JP2008015279A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】二成分現像剤を現像剤担持体上から良好にピックオフされ、更に、現像剤担持体及び現像剤の劣化が抑制された現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤(現像剤)Dを収容可能な現像ハウジング2と、現像ハウジング2の開口に面して配設され、回転可能且つ表面に現像剤Dを担持搬送可能な現像スリーブ3aと、現像スリーブ3aの内部に少なくとも隣接する同極性の反発磁極m1,m2を含む複数の磁極が固定配置された磁石体3bとを有する現像剤担持体3と、現像スリーブ3aに近接し且つ前記反発磁極m1,m2のうち現像剤搬送方向上流側磁極m1の上流側位置から少なくとも当該磁極m1の磁極幅を覆い且つ反発磁極m1,m2による現像剤Dのピックオフ部Pに至らないように設けられ、現像スリーブ3a上の現像剤Dを前記現像スリーブに対して押し付ける押し付け部材4とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】トナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤(現像剤)Dを収容可能な現像ハウジング2と、現像ハウジング2の開口に面して配設され、回転可能且つ表面に現像剤Dを担持搬送可能な現像スリーブ3aと、現像スリーブ3aの内部に少なくとも隣接する同極性の反発磁極m1,m2を含む複数の磁極が固定配置された磁石体3bとを有する現像剤担持体3と、現像スリーブ3aに近接し且つ前記反発磁極m1,m2のうち現像剤搬送方向上流側磁極m1の上流側位置から少なくとも当該磁極m1の磁極幅を覆い且つ反発磁極m1,m2による現像剤Dのピックオフ部Pに至らないように設けられ、現像スリーブ3a上の現像剤Dを前記現像スリーブに対して押し付ける押し付け部材4とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、トナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いた現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。
一般に、電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像方式としてトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いる二成分現像方式では、現像後の現像ロール上の残留現像後を現像ロールからピックオフするために、現像ロールの反発磁極を利用したものが多く知られている。このような反発磁極を用いると、現像剤が反発磁界に達すればピックオフをほぼ確実に達成できる利点があるが、その反面、反発磁極のうち現像剤搬送方向上流側に位置する磁極近傍では、現像剤に対し反発磁界内に侵入することを阻止する力が作用する。これは、この磁極近傍では接線方向の磁力が作用し、現像剤の進行が妨げられることによるもので、結果的に磁極近傍に現像剤のよどみを発生し易くなる。
図12は、従来の現像装置の一例を示すもので、感光体101に対向して開口する現像ハウジング102の開口部には、感光体101と対向する位置に現像ロール103が配設されている。現像ロール103は、表面に回転可能な現像スリーブ104と内部に固定配置された磁石ロール105で構成され、磁石ロール105内に固定配置された複数の磁極のうち、反発磁界を形成する2個の反発磁極105a,105b(本例では例えばS極)が設けられている。尚、図中符号106は現像ロール103上の現像剤層の層厚規制を行うトリマであり、符号107(107a,107b)は現像剤を撹拌搬送して現像剤に所定の帯電量を付与すると共に現像剤を現像ロール103に供給するオーガーである。
このような構成の現像装置にあっては、オーガー107から現像ロール103上に供給された現像剤はトリマ106によって層厚規制された後、現像ロール103と感光体101との対向部位にて現像が行われる。現像を終えた残留現像剤はそのまま現像ロール103の回転に伴って現像ロール103上を搬送され、磁極105aの近傍に達する。ここで、この磁極105aの接線方向の磁力によって現像剤の進行が妨げられ、この部位に現像剤のよどみ(図中符号αで示す領域)を生じるようになる。
そのため、このよどみ部分で現像剤と現像ロール103間でのスリップが生じ易くなり、現像ロール103表面が摩耗されて変形したり、現像剤が劣化を促進されるようになる。
そのため、このよどみ部分で現像剤と現像ロール103間でのスリップが生じ易くなり、現像ロール103表面が摩耗されて変形したり、現像剤が劣化を促進されるようになる。
図13は、この磁石ロール105の磁極による磁束密度の大きさの例を示したもので、図中実線が法線方向成分、点線が接線方向成分を示している。図からも分かるように、反発磁極(S磁極同士)間での接線方向成分は小さいものの、上流側に位置する反発磁極の上流側には、大きな接線方向成分が存在し、一方、下流側には殆ど接線方向成分がないようになる。そのため、この部位では、現像剤の進行方向に対し上流側に位置する反発磁極の法線方向成分の影響で現像ロール103の法線方向に並ぼうとした現像剤が上流側の磁極N方向に引っ張られるようになり、この部分で現像剤のよどみが発生し易くなる。
このような現象は、特に、現像ロール表面との摩擦力が小さくなる、例えば球形度の高いキャリアや、樹脂分散キャリアなどを使用する場合に多く発生するようになる。通常、球形度の高いキャリアや樹脂分散キャリアを使用すると、フェライト等の通常の磁性体キャリアを用いる場合に比べ、キャリア表面が滑らかなことによるトナーへのストレスが小さくなり現像剤が長寿命化するという本来もたらされるべき利点があるが、現像剤と現像ロールとの摩擦力が小さくなる結果、上述した現像剤のよどみを発生し易くなり、その分スリップが大きくなって、却ってフェライト等の通常の磁性体キャリアを使用する場合に比べ現像ロールや現像剤の寿命が短くなる。
したがって、このような対応策として、現像ロールからの現像剤のピックオフを反発磁極を用いることなく行うようにする方式が想定される。特許文献1には、反発磁極を用いずにロール体の遠心力を利用してロール体表面の現像剤を飛散させる方式が提示されている。
