JP2014044358A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像剤に過大な負荷をかけることなく、現像剤の量を規制する。
【解決手段】現像装置4は、トナーTを担持する現像ローラ41と、現像ローラ41にトナーTを供給する供給ローラ42と、供給ローラ42にトナーTを供給する補助供給ローラ43と、供給ローラ42上のトナーTの量を規制する層規制ローラ45とを備える。供給ローラ42は、表面に弾性体を有する。層規制ローラ45は、供給ローラ42と接触し、供給ローラ42との接触部N4で供給ローラ42の移動方向と同方向に移動するように回転する導電性ローラである。
【選択図】図2
【解決手段】現像装置4は、トナーTを担持する現像ローラ41と、現像ローラ41にトナーTを供給する供給ローラ42と、供給ローラ42にトナーTを供給する補助供給ローラ43と、供給ローラ42上のトナーTの量を規制する層規制ローラ45とを備える。供給ローラ42は、表面に弾性体を有する。層規制ローラ45は、供給ローラ42と接触し、供給ローラ42との接触部N4で供給ローラ42の移動方向と同方向に移動するように回転する導電性ローラである。
【選択図】図2
Description
本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。
特許文献1には、電子写真装置における現像装置として、トナーを担持する現像ローラと、該現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、該供給ローラにトナーを供給する塗布ローラと、現像ローラと接触して現像ローラ上のトナーの層厚を規制する規制ブレードと、供給ローラに圧接して供給ローラ上のトナーの層厚を規制するとともにトナーを摩擦帯電させる供給規制ブレードとを有するものが開示されている。
しかし、上記特許文献1に記載の現像装置では、供給ローラと供給規制ブレードとの間で現像剤を摩擦帯電させているので、現像剤にかかる負荷が大きい。
本発明は、現像剤に過大な負荷をかけることなく、現像剤の量を規制することができる現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明に係る現像装置は、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第1の供給部材と、前記第1の供給部材に前記現像剤を供給する第2の供給部材と、前記第1の供給部材上の前記現像剤の量を規制する現像剤規制部材とを備え、前記第1の供給部材は、表面に弾性体を有し、前記現像剤規制部材は、前記第1の供給部材と接触し、前記第1の供給部材との接触部で前記第1の供給部材の移動方向と同方向に移動するように回転する導電性ローラであることを特徴とする。
本発明に係る画像形成装置は、潜像担持体と、前記潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを有し、前記現像装置は、現像剤を担持し、前記潜像担持体上の潜像に前記現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第1の供給部材と、前記第1の供給部材に前記現像剤を供給する第2の供給部材と、前記第1の供給部材上の前記現像剤の量を規制する現像剤規制部材とを備え、前記第1の供給部材は、表面に弾性体を有し、前記現像剤規制部材は、前記第1の供給部材と接触し、前記第1の供給部材との接触部で前記第1の供給部材の移動方向と同方向に移動するように回転する導電性ローラであることを特徴とする。
本発明によれば、現像剤に過大な負荷をかけることなく、現像剤の量を規制することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
実施の形態1.
[画像形成装置の構成]
図1は、実施の形態1における画像形成装置100の構成を示す断面図である。この画像形成装置100は、電子写真方式により画像を形成する装置であり、ここではモノクロプリンタである。
実施の形態1.
[画像形成装置の構成]
図1は、実施の形態1における画像形成装置100の構成を示す断面図である。この画像形成装置100は、電子写真方式により画像を形成する装置であり、ここではモノクロプリンタである。
図1において、画像形成装置100は、現像剤像を形成する画像形成部としての画像形成ユニット10を有する。画像形成ユニット10は、潜像担持体としての感光体ドラム1を有し、感光体ドラム1上に形成された潜像を現像剤としてのトナーTで現像し、感光体ドラム1上にトナー像を形成する。画像形成ユニット10は、画像形成装置100の本体20に対して着脱可能に装着される。画像形成ユニット10については、後に詳しく説明する。
画像形成装置100は、本体20側に、露光装置であるLED(Light Emitting Diode)ヘッド3、転写装置である転写ローラ5、および定着装置8を有する。
LEDヘッド3は、感光体ドラム1の表面に光を照射して、感光体ドラム1上に潜像を形成する。LEDヘッド3は、画像形成ユニット10が本体20に装着された状態において感光体ドラム1と非接触で対向するように配置される。
転写ローラ5は、画像形成ユニット10により感光体ドラム1上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する。転写ローラ5は、画像形成ユニット10が本体20に装着された状態において感光体ドラム1と転写部Aで対向するように配置される。
定着装置8は、転写ローラ5により記録媒体Pに転写されたトナー像を記録媒体Pに定着する。
さらに、画像形成装置100は、本体20側に、記録媒体Pを搬送するための搬送機構9を有する。搬送機構9は、収容トレイTR1内に収容された記録媒体Pを1枚ずつ転写部Aに供給する搬送ローラ9a,9b,9cと、定着装置8によりトナー像が定着された記録媒体Pを排出トレイTR2に排出する排出ローラ9d,9eとを含む。なお、記録媒体Pは、図1の破線矢印方向に搬送される。
[画像形成ユニットの構成]
図2は、画像形成ユニット10の構成を示す断面図である。以下、図2を参照して、画像形成ユニット10の構成について説明する。図2において、画像形成ユニット10は、感光体ドラム1、帯電装置である帯電ローラ2、現像装置4、クリーニング装置であるクリーニングブレード6、および除電装置7を備える。
図2は、画像形成ユニット10の構成を示す断面図である。以下、図2を参照して、画像形成ユニット10の構成について説明する。図2において、画像形成ユニット10は、感光体ドラム1、帯電装置である帯電ローラ2、現像装置4、クリーニング装置であるクリーニングブレード6、および除電装置7を備える。
感光体ドラム1は、静電潜像を担持する部材であり、矢印R1方向に回転する。ここでは、感光体ドラム1は、導電性基体であるアルミ素管と、該アルミ素管の周囲に設けられた電荷発生層と、該電荷発生層の周囲に設けられた電荷輸送層とを有する。電荷発生層に用いられる電荷発生物質としては、セレンおよびその合金、セレン化ヒ素化合物、硫化カドミニウム、酸化亜鉛、その他の無機光導電物質、フタロシアニン、アゾ色素、キナクリドン、多環キノン、ピリリウム塩、チアピリリウム塩、インジゴ、チオインジゴ、アントアントロン、ピラントロン、シアニン等の各種有機顔料、染料が望ましい。また、電荷輸送層に使用される電荷輸送物質としては、例えばカルバソール、インドール、イミダゾール、オキサゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾールなどの複素環化合物、アニリン誘導体、ヒドラゾン化合物、芳香族アミン誘導体、スチルベン誘導体、またはこれらの化合物からなる基を主鎖もしくは側鎖に有する重合体などの電子供与性物質が望ましい。
帯電ローラ2は、感光体ドラム1の表面を均一に帯電させる。帯電ローラ2は、例えば、ステンレス(SUS)等の導電性の軸と、その周囲を被覆するエピクロルヒドリンなどの導電性の弾性体とを有する。帯電ローラ2は、感光体ドラム1の表面に接触または圧接して配置され、感光体ドラム1と連れ回り、矢印R2方向に回転する。
感光体ドラム1の回転方向における帯電ローラ2の下流側には、現像装置4が配置される。なお、画像形成ユニット10が本体20に装着された状態では、帯電ローラ2と現像装置4との間にLEDヘッド3が位置する。
