JP2022012247A - 現像ローラ用の磁極を有する現像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像ローラに担持されている現像剤に凹凸が生じたり、印刷画像に濃度ムラが生じたりするのを抑制する。【解決手段】現像装置は、複数の磁極を有する現像ローラ31Mを備え、複数の磁極は、現像剤を現像ローラの表面にピックアップするために用いられる磁力を発生するように構成されたピックアップ極84Mであって、ピックアップ極の磁力が第一ピーク磁力を含むピックアップ極と、現像剤を現像ローラの表面からリリースするために用いられる磁力を発生するように構成されたリリース極83Mであって、リリース極の磁力が第二ピーク磁力を含むリリース極と、を有し、ピックアップ極の第一ピーク磁力は、リリース極の第二ピーク磁力の略1.4~2.0倍大きい。【選択図】図4
Description
トナー及びキャリアを含む現像剤を用いて、像担持体の静電潜像を現像する現像装置が知られている。このような現像装置は、複数の磁極を有する現像ローラを備えている。そして、現像装置は、これらの複数の磁極の磁力を利用して、現像ローラの回転に伴って、現像ローラに現像剤をピックアップし、現像ローラ上の現像剤の厚さを規制し、現像剤に含まれるトナーにより像担持体の静電潜像を現像し、現像ローラから現像剤をリリースする。
画像形成システムに設けられる現像装置においては、現像ローラに現像剤をピックアップすると、現像ローラに現像剤が担持される。しかしながら、現像装置に収容されている現像剤が少ないと、現像ローラに担持されている現像剤に凹凸が生じたり、印刷画像に濃度ムラが生じたりする場合がある。そこで、例えば、複数の磁極を有する現像ローラを備えた現像装置において、前記複数の磁極は、現像剤を前記現像ローラの表面にピックアップするために用いられる磁力を発生するように構成されたピックアップ極であって、前記ピックアップ極の前記磁力が第一ピーク磁力を含む前記ピックアップ極と、現像剤を前記現像ローラの表面からリリースするために用いられる磁力を発生するように構成されたリリース極であって、前記リリース極の前記磁力が第二ピーク磁力を含む前記リリース極と、を有するものとし、前記ピックアップ極の前記第一ピーク磁力は、前記リリース極の前記第二ピーク磁力の略1.4~2.0倍大きいものとする。これにより、現像ローラに担持されている現像剤に凹凸が生じたり、印刷画像に濃度ムラが生じたりするのを抑制する。
以下、図面を参照して、例の画像形成システムについて説明する。画像形成システムは、プリンタ等の画像形成装置であってもよく、画像形成装置等に用いられる装置であってもよい。なお、図面に基づいて説明するにあたり、同一の要素又は同一の機能を有する類似する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。また、「略」で表記した値は、当該値を含むとともに、当該値の近傍を含む範囲を示している。このため、「略」で表記した値は、例えば、「略」を削除した値そのもであってもよい。
まず、画像形成装置の例の概略構成を説明する。図1は、例の画像形成装置1の概略図である。図1に示す画像形成装置1は、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの4色を用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成装置1は、記録媒体である用紙3を搬送する搬送装置10と、表面(周面)に静電潜像が形成される像担持体20M,20Y,20C,20Kと、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置30M,30Y,30C,30Kと、トナー像を用紙3に転写する転写装置40と、トナー像を用紙3に定着する定着装置50と、用紙3を排出する排出装置60と、制御部70と、を備える。
搬送装置10は、画像が形成される記録媒体としての用紙3を搬送経路11上で搬送する。用紙3は、カセット12に積層されて収容され、給紙ローラ13によりピックアップされて搬送される。
像担持体20M,20Y,20C,20Kのそれぞれは、静電潜像担持体、感光体ドラム等とも呼ばれる。像担持体20Mは、マゼンタのトナー像を形成するための静電潜像を形成する。像担持体20Yは、イエローのトナー像を形成するための静電潜像を形成する。像担持体20Cは、シアンのトナー像を形成するための静電潜像を形成する。像担持体20Kは、ブラックのトナー像を形成するための静電潜像を形成する。像担持体20M,20Y,20C,20Kは、基本的に同じ構成をしている。このため、特に分けて説明する場合を除き、像担持体20Mを代表として説明する。
像担持体20Mの周上には、現像装置30Mと、帯電ローラ22Mと、露光ユニット23と、クリーニングユニット24Mと、が設けられている。なお、像担持体20Y,20C,20Kのそれぞれの周上にも、像担持体20Mの周上と同様に、現像装置30Y,30C,30Kのそれぞれと、帯電ローラと、露光ユニット23と、クリーニングユニットと、が設けられている。
帯電ローラ22Mは、像担持体20Mの表面を所定の電位に帯電させる帯電手段である。帯電ローラ22Mは、像担持体20Mの回転に追従して動く。露光ユニット23は、帯電ローラ22Mによって帯電した像担持体20Mの表面を、用紙3に形成する画像に応じて露光する。これにより、像担持体20Mの表面のうち露光ユニット23により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。クリーニングユニット24Mは、像担持体20M上に残存するトナーを回収する。
