JP2006301109A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁性球形トナーを用いた磁性接触現像において、Dブレード60cのNE長さ(自由長)を十分長くし、トナーの安定した供給と帯電によるエッジ部ゴースト、ベタ追従性とカブリを両立する。弾性スリーブ60b中にマグネット60aを備え、球形トナーを磁力により供給する磁性接触現像装置において、Dブレード60cの自由長Lと現像スリーブ半径R、最近接極のBr把調整幅θhとの関係を0.3≦L/(R×tanθh)≦1.2とし、取込部(NE)における最大磁束密度|Br|/|B|≧0.5とする。
【選択図】図1
Description
誘電体層をもつ現像ローラ(現像剤担持体)上に、非磁性現像剤を担持し感光体の表面に接触させて現像を行う方式が提案されている(例えば、特許文献1参照)。現像装置内の現像剤は機械的攪拌機構や重力により現像ローラ近傍に供給する。現像ローラには接触する弾性ローラが設けられ現像剤の搬送供給を行う。この弾性ローラは、現像ローラ上の現像剤を均一にする目的から、感光体に移行せずに現像ローラに残った現像剤を一旦除去する機能も担っている。感光体の基材と現像ローラの間にはDCバイアスが印加される。
この方式(例えば、特許文献2及び特許文献3参照)は、磁性一成分現像剤を用い、マグネットを内包した現像スリーブ(現像剤担持体)に現像剤を担持し、現像スリーブの表面から所定の微小間隙をおいて感光体に対向させ、この間隙を飛翔する現像剤により現像する。現像装置内の現像剤は、機械的攪拌機構や重力により現像スリーブに搬送されるとともに、現像剤はマグネットによる一定の磁力を受けて現像スリーブに供給される。そして、規制手段により現像スリーブ上に一定の現像剤層を形成し、現像に用いられる。マグネットにより現像剤に働く力は現像剤の搬送のみでなく、現像部においても積極的に使用される。現像部においては現像剤が非画像部に移行しカブリなどの画像不良が発生するのを防止する。つまり、現像時に現像剤は現像スリーブに内包したマグネットに向かい磁力を受けているからである。現像剤の飛翔にはDCバイアスにACバイアスを重畳したバイアスが使用される。DCバイアス電圧は、感光体の画像部電位と非画像部電位の間の値に調整される。更に、AC電圧を重畳し、画像部及び非画像部に対し現像剤が往復運動することにより現像剤で画像部を現像する。
装置構成の簡略化や廃棄物を無くすという観点から、転写方式の画像形成装置において感光体の転写工程後の表面清掃手段である専用のドラムクリーナーを廃し、トナーを装置内でリサイクルする電子写真プロセスの提案がされている。例えば、前述の非磁性接触現像方式を用いて、現像時と同時に転写残となった現像剤を回収する画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献4参照)。
該現像剤量規制手段が該現像剤担持体との当接部から該現像剤量規制手段の自由端までの間に少なくとも該磁界発生手段が発生する磁束密度Bに関して(1)式を満たす点を含み、且つ該当接部から該自由端までの長さLと、該自由端に最も近接する磁極が形成する磁束密度の半値幅θh、現像剤担持体半径Rとの関係が(2)式を満たす事を特徴とする現像装置。
0.3≦L/(R×tanθh)≦1.2・・・(2)式
ここで、|B|は、磁束密度Bの大きさ(|B|=|Br2+Bθ2|1/2)であり、Brは、該現像剤担持体表面に形成される磁束密度Bのうち、該現像剤担持体表面に対して垂直成分、Bθは該現像剤担持体表面に対して水平成分である。
発明(3):該現像剤量規制手段が、少なくとも導電部材と、該導電部材に直流バイアスを印加する電圧印加手段を有し、該導電部材に該現像剤担持体に対して現像剤と同極性のバイアスを印加する事を特徴とする(1)または(2)に記載の現像装置。
0.5≦L/(R×tanθh)≦1・・・(4)式
発明(7):画像形成装置に着脱可能であり、少なくとも1乃至6の何れかに記載の現像装置を含むことを特徴とするプロセスカートリッジ。
図1は本発明に従う現像装置を用いた画像記録装置(画像形成装置)の概略構成図である。この画像記録装置は、転写式電子写真プロセス利用のレーザプリンタである。
1は像担持体(被現像体)であるところの感光体であり、本例ではφ24mmの回転ドラム型の負極性OPC感光体(ネガ感光体、以下、感光ドラムと記す)である。この感光ドラム1は矢印の時計方向に周速度85mm/sec(=プロセススピードPS、印字速度)の一定速度をもって回転駆動される。