現像装置4は、感光体ドラム1上の潜像を現像剤としてのトナーTで現像し、感光体ドラム1上にトナー像を形成する。現像装置4は、トナーTを収容するトナーケーシング40を有し、該トナーケーシング40の中に、現像剤担持体としての現像ローラ41、第1の供給部材としての供給ローラ42、第2の供給部材としての補助供給ローラ43、第1の現像剤規制部材としての層規制ブレード44、第2の現像剤規制部材としての層規制ローラ45、回収ローラ46、回収ブレード47、およびトナー撹拌部材であるトナー撹拌バー48a,48bを有する。
現像ローラ41は、トナーTを担持し、感光体ドラム1上の潜像にトナーTを供給し、潜像をトナーTで現像する部材である。現像ローラ41は、感光体ドラム1と接触して配置される。トナーTへの負荷を低減する観点より、現像ローラ41は、感光体ドラム1との接触部N1において感光体ドラム1の移動方向と同方向に移動する向き(矢印R3方向)に回転する。
供給ローラ42は、現像ローラ41にトナーTを供給する部材である。トナーTへの負荷を低減する観点より、供給ローラ42は、現像ローラ41と非接触で配置される。供給ローラ42は、矢印R4方向に回転し、現像ローラ41と対向する対向部N2において、現像ローラ41の移動方向と同方向に移動する。
補助供給ローラ43は、供給ローラ42にトナーTを供給する部材である。具体的には、補助供給ローラ43は、供給ローラ42の下方に配置され、トナーTを汲み上げて供給ローラ42に供給する。補助供給ローラ43は、供給ローラ42と接触して配置される。トナーTへの負荷を低減する観点より、補助供給ローラ43は、供給ローラ42との接触部N3において供給ローラ42の移動方向と同方向に移動する向き(矢印R5方向)に回転する。
層規制ブレード44は、現像ローラ41上のトナーTの量を規制する部材であり、供給ローラ42から現像ローラ41に供給されたトナーTを薄層化する。層規制ブレード44は、現像ローラ41の回転方向における対向部N2の下流側かつ接触部N1の上流側で、現像ローラ41と接触して配置される。
層規制ローラ45は、供給ローラ42上のトナーTの量を規制する部材であり、補助供給ローラ43から供給ローラ42に供給されたトナーTを薄層化する。層規制ローラ45は、供給ローラ42の回転方向における接触部N3の下流側かつ対向部N2の上流側で、供給ローラ42と接触して配置される。トナーTへの負荷を低減する観点より、層規制ローラ45は、供給ローラ42との接触部N4において供給ローラ42の移動方向と同方向に移動する向き(矢印R6方向)に回転する。
層規制ローラ45の表面に電荷がたまると、該電荷がトナー帯電量に悪影響を及ぼす可能性があることから、ここでは、層規制ローラ45は、導電性ローラである。この場合、層規制ローラ45は、トナー帯電量または画像形成に悪影響を及ぼすほどの電荷を帯びない程度の導電性を有すればよい。
層規制ローラ45を長手方向で供給ローラ42に満遍なく接触させる観点より、供給ローラ42および層規制ローラ45の少なくとも一方は、表面に弾性体を有する。ここでは、層規制ローラ45は供給ローラ42より小径であり、層規制ローラ45の剛性を確保する観点より、供給ローラ42が表面に弾性体を有し、層規制ローラ45は表面が硬質なローラである。具体的には、層規制ローラ45は、導電性および剛性の観点より、金属ローラであり、全体または実質的に全体が金属で形成される。
層規制ローラ45の供給ローラ42に対する当接力の変動を抑える観点より、層規制ローラ45は、供給ローラ42に接触する方向に変位可能に配置され、後述するばね等の付勢手段によって供給ローラ42の方向に付勢され、供給ローラ42と連れ回る。
また、層規制ローラ45によって供給ローラ42上のトナーTの量を長手方向で均一に規制する観点より、層規制ローラ45および供給ローラ42は、層規制ローラ45の供給ローラ42に対する当接力が長手方向で均一となるように構成される。
回収ローラ46は、感光体ドラム1へ現像されずに現像ローラ41上に残ったトナーTを回収する部材である。回収ローラ46は、現像ローラ41の回転方向における接触部N1の下流側かつ対向部N2の上流側で、現像ローラ41と接触して配置される。トナーTへの負荷を低減する観点より、回収ローラ46は、現像ローラ41との接触部N5において現像ローラ41の移動方向と同方向に移動する向き(矢印R7方向)に回転する。
回収ブレード47は、回収ローラ46上のトナーTを回収ローラ46から掻き落とす部材である。回収ブレード47は、回収ローラ46と接触して配置される。
トナー撹拌バー48a,48bは、トナーケーシング40内のトナーTを撹拌する部材であり、それぞれ図2の円形の破線で示されるように図中矢印方向に回転する。
感光体ドラム1の回転方向における現像装置4の下流側には、クリーニングブレード6が配置される。なお、画像形成ユニット10が本体20に装着された状態では、現像装置4とクリーニングブレード6との間に転写ローラ5が位置する。クリーニングブレード6は、感光体ドラム1上のトナーTを除去する部材である。クリーニングブレード6は、感光体ドラム1と接触し、転写部Aで転写されずに感光体ドラム1上に残ったトナーTを感光体ドラム1上から掻き落とす。クリーニングブレード6は、例えばゴムブレードにより構成され、ゴムブレードの先端を感光体ドラム1の表面に当て込むように配置される。
感光体ドラム1の回転方向におけるクリーニングブレード6と帯電ローラ2との間には、除電装置7が、感光体ドラム1と非接触で対向して配置される。除電装置7は、感光体ドラム1の表面を除電する装置であり、感光体ドラム1の表面に除電光を照射して感光体ドラム1の帯電電位をリセットする。
上記構成を有する画像形成ユニット10において、感光体ドラム1、帯電ローラ2、現像ローラ41、供給ローラ42、補助供給ローラ43、層規制ローラ45、および回収ローラ46は、それぞれ長手方向に延びる円筒状の部材であり、それぞれの長手方向が同一方向(図2の紙面に垂直な方向)を向くように配置される。なお、図2では、上記各部材の断面が円形で示されているが、実際には、各部材は、他の部材との接触部において変形している。ただし、感光体ドラム1および層規制ローラ45は、他の部材より高い剛性を有し、実質的に変形しない。
感光体ドラム1、現像ローラ41、供給ローラ42、補助供給ローラ43、回収ローラ46、およびトナー撹拌バー48a,48bは、それぞれ、回転中心軸が固定されており、図示せぬギア列を介して、後述する駆動モータの駆動力を受けて回転する。帯電ローラ2および層規制ローラ45は上記ギア列に接続されておらず、帯電ローラ2は感光体ドラム1と連れ回り、層規制ローラ45は供給ローラ42と連れ回る。層規制ローラ45の回転を連れ回りにするのは、トナーTへの負荷を軽減するためである。
図3は、現像ローラ41、供給ローラ42、補助供給ローラ43、および回収ローラ46の配置を示す図である。以下、図3を参照して、ローラ間のくい込み量Dおよび離間量Gを示す。
ここで、くい込み量Dは、例えばローラAとローラBとが接触している場合に、ローラAの外径を2a、ローラBの外径を2b、ローラAとローラBの回転中心間の距離をrとしたときに、
D=(a+b)−r
で表される。
D=(a+b)−r
で表される。
離間量Gは、例えばローラAとローラBとが離間している(すなわち非接触で対向している)場合に、ローラAの外径を2a、ローラBの外径を2b、ローラAとローラBの回転中心間の距離をrとしたときに、
G=r−(a+b)
で表される。
G=r−(a+b)
で表される。
本実施の形態では、現像ローラ41と供給ローラ42との離間量G1は0.25mm、供給ローラ42と補助供給ローラ43とのくい込み量D2は0.75mm、現像ローラ41と回収ローラ46とのくい込み量D3は0.1mmである。
[現像装置の構成]
以下、現像装置4の具体的な構成例を示す。
本例では、トナーTは、粉砕法で製造され、結着樹脂としてポリエステル、着色剤としてカーボンブラックを用いた、非磁性一成分の負帯電性トナーである。トナーTには、流動性および帯電性をコントロールするために添加剤が添加されている。添加剤としては、例えば、酸化チタン、アルミナ、シリカなどがあり、さらにシリカとしてはシリコーンオイル処理やジシラザン処理などを施したものがある。トナーの体積平均粒子径は5.7μm、円形度は0.92、ブローオフ帯電量は−36μC/gである。なお、体積平均粒子径は、粒度分布測定装置(コールター社製、コールターマルチサイザーII)を使用して測定される。また、円形度は、フロー式粒子像分析装置(シスメックス株式会社製、FPIA−3000)を使用して測定される。ブローオフ帯電量は、粉体帯電量測定装置(京セラ株式会社製、TYPE TB−203)を使用し、トナー0.5gとフェライトキャリア(パウダーテック株式会社製、F−60)9.5gを混合し、30分攪拌した後、ブロー圧7.0kPa、吸引圧−4.5kPaの条件で飽和帯電量を測定することで得られる。