現像装置30Mは、マゼンタのトナー及びキャリアが充填されているトナータンク21Mから供給されたトナーによって、像担持体20Mに形成された静電潜像を現像し、マゼンタのトナー像を形成する。現像装置30Yは、イエローのトナー及びキャリアが充填されているトナータンク21Yから供給されたトナーによって、像担持体20Yに形成された静電潜像を現像し、イエローのトナー像を形成する。現像装置30Cは、シアンのトナー及びキャリアが充填されているトナータンク21Cから供給されたトナーによって、像担持体20Cに形成された静電潜像を現像し、シアンのトナー像を形成する。現像装置30Kは、ブラックのトナー及びキャリアが充填されているトナータンク21Kから供給されたトナーによって、像担持体20Bに形成された静電潜像を現像し、ブラックのトナー像を形成する。現像装置30M,30Y,30C,30Kは、基本的に同じ構成をしている。このため、特に分けて説明する場合を除き、現像装置30Mを代表として説明する。
現像装置30Mは、トナーを像担持体20Mに担持させる現像ローラ31Mを備えている。現像装置30Mでは、現像剤として、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を用いる。つまり、現像装置30Mでは、トナーとキャリアを所望の混合比になるように調整し、さらに混合撹拌してトナーを分散させることで、最適な帯電量が付与された現像剤が調整される。現像装置30Mでは、この現像剤が現像ローラ31Mに担持させる。そして、現像ローラ31Mの回転により現像剤が像担持体20Mと対向する領域まで搬送されると、現像ローラ31Mに担持された現像剤のうちのトナーが像担持体20Mの周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。
転写装置40は、現像装置30M,30Y,30C,30Kのそれぞれで形成されたトナー像を搬送して用紙3に転写する。転写装置40は、像担持体20M,20Y,20C,20Kのそれぞれからトナー像が一次転写される転写ベルト41と、転写ベルト41を懸架する懸架ローラ44,45,46,47と、像担持体20M,20Y,20C,20Kのそれぞれと共に転写ベルト41を挟持して像担持体20M,20Y,20C,20Kのそれぞれから転写ベルト41にトナー像を一次転写する一次転写ローラ42M,42Y,42C,42Kと、懸架ローラ47と共に転写ベルト41を挟持して転写ベルト41から用紙3に各トナー像を二次転写する二次転写ローラ43と、を備えている。
転写ベルト41は、懸架ローラ44,45,46,47により循環移動する無端ベルトである。懸架ローラ44,45,46,47のそれぞれは、軸線周りに回転可能なローラである。懸架ローラ47は、軸線周りに回転駆動する駆動ローラであり、懸架ローラ44,45,46は、懸架ローラ47の回転駆動により従動回転する従動ローラである。一次転写ローラ42Mは、転写ベルト41の内周側から像担持体20Mを押圧するように設けられる。一次転写ローラ42Yは、転写ベルト41の内周側から像担持体20Yを押圧するように設けられる。一次転写ローラ42Cは、転写ベルト41の内周側から像担持体20Cを押圧するように設けられる。一次転写ローラ42Kは、転写ベルト41の内周側から像担持体20Kを押圧するように設けられる。二次転写ローラ43は、転写ベルト41を挟んで懸架ローラ47と平行に配置されて、転写ベルト41の外周側から懸架ローラ47を押圧するように設けられる。これにより、二次転写ローラ43は、転写ベルト41との間に、転写ベルト41から用紙3にトナー像を転写するための転写ニップ領域14を形成する。
定着装置50は、加熱及び加圧する定着ニップ領域に用紙3を通過させることで、転写ベルト41から用紙3に二次転写されたトナー像を用紙3に付着させ、定着させる。定着装置50は、用紙3を加熱する加熱ローラ52と、加熱ローラ52を押圧して回転駆動する加圧ローラ54と、を備えている。加熱ローラ52及び加圧ローラ54は円筒状に形成されており、加熱ローラ52は内部にハロゲンランプ等の熱源を備えている。加熱ローラ52と加圧ローラ54との間には接触領域である定着ニップ領域が設けられ、定着ニップ領域に用紙3を通過させることにより、トナー像を用紙3に溶融定着させる。
排出装置60は、定着装置50によりトナー像が定着された用紙3を装置外部へ排出するための排出ローラ62,64を備えている。
制御部70は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を有する電子制御ユニットである。制御部70では、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、CPUで実行することで、各種の制御を実行する。制御部70は、複数の電子制御ユニットにより構成されていてもよく、単一の電子制御ユニットにより構成されていてもよい。制御部70は、画像形成装置1における様々な制御を行う。
続いて、画像形成装置1による印刷工程について説明する。画像形成装置1に被記録画像の画像信号が入力されると、制御部70は、給紙ローラ13を回転させて、カセット12に積層された用紙3をピックアップして搬送する。そして、帯電ローラ22Mにより像担持体20M,20Y,20C,20Kのそれぞれの表面を所定の電位に帯電する(帯電工程)。その後、制御部70は、受信した画像信号に基づいて、露光ユニット23により像担持体20M,20Y,20C,20Kのそれぞれの表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する(露光工程)。