図2は本発明の現像装置を用いた第二の実施形態の画像記録装置を示す概略構成図である。本実施形態の画像記録装置は、転写式電子写真プロセス利用、トナーリサイクルプロセス(クリーナーレスシステム)のレーザプリンタである。前述の実施形態1の画像記録装置と同様の点については再度の説明を省略し、異なる点について述べる。
[実施例1]
接触、弾性スリーブ、極位置取込部、球形トナー
本実施例の現像装置60A(図1,図2)について説明する。60bは固定の磁界発生手段としてのマグネットロール60aを内包させた、現像剤担持体(現像剤担持搬送部材)としての現像スリーブである。現像スリーブ60bはアルミシリンダー60b1上に非磁性の導電弾性層60b2を形成して構成され、感光ドラム1に対し一定の加圧量をもって当接されている。感光ドラムと現像スリーブ間の圧力は、引抜き圧で200N/mになるよう調整した。引抜き圧とは、当接させる2つの部材の間に、厚さ30μmの2枚のSUS板で挟んだ同じく30μmのSUS板を挟み、そのSUS板を引抜くときの力をSUS板の長さ1mあたりに換算した線圧相当値である。
|B|=|Br2+Bθ2|1/2
を算出した。
接触、弾性スリーブ、極位置取込部、球形トナー
本実施例の現像装置は基本的には実施例1記載の現像装置60Aに準ずるが、トナーとして円形度が異なる重合トナーt2を用いた。
接触、弾性スリーブ、極位置取込部、球形トナー、規制ブレード等電位
本実施例の現像装置は基本的には実施例1記載の現像装置60Aに準ずるが規制ブレードに印加するバイアスを現像スリーブと等電位とした。
[比較例1]
接触、弾性スリーブ、極位置取込部、不定形トナー
本比較例の現像装置は基本的には実施例1記載の現像装置60Aに準ずるがトナーとして円形度が異なる粉砕トナーt3を用いた。
接触、弾性スリーブ、極位置取込部、球形トナー
本比較例の現像装置は基本的には実施例1に記載の現像装置60Aに準ずるが規制ブレードの弾性スリーブへの当接条件が異なる。
接触、弾性スリーブ、極間取込部、球形トナー
本比較例における現像装置は基本的に実施例1記載の現像装置60Aに準ずるが規制ブレードの形状が異なるものである。
[比較例4]
磁性非接触現像方式 極間位置規制、不定形トナー
本比較例の現像装置60Bについて述べる。本比較例を用いる実施形態1の概略図を図6に示す。現像剤として前述のトナーt3を用いた。
[比較例5]
磁性非接触現像方式 極位置規制、不定形トナー
本比較例は比較例4と基本的に同等の非接触一成分現像装置60Bにおいて、マグネットローラの磁極配置を変更したものである。
本比較例における取込部の最大磁界は|Br|/|B|=1であり、またL/(R×tanθh)=0.13であった。
回転式多極マグネットロール
本比較例の現像装置60Cについて説明する。比較例6を用いた実施形態1の概略図を図7に示す。
材料混練し、押出し成形して作製。厚さ500μmでアルミスリーブ60r1上に接着後研摩して作製した。マイクロ硬度は94度であり、表面粗さRaは1.2μmであった。
非磁性接触現像方式
本比較例の現像装置60Dについて述べる。比較例6を用いた実施形態1の概略図を図8に示す。
トナーt4:現像剤である1成分非磁性トナーt4は、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤を混合し混練、粉砕、分級の各行程を経て作製し、さらに帯電粒子や流動化剤などを外添剤として添加して作製されたものである。トナーはネガ帯電性であり、平均粒径(D4)は6μmであった。
(各実施例及び比較例の評価方法)
以下では、本発明と比較例の差異を調べるための画像評価について述べる。
a−1)磁気凝集量
磁性トナーにおいては耐久時にトナー同士が磁力により凝集し、トナーの離型性、帯電性を低下する現象が発生した。ここではそれを磁気凝集と呼ぶ事にする。
中:磁気凝集の存在比率が10〜20%
小:磁気凝集の存在比率が10%以下
無:磁気凝集が存在しない
磁気凝集評価は、印字テスト5000枚印字後に行った。印字テストは、画像比率5%の横線の記録画像を1枚ずつ間欠的に通紙して行った。