しかしながら、図12のようにピックオフ位置が現像剤の収容領域(現像剤が溜まっている領域)に設定されるようなレイアウトの現像装置でこのような方式を採るようにしても、ピックオフ位置での現像剤のピックオフが良好になされないようになる。
しかしながら、図12のようにピックオフ位置が現像剤の収容領域(現像剤が溜まっている領域)に設定されるようなレイアウトの現像装置でこのような方式を採るようにしても、ピックオフ位置での現像剤のピックオフが良好になされないようになる。
本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたものであり、二成分現像剤を現像剤担持体上から良好にピックオフされ、更に、現像剤担持体及び現像剤の劣化が抑制された現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。
すなわち、本発明は、図1に示すように、静電潜像が担持される像担持体1に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤(現像剤)Dを収容可能な現像ハウジング2と、現像ハウジング2の開口に面して配設され、回転可能且つ表面に現像剤Dを担持搬送可能な現像スリーブ3aと、現像スリーブ3aの内部に少なくとも隣接する同極性の反発磁極m1,m2を含む複数の磁極が固定配置された磁石体3bとを有する現像剤担持体3と、現像スリーブ3aに近接し且つ前記反発磁極m1,m2のうち現像剤搬送方向上流側磁極m1の上流側位置から少なくとも当該磁極m1の磁極幅を覆い且つ反発磁極m1,m2による現像剤Dのピックオフ部Pに至らないように設けられ、現像スリーブ3a上の現像剤Dを現像スリーブ3aに対して押し付ける押し付け部材4とを備えることを特徴とするものである。
このような技術的手段において、現像剤担持体3としては現像剤Dを担持しうるものであればよく、内部に複数の磁極が固定配置された磁石体3bを有し、外部に回転可能な現像スリーブ3aを備える。また、現像剤担持体3(具体的には現像スリーブ3a)と像担持体1の互いの回転方向は、対向部位で同方向(With方向)でもよいし、反対方向(Against方向)であっても差し支えない。
そして、本発明における押し付け部材4は、反発磁極m1,m2のうち上流側磁極m1に対して設けられ、現像剤Dを現像スリーブ3a側に押し付けることでこの磁極m1近傍での現像剤Dのよどみ発生を抑制することができ、現像剤Dの流れを良好に保つことができるようになる。また、押し付け部材4としては、現像剤Dを押し付け可能であれば剛体に限らず、弾性体や板ばね等の可撓性を備えるようなものであっても差し支えないが、磁極との相互作用を抑える観点から非磁性材料が好ましい。
ここで、従来の反発磁極を用いた場合のピックオフ部への現像剤の進入を妨げる力が働く様子について説明する。図2は、現像剤担持体の反発磁極(この例ではS極同士)が近傍に位置する場合を示しており、現像剤担持体上の現像剤は、現像剤担持体の回転方向に沿って矢印Aで示すように反発磁界(反発磁極によって構成される磁界)に向かって搬送される。
反発磁界によって形成される磁力線(図中点線で示す)が示すように、反発磁極間では磁力線がない(ほぼゼロになる)領域βが存在する(この領域βがピックオフ部に相当する)。現像剤は磁力線に沿って並ぼうとするため、領域βに近づいた現像剤には領域βから磁力線のある領域に向かって移動する方向に力が作用する。そのため、現像剤担持体上を搬送された現像剤は領域βの手前で留まろうとする。しかしながら、この留まろうとした現像剤は後方から搬送されてくる現像剤のために、現像剤担持体の法線方向、すなわち、矢印Bの方向に移動するようになる。そのため、上流側に位置する磁極近傍では、現像剤が法線方向に延びた壁を形成するようになる。更に、この壁は成長するが、現像剤担持体から遠くなるにつれ、矢印C方向に倒れるようになる。このような現像剤の動きによって上流側の磁極近傍では現像剤のよどみ(図中αで示す)が発生するようになる。
尚、更に後方から搬送されてくる現像剤によって、よどみが増加してくると、堰を切って一部の現像剤が下流側の磁極方向へ移動し(矢印D方向)、現像剤担持体から離れる方向に移動するようになる(矢印E方向)。
このような作用に比較して、本発明では、図1に示すように、押し付け部材4をこのよどみに対応する部位に設けることで、現像剤Dによるよどみの発生が抑えられ、現像剤Dのスリップを防ぎ、反発磁界内に現像剤Dを有効に搬送することができるようになる。そのため、ピックオフ部Pで有効に現像剤Dを剥離することができるようになる。
反発磁界によって形成される磁力線(図中点線で示す)が示すように、反発磁極間では磁力線がない(ほぼゼロになる)領域βが存在する(この領域βがピックオフ部に相当する)。現像剤は磁力線に沿って並ぼうとするため、領域βに近づいた現像剤には領域βから磁力線のある領域に向かって移動する方向に力が作用する。そのため、現像剤担持体上を搬送された現像剤は領域βの手前で留まろうとする。しかしながら、この留まろうとした現像剤は後方から搬送されてくる現像剤のために、現像剤担持体の法線方向、すなわち、矢印Bの方向に移動するようになる。そのため、上流側に位置する磁極近傍では、現像剤が法線方向に延びた壁を形成するようになる。更に、この壁は成長するが、現像剤担持体から遠くなるにつれ、矢印C方向に倒れるようになる。このような現像剤の動きによって上流側の磁極近傍では現像剤のよどみ(図中αで示す)が発生するようになる。
尚、更に後方から搬送されてくる現像剤によって、よどみが増加してくると、堰を切って一部の現像剤が下流側の磁極方向へ移動し(矢印D方向)、現像剤担持体から離れる方向に移動するようになる(矢印E方向)。
このような作用に比較して、本発明では、図1に示すように、押し付け部材4をこのよどみに対応する部位に設けることで、現像剤Dによるよどみの発生が抑えられ、現像剤Dのスリップを防ぎ、反発磁界内に現像剤Dを有効に搬送することができるようになる。そのため、ピックオフ部Pで有効に現像剤Dを剥離することができるようになる。
また、本発明の反発磁極m1,m2による現像剤Dのピックオフ部Pは、現像ハウジング2内に収容された現像剤Dの溜まりに接触するように設定されている場合に一層顕著な効果を生じるようになる。
