JP2008216552A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
感光体周速を切替えた時、常に高画質を得られる現像装置を提供する。
【解決手段】
感光体の外周速度を、所定の範囲内において２種類以上の外周速度に切替え可能とし、現像装置の同方向現像ロールと逆方向現像ロールのスリーブは、それぞれ独立した駆動系、回転数可変可能なモータによって回転され、同方向現像ロールのスリーブの外周速度をＶａ（ｍ／ｓｅｃ）、逆方向現像ロールのスリーブの外周速度をＶｗ（ｍ／ｓｅｃ）、感光体の外周速度をＶｐ（ｍ／ｓｅｃ）としたとき、Ｖａ、Ｖｗ、Ｖｐが所定の関係を満たすように、感光体の外周速度の切り替えに応じて、同方向現像ロールと逆方向現像ロールのスリーブの外周速度をそれぞれ個別に変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真式印刷装置の現像装置に係り、特に多段ロール現像装置に関するものである。

感光体回転方向と同方向に回転する同方向現像ロールと、感光体回転方向と逆方向に回転する逆方向現像ロールとを有し、感光体回転方向の上流側に前記同方向現像ロールを配置し、感光体回転方向の下流側に前記逆方向現像ロールを配置した現像装置は、特許文献１〜４などに記載されており、従来の現像装置の例を図４を用いて説明する。

図４は従来の現像装置を示す概略構成図である。図４において、光導電性を有する感光体１に対向し、かつ、近接して２本の現像ロール５、１４が設けられていて、現像容器２の現像剤３は、搬送部材４により、逆方向現像ロール５の下部まで運ばれ、逆方向現像ロール５を構成する固定された磁石８の吸引力により、スリーブ１１の表面に付着する。

付着した現像剤３は、逆方向現像ロール５のスリーブ１１の回転方向に沿って移動し、規制分配部材２１により現像に寄与する現像剤付着量が規制され、現像領域に搬送されて逆方向現像を行い、その後、現像剤３は再び現像容器２に戻される。

また、規制部材２１で規制され、漏れた現像剤３は、同方向現像ロール１４を構成する固定された磁石１５の磁気吸引力により、同方向現像ロール１４に付着して、同方向現像ロール１４のスリーブ１６の回転方向に沿って移動し、規制分配部材２１により同方向現像に寄与する現像剤３の付着量を規制し、同方向現像を行なう。

さらに現像終了後、現像剤３は、再び現像容器２に戻される。なお、２３はトナーホッパ、２４はトナーフィードロールである。ここで、感光体１に形成された潜像は、まず現像能力は高いが、画質は悪い同方向現像ロール１４によって現像されるが、この時の感光体上の画像は、広面積画像の先端が欠けていて、広面積画像の内部には磁気ブラシのはけ目がある画像になっている。

次に現像能力は低いが、画質は良い逆方向現像ロール５によって現像されることによって、先端欠け、はけ目がならされ、かつ現像不足分を補われるので、高画質を得やすい現像方式である。よって、このような現像方式は、高速印刷でも少ない現像ロール本数で高画質を得ることが出来るという特徴を持つ。

ここで、逆方向現像ロール５のスリーブ１１、同方向現像ロール１４のスリーブ１６、搬送部材４の回転軸に取り付けられたプーリ２６〜２８、ステッピングモータ２９の駆動軸に取り付けられたプーリ３０、アイドラプーリ３１は、タイミングベルト３２によって連結されており、ステッピングモータ２９を駆動することによって、逆方向現像ロール５のスリーブ１１、同方向現像ロール１４のスリーブ１６、搬送部材４を回転させている。

また、特許文献３では、安定した印刷品質を得るために、逆方向現像ロールは、現像に寄与する現像極に複数の同極の磁石を有し、かつ同方向現像ロールと逆方向現像ロールのスリーブの外周速度を、個別に設定することが提案されている。