本発明において磁気凝集とは磁場によって発生し、一度発生すると外部磁場の存在しない状況でも解れない凝集を示す。一般的にトナーは非磁性でも耐久時に現像装置から受ける負荷によって離型性が低下し、現像装置中に凝集塊が形成される事で一成分現像装置におけるスジ等のコート不良を生じる事が知られているが、磁気によるトナー凝集は、磁気分極により支配的に発生するためトナーが直鎖状に凝集して他の凝集と区別する事が可能である。また本発明における磁気凝集はトナー中に含まれる磁性体の磁気特性(残留磁化)と、外部磁場によってのみ発生するだけでなく、そこに外部から圧力が加えられるとより促進されるということが判明した。これは磁性体における磁気特性の圧力依存によるものと考えられる。
カブリとは、本来印字しない白部(未露光部)においてトナーがわずかに現像され地汚れのように現れる画像不良のことである。
△:カブリ量が1〜2%である
○:カブリ量が0.5〜1%である
◎:カブリ量が0.5%未満である
カブリ評価は50枚印字後と5000枚印字後に行った。印字テストは、画像比率2%の横線の記録画像を1枚ずつ間欠的に通紙して行った。また、以降述べる他の画像欠陥が生じた場合は、その個所を避けて測定し、カブリを純粋に評価できるよう配慮した。
非磁性トナーの現像ローラへの供給はスポンジ状の供給ローラを現像ローラにカウンター回転になるように当接することで行われる。従って、この現像ローラと供給ローラの摺接により著しくトナーの劣化が発生し電荷付与性の低下が生じる。これにより印字枚数(特に低印字)が増えるとカブリ量が増加する。
画像評価は縦、横の1ドットラインの連続性で行った。各例のプリンタにおいて600dpiレーザスキャナを使用し画像記録を行った。プロセス進行方向に平行な1ドットのラインと、レーザ走査系の主走査方向と平行な1ドットライン各々について行った。それぞれ、2cm長のヘアラインを、各例の装置において出力し、それぞれのラインについて、無作為に100ポイント抽出し、それぞれのポイントでラインを中心とする200μm四方を光学顕微鏡で観察し、ラインの濃度の半値巾を持って、ライン巾とし、それぞれの方向についてライン巾の標準偏差を計算する。そして、プロセス方向のライン標準偏差をσv、レーザ走査方向標準偏差σhとして、両者の比を計算して、ライン標準偏差比σv/σhを得る。この値を用いて以下の基準で評価を行った。
目視により1ドットラインの途切れが判別できる
×:ライン標準偏差比σv/σhが0.7未満あるいは1.43を超え。
1.43以下である
○:ライン標準偏差比σv/σhが0.8以上、1.25未満である
評価は初期50枚印字後と5000枚印字後に行った。印字テストは、画像比率2%の横線の記録画像を1枚ずつ間欠的に通紙して行った。
磁性非接触現像においては、ヘアラインの均一性が、縦横で異なるという問題がある。磁気穂が感光ドラム進行方向と並行に移動しながら現像するときは、ヘアラインの均一性が良く、それと直行する方向は途切れがちになる。
画像エッジ不良とは、大きな濃度を持った画像においてその2つの濃度差の境界が薄くなる画像不良である。
○:エッジでの測定数がエッジ部から十分離れた位置での測定数の60%以上である
評価は画像比率2%の横線の画像を初期100枚印字後に行った。
画像エッジ不良要因について図9を用いて考察する。AC電圧のVpp値を大きくすると、トナーの飛翔により現像される領域でトナーの行き来が起こる。このとき、図9に示すように、濃度差の大きな印字領域が存在すると、境界線付近でトナーが往復すると、トナーがより濃度の濃い印字領域に引き寄せられ、境界部における濃度の薄い方の領域がより薄くなると考えられる。
実施形態1において、全面に黒を印字するベタ黒画像を出力し、マクベス社製濃度計RD−1255により光学反射濃度を測定する。以下の基準により評価を行う。
△:0.1以上0.2未満
○:0.1未満
評価環境は、32.5℃、80%Rhにおいて行った。評価は画像比率2%の横線画像を50枚印字後24時間経過した後ベタ黒画像を3枚出力して行った。画像評価ではこの3枚の中で最も大きな値で代表した。
現像効率が高く、剥ぎ取り供給ローラを持たない本発明の現像装置では、黒印字後のほとんどトナーが存在しない現像スリーブ上に、十分なトナー量を磁力により迅速に供給する必要がある。また規制ブレードをバイアスにより現像スリーブよりもトナーと同極性側に高い電位と設定すると、逆極性トナーや低帯電量トナーが電気的に規制ブレードに剥ぎ取られやすくなり、規制後のトナーコート量が減少、不均一となりやすいため、規制ブレード上流側にある程度均一に帯電したトナーを十分供給する必要がある。