現像装置30M,30Y,30C,30Kのそれぞれでは、像担持体20M,20Y,20C,20Kのそれぞれに形成された静電潜像が現像されてトナー像が形成される(現像工程)。こうして形成された各トナー像は、像担持体20M,20Y,20C,20Kのそれぞれと転写ベルト41とが対向する領域において、転写ベルト41に一次転写される(転写工程)。転写ベルト41には、像担持体20M,20Y,20C,20Kのそれぞれに形成された各トナー像が順次積層されて、1つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ47と二次転写ローラ43とが対向する転写ニップ領域14において、搬送装置10により搬送された用紙3に二次転写される。
積層トナー像が二次転写された用紙3は、定着装置50へ搬送される。そして、定着装置50は、用紙3が定着ニップ領域を通過する際に、用紙3を加熱ローラ52と加圧ローラ54との間で加熱及び加圧することにより、積層トナー像を用紙3へ溶融定着させる(定着工程)。その後、用紙3は、排出ローラ62,64によって画像形成装置1の外部へ排出される。
図2は、例の現像装置30Mの模式断面図である。つまり、図2に示す現像装置30Mは、図1に示す画像形成装置1に搭載される現像装置30Mの一例である。図2に示す現像装置30Mは、現像ローラ31Mと、ハウジング32Mと、第一攪拌搬送部材33Mと、第二攪拌搬送部材34Mと、層厚規制部材35Mと、を備えている。
ハウジング32Mは、現像装置30Mの容器であり、内部に現像室36Mを有する。ハウジング32Mの現像室36Mには、トナー及びキャリアを含む現像剤が収容されている。また、ハウジング32Mの現像室36Mには、現像ローラ31M及び層厚規制部材35Mが収容されている。ハウジング32Mは、現像ローラ31Mが像担持体20Mと対向する位置に開口を有しており、現像室36M内のトナーは、この開口から像担持体20Mに供給される。
現像ローラ31Mは、像担持体20Mとの間に間隙が形成されるように像担持体20Mと対向して配置されて、ハウジング32Mに収容された現像剤を表面に担持して回転する。つまり、現像ローラ31Mは、回転方向D1に回転して現像剤を運ぶ。現像ローラ31Mは、例えば、円柱状に形成されている。図2及び図3に示すように、現像ローラ31Mは、長手方向D2に延びる回転軸線A1を有している。現像ローラ31Mは、現像ローラ31Mの回転軸線A1と像担持体20Mの回転軸線A2とが平行となり、かつ、現像ローラ31Mと像担持体20Mとの間隔が回転軸線A1の延在方向において同じとなるように、配置されている。現像ローラ31Mは、第一攪拌搬送部材33Mで攪拌された現像剤を表面に担持する。現像ローラ31Mは、担持している現像剤を現像領域37Mに搬送することで、像担持体20Mの静電潜像を現像する。現像領域37Mは、現像ローラ31Mと像担持体20Mとの間に位置する領域であって、現像ローラ31Mと像担持体20Mとが対向している領域である。現像領域37Mは、現像ローラ31Mと像担持体20Mとが最も接近している領域であってもよい。
現像ローラ31Mは、現像ローラ31Mの表層を形成する現像スリーブ311Mと、現像スリーブ311Mの内部に配置されたマグネット312Mと、を備える。現像スリーブ311Mは、非磁性の金属からなる筒状部材である。現像スリーブ311Mは、回転軸線A1を中心として回転可能である。マグネット312Mは、例えば、ハウジング32Mに固定された回転軸線A1上のシャフト313Mに固定されており、複数の磁極を有している。なお、複数の磁極の詳細については後述する。現像スリーブ311Mは、例えば、このシャフト313Mに対して回転可能に支持されており、モータ等の駆動源(不図示)により回転駆動される。現像剤は、マグネット312Mの磁力により、現像スリーブ311Mの表面に担持される。現像ローラ31Mは、現像スリーブ311Mが回転することで、現像剤を現像スリーブ311Mの回転方向に搬送する。なお、現像ローラ31Mが回転するとは、現像スリーブ311Mが回転することをいい、現像ローラ31Mの回転方向D1は、現像スリーブ311Mの回転方向をいう。
現像スリーブ311M上では、マグネット312Mの各磁極の磁力によって現像剤の磁気ブラシが形成される。現像剤の磁気ブラシは、現像剤の穂立ち等とも呼ばれる。現像ローラ31Mは、現像領域37Mにおいて、磁極により形成された現像剤の磁気ブラシを、像担持体20Mの静電潜像に接触または近接させる。これにより、現像ローラ31Mに担持された現像剤のうちのトナーが、像担持体20Mの周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。
図2及び図3に示すように、第一攪拌搬送部材33M及び第二攪拌搬送部材34Mは、現像剤を構成する磁性体のキャリアと非磁性体のトナーとを攪拌して、キャリアとトナーとを摩擦帯電させる。また、第一攪拌搬送部材33M及び第二攪拌搬送部材34Mは、現像剤を攪拌しながら搬送する。第一攪拌搬送部材33Mは、現像室36M(現像ローラ31M)の下方に配置された第一搬送路381Mに配置されおり、第二攪拌搬送部材34Mは、第一搬送路381Mに隣接して配置された第二搬送路382Mに配置されている。第一搬送路381M及び第二搬送路382Mのそれぞれは、現像ローラ31Mの回転軸線A1と平行な方向に延びている。第二搬送路382Mの一方側の端部には、第一搬送路381Mと結合する(fluidly coupled)第一開口383Mが形成されている。第二搬送路382Mの他方側の端部には、第一搬送路381Mと結合する第二開口384Mが形成されている。つまり、第一搬送路381Mと第二搬送路382Mとは、第一開口383M及び第二開口384Mを通じて互いに連通されている。
第一搬送路381Mには、現像室36Mと結合する開口部385Mが形成されている。開口部385Mは、第一搬送路381Mを現像室36M側に開放する開口である。第一搬送路381Mは、長手方向D2に延びる長さを有しており、開口部385Mは、第一搬送路381Mの長さに略沿って延在している。現像ローラ31Mは、開口部385Mを通して第一搬送路381Mと対向している。
