JP2011164323A - 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】本発明の現像装置は、複数の磁極を有する回転可能な現像剤担持体51と、現像剤担持体に対向するように配設され現像剤の量を規制する現像剤規制部材52を備え、現像剤規制部材には、現像剤担持体の回転方向に対して上流側に現像剤担持体の周囲に形成された磁束密度分布を変化させる磁性板60が配設され、磁性板の配設された現像剤規制部材は、現像剤担時体と現像剤規制部材の最近接点を含む現像剤規制部において現像剤担持体の中心軸から最近接点を通る仮想直線と現像剤規制部材のなす角αが現像剤担持体の回転方向に対して下流方向に0度より大きくかつ90度以下となるよう配設され、現像剤規制部材は最近接点において現像剤規制部材のエッジ部が現像剤担持体方向に対向しないように最近接点における現像剤担持体の接線方向と平行な形状を持つ構成とした。
【選択図】図5
Description
この2成分現像方式の現像装置では、現像能力を向上させるために現像剤担持体と像担時体との間隔(現像ギャップと言う)を狭めてきた。それに伴い現像領域に搬送する現像剤の量を減らすことが必要となり、現像剤担持体と現像剤規制部材との間隔(ドクタギャップと言う)も1[mm]以下まで狭まり、異物挟み込みによる異常画像の発生などが問題になってきた。
また本発明では、上記の目的に加え、現像剤規制部材の曲げモーメントに対する剛性を高め、更には現像装置全体のレイアウト自由度を高め、更には前記現像剤規制部材によって規制された現像剤が現像剤規制部で滞留してしまうことを防止するための技術を提供することを目的とする。
さらに本発明では、上記の目的に加え、現像領域へ現像剤を搬送する磁力を増大させ、さらには前記現像剤規制部において現像剤にかかる圧力を低減して経時での現像剤変動を抑えるための技術を提供することを目的とする。
本発明の第1の解決手段は、キャリアとトナーとを有する2成分現像剤を収容すると共に、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担時体に対向すると共に複数の磁極を有する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向するように配設されると共に前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材を備え、前記現像剤規制部材には、前記現像剤担持体の回転方向に対して上流側に、前記現像剤担持体の周囲に形成された磁束密度分布を変化させるための磁性部材が配設され、前記磁性部材の配設された前記現像剤規制部材は、前記現像剤担時体と前記現像剤規制部材の最近接点を含む現像剤規制部において、前記現像剤担持体の中心軸から前記最近接点を通る仮想直線と前記現像剤規制部材のなす角が、前記現像剤担持体の回転方向に対して下流方向に0度より大きく、かつ90度以下となるよう配設され、前記現像剤規制部材は、前記最近接点において前記現像剤規制部材のエッジ部が前記現像剤担持体方向に対向しないように、前記最近接点における前記現像剤担持体の接線方向と平行な形状を持つことを特徴とする(請求項1)。
また、本発明の第3の解決手段は、第1または第2の解決手段の現像装置において、前記現像剤担持体の周囲に形成される前記現像剤担持体の法線方向磁束密度分布のうち、前記現像剤規制部材に対向する法線方向磁束密度分布のピークにおいて、前記最近接点が前記ピークの極大点以外の位置に配設されることを特徴とする(請求項3)。
また、本発明の第5の解決手段は、第1乃至第4のいずれか一つの解決手段の現像装置において、前記2成分現像剤を構成するトナーの粒度が3〜10μmであることを特徴とする(請求項5)。
また、本発明の第8の解決手段は、画像形成装置であって、第6の解決手段のプロセスカートリッジを、一つまたは複数搭載することを特徴とする(請求項8)。
さらに本発明の第9の解決手段は、第7または第8の解決手段の画像形成装置において、前記現像装置または前記プロセスカートリッジは、画像形成装置本体に着脱可能であることを特徴とする(請求項9)。
従って本発明によれば、磁性部材を取り付けた現像剤規制部材を有する現像装置においても、経時での現像剤流動性低下による搬送量低下を抑え、更には現像剤中のキャリアとトナーを均一に攪拌させる機能を向上させることができる。
また本発明によれば、現像剤規制部材の曲げモーメントに対する剛性を高め、更には現像装置全体のレイアウト自由度を高め、更には現像剤規制部材によって規制された現像剤が現像剤規制部で滞留してしまうことを防止することができる。
さらに本発明では、現像領域へ現像剤を搬送する磁力を増大させ、さらには現像剤規制部において現像剤にかかる圧力を低減して経時での現像剤変動を抑えることができる。