現像剤の供給剥ぎ取り性を現像ゴーストにより評価した。現像ローラあるいは現像スリーブの周速度とプロセススピードを考慮して、現像ローラあるいは現像スリーブ周期で現れるゴースト画像を評価した。具体的にゴーストは紙先端で5mm四方、25mm四方のベタ黒のパッチ画像を印字した中間調画像中の現像ローラあるいは現像スリーブ周期1周目に現れる濃度差を目視で認識できる場合にゴーストによる画像不良と判断した。各例のプリンタにおいて600dpiレーザスキャナを使用し画像記録を行った。本評価において中間調画像とは主走査方向の1ラインを記録し、その後4ラインを非記録とする縞模様を意味し、全体として中間調の濃度を表現している。ここでは、その画像評価を以下の基準で行った。
△:いずれかのパッチにおいてゴーストが認識される
○:何れのパッチにおいてもゴーストが認識されない
評価は画像比率2%の横線の記録画像を初期50枚印字後に行った。
感光体と現像スリーブを押圧してなり、剥ぎ取り供給ローラを持たない本発明の現像装置では、弾性スリーブ上において、前周回にトナーを消費した部分には、新たなトナーが供給され規制部に搬送されるが、ベタ黒を印字中は、コート量の約90%以上のトナーが消費される。消費した部分は、消費されずに残ったトナーに対し新たに供給されたトナーの比率が高い状態で弾性スリーブ上に供給され、規制部に搬送される。一方、前周回にトナーを消費しなかった部分ではその弾性スリーブ上のトナーがそのまま供給部に戻るため、消費されずに残ったトナーに対し、新たに供給されたトナーの比率が低い状態で弾性スリーブ上に供給され、規制部に搬送される。つまり、規制部に搬送されるトナーは、前周回でトナー消費の履歴による新旧トナーの比率に差を生じる。トナー層の上の層と下の層の入替わりすなわち剥ぎ取り供給が十分に行うことができない場合、均一な中間調画像中に前周回のトナー消費の履歴を反映したゴースト画像不良を生じる。
ゴースト同様に紙先端で5mm四方、25mm四方のベタ黒のパッチ画像を印字した中間調画像により評価した。現像ローラあるいは現像スリーブ周期2周目における1周目ベタ黒印字部の境界部に、直線状に現れる濃度差を目視で認識できる場合にエッジ部ゴーストによる画像不良と判断した。中間調画像とは主走査方向の600dpi1ラインを記録し、その後4ラインを非記録とする縞模様を意味し、全体として中間調の濃度を表現している。画像評価は以下の基準で行った。
△:いずれかのパッチにおいてエッジ部ゴーストが認識される
○:何れのパッチにおいてもエッジ部ゴーストが認識されない
評価は画像比率2%の横線の記録画像を50枚プリント後に行った。
ゴースト画像の中でも画像のエッジ部は他の部分とは異なるゴーストとして発生しやすい。以下、図5を用いて説明する。ゴーストの評価画像として四角いベタ黒のパッチ画像(I)を現像スリーブ1周目(D1)、中間調画像(HT)を現像スリーブ周期2周目(D2)に形成した場合、通常のゴーストがスリーブ周期2周目にハーフトーン濃度差として同等の四角パッチ形状として(G)形成されるのに対して、エッジ部ゴースト(EG)はゴーストGの上下端のいずれかもしくは両方に直線状に形成される。
記録画像先端において、30〜50mmほどのベタ黒画像を印字し、その後ベタ白画像を配置した評価パターンを印字中に、画像記録装置を停止する。停止するタイミングは、先端のベタ黒画像の中心位置がちょうど現像領域に達した時点とする。そして、現像の前後の感光ドラム上において、表面に付着したトナーを反射率として測定し、その比を求めることにより、トナーの回収効率の評価を行うことが可能になる。実際には、ドラム上のトナーを一旦透明性のテープに転写し、トナーが付着したテープを記録紙などに貼り付け、テープの上からカブリ測定同様にトナーの正味の反射率を測定する。
△:30以上、50%未満である
○:50%以上である
評価は画像比率2%の横線の記録画像を初期100枚時に行った。
実施形態2において最も異なる点は、ドラムクリーナーを廃し、転写残りトナーを現像装置に回収してリサイクルするところにある。本発明においては、現像剤担持体は所定の加圧により感光ドラムに押圧され、現像バイアスが印加されており、ドラム表面上に形成された静電潜像をトナーにより現像(可視化)すると同時に非露光部(白地部)上の転写残りトナーを回収する。図10に示すように現像バイアスと印字部の電位(ベタ黒のときVl)との電位差を利用してトナー担持体から感光ドラムへトナーを転移させ反転現像を行い、現像バイアスと非印字部の電位(Vd)の電位差を利用して感光ドラム上の戻りトナーをトナー担持体上へ転移させて回収する。