更に、押し付け部材4の下流側位置は、反発磁極m1,m2の上流側磁極m1の磁極幅の下流位置に対応する位置に設定されることが好ましく、これによれば、反発磁極m1,m2による反発磁界内に現像剤Dを容易に導くことができ、更に、反発磁界への影響を損なわずに現像剤Dのピックオフ作用が最大限活かされるようになる。更にまた、押し付け部材4の下流側端面は、現像スリーブ3aより遠ざかる位置が上流側に傾斜する傾斜面になるように設定されていることが好ましく、このような傾斜面を有することで、押し付け部材4から出た現像剤Dが広く拡がることができるようになり、一層ピックオフされ易くなる。
一方、押し付け部材4の上流側位置は、反発磁極m1,m2の上流側、すなわち磁極m1の上流側であればよいが、現像剤への押し付け効果をより有効にする観点から、反発磁極m1,m2の上流側磁極m1とこの磁極m1の上流側に隣接し且つ当該磁極と極性の異なる磁極との略中央に設定されることが好ましい。この場合、現像剤Dの搬送性を確実に行うと共に現像スリーブ3a側への現像剤Dの押し付け作用を有効に働かせることができるようになる。
更に、押し付け部材4の下流側位置は、反発磁極m1,m2の上流側磁極m1の磁極幅の下流位置に対応する位置に設定されることが好ましく、これによれば、反発磁極m1,m2による反発磁界内に現像剤Dを容易に導くことができ、更に、反発磁界への影響を損なわずに現像剤Dのピックオフ作用が最大限活かされるようになる。更にまた、押し付け部材4の下流側端面は、現像スリーブ3aより遠ざかる位置が上流側に傾斜する傾斜面になるように設定されていることが好ましく、このような傾斜面を有することで、押し付け部材4から出た現像剤Dが広く拡がることができるようになり、一層ピックオフされ易くなる。
一方、押し付け部材4の上流側位置は、反発磁極m1,m2の上流側、すなわち磁極m1の上流側であればよいが、現像剤への押し付け効果をより有効にする観点から、反発磁極m1,m2の上流側磁極m1とこの磁極m1の上流側に隣接し且つ当該磁極と極性の異なる磁極との略中央に設定されることが好ましい。この場合、現像剤Dの搬送性を確実に行うと共に現像スリーブ3a側への現像剤Dの押し付け作用を有効に働かせることができるようになる。
また、現像剤Dを現像スリーブ3a側に良好に押し付ける観点から、押し付け部材4の現像スリーブ3aに対向する面は、現像剤Dとの摺擦を低減する処理が施されていることが好ましく、このような摺擦を低減する処理としては、例えば表面粗さを小さくしたり、離型性処理層を備えるようにする態様が挙げられる。
そして、押し付け部材4の現像スリーブ3a側とは反対の面には、押し付け部材4から現像剤Dを離間させる現像剤流入阻止部材5を設けることが好ましく、これによれば、押し付け部材4の反対面側に直接現像剤が流入することがなく、その分押し付け部材4を現像スリーブ3a側に磁気吸引する力が減少し、現像スリーブ3aと押し付け部材4との間での現像剤Dの流れが一定に保たれるようになる。
そして、押し付け部材4の現像スリーブ3a側とは反対の面には、押し付け部材4から現像剤Dを離間させる現像剤流入阻止部材5を設けることが好ましく、これによれば、押し付け部材4の反対面側に直接現像剤が流入することがなく、その分押し付け部材4を現像スリーブ3a側に磁気吸引する力が減少し、現像スリーブ3aと押し付け部材4との間での現像剤Dの流れが一定に保たれるようになる。
また、本発明は、使用する現像剤Dの磁性キャリアとして、フェライト等の磁性体表面に樹脂コートを施したような従来型の磁性キャリアではなく、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成を有するものを使用する場合に一層顕著な効果をもたらすことができる。ここで、「磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成」とは、従来のような磁性体表面に樹脂コートがなされたものではなく、例えば磁性体と樹脂とを分散混合し粉砕分級したもの、重合法によって作製したもの、ポーラスな磁性体に樹脂を含浸させて作製したもの等が挙げられる。
そして、本発明における磁性キャリアとしては、重合法によって作製され且つ形状係数(SF−2)が115以下のものであることが好ましく、このように形状が球形状で、磁化も小さい磁性キャリアを使用するようにしても、現像剤Dのピックオフ部Pの上流側での現像剤Dのよどみの発生を抑えることができるようになる。そのため、球形度の高いキャリアを使用することによるトナーへの低ストレス付与性を活かしながら、現像剤D並びに現像スリーブ3aの長寿命化を図ることができるようになる。尚、形状係数(SF−2)は、キャリア粒子の投影像の周囲長をLとし、キャリア粒子の投影面積をSとしたときに、次の(1)式によって算出される。
形状係数(SF−2)=(L2/S)×{100/(4π)}・・・(1)
形状係数(SF−2)=(L2/S)×{100/(4π)}・・・(1)
更に、本発明の現像スリーブ3aとしては、その外周面に現像剤Dの搬送性を維持する処理が施されていることが好ましく、現像剤Dの搬送性を良好にする具体的な処理としては、現像スリーブ3aに対し十点平均粗さRzが10μm以上になるようにブラスト処理をした後にTa−C(Tetrahedral Amorphous Carbon)のような硬質コート処理を行ったもの、十点平均粗さRzが20μm以上の凹凸面を有するようにブラスト処理したもの、使用するキャリア径以上の深さの溝加工(V溝等)が施されたもの等が挙げられる。
そして、本発明は、上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を用いた画像形成装置をも対象とする。
本発明の現像装置によれば、現像スリーブに近接し且つ前記反発磁極のうち現像剤搬送方向上流側磁極の上流側位置から少なくとも当該磁極の磁極幅を覆うように設けられ、現像スリーブ上の現像剤を現像スリーブに対し押し付ける押し付け部材を備えたので、現像スリーブのピックオフ位置の上流側で現像剤のよどみの発生が抑えられ、現像剤担持体及び現像剤のスリップに起因する劣化を防ぐようになる。そのため、長期に亘って安定した現像特性を維持することができるようになる。
また、球形度の高いキャリアを使用する場合にも、現像剤のスリップの影響が軽減され、現像剤及び現像剤担持体の寿命を長寿命化することができるようになる。更に、特に、現像スリーブ上から遠心力の作用等で現像剤を剥離する方式の採用が困難な上方にて層厚規制(トリマ)を行い、下方にて現像剤のピックオフを行うようなタイプの現像装置では特に有効である。