第一攪拌搬送部材33Mは、現像剤を攪拌するとともに現像剤を現像ローラ31Mに供給するためのサプライオーガである。第一攪拌搬送部材33Mは、回転軸331Mと、回転軸331Mから螺旋状に突出する螺旋羽根332Mと、を備えている。第一攪拌搬送部材33Mは、第一搬送路381Mの現像剤を第一開口383M側から第二開口384M側に搬送する。第一攪拌搬送部材33Mでは、駆動装置(不図示)によって回転軸331Mが回転駆動されると、回転軸331M周りを回転する螺旋羽根332Mにより、現像剤が第一開口383M側から第二開口384M側に搬送される。そして、現像剤は、開口部385Mを通じて現像ローラ31Mに供給されるとともに、第二開口384Mを通じて第一搬送路381Mから第二搬送路382Mに供給される。
第二攪拌搬送部材34Mは、現像剤を攪拌するとともに第一搬送路381Mと第二搬送路382Mとの間で現像剤を循環させるためのアドミックスオーガである。第二攪拌搬送部材34Mは、回転軸341Mと、回転軸341Mから螺旋状に突出する螺旋羽根342Mと、を備えている。第二攪拌搬送部材34Mは、第二搬送路382Mの現像剤を第二開口384M側から第一開口383M側に搬送する。第二搬送路382Mにおける現像剤の搬送方向において、第一開口383Mは第二開口384Mの下流側に配置されている。第二攪拌搬送部材34Mでは、駆動装置(不図示)によって回転軸341Mが回転駆動されると、回転軸341M周りを回転する螺旋羽根342Mにより、現像剤が第二開口384M側から第一開口383M側に搬送される。そして、現像剤は、第一開口383Mを通じて第二搬送路382Mから第一搬送路381Mに供給される。
図2に示すように、層厚規制部材35Mは、現像ローラ31Mに担持されている現像剤の厚さを制限する。つまり、層厚規制部材35Mは、現像ローラ31Mにより搬送される現像剤の搬送量を制限する。層厚規制部材35Mは、現像ローラ31Mの回転方向D1における現像領域37Mの上流側において、現像領域37Mの近傍に配置されている。また、層厚規制部材35Mは、現像ローラ31Mの回転軸線A1よりも鉛直方向における上方に配置されている。なお、層厚規制部材35Mは、平面視において、現像ローラ31Mの回転軸線A1と同じ位置に配置されていてもよく、現像ローラ31Mの回転軸線A1と異なる位置に配置されていてもよい。現像ローラ31Mの回転軸線A1と異なる位置は、現像ローラ31Mの回転軸線A1からオフセットした位置ともいう。図面では、層厚規制部材35Mは、平面視において、現像ローラ31Mの回転軸線A1と異なる位置に配置された例を示している。
層厚規制部材35Mは、現像ローラ31Mとの間に所定の間隙を形成する。このため、層厚規制部材35Mは、現像ローラ31Mが回転することで、現像ローラ31Mの周面上に担持された現像剤の層厚を制限する。層厚規制部材35Mと現像ローラ31Mとの間隔を調整することで、現像領域37Mに搬送される現像ローラ31Mによる現像剤の搬送量を調整することができる。層厚規制部材35Mの形状としては、例えば、円柱状(ロッド状)、プレート状等とすることができる。図面では、層厚規制部材35Mが円柱状(ロッド状)に形成されている例を示している。
図4及び図5に示すように、現像ローラ31Mのマグネット312Mは、複数の磁極として、現像極81Mと、搬送極82Mと、リリース極83Mと、ピックアップ極84Mと、規制極85Mと、を有する。
現像極81Mは、像担持体20Mと対向する位置に配置されており、その極性は、例えばSである。現像極81Mは、現像領域37Mにおいて、現像ローラ31Mに担持されている現像剤で像担持体20Mの静電潜像を現像するために用いられる磁力を発生するように構成された磁極である。現像極81Mは、現像極81Mの磁力により現像ローラ31Mに担持されている現像剤で像担持体20Mの静電潜像を現像することが可能な磁場811Mを形成する。
搬送極82Mは、現像ローラ31Mの回転方向D1における現像極81Mの下流側に配置されており、その極性は、例えばNである。搬送極82Mは、現像領域37Mにおいて像担持体20Mに移動することなく現像ローラ31Mに残った現像剤を所定の位置まで搬送するために用いられる磁力を発生するように構成された磁極である。搬送極82Mは、搬送極82Mの磁力により現像領域37Mにおいて像担持体20Mに移動することなく現像ローラ31Mに残った現像剤を所定の位置まで搬送することが可能な磁場821Mを形成する。
リリース極83Mは、現像ローラ31Mの回転方向D1における搬送極82Mの下流側に配置されており、その極性は、例えばSである。リリース極83Mは、現像ローラ31Mの表面から現像剤をリリース(剥離)するために用いられる磁力を発生するように構成された磁極である。リリース極83Mは、リリース極83Mの磁力により現像ローラ31Mの表面から現像剤をリリースすることが可能な磁場831M(第二磁場)を形成する。ここで、現像ローラ31Mの法線方向(現像ローラ31Mの径方向)における、リリース極83Mのピーク磁力を、第二ピーク磁力S2という。第二ピーク磁力S2は、現像ローラ31Mの第二半径方向B2に沿って形成される。
ピックアップ極84Mは、現像ローラ31Mの回転方向D1におけるリリース極83Mの下流側に配置されており、その極性は、例えばSである。ピックアップ極84Mは、第一攪拌搬送部材33Mで攪拌された現像剤を現像ローラ31Mの表面にピックアップするために用いられる磁力を発生するように構成された磁極である。ピックアップ極84Mは、ピックアップ極84Mの磁力により現像剤を現像ローラ31Mの表面にピックアップすることが可能な磁場841M(第一磁場)を形成する。ここで、現像ローラ31Mの法線方向(現像ローラ31Mの径方向)における、ピックアップ極84Mのピーク磁力を、第一ピーク磁力S1という。第一ピーク磁力S1は、現像ローラ31Mの第一半径方向B1に沿って形成される。