画像評価は中間調画像を出力した際の画像欠陥数から評価を行った。各例のプリンタにおいて600dpiレーザスキャナを使用し画像記録を行った。本評価において中間調画像とは主走査方向の1ラインを記録し、その後2ラインを非記録とする縞模様を意味し、全体として中間調の濃度を表現している。
△:中間調画像中に直径0.3mm以上の白点又は黒点が1〜5点存在する
○:中間調画像中に直径0.3mm以上の白点又は黒点が存在しない
評価は画像比率2%の横線の記録画像を5000枚の印字テスト後に行った。
トナーの凝集塊の発生や異物の混入により、コート層を乱すために、凝集塊や異物程度の大きさの欠陥を中間調画像中に生じる。
実施形態2においては、記録紙から紙粉(紙繊維)が感光ドラムに付着し、帯電を経由し現像装置に取り込まれることがある。現像装置に取り込まれた場合、弾性ローラなど紙粉が絡み弾性ローラ周期のプロセス進行方向に伸びた画像不良を生じることがある。これを、k)項の中間調画像欠陥とは区別して評価を行った。
△:中間調画像中に欠陥が1〜5点存在する
○:中間調画像中に存在しない
評価は画像比率2%の横線の記録画像を5000枚の印字テスト後に行った。
戻りトナーに含まれる紙粉が現像装置内に混入すると現像ローラにトナーを供給するスポンジ状の供給ローラに紙粉が付着し、剥ぎ取り供給性の低下を生じる。紙粉が供給ローラ間に蓄積した場合、現像ローラ上のトナー層が乱され、プロセス方向にのびた欠陥を生じる。
画像評価はベタ黒画像を出力して画像の欠陥数から評価を行った。特に本発明では、0.3mm以上の欠陥を評価した。
△:ベタ黒画像中に直径0.3mm以上の白点が10〜50点存在する
○:ベタ黒画像中に直径0.3mm以上の白点が10点未満存在する
評価環境は、32.5℃、80%Rhにおいて行った。評価は画像比率5%の横線の記録画像を100枚印字後24時間経過した後ベタ黒画像を3枚出力して行った。画像評価ではこの3枚の中で最も多いページで代表した。
図11のように、AC電圧印加時、ベタ白を現像中に感光ドラムの表面電位(暗電位Vd)と現像バイアス電圧値の最大値(Vmax)の差が最大の電界強度となり、リークL3が発生しやすい状態となる。
はじめに、本発明における磁性接触現像方式と、従来技術である磁性非接触現像方式ならびに非磁性接触現像方式に相当する比較例に対する優位性を示す。(表1)
(1−1)磁性非接触現像方式との比較(比較例4,5)
磁性非接触現像方式である比較例4の現像装置は実施形態1においては、ヘアライン均一性の低下や画像エッジ不良を生じる。これは、比較例4が磁場による磁気穂を形成して現像することにより、穂の移動方向であるかどうかにより、現像時のヘアラインの均一性に差が生じやすくなる。また、スリーブ−ドラム間距離が大きくAC電界により、画像部非画像部を問わずトナーが飛翔する結果、画像のエッジ部分にはトナーがはきよせられエッジ部と中央部に濃度差を生じる。
次に、非磁性接触現像方式である比較例7の現像装置について述べる。実施形態1においては、カブリの耐久劣化を生じる。これは、弾性ローラによる供給剥ぎ取り動作によりトナーが機械的ストレスを受け、トナー帯電特性が低下することに起因する。また、このときトナー劣化による濃度低下も見られる。更に、現像装置内のトナーが減少したときには、上記劣化トナーと循環に関与していなかった未劣化トナーが混合され著しくトナー帯電特性を低下させ、激しいカブリを生じる。一方、実施形態2によるクリーナーレス評価においては回収性が良好であるが、弾性ローラに起因すると思われる中間調画像欠陥が生じる。実施形態2においては、弾性ローラによる機械的ストレスの他に、一旦現像されたトナーが転写や帯電の工程を経て再度現像装置内に戻ってくることにより、より多くの劣化トナーを生み、トナーが凝集塊を作るなどして、中間調画像に欠陥を生じる。さらに、現像装置に混入した紙粉による弊害も大きく、弾性ローラ表面に付着して周期的な画像不良を生じる。
(1−3a)実施形態1
一方、実施例1の現像装置は、実施形態1、2いずれにおいても良好な画像形成装置を構成できる。では、実施形態1について、比較する。
次に、実施例1について実施形態2における評価を行う。
次に各比較例に対する本実施例の優位性について説明を行う。