そして、上述の現像装置を用いることで、長期に亘って安定した現像特性を有する画像形成装置を実現することができるようになる。
また、球形度の高いキャリアを使用する場合にも、現像剤のスリップの影響が軽減され、現像剤及び現像剤担持体の寿命を長寿命化することができるようになる。更に、特に、現像スリーブ上から遠心力の作用等で現像剤を剥離する方式の採用が困難な上方にて層厚規制(トリマ)を行い、下方にて現像剤のピックオフを行うようなタイプの現像装置では特に有効である。
そして、上述の現像装置を用いることで、長期に亘って安定した現像特性を有する画像形成装置を実現することができるようになる。
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態1
図3は、本発明が適用された現像装置の実施の形態1を含む画像形成装置の概要を示すものであり、同図において、符号21は、矢印方向に回転し、表面に有機光導電層等からなる感光層を含む像担持体としての感光体であり、この感光体21は帯電ロール等の帯電器22によって帯電され、レーザ書込装置等の露光器23によって静電潜像が書き込まれる。この書き込まれた静電潜像は、感光体21の光の当たった部分の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
◎実施の形態1
図3は、本発明が適用された現像装置の実施の形態1を含む画像形成装置の概要を示すものであり、同図において、符号21は、矢印方向に回転し、表面に有機光導電層等からなる感光層を含む像担持体としての感光体であり、この感光体21は帯電ロール等の帯電器22によって帯電され、レーザ書込装置等の露光器23によって静電潜像が書き込まれる。この書き込まれた静電潜像は、感光体21の光の当たった部分の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
また、感光体21に対向して配置される現像装置30は、現像ハウジング31内に着色粒子であるトナーとトナーを担持して搬送する磁性キャリアを含む二成分現像剤(現像剤)が収容され、現像剤担持体としての現像ロール32に現像剤を担持させ、この現像ロール32に図示外のバイアス電源からの現像バイアスを印加することで、現像ロール32側を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、感光体21上の静電潜像の画像部を現像剤中の帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。
更に、感光体21の周囲には転写器24が設けられ、この転写器24は、例えば感光体21に圧接配置される転写ロールにて構成され、図示外のバイアス電源によって感光体21上のトナー像を記録材26側に引き付ける方向の転写バイアスを印加することで、感光体21上で現像されたトナー像を記録材26に転写させるようにしたものである。更にまた、転写後に感光体21上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーナー25によって除去される。
また、本実施の形態では、感光体21上のトナー像が転写された記録材26は、定着器50に搬送され、この定着器50により記録材26上のトナー像が定着される。定着器50としては、例えばヒートロール方式が採用され、加熱ロール51と加圧ロール52とを有し、この加熱ロール51と加圧ロール52との間に記録材26を通過させることによりトナー像が記録材26に定着されるようになる。
また、本実施の形態では、感光体21上のトナー像が転写された記録材26は、定着器50に搬送され、この定着器50により記録材26上のトナー像が定着される。定着器50としては、例えばヒートロール方式が採用され、加熱ロール51と加圧ロール52とを有し、この加熱ロール51と加圧ロール52との間に記録材26を通過させることによりトナー像が記録材26に定着されるようになる。
本実施の形態における現像装置30は、図4に示すように、感光体21に向かって開口する現像ハウジング31を有し、この現像ハウジング31の開口に面して現像ロール32を配設し、現像ロール32の下方で現像ロール32と近接する位置に現像ロール32上の現像剤の層厚規制を行うトリマ33を設けたものとなっている。
また、現像ハウジング31内の現像ロール32の背後には、現像剤を撹拌搬送しながら、現像剤の帯電を行うと共に現像ロール32側に現像剤を供給する撹拌部材としてのオーガー34(34a,34b)が設けられている。本実施の形態のオーガー34は、現像ロール32側に主として現像ロール32への現像剤供給を行うサプライオーガー34aを配設し、このサプライオーガー34aの背後には、現像ハウジング31の一部で構成される仕切壁31aを介して主として現像剤の混合撹拌を行うアドミクスオーガー34bを配設したものとなっている。
また、現像ハウジング31内の現像ロール32の背後には、現像剤を撹拌搬送しながら、現像剤の帯電を行うと共に現像ロール32側に現像剤を供給する撹拌部材としてのオーガー34(34a,34b)が設けられている。本実施の形態のオーガー34は、現像ロール32側に主として現像ロール32への現像剤供給を行うサプライオーガー34aを配設し、このサプライオーガー34aの背後には、現像ハウジング31の一部で構成される仕切壁31aを介して主として現像剤の混合撹拌を行うアドミクスオーガー34bを配設したものとなっている。
そして、本実施の形態の現像ロール32は、表面が所定の粗さになるようにブラスト処理された非磁性の現像スリーブ32aを回転可能に設け、この現像スリーブ32aの内部に4個の磁極を固定配置した磁石体としてのマグネットロール32bを設けている。また、マグネットロール32b内の磁極は、感光体21と対向する位置に現像磁極としてのS1磁極を設け、S1磁極より下流側に隣接する部位には搬送磁極としてのN1磁極、N1磁極より下流側に隣接する部位にはS2磁極、このS2磁極の下流側にはS2磁極と対構成で反発磁極を構成するS3磁極(ピックアップ磁極に相当)、S3磁極の下流側でトリマ33と略対向する位置にはトリマ磁極としてのN2磁極を設けたものとなっている。