まず図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、符号100は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、32は原稿を搬送する原稿搬送部を備え原稿の画像情報を読み込む原稿読込部、30は出力画像が積載される排紙トレイ、26は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、27は給紙部に収容される記録媒体Pを1枚ずつ給紙する給紙ローラ、28は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラを示している。また、符号6Y、6M、6C、6Bkは各色(イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk))の作像部であり、1Y、1M、1C、1BKは各色のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム、5Y、5M、5C、5Bkは各感光体ドラム1Y、1M、1C、1BK上に形成される静電潜像を現像する現像装置、9Y、9M、9C、9Bkは各感光体ドラム1Y、1M、1C、1BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ(1次転写バイアスローラ)を示している。
また、符号8は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、10は中間転写ユニット、19は中間転写ベルト8上のカラートナー像を記録媒体P上に転写するための2次転写バイアスローラ、20は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着装置、31は各色(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)のトナー(トナー粒子)を現像装置5Y、5M、5C、5Bkに供給する各色のトナーボトル31Y、31M、31C、31BKを収容するボトル収容器を示している。
より詳しく述べると、図示を省略しているが、原稿読込部32は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理を行ない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
書込み部において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光Lが各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光Lは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程)。
その後、感光体ドラム1Y、1M、1C、1BK表面は、図示しない除電部を通過して、感光体ドラム1Y、1M、1C、1BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト8の表面は、中間転写ベルトクリーニング部(図示しない)の位置に達する。そして、中間転写ベルト8上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト8における一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部26から、給紙ローラ27により1枚ずつ給送された記録媒体Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ28に導かれる。レジストローラ28に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、2次転写ニップに向けて搬送される。
定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラによって装置本体外に出力画像として排出されて、排紙トレイ30上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
図2は本発明の一実施形態を示すプロセスカートリッジの概略断面図であり、図1に示す各色の作像部6Y、6M、6C、6Bkに着脱可能に装着されるものである。図3は図2に示すプロセスカートリッジの現像装置部分の概略断面図及び斜視図である。
現像装置5は、トナーとキャリアからなる2成分現像剤を収容する現像器(現像容器)50と、この現像器50に配設される現像ローラ(マグローラ55を内包した現像スリーブ)51、現像剤規制部材であるドクターブレード52、供給スクリュ53、回収スクリュ54、トナー濃度検知センサ56、仕切り板57から構成されている。また、現像スリーブ51に内包されたマグローラ55には、図3(a)に示すように、P1極〜P5極の5極の磁極が着磁されている。なお、複数の磁極を着磁したマグローラに代えて、現像スリーブの内部に複数の固定磁石を配置してもよい。
