JP2010002546A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久による現像スリーブの長手方向の現像剤の搬送力の変化、又は搬送量の変化を抑制し、初期から耐久を通じて良好な画像品質を得る。
【解決手段】
表面に担持した現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体２３と、現像剤担持体２３の現像剤搬送方向に直角な方向に現像剤担持体２３の表面に沿って現像剤を搬送し循環させることで現像剤を現像剤担持体２３に供給する現像剤供給手段２１と、現像剤担持体２３により現像領域に搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材２９とを備えた現像装置５において、現像剤担持体２３の現像剤搬送能力を現像剤搬送方向に直角な方向に変化させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等で使用される電子写真方式の現像装置及び画像形成装置、詳しくは現像スリーブ上の現像剤の搬送力の耐久を通じての安定化に関する。
に関する。

この種の画像形成装置の現像装置は、一般に、非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容する現像槽に、現像剤を担持し静電潜像が形成された感光体と対向する現像領域に当該現像剤を搬送する現像スリーブと、現像剤を攪拌してトナーを帯電させて現像剤を現像スリーブに供給する攪拌供給スクリュと、現像スリーブにより現像領域に搬送される現像剤の層厚を現像スリーブとの間に規制ギャップを設けることで規制するドクターブレードと備えている。

最近の画像の高画質化の要求に答えるために、現像スリーブ上における現像領域への現像剤搬送量を適正に調整することが重要である。また、長時間動作（耐久）によっても高画質を維持するために、耐久を通じて常に安定して適正な現像剤搬送量を維持することも重要である。

十分な現像材搬送性を確保するために、表面に複数の凹部を有する現像剤担持体としての現像スリーブが知られている。例えば、軸方向に延びる溝を周方向に複数箇所に形成した現像スリーブ、外周面にサンドブラスト等によって粗面化処理した現像スリーブが実施されている。

しかし、このような表面の加工によって現像剤搬送性を確保した現像スリーブは、耐久によって表面状態が劣化し、現像剤の搬送性が変化するという問題があった。具体的には、耐久により現像スリーブの表面粗さが変化したり、現像スリーブの表面にトナー成分が付着して、搬送力が低下し、搬送量が低下する。搬送量が適正範囲より低下すると、現像領域へのトナー供給量が不足して画像濃度が低減し、画像品質が低下する。このため、通常は、耐久による現像スリーブの搬送力の低下を見込んで、初期搬送量の現像パラメータが設定されていた。

耐久による現像剤の搬送量の低下は、一般的に加工が容易でコストが安いアルミニウム素材を用いた現像スリーブで顕著に見られる。また、大きな搬送力を確保するために大きな表面加工を施している現像スリーブのほうが、耐久による搬送力の変化は顕著である。このため、アルミニウムよりも硬度の高いステンレス鋼等の材料が用いられる。しかし、ステンレス鋼を用いた現像スリーブは、材料のコストが高く、表面加工に多くのエネルギーが必要であるという欠点がある。現像スリーブの表面加工後に表面をコーティングする提案もなされているが、よりコストが増大することは明らかである。

一方、現像スリーブの長手方向に均一な搬送力を持たせるために、初期的に現像スリーブの長手方向に均一な表面加工を施し、またドクターブレードに長手方向に均一な規制ギャップを持たせるのが通常である。

特許文献１には、現像スリーブの中央部の表面を両端部の表面よりも現像剤搬送能力が高くなるように形成することが提案されているが、これは現像スリーブの端部の現像剤の固着を抑制するものである。

特許文献２には、現像スリーブの表面に、長手方向の中央部と両端部とで現像剤搬送能力が異なる溝を形成することも提案されているが、これはドクターブレードの撓みによる搬送量むらを解消するものである。
特開２００４−２１１２２号公報 特開２００７−２５４６３号公報

本発明者らは、耐久による現像スリーブの現像剤搬送力の低下の原因を鋭意研究した結果、以下のことが分かった。

現像スリーブに加わるストレス及びトナー成分付着は、必ずしもに現像スリーブの長手方向に均一ではなく、耐久による現像スリーブの現像剤搬送力の低下も、必ずしも現像スリーブの長手方向に均一ではない。