また、本実施の形態におけるトリマ33は、現像ハウジング31に非磁性支持体33aを固定し、この非磁性支持体33aの現像剤搬送方向上流側の面には、現像ロール32の法線方向に沿って磁性薄板33bが取り付けられており、この磁性薄板33bとトリマ磁極のN2磁極との間で現像剤の穂立ちを有効に行い、現像剤の層厚規制が行われ、現像ロール32上には所定量の現像剤層が形成されるようになっている。
更に、本実施の形態では、現像ハウジング31内の現像剤は、現像ロール32のピックアップ磁極であるS3磁極近傍の高さまで収容されており、反発磁極(S2磁極とS3磁極で構成される)によるピックオフ位置(反発磁極間に位置する)は現像剤で充満された状態になっている。
更に、本実施の形態では、現像ハウジング31内の現像剤は、現像ロール32のピックアップ磁極であるS3磁極近傍の高さまで収容されており、反発磁極(S2磁極とS3磁極で構成される)によるピックオフ位置(反発磁極間に位置する)は現像剤で充満された状態になっている。
そして、本実施の形態では、S2磁極の上流側部位からS2磁極の磁極幅を覆う位置で現像ロール32に対向して、現像ロール32上の現像剤を現像ロール32側に押し付ける押し付け部材35が設けられている。この押し付け部材35は、現像ハウジング31の一部よりなる突出部31bに接着固定された、例えばABS樹脂からなる剛性部材で構成され、現像ロール32の外周の略同心円上に配置され、本実施の形態ではトリマ33(図4参照)と現像ロール32とのギャップより狭いギャップとなっている。尚、押し付け部材35の現像ロール32側の面は、例えばRaが0.3μmの非常に小さい表面粗さ形状となっており、押し付け部材35と現像剤との摺擦抵抗が小さくなるようになっている。
また、押し付け部材35の下流側は、図5に示すように、現像ロール32の中心軸からS2磁極の磁極幅の下流側端部を結ぶ直線L上に位置するように配置され、また、その下流側端面35aは、突出部31bの端面と共に、直線Lより角度θで上流側に傾斜する傾斜面を構成している。
一方、押し付け部材35の上流側位置(入口側位置)は、およそS2磁極の磁極幅分だけ上流側に延びており、また、その端面(上流側端面:入口側端面)35bは下流側端面35aと同様の方向に傾斜する傾斜面を備えている。そのため、現像ロール32上を搬送された現像剤は押し付け部材35と現像ロール32とのギャップに容易に入り込むようになっている。
一方、押し付け部材35の上流側位置(入口側位置)は、およそS2磁極の磁極幅分だけ上流側に延びており、また、その端面(上流側端面:入口側端面)35bは下流側端面35aと同様の方向に傾斜する傾斜面を備えている。そのため、現像ロール32上を搬送された現像剤は押し付け部材35と現像ロール32とのギャップに容易に入り込むようになっている。
本実施の形態の押し付け部材35としては、ABS樹脂に限られず、他の樹脂や非磁性金属等の剛性部材であってもよく、また、現像剤を現像ロール32側に押し付ける部材であれば弾性部材や可撓性部材であっても差し支えない。また、押し付け部材35の現像ロール32に対向する面は、表面粗さを小さくして摺擦抵抗を抑えるようにしてもよいし、例えば離型剤を塗布したり、離型層を備えるようにして摺擦抵抗を小さくするようにしてもよい。
更に、本実施の形態では、現像剤としては、磁性体と樹脂の分散型のキャリア(重合キャリア)からなる例えば形状係数(SF−2)が105の球形キャリアと、トナーを含む二成分現像剤が用いられる。
次に、このような現像装置30における作動について図4,5を用いて説明する。オーガー34によって帯電された現像剤は、サプライオーガー34aの作用と現像ロール32のピックアップ磁極(S3磁極)の作用によって現像ロール32上に供給される。現像ロール32に供給された現像剤は現像ロール32の回転に伴って移動し、トリマ33によって所定の層厚に規制される。この所定の層厚に規制された現像剤は、現像ロール32と感光体21との対向領域である現像領域にて、図示外の現像バイアスによって所定の現像がなされ、現像剤中のトナーの飛翔によって感光体21上の静電潜像が顕像化される。現像を終えてトナーが少なくなった現像剤は、そのまま現像ロール32の回転に伴って現像ロール32上を移動し、磁極N1を超えて磁極S2の方へ搬送され、現像ロール32と押し付け部材35とのギャップに搬送される。
このとき、押し付け部材35によって現像ロール3上の現像剤は現像ロール32側に十分押し付けられているため、現像ロール32(具体的には現像スリーブ32a表面)とのスリップが抑えられ、良好な搬送性が維持されるようになる。そして、S2磁極とS3磁極で形成される反発磁界によってS2磁極の磁力ピークを過ぎたところでピックオフが開始されるようになり、現像剤への磁気吸引力が低下すると共に、現像剤を現像スリーブ32aから離す方向の力が作用する。
従来の現像装置では、この位置(磁極S2の位置)で現像剤の引き剥がしが開始される(ピックオフが開始される)が、このS2磁極近傍で現像剤のよどみが発生し、ピックオフ位置への現像剤の搬送性が抑制され、現像剤のスリップが発生するようになる。
一方、本実施の形態では、押し付け部材35によって現像剤が現像スリーブ32a側に押し付けられているため、現像スリーブ32aによる現像剤搬送力は維持されるようになり、現像剤は押し付け部材35の下流側端部まで確実に搬送される。そして、押し付け部材35を過ぎるとこれまでの押圧力(押し付け部材35によって現像剤に加えられた押し付け力)が急激に解放されるようになり、そのために現像剤が現像スリーブ32aから一挙に放出されるようになる。これにより、周囲に現像剤が充満している(溜まっている)ような状態にあっても、現像スリーブ32aから放出される現像剤の力が大きいため、放出された現像剤は十分オーガー34に到達し、再度撹拌されるようになる。
従来の現像装置では、この位置(磁極S2の位置)で現像剤の引き剥がしが開始される(ピックオフが開始される)が、このS2磁極近傍で現像剤のよどみが発生し、ピックオフ位置への現像剤の搬送性が抑制され、現像剤のスリップが発生するようになる。
一方、本実施の形態では、押し付け部材35によって現像剤が現像スリーブ32a側に押し付けられているため、現像スリーブ32aによる現像剤搬送力は維持されるようになり、現像剤は押し付け部材35の下流側端部まで確実に搬送される。そして、押し付け部材35を過ぎるとこれまでの押圧力(押し付け部材35によって現像剤に加えられた押し付け力)が急激に解放されるようになり、そのために現像剤が現像スリーブ32aから一挙に放出されるようになる。これにより、周囲に現像剤が充満している(溜まっている)ような状態にあっても、現像スリーブ32aから放出される現像剤の力が大きいため、放出された現像剤は十分オーガー34に到達し、再度撹拌されるようになる。