以下、現像装置4の具体的な構成例を示す。
本例では、トナーTは、粉砕法で製造され、結着樹脂としてポリエステル、着色剤としてカーボンブラックを用いた、非磁性一成分の負帯電性トナーである。トナーTには、流動性および帯電性をコントロールするために添加剤が添加されている。添加剤としては、例えば、酸化チタン、アルミナ、シリカなどがあり、さらにシリカとしてはシリコーンオイル処理やジシラザン処理などを施したものがある。トナーの体積平均粒子径は5.7μm、円形度は0.92、ブローオフ帯電量は−36μC/gである。なお、体積平均粒子径は、粒度分布測定装置(コールター社製、コールターマルチサイザーII)を使用して測定される。また、円形度は、フロー式粒子像分析装置(シスメックス株式会社製、FPIA−3000)を使用して測定される。ブローオフ帯電量は、粉体帯電量測定装置(京セラ株式会社製、TYPE TB−203)を使用し、トナー0.5gとフェライトキャリア(パウダーテック株式会社製、F−60)9.5gを混合し、30分攪拌した後、ブロー圧7.0kPa、吸引圧−4.5kPaの条件で飽和帯電量を測定することで得られる。
現像ローラ41は、図4に示されるように、導電性の軸41aと、該軸41aの周囲を被覆する導電性の弾性層41bとを有する。軸41aは、例えば金属製であり、本例ではステンレス製である。弾性層41bの材料としては、シリコーンゴムやウレタンゴムなどの一般的なゴム材料が使用可能であり、本例ではシリコーンゴムが使用される。さらに、トナーTへの電荷付与性を考慮して、弾性層41b上には、弾性層41bの表面を被覆する表層41cとして、アクリル樹脂にカーボンブラック等を分散した半導電性樹脂膜が形成される。弾性層41bのゴム硬度は、アスカーC硬度で50〜80°程度が適当であり、本例ではアスカーC硬度で60°である。
現像ローラ41の表面粗さおよび抵抗値は、後述する層規制ブレード44の設定条件を鑑み、現像ローラ41上のトナー層厚およびトナー帯電量が所望の量となるように設定される。本例では、現像ローラ41の表面の十点平均粗さRzは、2〜8μmである。ここで、十点平均粗さRzは、JIS B0601−1994に基づくものであり、具体的には、表面粗さ・輪郭形状測定機(小坂研究所製、サーフコーダSEF3500)を用い、触針半径2μm、触針圧0.7mN、触針の送り速さ0.1mm/secの条件で測定される。これは、後述する他のローラの十点平均粗さRzについても同様である。
現像ローラ41の抵抗値は、弾性層41bおよび表層41cを含めた測定で1×106〜1×109Ωの範囲が好ましい。本例では、現像ローラ41の抵抗値は7.5×107Ωである。この抵抗値の測定方法を図5により説明する。図5の(a)および(b)は、それぞれ現像ローラ41を正面および側面から見た様子を示す。現像ローラ41の抵抗値は、ハイレジスタンスメータ(ヒューレット・パッカード社製、型番:4339B)51を用いて測定される。具体的には、現像ローラ41の表面に、現像ローラ41の長手方向に沿ってP1からP6までの計6箇所で、幅2.0mm、直径6.0mmのステンレス製のボールベアリング52を20gfの荷重W1で接触させる。そして、P1からP6までのそれぞれの箇所において、ハイレジスタンスメータ51を現像ローラ41の軸41aおよびボールベアリング52と接続し、現像ローラ41を図中矢印方向に60rpmの速度で回転させながら、現像ローラ41の軸41aとボールベアリング52との間に−100Vの電圧を印加し、軸41aとローラ表面(表層41cの表面)との間の抵抗値を、現像ローラ41の1周につき100ポイント測定する。そして、測定された計600ポイントの抵抗値の平均値を現像ローラ41の抵抗値として算出する。
供給ローラ42は、図6に示されるように、導電性の軸42aと、該軸42aの周囲を被覆する弾性層42bと、該弾性層42bの周囲を被覆するチューブ42cとを有する。軸42aは、例えば金属製であり、本例ではステンレス製である。弾性層42bはウレタンにより形成され、チューブ42cはエピクロルヒドリンゴムにより形成される。チューブ42cの表面には、イソシアネート処理が施されている。供給ローラ42の表面の十点平均粗さRzは10μmである。供給ローラ42の表面のアスカーC硬度は10〜40°程度が適当であり、本例では34°である。
供給ローラ42の抵抗値は、弾性層42bおよびチューブ42cを含めた測定で5.0×107Ωである。この抵抗値の測定方法を図7により説明する。図7の(a)および(b)は、それぞれ供給ローラ42を正面および側面から見た様子を示す。供給ローラ42の抵抗値は、ハイレジスタンスメータ51を用いて測定される。具体的には、供給ローラ42の軸42aの両端にそれぞれ500gfの荷重W2をかけて、直径30mmのステンレス製の金属ローラ53に供給ローラ42を押し当てる。そして、金属ローラ53を図中矢印方向に60rpmの速度で回転させ、供給ローラ42の軸42aと金属ローラ53との間に−100Vの電圧を印加し、軸42aとローラ表面(チューブ42cの表面)との間の抵抗値を、供給ローラ42の1周につき100ポイント測定し、その平均値を供給ローラ42の抵抗値として算出する。
補助供給ローラ43は、図8に示されるように、導電性の軸43aと、該軸43aの周囲を被覆する発泡体層43bとを有する。軸43aは、例えば金属製であり、本例ではステンレス製である。発泡体層43bは、シリコーンゴムスポンジで形成される。シリコーンゴムスポンジは、未加硫のシリコーンゴムコンパウンドを押し出し等の方法で成形し、加熱により加硫発泡して得られる。シリコーンゴムコンパウンドは、ジメチルシリコーン生ゴム、メチルフェニルシリコーン生ゴム等の各種生ゴムに、補強性シリカ充填剤、加硫硬化に必要な加硫剤および発泡剤を添加して形成される。発泡剤としては、重炭酸ナトリウム等の無機発泡剤や、ADCA(アゾジカルボンアミド)等の有機発泡剤が用いられる。また、半導電性を付与するために、アセチレンブラックやカーボンブラック等が添加されてもよい。また、補助供給ローラ43の硬度の調整は、加硫剤の添加量により調製される。本例では、補助供給ローラ43のセル目(発泡により生じた微細な孔)の直径は200〜500μmであり、アスカーF硬度は30〜70°である。
層規制ブレード44は、ステンレス製の板状部材であり、その板厚は0.08mmである。図2に示されるように、層規制ブレード44の現像ローラ41との当接部には曲げ加工が施されており、曲げ部の曲率半径は0.18mmである。層規制ブレード44の現像ローラ41に対する線圧は35gf/cmである。
層規制ローラ45は、金属ローラであり、本例ではステンレス製である。層規制ローラ45の外径は、供給ローラ42の外径より小さく、本例では供給ローラ42の軸42aの外径と略同じである。図9は、層規制ローラ45を供給ローラ42に当接させる機構を示す模式図である。層規制ローラ45は、供給ローラ42に接触する方向(図中矢印方向)に変位可能に配置されるとともに、供給ローラ42との接触部N4の外側の両端部E1,E2で、付勢手段としてのばね61,62によって、供給ローラ42を押し込む向き(図中矢印方向)に力を受ける。ばね61の一端61aはトナーケーシング40に固定され、他端61bは層規制ローラ45の端部E1に接続される。同様に、ばね62の一端62aはトナーケーシング40に固定され、他端62bは層規制ローラ45の端部E2に接続される。ばね61,62の層規制ローラ45に対するばね力の大きさは互いに同じである。具体的には、ばね61と62とで、ばね定数、自由長、および初期(現像装置4の組み立て当初)における縮み量は同じである。当該構成により、層規制ローラ45から供給ローラ42に対し、長手方向において均一な力が加えられる。すなわち、長手方向のいずれの当接箇所においても同一の力が加えられる。なお、例えば、層規制ローラ45の端部E1,E2は、トナーケーシング40に変位可能に支持された軸受により回転可能に支持されてもよく、ばね61,62の端部61b、62bは、それぞれ軸受を介して層規制ローラ45の端部E1,E2に接続されてもよい。
