JP2009288817A - 現像装置及びカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 復元力によって保持部材に保持されたシート状の現像剤量規制部材を現像剤担持体に当接し、押圧部における圧分布において極大値が2つ存在するように現像剤量規制部材を変形させて現像剤担持体に当接させる現像装置。
【選択図】 図1
Description
誘電体層をもつ弾性ローラである現像ローラ3上に、非磁性現像剤を担持し感光ドラム1表面に接触させて現像を行う方式が広く知られている。現像ローラ3への現像剤の供給は、現像ローラ3に接触する供給ローラ5により行われる。供給ローラ5は、現像容器T内から現像剤を搬送し、現像ローラ3に付着させると共に、現像ローラ3に残った現像剤を一旦除去する機能も担っている。
現像ローラ3上に付着した現像剤の層規制及び摩擦帯電による電荷付与は、現像剤量規制部材4−cを、現像ローラ3に当接することにより行われる。現像剤量規制部材4−cとしては、金属薄板であり、この金属薄板は片持ちで支持され、その対向部の腹面を現像ローラ3に当接するブレード形状のものを用いることが提案されている。現像剤量規制部材により現像ローラ3上にコートされた現像剤は、感光ドラム1上に形成された静電潜像と、現像ローラ3上に印加されたバイアスの電位により、前記静電潜像を現像する。
円筒形の金属、もしくは、その表面に導電性の樹脂層を持つ現像スリーブ3aに現像剤を担持し、近接する感光ドラム1表面に非接触で現像を行う方式が広く知られている。現像スリーブ3aへの非磁性現像剤の供給は、(1)接触現像方式と同様に供給ローラ5により行われる。
現像スリーブ3a上に付着した現像剤の層規制及び摩擦帯電による電荷付与は、現像剤量規制部材4−cを、現像スリーブ3aに当接することにより行われる。弾性層を有する現像ローラを用いる場合、(1)接触現像方式と同様に現像剤量規制部材4−cとして金属薄板を片持ちで支持し、その対向部の腹面を現像ローラに当接するブレード形状のものを用いることが提案されている。また、剛性の高い現像スリーブ3aを用いる場合、現像剤量規制部材4−cとして金属板を用いて現像スリーブ3aに当接することは難しいので、金属薄板にある程度の弾性特性を持つ樹脂層をコートしたもの等を用いることが提案されている。
現像スリーブ3aと感光ドラム1との間には、DCバイアスと共にACバイアスが印加されている。現像剤量規制部材により現像スリーブ3a上にコートされた現像剤は、このACバイアスにより、感光ドラム1と非接触の現像スリーブ3aとの間を飛翔、往復する。また、感光ドラム1上に形成された静電潜像と、現像スリーブ3a上に印加されたDCバイアスの電位と、により静電潜像は現像される。
一成分磁性トナーを用いた非接触現像方式が広く知られている。円筒形の現像スリーブ3aを用いる点と、現像剤の層規制及び摩擦帯電による電荷付与は現像剤量規制部材4−cを現像スリーブ3aに当接することにより行われる点は(2)非磁性トナーによる非接触現像方式と同様である。しかしながら、非接触現像方式では、現像スリーブ3aへの現像剤の供給は、現像スリーブ3a内にマグネット3bを設けることで磁力により行われる。
現像スリーブ3aと感光ドラム1との間には、(2)非磁性トナーによる非接触現像方式と同様、DCバイアスとACバイアスが印加され、非接触で現像が行われるものである。このとき、現像スリーブ3a上で帯電性が不十分なトナーが多めであっても、現像部付近に磁極を配することで、前記のトナーが不要に現像することを抑えられる。このため、現像スリーブ3a上の現像剤の帯電性は、(2)非磁性トナーによる非接触現像方式ほどの厳しい制御は要求されない。現像剤量規制部材4−cは、現像スリーブ3aへの当接の安定性を考えて、(2)非磁性トナーによる非接触現像方式などに比べて当接圧が低めのゴム板を用いることが提案されている。
本発明の他の目的は、小型化に適した現像装置及びカートリッジを提供することである。
本発明の他の目的は、現像剤量規制部材と現像剤担持体との当接圧を安定させることができる現像装置及びカートリッジを提供することである。
本発明の他の目的は、現像剤量規制部材と現像剤担持体との長手方向の当接圧のばらつきを低減できる現像装置及びカートリッジを提供することである。
