Rmaxが大きくなるに従って、ほぼ比例的に現像担持担持体表面の谷深さや山の高さが大きくなる。このため、表面係数を、単位長さ当たりの現像剤担持体表面距離と最大粗さRmaxとの比率とすることで、谷の深さや山の高さの違いによる現像剤担持体表面距離の差をほぼなくすことができる。その結果、表面係数の値が大きければ大きいほど、山や谷が少なく山と山との間隔が疎となっている現像剤担持体であることを示し、表面係数の値が小さければ小さいほど、山や谷が多く山と山との間隔が密となっている現像剤担持体であることを示す。よって、上記数1に示した式で表される表面係数によって現像剤担持体の山谷の数を定量的に表すことができる。
このように、本発明によれば、現像剤担持体表面距離Ltotalから、現像剤担持体表面に形成された凹凸が密であるか疎であるかを判定しているので、従来の凹凸の平均間隔Smのように大きなうねりを現像担持体表面に形成された凹凸と判定することがない。その結果、従来の凹凸の平均間隔Smから現像剤担持体表面に形成された凹凸が密であるか疎であるかを判定するものに比べて正確に現像剤担持体表面に形成された凹凸の状態を判定することができる。
また、表面係数を1.5以上とすることで、山と山との間隔が疎となり、鋭利な凸部が形成されることがない。このため、鋭利な凸部によって、キャリアに付着したトナーやキャリアの外添剤などが凸部に掻き落とされることが抑制され、トナーやキャリアの外添剤等が凹部に溜まって固着することが抑制される。その結果、経時にわたり現像剤担持体の電気抵抗値が変化することが抑制され、経時にわたり良好な現像性能を維持することができる。また、表面係数を1.5以上とすることで、キャリアを保持することのできる凹部の幅が形成される。また、Rmaxをキャリア径の(1/6)以上とすることで、キャリア良好に保持することができる凹部の深さが形成される。よって、表面係数が1.5以上でRmaxがキャリア径の(1/6)以上とすることで、キャリアを凹部に保持して良好に現像領域に搬送することができる。また、キャリアを搬送するための凹部は、従来のキャリアを引っ掛けて搬送する鋭利な凸部に比べて、摩耗などによる形状の変化が少ないので、従来のキャリアを引っ掛けて搬送するものに比べて経時にわたり良好な搬送性能を維持することができる。よって、表面係数が1.5以上で、Rmaxがキャリア粒径の1/6以上の現像スリーブとすれば、経時にわたり現像能力および搬送能力を維持することができる。
このように、本発明によれば、現像剤担持体表面距離Ltotalから、現像剤担持体表面に形成された凹凸が密であるか疎であるかを判定しているので、従来の凹凸の平均間隔Smのように大きなうねりを現像担持体表面に形成された凹凸と判定することがない。その結果、従来の凹凸の平均間隔Smから現像剤担持体表面に形成された凹凸が密であるか疎であるかを判定するものに比べて正確に現像剤担持体表面に形成された凹凸の状態を判定することができる。
また、表面係数を1.5以上とすることで、山と山との間隔が疎となり、鋭利な凸部が形成されることがない。このため、鋭利な凸部によって、キャリアに付着したトナーやキャリアの外添剤などが凸部に掻き落とされることが抑制され、トナーやキャリアの外添剤等が凹部に溜まって固着することが抑制される。その結果、経時にわたり現像剤担持体の電気抵抗値が変化することが抑制され、経時にわたり良好な現像性能を維持することができる。また、表面係数を1.5以上とすることで、キャリアを保持することのできる凹部の幅が形成される。また、Rmaxをキャリア径の(1/6)以上とすることで、キャリア良好に保持することができる凹部の深さが形成される。よって、表面係数が1.5以上でRmaxがキャリア径の(1/6)以上とすることで、キャリアを凹部に保持して良好に現像領域に搬送することができる。また、キャリアを搬送するための凹部は、従来のキャリアを引っ掛けて搬送する鋭利な凸部に比べて、摩耗などによる形状の変化が少ないので、従来のキャリアを引っ掛けて搬送するものに比べて経時にわたり良好な搬送性能を維持することができる。よって、表面係数が1.5以上で、Rmaxがキャリア粒径の1/6以上の現像スリーブとすれば、経時にわたり現像能力および搬送能力を維持することができる。
以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のタンデム方式のカラーレーザプリンタ(以下、単にプリンタという)に適用した一の実施形態について説明する。
[全体構成] 図1は、本第1実施形態に係るレーザプリンタの概略構成図である。このレーザプリンタは、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像を形成するための4組のプロセスユニット1Y,M,C,Kを備えている。各符号の数字の後に付されたY,M,C,Kは、言うまでもなく、イエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示している(以下同様)。プロセスユニット1Y、1M、1C、1Kの他には、光書込ユニット10、転写ユニット11、レジストローラ対19、3つの給紙カセット20、定着ユニット21などが配設されている。
[全体構成] 図1は、本第1実施形態に係るレーザプリンタの概略構成図である。このレーザプリンタは、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像を形成するための4組のプロセスユニット1Y,M,C,Kを備えている。各符号の数字の後に付されたY,M,C,Kは、言うまでもなく、イエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示している(以下同様)。プロセスユニット1Y、1M、1C、1Kの他には、光書込ユニット10、転写ユニット11、レジストローラ対19、3つの給紙カセット20、定着ユニット21などが配設されている。
[光書込ユニット] 上記光書込ユニット10は、4つの光書込器を備えている。それぞれの光書込器は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。
[プロセスユニット] 図2は、上記プロセスユニット1Y,M,C,Kのうち、イエロー用のプロセスユニット1Yの概略構成を示す拡大図である。なお、他のプロセスユニット1M,C,Kについてもそれぞれ同じ構成となっているので、これらの説明については省略する。図2において、プロセスユニット1Yは、ドラム状の感光体2Y、帯電器30Y、現像装置40Y、ドラムクリーニング装置48Yなどを有している。
