JP2018060140A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面が金属材料である層規制部材で現像剤の層厚を規制する場合と比較し、現像ロールが保持する現像剤層の単位面積当たりの現像剤の質量の低下を抑制する。【解決手段】トリマーバー６０は、円柱状とされ、現像ロール４２の現像剤層ＧＳの層厚を規制する機能を有している。また、トリマーバー６０は、円柱状の金属丸棒６０Ａと、この金属丸棒６０Ａの周囲に形成された樹脂層６０Ｂと、で構成されている。よって、現像剤がトリマーギャップ５１を通過する際に、現像剤を構成するキャリアによって、樹脂層６０Ｂが削られトリマーギャップ５１が広くなる。【選択図】図２

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。

特許文献１には、非磁性一成分現像剤により静電潜像を現像する現像装置に関する技術が開示されている。この先行技術では、回転中心から外周までの距離が徐々に増加され、周囲の曲率半径が増大されるロール状の層規制部材を用い、現像ロールとの接触位置を変える事により現像ロール上のトナーの層厚及びトナーの帯電量を変動し、現像時の画像濃度を調整している。また、スプリングにより層規制部材に回転トルクを付与し、層規制部材の摩耗に伴い順次層規制部材を回動し、現像ロールに層規制部材の新たな部分を圧接することにより層規制部材の長寿命化を図っている。

特許文献２には、非磁性トナーと磁性キャリアを混合した二成分現像剤を使用する現像装置及びこれに用いられる現像剤層規制部材に関する技術が開示されている。この先行技術では、現像スリーブに保持された現像剤量を規制する現像剤層規制部材は、樹脂からなる基材樹脂板と、現像剤層規制部材の表面に、基材樹脂板の樹脂より硬い樹脂で、基材樹脂板をコーティングした樹脂ハードコート層と、を有することを特徴としている。

特開平７−２６１５４８号公報 特開２０１３−２００８５号公報

本発明は、表面が金属材料である層規制部材で現像剤層の層厚を規制する場合と比較し、現像ロールが保持する現像剤層の単位面積当たりの現像剤の質量が経時で低下することを抑制することが目的である。

請求項１の発明は、外周面に現像剤を保持する現像ロールと、前記現像剤によって削られる樹脂層が少なくとも前記現像ローラ側を向く表面に設けられ、前記現像ロールが保持する前記現像剤の層厚を規制する層規制部材と、を備える現像装置である。

請求項２の発明は、前記層規制部材は、金属丸棒と、前記金属丸棒の表面に設けられた前記樹脂層と、で構成されている請求項１に記載の現像装置である。

請求項３の発明は、前記樹脂層は、前記現像剤を構成するトナーのバインダー樹脂と同種の樹脂材料で構成されている、請求項１又は請求項２に記載の現像装置である。

請求項４の発明は、静電潜像が形成される像保持体と、前記像保持体と前記現像ロールが対向するように設けられた請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の現像装置と、を備える画像形成装置である。

請求項５の発明は、前記現像ロールの累積回転数又は累積駆動時間が大きくなると小さいときよりも、現像バイアスが大きくなるように前記現像ロールに電圧を印加する印加手段を有する、請求項４に記載の画像形成装置である。

請求項１に記載の発明によれば、表面が金属材料である層規制部材で現像剤層の層厚を規制する場合と比較し、現像剤層の単位面積当たりの質量が経時で低下することを抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、層規制部材が全て樹脂材料で構成されている場合と比較し、層規制部材の撓みを抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、樹脂層が現像剤を構成するトナーのバインダー樹脂と異なる樹脂材料で構成されている場合と比較し、樹脂層が削れて現像剤に混入するとこによる画像品質に与える影響を抑えることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載以外の現像装置を用いる場合と比較し、現像ロールの現像剤層の単位面積当たりの現像剤の質量が経時で低下することに伴う画像品質の低下を抑制することができる。