特許文献４に記載されているように、高速プリンタでは、近年バーコード等の画像処理の要求が高まり、それに伴って高印刷品質が求められており、一方、省資源、省エネルギ等、環境保護の観点から再生紙等の品質の劣る印刷用紙でも印刷が行なえることが求められている。また、２台の連続紙プリンタを接続して両面印刷を行なう連続紙プリンタにおいても、１台目のプリンタで印刷を行なった用紙を２台目のプリンタで印刷する際に１台目のプリンタで加熱定着を行なったことによる印刷用紙の劣化に伴う用紙の走行不安定という問題があった。

これらの問題を解決するため、片面、高速印刷を実施する場合は従来の印刷速度で印刷を行ない、品質の劣る用紙や両面印刷を行なう場合は、プリンタの印刷速度を低下させて用紙走行、印刷品質、定着強度等有利な条件で印刷を行なうことができる印刷速度可変式のプリンタが提供されている。

特許文献４では、印刷速度が変わっても印刷品質が変わらないように、現像ロールの回転数を印刷速度に応じて変化させ、現像ロールの外周速度と感光体の外周速度の比を常に一定にすることが提案されている。

従来、本の印刷はオフセット印刷によって行なわれてきたが、オフセット印刷は版の製作時間などのために、印刷するまでの時間が長く、かつ版代などが高いために、大量に印刷しないと、本１部当りのコストを下げることができなかった。そのため、本を大量に印刷し、在庫しておく必要があった。

しかし近年、本の在庫管理費用削減、売れなかった場合のリスク回避のため、高速プリンタによる本の印刷が要求されている。本を印刷するには、辞書に使用される薄紙から本の表紙に使用される厚紙まで、幅広い用紙厚を使用可能にする必要があり、かつ、オフセット印刷並みの高画質にする必要がある。厚紙に対しては、プリンタの印刷速度を低下させることによって用紙走行安定化、定着強度確保を図ることが有効であるため、幅広い用紙厚を使用可能にするには、プリンタの印刷速度可変範囲の拡大が必要とされ、かつ幅広い印刷速度に対して常に高画質を実現する必要がある。

従来の、同方向現像ロールと逆方向現像ロールを有し、感光体回転方向の上流側に同方向現像ロールを配置し、感光体回転方向の下流側に同方向現像ロールを配置した現像装置では、ある感光体の外周速度において、同方向現像ロールと逆方向現像ロールのスリーブの外周速度を個別に設定することで、高画質を得ることができるが、近年のプリンタの印刷速度可変範囲の拡大要求に応じて、感光体の外周速度を大きく変化させた場合、例えば特許文献４に記載されているように、感光体の外周速度を切替えたとき、現像ロールの回転数を変えることによって、現像ロールのスリーブの外周速度と感光体の外周速度の比が常に一定になるようにしても高画質を得ることができないという問題があった。

これは、感光体の外周速度を大きく変化させたとき、各感光体の外周速度において、同方向現像ロールと逆方向現像ロールのスリーブ回転数を、それぞれ最適化する必要があるにもかかわらず、従来の現像装置では、同方向現像ロールと逆方向現像ロールのスリーブを一つの駆動系、駆動源によって回転させていたり、感光体周速を大きく変化させたとき、同方向現像ロールと逆方向現像ロールのそれぞれのスリーブ回転数をどのように変化させればよいかわからなかったためである。

特開昭５４−１２６０４３号公報 特開平６−２０２４８４号公報 特開平８−２４８７７３号公報 特開平７−２３４５８１号公報

従来の、同方向現像ロールを少なくとも１本以上有し、逆方向現像ロールを少なくとも１本以上有し、感光体回転方向の上流側に同方向現像ロールを配置し、感光体回転方向の下流側に逆方向現像ロールを配置した現像装置では、感光体の外周速度を変化させた場合、高画質を得ることができないという問題があったり、高画質を得るために、現像機を交換する必要があった。