なお、図2に示すように、感光体1と現像装置5、クリーニング装置2、帯電装置4は一体化されており、一体型のプロセスカートリッジ6を成している。
図4(a)に示すように、スクリュ端の領域a及びbでは上段の回収スクリュ54と下段の供給スクリュ53による攪拌室が上下に連通しており、a部では上段から下段へ、b部では下段から上段へ現像剤が搬送されるようになっている。連通部におけるスクリュの形状はパドルや逆巻きのスクリュを設けており、搬送方向に対して垂直方向への搬送能力を持たせている。
また、仕切り板(仕切り部材、現像剤分離部材)57は、現像スリーブ51から分離した現像剤を回収スクリュ54に向け案内するよう配置され、分離した現像剤を捕集し、回収スクリュ54に取り込むように作用している。
また、図5に示す実施例においては、ドクターブレード52による現像剤規制部が、P5極の法線方向磁束密度ピーク位置gに対して、現像スリーブ51の回転方向下流側にシフトしている。これにより、現像剤規制部での現像剤保持力が下がり、現像剤の劣化を抑制する効果がある。同時に、接線方向磁束密度の増大によって現像剤の搬送力が増し、現像剤劣化時でも現像領域に搬送する現像剤量の低減を抑制する効果がある。
図6、図7は、現像剤規制部材(ドクターブレード)52による現像剤規制部における現像剤の挙動をモデル化して示したものであり、図6に示すのは従来技術の構成を用いた現像装置の要部断面図、図7に示すのは本発明の構成を用いた現像装置の要部断面図であり、ドクターブレード52周辺部を拡大して示したものである。
図6においては、磁性板60によってドクターブレード52の先端部に保持された現像剤が滞留しており、現像剤が経時変動によって流動性が悪化した場合、現像剤の嵩密度が変動し、現像スリーブ51と磁気ブラシの間にスリップが生じてしまう。
一方、図7においては、磁性板60によって現像剤が保持され、ドクターギャップを広げる効果がある上に、保持された現像剤も滞留させずに流れを維持できる構造となっており、現像剤の経時変動の影響を受けにくくなっている。
図10において、現像剤規制部材(ドクターブレード)52と、現像剤担持体(現像スリーブ)51の法線とのなす角をαとする。図11に、初期状態の現像剤の搬送量を100[%]とした時の、流動性の低下した現像剤搬送量の割合を示す。ここでは、初期状態の現像剤を同一の現像装置に入れ、単体で3時間ほど空回しして流動性を低下させた。
このとき、図11に示すように、角度αを変更すると流動性低下時の現像剤搬送量が変化し、角度αが本発明の第1の解決手段に記載の通り0[°]より大きく90[°]以下の場合、角度αが0[°]の場合に比べて搬送量の低下が抑えられる。例えば、角度αが0[°]のときは搬送量が約35[%]低下しているが、角度αが45[°]のときは約20[%]の低下に抑えられている。
図12、図13は、現像装置の現像剤規制部材(ドクターブレード)の周辺を拡大して示したものであり、図12に示すのは従来技術の構成を用いた現像装置、図13に示すのは本発明の構成を用いた現像装置である。
図12の現像装置においては、ドクターブレード52はP5極の法線方向磁束密度の極大点で現像スリーブ51と近接しており、ここで現像剤を規制している。
これに対し、図13の現像装置においては、現像スリーブ51の周囲に形成される法線方向磁束密度分布のうち、ドクターブレード52に対向するP5極の法線方向磁束密度分布のピークにおいて、最近接点がピークの極大点以外の位置に配設されている。すなわち図13においては、P5極の法線方向磁束密度の極大点からシフトした位置で現像剤を規制しているため、相対的に接線方向磁束密度が大きくなり、これによって現像剤を搬送する力も大きく、現像剤劣化時でも現像領域に搬送する現像剤の総量を確保することができる。さらに、ドクターブレード52の前での空間iが増大し、現像剤保持量が増えるため、キャリアとトナーを均一に分散させる効果を高めることができる。
使用される結着樹脂としては従来公知の樹脂が全て使用可能である。例えば、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。また単独使用も可能であるが、二種類以上併用しても良い。
また、これら樹脂の製造方法も特に限定されるものではなく、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合いずれも使用できる。
外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。本実施例におけるトナーの外添剤は、シリカ1.0重量%、酸化チタン0.5重量%である。
また、オイルレス定着のための離型剤としては、酸化ライスワックス、低分子量ポリプロピレンワックス、カルナウバワックス等が使用できる。
また、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。
トナーの粒径・粒径分布としては、体積平均粒径が6μm、5μm以下が60〜80個数%である。