本発明の他の目的は、画像濃度ムラを抑制した現像装置及びカートリッジを提供することである。
本発明によれば、従来技術と比較して、現像装置の小型化が可能であると同時に、簡易な構成による組み立て性の向上が図れるようになった。また、現像剤担持体に対して長期にわたり安定的な現像剤担持量による現像が可能となった。
図1〜3は本発明に従う現像装置を用いた画像形成装置の概略構成図及びそれを説明する詳細図である。図2に示す本画像形成装置Aは、電子写真プロセス利用のフルカラーレーザープリンタである。以下に本実施形態における画像形成装置Aの全体的な概略構成について述べる。
図8は本発明による第二の実施形態を示す現像装置の断面図である。本実施形態はフルカラーレーザープリンタに前記現像装置を適用したものであるが、前記現像装置以外の画像形成装置の構成は、実施形態1と同様である。前述の実施形態1の画像形成装置A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。本実施形態では、現像剤担持体である現像スリーブ3aは感光ドラムとの間隙が300μmになるように対向して設置され、現像スリーブ3a上に担持された非磁性一成分トナーを感光ドラム表面に非接触で現像を行う。
図9は本発明の現像装置を用いた第三の実施形態の画像形成装置を示す概略機構図である。図9−aは画像形成装置であるモノクロレーザープリンタ本体、図9−bは前記モノクロレーザープリンタに用いられる現像装置についての断面図である。
以下に現像剤量規制手段の実施例および比較例について説明する。
本実施例の現像剤量規制手段4について説明する。図1−bはU字形状に保持された現像剤量規制手段4を現像ローラ3に対して所定の使用位置(現像が行なわれる通常位置)に当接させる前の状態を示している。また、図1−cは本実施例の現像剤量規制手段4を現像ローラ3に所定の押し込み量で所定の使用位置に当接させた時の状態を示している。図1−bに示すように、本実施例の現像剤量規制手段4は、現像剤量規制部材である可撓性シート部材40と、現像剤量規制部材を保持するシート保持部材42と、で構成される。可撓性シート部材40は、シート保持部材42に対して接着等による固定は行われず非固定の状態となっている。ここで、可撓性シート部材40はその長手方向に沿って曲げられることによりU字形状を形成する。可撓性シート部材40の長手方向は、図1−b、図1−cの紙面に対して垂直の方向である。
本実施例の現像剤量規制手段4について説明する。実施形態1の現像装置に適用した本実施例を図7に示す。本実施例の現像剤量規制手段4は現像剤量規制部材である無端形状の可撓性チューブ部材41と、現像ローラ3と対向し凹形状でチューブを保持するチューブ保持部材45と、で構成される。
本比較例1の現像剤量規制手段4について説明する。実施形態1の現像装置に適用した本比較例を図13に示す。本比較例の現像剤量規制手段4は基本的に実施例1記載の現像剤量規制手段4に類似しているが、現像剤量規制部材に対する現像ローラ3の押し込み量を0.3mmとしている。前述の押し込み量設定では、現像ローラ3上のトナーを十分に薄層化するための当接圧が得られないため、本比較例においては、現像剤量規制部材である可撓性シート部材40として実施例1よりも厚い肉厚のシートを使用することにより適正な当接圧を確保している。具体的には、可撓性シート部材40として肉厚1.0mm、硬度はJIS−Aで70°のウレタンゴムを用いている。可撓性シート部材に力を与えない場合、その短手方向の長さは12.5mmであり、凹部の幅5.0mmのシート保持部材42の凹部で保持して、U字形状を形成している。
比較例1の可撓性シート部材40は実施例1のものよりもシート肉厚が厚いため、弾性力が高い。そのため、U字形状に保持された可撓性シート部材40は、その湾曲面の曲率がほとんど変わらない状態で現像ローラ3の表面に当接する。この場合、可撓性シート部材40の座屈は生じない(可撓性シート部材の中央部が現像ローラから離れない)ため、現像ローラ3との当接部における圧分布は、当接ニップ中央部の当接圧を最大とする極大値が1つだけ形成される。