また、現像剤は攪拌供給スクリュにより現像スリーブの長手方向に沿って搬送循環される間に現像スリーブに供給されるが、現像剤搬送方向の上流側のほうが下流側よりも、現像剤が規制ギャップを通過するときのストレスは大きくなる。これは、現像剤の現像スリーブへの押出し力が現像剤搬送方向の上流側のほうが下流側より大きいためである。

同様に、現像剤搬送方向の上流側のほうが下流側よりも、現像剤のトナー成分の現像スリーブへの付着が多くなる。これは、トナーから遊離したトナー成分が現像剤搬送方向上流側から順次現像スリーブ表面に付着し汚染してゆくためである。

この結果、現像スリーブの粗さ変化又は現像スリーブへのトナー成分の付着の程度は、現像剤搬送方向上流側で大きくなる。このため、初期的に長手方向に均一な搬送力を持たせるために現像スリーブの長手方向に均一な表面加工を施し、また長手方向に均一な搬送量を得るためにドクターブレードに長手方向に均一な規制ギャップを設定すると、初期的には長手方向の搬送力及び搬送量は均一であるが、耐久により現像剤搬送方向の上流側のほうが下流側よりも現像スリーブの現像剤の搬送力及び搬送量が低下し、画像濃度が長手方向に傾斜し、画像品質が低下する。

本発明は、耐久による現像スリーブの長手方向の現像剤の搬送力の変化、又は搬送量の変化を抑制し、初期から耐久を通じて良好な画像品質を得ることができる現像装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。

また、低コストな現像スリーブの素材又は加工方法を用いて、耐久による現像スリーブの長手方向の現像剤の搬送力の変化、又は搬送量の変化を抑制することができる現像装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、
表面に担持した現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の現像剤搬送方向に直角な方向に前記現像剤担持体の表面に沿って現像剤を搬送し循環させることで現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給手段と、
前記現像剤担持体により現像領域に搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、
前記現像剤担持体の現像剤搬送能力を現像剤搬送方向に直角な方向に変化させる。

このように、現像剤担持体の現像剤搬送能力を現像剤搬送方向に直角な方向に変化させておくことで、耐久による現像剤担持体の現像剤搬送方向に直角な方向の現像剤の搬送力の変化、又は搬送量の変化が抑制される。

ここで、前記現像剤担持体の現像剤搬送方向に直角な方向の一端部から他端部に向かって現像剤搬送能力を順次変化させることが好ましい。

現像剤の循環方向上流側の現像剤搬送力が下流側より小さくなるように傾斜させることが好ましい。

具体的には、前記現像剤担持体の表面の表面粗さの変化させることで、前記現像剤担持体の現像剤搬送能力を現像剤搬送方向に直角な方向に変化させる。

または、前記現像剤担持体の表面に現像剤搬送方向に直角な方向に延在する溝の寸法の変化させることで、前記現像剤担持体の現像剤搬送能力を現像剤搬送方向に直角な方向に変化させる。

あるいは、前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材の間の隙間の寸法を変化させることで、前記現像剤担持体の現像剤搬送能力を現像剤搬送方向に直角な方向に変化させる。
この場合、現像剤の循環方向上流側の現像剤搬送力が下流側より小さくなるように傾斜させるとともに、現像剤の循環方向上流側の前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材の間の隙間の寸法が下流側より大きくなるように傾斜させることが好ましい。

本発明によれば、現像剤担持体の現像剤搬送能力を現像剤搬送方向に直角な方向に変化させておくことで、耐久による現像剤担持体の現像剤搬送方向に直角な方向の現像剤の搬送力の変化、又は搬送量の変化を抑制し、初期から耐久を通じて良好な画像品質を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置１の概略構成図である。この装置１の内部中央には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）のトナー像をそれぞれ形成する４つのイメージングユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが配設されている。各イメージングユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、感光体ドラム３の周囲に帯電器４、現像器５、１次転写ローラ６、クリーナ７等が配置された公知の構成である。イメージングユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの下方には露光装置８が配置されている。イメージングユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの上方には、中間転写ベルト９が配置され、駆動ローラ１０と従動ローラ１１に支持されて、感光体ドラム３と１次転写ローラ６の間を矢印方向に走行可能になっている。中間転写ベルト９の駆動ローラ１０に対向するように２次転写ローラ１２が配置されている。中間転写ベルト９の上方には、現像器５に各色の現像剤を補給する４つの現像剤容器１３が配置されている。