比較例6のように、多極マグネットを用いた回転磁力による供給や剥ぎ取りも考えられるが、結果的にはゴースト性能が劣る結果となった。また、規制部及び現像部において磁力が振動するため、若干カブリとクリーナーレス回収性も悪い結果となった。多極マグネットにより磁力が多少弱くなるが磁気穂による影響は依然あり、ヘアライン均一性は劣っている。一方、接触DC現像を用いているため、画像エッジ不良は感光体との接触により良くなっている。
前記評価条件に則り磁気凝集量を評価したところ実施例1〜3、比較例1では耐久により磁気凝集量は殆ど増加しなかったのに対して比較例2では若干磁気凝集量が増加していた。これはブレード当接位置における径方向の磁界Brの影響と思われ、当接位置が極間である実施例1〜3と比較して当接位置が極位置である比較例2においては、当接圧を与えつつ磁界Brが与えられるため、トナーの磁化が促進され磁気凝集が起こりやすくなるためと思われる。
比較例4,5はブレード圧が低いため磁気凝集量が少なめだった。ただし極位置で規制ブレードが当接している比較例5については磁気凝集が若干増加していた。
次にカブリの評価結果について説明する。実施例1におけるカブリは5000枚耐久時、およびトナー切れ前後においてともに良好なレベルであった。
ヘアライン均一性の評価結果について説明する。本発明における構成においては現像部における磁気穂を比較的短くすることが可能であり、且つ磁気凝集の発生を抑えることが出来るため、実施例1、3、比較例3において耐久を通じて良好な均一性を得る事が出来た。
現像スリーブと感光ドラムが非接触である比較例4、5では、スリーブドラム間距離が大きく潜像電位差のある画像エッジ部において現像電界がドラム面方向に鈍りやすい(いわゆるエッジ効果)。さらに大きなAC電界により画像部非画像部を問わずトナーが飛翔する結果、画像のエッジ部分にトナーがはきよせられる。その結果画像エッジ部が濃くなり、中央部と濃度差を生じてしまう。
ベタ黒均一性評価結果について述べる。まず本発明の現像装置においては、流動性の高い球形トナーを接触現像に用いることで現像効率が非常に高いため、十分なトナー量を迅速に現像スリーブ上に供給する必要がある。また球形トナーは離型性が高いため規制部において現像スリーブ上から剥ぎ取られやすく、さらに実施例1においては規制ブレードをバイアスにより現像スリーブよりもトナーと同極性側に高い電位としているため、逆極性トナーや低帯電量トナーが電界によっても剥ぎ取られやすいため、できるだけ均一に帯電したトナーを規制ブレード上流側に十分供給する必要がある。そこで実施例1から3ではブレードにおける取込部を比較的長く設けることで十分な空間を規制ブレード上流に確保するとともに、規制ブレードの取込部に磁極を配置することにより規制部に於いて剥ぎ取られて帯電量が増加したトナーを再度取込部へ循環させ、比較的帯電したトナーを再度現像スリーブへ供給し、均一なベタ黒画像を再現できた。
次に、ゴーストの画像評価結果について述べる。ゴーストについては不定形トナーを用いた比較例1において軽微なポジゴースト(黒現像後の中間調濃度が上昇)が生じた。またブレード規制部と取込部が共に極間である比較例3においてはネガゴースト(黒現像後の中間調濃度が低下)を生じた。
エッジ部ゴーストは局所的な現像効率差がトナーコートを乱していると考えられ、現像スリーブ上トナーのより均一な摩擦帯電が必要である。本発明では規制部においてブレードバイアスによりトナーの摩擦帯電を促進すると共に、取込部においても十分なトナー循環によりトナー帯電量の均一化を図っており、実施例1、2においてはエッジ部にもゴーストのない良好な画像が得られた。またエッジ部におけるゴーストは現像効率が高い球形のトナーほど顕著に出やすいため、本構成を取る事で不定形トナーを用いた比較例1においてもエッジ部ゴーストに関しては問題なかった。
まず、非接触現像方式である比較例4,5においては、現像スリーブと感光ドラムの距離が大きくなるため、転写残として感光ドラム上に残ったトナーが再度現像部に戻ったもの、(以下、戻りトナーと呼ぶ)に対して磁気回収力、電気的回収力が弱くなるために回収率が低下した。その結果、高印字率画像印字後に画像不良が発生した。
