JP2015094894A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
表面に形成される潜像に現像剤が供給されることにより形成される現像剤像を担持可能な像担持体と、
現像剤を担持して回転可能に設けられ、前記像担持体に当接して現像剤を供給する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する電圧印加手段と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、導電性の基層と、前記基層を覆う表面層とを備え、
前記表面層の体積抵抗をρc、膜厚をdc、比誘電率をεcとし、
前記規制部材によって層厚が規制された前記現像剤担持体上の現像剤の表面電荷密度をq/s、比誘電率をεt、層厚をdtとし、
前記現像剤担持体との当接領域における前記像担持体の表面の電位をVとし、
前記現像剤担持体の回転により前記当接領域に進入した現像剤が、前記当接領域を通過するのに要する時間をTとした場合に、
を満たすことを特徴とする。
表面に形成される潜像に現像剤が供給されることにより形成される現像剤像を担持可能な像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電する帯電装置と、
帯電された前記像担持体の表面を露光することにより前記潜像を形成する露光装置と、
現像剤を担持して回転可能に設けられ、前記像担持体に当接して現像剤を供給する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する電圧印加手段と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、導電性の基層と、前記基層を覆う表面層とを備え、
前記表面層の体積抵抗をρc、膜厚をdc、比誘電率をεcとし、
前記規制部材によって層厚が規制された前記現像剤担持体上の現像剤の表面電荷密度をq/s、比誘電率をεt、層厚をdtとし、
前記帯電装置によって帯電された前記像担持体の表面のうち露光されない領域の表面電位と、前記現像剤担持体の表面電位との電位差をVbackとし、
前記現像剤担持体の回転により前記当接領域に進入した現像剤が、前記当接領域を通過するのに要する時間をTとした場合に、
を満たすことを特徴とする。
図1、図2を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。図2は、実施形態1に係るカートリッジの構成を示す概略断面図である。図2(a)は、現像ローラと感光体ドラムとが当接した状態を示し、図2(b)は、現像ローラと感光体ドラムとが離間した状態を示している。
ラックのトナーが充填されたカートリッジ11が装着され、それら各色のトナーが中間転写体6に順次転写されてカラー画像が形成される。
する離間位置B(図2(b)の実線で示す位置)との間を移動可能(当接離間可能)に設けられている。感光体ドラム1との摺擦によるトナー12の劣化や感光体ドラム1の磨耗を防ぐために、非画像形成中に適宜、感光体ドラム1と離間するように調整した。
次に、図4を参照して、実施形態2について説明する。図4は、実施形態2に係るカートリッジの構成を示す概略断面図である。実施形態2に係る画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、トナーリサイクルプロセス(クリーナレスシステム)のレーザプリンタである。前述の実施形態1の画像形成装置と同様の点については再度の説明を省略し、異なる点についてのみ以下説明する。本発明の実施形態1と最も異なる点は、感光体ドラムをクリーニングするクリーニングブレード9を廃し、転写残トナーをリサイクルすると
ころにある。転写残トナーが帯電など他のプロセスに悪影響を及ぼさないように、転写残トナーを循環させて現像装置4に回収する。具体的には、実施形態1に対し以下の構成を変更した。
以下、後述する実施例、比較例で用いた現像ローラ14(現像ローラA〜E)の作製方法等について説明する。なお、実施形態1の画像形成装置の構成に、現像ローラAを適用したものを実施例1、現像ローラBを適用したものを比較例1、現像ローラCを適用したものを比較例2、現像ローラEを適用したものを実施例2とする。また、実施形態2の画像形成装置の構成に、現像ローラAを適用したものを実施例3、現像ローラBを適用したものを比較例3、現像ローラCを適用したものを比較例4、現像ローラEを適用したものを実施例4とする。
実施例1、3で用いる現像ローラAは、以下のように作製した。導電性支持体である外径φ6(mm)の芯金電極14aの周囲に、導電剤が配合された導電性の基層としてのシリコンゴム層14bを設けた。シリコンゴム層14bの表層には粗し粒子と導電剤を分散させたウレタン樹脂を10μmコーティングし、現像ローラA全体の外径はφ11.5(mm)とした。さらに、表面層として、電子線蒸着によりAl2O3(酸化アルミニウム)層を100nm設けた。現像ローラAの抵抗は、シリコンゴム層とウレタン樹脂とAl2O3層を一体に切り出し、厚さ方向に200Vを印加した時に約109Ωcm2であった。また、Al2O3層(表面層)の体積抵抗ρcは約1014Ωcmであった。