上記帯電器30Yは、交流電圧が印加される帯電ローラを感光体2Yに摺擦させることで、ドラム表面を一様帯電せしめる。帯電処理が施された感光体2Yの表面には、上記光書込ユニット10によって変調及び偏向されたレーザ光が走査されながら照射される。すると、ドラム表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像装置40Yによって現像されてYトナー像となる。
上記現像装置40Yは、そのケーシングの開口から一部露出させるように配設された現像ローラ42Yを有している。また、第1搬送スクリュウ43Y、第2搬送スクリュウ44Y、現像ドクタ45Y、トナー濃度センサ(以下、Tセンサという)46Yなども有している。
上記ケーシング内には、磁性キャリアと、マイナス帯電性のYトナーとを含む二成分現像剤が収容されている。この二成分現像剤は上記第1搬送スクリュウ43Y、第2搬送スクリュウ44Yによって撹拌搬送されながら摩擦帯電せしめられた後、上記現像ローラ42Yの表面に担持される。そして、上記現像ドクタ45Yによってその層厚が規制されてから感光体2Yに対向する現像領域に搬送され、ここで感光体2Y上の静電潜像にYトナーを付着させる。この付着により、感光体2Y上にYトナー像が形成される。現像によってYトナーを消費した二成分現像剤は、現像ローラ42Yの回転に伴ってケーシング内に戻される。
上記第1搬送スクリュウ43Yと、上記第2搬送スクリュウ44Yとの間には仕切壁47Yが設けられている。この仕切壁47Yにより、現像ローラ42Yや第1搬送スクリュウ43Y等を収容する第1供給部と、第2搬送スクリュウ44Yを収容する第2供給部とがケーシング内で分かれている。第1搬送スクリュウ43Yは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、上記第1供給部内の二成分現像剤を図中手前側から奥側へと搬送しながら現像ローラ42Yに供給する。第1搬送スクリュウ43Yによって上記第1供給部の端部付近まで搬送された二成分現像剤は、仕切壁47Yに設けられた図示しない開口部を通って上記第2供給部内に進入する。第2供給部内において、第2搬送スクリュウ44Yは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、上記第1供給部から送られてくる二成分現像剤を第1搬送スクリュウ43Yとは逆方向に搬送する。第2搬送スクリュウ44Yによって第2供給部の端部付近まで搬送された二成分現像剤は、仕切壁47Yに設けられたもう一方の開口部(図示せず)を通って第1供給部内に戻る。
透磁率センサからなるTセンサ46Yは、上記第2供給部の中央付近の底壁に設けられ、その上を通過する二成分現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。二成分現像剤の透磁率は、トナー濃度とある程度の相関を示すため、Tセンサ46YはYトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しない制御部に送られる。この制御部は、RAMを備えており、この中にTセンサ46Yからの出力電圧の目標値であるY用Vtrefを格納している。また、他の現像装置に搭載された図示しないTセンサからの出力電圧の目標値であるM用Vtref、C用Vtref、K用Vtrefのデータも格納している。Y用Vtrefは、図示しないYトナー搬送装置の駆動制御に用いられる。具体的には、上記制御部は、Tセンサ46Yからの出力電圧の値をY用Vtrefに近づけるように、図示しないYトナー搬送装置を駆動制御して第2供給部49Y内にYトナーを補給させる。この補給により、現像装置40Y内の二成分現像剤のYトナー濃度が所定の範囲内に維持される。他のプロセスユニットの現像装置についても、同様のトナー補給制御が実施される。
感光体2Yと現像ローラ42Yとの現像ギャップを0.4[mm]以下に設定している。このように、ギャップを狭小化することで、現像トナー像の粒状度を大きく改善して、高画質な画像を得ることができる。なお、現像ギャップが0.1[mm]よりも小さすぎると、感光体と現像ローラとの間の電界が強くなり過ぎて現像ローラ42Y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0.1[mm]以上が望ましい。また、現像ギャップが0.4[mm]を越えると、感光体と現像ローラとの間の電界が弱くなり、現像効率の低下や、画像部のエッジにおいて電界のエッジ効果が大きくなるなどにより均一な画像を得ることが難しくなる。
Y用の感光体2Y上に形成されたYトナー像は、後述の紙搬送ベルトに搬送される転写紙上に転写される。転写後の感光体2Yの表面は、ドラムクリーニング装置48Yによって転写残トナーがクリーニングされた後、不図示の除電器によって除電される。そして、帯電器30Yによって一様帯電せしめられて次の画像形成に備えられる。他のプロセスユニットについても同様である。各プロセスユニットは、プリンタ本体に対して着脱可能になっており、寿命到達時に交換される。
[転写ユニット] 先に示した図1において、上記転写ユニット11は、紙搬送ベルト12、駆動ローラ13、張架ローラ14、4つの転写バイアスローラ17Y,M,C,Kなどを有している。紙搬送ベルト12は、駆動ローラ13、張架ローラ14,15にテンション張架されながら、図示しない駆動系によって回転せしめられる駆動ローラ13によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。4つの転写バイアスローラ17Y,M,C,Kは、それぞれ図示しない電源から転写バイアスが印加される。そして、紙搬送ベルト12をその裏面から感光体2Y,M,C,Kに向けて押圧してそれぞれ転写ニップを形成する。各転写ニップには、上記転写バイアスの影響により、感光体と転写バイアスローラとの間に転写電界が形成される。Y用の感光体2Y上に形成された上述のYトナー像は、この転写電界やニップ圧の影響により、紙搬送ベルト12上に搬送される転写紙P上に転写される。このYトナー像の上には、感光体2M,C,K上に形成されたM,C,Kトナー像が順次重ね合わせて転写される。かかる重ね合わせの転写により、紙搬送ベルト12上に搬送される転写紙P上には、紙の白色と相まったフルカラートナー像が形成される。
[給紙カセット] 上記転写ユニット11の下方には、複数枚の転写紙Pを重ねて収容する3つの給紙カセット20が多段に配設されており、それぞれのカセットは一番上の転写紙Pに給紙ローラを押し当てている。給紙ローラが所定のタイミングで回転駆動すると、一番上の転写紙Pが紙搬送路に給紙される。