また、本実施の形態では、押し付け部材35の下流側端面(出口側)35aが傾斜面となっていることから、下流側端面35aから放出される現像剤はこの下流側端面35aに衝突し難く、瞬時に確実に放出作用が働くようになる。このことも、現像剤の放出が現像剤の溜まりがあっても勢いよく放出されることを手助けしている。
以上のように、本実施の形態では、高い球形度を持ち、磁性体と樹脂の分散型のキャリアを用いても反発磁極の直前での現像剤のよどみ発生を抑えることができ、現像剤と現像ロール32(具体的には現像スリーブ32a)とのスリップを抑えることができるようになる。その分、現像ロール32表面(具体的には現像スリーブ32a表面)の摩耗を防ぎ、表面の粗さを長期に亘って維持することができるようになる。更には、スリップすることによって発生していた現像剤自体のキャリア表面の摩耗による寿命の低下という欠点もなくなり、現像剤の維持性も長くすることが可能になる。
したがって、キャリアとして球形度の高い樹脂分散キャリアを使用しても、長期に亘って安定した現像特性を維持することが可能になる。
したがって、キャリアとして球形度の高い樹脂分散キャリアを使用しても、長期に亘って安定した現像特性を維持することが可能になる。
本実施の形態では、押し付け部材35としてABS樹脂による成形品を使用したが、樹脂ではなく、アルミニウム、ステンレス、黄銅等の非磁性金属材料を用いることもでき、このような金属材料を用いることで、剛性が高まり、現像装置30内の梁としての機能を持たせるようにすることも可能である。また、押し付け部材35の現像ロール32に対向する面として、表面粗さを小さく抑えるようにしたが、例えばフッ素樹脂等の離型性の処理を行うようにしてもよく、更には、押し付け部材35そのものの内層を離型層とする複数構成のものとするようにしてもよい。
本実施の形態では、例えば図5に示すうように、押し付け部材35の下流側位置を磁極S2の磁極幅の下流側位置とし、一方、上流側位置を磁極S2の磁極幅程度下流側に配置するようにしたが、これに限られず、現像剤の放出に影響しないものであれば、例えば押し付け部材35の下流側位置をより下流側に配置するようにしても差し支えない。また、上流側位置を磁極S2と磁極N1の中間に持ってくるようにしてもよい。
更に、本実施の形態では、現像装置30を1個としたモノクロ用画像形成装置に適用する例を示したが、これに限られず、例えば複数の現像装置30を備えるカラー用画像形成装置に適用することも可能であることは云うまでもない。
更に、本実施の形態では、現像装置30を1個としたモノクロ用画像形成装置に適用する例を示したが、これに限られず、例えば複数の現像装置30を備えるカラー用画像形成装置に適用することも可能であることは云うまでもない。
更に、本実施の形態では、押し付け部材35を現像ハウジング31の突出部31bに設ける態様を示したが、例えば図6のように、押し付け部材35の現像スリーブ32aと反対面には、その面から現像剤を離間する現像剤流入阻止部材36を設けるようにしてもよい。このように、現像剤流入阻止部材36を設けずに押し付け部材35の背後に現像剤が存在すると、その背後の現像剤を現像ロール32側に引き付ける吸引力のために押し付け部材35が現像ロール32側に引っ張られる作用が働くようになる。そのため、押し付け部材35による現像ロール32への現像剤の押し付け作用が影響され、現像剤の流れを損なうようになる。したがって、このような吸引力を阻止するためには、押し付け部材35の背後に現像剤が流入しないようになっていればよく、このことは現像剤流入阻止部材36を設けることで達成できるようになる。現像剤流入阻止部材36としては、非磁性材料であれば特にその材料は限定せられず、樹脂材料や金属材料を用いることが可能であるが、加工性や軽量性等の観点から樹脂材料が好適である。尚、図6の現像剤流入阻止部材36は、軽量化のために内部に空洞36aを持っている。
◎実施の形態2
図7は、本発明が適用された現像装置30の実施の形態2が用いられる画像形成装置の概要を示す。この画像形成装置は、実施の形態1(図3参照)と略同様に構成されるが、感光体21の回転方向が異なる。そのため、感光体21の周囲に配置される部材のレイアウトが異なるのみであり、構成要素は実施の形態1と同様のため、ここではその詳細な説明は省略する。
図7は、本発明が適用された現像装置30の実施の形態2が用いられる画像形成装置の概要を示す。この画像形成装置は、実施の形態1(図3参照)と略同様に構成されるが、感光体21の回転方向が異なる。そのため、感光体21の周囲に配置される部材のレイアウトが異なるのみであり、構成要素は実施の形態1と同様のため、ここではその詳細な説明は省略する。
本実施の形態における現像装置30は、図8に示すように、トリマ33が現像ロール32の下方に設けられている。そのため、現像ロール32内のマグネットロール32bの磁極配置は、トリマ磁極N2を下方にし、反発磁極のうち上流側磁極のS2磁極が現像ハウジング31内の現像剤の溜まりより上方に位置するように構成されている。
そして、本実施の形態の押し付け部材35も現像剤の溜まりから離れた位置に設けられている。
そして、本実施の形態の押し付け部材35も現像剤の溜まりから離れた位置に設けられている。
このような構成の現像装置30にあっても、現像後の現像剤は磁極N1から磁極S2の方向に搬送された後、磁極S2の磁界の作用によって磁極S2の近傍には現像剤のよどみが発生し易くなる。しかしながら、押し付け部材35によって現像剤が現像ロール32側に押し付けられているため、この部分での現像剤の搬送力が維持されるようになる。そして、押し付け部材35の下流側位置では現像剤を一気に噴出させることができるようになり、このとき、現像剤の自重や現像ロール32からの遠心力も手伝って、現像剤が現像ロール32から容易にピックオフされるようになる。そのため、本実施の形態においても実施の形態1と同様の効果を奏することが可能になる。
尚、本実施の形態では、押し付け部材35の背後に実施の形態1で示した現像剤流入阻止部材36(図6参照)を設けなくとも押し付け部材35の背後に回り込む現像剤は少ないため、押し付け効果を阻害することもない。
◎実施例1