回収ローラ46は、図10に示されるように、導電性の軸46aと、該軸46aの周囲を被覆する第1の弾性層46bと、該第1の弾性層46bの周囲を被覆する第2の弾性層46cとを有する。軸46aは、例えば金属製であり、本例ではステンレス製である。また、本例では、第1の弾性層46bはウレタンスポンジで形成され、第2の弾性層46cはナイロンスリーブで構成される。回収ブレード47によるトナーTの掻き落とし性を考慮して、第2の弾性層46cの表面の十点平均粗さRzは1μm以下である。また、回収ローラ46の表面のアスカーC硬度は43°である。回収ローラ46の抵抗値は、第1の弾性層46bおよび第2の弾性層46cを含めた測定で1×106Ωである。この抵抗値の測定方法は、上記の供給ローラ42の抵抗値の測定方法と同様である。
回収ブレード47は、図11に示されるように、回収ローラ46の表面と接触する弾性体47aと、該弾性体47aを保持する金属製の固定板47bとを有する。弾性体47aは、厚さ2mmのウレタンで構成される。固定板47bは、トナーケーシング40に固定される。回収ブレード47は、回収ローラ46に対して線圧50gf/mmで、エッジ部が回収ローラ46に対して1mm程度くい込むように配置される。
トナー撹拌バー48aは、図12に示されるように、クランク形状の金属バーであり、回転することによりトナー撹拌バー48aの周囲のトナーTを撹拌するように構成される。トナー撹拌バー48bは、トナー撹拌バー48aと同じ構成を有し、回転することにより周囲のトナーTを撹拌する。
[制御系の構成]
図13は、画像形成装置100の制御系を示すブロック図である。図13において、画像形成装置100は、印刷制御部71、インターフェイス(I/F)制御部72、受信メモリ73、画像データ編集メモリ74、操作部75、センサ群76、帯電ローラ用電源77、現像ローラ用電源78、供給ローラ用電源79、補助供給ローラ用電源80、回収ローラ用電源81、転写ローラ用電源82、露光制御部83、除電用電源84、定着制御部85、搬送モータ制御部86、駆動制御部87を有する。
図13は、画像形成装置100の制御系を示すブロック図である。図13において、画像形成装置100は、印刷制御部71、インターフェイス(I/F)制御部72、受信メモリ73、画像データ編集メモリ74、操作部75、センサ群76、帯電ローラ用電源77、現像ローラ用電源78、供給ローラ用電源79、補助供給ローラ用電源80、回収ローラ用電源81、転写ローラ用電源82、露光制御部83、除電用電源84、定着制御部85、搬送モータ制御部86、駆動制御部87を有する。
印刷制御部71は、画像形成装置100の全体の動作またはシーケンスを制御する。具体的には、印刷制御部71は、マイクロプロセッサ、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力ポート等によって構成され、図示されない上位装置からI/F制御部72を介して印刷データおよび制御コマンドを受信して画像形成装置100の印刷動作を制御する。
I/F制御部72は、上位装置から印刷データおよび制御コマンドを受信する。受信メモリ73は、I/F制御部72により受信された印刷データを一時的に記録する。画像データ編集メモリ74は、受信メモリ73に記録された印刷データを受け取り、該印刷データを編集処理することによって画像データ(またはイメージデータ)を生成し、該画像データを記録する。操作部75は、画像形成装置100の状態を表示するための表示部(例えばLED)や、画像形成装置100に対する操作者からの指示を受け付けるための操作受付部(例えばスイッチ)を備える。センサ群76は、画像形成装置100の動作や状態を監視するための各種のセンサであり、例えば、用紙位置検出センサ、温湿度センサ、印刷濃度センサを含む。
帯電ローラ用電源77は、感光体ドラム1の表面を帯電させるために、帯電ローラ2に所定の電圧を印加する。現像ローラ用電源78は、感光体ドラム1上の静電潜像にトナーTを付着させるために、現像ローラ41に所定の電圧を印加する。供給ローラ用電源79は、供給ローラ42から現像ローラ41にトナーTを供給するために、所定の電圧を供給ローラ42に印加する。本実施の形態では、供給ローラ用電源79は、供給ローラ42および層規制ローラ45に同じ電圧を印加する。補助供給ローラ用電源80は、補助供給ローラ43から供給ローラ42にトナーTを供給するために、補助供給ローラ43に所定の電流を流す。回収ローラ用電源81は、現像ローラ41上のトナーTを回収ローラ46により回収するために、回収ローラ46に所定の電圧を印加する。転写ローラ用電源82は、感光体ドラム1上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写するために、転写ローラ5に所定の電圧を印加する。なお、帯電ローラ用電源77、現像ローラ用電源78、供給ローラ用電源79、補助供給ローラ用電源80、回収ローラ用電源81、および転写ローラ用電源82は、印刷制御部71からの指示によって、印加する電圧値または電流値を変更することができるように構成されている。
露光制御部83は、画像データ編集メモリ74に記録されたイメージデータをLEDヘッド3に送り、LEDヘッド3を駆動する。除電用電源84は、除電光を発光させるために除電装置7に所定の電圧を印加する。この電圧印加のON/OFFは、印刷制御部71からの指示により制御される。
定着制御部85は、記録媒体Pに転写されたトナー像を記録媒体Pに定着するために、定着装置8に電圧を印加する。具体的には、定着装置8は、記録媒体P上のトナーTを溶融するためのヒータおよび定着装置8の温度を検出する温度センサ等を備え、定着制御部85は、上記温度センサの出力を読み込み、該センサ出力に基づいて上記ヒータを通電させ、定着装置8が一定の温度になるように制御する。
搬送モータ制御部86は、印刷制御部71からの指示に従い、搬送ローラ9a〜9eを駆動する搬送モータ88を制御し、所定のタイミングで記録媒体Pを搬送したり停止させたりする。駆動制御部87は、印刷制御部71からの指示に従い、感光体ドラム1を駆動するための駆動モータ89を制御する。駆動制御部87によって駆動モータ89が駆動されると、感光体ドラム1は図1の矢印R1方向に回転する。
[画像形成装置の動作]
以下、図1,2,13を参照して、画像形成装置100の印刷時の動作を説明する。
画像形成装置100の印刷制御部71は、図示せぬパーソナルコンピュータ等の上位装置から印刷命令を受けると、駆動制御部87を介して駆動モータ89を駆動し、感光体ドラム1を矢印R1方向に一定の周速度で回転させる。感光体ドラム1の回転による駆動力は図示せぬギア列によって伝達され、該ギア列からの駆動力により、現像ローラ41、供給ローラ42、補助供給ローラ43、回収ローラ46、およびトナー撹拌バー48a,48bが、それぞれ図示矢印方向に回転する。このとき、帯電ローラ2に対し、帯電ローラ用電源77から直流電圧が印加され、感光体ドラム1の表面は一様または均一に帯電される。そして、帯電された感光体ドラム1の表面に対し、イメージデータまたは画像信号に対応した光がLEDヘッド3から照射され、感光体ドラム1上に静電潜像が形成される。さらに、後に詳述する現像装置4の動作により、感光体ドラム1上の静電潜像に対してトナーTが付与され、感光体ドラム1上にトナー像が形成される。
以下、図1,2,13を参照して、画像形成装置100の印刷時の動作を説明する。
画像形成装置100の印刷制御部71は、図示せぬパーソナルコンピュータ等の上位装置から印刷命令を受けると、駆動制御部87を介して駆動モータ89を駆動し、感光体ドラム1を矢印R1方向に一定の周速度で回転させる。感光体ドラム1の回転による駆動力は図示せぬギア列によって伝達され、該ギア列からの駆動力により、現像ローラ41、供給ローラ42、補助供給ローラ43、回収ローラ46、およびトナー撹拌バー48a,48bが、それぞれ図示矢印方向に回転する。このとき、帯電ローラ2に対し、帯電ローラ用電源77から直流電圧が印加され、感光体ドラム1の表面は一様または均一に帯電される。そして、帯電された感光体ドラム1の表面に対し、イメージデータまたは画像信号に対応した光がLEDヘッド3から照射され、感光体ドラム1上に静電潜像が形成される。さらに、後に詳述する現像装置4の動作により、感光体ドラム1上の静電潜像に対してトナーTが付与され、感光体ドラム1上にトナー像が形成される。