請求項５に記載の発明によれば、現像ロールに印加される現像バイアスが常に一定の場合と比較し、画像濃度の低下が抑制される。

実施形態の画像形成装置の概略図(正面図)である。 実施形態の画像形成装置を構成する現像装置及び感光体の一部の概略図（正面図）である。 現像装置の要部を模式的に示す拡大図であり、（Ａ）はトリマーバーが初期状態の図であり、（Ｂ）はトリマーバーが経時変化した後の図である。 現像ロールの現像剤層の経時変化を示すグラフである。 制御部と電源と現像ロールとを示すブロック図である。

以下、発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。まず、実施形態の画像形成装置１０の全体構成及び動作について説明する。次いで、本実施形態の現像装置２８）について説明する。次いで、本実施形態の作用について説明する。

また、以下の説明では、図面に矢印Ｘ及び矢印−Ｘで示す方向を装置幅方向右側及び左側、図面に矢印Ｚ及び矢印−Ｚで示す方向を装置高さ方向上側及び下側（以下、上側及び下側という。）とする。また、装置幅方向及び装置高さ方向のそれぞれに直交する方向（矢印Ｙ及び矢印−Ｙ方向）を装置奥行き方向手前側及び奥側とする。

≪画像形成装置の全体構成≫
まず、画像形成装置１０の全体構成について、図１を参照しつつ説明する。画像形成装置１０は、トナー像形成部２０と、搬送装置３０と、定着装置３２と、制御部３４と、を含んで構成される電子写真方式の装置とされている。

＜トナー像形成部＞
トナー像形成部２０は、帯電、露光、現像、転写の各工程を行って、搬送装置３０により搬送される媒体Ｐにトナー像を形成する機能を有する。トナー像形成部２０は、感光体２２と、帯電装置２４と、露光装置２６と、現像装置２８と、転写装置２９と、を含んで構成されている。

像保持体の一例としての感光体２２は、筒状とされており、駆動源（図示省略）に駆動されて軸周り（矢印Ａ方向）に回転するようになっている。

帯電装置２４は、軸周りに回転する感光体２２を帯電する機能を有する。露光装置２６は、帯電装置２４が帯電した感光体２２に潜像を形成する機能を有する。

現像装置２８は、露光装置２６が感光体２２に形成した潜像を、トナーを用いてトナー像として現像する（トナー像を形成する）機能を有する。

転写装置２９は、転写ロール２６Ａを含んで構成されており、転写ロール２６Ａと感光体２２とニップＮを形成し、感光体２２に形成されたトナー像をニップＮに搬送される媒体Ｐに転写する機能を有する。

なお、本実施形態のトナー像形成部２０において、感光体２２と現像装置２８とは、一体的に画像形成装置本体に取り付け可能なカートリッジ２１を構成している。

＜搬送装置＞
搬送装置３０は、媒体Ｐの搬送経路（図中の二点鎖線）を搬送経路として、媒体Ｐを搬送方向（矢印Ｂ方向）に搬送する機能を有する。

＜定着装置＞
定着装置３２は、トナー像形成部２０により媒体Ｐに形成されたトナー像を加熱、加圧して、媒体Ｐにトナーを定着させる機能を有する。

＜制御部＞
制御部３４は、画像形成装置１０を構成する構成要素を制御する機能を有する。制御部３４の具体的な機能については、画像形成装置の動作及び現像バイアス制御で説明する。

以上が、実施形態の画像形成装置１０の全体構成についての説明である。

≪画像形成装置の動作≫
次に、本実施形態の画像形成装置１０の動作について、図１を参照しつつ説明する。

外部装置（図示省略）から画像データを受け取った制御部３４は、トナー像形成部２０を作動させる。そして、帯電装置２４が感光体２２を帯電し、露光装置２６が感光体２２を露光して潜像を形成し、現像装置２８が潜像を現像することで感光体２２にはトナー像が形成される。

また、制御部３４は、搬送装置３０を作動させて、感光体２２に形成されたトナー像が感光体２２の回転によりニップＮに到達するタイミングに合わせて、媒体ＰをニップＮに送り込む。そして、制御部３４は、転写装置２９により感光体２２に形成されたトナー像を媒体Ｐに転写させる。

次いで、定着装置３２は、転写装置２９により媒体Ｐに転写されたトナー像を、加熱及び加圧し、媒体Ｐにトナー像を定着させる。そして、トナー像が定着された媒体Ｐは、搬送装置３０により画像形成装置１０の外に排出されて、画像形成装置１０の動作が終了する。