まず、非磁性一成分現像である比較例7は、実施形態2であるクリーナーレスシステムにおいて戻りトナーの回収をするため、中間調画像欠陥を生じやすい。これは供給ローラが現像ローラに当接しておりトナーが受ける物理的ストレスが高く、そのような構成にクリーナーレスシステムを用いると戻りトナーや劣化トナーにより、凝集塊を生じやすい。したがって、比較例7はクリーナーレスシステムにおいて顕著に中間調画像欠陥を生じた。
また、非接触現像である比較例4,5においては、回収性が悪いため、比較的戻りトナーの影響が少なく、クリーナーレス時に戻りトナー起因のコート不良によるの中間調画像不良は発生しなかった。
まず、非磁性一成分現像である比較例7はスポンジ状の供給ローラを具備するため、クリーナーレス時において戻りトナーに含まれる紙粉が現像装置内に混入すると現像ローラにトナーを供給するスポンジ状の供給ローラに紙粉が付着し、剥ぎ取り供給性の低下を生じ、中間調画像不良を発生した。
ベタ黒画像欠陥については、比較例4と5が非接触現像で現像バイアスに1.8kVppものAC電圧を重畳しているために、高湿環境下において現像スリーブとドラム間に紙粉が存在した場合に、現像バイアスのリークが発生し、ベタ黒画像欠陥を生じた。一方、接触現像である実施例1から3、比較例1,2,3,6,7においては、紙粉よるリークもなく、ベタ黒画像欠陥のない良好なベタ黒画像をえた。
つぎに、実施例1を用いて本発明における規制ブレードの形状と磁極配置の関係について説明する。
本実施例は実施例1の現像装置60Aに基本的に準ずるが、以下の点において異なる。
本実施例は実施例1の現像装置60Aに基本的に準ずるが、以下の点において異なる。
はじめに、エッジ部ゴーストの評価結果を図12に示す。図12は取込部における径方向の磁束密度比(|Br|/|B|)と、規制ブレードの自由長Lと現像スリーブ径R、規制ブレードの自由端の最近接磁極の半値幅θhの正接tanθhを用いて表したL/(R×tanθh)との関係を表記してある。
さらに、実施例1〜8および実施例10に関してはL/(R×tanθh)が0.5以上となっており、エッジ部のゴーストはさらに改善された。これは取込部をさらに長くする事でトナーの接触機会を増やすと共に取込部内の磁界変化を大きくできるため、磁界勾配を用いた良好なトナー循環が達成される。したがって取込部における強いトナー循環により摩擦帯電が低め且つ均一にされたのち、規制部における規制ブレード・現像スリーブとの摺擦により高い帯電量とされるため均一かつ安定したトナー帯電量が得られ、現像履歴に依存が少ない安定したトナーコートが得られたものと考えられる。
また比較例8ではL/(R×tanθh)と|Br|/|B|が共に0.5以上であるにも関わらず軽微なエッジ部ゴーストが発生した。これは取込部が長すぎると規制ブレード後方からのトナー供給を妨げ、新トナーとの入れ替わり性が低下するものと思われる。
次に、ベタ黒均一性の評価結果について図13により説明する。
次に、カブリ評価の結果について図14を用いて説明する。カブリについてはL/(R×tanθh)を小さくする方が小さくなる傾向があり、L/(R×tanθh)<0.5である実施例9、11および比較例2,3,9、10においてはカブリの少ない画像が得られた。これはトナーの取込量(供給量)を抑える事でトナー一つ当たりの帯電量が向上されたものと思われる。
ただしL/(R×tanθh)>1.2である比較例8ではカブリが悪化した。
以上、実施例1〜11,比較例2、3および8〜10についての評価結果をまとめると、図15に示したように規制ブレードの取込部長さLと規制ブレードの自由端に最も近接した磁極の半値幅θh、現像スリーブ径Rの関係が0.3≦L/(R×tanθh)≦1.2、且つ規制ブレードの取込部における現像スリーブ上の磁束密度比|Br|/|B|≧0.50であるときに、良好なエッジゴーストとベタ黒の均一性、カブリを満たす画像が得られた(図15中の枠線内の領域)。さらに本条件を用いた現像装置において前述の(a)〜(l)の評価を行ったところ画像欠陥がなく良好な画像が得られた。
実施例1の規制ブレードACバイアス印加
本実施例は、実施例1の現像装置におけるブレードバイアス印加電源S5の仕様を変更し、DC電圧−450VにAC電圧(1kHz、サイン波、ピーク間電圧300V)を重畳して印加したものである。
実施例1の現像スリーブACバイアス印加
本実施例は、実施例1の現像装置における現像バイアス印加電源S2の仕様を変更し、DC電圧−450VにAC電圧(1kHz、サイン波、ピーク間電圧300V)を重畳して印加した。