プリント又は複写の要求があると、露光装置８は、各イメージングユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋにおいて、帯電器４により一様に帯電された感光体ドラム３を画像信号に基づいて露光して静電潜像を形成する。感光体ドラム３上の静電潜像は現像器５により現像されてトナー像となる。トナー像は１次転写ローラ６により他のイメージングユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋで形成されたトナー像に重ねて中間転写ベルト９上に転写されてカラー像となる。カラー像は２次転写ローラ１２により、給紙カセット１４又は手差し給紙トレイ１５から給紙されて搬送ガイド１６に沿って供給される記録紙に一括転写される。カラー像が転写された記録紙は定着装置１７で定着された後、排紙トレイ１８上に排紙される。現像器５のトナーが消費されると、現像剤容器１３から現像器５に現像剤が補給される。

図２、３は、現像器５の概略構成を示す。現像器５は、攪拌スクリュ１９が外周面に形成された撹拌軸２０と、供給スクリュ２１が外周面に形成された供給軸２２と、供給軸２２と対向して配置された現像剤担持体としての現像スリーブ２３を有している。撹拌軸２０は撹拌槽２４内に収容され、供給軸２２は供給槽２５内に収容されている。撹拌槽２４の上流側（図３において左側）には、現像剤容器１３に連通するトナー補給口２６が形成されている。撹拌槽２４の下流側には供給槽２５に連通する開口部２７が形成されている。供給槽２５の下流側には撹拌槽２４に連通する開口部２８が形成されている。現像スリーブ２３は、供給スクリュー２１により搬送される現像剤を外周表面に受け取って、現像剤の磁気ブラシを形成し、感光体ドラム３と対向する現像領域に現像剤を搬送するものである。この現像スリーブ２３の表面と狭い隙間（規制ギャップＳ）で対向する現像剤規制部材２９が設けられ、現像スリーブ２３上を搬送する現像剤の量を規制するようになっている。

この現像器５では、トナー補給口２６から補給された非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤は、撹拌スクリュ１９により撹拌槽２４内を図３において左から右方向に搬送され、開口部２７を通って供給槽２５に入り、この供給槽２５内を図３において右から左方向に搬送され、搬送中に現像スリーブ２３の表面に供給される。現像スリーブ２３に供給された現像剤は、現像剤規制部材２９で量が規制されて、現像領域に搬送され、感光体ドラム３の静電潜像の現像に供される。現像領域を通過した現像剤は現像スリーブの表面から分離して供給槽２５に取り込まれる。供給槽２５の下流側に至った現像剤は開口部２８を通って撹拌槽２４に戻り、循環する。

前記現像器５が長期又は長時間使用されて耐久すると、前述したように現像スリーブ２３上の現像剤の搬送力及び搬送量が、現像スリーブ２３の現像剤搬送方向に直角な方向すなわち現像スリーブ２３の長手方向に変化する。現像スリーブ２３の現像剤の現像領域への搬送力は、現像スリーブ２３表面の表面粗さ、又は周方向に等間隔に形成された長手方向の溝の間隔や深さによって調整することができる。

初期に、図４（ａ）中実線で示すように、現像スリーブ２３の現像剤搬送力が、現像スリーブ２３の長手方向に、画像形成装置１の手前側（供給槽２５における循環方向の下流側）から奥側（供給槽２５における循環方向の上流側）に向かって、均等に調整されているとすると、耐久後は、図４（ａ）中破線で示すように、規制ギャップＳは維持されていても、現像剤の搬送力は、長手方向に均一でなくなり、現像剤の循環方向の上流側が下流側よりも低下し、このために現像剤の搬送量も現像剤の循環方向の上流側が下流側よりも低下する。この結果、画像濃度が現像スリーブ２３の長手方向に傾斜し、画像品質に悪影響を与える。