以上が、画像形成装置１０の動作についての説明である。

≪現像装置≫
次に、現像装置２８の詳細を説明する。

現像装置２８は、図２に示されるように、現像ロール４２と、供給部５０と、トリマーバー６０と、筐体７０と、を含んで構成されている。

＜現像ロール４２＞
本実施形態の現像ロール４２は、内部に周方向に複数の磁極が配置された所謂マグネットロールであり、回転軸４２Ａと、円筒状とされる本体４２Ｂと、を含んで構成されている。本体４２Ｂは、その両端から回転軸４２Ａがはみ出した状態で回転軸４２Ａの外周に設けられている。すなわち、回転軸４２Ａの一端は、少なくとも本体４２Ｂの端部からはみ出している。また、現像ロール４２は、感光体２２と互いの軸を揃えた状態で、感光体２２に対向している。

そして、現像ロール４２は、本体４２Ｂの外周面４２Ｃに、後述するトリマーバー６０によって層厚が規制された現像剤層ＧＳを保持した状態で、駆動源（図示省略）により軸周りに回転し、感光体２２の潜像をトナー像として現像する。

なお、図１及び図２における矢印Ｃは、現像ロール４２の回転方向を示している。また、実施形態の現像装置２８の現像ロール４２が外周面４２Ｃに保持する現像剤Ｇは、トナー及びキャリアを含んでいる。よって、本実施形態の現像方式は、二成分現像方式である。

トナーは、バインダー樹脂にカーボンブラック等が内添されたトナー母体に、シリカ粒子などが外添された構造となっている。また、キャリアは、フェライト粒子が樹脂コーティングされた構造となっている。

図５に示すように、現像ロール４２には電源３３が電気的に接続されている。電源３３は、感光体２２に形成された静電潜像を現像剤Ｇ（図２参照）で現像して可視化するために、現像バイアスを現像ロール４２に印加する。また、電源３３は制御部３４によって制御されている。

＜供給部＞
図２に示すように、供給部５０は、筐体７０内に収容されている現像剤Ｇを攪拌して、攪拌した現像剤Ｇを現像ロール４２に供給する機能を有する。供給部５０は、攪拌ロール５２と、供給ロール５４と、を含んで構成されている。なお、供給部５０は、現像ロール４２よりも下側に配置されている。

＜筐体＞
筐体７０は、前述のとおり、現像剤Ｇを収容する機能を有する。また、筐体７０は、長尺状とされており、装置奥行き方向に沿って配置され、現像ロール４２を、図示していない一対の軸受を介して支持している。

筐体７０は、本体７２と、蓋７４と、を含んで構成されている。本体７２の上側の部分には、装置奥行き方向に沿う長尺の開口７２Ａが形成されている。また、蓋７４は、トリマーバー６０の上側から現像剤Ｇが漏れ出さないように、開口７２Ａの一部を塞いでいる。

＜トリマーバー＞
層規制部材の一例としてのトリマーバー６０は、円柱状とされ、現像ロール４２の現像剤層ＧＳの層厚を規制する機能を有している。

トリマーバー６０は、図２に示されるように、現像ロール４２における供給ロール５４に対向する位置（一例として、図中の二点鎖線内Ｓの位置）よりも回転方向下流側、かつ、現像ロール４２における感光体２２に対向する位置よりも上流側に配置されている。

図３（Ａ）に示すように、トリマーバー６０は、円柱状の金属丸棒６０Ａと、この金属丸棒６０Ａの周囲に形成された樹脂層６０Ｂと、で構成されている。

樹脂層６０Ｂは、現像剤Ｇ（図２参照）を構成するトナーのトナー母体のバインダー樹脂と同種の樹脂材料で形成されている。バインダー樹脂と同種の樹脂材料は、一例としてスチレンアクリル及びポリエステルなどである。また、樹脂層６０Ｂの層厚は、一例として、２０μｍ〜２００μｍであり、本実施形態では８０μｍである。