[レジストローラ対] 上記給紙カセット20から紙搬送路に給紙された転写紙Pは、レジストローラ対19のローラ間に挟まれる。レジストローラ対19は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Pを各転写ニップにてトナー像を重ね合わせ得るタイミングで送り出す。これにより、各転写ニップで転写紙Pにトナー像が重ね合わせ転写される。フルカラー画像が形成された転写紙Pは、定着ユニット21に送られる。
[定着ユニット] 上記定着ユニット21は、内部にハロゲンランプ等の熱源を有する加熱ローラ21aと、これに圧接せしめられる加圧ローラ21bとによって定着ニップを形成している。そして、この定着ニップに転写紙Pを挟み込みながら、その表面にフルカラー画像を定着せしめる。定着ユニット21を通過した転写紙Pは、図示しない排紙ローラ対を経て機外へと排出される。
次に、本レーザプリンタの特徴的な構成について説明する。
図3は、現像ローラ42の概略図である。図4は、現像スリーブ4の斜視図である。図3に示すように、この現像ローラ42は、現像スリーブ420と、マグネットローラ421とを有している。
図3は、現像ローラ42の概略図である。図4は、現像スリーブ4の斜視図である。図3に示すように、この現像ローラ42は、現像スリーブ420と、マグネットローラ421とを有している。
現像スリーブ420の両端には、それぞれフランジ422、423が現像スリーブ420の内周面と嵌合している。マグネットローラ421は、現像スリーブ内部に設けられている。また、現像ローラ42には、現像ドクタ45が取り付けられており、現像スリーブ420と所定の間隔をとって軸方向にのびている。
現像スリーブ420の表面は、図4に示すように、軸方向にのびる複数の溝420aが形成されている。溝深さは、少なくとも現像剤の磁性キャリアの重量平均径よりも大きく、かつ、感光体と現像ローラとの現像ギャップの1/2以下に設定している。溝深さが磁性キャリアの重量平均径未満だと、搬送性能を経時で維持することができない。また、溝深さが感光体と現像ローラとの現像ギャップの1/2を越えると、溝ピッチ間隔で画像ムラが発生してしまう。また、溝ピッチが0.5〜1.5[mm]に設定している。溝ピッチが1.5[mm]を越えると、搬送性能の効果が得られず、溝ピッチが0.5[mm]未満だと、溝の影響が大きくなり、溝の深さ偏差などが、画質に影響を及ぼしてしまう。
また、スリーブの表面は、最大表面粗さRmaxがキャリア粒径の1/6以上、好ましくは1/5以上、さらに好ましくは1/3以上で、表面係数が1.5以上の粗さ加工が施されている。なお、表面係数は、以下の式から求められる値である。
ここで、LLは、測定長さである。また、Ltotalは、測定長さLL当たりのスリーブ表面距離のトータルであり、次式で表すことができる。
ここで、Lnは、変位点間距離である。
次に、LtotalおよびRmaxの算出について説明する。まず、LtotalおよびRmaxの算出をするにあたり、現像スリーブ表面の粗さプロファイルを測定する。図5(a)は、現像スリーブ表面の粗さプロファイルを示す図であり、図5(b)は、測定距離0.5〜1.0[mm]の変位点間距離Lnの算出を模式的に示した図である。上記、表面の粗さプロファイルは、スポット径が10[μm]以下のレーザー変位計を用い、現像スリーブの一定長さ(測定長さLL)をスキャンして、約6[μm]ごとに変位を計測することで測定される。変位を計測する測定ピッチを小さくすればするほど、現像スリーブの表面粗さを正確にプロファイルすることができる。しかしながら、測定ピッチが細かすぎるとデータ処理に多大な時間を費やしてしまう。約6[μm]の測定ピッチで変位を計測すれば、十分正確に現像スリーブの表面粗さをプロファイルすることができる。
本実施形態においては、測定長さLLを5[mm]としている。測定長さが5[mm]未満だと、Ltotalの値が安定しないため、少なくとも5[mm]以上の測定距離が必要である。なお、測定長さを5[mm]以上にしても良いが、表面係数の結果に差違が出ないため、測定時間や計測データの無駄となる。
Rmaxの算出は、図5(a)に示す上記条件で測定した現像スリーブ表面の粗さプロファイルから、粗さの最大値(図中点A)から粗さの最小値(図中点B)を引くことで、求めることができる。
図5(b)に示すように、Lnの算出は、上記測定ピッチで計測された各測定位置での変位点(n1〜ni)に基づいてL1〜Lnを演算により求める。具体的には、変位点n1から次の変位点n2までの変位点間の距離L1を演算により求める。次に、変位点n2から次の測定点n3までの変位点間の距離L2を演算により求める。このようにして、測定長さ5[mm]まで、上記測定ピッチで計測された隣合う変位点間距離L1〜Lnを求めていく。そして、これらL1〜Lnを足し合わすことで、Ltotalが求められる。なお、図5(b)は、Lnの求め方を説明するため、便宜上、測定ピッチを大きくしているが実際は、約6[μm]の測定ピッチである。
上記ようにして求められたLtotalから測定長さLLを差し引くことで、現像スリーブ表面の変位量を求めることができる。そして、この変位量と最大表面粗さRmaxとの比率から表面係数が求められる。変位量と最大表面粗さRmaxとの比率から、表面係数を求めるのは、Rmaxの大きさに比例して、Ltotalの長さが長くなるからである。
表面係数の値が小さい、すなわち変位量が大きいものは、スリーブの山と山との間隔が密となっていることを示す。また、表面係数の値が大きい、すなわち変位量が小さいものは、スリーブの山と山との間隔が疎となっており、表面がなだらかな凹凸を有するスリーブとなっていることを示す。このように、表面係数は、現像スリーブの表面距離からスリーブの山と山との間隔が疎であるか密であるかを判定するので、正確な判定を行うことができる。
次に、本実施形態の現像スリーブ420の製造方法について説明する。まず、アルミニウムを熱間で押出し、円筒状に形成する。現像スリーブ420の材料は、アルミニウムの他に真鍮、ステンレス、導電性樹脂などが使用できるが、コストや精度の面からアルミニウムが好ましい。円筒状に形成されたアルミニウムの素管(以下、スリーブ)を内周面に台形状、V字状、U字状等の凸部を形成したダイスの内周面から冷間で引き抜き素管の外周に軸方向にのびる溝を形成する。ダイスの内径をスリーブの外径と同一または、僅かに小さくして、溝形成と同時にスリーブの振れ精度および外径を所望の寸法に近づけておいても良い。また、上述では、冷間引き抜き加工によって、溝を形成しているが、熱間押出製造時に溝を形成しても良い