一方、記録媒体Pが、搬送ローラ9a,9b,9cにより搬送されて転写部Aへと送られる。転写ローラ5には転写ローラ用電源82より電圧が印加され、該電圧によって生じる電界により、感光体ドラム1上に形成されたトナー像が記録媒体Pに転写される。
その後、記録媒体Pはさらに定着装置8へ搬送され、定着装置8において、熱および圧力により、記録媒体P上のトナーTが溶融して記録媒体Pの繊維間に浸透し、トナー像の記録媒体Pへの定着が行われる。トナー像が定着された記録媒体Pは、搬送ローラ9d,9eにより画像形成装置100外部または排出トレイTR2へ送出される。
また、転写後の感光体ドラム1上には若干量のトナーTが残留する場合があるが、この残留トナーTは、クリーニングブレード6により除去される。さらに、除電装置7からの除電光が感光体ドラム1に照射されることにより、感光体ドラム1上の残留電荷が除去される。除電装置7により除電された感光体ドラム1の表面は、再び帯電ローラ2により帯電される。このようにして、感光体ドラム1の表面は、繰り返し画像形成に利用される。
[現像装置の動作]
以下、図2を参照して、現像装置4の画像形成時の動作を説明する。
補助供給ローラ43は、矢印R5方向に回転し、そのスポンジ表面およびセル目内にトナーTを担持して汲み上げ、供給ローラ42との接触部N3に搬送する。
以下、図2を参照して、現像装置4の画像形成時の動作を説明する。
補助供給ローラ43は、矢印R5方向に回転し、そのスポンジ表面およびセル目内にトナーTを担持して汲み上げ、供給ローラ42との接触部N3に搬送する。
供給ローラ42には供給ローラ用電源79により直流電圧−500Vが印加されている。また、補助供給ローラ43には、補助供給ローラ用電源80により、供給ローラ42から補助供給ローラ43に一定の電流(本例では10μA)が流れるよう、−1kV〜−4kVの電圧が印加される。これにより、供給ローラ42と補助供給ローラ43との接触部N3において、補助供給ローラ43から供給ローラ42に向かって、補助供給ローラ43と供給ローラ42との間のトナーTを通過しながら負電荷が移動し、この際、トナーTが負に帯電するとともに、補助供給ローラ43と供給ローラ42との間の電界の作用により、トナーTは供給ローラ42の表面に付着する。
供給ローラ42に付着したトナーTは、供給ローラ42の回転により層規制ローラ45との接触部N4に搬送される。層規制ローラ45を通過する前の時点では、供給ローラ42上の長手方向におけるトナー量の分布は不均一である。供給ローラ42上のトナーTの量は層規制ローラ45により規制され、層規制ローラ45通過後の供給ローラ42の表面上には、供給ローラ42の長手方向に均一な厚さを有するトナーTの薄層が形成される。
ここで、層規制ローラ45の供給ローラ42上のトナーTの量を規制する作用について説明する。ここでは、上記具体的な構成例に係る現像装置4における作用を例示する。
図9に示されるように、層規制ローラ45の両端部E1,E2は同じ強さのばね61,62で押されており、供給ローラ42に対し層規制ローラ45からローラの長手方向に均一な大きさの力が加えられている。このため、供給ローラ42と層規制ローラ45との間を通過するトナーTに対しても、ローラの長手方向において均一な大きさの力がかかる。層規制ローラ45は金属ローラであり、その表面は硬い。一方、層規制ローラ45と対向する供給ローラ42はチューブローラであり、金属ローラに比べ表面が柔らかい。硬いローラが柔らかいローラに対し長手方向に均一な大きさの力で押し付けられると、ローラ間距離(2つのローラの表面間の距離)は、どの瞬間においても長手方向で均一であろうとする。ローラ間のある部分に周りより多くトナーTが搬送されてきた場合、その部分では周りに比べて、トナーTが受ける力(ローラ間の通過を阻止する力)が大きくなり、ローラ間の通過を阻止されるトナーTの量が多くなる。この作用により、ローラ間を通過することができるトナーTの量は、ローラの長手方向で一律に決まる。これにより、層規制ローラ45通過後の供給ローラ42の表面上には、供給ローラ42の長手方向で均一に薄層化されたトナーTの層が形成される。
層規制ローラ45通過後の供給ローラ42上のトナーTは、供給ローラ42の回転により、供給ローラ42と現像ローラ41との対向部N2に搬送される。現像ローラ41および層規制ブレード44には、現像ローラ用電源78により直流電圧−200Vが印加されており、対向部N2において、供給ローラ42に担持されたトナーTは、供給ローラ42と現像ローラ41との間の電界によって現像ローラ41の表面に移動する。
現像ローラ41の表面に移動したトナーTは、現像ローラ41の回転によって搬送され、層規制ブレード44によりさらに薄層化された後、感光体ドラム1上に形成された静電潜像に付着し、現像が行われる。
上記静電潜像の現像に寄与せず現像ローラ41の表面に残留したトナーTは、現像ローラ41の回転により、トナー回収領域である、現像ローラ41と回収ローラ46との接触部(またはくい込み部)N5に到達する。回収ローラ46には、回収ローラ用電源81により直流電圧−100Vが印加されており、接触部N5において、現像ローラ41上の現像残トナーTは、現像ローラ41と回収ローラ46との間の電界によって回収ローラ46に移動して回収される。
回収ローラ46に回収されたトナーTは、回収ローラ46の回転によって搬送され、回収ブレード47により掻き落とされ、再びトナーケーシング40内のトナーTとして利用される。
[現像装置の評価]
本実施の形態の効果を確認するため、実施例の現像装置と、比較例1〜4の現像装置とを評価する試験を行った。この試験では、実施例の現像装置として、上記具体的な構成例に係る現像装置を用いた。
本実施の形態の効果を確認するため、実施例の現像装置と、比較例1〜4の現像装置とを評価する試験を行った。この試験では、実施例の現像装置として、上記具体的な構成例に係る現像装置を用いた。
(比較例)
比較例1の現像装置は、第2の現像剤規制部材がない現像装置である。具体的には、比較例1の現像装置は、層規制ローラ45を持たない点を除き、上記具体的な構成例に係る現像装置と同じ構成を有する。
比較例1の現像装置は、第2の現像剤規制部材がない現像装置である。具体的には、比較例1の現像装置は、層規制ローラ45を持たない点を除き、上記具体的な構成例に係る現像装置と同じ構成を有する。
比較例2の現像装置は、第2の現像剤規制部材が金属製のブレードである現像装置である。具体的には、比較例2の現像装置は、層規制ローラ45の代わりに金属ブレードを有する点を除き、上記具体的な構成例に係る現像装置と同じ構成を有する。
比較例3の現像装置は、第2の現像剤規制部材がフィルムである現像装置である。具体的には、比較例3の現像装置は、層規制ローラ45の代わりにフィルムを有する点を除き、上記具体的な構成例に係る現像装置と同じ構成を有する。
比較例4の現像装置は、第2の現像剤規制部材がゴム製のブレードである現像装置である。具体的には、比較例4の現像装置は、層規制ローラ45の代わりにゴムブレードを有する点を除き、上記具体的な構成例に係る現像装置と同じ構成を有する。
(試験の内容)
実施例および比較例1〜4の現像装置の各々について、以下の試験を行った。
上述の構成を有する画像形成装置に試験対象の現像装置を組み込み、温度23℃、湿度40%の環境下において、所定の印刷パターンで所定の目標印刷枚数まで連続印刷試験を行った。そして、連続印刷試験中に、一定の印刷枚数毎に、ベタ印刷画像および2×2印刷画像を印字し、ベタ印刷画像における白抜け(またはかすれ)の状態、および2×2印刷画像における汚れの状態について判定を行った。
実施例および比較例1〜4の現像装置の各々について、以下の試験を行った。
上述の構成を有する画像形成装置に試験対象の現像装置を組み込み、温度23℃、湿度40%の環境下において、所定の印刷パターンで所定の目標印刷枚数まで連続印刷試験を行った。そして、連続印刷試験中に、一定の印刷枚数毎に、ベタ印刷画像および2×2印刷画像を印字し、ベタ印刷画像における白抜け(またはかすれ)の状態、および2×2印刷画像における汚れの状態について判定を行った。