また、各感光体の外周速度で高画質を得るためには、それぞれの感光体の外周速度において、同方向現像ロールと逆方向現像ロールのそれぞれの回転数を変えて画質を評価し、最適な現像ロール回転数を把握する必要があるため、評価に時間がかかり、開発期間が長期化したり、開発費用が高い、という問題があった。

本発明は、光導電性を有する感光体に近接して配置された磁気吸引力を有する複数の現像ロールによって、対向する感光体にトナーとキャリアからなる現像剤を供給し、磁気ブラシ現像を行なう現像装置において、感光体の外周速度は０．２５ｍ／ｓｅｃ〜２ｍ／ｓｅｃの範囲内において２種類以上の外周速度に切替え可能であり、前記現像ロールはその内部に固定された磁石と、その外部に回転する中空円筒状のスリーブから構成され、スリーブの回転方向が前記感光体回転方向と同方向に回転する同方向現像ロールと、スリーブの回転方向が前記感光体回転方向と逆方向に回転する逆方向現像ロールとを有し、前記感光体回転方向の上流側に前記同方向現像ロールを配置し、前記感光体回転方向の下流側に前記逆方向現像ロールを配置し、同方向現像ロールと逆方向現像ロールのスリーブは、それぞれ独立した駆動系、回転数可変可能なモータによって回転され、同方向現像ロールのスリーブの外周速度をＶａ（ｍ／ｓｅｃ）、逆方向現像ロールのスリーブの外周速度をＶｗ（ｍ／ｓｅｃ）、感光体の外周速度をＶｐ（ｍ／ｓｅｃ）としたとき、
０．８≦Ｖａ／Ｖｐ≦−０．８５７Ｖｐ＋３．２１、
０．２≦Ｖｗ−Ｖｐ≦０．８
を満たすように、感光体の外周速度の切り替えに応じて、同方向現像ロールと逆方向現像ロールのスリーブの外周速度をそれぞれ個別に変更することを特徴とする。

本発明によれば、同方向現像ロールと逆方向現像ロールのスリーブは、それぞれ独立した駆動系、回転数可変可能なモータによって回転され、感光体の外周速度の切り替えに応じて、同方向現像ロールと逆方向現像ロールのスリーブの外周速度をそれぞれ個別に変更させて適正化したので、感光体の外周速度を切替えた時、常に高画質を得られる現像装置を提供することができる。

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成図である。なお、従来技術と同様の構成部分については同じ符号を付し、説明を省略する。図２は、同方向現像ロールの（スリーブ周速÷感光体周速）の適正範囲を示す図である。図３は、逆同方向現像ロールの（スリーブ周速−感光体周速）の適正範囲を示す図である。

図１において、逆方向現像ロール５のスリーブ１１の回転軸に取り付けられたプーリ２６と逆方向用ステッピングモータ３３の駆動軸に取り付けられたプーリ３４、及び搬送部材４の回転軸に取り付けられたプーリ２８は、タイミングベルト３５によって連結されており、また、同方向現像ロール１４のスリーブ１６の回転軸に取り付けられたプーリ２７と同方向用ステッピングモータ３６の駆動軸に取り付けられたプーリ３７は、タイミングベルト３８によって連結されている。

感光体１の外周速度を切替えた時、逆方向用ステッピングモータ３３と同方向用ステッピングモータ３６の回転数を個別に変化させることによって、逆方向現像ロール５と同方向現像ロール１４のスリーブ回転数を個別に変化させることができる構成になっている。

逆方向現像ロール５のスリーブ１１、同方向現像ロール１４のスリーブ１６の外径は、３０〜７０ｍｍである。感光体１の周速を０．２５ｍ／ｓｅｃ、１ｍ／ｓｅｃ、２ｍ／ｓｅｃに切り替え、それぞれの感光体周速において、同方向現像ロール１４と逆方向現像ロール５のそれぞれのスリーブ回転数を変化させて、画質を評価した。