本実施形態のトリマーバー６０においては、金属丸棒６０Ａは、磁性のＳＵＳ材で構成されている。

また、トリマーバー６０の外周面６０Ｃと現像ロール４２の外周面４２Ｃとの隙間をトリマーギャップ５１とする。そして、前述したように、このトリマーギャップ５１を現像剤Ｇ（図２参照）が通過することで、現像剤層ＧＳ（図２参照）の層厚が規制される。

＜現像バイアス制御＞
図５に示すように、電源３３から現像ロール４２に現像バイアス電圧が印加されている。この現像バイアス電圧が、現像ロール４２の累積駆動時間の増加に伴って、大きくなるように、制御部３４によって電源３３が制御されている。

一例として、本実施形態では、累積駆動時間が２４時間経過するごとに、現像バイアスの直流成分が５Ｖ大きくなるように、制御されている。なお、本実施形態では、現像ロール４２には、マイナスの電圧を印加しているので、２４時間経過するごとに５Ｖ低下させている。

≪作用≫
次に、本実施形態の作用について説明する。

図３（Ａ）に示すように、初期状態においては、現像ロール４２の外周面４２Ｃとトリマーバー６０の外周面６０Ｃとの隙間、すなわちトリマーギャップ５１は、Ｌ１である。しかし、現像剤Ｇ（図２参照）がトリマーギャップ５１を通過する際に、現像剤Ｇ（図２参照）を構成するキャリアによって、現像ロール４２に対向する部位の樹脂層６０Ｂが削られトリマーギャップ５１が徐々に広くなる。なお、最終的には、現像ロール４２に対向する部位の樹脂層６０Ｂがなくなると、トリマーギャップ５１はＬ２となる。

ここで、図４は、印字枚数と現像剤層ＧＳ（図２参照）の単位面積当たりの現像剤Ｇの質量（以降「ＭＯＳ」と記す）との関係を示すグラフである。また、実線（（黒四角（■））は、本実施形態のトリマーバー６０の場合であり、破線（黒丸（●））は比較例のトリマーバーが金属丸棒６０Ａのみで構成されている場合である。なお、比較例の金属丸棒６０Ａのみで構成されトリマーバーの初期のトリマーギャップ５１はＬ１である。

金属丸棒６０Ａだけで構成されている比較例としてのトリマーバーの場合は、トリマーギャップ５１がＬ１で一定である。この場合、図４のグラフの破線（黒丸（●））に示すように、現像ロール４２の外周面４２Ｃの摩耗による搬送力の低下及び現像剤Ｇの劣化等により、現像ロール４２の現像剤層ＧＳのＭＯＳが経時で減少していく。そして、現像ロール４２の現像剤層ＧＳのＭＯＳが減少すると、画像濃度の低下及び画像濃度のムラ等の画像品質の低下する発生する場合がある。

これに対して、本実施形態のトリマーバー６０の場合は、現像剤Ｇによって、トリマーバー６０の樹脂層６０Ｂが削られ、トリマーギャップ５１が大きくなる（図３を参照）。よって、比較例の金属丸棒６０Ａのみのトリマーバーで現像剤層ＧＳの層厚を規制する場合と比較し、現像ロール４２の現像剤層ＧＳのＭＯＳの経時の減少が抑制される。

本実施形態のトリマーバー６０の樹脂層６０Ｂは、削れると現像剤Ｇに混入する。しかし、樹脂層６０Ｂは、現像剤Ｇを構成するトナーのトナー母体のバインダー樹脂と同種の樹脂材料で構成されている。よって、樹脂層６０Ｂが削れて現像剤Ｇに混入しても、樹脂層６０Ｂがバインダー樹脂と異なる樹脂材料で構成されている場合と比較し、混入による画質への影響が少ない、又は影響が無い。

なお、樹脂層６０Ｂの層厚及び硬さ等は、トリマーギャップ５１がＬ１で一定である場合の現像剤層のＭＯＳの減少に応じて適宜対応する。つまり、図４のグラフの破線（黒丸（●））が、実線（黒四角（■））に近づくように、樹脂層６０Ｂの層厚及び硬さ等を調整する。