次に、スリーブの片側にフランジ423を圧入して固定する。固定したフランジ423には、ボス部423aが形成されている。このボス部423aを基準として、スリーブの切削加工を行う。その状態を図6(a)に示す。ボス部423aを旋削装置の保持部21に保持する。切削装置のガイド部22にスリーブ420のもう一端を保持する。保持部21を回転させて、スリーブ420を回転させる。そして、バイト23をスリーブの軸方向にスライドさせて、スリーブの振れが例えば、20[μm]以下となるまで切削する。また、これと同時にボス部423aの外周を切削して、ボス部423aの振れも上記スリーブ同程度にする。
切削加工終了後、スリーブ表面に粗面化加工を施す。具体的には、図7に示すような、直径0.8〜1.4[mm]、長さが5[mm]の円柱状のSUSなどの金属からなるカットワイヤ(金属ワイヤを短尺に切断したもの)を、公知のブラスト工法と同様にして、円柱の底面をスリーブ表面に衝突させる。これにより、スリーブ表面に比較的山の間隔の大きく凹凸がなだらかな粗面をスリーブ表面に施すことができる。
図8(a)は、粗面化加工する前のスリーブ表面を示す図である。図8(b)は、粗面化加工を施した後のスリーブ表面を示す図である。図8(b)に示すように、溝のエッジ部が粗面化加工によって擬似R形状となっていることがわかる。このように、スリーブ表面に溝加工を施したのち、表面に粗面化加工を施して溝のエッジ部を擬似R形状とすることで、以下の利点を有する。すなわち、溝加工を施す前に粗面化加工して溝のエッジ部が擬似R形状となっていないスリーブは、経時の使用でエッジ部が摩耗により、擬似R形状となり、経時の使用でエッジ部の形状が変化してしまう。このように、エッジ部の形状が変化すると、経時で搬送能力が変動してしまう。しかし、スリーブ表面に溝加工を施したのち、表面に粗面化加工を施して溝のエッジ部を擬似R形状とすることで、経時に使用でエッジ部が摩耗したとしても、エッジの形状は初期時と同様擬似R形状に保たれる。このため、現像剤の搬送能力の変動を経時に渡り抑えることができる。
表面に粗面化加工が施されたスリーブは、図6(b)に示すようにマグネットローラ421を挿入する。そして、スリーブ420の他端にフランジ422を圧入固定して、現像ローラ42となる。
上記においては、スリーブ420の一方の端部にフランジ423を圧入固定して、切削加工しているがこれに限られない。例えば、図9に示すように、マグネットローラ421を挿入して、スリーブ420の両端にフランジ422、423を圧入固定した後に切削加工を施しても良い。この場合、フランジ423のボス部423aおよび422aが旋削装置の保持部21にそれぞれ保持される。そして、これら保持部21を回転させて、スリーブ420を回転させる。バイト23を現像スリーブ420の軸方向にスライドさせて、現像スリーブ420の振れが20[μm]以下となるまで切削する。
図10(a)は、従来のサンドブラストによって表面を粗した現像スリーブの表面粗さをプロファイルした図であり、図10(b)は、本実施形態の現像スリーブの表面粗さをプロファイルした図である。この粗さプロファイルは、以下の条件で現像スリーブ420を測定したときのものである。すなわち、スポット径が10[μm]以下のレーザー変位計を用い、現像スリーブの一定長さ(5[mm])をスキャンして、約6[μm]ごとに変位を計測したものである。図10から明らかなように、本実施形態の現像スリーブの粗さプロファイルは、従来の現像スリーブの粗さプロファイルに比べて、山と山との間隔が疎になっており、緩やかな凹凸形状となっていることがわかる。
図11(a)は、従来の現像スリーブにおけるキャリアの搬送の様子を示した模式図であり、図11(b)は、本実施形態の現像スリーブにおけるキャリアの搬送の様子を示した模式図である。図11(a)に示すように、従来の現像スリーブにおいては、キャリアAを山頂部に引っ掛けてキャリアを現像領域に搬送している。しかし、図10(a)からわかるように山頂部は、鋭角に尖った形状をしているため、経時の使用でスリーブが摩耗していくと山頂部の形状が変化し易い。その結果、山頂部が鋭角でなくなり、キャリアが現像スリーブに引っ掛かりにくくなる。すると、搬送能力が低下してボソツキ画像となるなど、経時に渡り良好な画像を維持することができなくなってしまう。
一方、本実施形態の現像スリーブ420においては、キャリアを山頂部間の凹部に保持してキャリアを現像領域に搬送している。本実施形態の現像スリーブにおいては、キャリアを搬送する凹部の形状は、経時の使用でも形状の変化が少ない。その結果、従来のキャリアAを山頂部に引っ掛けて現像領域に搬送するものに比べて、搬送能力の低下が抑制され、経時にわたり良好な画像を維持することができる。
また、従来の現像スリーブは、鋭角な凸部に引っ掛けてキャリアを搬送するため、キャリア表面の外添剤やキャリアに付着したトナーBがキャリアから脱落して図11(a)に示すように、微小な凹部に固着しやすい。このように、微小な凹部にトナーBが固着すると、現像スリーブの抵抗が変化し、現像バイアスが変化してして、良好な現像能力が維持することができない。
一方、本実施形態の現像スリーブにおいては、凹部に保持してキャリアを搬送するため、キャリアに付着したトナー等が脱落しにくい。また、図11(b)に示すように、微小な凹部も従来の現像スリーブに比べて少ないため、微小な凹部にトナーBが固着することが抑制される。その結果、良好な現像能力を維持することができる。
さらに、図11(a)に示すように、従来の現像スリーブは、キャリアを尖った山頂部に引っ掛けることで、現像領域に搬送するため、キャリア表面をコートする外添剤などが山頂部によって削れて、キャリアが劣化し易い。しかし、本実施形態のスリーブは、なだらかな凹凸形状であるので、外添剤などが山頂部によって削れることが抑制される。よって従来の現像スリーブよりもキャリアの劣化を抑制することができる。
次に、本実施形態に使用される現像剤について説明する。
二成分現像剤のキャリアとしては、弾力性と強い接着力とを有するコート膜であって、膜厚よりも大きい径を有する粒子を表面に含有したコート膜で被覆したものを用いることが望ましい。図12は、このキャリア500の説明図である。キャリア500の芯材としてフェライト501を用いている。このフェライト501の表面を、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に、帯電調整剤を含有させたコート膜502で被覆している。このコート膜502は弾力性と強い接着力を有している。さらに、コート膜502の膜厚よりも大きい径の粒子、例えばアルミナ粒子503を表面に分散している。アルミナ粒子503はコート膜502の強い接着力で保持されている。従来のキャリアは硬いコート膜を徐々に削りながら長寿命を得るという思想の基で構成されていたのに対し、図示のキャリア500はコート膜502が弾力性を有することで衝撃を吸収して膜削れを抑制する。また、膜厚よりも大きい径を有するアルミナ粒子503をキャリア501表面に分散することで、コート膜502への衝撃を阻止し、しかもスペント物のクリーニングを行なうことができる。このように、コート膜の膜削れとスペント化を抑制できるので、従来のキャリアに比べ、より長寿命化を図ることができる。これにより、長期間に渡り、トナー汲上量の安定化、すなわち品質の安定化を期待できる。