比較例1、3で用いる現像ローラBは、以下のように作製した。導電性支持体である外径φ6(mm)の芯金電極14aの周囲に、導電剤が配合された導電性のシリコンゴム層14bを設けた。シリコンゴム層14bの表層には、表面層として粗し粒子と導電剤を分散させたウレタン樹脂を10μmコーティングし、現像ローラB全体の外径はφ11.5(mm)とした。現像ローラBの抵抗は、シリコンゴム層とウレタン層を一体に切り出し、厚さ方向に200Vを印加した時に約106Ωcm2であった。また、ウレタン層の体積抵抗ρcは約108Ωcmであった。
比較例2、4で用いる現像ローラCは、現像ローラBに対して平均体積抵抗を大きくすることを目的に、以下のように作製した。現像ローラCは導電性支持体である外径φ6(mm)の芯金電極14aの周囲に、導電剤が配合された導電性のシリコンゴム層14bが
設けられている。シリコンゴム層14bの表層には、粗し粒子や導電剤を分散しないウレタン樹脂10μmを表面層としてコーティングしており、現像ローラC全体の外径はφ11.5(mm)とした。現像ローラCの抵抗は、シリコンゴム層とウレタン樹脂を一体に切り出し、厚さ方向に200Vを印加した時に約107Ωcm2であった。また、ウレタンの体積抵抗ρcは約1010Ωcmであった。
現像ローラDは、以下のように作製した。導電性支持体である外径φ6(mm)の芯金電極14aの周囲に、導電剤が配合された導電性のシリコンゴム層14bを設けた。シリコンゴム層14bの表層には粗し粒子と導電剤を分散させたウレタン樹脂を10μmコーティングし、現像ローラD全体の外径はφ11.5(mm)とした。さらに、表面層として、電子線蒸着によりAl2O3膜を1μm設けた。現像ローラDの抵抗は、シリコンゴム層とウレタン樹脂とAl2O3膜を一体に切り出し、厚さ方向に200Vを印加した時に約1010Ωcm2であった。また、Al2O3膜の体積抵抗ρcは約1014Ωcmであった。現像ローラDは、実施例1、3で用いた現像ローラAのAl2O3層の膜厚を大きくし、1μmとした例である。
実施例2、4で用いる現像ローラEは、以下のように作製した。導電性支持体である外径φ6(mm)の芯金電極14aの周囲に、導電剤が配合された導電性のシリコンゴム層14bを設けた。シリコンゴム層14bの表層には粗し粒子と導電剤を分散させたウレタン樹脂を10μmコーティングし、現像ローラE全体の外径はφ11.5(mm)とした。さらに表面層として、電子線蒸着によりAl2O3膜を200nm設けた。さらに、150℃下で、30分加熱した。現像ローラEの抵抗は、シリコンゴム層とウレタン樹脂とAl2O3膜を一体に切り出し、厚さ方向に200Vを印加した時に約1010Ωcm2であった。また、Al2O3膜の体積抵抗ρcは約3.0×1014Ωcmであった。
以下、実施形態1のカートリッジの構成に現像ローラAを用いた実施例1について詳細に説明する。発明者らは、鋭意検討を重ね以下の(式1)の関係を有する時、カブリ量を著しく抑制することを見出した。なお、カブリとは、感光体ドラム1と現像ローラAが接触する現像ニップ部Nで、トナーの電荷が減衰したり、トナーの極性が反転することにより、本来印字しない非画像部(未露光部)においてトナーがわずか現像され地汚れのように現れる画像不良のことである。カブリ量とは、カブリの発生によって、感光体ドラム1上に転移したトナーの量である。
は、現像ローラAの回転によって現像ローラAと感光体ドラム1との当接部である現像ニップ部Nに進入したトナーが、現像ニップ部Nを通過するために要する時間である。実施例1に係る画像形成装置は、プロセススピードが240mm/sec(第1速度)と60mm/sec(第2速度)の2つのモード(第1モード、第2モード)を有している。上述の周速比と現像ニップ部Nの幅(1.1mm)を考慮すると、トナー通過時間Tは、各モードにおいて、それぞれ3.91msec、15.7msecとなる。また、Vは、感光体ドラム1と、トナーを担持する現像ローラが当接した状態で、現像ニップ部Nにおいける感光体ドラム1の表面電位である。すなわち、Vは、感光体ドラム1と現像ローラAがトナー12層を介して近接した時のトナー層に実質的に印加される実効電圧であり、詳細については後述する。
密度で考えるのが良い。なぜならば、トナーは回転しないときは電流を流さないが、回転すると電流を流すなど、表面の空間電荷が接続された端子と直接接することで電荷をやり取りする性質を持つからである。
面電荷密度q/sを比較したグラフである。図5の縦軸は、横軸に示す電荷密度の値をとるトナーの個数頻度を示している。本例では3000個のトナーを測定した。図5から分かるように、現像ローラ14上のトナー12の表面電荷密度q/sは、現像ニップ部Nを通過することで減衰していることを確認した。結果、カブリは促進される。
××:カブリ量が5.0%以上である。
×:カブリ量が3.0%以上5.0%未満である。
△:カブリ量が1.0%以上3.0%未満である。
○:カブリ量が0.5%以上1.0%未満である。
◎:カブリ量が0.5%未満である。
なお、100枚印字後におけるカブリ評価を表中の「初期カブリ」に示し、3000枚印字後におけるカブリ評価を表中の「耐久カブリ」に示す。