規制極85Mは、現像ローラ31Mの回転方向D1におけるピックアップ極84Mの下流側の、層厚規制部材35Mに対向する配置されており、その極性は、例えばNである。規制極85Mは、層厚規制部材35Mにより現像ローラ31Mに担持されている現像剤の層厚を制限するために用いられる磁力を発生するように構成された磁極である。規制極85Mは、規制極85Mの磁力により層厚規制部材35Mにより現像ローラ31Mに担持されている現像剤の層厚を制限することが可能な磁場851Mを形成する。
このように構成される現像ローラ31Mの周りでは、規制極85Mの磁場851Mにおいて、現像ローラ31Mに担持されている現像剤の層厚が制限され、現像極81Mの磁場811Mにおいて、現像剤のうちのトナーが現像に利用されて消費され、リリース極83Mの磁場831Mにおいて、一部の現像剤が現像ローラ31Mからリリースされ、ピックアップ極84Mの磁場841Mにおいて、第一攪拌搬送部材33Mで攪拌された現像剤が現像ローラ31Mにピックアップされる。
ここで、現像装置30Mに十分な量の現像剤が収容されている場合、つまり、第一攪拌搬送部材33Mに対して十分な高さまで現像剤が収容されている場合は、図7に示すように、ピックアップ極84Mの磁場841Mにおいて、十分な量の現像剤が現像ローラ31Mにピックアップされる。しかしながら、現像装置30Mに十分な量の現像剤が収容されていない場合、つまり、第一攪拌搬送部材33Mに対して十分な高さまで現像剤が収容されていない場合は、図8に示すように、ピックアップ極84Mの磁場841Mにおいて、十分な量の現像剤が現像ローラ31Mにピックアップされない。このため、現像ローラ31Mに担持された現像剤に、第一攪拌搬送部材33Mの螺旋羽根332Mに対応する凹凸が形成されて、印字品質が低下する可能性がある。このような凹凸を、オーガマークともいう。
そこで、リリース極83Mにより現像ローラ31Mからリリースする現像剤の量に対して、ピックアップ極84Mにより現像ローラ31Mにピックアップする現像剤の量が多くなるように、ピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1を、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2よりも大きくすることが考えられる。これにより、現像装置30Mに十分な量の現像剤が収容されていない場合であっても、現像ローラ31Mに担持された現像剤にオーガマークが形成されるのを抑制することができる。
しかしながら、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2に対して、ピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1が大き過ぎる場合、つまり、ピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1に対して、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2が小さすぎる場合は、現像によりトナーが消費されることによりトナー濃度が低下した現像剤が、リリース極83Mの磁場831Mでリリースされることなく現像ローラ31Mに残って、次の現像に用いられる。その結果、現像ローラ31Mに担持された現像剤のトナー濃度が低下し過ぎて、印刷画像の濃度ムラやOD(Optical Density:光学濃度)低下といった印刷不良が発生する可能性がる。
一方、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2に対して、ピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1が十分に大きくない場合、つまり、ピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1に対して、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2が十分に小さくない場合は、リリース極83Mの磁場831Mでリリースされる現像剤の量が多くなり過ぎて、図8のように、現像ローラ31Mに担持された現像剤にオーガマークが形成される可能性がある。
このようなことから、ピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1は、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2の略1.4~2.0倍大きくなっている。換言すると、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2に対するピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1の磁力比(S1/S2)は、1.4≦S1/S2≦2.0の関係となっている。この場合、ピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1は、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2の略1.4~1.9倍大きくてもよく、略1.5~2.0倍大きくてもよく、略1.5~1.9倍大きくてもよい。第一ピーク磁力S1は、例えば、400~700mTであってもよく、450~660mTであってもよく、500~630mTであってもよい。