二成分現像剤のキャリアとしては、弾力性と強い接着力とを有するコート膜であって、膜厚よりも大きい径を有する粒子を表面に含有したコート膜で被覆したものを用いることが望ましい。図12は、このキャリア500の説明図である。キャリア500の芯材としてフェライト501を用いている。このフェライト501の表面を、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に、帯電調整剤を含有させたコート膜502で被覆している。このコート膜502は弾力性と強い接着力を有している。さらに、コート膜502の膜厚よりも大きい径の粒子、例えばアルミナ粒子503を表面に分散している。アルミナ粒子503はコート膜502の強い接着力で保持されている。従来のキャリアは硬いコート膜を徐々に削りながら長寿命を得るという思想の基で構成されていたのに対し、図示のキャリア500はコート膜502が弾力性を有することで衝撃を吸収して膜削れを抑制する。また、膜厚よりも大きい径を有するアルミナ粒子503をキャリア501表面に分散することで、コート膜502への衝撃を阻止し、しかもスペント物のクリーニングを行なうことができる。このように、コート膜の膜削れとスペント化を抑制できるので、従来のキャリアに比べ、より長寿命化を図ることができる。これにより、長期間に渡り、トナー汲上量の安定化、すなわち品質の安定化を期待できる。
更には、キャリア粒径を小さくして、よりドット再現性に優れた画像を形成することもできる。具体的には、キャリア粒径の大きさは、20[μm]以上、50[μm]以下が望ましい。キャリア粒径を従来よりも小さく、さらに粒径をこのような範囲に設定することで、作像時の現像剤穂(キャリアチェーン)の太さを均一に細くすることが可能になる。よって、より緻密なトナーの受け渡しをすることができる。また、現像スリーブ上の単一面積当たりにおける現像剤穂の密度も多くなるので、感光体上の潜像に隙間無くトナーの受け渡しが可能になる。これにより、よりドット再現性に優れた画像を形成することができる。なお、キャリア粒径が50[μm]よりも大きすぎると、同じキャリア量で比較した場合に、キャリアの総表面積が小さくなって、トナーの保有量が少なくなる。このため、トナー濃度の低下が生じる。汲み上げ量を増やして現像能力を維持することが可能であるが、トナー固着が発生しやすくなってしまう。一方、キャリア粒径が20[μm]よりも小さすぎると、マグローラによる磁力保持力が小さくなってキャリア飛散を生じ、感光体へのキャリア付着が増加してしまうので、20[μm]以上が望ましい。
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明の効果を具体的に説明する。ただし本発明はこれらの実施例に限定されるものではないことはもちろんである。
[実施例1]
実施例1の現像ローラは、現像スリーブの表面をSUSカットワイヤによる粗面化加工を施したものである。現像スリーブ表面の最大粗さRMAXは、5.81[μ]であり、表面係数が2.79、凹凸平均間隔Smが100であった。
[実施例2]
実施例2の現像ローラは、実施例1同様、現像スリーブの表面をSUSカットワイヤによる粗面化加工を施したものであり、現像スリーブ表面の最大粗さRMAXは、9.34[μ]で、表面係数が1.74、凹凸平均間隔Smが120であった。
[実施例3]
実施例3の現像ローラは、現像スリーブに溝が形成されており、さらにその表面をSUSカットワイヤによる粗面化加工を施したものである。この現像スリーブ表面の最大粗さRMAXは、9.34[μ]で、表面係数が1.74、凹凸平均間隔Smが120であった。
[実施例4]
実施例4の現像ローラは、実施例3同様に現像スリーブに溝が形成されており、さらにその表面をSUSカットワイヤによる粗面化加工を施したものである。この現像スリーブ表面の最大粗さRMAXは、9.3[μ]で、表面係数が2.98、凹凸平均間隔Smが130であった。
実施例1の現像ローラは、現像スリーブの表面をSUSカットワイヤによる粗面化加工を施したものである。現像スリーブ表面の最大粗さRMAXは、5.81[μ]であり、表面係数が2.79、凹凸平均間隔Smが100であった。
[実施例2]
実施例2の現像ローラは、実施例1同様、現像スリーブの表面をSUSカットワイヤによる粗面化加工を施したものであり、現像スリーブ表面の最大粗さRMAXは、9.34[μ]で、表面係数が1.74、凹凸平均間隔Smが120であった。
[実施例3]
実施例3の現像ローラは、現像スリーブに溝が形成されており、さらにその表面をSUSカットワイヤによる粗面化加工を施したものである。この現像スリーブ表面の最大粗さRMAXは、9.34[μ]で、表面係数が1.74、凹凸平均間隔Smが120であった。
[実施例4]
実施例4の現像ローラは、実施例3同様に現像スリーブに溝が形成されており、さらにその表面をSUSカットワイヤによる粗面化加工を施したものである。この現像スリーブ表面の最大粗さRMAXは、9.3[μ]で、表面係数が2.98、凹凸平均間隔Smが130であった。
[比較例1]
比較例1の現像ローラは、現像スリーブ表面にサンドブラストによる粗面化加工を施したものである。この現像スリーブ表面の最大粗さRMAXは、13.5[μ]で、表面係数が0.057、凹凸平均間隔Smが45であった。
[比較例2]
比較例2の現像ローラは、比較例1同様、現像スリーブ表面にサンドブラストによる粗面化加工を施したものである。この現像スリーブ表面の最大粗さRMAXは、10.8[μ]で、表面係数が0.078、凹凸平均間隔Smが40であった。
[比較例3]
比較例3の現像ローラは、現像スリーブに溝が形成されたものである。また、現像スリーブ表面を平滑面とした。
比較例1の現像ローラは、現像スリーブ表面にサンドブラストによる粗面化加工を施したものである。この現像スリーブ表面の最大粗さRMAXは、13.5[μ]で、表面係数が0.057、凹凸平均間隔Smが45であった。
[比較例2]