また、現像ロール４２の現像剤層ＧＳのＭＯＳの減少が抑制されても、トナーの帯電特性は、樹脂層６０Ｂの厚み及び樹脂層６０Ｂの有無によって変化し、これにより画像濃度が低下する場合がある。しかし、本実施形態では、現像ロール４２の累積駆動時間が２４時間経過するごとに、現像バイアスの直流成分が５Ｖ大きくなるように制御されているので、現像バイアスが一定の場合と比較し、濃度低下が抑制される。

また、トリマーバー６０は、金属丸棒６０Ａと樹脂層６０Ｂとで構成されているので、層規制部材が全て樹脂材料で構成されている場合と比較し、高剛性であり、撓みを抑制することができる。

＜その他＞
尚、本発明は、上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態では、現像方式は二成分現像方式であったが、これに限定されるものでない。一成分現像方式にも適用可能である。

また、例えば、上記実施形態では、樹脂層６０Ｂは、現像剤Ｇを構成するトナーのバインダー樹脂と同種の樹脂材料で構成されていたが、これに限定されない。現像剤Ｇによって削られる軟らかさの樹脂材料であればよい。より具体的には、樹脂層６０Ｂは、現像剤Ｇを構成するキャリア、トナー母体、及び外添剤等によって削られる軟らかさの樹脂材料であればよい。例えば、二成分現像方式では現像剤Ｇを構成するキャリアよりも軟らかい樹脂材料であればよい。また、一成分現像方式では、現像剤Ｇを構成するトナー母体を構成するバインダー樹脂、トナー母体に内添された磁性粉、及びシリカ等の外添剤等よりも軟らかい樹脂材料であればよい。

また、例えば、上記実施形態では、樹脂層６０Ｂは、金属丸棒６０Ａの全周に亘って形成されていたが、これに限定されない。樹脂層６０Ｂは、少なくとも現像ロール４２側を向く表面に形成されていればよい。

また、例えば、上記実施形態では、トリマーバー６０は円柱状であったが、これに限定されない。円柱以外、例えば、四角柱状及び板状等であってもよい。

また、金属丸棒６０Ａは磁性ＳＵＳ材で構成されていたが、これに限定されない。金属丸棒６０Ａは、非磁性材料で構成されていてもよい。

更に、金属材料以外の本体、例えば、高剛性の樹脂材料で構成された本体に、本体よりも軟らかく現像剤Ｇで削られる樹脂材料で樹脂層が形成された層規制部材であってもよい。

本実施形態では、現像ロール４２の累積駆動時間が２４時間経過するごとに、現像バイアスの直流成分が５Ｖ大きくなるように制御されていいたが、これに限定されない。現像ロール４２の累積駆動時間と濃度低下との関係に応じて、適宜現像バイアスを調整すればよい。また、現像ロール４２の累積駆動時間でなく、累積回転数に応じて、現像バイアスを大きくしてもよい。また、現像バイアスは、累積駆動時間又は累積回転数によることなく、一定であってもよい。

また、画像形成装置の構成としては、上記実施形態の構成に限られず種々の構成とすることが可能である。更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

１０ 画像形成装置
２２ 感光体（像保持体の一例）
２８ 現像装置
３３ 電源（印加手段の一例）
３４ 制御部（印加手段の一例）
４２ 現像ロール
６０ トリマーバー（層規制部材の一例）
６０Ａ 金属丸棒
６０Ｂ 樹脂層

Claims (5)

1. 外周面に現像剤を保持する現像ロールと、
   前記現像剤によって削られる樹脂層が少なくとも前記現像ロール側を向く表面に設けられ、前記現像ロールが保持する前記現像剤の層厚を規制する層規制部材と、
   を備える現像装置。
2. 前記層規制部材は、
   金属丸棒と、
   前記金属丸棒の表面に設けられた前記樹脂層と、
   で構成されている請求項１に記載の現像装置。
3. 前記樹脂層は、前記現像剤を構成するトナーのバインダー樹脂と同種の樹脂材料で構成されている、
   請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 静電潜像が形成される像保持体と、
   前記像保持体と前記現像ロールが対向するように設けられた請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の現像装置と、
   を備える画像形成装置。
5. 前記現像ロールの累積回転数又は累積駆動時間に応じて、現像バイアスが大きくなるように前記現像ロールに電圧を印加する印加手段を有する、
   請求項４に記載の画像形成装置。

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