このように、ピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1を、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2の略1.4~2.0倍大きくすることで、第一攪拌搬送部材33Mに対して十分な高さまで現像剤が収容されていない場合であっても、図6に示すように、現像ローラ31Mに担持された現像剤にオーガマークが形成されるのを抑制することができるとともに、現像ローラ31Mに担持された現像剤のトナー濃度が低下し過ぎるのを抑制することができる。これにより、現像ローラ31Mに担持された現像剤にオーガマークが形成されるのを抑制することができるとともに、印刷画像の濃度ムラやOD低下といった印刷不良が発生するのを抑制することができる。
図5に示すように、ピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1の半値幅を第一半値幅C1とし、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2の半値幅を第二半値幅C2とする。ピックアップ極84Mの第一半値幅C1は、第一ピーク磁力S1に基づいて定義される磁場841Mの半値幅である。具体的には、第一半値幅C1は、ピックアップ極84Mの磁場841Mにおける、第一ピーク磁力S1の半分の磁力の、現像ローラ31Mの回転方向D1幅である。第一半値幅C1は、例えば、現像ローラ31Mの回転軸線A1を中心とした中心角により表すことができる。リリース極83Mの第二半値幅C2は、第二ピーク磁力S2に基づいて定義される磁場831Mの半値幅である。具体的には、第二半値幅C2は、リリース極83Mの磁場831Mにおける、第二ピーク磁力S2の半分の磁力の、現像ローラ31Mの回転方向D1幅である。第二半値幅C2は、例えば、現像ローラ31Mの回転軸線A1を中心とした中心角により表すことができる。
現像ローラ31Mからリリースする現像剤の量と現像ローラ31Mにピックアップする現像剤の量とが乖離し過ぎるのを抑制する観点から、リリース極83Mに関係する第二半値幅C2に対するピックアップ極84Mに関係する第一半値幅C1の比(C2/C1)は、第二ピーク磁力S2に対する第一ピーク磁力S1の比(S1/S2)の、略12%以下であってもよく、略10%以下であってもよく、略8%以下であってもよい。例えば、第二ピーク磁力S2に対する第一ピーク磁力S1の磁力比(S1/S2)が1.4である場合、第二半値幅C2に対する第一半値幅C1の比(C2/C1)は、1.4±12%であってもよく、1.4±10%であってもよく、1.4±8%であってもよい。また、第二ピーク磁力S2に対する第一ピーク磁力S1の磁力比(S1/S2)が2.0である場合、第二半値幅C2に対する第一半値幅C1の比(C2/C1)は、2.0±12%であってもよく、2.0±10%であってもよく、2.0±8%であってもよい。
また、ピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1が生成される第一半径方向B1と、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2が生成される第二半径方向B2と、の間に形成される角度θは、略50~110°(略80°±30°)であってもよく、略52~108°(略80°±28°)であってもよく、略54~106°(略80°±26°)であってもよい。角度θは、現像ローラ31Mの回転方向における、第二半径方向B2から第一半径方向B1までの角度である。
図4及び図9に示すように、現像ローラ31Mの回転方向D1における層厚規制部材35Mの下流側における、ハウジング32Mから規制極85Mの磁場851M内に位置する現像ローラ31Mの部分までの最近接水平距離を、上側距離E1(第二距離)とする。また、ハウジング32Mからピックアップ極84Mの磁場841M内に位置する現像ローラ31Mの部分までの最近接水平距離を、下側距離E2(第一距離)とする。最近接水平距離とは、水平方向における最も近接した距離をいう。
この場合、ピックアップ極84Mに関連付けられた下側距離E2は、規制極85Mに関連付けられた上側距離E1以上、又は、上側距離E1より大きくしてもよい。
また、上側距離E1は、略1.5mm以上であってもよく、略1.8mm以上であってもよく、略2.0mm以上であってもよい。
また、ハウジング32Mは、ピックアップ極84Mの磁場841M内における現像ローラ31Mとの最近接位置321Mから下方に向けて、現像ローラ31Mから離れる方向に延びていてもよい。この場合、ハウジング32Mは、最近接位置321Mから下方に向けて、平面状に延びていてもよく、曲面状に延びていてもよく、ステップ状に延びていてもよい。図面では、ハウジング32Mが、最近接位置321Mから下方に向けて平面状に延びている例を示している。
ここで、本発明者は、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2に対するピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1の磁力比(S1/S2)、上側距離E1、下側距離E2、及び第一攪拌搬送部材33Mの回転軸331Mの軸径を変えたサンプル1~11を用いて、オーガマークが発生しない現像剤量と、現像剤量を100gとした場合の濃度ムラ及びOD低下と、現像剤量を150gとした場合の濃度ムラ及びOD低下と、を評価した。