ここで、ベタ印刷画像とは、画像を構成する全ドットが印字ドット(現像されるべきドット)である静電潜像を形成し、該静電潜像を現像することにより得られる印刷画像であり、具体的には、LEDヘッド3が感光体ドラム1に対して全露光することにより得られる。また、2×2印刷画像とは、図14に示されるような2×2ドットパターンを有する静電潜像を形成し、該静電潜像を現像することにより得られる印刷画像である。2×2ドットパターンは、2×2ドットのマトリクス状の4個の印字ドットが、縦方向および横方向に2ドット間隔でマトリクス状に配列されたパターンである。
白抜けは、トナーの供給量不足によってベタ印刷画像において白く抜ける(またはかすれる)現象である。白抜けの判定では、ベタ印刷画像における白抜けが占める割合(画像全体に対する白抜け部分の面積比率)が6%以上である場合に不良(NG)、6%未満である場合に良好(OK)と判定した。
汚れは、トナーの帯電量や供給量の過多により、現像ローラ41上のトナー層の表面電位が感光体ドラム1上の非印字部分(2×2ドットパターンの印字ドット間に対応する部分)の電位よりも高くなり、すなわち感光体ドラム1上の非印字部分の電位よりトナー層の表面電位が負となり、本来現像されるべきでない部分(非印字部分)にトナーが付着して印刷画像が汚れる現象である。汚れの判定では、汚れの発生が見られる場合に不良(NG)、汚れの発生が見られない場合に良好(OK)と判定した。
(試験の結果)
図15は、本試験の結果を示す。図15には、実施例および比較例1〜4の各々について、「白抜け有無」、「汚れ有無」、および「総合判定」が示されている。「白抜け有無」の欄において、「○」は白抜けが発生しなかったことを表し、「×」は白抜けが発生したことを表す。「汚れ有無」の欄において、「○」は汚れが発生しなかったことを表し、「×」は汚れが発生したことを表す。「総合判定」の欄において、「OK」は白抜けも汚れも発生しなかったことを表し、「NG」は白抜けおよび汚れの少なくとも1つが発生したことを表す。なお、比較例1〜4のいずれにおいても、初期では画像不良は発生しなかった。
図15は、本試験の結果を示す。図15には、実施例および比較例1〜4の各々について、「白抜け有無」、「汚れ有無」、および「総合判定」が示されている。「白抜け有無」の欄において、「○」は白抜けが発生しなかったことを表し、「×」は白抜けが発生したことを表す。「汚れ有無」の欄において、「○」は汚れが発生しなかったことを表し、「×」は汚れが発生したことを表す。「総合判定」の欄において、「OK」は白抜けも汚れも発生しなかったことを表し、「NG」は白抜けおよび汚れの少なくとも1つが発生したことを表す。なお、比較例1〜4のいずれにおいても、初期では画像不良は発生しなかった。
比較例1では、白抜けおよび汚れの両方が発生した。これは、次の理由によるものと考えられる。比較例1においては、供給ローラ42上のトナー量を規制する現像剤規制部材がない。このため、供給ローラ42上における単位面積当たりのトナー量が、供給ローラ42の長手方向の各位置で様々な値を取る。すなわち、供給ローラ42上の長手方向におけるトナー量の分布が不均一となる。このため、供給ローラ42上のトナー量が多い箇所では、トナー供給量が過剰となり汚れが発生する。逆に、供給ローラ42上のトナー量が少ない箇所では、トナー供給量が不足して白抜けが発生する。
比較例2では、白抜けおよび汚れの両方が発生した。これは、次の理由によるものと考えられる。比較例2においては、供給ローラ42が回転するのに対して金属ブレードは固定されている。このため、金属ブレードからトナーTに対して大きな負荷がかかり、トナーTの添加剤の脱離や埋没が起こりトナーTが劣化する。トナーTが劣化し、トナーTの帯電量が不十分になると、供給ローラ42から現像ローラ41にトナーTが移るための静電気力が足りなくなり、現像ローラ41上のトナー量が不足して白抜けが発生する。逆に、トナーTが帯電過多になると、感光体ドラム1上の非印字部分の電位よりも現像ローラ41上のトナー層の電位の方が高くなり、本来現像されるべきでない箇所がトナーTで現像され、汚れが発生する。
比較例3では、汚れが発生した。これは、次の理由によるものと考えられる。比較例3においては、供給ローラ42に対してフィルムを当接させている。しかし、フィルムでは供給ローラ42上のトナー量を規制する力が弱く、トナーTがフィルムをすり抜けてしまい、汚れが発生する。また、比較例3では、放電による白抜けが発生することがあった。フィルムは波打ちしやすく、フィルムから供給ローラ42への放電が発生する。放電が発生した箇所では、トナーTの供給が阻害され、画像上で放電による白抜けが発生する。
比較例4では、白抜けが発生した。これは、次の理由によるものと考えられる。比較例4においては、供給ローラ42が回転するのに対してゴムブレードは固定されている。このため、トナーTがゴムブレードを通過する際にトナーTに摩擦力がかかり、トナーTが劣化し、トナーTの帯電量が不十分となり、トナー供給量が不足して白抜けが発生する。
実施例の現像装置では、白抜けも汚れも発生せず、長期に渡って良好な画像が得られた。これは、次の理由によるものと考えられる。実施例の現像装置では、層規制ローラ45は、供給ローラ42との接触部で供給ローラ42の移動方向と同方向に移動するように回転する。すなわち、供給ローラ42と層規制ローラ45とは、ならい方向に回転する。このため、現像剤規制部材が固定されている構成と比較して、トナーTにかかる負荷が小さく、トナーTの劣化による画像不良が発生しない。また、供給ローラ42の表面が弾性体で構成されていることから、供給ローラ42と層規制ローラ45とが長手方向において満遍なく接触し、供給ローラ42上のトナーTが層規制ローラ45により長手方向で満遍なく規制される。また、層規制ローラ45は、供給ローラ42への当接方向に変位可能に配置され、供給ローラ42に対する当接力が長手方向で均一となるようにバネ61,62で付勢されている。このことから、層規制ローラ45を通過するトナー流量が供給ローラ42の長手方向で均一かつ一定となり、供給ローラ42上のトナー量の分布の不均一による画像不良が発生しない。
[効果]
以上説明した本実施の形態1によれば、下記(1)〜(6)の効果が得られ得る。
(1)本実施の形態では、現像装置は、供給ローラ上のトナーの量を規制する層規制ローラを備え、供給ローラおよび層規制ローラの少なくとも一方は、表面に弾性体を有し、層規制ローラは、供給ローラとの接触部で供給ローラの移動方向と同方向に移動するように回転する。このため、本実施の形態によれば、トナーに過大な負荷をかけることなく、供給ローラ上のトナー量を規制することができる。
以上説明した本実施の形態1によれば、下記(1)〜(6)の効果が得られ得る。
(1)本実施の形態では、現像装置は、供給ローラ上のトナーの量を規制する層規制ローラを備え、供給ローラおよび層規制ローラの少なくとも一方は、表面に弾性体を有し、層規制ローラは、供給ローラとの接触部で供給ローラの移動方向と同方向に移動するように回転する。このため、本実施の形態によれば、トナーに過大な負荷をかけることなく、供給ローラ上のトナー量を規制することができる。
具体的には、層規制ローラが供給ローラとの接触部で供給ローラの移動方向と同方向に移動するように回転することにより、すなわち供給ローラと層規制ローラとが接触してならい方向に回転することにより、現像剤規制部材が固定されている構成と比較して、現像剤規制部材とトナーとの摩擦が少なくなり、トナーへの負荷が低減される。これにより、トナーの劣化による画像不良の発生を防止または軽減することができる。例えば、特許文献1に記載された現像装置では、固定された供給規制ブレードによりトナーに負荷がかかり、トナーの添加剤の脱離や埋没が起こり、トナーの劣化による白抜けや汚れ等の画像不良が発生するという問題があるが、本実施の形態によれば、当該問題を回避または軽減することができる。
また、供給ローラおよび層規制ローラの少なくとも一方が表面に弾性体を有することにより、両ローラとも表面が硬質である場合と比較して、供給ローラと層規制ローラとが満遍なくまたは均一に接触し、供給ローラ上のトナー量が層規制ローラにより満遍なくまたは均一に規制される。これにより、供給ローラ上のトナー量の分布の不均一による画像不良の発生を防止または軽減することができる。
(2)層規制ローラは、導電性ローラである。本態様によれば、層規制ローラ表面の帯電を抑制でき、該帯電による画像不良の発生を抑えることができる。また、層規制ローラの表面を除電する部材を別途設ける場合と比較して、簡易な構成で層規制ローラ表面の帯電を抑制できる。