本実施例は、実施の形態1の構成の現像装置にて現像ロール(特に現像スリーブ)の表面形状の摩耗状態が、使用するキャリアによってどう変化するかを評価確認したものである。尚、比較として、従来の現像装置(図12参照)での評価も同時に行った。
使用した現像スリーブは、アルミニウム表面の初期の表面粗さの十点平均粗さRzが23μmのものとした。
使用したキャリアは、重合法によって作製された樹脂分散キャリア(形状係数SF−2=105)と従来のフェライトキャリアの2種とした。
評価は、用紙を100kpv出力させた後の現像スリーブの表面粗さと初期の表面粗さとの比較を行い、スリーブ摩耗としてΔRz(十点平均粗さの変化分)を測定した。尚、通常、スリップによって現像スリーブ表面が摩耗し、表面粗さが小さくなるため、ΔRzはマイナス値となる。
本実施例は、実施の形態1の構成の現像装置にて現像ロール(特に現像スリーブ)の表面形状の摩耗状態が、使用するキャリアによってどう変化するかを評価確認したものである。尚、比較として、従来の現像装置(図12参照)での評価も同時に行った。
使用した現像スリーブは、アルミニウム表面の初期の表面粗さの十点平均粗さRzが23μmのものとした。
使用したキャリアは、重合法によって作製された樹脂分散キャリア(形状係数SF−2=105)と従来のフェライトキャリアの2種とした。
評価は、用紙を100kpv出力させた後の現像スリーブの表面粗さと初期の表面粗さとの比較を行い、スリーブ摩耗としてΔRz(十点平均粗さの変化分)を測定した。尚、通常、スリップによって現像スリーブ表面が摩耗し、表面粗さが小さくなるため、ΔRzはマイナス値となる。
結果は、図9に示すように、樹脂分散キャリアを使用した場合には、現像装置の種類によってΔRzが大きく異なり、本発明によればΔRzが5μmであったものが、従来の現像装置ではΔRzが18μmと大きな摩耗が生じていることが確認された。一方、通常のフェライトキャリアを用いた場合には、現像装置の差異は殆ど確認されず、ΔRzが8〜9μmとなった。
このことは、現像装置によって現像剤のよどみの発生状態が大きく異なるものの、使用するキャリアによっては、よどみによるスリップ現象の影響の程度が異なることが理解された。また、特に、本発明は、樹脂分散キャリアを使用する場合に有効であることが改めて確認された。
このことは、現像装置によって現像剤のよどみの発生状態が大きく異なるものの、使用するキャリアによっては、よどみによるスリップ現象の影響の程度が異なることが理解された。また、特に、本発明は、樹脂分散キャリアを使用する場合に有効であることが改めて確認された。
ここで、更に磁性キャリアの形状係数を変化させたもので、上述と同様の評価を行い、形状係数が115以下であれば同様に良好な結果が得られることが確認された。また、磁性キャリアとして、ポーラスな磁性体(フェライト系、マグネタイト系等)に樹脂を含浸させ、形状係数を揃えたキャリアを同様に評価したが、このような磁性キャリアであっても、形状係数が115以下であれば同様な効果が得られることが確認された。また、フェライトの微粉を球状に固めたのち樹脂コートして、形状係数を揃えたキャリアを同様に評価したが、形状係数が115以下であれば同様な効果が得られることが確認された。
◎実施例2
本実施例は、実施例1と略同様の方法で、現像剤の劣化状態を確認するために行ったものである。
評価は、現像剤が持っている電荷量(トナー濃度×トナー帯電量で評価)が現像を繰り返すことでどう低下するかを確認し、その差分をΔTPとして測定した。
使用した現像装置とキャリアは実施例1と同様にした。また、テストは、100kpvの用紙を出力することで行った。
本実施例は、実施例1と略同様の方法で、現像剤の劣化状態を確認するために行ったものである。
評価は、現像剤が持っている電荷量(トナー濃度×トナー帯電量で評価)が現像を繰り返すことでどう低下するかを確認し、その差分をΔTPとして測定した。
使用した現像装置とキャリアは実施例1と同様にした。また、テストは、100kpvの用紙を出力することで行った。
結果は、図10に示すように、樹脂分散キャリアを使用することで、通常のフェライトキャリアを使用するのに比べ、トナーの劣化が小さいことが確認された。特に、本発明の現像装置を使用することで、他の組合せより大幅な改善効果が確認されΔTPが15(a.u.)であったのに対し、樹脂分散キャリアを用いて従来の現像装置を使用した場合にはΔTPが55、フェライトキャリアを使用するとΔTPが72〜75になることが確認された。
このことは、樹脂分散キャリアを使用することで、トナーへのストレスが低下すると共に、現像剤のよどみをなくすことで、現像剤の劣化が大幅に改善されることが理解された。
このことは、樹脂分散キャリアを使用することで、トナーへのストレスが低下すると共に、現像剤のよどみをなくすことで、現像剤の劣化が大幅に改善されることが理解された。
◎実施例3
本実施例は、実施の形態1の構成の現像装置にて、樹脂分散キャリアを使用したときに、現像ロールの現像スリーブの表面性がどう影響するかを評価確認するために行ったものである。尚、比較のために従来の現像装置(図12参照)での評価も加えた。
本実施例は、実施の形態1の構成の現像装置にて、樹脂分散キャリアを使用したときに、現像ロールの現像スリーブの表面性がどう影響するかを評価確認するために行ったものである。尚、比較のために従来の現像装置(図12参照)での評価も加えた。
使用した現像スリーブは、アルミニウム表面のRzを23μmのものと10μmのものを未処理品として使用した。
また、未処理品の表面にFCVA技術(Filtered Cathodic Vacuum Arc Technology:NTI社)によってTa−C薄膜(テトラヘドラルアモルファスカーボン薄膜)をコーティングしたものをTa−Cコート品とした。
そして、重合法によって作製された樹脂分散キャリア(形状係数SF−2=105)を使用して評価を行った。
評価は、実施例1同様、用紙を100kpv出力させた後の現像スリーブの表面粗さと初期の表面粗さとの比較を行い、スリーブ摩耗としてΔRzを測定した。
また、未処理品の表面にFCVA技術(Filtered Cathodic Vacuum Arc Technology:NTI社)によってTa−C薄膜(テトラヘドラルアモルファスカーボン薄膜)をコーティングしたものをTa−Cコート品とした。
そして、重合法によって作製された樹脂分散キャリア(形状係数SF−2=105)を使用して評価を行った。