なお、特開平6−250509号公報に示される板状弾性体についても本比較例1と同様に現像剤担持体に対する圧分布として極大値が1つだけ形成されると思われる。
本比較例の現像剤量規制手段について説明する。実施形態1の現像装置に適用した本比較例を図14に示す。本比較例の現像剤量規制手段は実施例1と同様に現像剤量規制部材である可撓性シート部材40と、シート保持部材42と、で構成される。しかしながら、可撓性シート部材40をU字形状に保持する際に、可撓性シート材の短手方向両端部の側面を規制していない点で実施例1と異なる。可撓性シート部材40は短手方向の両端面をシート保持部材42に接着することで保持される。図14−aはU字形状に支持された可撓性シート部材に対して現像ローラ3を押し込んでいない時(可撓性シート部材と現像ローラとの圧力がほぼ0に近い時)の状態を示している。
また、図14−bはU字形状に支持された可撓性シート部材40に対して現像ローラ3を押し込んだ時の状態を示している。可撓性シート部材40はU字形状の中央部に形成された中空状態を持つ弾性部で現像ローラ3と当接し、加圧力F−2を受ける。この構成では、シート保持部材42は凹部ではなく可撓性シート部材40の両端側面を規制しないため、現像ローラ3の押し込み量を増加しても可撓性シート部材40は加圧力F−2に垂直な方向に広がることができる。そのため、現像ローラ3の押し込み量を実施例1と同じ量に設定にしても、可撓性シート部材の座屈は生じにくく、現像ローラ3との当接部における圧分布は、当接ニップ中央部の当接圧を最大とする極大値が1つだけ形成される。
また、比較例2に類似の構成として、特開平11−265115号公報に開示されている現像装置がある。
本比較例の現像剤量規制手段について説明する。図15に示す、本比較例の現像剤量規制手段は現像容器に固定された支持板金によって、リン青銅板やステンレス板などの薄板状弾性部材490を片持ちで支持している。そして現像剤量規制部材である薄板状弾性部材490の対向部の腹面を現像ローラ3に対して当接している。本比較例においては、厚さ1.2mmの鉄板を支持板金として使用し、厚み120μmのリン青銅板を薄板状弾性部材490とし、薄板状弾性部材490を支持板金に接着している。薄板状弾性部材490の片持ち支持部から現像ローラ3との当接部までの距離、いわゆる自由長さは14mmであり、現像ローラ3の薄板状弾性部材490に対する押し込み量は1.5mmである。また、このような構成において、現像ローラ3との当接部における圧分布は、当接ニップ中央部の当接圧を最大とする極大値が1つだけ形成される。
図16に示す本比較例の現像剤量規制手段について述べる。本比較例の現像剤量規制手段は、現像ローラ3の周表面に当接する剛性部材からなる現像剤量規制部材としてのブレード460と、ブレード460の片面を現像ローラ3の周表面に圧接する方向に付勢する弾性付勢手段471と、を備える。剛性部材からなるブレード460は、片面に現像ローラ3の周表面と略同じ曲率を有する接触凹部461を備えている。
これにより現像ローラ3と規制部材の当接ニップ部は、規制部材における接触凹部461の略全面が現像ローラ3の周表面に略均一に接触する。またこのような構成における当接ニップ部の圧分布は、ニップ中央部の当接圧を最大とする極大値が1つだけ形成される。また、本例に類似の構成として、特開平9−34247号公報に開示されている現像装置がある。
本比較例の現像剤量規制手段について述べる。図17に示す、本比較例の現像剤量規制手段は、リン青銅板等の薄板状弾性部材を片持ちで支持している。薄板状弾性部材はその対向部の腹面を現像ローラ3に対して当接する第一の金属ブレード17と、現像ローラ3の回転方向cに対して第一の金属ブレードの下流側に第二の金属ブレード21を有し、現像ローラ3に2箇所で当接する構成である。本構成では、第一のブレード17と第二のブレード21それぞれの現像ローラ3との当接部において、ニップ中央部に極大値が1つずつ形成される圧分布を有する。
また、本例に類似の構成として、特開平6−95484号公報に開示されている現像装置がある。
本比較例の現像剤量規制手段を図18に示す。現像ローラ3と当接する金属ブレード23が、当接部において、弧状の凹部24を有し、現像ローラ3の半径をr、凹部24の曲率半径をRとしたとき、0<R≦rの関係を満足する構成である。このとき金属ブレード23の弧状の凹部24におけるエッジ部が2箇所現像ローラ3に当接している。ここで金属ブレードは剛体であり、可撓性はないとみなす。