(3)供給ローラが、表面に弾性体を有する。本態様によれば、層規制ローラを剛性の高い部材で構成することができ、層規制ローラの変形によってトナー量の規制が不均一になることを防止または軽減することができる。また、層規制ローラの剛性を確保しながら、層規制ローラを小径にすることができる。
(4)供給ローラが表面に弾性体を有し、層規制ローラは金属ローラである。本態様によれば、金属ローラの高い導電性により層規制ローラ表面の帯電を抑制でき、金属ローラの高い剛性により層規制ローラの変形を抑制できる。
(5)層規制ローラは、供給ローラに接触する方向に変位可能に配置され、付勢手段によって供給ローラの方向に付勢され、供給ローラと連れ回る。本態様によれば、層規制ローラの供給ローラに対する当接力の変動を抑えることができる。具体的には、ローラの偏心、ローラの外径のふれ、ローラ間のトナー量の変化等による当接力の変動を抑えることができ、ローラの偏心等によらず当接力を略一定に維持することができる。これにより、層規制ローラを通過するトナー量の変動を抑えることができ、トナー供給の過不足による画像不良の発生を防止または軽減することができる。
(6)現像装置は、層規制ローラの供給ローラに対する当接力(すなわち層規制ローラが供給ローラを押す力)が供給ローラの長手方向で均一となるように構成される。本態様によれば、層規制ローラを通過するトナー量を供給ローラの長手方向で均一にすることができる。これにより、層規制ローラ通過後の供給ローラ上のトナー量を供給ローラの長手方向において均一にすることができ、かすれや汚れなどの画像不良の発生を良好に抑制することができる。
実施の形態2.
図16は、実施の形態2における画像形成装置200の制御系を示すブロック図である。画像形成装置200の断面図は図1と同一であり、画像形成ユニット10の断面図は図2と同一である。この画像形成装置200は、実施の形態1の画像形成装置100に対し、供給ローラ42と層規制ローラ45との間に電位差を付与する点で異なっており、その他の部分については同様である。以下の説明では、実施の形態1と同様の部分については、同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。
図16は、実施の形態2における画像形成装置200の制御系を示すブロック図である。画像形成装置200の断面図は図1と同一であり、画像形成ユニット10の断面図は図2と同一である。この画像形成装置200は、実施の形態1の画像形成装置100に対し、供給ローラ42と層規制ローラ45との間に電位差を付与する点で異なっており、その他の部分については同様である。以下の説明では、実施の形態1と同様の部分については、同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。
図16において、画像形成装置200は、図13に示される構成に加えて、層規制ローラ用電源90を有する。
層規制ローラ用電源90は、層規制ローラ45に電圧を印加する電源であり、供給ローラ用電源79とともに電位差付与手段として機能する。層規制ローラ用電源90は、供給ローラ用電源79から供給ローラ42に印加される電圧と異なる電圧を層規制ローラ45に印加することにより、供給ローラ42と層規制ローラ45との間に電位差を付与することができる。
層規制ローラ用電源90は、例えば、供給ローラ42に対する層規制ローラ45の電位がトナーTの帯電極性と逆極性の電位となるように上記電位差を付与する。この場合、供給ローラ42と層規制ローラ45との接触部N4を通過するトナーTは、供給ローラ42と層規制ローラ45との間の電界により、層規制ローラ45側に力を受ける。このため、電位差がない場合よりも、層規制ローラ45通過後の供給ローラ42上のトナー量が少なくなる。
層規制ローラ用電源90は、供給ローラ42に対する層規制ローラ45の電位がトナーTの帯電極性と同極性の電位となるように上記電位差を付与してもよい。この場合、接触部N4を通過するトナーTは、供給ローラ42と層規制ローラ45との間の電界により、供給ローラ42側に力を受ける。このため、電位差がない場合よりも、層規制ローラ45通過後の供給ローラ42上のトナー量が多くなる。
供給ローラ42と層規制ローラ45との間に付与される電位差は、固定であってもよいが、ここでは可変である。
本実施の形態では、印刷制御部71は、供給ローラ42と層規制ローラ45との間に付与される電位差を制御する電位差制御手段として機能する。具体的には、印刷制御部71は、供給ローラ用電源79から供給ローラ42への印加電圧と、層規制ローラ用電源90から層規制ローラ45への印加電圧とを独立に制御して、上記電位差を制御する。例えば、印刷制御部71は、供給ローラ42に一定の電圧を印加し、層規制ローラ45への印加電圧を変化させて、電位差を変化させる。
印刷制御部71は、例えば、低温低湿環境(例えば、温度10℃、湿度20%)などの汚れの発生しやすい条件では、供給ローラ42上のトナー量を減らすように電位差を制御し、高温高湿環境(例えば、温度30℃、湿度80%)などの白抜けの発生しやすい条件では、供給ローラ42上のトナー量を増やすように電位差を制御する。
一つの態様では、印刷制御部71は、環境温度および環境湿度の少なくとも一方に応じて、上記電位差を変化させる。例えば、印刷制御部71は、環境温度および環境湿度を示す情報を取得し、該情報から低温低湿環境であると判断した場合、常温常湿環境(例えば、温度23℃、湿度40%)のときよりも供給ローラ42上のトナー量が減るように電位差を制御する。一方、印刷制御部71は、上記情報から高温高湿環境であると判断した場合、常温常湿環境のときよりも供給ローラ42上のトナー量が増えるように電位差を制御する。なお、印刷制御部71は、環境温度および環境湿度の少なくとも一方を示す情報を取得し、該情報に応じて電位差を連続的または段階的に変化させてもよい。環境温度および環境湿度の少なくとも一方を示す情報としては、例えば、温度センサの出力、湿度センサの出力、部材間の電圧−電流特性を示す情報がある。
図17は、層規制ローラ45に印加される電圧RBと供給ローラ42に印加される電圧SBとの電圧差(すなわち層規制ローラ45と供給ローラ42との電位差)RB−SBを変化させた際の、層規制ローラ45通過後の供給ローラ42上の単位面積当たりのトナーTの量の変化の様子を示す。図17の結果を得るための測定では、供給ローラ42に直流電圧−500Vを印加し、層規制ローラ45への直流電圧を変化させて、電圧差RB−SBを変化させた。
図17より、電圧差RB−SBが大きくなるほど、層規制ローラ45通過後の供給ローラ42上のトナーTの量が少なくなることが分かる。電圧差RB−SBが正の場合、供給ローラ42と層規制ローラ45との間の電界により、供給ローラ42と層規制ローラ45との接触部N4を通過するトナーTは、層規制ローラ45側に移動するように力を受ける。このため、層規制ローラ45通過後に供給ローラ42上に残留するトナーTの量が、電圧差RB−SBが0の場合より少なくなっている。一方、電圧差RB−SBが負の場合には、電圧差RB−SBが0の場合より多くなっている。
以上説明した本実施の形態2によれば、上記実施の形態1の効果の他に、下記(7)〜(11)の効果が得られ得る。
(7)本実施の形態では、現像装置は、供給ローラと層規制ローラとの間に電位差を付与する電位差付与手段を備える。本実施の形態によれば、両ローラ間に電位差を付与しない場合、例えば両ローラに同じ電圧を印加する場合と比べて、層規制ローラ通過後の供給ローラ上のトナーの量を多くしたり少なくしたりすることができる。
(7)本実施の形態では、現像装置は、供給ローラと層規制ローラとの間に電位差を付与する電位差付与手段を備える。本実施の形態によれば、両ローラ間に電位差を付与しない場合、例えば両ローラに同じ電圧を印加する場合と比べて、層規制ローラ通過後の供給ローラ上のトナーの量を多くしたり少なくしたりすることができる。
(8)電位差付与手段は、供給ローラに対する層規制ローラの電位がトナーの帯電極性と逆極性の電位となるように上記電位差を付与する。本態様によれば、電位差を付与しない場合と比較して、層規制ローラ通過後の供給ローラ上のトナーの量を減らすことができる。これにより、例えば、汚れの発生を防ぐことができる。