評価は、実施例1同様、用紙を100kpv出力させた後の現像スリーブの表面粗さと初期の表面粗さとの比較を行い、スリーブ摩耗としてΔRzを測定した。
結果は、図11に示すように、現像スリーブ表面が未処理の場合には、Rzが23μmと10μmとでΔRzが大きく異なり、23μm品のΔRzが3μmであるのに対し、10μm品ではΔRzが7μmとなり、表面粗さが小さいと現像剤のスリップが発生し易く、摩耗が進行することが判明した。
また、10μm品にTa−Cコートを施すと、この硬質コート膜によって現像剤のスリップが多少発生しても、Ta−Cコートによって摩耗が進行せずにΔRzを小さくできることが判明した。しかしながら、このような硬質コート膜を使用しても、従来の現像装置と組み合わせると、硬質コート処理の利点を生かすことができず、表面の摩耗が進行することが判明した。このことは、従来の現像装置のように、樹脂分散キャリアを用いて現像剤のよどみが発生すると、現像スリーブの摩耗に繋がり、安定した現像特性を確保することが困難となることが理解された。
更に、現像スリーブの表面粗さについて検討を重ね、未処理ではRzが20μm以上であればΔRzが小さく、Ta−Cコートを施す場合には処理前のRzが10μm以上が必要であることが判明した。
したがって、本件の有効性が改めて確認された。
また、10μm品にTa−Cコートを施すと、この硬質コート膜によって現像剤のスリップが多少発生しても、Ta−Cコートによって摩耗が進行せずにΔRzを小さくできることが判明した。しかしながら、このような硬質コート膜を使用しても、従来の現像装置と組み合わせると、硬質コート処理の利点を生かすことができず、表面の摩耗が進行することが判明した。このことは、従来の現像装置のように、樹脂分散キャリアを用いて現像剤のよどみが発生すると、現像スリーブの摩耗に繋がり、安定した現像特性を確保することが困難となることが理解された。
更に、現像スリーブの表面粗さについて検討を重ね、未処理ではRzが20μm以上であればΔRzが小さく、Ta−Cコートを施す場合には処理前のRzが10μm以上が必要であることが判明した。
したがって、本件の有効性が改めて確認された。
1…像担持体,2…現像ハウジング,3…現像剤担持体,3a…現像スリーブ,3b…磁石体,4…押し付け部材,5…現像剤流入阻止部材,D…現像剤,m1,m2…反発磁極,P…ピックオフ部
Claims (12)
- 静電潜像が担持される像担持体に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容可能な現像ハウジングと、
現像ハウジングの開口に面して配設され、回転可能且つ表面に現像剤を担持搬送可能な現像スリーブと、現像スリーブの内部に少なくとも隣接する同極性の反発磁極を含む複数の磁極が固定配置された磁石体とを有する現像剤担持体と、
現像スリーブに近接し且つ前記反発磁極のうち現像剤搬送方向上流側磁極の上流側位置から少なくとも当該磁極の磁極幅を覆い且つ反発磁極によるピックオフ部に至らないように設けられ、現像スリーブ上の現像剤を前記現像スリーブに対して押し付ける押し付け部材とを備えることを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
押し付け部材の下流側位置は、反発磁極の上流側磁極の磁極幅の下流位置に対応する位置に設定されることを特徴とする現像装置。 - 請求項1又は2記載の現像装置において、
押し付け部材の下流側端面は、現像スリーブより遠ざかる位置が上流側に傾斜する傾斜面になるように設定されていることを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
押し付け部材の上流側位置は、反発磁極の上流側磁極とこの磁極の上流側に隣接し且つ当該磁極と極性の異なる磁極との略中央に設定されることを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
押し付け部材の現像スリーブに対向する面は、現像剤との摺擦を低減する処理が施されていることを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
反発磁極による現像剤のピックオフ位置は、現像ハウジング内に収容された現像剤の溜まりに接触するように設定されていることを特徴とする現像装置。 - 請求項6記載の現像装置において、
押し付け部材の現像スリーブ側とは反対の面には、押し付け部材から現像剤を離間させる現像剤流入阻止部材が設けられることを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
磁性キャリアは、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成を有するものであることを特徴とする現像装置。 - 請求項8記載の現像装置において、
磁性キャリアは、重合法によって作製され且つ形状係数が115以下のものであることを特徴とする現像装置。 - 請求項8記載の現像装置において、
磁性キャリアは、ポーラスな磁性体に樹脂を含浸させたものであり且つ形状係数が115以下のものであることを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
現像スリーブは、その外周面に現像剤の搬送性を維持する処理が施されていることを特徴とする現像装置。 - 静電潜像が担持される像担持体と、
請求項1乃至11のいずれかに記載の現像装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
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Cited By (1)
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JP2016167032A (ja) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 富士ゼロックス株式会社 | 現像装置及び画像形成装置 |
-
2006
- 2006-07-06 JP JP2006187101A patent/JP2008015279A/ja active Pending
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