そこで、図４（ｂ）上図中実線で示すように、初期に、現像スリーブ２３の現像剤搬送方向に直角な方向、すなわち、現像スリーブ２３の長手方向に、現像剤搬送能力を一端部から他端部に向かって順次変化させる。具体的には、現像スリーブ２３の現像剤搬送力が、現像スリーブ２３の長手方向に、現像ストレスの大きい側、すなわち画像形成装置１の奥側（供給槽２５における循環方向の上流側）が手前側（供給槽２５における循環方向の下流側）より低くなるように、現像スリーブ２３表面の表面加工の程度を変えて、表面粗さ、又は長手方向溝の間隔や深さを調整する。サンドブラストによる表面加工では、現像スリーブ２３の長手方向で、砥粒の射出圧や射出時間を変えることで、表面粗さを変化させることができる。例えば、十点平均粗さＲｚを上流側で９．５、下流側で１１．０とする。また、溝加工では、現像スリーブ２３の長手方向で切り込みを変えることで、溝深さを変化させることができる。例えば、溝深さを上流側で１００μｍ、下流側で２００μｍとする。

また、この初期の搬送力の調整に対応して、現像剤規制部材２９の規制ギャップＳが、現像スリーブ２３の長手方向に、画像形成装置１の奥側（供給槽２５における循環方向の上流側）が手前側（供給槽２５における循環方向の下流側）より大きくなるようにする。例えば、規制ギャップＳを上流側で０．５ｍｍ，下流側で０．４５とする。

このように、現像剤搬送力と規制ギャップＳを現像スリーブ２３の長手方向に逆に傾斜させることで、図４（ｂ）の下図中実線で示すように、搬送量が有る程度均一になるように設定する。

この結果、耐久後は、図４（ｂ）上図中破線で示すように、現像スリーブ２３表面の劣化が進行して搬送力の低下が生じるが、搬送力の低下の程度は現像スリーブ２３の長手方向に均等ではない。これは、同じストレスを受けた場合、すなわち初期搬送力の小さい方が表面の受ける影響（粗さ変化）が少なく、規制ギャップＳは相対的に広く設定してあるために、規制ギャップＳにおける現像スリーブ２３に加わるストレスが緩和されるためである。

このように、耐久後の長手方向での現像スリーブ２３の搬送力の変化が抑制されるため、耐久後の搬送量は、図４（ｂ）下図中破線で示すように、長手方向における現像剤の搬送量の変化も比較的均等に抑制される。これにより、耐久後の長手方向で画像濃度が傾斜し、画像品質に悪影響を与えることを回避することができる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成図。 現像器の概略構成を示す断面図。 図２の現像器のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。 （ａ）は従来の現像器の現像スリーブの長手方向における現像剤の搬送力、規制ギャップ、現像剤の搬送量の変化を示す図、（ｂ）は本発明の現像器の現像スリーブの長手方向における現像剤の搬送力、規制ギャップ、現像剤の搬送量の変化を示す図。

符号の説明

１ 画像形成装置
５ 現像器
２１ 供給スクリュ（現像剤供給手段）
２３ 現像スリーブ（現像剤担持体）
２９ 現像剤規制部材

Claims (8)

1. 表面に担持した現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の現像剤搬送方向に直角な方向に前記現像剤担持体の表面に沿って現像剤を搬送し循環させることで現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給手段と、
   前記現像剤担持体により現像領域に搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、
   前記現像剤担持体の現像剤搬送能力を現像剤搬送方向に直角な方向に変化させたことを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤担持体の現像剤搬送方向に直角な方向の一端部から他端部に向かって現像剤搬送能力を順次変化させたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 現像剤の循環方向上流側の現像剤搬送力が下流側より小さくなるように傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記現像剤担持体の表面の表面粗さの変化させることで、前記現像剤担持体の現像剤搬送能力を現像剤搬送方向に直角な方向に変化させたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
5. 前記現像剤担持体の表面に現像剤搬送方向に直角な方向に延在する溝の寸法の変化させることで、前記現像剤担持体の現像剤搬送能力を現像剤搬送方向に直角な方向に変化させたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
6. 前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材の間の隙間の寸法を変化させることで、前記現像剤担持体の現像剤搬送能力を現像剤搬送方向に直角な方向に変化させたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
7. 現像剤の循環方向上流側の現像剤搬送力が下流側より小さくなるように傾斜させるとともに、現像剤の循環方向上流側の前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材の間の隙間の寸法が下流側より大きくなるように傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
8. 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記宣伝潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する請求項１から７のいずれかに記載の現像装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images