(9)電位差付与手段は、供給ローラに対する層規制ローラの電位がトナーの帯電極性と同極性の電位となるように上記電位差を付与する。本態様によれば、電位差を付与しない場合と比較して、層規制ローラ通過後の供給ローラ上のトナーの量を増やすことができる。これにより、例えば、白抜けの発生を防ぐことができる。
(10)現像装置は、電位差付与手段により付与される電位差を制御する電位差制御手段を備える。本態様によれば、供給ローラと層規制ローラとの間の電界を変化させ、層規制ローラと供給ローラとの間を通過するトナーにはたらく力の大きさを制御し、層規制ローラ通過後の供給ローラ上のトナーの量を調整することができる。これにより、現像ローラ上のトナーの量の調整が可能となり、より良好な印刷画像を得ることが可能となる。例えば、汚れの発生しやすい条件ではトナー量を減らし、白抜けの発生しやすい条件ではトナー量を増やすなど、条件に応じてトナー量を制御し、より安定して汚れや白抜けの発生のない画像を得ることができる。
(11)電位差制御手段は、環境温度および環境湿度の少なくとも一方に応じて、上記電位差を変化させる。本態様によれば、環境温度または環境湿度に応じて供給ローラ上のトナー量を調整することができ、例えば、低温低湿環境での汚れや高温高湿環境での白抜けの発生をより適切に抑えることができる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様で実施することができる。
例えば、上記実施の形態では、本発明をモノクロプリンタに適用した例を説明したが、本発明は、カラープリンタ、複写機、複合機(MFP:MultiFunction Peripheral)など、他の種類の画像形成装置にも適用可能である。また、トナーも、上記非磁性一成分方式のものに限られず、他の種類のものであってもよい。
また、現像装置または画像形成装置において、適宜、部材の追加、部材の省略、部材の変更(材質、形状、電気的特性等の変更)が行われてもよい。例えば、層規制ローラ45は、金属軸の外周に金属以外の硬質層が形成されたローラなど、表面に金属以外の硬質な部材を有するローラであってもよいし、金属軸の外周に弾性層が形成されたローラなど、表面に弾性体を有するローラであってもよい。また、供給ローラ42は、金属ローラなど、表面が硬質なローラであってもよい。
また、現像装置または画像形成装置において、各部材の位置、配置方法、および回転方向、ならびに部材間の位置関係(例えば接触/非接触)は、適宜変更されてもよい。例えば、層規制ローラ45は、その回転軸が固定されて、供給ローラ42に対して所定のくい込み量で接触するように配置されてもよい。この場合、層規制ローラ45は、駆動モータ等の駆動源からの駆動力により回転するように構成されてもよいし、供給ローラ42と連れ回るように構成されてもよい。
1 感光体ドラム、 2 帯電ローラ、 3 LEDヘッド、 4 現像装置、 5 転写ローラ、 6 クリーニングブレード、 7 除電装置、 8 定着装置、 10 画像形成ユニット、 40 トナーケーシング、 41 現像ローラ、 42 供給ローラ、 43 補助供給ローラ、 44 層規制ブレード、 45 層規制ローラ、 46 回収ローラ、 47 回収ブレード、 48a,48b トナー撹拌バー、 71 印刷制御部、 79 供給ローラ用電源、 90 層規制ローラ用電源、 100,200 画像形成装置。
Claims (9)
- 現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第1の供給部材と、
前記第1の供給部材に前記現像剤を供給する第2の供給部材と、
前記第1の供給部材上の前記現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
を備え、
前記第1の供給部材は、表面に弾性体を有し、
前記現像剤規制部材は、前記第1の供給部材と接触し、前記第1の供給部材との接触部で前記第1の供給部材の移動方向と同方向に移動するように回転する導電性ローラである、
ことを特徴とする現像装置。 - 前記現像剤規制部材は金属ローラであることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記現像剤規制部材は、前記第1の供給部材に接触する方向に変位可能に配置され、付勢手段によって前記第1の供給部材の方向に付勢され、前記第1の供給部材と連れ回ることを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。
- 前記第1の供給部材と前記現像剤規制部材との間に電位差を付与する電位差付与手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記電位差付与手段は、前記第1の供給部材に対する前記現像剤規制部材の電位が前記現像剤の帯電極性と逆極性の電位となるように前記電位差を付与することを特徴とする請求項4に記載の現像装置。
- 前記電位差付与手段は、前記第1の供給部材に対する前記現像剤規制部材の電位が前記現像剤の帯電極性と同極性の電位となるように前記電位差を付与することを特徴とする請求項4に記載の現像装置。
- 前記電位差付与手段により付与される電位差を制御する電位差制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項4から6のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記電位差制御手段は、環境温度および環境湿度の少なくとも一方に応じて、前記電位差を変化させることを特徴とする請求項7に記載の現像装置。
- 潜像担持体と、
前記潜像担持体上の潜像を現像する現像装置と、
を有し、
前記現像装置は、
現像剤を担持し、前記潜像担持体上の潜像に前記現像剤を供給する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第1の供給部材と、
前記第1の供給部材に前記現像剤を供給する第2の供給部材と、
前記第1の供給部材上の前記現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
を備え、
前記第1の供給部材は、表面に弾性体を有し、
前記現像剤規制部材は、前記第1の供給部材と接触し、前記第1の供給部材との接触部で前記第1の供給部材の移動方向と同方向に移動するように回転する導電性ローラである、
ことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012187529A JP2014044358A (ja) | 2012-08-28 | 2012-08-28 | 現像装置および画像形成装置 |
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JP2012187529A JP2014044358A (ja) | 2012-08-28 | 2012-08-28 | 現像装置および画像形成装置 |
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JP2014044358A true JP2014044358A (ja) | 2014-03-13 |
Family
ID=50395651
Family Applications (1)
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JP2012187529A Pending JP2014044358A (ja) | 2012-08-28 | 2012-08-28 | 現像装置および画像形成装置 |
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JP (1) | JP2014044358A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110609459A (zh) * | 2019-09-27 | 2019-12-24 | 珠海联合天润打印耗材有限公司 | 处理盒 |
-
2012
- 2012-08-28 JP JP2012187529A patent/JP2014044358A/ja active Pending
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