サンプル1~11では、ピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1を一定とし、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2を変えることで、リリース極83Mの第二ピーク磁力S2に対するピックアップ極84Mの第一ピーク磁力S1の磁力比(S1/S2)を変えた。また、サンプル1~11では、第一攪拌搬送部材33Mの最大直径を12mmとした。濃度ムラは、ハーフトーン画像の印刷画像の目視により評価した。評価は、濃度ムラが無い場合をA、濃度ムラが有る場合をBとした。OD低下は、ベタ画像の印字画像の光学濃度をOD計測装置(コニカミノルタ製、自動スキャン分光測色計、FD-9)で計測することにより評価した。現像剤が十分ある場合の光学濃度である基準ODに対するOD低下の程度により評価した。評価は、現像剤が十分ある場合に計測した光学濃度を基準光学濃度1.3とし、基準光学濃度からの光学濃度の低下が0.2以下である場合をA、基準光学濃度からの光学濃度の低下が0.2を超える場合をBとした。評価結果を図10に示す。
図10に示すように、サンプル1~7では、磁力比(S1/S2)を異ならせ、その他の条件を同一とした。
磁力比(S1/S2)が1.3以下のサンプル1及び2では、リリース極83Mの磁場831Mで現像ローラ31Mから現像剤が完全に剥離され、現像剤量が200gを下回るとオーガマークが発生した。このため、現像剤量が100g及び150gの何れの場合も濃度ムラ及びOD低下は評価不能となった。
一方、磁力比(S1/S2)が2.1以上のサンプル6及び7では、現像剤量が80gを下回るまでオーガマークが発生しなかった。しかしながら、現像によりトナーが消費されることによりトナー濃度が低下した現像剤が、リリース極83Mの磁場831Mでリリースされることなく現像ローラ31Mに残って、次の現像に用いられたため、現像剤量が100g及び150gの何れの場合も濃度ムラ及びOD低下が見られた。
これに対し、磁力比(S1/S2)が1.5以上1.9以下のサンプル3~5では、現像剤量が80gを下回るまでオーガマークが発生せず、また、現像剤量が100g及び150gの何れの場合も濃度ムラ及びOD低下が見られなかった。このように、少なくとも磁力比(S1/S2)を1.5以上1.9以下とすることで、オーガマークの発生及び印刷不良の発生を抑制できる結果となった。
サンプル8及び9は、磁力比(S1/S2)をサンプル3と同一の1.5にしたが、上側距離E1及び下側距離E2をサンプル3よりも小さくした。サンプル8及び9では、オーガマークが発生しない現像剤量がサンプル3よりも僅かに増加したものの、何れも、オーガマークが発生しない現像剤量が100gを下回った。また、現像剤量が100g及び150gの何れの場合でも、濃度ムラ及びOD低下が見られなかった。このように、上側距離E1及び下側距離E2をサンプル3よりも小さくすると、オーガマークの発生の程度及び印刷不良の発生の程度がサンプル3に比べて僅かに大きくなったが、概ね良好な結果であった。
サンプル10は、磁力比(S1/S2)をサンプル3と同一の1.5にしたが、上側距離E1及び下側距離E2をサンプル3よりも小さく、且つ、上側距離E1と下側距離E2とを同じにした。サンプル10では、オーガマークが発生しない現像剤量がサンプル3よりも増加し、オーガマークが発生しない現像剤量が150gとなった。このため、現像剤量が100gの場合は、濃度ムラ及びOD低下は評価不能となったが、現像剤量が150gの場合は、濃度ムラ及びOD低下が見られなかった。このように、上側距離E1及び下側距離E2をサンプル3よりも小さく、且つ、上側距離E1と下側距離E2とを同じにすることで、オーガマークの発生の程度及び印刷不良の発生の程度がサンプル3よりも大きくなったが、サンプル1及び2よりも改善された結果となった。
サンプル11は、磁力比(S1/S2)をサンプル3と同一の1.5にしたが、上側距離E1を下側距離E2よりも小さく、且つ、上側距離E1を1mmとした。サンプル11では、オーガマークが発生しない現像剤量がサンプル3よりも増加し、オーガマークが発生しない現像剤量が180gとなった。このため、現像剤量が100g及び150gの何れの場合も濃度ムラ及びOD低下は評価不能となった。このように、上側距離E1を下側距離E2よりも小さく、且つ、上側距離E1を1mmとすることで、オーガマークの発生の程度がサンプル3よりも大きくなったが、サンプル1及び2よりも改善された結果となった。
本明細書に記載の全ての側面、利点及び特徴が、必ずしも、いずれかひとつの特定の例及び実施形態により達成される又は含まれるわけではないことは理解されたい。実際、本明細書において様々な例を記載し示したが、他の例もその配置及び詳細について修正することができることは明らかであるべきだ。ここに請求される保護主題の精神及び範囲に包含される全ての修正及び変形を請求する。
Claims (15)
- 複数の磁極を有する現像ローラを備え、
前記複数の磁極は、
現像剤を前記現像ローラの表面にピックアップするために用いられる磁力を発生するように構成されたピックアップ極であって、前記ピックアップ極の前記磁力が第一ピーク磁力を含む前記ピックアップ極と、
現像剤を前記現像ローラの表面からリリースするために用いられる磁力を発生するように構成されたリリース極であって、前記リリース極の前記磁力が第二ピーク磁力を含む前記リリース極と、を有し、
前記ピックアップ極の前記第一ピーク磁力は、前記リリース極の前記第二ピーク磁力の略1.4~2.0倍大きい、
現像装置。 - 前記ピックアップ極の前記第一ピーク磁力は、前記リリース極の前記第二ピーク磁力の略1.5~1.9倍大きい、
請求項1に記載の現像装置。 - 前記現像ローラを収容するように構成されたハウジングと、
前記現像ローラに担持された前記現像剤の層厚を制限するために前記現像ローラに隣接して配置された層厚規制部材と、を備え、
前記複数の磁極は、前記層厚規制部材に対向して配置された規制極を有し、