ここで、感光体１の周速が０．２５〜２ｍ／ｓｅｃと高い場合には、逆方向現像ロール５のスリーブ１１、同方向現像ロール１４のスリーブ１６の回転数を高くする必要があるが、回転数が高い時、スリーブ１１、スリーブ１６の表面に付着した現像剤３に作用する遠心力が高くなることによって、現像剤３がスリーブ１１、スリーブ１６から離れやすく、特に平均粒径が５０μｍ以下のキャリアでは、現像剤３がスリーブ１１、スリーブ１６から離れ、所定の現像剤量を搬送出来なかったり、感光体１にキャリアが付着するため、平均粒径が６５〜１００μｍであるマグネタイトもしくはフェライトキャリアを使用することによって、現像ロールによる現像剤の磁気吸引力を高めることが好ましかった。

また、逆方向現像ロール５のスリーブ１１、同方向現像ロール１４のスリーブ１６の回転数が高い時、現像剤３がスリーブ１１、スリーブ１６の表面で滑り、スリーブ１１、スリーブ１６の表面周速に対して現像剤３の搬送速度が遅れやすくなるため、スリーブ１１、スリーブ１６の表面粗さをＲｚ＝４０〜８０μｍとすることによって、現像剤３の搬送性を向上させることが好ましかった。平均粒径６〜１２μｍのトナーを使用し、高画質を得るには、トナー濃度（現像剤３の重量に対する現像剤３のトナー含有重量の比率）は、３〜６％が好ましかった。

画質の評価結果を考察したところ、図２に示すように、同方向現像ロール１４については、（スリーブ周速÷感光体周速）の値を用いれば、各感光体周速における高画質を得るための同方向現像ロール１４の回転条件が簡単な式で表されることがわかった。また、図３に示すように、逆方向現像ロール５については、（スリーブ周速−感光体周速）の値を用いれば、各感光体周速における高画質を得るための逆方向現像ロール５の回転条件が簡単な式で表されることがわかった。

図２、図３から、感光体１の外周速度が０．２５〜２ｍ／ｓｅｃの範囲内において、高画質を得るための条件は、同方向現像ロール１４のスリーブの外周速度をＶａ（ｍ／ｓｅｃ）、逆方向現像ロール５のスリーブの外周速度をＶｗ（ｍ／ｓｅｃ）、感光体の外周速度をＶｐ（ｍ／ｓｅｃ）としたとき、
０．８≦Ｖａ／Ｖｐ≦−０．８５７Ｖｐ＋３．２１、及び
０．２≦Ｖｗ−Ｖｐ≦０．８
によって表させる。

上記のような式になる理由を次に述べる。感光体移動方向上流側に配置された同方向現像ロールでは、高い現像性を必要とするが、Ｖａ／Ｖｐは感光体上に形成された潜像へのトナー供給量に比例する値であり、高い現像性を確保するために０．８≦Ｖａ／Ｖｐとなる。

感光体移動方向下流側に配置された逆方向現像ロールによって、画質が整えられるため、上流側に配置された同方向現像ロールでの高画質化の必要性は低いが、最終的に高画質を達成するには、同方向現像ロールにおいても、ある程度の画質を達成する必要がある。感光体周速を変化させてもＶａ／Ｖｐを一定にした時、Ｖａ−Ｖｐは感光体周速が高くなるにつれて大きくなるが、Ｖａ−Ｖｐは、画質に大きな影響を与える因子であり、値が大きくなると広面積画像の先端が欠けたり、広面積画像の内部に磁気ブラシのはけ目が多くなったりするため、画質が悪くなる。

そこで、感光体周速が高くなるに応じてＶａ／Ｖｐを低くする必要があるため、Ｖａ／Ｖｐ≦−０．８５７Ｖｐ＋３．２１となる。以上から、高画質を得るための同方向現像ロールの回転条件は、０．８≦Ｖａ／Ｖｐ≦−０．８５７Ｖｐ＋３．２１となる。