1)実施形態では画像記録装置としてレーザプリンタを例示したが、これに限られず、電子写真複写機、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ等他の画像記録装置(画像形成装置)でもよいことは勿論である。
Claims (9)
- 少なくとも表面に弾性層と内部に固定された磁界発生手段を具備し、円形度が0.965以上の一成分磁性現像剤を磁力により保持する現像剤担持体と、該現像剤担持体回転方向に対してカウンター方向に当接され該現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤量規制手段とを有し、該現像剤担持体が被現像体を押圧しながら被現像体を現像剤で現像する現像装置において、
該現像剤量規制手段が該現像剤担持体との当接部から該現像剤量規制手段の自由端までの間に少なくとも該磁界発生手段が発生する磁束密度Bに関して(1)式を満たす点を含み、且つ該当接部から該自由端までの長さLと、該自由端に最も近接する磁極が形成する磁束密度の半値幅θh、現像剤担持体半径Rとの関係が(2)式を満たす事を特徴とする現像装置。
|Br|/|B|≧0.5・・・(1)式
0.3≦L/(R×tanθh)≦1.2・・・(2)式
ここで、|B|は、磁束密度Bの大きさ(|B|=|Br2+Bθ2|1/2)であり、Brは、該現像剤担持体表面に形成される磁束密度Bのうち、該現像剤担持体表面に対して垂直成分、Bθは該現像剤担持体表面に対して水平成分である。 - 該現像剤量規制手段と現像剤担持体の当接部が、該磁界発生手段により発生する磁束密度と(3)式を満たす関係に位置することを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
|Br|/|B|<0.5・・・(3)式 - 該現像剤量規制手段が、少なくとも導電部材と、該導電部材に直流バイアスを印加する電圧印加手段を有し、該導電部材に該現像剤担持体に対して現像剤と同極性のバイアスを印加する事を特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。
- 該現像剤量規制手段が、少なくとも導電部材と、該導電部材に交番バイアスを重畳した直流バイアスを印加する電圧印加手段を有し、該直流バイアスは該現像剤担持体に対して現像剤と同極性のバイアスである事を特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。
- 該現像剤担持体が直流バイアスに交番バイアスを重畳したバイアスVを印加する電圧印加手段を具備し、該現像バイアスの絶対値の最大値|V|maxと該帯電手段により被現像体表面を一様に帯電する所定の電圧値Vd(暗電位)の関係が|V|max≦|Vd|を満たし、該バイアスVを該現像剤担持体に印加して、現像剤を被現像体に現像することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の現像装置。
- 該長さLと、該半値幅θh、該半径Rとの関係が(4)式を満たす事を特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の現像装置。
0.5≦L/(R×tanθh)≦1・・・(4)式 - 画像形成装置に着脱可能であり、少なくとも1乃至6の何れかに記載の現像装置を含むことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 少なくとも、像担持体、該像担持体を帯電する帯電装置、該静電潜像を現像する現像装置、該像担持体の該現像剤を被転写材に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、該現像装置は請求項1乃至6の何れかに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
- 少なくとも、像担持体、該像担持体を帯電する帯電装置、該静電潜像を現像する現像装置、該像担持体の該現像剤を被転写材に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、該現像装置は請求項1乃至6の何れかに記載の現像装置であるとともに、像担持体上に残留した転写残現像剤を該現像装置にて回収することを特徴とする画像形成装置。
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