本実施例においては、キャリアとして、重量平均粒径35μmのフェライト粒子にメチルメタクリレート樹脂(MMA)をコート(膜厚0.5μm)したものを用いた。また、キャリアの芯剤としては、マグネタイトのコーティングキャリアでも使用できる。
キャリアの粒径としては、20〜60μmの小粒径キャリアを用いることで感光体上の潜像を忠実に再現できる。また、小粒径キャリアを用いることでトナーのキャリア被覆率に余裕ができるため、より小粒径のトナーを用いることが可能になり、さらなる高画質の画像を得られる。
ただし、小粒径キャリアは、粒径の大きなキキャリアと比較して現像剤の流動性が低く、現像剤規制部での流れが滞りやすく、経時で現像剤の搬送量低下が起きやすいが、前述した構成の本実施例の現像装置と組み合わせることで、経時での搬送量低下を抑えることができる。
2:クリーニング部
4:帯電部(帯電装置)
5、5Y、5M、5C、5Bk:現像部(現像装置)
6、6Y、6M、6C、6Bk:作像部(プロセスカートリッジ)
7:露光部
8:中間転写ベルト
9、9Y、9M、9C、9Bk:1次転写バイアスローラ
10:中間転写ユニット
19:2次転写バイアスローラ
20:定着装置
26:給紙部
27:給紙ローラ
28:レジストローラ
31:ボトル収容器
31Y、31M、31C、31Bk:トナーボトル
32:原稿読込部
50:現像器(現像容器)
51:現像スリーブ(現像剤担持体)
52:ドクターブレード(現像剤規制部材)
53:供給スクリュ
54:回収スクリュ
55:マグローラ
56:トナー濃度検知センサ
57:仕切り板(仕切り部材、現像剤分離部材)
58、59:現像剤収容部
60:磁性板(磁性部材)
100:画像形成装置本体
P1〜P5:磁極
Claims (9)
- キャリアとトナーとを有する2成分現像剤を収容すると共に、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
前記像担時体に対向すると共に複数の磁極を有する回転可能な現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対向するように配設されると共に前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材を備え、
前記現像剤規制部材には、前記現像剤担持体の回転方向対して上流側に、前記現像剤担持体の周囲に形成された磁束密度分布を変化させるための磁性部材が配設され、
前記磁性部材の配設された前記現像剤規制部材は、前記現像剤担時体と前記現像剤規制部材の最近接点を含む現像剤規制部において、前記現像剤担持体の中心軸から前記最近接点を通る仮想直線と前記現像剤規制部材のなす角が、前記現像剤担持体の回転方向に対して下流方向に0度より大きく、かつ90度以下となるよう配設され、
前記現像剤規制部材は、前記最近接点において前記現像剤規制部材のエッジ部が前記現像剤担持体方向に対向しないように、前記最近接点における前記現像剤担持体の接線方向と平行な形状を持つことを特徴とする現像装置。 - 請求項1に記載の現像装置において、
前記現像剤規制部材は、長手方向の仮想直線に沿って1回または複数回、前記現像剤担持体の回転方向に対して上流側へ折り曲げられていることを特徴とする現像装置。 - 請求項1または2に記載の現像装置において、
前記現像剤担持体の周囲に形成される前記現像剤担持体の法線方向磁束密度分布のうち、前記現像剤規制部材に対向する法線方向磁束密度分布のピークにおいて、前記最近接点が前記ピークの極大点以外の位置に配設されることを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一つに記載の現像装置において、
前記2成分現像剤を構成するキャリアの粒度が20〜60μmであることを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一つに記載の現像装置において、
前記2成分現像剤を構成するトナーの粒度が3〜10μmであることを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一つに記載の現像装置を備え、該現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 像担持体と請求項1乃至5のいずれか一つに記載の現像装置を、一つまたは複数搭載することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項6に記載のプロセスカートリッジを、一つまたは複数搭載することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項7または8に記載の画像形成装置において、
前記現像装置または前記プロセスカートリッジは、画像形成装置本体に着脱可能であることを特徴とする画像形成装置。
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