一方、感光体移動方向下流側に配置された逆方向現像ロールは、特に高画質化を重視して回転数を設定する必要がある。Ｖｗ−Ｖｐは、画質に大きな影響を与える因子であり、値が大きくなると広面積画像の後端が欠けたり、広面積画像の内部に磁気ブラシのはけ目が多くなり、値が小さくなると、カブリが増えたり、画像の鮮明さが低下するため、０．２≦Ｖｗ−Ｖｐ≦０．８となる。本発明の実施例では、同方向現像ロールと逆方向現像ロールの本数は各1本ずつであったが、現像ロール本数が増えた場合でも、
０．８≦Ｖａ／Ｖｐ≦−０．８５７Ｖｐ＋３．２１、及び
０．２≦Ｖｗ−Ｖｐ≦０．８
を満たすように、感光体周速の切り替えに応じて、同方向現像ロールと逆方向現像ロールのスリーブの外周速度をそれぞれ個別に変更すれば、常に高画質を得ることができる。この場合、現像能力が向上するので、トナー濃度を低減できたり、現像ロールに印加するバイアス電圧を低減できる。

トナー濃度を低減した場合、トナー飛散量が低減するので、トナー消費量を低減することができる。現像ロールに印加するバイアス電圧を低減した場合、バイアス用高圧電源の大きさ、コストを低減することができる。

また、現像ロールに印加するバイアス電圧を低減した場合、感光体の表面電位も下げることもできるので、帯電器の大きさ、コスト、帯電器用高圧電源の大きさ、コストを低減することができる。

本発明の現像装置の実施例を示す概略構成図である。 同方向現像ロールの適正範囲を示す説明図である。 逆方向現像ロールの適正範囲を示す説明図である。 従来の現像装置の例を示す概略構成図である。

符号の説明

１…感光体、２…現像容器、３…現像剤、４…搬送部材、５…逆方向現像ロール、８…磁石、１１…スリーブ、１４…同方向現像ロール、１５…磁石、１６…スリーブ、２１…規制分配部材、２３…トナーホッパ、２４…トナーフィードロール、２６〜２８…プーリ、２９…ステッピングモータ、３０…プーリ、３１…アイドラプーリ、３２…タイミングベルト、３３…逆方向用ステッピングモータ、３４…プーリ、３５…タイミングベルト、３６…同方向用ステッピングモータ、３７…プーリ、３８…タイミングベルト。

Claims (1)

1. 光導電性を有する感光体に近接して配置された磁気吸引力を有する複数の現像ロールによって、対向する感光体にトナーとキャリアからなる現像剤を供給し、磁気ブラシ現像を行なう現像装置において、感光体の外周速度は０．２５ｍ／ｓｅｃ〜２ｍ／ｓｅｃの範囲内において２種類以上の外周速度に切替え可能であり、前記現像ロールはその内部に固定された磁石と、その外部に回転する中空円筒状のスリーブから構成され、スリーブの回転方向が前記感光体回転方向と同方向に回転する同方向現像ロールと、スリーブの回転方向が前記感光体回転方向と逆方向に回転する逆方向現像ロールとを有し、前記感光体回転方向の上流側に前記同方向現像ロールを配置し、前記感光体回転方向の下流側に前記逆方向現像ロールを配置し、同方向現像ロールと逆方向現像ロールのスリーブは、それぞれ独立した駆動系、回転数可変可能なモータによって回転され、同方向現像ロールのスリーブの外周速度をＶａ（ｍ／ｓｅｃ）、逆方向現像ロールのスリーブの外周速度をＶｗ（ｍ／ｓｅｃ）、感光体の外周速度をＶｐ（ｍ／ｓｅｃ）としたとき、
   ０．８≦Ｖａ／Ｖｐ≦−０．８５７Ｖｐ＋３．２１、
   ０．２≦Ｖｗ−Ｖｐ≦０．８
   を満たすように、感光体の外周速度の切り替えに応じて、同方向現像ロールと逆方向現像ロールのスリーブの外周速度をそれぞれ個別に変更することを特徴とする現像装置。

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