比較例2の現像ローラは、比較例1同様、現像スリーブ表面にサンドブラストによる粗面化加工を施したものである。この現像スリーブ表面の最大粗さRMAXは、10.8[μ]で、表面係数が0.078、凹凸平均間隔Smが40であった。
[比較例3]
比較例3の現像ローラは、現像スリーブに溝が形成されたものである。また、現像スリーブ表面を平滑面とした。
上記実施例および比較例の現像ローラをフルカラープリンターに組み込んで、同一条件で機械を駆動させ、初期時、50K通紙後、100K通紙後、100K通紙後新たな現像剤に交換したときの現像剤の汲み上げ量と画像をそれぞれ調べた。なお、キャリアの粒径は35[μm]を使用した。その結果を、表1に示す。
表1からわかるように、比較例3の現像スリーブに溝のみが形成された現像ローラは、溝の偏差により現像剤の汲み上げ量が溝ごとにバラツキ、初期時からピッチムラが発生した。また、比較例1、2の現像ローラは、実施例1乃至4の現像ローラに比べて経時において汲み上げ量が低下し、画像がボソツキ、画質が劣化してしまった。また、100K後に現像剤を取り換えた場合においても、実施例1乃至4の現像ローラに比べて、汲み上げ量が低下していることが確認された。これは、比較例1、2の現像剤の搬送は、上述したように、鋭角に形成された山頂部にキャリアを引っ掛けて行っている。このため、経時の使用で山頂部が削れて山頂部がキャリアを引っ掛け難くなったため、汲み上げ量が低下し、画像がボソついてしまったと考えられる。
一方、実施例1乃至4の現像ローラは、経時に渡り汲み上げ量の低下が抑えられて、良好な画像を維持できていることがわかる。また、最大粗さが9.3以上、すなわち、キャリア粒径(35μm)に対して1/4以上の実施例2乃至4の現像ローラは、最大粗さRMAXがキャリア粒径(35μm)に対して約1/6の実施例1の現像ローラに比べて、経時にわたり、汲み上げ量の減少が少ないことがわかる。これは、実施例2乃至4の現像ローラは、実施例1の現像ローラに比べてキャリアを保持する凹部の深さが深くなっているため、実施例1よりもキャリアを良好に保持することができるためと考えられる。
また、実施例3、4の現像ローラは、実施例1、2の粗面化加工のみの現像ローラに比べて、100K後の汲み上げ量が多くなっている。現像剤が劣化して流動性が低下すると、現像剤が現像ドクタの付近に溜まってしまう。すると、現像ドクタ付近に溜まった現像剤によって、現像ドクタを通過する現像剤の量が減ってしまい、汲み上げ量が減少する。実施例3、4の現像ローラの場合は、現像スリーブ表面から大きく凹んだ溝を備えているため、この大きく凹んだ溝の部分に保持されたキャリアは、経時渡り安定的に現像剤を搬送することができる。このため、現像スリーブ表面から大きく凹んだ溝を備えていない実施例1、2の現像ローラに比べて、溝を有する実施例3、4の現像ローラの方が、100K後の汲み上げ量が多くなったと考えられる。その結果、実施例3、4の現像ローラは、実施例1、2の実施例の現像ローラよりも経時にわたり安定して画像を得ることができる。
また、実施例3、4の現像ローラは、実施例1、2の粗面化加工のみの現像ローラに比べて、100K後の汲み上げ量が多くなっている。現像剤が劣化して流動性が低下すると、現像剤が現像ドクタの付近に溜まってしまう。すると、現像ドクタ付近に溜まった現像剤によって、現像ドクタを通過する現像剤の量が減ってしまい、汲み上げ量が減少する。実施例3、4の現像ローラの場合は、現像スリーブ表面から大きく凹んだ溝を備えているため、この大きく凹んだ溝の部分に保持されたキャリアは、経時渡り安定的に現像剤を搬送することができる。このため、現像スリーブ表面から大きく凹んだ溝を備えていない実施例1、2の現像ローラに比べて、溝を有する実施例3、4の現像ローラの方が、100K後の汲み上げ量が多くなったと考えられる。その結果、実施例3、4の現像ローラは、実施例1、2の実施例の現像ローラよりも経時にわたり安定して画像を得ることができる。
(1)
以上、本実施形態の現像剤担持体としての現像スリーブによれば、上記数2に示した式から、現像剤スリーブ表面に形成された凹凸が密であるか疎であるかを判定する。その結果、従来の凹凸の平均間隔Smから現像剤担持体表面に形成された凹凸が密であるか疎であるかを判定するものに比べて正確に判定することができる。そして、表面係数が1.5以上で、Rmaxをキャリア径の(1/6)以上とすることで、キャリアを現像スリーブの凹部で良好に保持して、現像領域に搬送することができる。また、凸部がなだらかに形成されるのでキャリアに付着したトナーやキャリアの外添剤などが掻き落とされることを抑制することができる。これにより、スリーブの抵抗を経時で安定させることができ、経時にわたり現像能力を維持することができる。
(2)
また、本実施形態の現像スリーブによれば、現像スリーブ表面に軸方向に延びる複数の溝を設けている。現像剤が劣化して流動性が悪くなると現像ドクタに穂切りされた現像剤が現像ドクタ付近に滞留する。すると、現像剤ドクタと現像スリーブとの間の隙間をこの滞留した現像剤が埋めていき、現像ドクタを通過する現像剤の量が低下する。しかし、現像スリーブの表面から大きく凹んだ溝を形成することで、劣化した現像剤によって現像ドクタと現像スリーブとの隙間が埋められても、この溝内に保持された現像剤は、確実に現像領域へ搬送することができる。よって、表面に溝を形成していないスリーブに比べて、搬送能力の低下を抑ることができる。
(3)
また、本実施形態の現像スリーブによれば、溝深さが磁性キャリアの重量平均粒径よりも深くしている。これにより、劣化した現像剤によって現像ドクタと現像スリーブとの間が埋められていても、溝に保持されたキャリアは確実に現像領域に搬送することができる。
(4)
また、本実施形態の現像スリーブによれば、現像スリーブをアルミニウム合金で形成しているので、安価及び精度よく現像スリーブを製造することができる。また、現像スリーブの溝が形成された表面に切削または研削加工を行っている。切削または研削加工によって振れ精度を高めた後に、溝の形成を行うと、溝加工時に現像スリーブにかかる応力によって、現像スリーブが変形し、振れ精度が悪くなる場合がある。しかし、本実施形態では、溝形成後に切削または研削加工で振れ精度を高めることで、振れ精度に優れた現像スリーブとすることができ、ギャップ変動によって引き起こされる画像の乱れを防止することができる。また、溝形成後に粗面化加工を行うので、溝のエッジ部を擬似R形状とすることができる。溝加工を施す前に粗面化加工して溝のエッジ部が擬似R形状となっていないスリーブは、経時の使用でエッジ部が摩耗により、擬似R形状となり、経時の使用でエッジ部の形状が変化してしまう。このように、エッジ部の形状が変化すると、経時で搬送能力が変動してしまう。しかし、本実施形態のようにスリーブ表面に溝加工を施したのち、表面に粗面化加工を施して溝のエッジ部を擬似R形状とすることで、経時に使用でエッジ部が摩耗したとしても、エッジの形状は初期時と同様擬似R形状に保たれる。このため、現像剤の搬送能力の変動を経時に渡り抑えることができる。