このような構成では、現像ローラ3と金属ブレード23の当接ニップ部は、該当接ニップ上流部における第一のエッジ当接部と、当接ニップ中央部において現像ローラ3と接触しない領域と、当接ニップ下流部における第二のエッジ当接部を有する。本比較例における当接ニップ部の圧分布は、当接ニップ部中央に当接圧の発生しない領域が存在し、第一のエッジ当接部と第二のエッジ当接部において急峻なピーク圧を有する、極大値を2つ有する圧分布となる。
また、本例に類似の構成として、特開平6−95484号公報に開示されている現像装置がある。
本実施例3、4は、実施例1記載の現像剤量規制手段をそれぞれ実施形態2、実施形態3の現像装置に適用したものである。
本比較例は、比較例3の現像剤量規制手段を、実施形態2記載の現像装置に適用したものである。
本比較例は実施形態3の現像装置に対し、以下に説明する現像剤量規制手段を適用したものである。本比較例の現像剤量規制手段は現像容器に固定された支持板金に、ウレタンゴムなどを片持ちで支持し、その対向部の腹面を現像スリーブに対して当接している。本比較例においては、厚さ1.2mmの鉄板を支持板金として使用し、現像剤量規制部材として厚み0.9mmのウレタンゴム板を支持板金に接着している。ウレタンゴム板の片持ち支持部から現像スリーブとの当接部までの距離、いわゆる自由長さは6.5mmであり、現像スリーブのウレタンゴムに対する押し込み量は3.1mmである。また、このような構成において、現像スリーブとの当接部における圧分布は、当接ニップ中央部の当接圧を最大とする極大値が1つだけ形成される。
a)小型化時に所定圧を設定するための精度とコスト評価
×:小型化時に所定圧を設定するために高精度を要し、高コスト化する。
○:小型化時に所定圧を設定するために高精度を要せず、高コスト化しない。
b)耐久後の長手画像濃度ムラ
画像評価は、全面に黒を印字するベタ画像を出力し、現像剤規制手段の長手方向(レーザー主走査方向)に渡る帯状の画像濃度ムラの有り無しを目視により評価した。
×:長手画像濃度ムラが認識される。
○:長手画像濃度ムラが認識されない。
長手画像濃度ムラ評価は、記録紙4000枚の印字テスト後に行った。印字テストは、画像比率5%の横線の記録画像を連続的に通紙して行った。
c)圧接跡による画像濃度ムラ
現像ローラの凹み等の局所的な形状変化に起因する現像ローラ周期で発生する濃度ムラを評価した。プロセススピード及び感光ドラムと現像ローラの周速比などを加味して、現像周期を正確に計算し、同周期の画像不良を抽出して評価した。画像欠陥の大きさは、現像ローラの凹みの大きさによっても異なるが、レーザー副走査方向(現像ローラ回転方向)の長さは1〜2mm程度、レーザー主走査方向(現像剤量規制手段長手方向)の長さは全域に渡るものである。本評価は、全面に黒を印字するベタ画像と中間調画像の2種類の画像を用いた。中間調画像とは、主走査方向の1ラインを記録し、その後1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。
評価は画像欠陥の有り無しを目視により、以下の基準で評価した。
×:ベタ画像と中間調画像の2種類ともに画像欠陥有り。
△:ベタ画像に画像欠陥は有るが、中間調画像には画像欠陥が無い。
○:ベタ画像と中間調画像の2種類ともに画像欠陥無し。
なお、本評価では常温常湿環境(23℃、50%)下に10ヶ月間放置した現像装置を使用した。
d)ゴースト
画像評価は、25mm四方のパッチを画像先端部(現像ローラ回転1周目)で現像し、現像ローラ回転2周目以下の中間調画像上に現れるパッチ状の濃度差をゴースト画像として評価した。また、プロセススピード及び感光ドラムと現像スリーブの周速比などを加味して、現像周期を正確に計算し、同周期の画像欠陥を抽出した。
評価は画像欠陥の有り無しを目視により、以下の基準で評価した。
×:ゴーストが認識される。
○:ゴーストが認識されない。
評価は記録紙初期100枚時に行った。
e)ピッチムラ
画像評価は、全面に黒を印字するベタ画像を出力し、不特定周期で発生するピッチムラを画像欠陥として評価した。