あった。
比較例1において、通常速モード時の初期においてカブリは良好である。この理由は、Vbackが小さく、現像ニップ部N通過時間Tが小さいため、現像ローラ側へのトナー電荷が逃げにくいためと考えられる。またトナー劣化も進行していないため、トナーの電荷量の絶対量が大きいため、トナー電荷が減衰しても、著しくカブリ量の増加を抑制できると考えられる。しかしながら、厚紙等を通紙時に実行される低速モード時においては、現像ニップ部N通過時間Tが増加し、トナー電荷が現像ローラ側へ逃げやすくなるため、カブリ量の増加が認められる。
、クリーニングブレード9により削られると、Cpは膜厚に反比例するため大きくなる。その結果、Ctの影響が小さくなり、実効的電圧Vは、Vbackに近くなる。その結果、現像ニップ部N間において、トナー層にかかる実効電圧Vは大きくなり、トナー電荷の減衰及びカブリ量が著しく増加すると考えられる。
実施形態2に係る画像形成装置は、クリーニングブレード9を有しておらず、転写工程で転写されずに感光体ドラム1上に残留した転写残トナーが、帯電ローラ2通過時にネガ化され、現像ニップ部Nにおいて現像装置4に回収されるように構成した例である。また、現像ニップ部Nでの戻りトナーの回収性を向上するため、Vbackを500Vと大きく設定した例である(このときのVbackを以下、高Vbackという)。
Claims (10)
- 表面に形成される潜像に現像剤が供給されることにより形成される現像剤像を担持可能な像担持体と、
現像剤を担持して回転可能に設けられ、前記像担持体に当接して現像剤を供給する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する電圧印加手段と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、導電性の基層と、前記基層を覆う表面層とを備え、
前記表面層の体積抵抗をρc、膜厚をdc、比誘電率をεcとし、
前記規制部材によって層厚が規制された前記現像剤担持体上の現像剤の表面電荷密度をq/s、比誘電率をεt、層厚をdtとし、
前記現像剤担持体との当接領域における前記像担持体の表面の電位をVとし、
前記現像剤担持体の回転により前記当接領域に進入した現像剤が、前記当接領域を通過するのに要する時間をTとした場合に、
を満たすことを特徴とする画像形成装置。 - 前記膜厚dcは1μmよりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 表面に形成される潜像に現像剤が供給されることにより形成される現像剤像を担持可能な像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電する帯電装置と、
帯電された前記像担持体の表面を露光することにより前記潜像を形成する露光装置と、
現像剤を担持して回転可能に設けられ、前記像担持体に当接して現像剤を供給する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する電圧印加手段と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、導電性の基層と、前記基層を覆う表面層とを備え、
前記表面層の体積抵抗をρc、膜厚をdc、比誘電率をεcとし、
前記規制部材によって層厚が規制された前記現像剤担持体上の現像剤の表面電荷密度をq/s、比誘電率をεt、層厚をdtとし、
前記帯電装置によって帯電された前記像担持体の表面のうち露光されない領域の表面電位と、前記現像剤担持体の表面電位との電位差をVbackとし、
前記現像剤担持体の回転により前記当接領域に進入した現像剤が、前記当接領域を通過するのに要する時間をTとした場合に、
を満たすことを特徴とする画像形成装置。 - 前記膜厚dcは1μmよりも小さいことを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体は、前記当接領域における表面移動方向が前記現像剤担持体と同方向となるよう回転可能に設けられ、
前記現像剤担持体の方が前記像担持体よりも回転の速さが速いことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記現像剤担持体は、前記像担持体に対して当接離間可能に設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体が第1速度で回転する第1モードと、前記第1速度よりも遅い第2速度で回転する第2モードとを有する請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤は一成分非磁性トナーであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記表面層は、アルミナからなることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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