前記現像ローラの回転方向における前記層厚規制部材の下流側における、前記ハウジングから前記規制極の磁場内に位置する前記現像ローラの部分までの最近接水平距離は、略1.5mm以上である、
請求項1に記載の現像装置。 - 前記現像ローラを収容するように構成されたハウジングと、
前記現像ローラに担持された前記現像剤の層厚を制限するために前記現像ローラに隣接して配置された層厚規制部材と、を備え、
前記ピックアップ極は、第一磁場を形成し、第一距離は、前記ハウジングから前記第一磁場内に位置する前記現像ローラの部分までの最近接水平距離でとられ、
前記複数の磁極は、前記層厚規制部材に対向して配置された規制極を有し、
前記規制極は、第二磁場を形成し、第二距離は、前記現像ローラの回転方向における前記層厚規制部材の下流側における、前記ハウジングから前記第二磁場内に位置する前記現像ローラの部分までの最近接水平距離でとられ、
前記ピックアップ極に関連付けられた前記第一距離は、前記規制極に関連付けられた前記第二距離以上である、
請求項1に記載の現像装置。 - 前記ハウジングは、前記第一磁場内における前記現像ローラとの最近接位置から下方に向けて、前記現像ローラから離れる方向に延びている、
請求項4に記載の現像装置。 - 前記ピックアップ極の磁場は、前記第一ピーク磁力に基づいて定義された第一半値幅を有し、
前記リリース極の磁場は、前記第二ピーク磁力に基づいて定義された第二半値幅を有し、
前記リリース極に関係する前記第二半値幅に対する前記ピックアップ極に関係する前記第一半値幅の比は、前記第二ピーク磁力に対する前記第一ピーク磁力の比の略12%以下である、
請求項1に記載の現像装置。 - 前記第一ピーク磁力は、前記現像ローラの第一半径方向に沿って前記ピックアップ極により生成され、
前記第二ピーク磁力は、前記現像ローラの第二半径方向に沿って前記リリース極により生成され、
前記第一半径方向と前記第二半径方向との間に形成される角度は、略50~110°である、
請求項1に記載の現像装置。 - 前記現像ローラに担持された前記現像剤の層厚を制限するために前記現像ローラに隣接して配置された層厚規制部材を備え、
鉛直方向において、前記層厚規制部材は、前記現像ローラの回転軸線よりも上方に配置されている、
請求項1に記載の現像装置。 - 現像を行うように構成された現像装置を備え、
前記現像装置は、複数の磁極を有する現像ローラを有し、
前記複数の磁極は、
現像剤を前記現像ローラの表面にピックアップするために用いられる磁力を発生するように構成されたピックアップ極であって、前記ピックアップ極の前記磁力が第一ピーク磁力を含む前記ピックアップ極と、
現像剤を前記現像ローラの表面からリリースするために用いられる磁力を発生するように構成されたリリース極であって、前記リリース極の前記磁力が第二ピーク磁力を含む前記リリース極と、を有し、
前記ピックアップ極の前記第一ピーク磁力は、前記リリース極の前記第二ピーク磁力の略1.4~2.0倍大きい、
画像形成システム。 - 前記現像装置は、
前記現像ローラを収容するように構成されたハウジングと、
前記現像ローラに担持された前記現像剤の層厚を制限するために前記現像ローラに隣接して配置された層厚規制部材と、を有し、
前記複数の磁極は、前記層厚規制部材に対向して配置された規制極を有し、
前記現像ローラの回転方向における前記層厚規制部材の下流側における、前記ハウジングから前記規制極の磁場内に位置する前記現像ローラの部分までの最近接水平距離は、略1.5mm以上である、
請求項9に記載の画像形成システム。 - 前記現像装置は、
前記現像ローラを収容するように構成されたハウジングと、
前記現像ローラに担持された前記現像剤の層厚を制限するために前記現像ローラに隣接して配置された層厚規制部材と、を有し、
前記ピックアップ極は、第一磁場を形成し、第一距離は、前記ハウジングから前記第一磁場内に位置する前記現像ローラの部分までの最近接水平距離でとられ、
前記複数の磁極は、前記層厚規制部材に対向して配置された規制極を有し、
前記規制極は、第二磁場を形成し、第二距離は、前記現像ローラの回転方向における前記層厚規制部材の下流側における、前記ハウジングから前記第二磁場内に位置する前記現像ローラの部分までの最近接水平距離でとられ、
前記ピックアップ極に関連付けられた前記第一距離は、前記規制極に関連付けられた前記第二距離以上である、
請求項9に記載の画像形成システム。 - 前記ハウジングは、前記第一磁場内における前記現像ローラとの最近接位置から下方に向けて、前記現像ローラから離れる方向に延びている、
請求項11に記載の画像形成システム。 - 前記ピックアップ極の磁場は、前記第一ピーク磁力に基づいて定義された第一半値幅を有し、
前記リリース極の磁場は、前記第二ピーク磁力に基づいて定義された第二半値幅を有し、
前記ピックアップ極に関係する前記第一半値幅と前記リリース極に関係する前記第二半値幅との比は、略12%以下である、
請求項9に記載の画像形成システム。 - 前記第一ピーク磁力は、前記現像ローラの第一半径方向に沿って前記ピックアップ極により生成され、
前記第二ピーク磁力は、前記現像ローラの第二半径方向に沿って前記リリース極により生成され、
前記第一半径方向と前記第二半径方向との間に形成される角度は、略50~110°である、
請求項9に記載の画像形成システム。 - 前記現像装置は、前記現像ローラに担持された前記現像剤の層厚を制限するために前記現像ローラに隣接して配置された層厚規制部材を有し、
鉛直方向において、前記層厚規制部材は、前記現像ローラの回転軸線よりも上方に配置されている、
請求項9に記載の画像形成システム。
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