評価は画像欠陥の有り無しを目視により、以下の基準で評価した。
×:ピッチムラが認識される。
○:ピッチムラが認識されない。
評価は記録紙初期100枚時に行った。
本実施例及び比較例の評価結果を以下の表にまとめた。
はじめに、一般的な従来技術である、ブレード形状の現像剤量規制部材に相当する比較例に対する優位性を示す。具体的に、実施例1、3、4と比較例3、7、8について説明する。
比較例3、7、8は一般的な従来技術であるブレード形状の現像剤量規制部材であるが、小型化することが難しいという課題がある。薄板状弾性部材を片持ちで支持し、その対向部の腹面を現像ローラ3に対して当接している。これらの比較例において小型化すると、薄板を片持ち支持した支点から現像ローラ3との当接点までの距離、すなわち自由長さが短くなる。これにより、現像ローラ3の押し込み量に対する当接圧の変化すなわちバネ定数が高くなる。
次に、耐久後における長手画像濃度ムラについて本発明の優位性を述べる。
次に、実施形態1における現像ローラ3の凹み等の局所的な形状変化に起因する画像濃度ムラに対する本発明の優位性について実施例1と比較例3と比較した結果を述べる。
次に、実施形態3における現像剤担持体である現像スリーブの周期に対応して発生するゴースト画像に対する本発明の優位性について実施例4と比較例8と比較した結果を述べる。
次に、実施形態1における比較技術に対する差異を述べる。具体的には、実施例1と比較例1、2、4〜6とを比較する。
まず、小型化時の影響に関する本発明の優位性を示す。
次に、耐久後における長手画像濃度ムラに対する本発明の優位性を述べる。
次に、現像ローラ3の凹み等の局所的な形状変化に起因する濃度ムラに対する本発明の優位性を述べる。
2 帯電ローラ
3 現像ローラ
3a 現像スリーブ
4 現像剤量規制部材
40 可撓性シート部材
41 可撓性チューブ部材
42 シート保持部材
45 可撓性チューブ保持部材
46 第一当接部(押圧部)
47 第二当接部
48 可撓性シート支持部
49 可撓性シート端面
5 供給ローラ
7 マグネットローラ
A 画像形成装置本体
B プロセスカートリッジ
C クリーニング装置
D 現像装置
Claims (3)
- 現像剤を担持し、像担持体に形成された静電像を現像剤で現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制するための現像剤量規制手段と、を有する現像装置において、
前記現像剤量規制手段は、前記現像剤担持体に当接して押圧する押圧部を有する可撓性のシート状の現像剤量規制部材と、該現像剤量規制部材が前記現像剤担持体に当接していない状態において前記現像剤量規制部材が前記現像剤担持体に向けて凸となる曲率形状を有するように前記現像剤量規制部材を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材は、前記現像剤量規制部材が前記現像剤担持体に押圧された際に、前記現像剤量規制部材における短手方向の両端部の端面が当接する部分と、前記現像剤量規制部材における前記押圧部が存在する面に当接して前記両端部が広がるのを防ぐ支持部と、を有し、
前記現像剤量規制部材は、前記現像剤量規制部材が曲げられた姿勢から戻ろうとすることで生じる復元力によって前記押圧部が存在する面が前記支持部に加圧当接することで、前記保持部材に保持され、
前記現像剤量規制手段は、前記現像剤量規制部材を前記現像剤担持体に押圧する際、前記現像剤量規制部材の変形時の前記両端部の広がりを前記支持部が防ぎ、前記押圧部における前記現像剤担持体の回動方向の圧分布において極大値が2つ存在するように前記現像剤量規制部材を変形させるように構成されていることを特徴とする現像装置。 - 前記保持部材は凹部を有し、前記端面が当接する部分は前記凹部の底面であり、前記支持部は前記凹部の側面であることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 画像形成装置に着脱可能であり、請求項1または2に記載の現像装置を含むことを特徴とするカートリッジ。
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