(5)
また、本実施形態の現像装置によれば、上記(1)〜(4)の特徴を有する現像担持体を用いることで、経時に渡り良好な搬送量を維持することができる現像装置とすることができる。
(6)
また、本実施形態の現像装置では、現像剤として、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用い、その磁性キャリアの粒径を20[μm]以上50[μm]以下とした。これにより、作像時の現像剤穂(キャリアチェーン)の太さを均一に細くすることができ、より緻密なトナーの受け渡しをすることが可能となる。また、現像ローラ42上の単一面積当たりにおける現像剤穂の密度も多くなるので、感光体2上の潜像に隙間無くトナーの受け渡しが可能になる。これにより、よりドット再現性に優れた画像を形成することができる。なお、キャリア粒径が20[μm]よりも小さすぎると、感光体2へのキャリア付着が増加してしまうので、20[μm]以上が望ましい。
(7)
また、本実施形態の現像装置では、磁性キャリアとして、磁性体の芯材に樹脂コート膜を被覆したものであって、該樹脂コート膜が、熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有するものを用いた。従来のキャリアは硬いコート膜を徐々に削りながら長寿命を得るように構成されていたのに対し、このキャリアはコート膜が弾力性を有することで衝撃を吸収して膜削れを抑制する。よって、従来のキャリアに比べ、より長寿命化を図ることができる。これにより、長期間に渡り、トナー汲上量の安定化、すなわち品質の安定化を期待できる。
(8)
また、本実施形態の画像形成装置は、潜像担持体である感光体2Y,2M,2C,2Kの表面に形成された静電潜像に対し、現像剤に含まれるトナーを現像装置により付着させてトナー像化し、そのトナー像を最終的に記録材である転写紙上に転移させて画像を形成するプリンタであり、その現像装置として上述した現像装置を用いる。この現像装置を用いることにより、画像濃度ムラが緩和された良好な画像を得ることができる。
(9)
また、本実施形態のプロセスカートリッジは、感光体2Y,2M,2C,2Kの表面に形成された静電潜像に対し、現像剤に含まれるトナーを現像装置により付着させてトナー像化し、そのトナー像を最終的に転写紙上に転移させて画像を形成するとともに、感光体表面からトナー像を転移させた後に残留したトナーをクリーニングするプリンタの本体に対して着脱自在であって、感光体2Y,2M,2C,2Kの周囲に配置される装置又は部材のうち少なくとも現像装置と感光体2Y,2M,2C,2Kとを一体に支持したものであり、その現像装置として上述した現像装置を用いる。この現像装置を用いることにより、画像濃度ムラが緩和された良好な画像を得ることができる。更に、感光体と現像装置とを含む作像手段の保守及び交換が容易になる。
以上、本実施形態の現像剤担持体としての現像スリーブによれば、上記数2に示した式から、現像剤スリーブ表面に形成された凹凸が密であるか疎であるかを判定する。その結果、従来の凹凸の平均間隔Smから現像剤担持体表面に形成された凹凸が密であるか疎であるかを判定するものに比べて正確に判定することができる。そして、表面係数が1.5以上で、Rmaxをキャリア径の(1/6)以上とすることで、キャリアを現像スリーブの凹部で良好に保持して、現像領域に搬送することができる。また、凸部がなだらかに形成されるのでキャリアに付着したトナーやキャリアの外添剤などが掻き落とされることを抑制することができる。これにより、スリーブの抵抗を経時で安定させることができ、経時にわたり現像能力を維持することができる。
(2)
また、本実施形態の現像スリーブによれば、現像スリーブ表面に軸方向に延びる複数の溝を設けている。現像剤が劣化して流動性が悪くなると現像ドクタに穂切りされた現像剤が現像ドクタ付近に滞留する。すると、現像剤ドクタと現像スリーブとの間の隙間をこの滞留した現像剤が埋めていき、現像ドクタを通過する現像剤の量が低下する。しかし、現像スリーブの表面から大きく凹んだ溝を形成することで、劣化した現像剤によって現像ドクタと現像スリーブとの隙間が埋められても、この溝内に保持された現像剤は、確実に現像領域へ搬送することができる。よって、表面に溝を形成していないスリーブに比べて、搬送能力の低下を抑ることができる。
(3)
また、本実施形態の現像スリーブによれば、溝深さが磁性キャリアの重量平均粒径よりも深くしている。これにより、劣化した現像剤によって現像ドクタと現像スリーブとの間が埋められていても、溝に保持されたキャリアは確実に現像領域に搬送することができる。
(4)
また、本実施形態の現像スリーブによれば、現像スリーブをアルミニウム合金で形成しているので、安価及び精度よく現像スリーブを製造することができる。また、現像スリーブの溝が形成された表面に切削または研削加工を行っている。切削または研削加工によって振れ精度を高めた後に、溝の形成を行うと、溝加工時に現像スリーブにかかる応力によって、現像スリーブが変形し、振れ精度が悪くなる場合がある。しかし、本実施形態では、溝形成後に切削または研削加工で振れ精度を高めることで、振れ精度に優れた現像スリーブとすることができ、ギャップ変動によって引き起こされる画像の乱れを防止することができる。また、溝形成後に粗面化加工を行うので、溝のエッジ部を擬似R形状とすることができる。溝加工を施す前に粗面化加工して溝のエッジ部が擬似R形状となっていないスリーブは、経時の使用でエッジ部が摩耗により、擬似R形状となり、経時の使用でエッジ部の形状が変化してしまう。このように、エッジ部の形状が変化すると、経時で搬送能力が変動してしまう。しかし、本実施形態のようにスリーブ表面に溝加工を施したのち、表面に粗面化加工を施して溝のエッジ部を擬似R形状とすることで、経時に使用でエッジ部が摩耗したとしても、エッジの形状は初期時と同様擬似R形状に保たれる。このため、現像剤の搬送能力の変動を経時に渡り抑えることができる。
(5)
また、本実施形態の現像装置によれば、上記(1)〜(4)の特徴を有する現像担持体を用いることで、経時に渡り良好な搬送量を維持することができる現像装置とすることができる。
(6)
また、本実施形態の現像装置では、現像剤として、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用い、その磁性キャリアの粒径を20[μm]以上50[μm]以下とした。これにより、作像時の現像剤穂(キャリアチェーン)の太さを均一に細くすることができ、より緻密なトナーの受け渡しをすることが可能となる。また、現像ローラ42上の単一面積当たりにおける現像剤穂の密度も多くなるので、感光体2上の潜像に隙間無くトナーの受け渡しが可能になる。これにより、よりドット再現性に優れた画像を形成することができる。なお、キャリア粒径が20[μm]よりも小さすぎると、感光体2へのキャリア付着が増加してしまうので、20[μm]以上が望ましい。
(7)
また、本実施形態の現像装置では、磁性キャリアとして、磁性体の芯材に樹脂コート膜を被覆したものであって、該樹脂コート膜が、熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有するものを用いた。従来のキャリアは硬いコート膜を徐々に削りながら長寿命を得るように構成されていたのに対し、このキャリアはコート膜が弾力性を有することで衝撃を吸収して膜削れを抑制する。よって、従来のキャリアに比べ、より長寿命化を図ることができる。これにより、長期間に渡り、トナー汲上量の安定化、すなわち品質の安定化を期待できる。
(8)
また、本実施形態の画像形成装置は、潜像担持体である感光体2Y,2M,2C,2Kの表面に形成された静電潜像に対し、現像剤に含まれるトナーを現像装置により付着させてトナー像化し、そのトナー像を最終的に記録材である転写紙上に転移させて画像を形成するプリンタであり、その現像装置として上述した現像装置を用いる。この現像装置を用いることにより、画像濃度ムラが緩和された良好な画像を得ることができる。
(9)
また、本実施形態のプロセスカートリッジは、感光体2Y,2M,2C,2Kの表面に形成された静電潜像に対し、現像剤に含まれるトナーを現像装置により付着させてトナー像化し、そのトナー像を最終的に転写紙上に転移させて画像を形成するとともに、感光体表面からトナー像を転移させた後に残留したトナーをクリーニングするプリンタの本体に対して着脱自在であって、感光体2Y,2M,2C,2Kの周囲に配置される装置又は部材のうち少なくとも現像装置と感光体2Y,2M,2C,2Kとを一体に支持したものであり、その現像装置として上述した現像装置を用いる。この現像装置を用いることにより、画像濃度ムラが緩和された良好な画像を得ることができる。更に、感光体と現像装置とを含む作像手段の保守及び交換が容易になる。
1Y,1M,1C,1K プロセスカートリッジ
2Y,2M,2C,2K 感光体(潜像担持体)
10 光書込ユニット
40Y 現像装置
42 現像ローラ
41d ドクタ磁極
45 ドクタブレード
48Y ドラムクリーニング装置
420 現像スリーブ
421 マグネットローラ
2Y,2M,2C,2K 感光体(潜像担持体)
10 光書込ユニット
40Y 現像装置
42 現像ローラ
41d ドクタ磁極
45 ドクタブレード
48Y ドラムクリーニング装置
420 現像スリーブ
421 マグネットローラ
Claims (9)
- 表面に現像剤を担持し、像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体において、
該現像剤担持体の表面の粗さ曲線を基準長さLL分抜き出して、抜き出した粗さ曲線の最大値から最小値を減算した値を最大粗さRmaxとし、該最大粗さRmaxがキャリア粒径の1/6以上で、かつ、該基準長さLL当たりの該現像剤担持体表面距離をLtotalとしたとき、以下の式で表される表面係数が1.5以上であることを特徴とする現像剤担持体。
- 請求項1の現像剤担持体において
該現像剤担持体の表面に軸方向に延びる複数の溝を設けたことを特徴とする現像剤担持体。 - 請求項2の現像剤担持体において、
上記現像剤は、トナーと磁性キャリアとを有する二成分現像剤であり、上記溝深さが該磁性キャリアの重量平均粒径よりも深いことを特徴とする現像剤担持体。 - 請求項2または3の現像剤担持体において、
該現像剤担持体をアルミニウム合金で形成し、該現像剤担持体の溝が形成された表面に切削または研削加工を行った後、該表面に粗面化加工を施すことを特徴とする現像剤担持体。 - 現像剤を収容する現像剤収容部と、
像担持体に形成された潜像を該現像剤により現像する現像剤担持体とを有する現像装置において、
該現像剤担持体として請求項1乃至4いずれかの現像剤担持体を用いることを特徴とする現像装置。 - 請求項5の現像装置において、
上記現像剤がトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤であり、該磁性キャリアの粒径を20[μm]以上、50[μm]以下としたことを特徴とする現像装置。 - 請求項6の現像装置において、
上記磁性キャリアとして、磁性体の芯材に樹脂コート膜を被覆したものであり、該樹脂コート膜が、熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有するものを用いることを特徴とする現像装置。 - 静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送し、該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、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において、
上記現像装置として、請求項5乃至7いずれかの現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 - 静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送し、該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、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で用いられ、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成され、かつ、上記像担持体と、上記現像装置とを少なくとも備えたプロセスカートリッジにおいて、
上記現像装置として、請求項5乃至7いずれかの現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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