JP4715451B2 - 現像装置、トナー粒子担持ローラ、画像形成装置、画像形成システム、及び、トナー粒子担持ローラの製造方法 - Google Patents
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このような現像装置によれば、丸みがトナー粒子に接触する際に、凸部(丸み)からトナー粒子に力が分散して作用する。このため、上記の現像装置の場合には、凸部からトナー粒子の局部に力が集中して作用することを抑制できるから、該力に起因するトナー粒子の変形等を抑制することが可能となる。
かかる場合には、簡易に、上述の凸部を有するトナー粒子担持ローラを実現することが可能となる。
層厚規制部材が有する平面がトナー粒子担持ローラに当接することにより、前記層厚が規制される場合には、層厚規制部材によってトナー粒子が凸部に向かって押圧されるから、凸部からトナー粒子に力が作用しやすい。このため、上記の場合には、その先端部に丸みを有する凸部を設けたことによる効果、すなわち、トナー粒子の変形等を抑制できる効果が、より有効に奏される。
かかる場合には、トナー粒子が側面に接触した際に、該側面から受ける力のうち鉛直上方への力成分の大きさが、水平方向への力成分の大きさ以上となる。このため、上記の場合には、トナー粒子が、前記鉛直上方への力成分によって、側面を登って先端部へ移動しやすいから、トナー粒子の転動性の低下を抑制できる。
かかる場合には、凸部にエッジが形成されないから、凸部からトナー粒子に作用する力を、より有効に分散することが可能となる。
かかる場合には、担持部である凸部に担持されたトナー粒子に該凸部から力が作用しやすいから、トナー粒子担持ローラの表面に凸部を設けたことによる効果、すなわち、トナー粒子の変形等を抑制できる効果が、より有効に奏される。
かかる場合には、溝部内でトナー粒子担持ローラと層厚規制部材との間に位置するトナー粒子の多くが、トナー粒子担持ローラ及び層厚規制部材のうちの少なくともどちらか一方に接触するため、トナー粒子の帯電性が適切なものとなる。
トナー粒子担持ローラの表面においては、溝部と溝部以外の所では、溝部の方がトナー粒子の担持量が多い。このため、潜像を現像した際には、溝部と対向した部位が僅かに濃度が高くなる畏れがある。そして、格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより、溝部の軸方向におけるピッチの方が大きい場合には、格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を現像した際に、トナー粒子担持ローラの溝部を含む部分にて形成されるドットと、溝部を含まない部分にて形成されるドットとが生じてしまう。この場合には、潜像が現像されたトナー像に周期的な濃度ムラが発生する。ところが、上記のような現像装置によれば、各ドット状潜像を現像したドットのいずれも、トナー粒子担持ローラの溝部を含む部分にて形成されることになる。このため、現像されたトナー像に溝部による濃度ムラが発生することを抑えることが可能である。
このような現像装置によれば、トナー粒子の変形等を抑制することが可能な効果が、最も有効に奏される。
このようなトナー粒子担持ローラによれば、凸部(丸み)からトナー粒子に力が分散して作用するため、凸部からトナー粒子の局部に力が集中して作用することを防止でき、結果として、トナー粒子の変形等を抑制することが可能となる。
このような画像形成装置によれば、凸部(丸み)からトナー粒子に力が分散して作用するため、凸部からトナー粒子の局部に力が集中して作用することを防止でき、結果として、トナー粒子の変形等を抑制することが可能となる。
このような画像形成システムによれば、凸部(丸み)からトナー粒子に力が分散して作用するため、凸部からトナー粒子の局部に力が集中して作用することを防止でき、結果として、トナー粒子の変形等を抑制することが可能となる。
このようなトナー粒子担持ローラの製造方法によれば、トナー粒子の変形等を抑制することが可能となる。
次に、図1を用いて、「画像形成装置」としてレーザビームプリンタ(以下、プリンタともいう)10を例にとって、その概要について説明する。図1は、プリンタ10を構成する主要構成要素を示した図である。なお、図1には、矢印にて上下方向を示しており、例えば、給紙トレイ92は、プリンタ10の下部に配置されており、定着ユニット90は、プリンタ10の上部に配置されている。
本実施の形態に係るプリンタ10は、図1に示すように、「像担持体」の一例としての感光体20の回転方向に沿って、帯電ユニット30、露光ユニット40、YMCK現像ユニット50、一次転写ユニット60、中間転写体70、クリーニングユニット75を有し、さらに、二次転写ユニット80、定着ユニット90、ユーザへの報知手段をなし液晶パネルでなる表示ユニット95、及び、これらのユニット等を制御しプリンタとしての動作を司る制御ユニット100を有している。
この中間転写体70は、PETフィルムの表面に錫蒸着層を設けさらにその表層に半導電塗料を形成、積層したエンドレスのベルトであり、感光体20とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。
二次転写ユニット80は、中間転写体70上に形成された単色トナー像やフルカラートナー像を紙、フィルム、布等の媒体に転写するための装置である。
定着ユニット90は、媒体上に転写された単色トナー像やフルカラートナー像を媒体に融着させて永久像とするための装置である。
次に、このように構成されたプリンタ10の動作について説明する。
まず、不図示のホストコンピュータからの画像信号及び制御信号がインターフェイス(I/F)112を介してプリンタ10のメインコントローラ101に入力されると、このメインコントローラ101からの指令に基づくユニットコントローラ102の制御により感光体20、及び、中間転写体70が回転する。感光体20は、回転しながら、帯電位置において帯電ユニット30により順次帯電される。
感光体20上に形成された潜像は、感光体20の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置54によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体20上にイエロートナー像が形成される。
感光体20上に形成されたイエロートナー像は、感光体20の回転に伴って一次転写位置に至り、一次転写ユニット60によって、中間転写体70に転写される。この際、一次転写ユニット60には、トナーTの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧が印加される。なお、この間、感光体20と中間転写体70とは接触しており、また、二次転写ユニット80は、中間転写体70から離間している。
中間転写体70上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写体70の回転に伴って二次転写位置に至り、二次転写ユニット80によって媒体に転写される。なお、媒体は、給紙トレイ92から、給紙ローラ94、レジローラ96を介して二次転写ユニット80へ搬送される。また、転写動作を行う際、二次転写ユニット80は中間転写体70に押圧されるとともに二次転写電圧が印加される。
媒体に転写されたフルカラートナー像は、定着ユニット90によって加熱加圧されて媒体に融着される。
次に、制御ユニット100の構成について図2を参照しつつ説明する。制御ユニット100のメインコントローラ101は、インターフェイス112を介してホストコンピュータと電気的に接続され、このホストコンピュータから入力された画像信号を記憶するための画像メモリ113を備えている。ユニットコントローラ102は、装置本体の各ユニット(帯電ユニット30、露光ユニット40、YMCK現像ユニット50、一次転写ユニット60、クリーニングユニット75、二次転写ユニット80、定着ユニット90、表示ユニット95)と電気的に接続され、それらが備えるセンサからの信号を受信することによって、各ユニットの状態を検出しつつ、メインコントローラ101から入力される信号に基づいて、各ユニットを制御する。
次に、図3及び図4を用いて、現像装置の構成例、及び、動作例について説明する。図3は、現像装置の概念図である。図4は、現像装置の主要構成要素を示した断面図である。なお、図4に示す断面図は、図3に示す長手方向に垂直な面で現像装置を切り取った断面を表したものである。また、図4においては、図1同様、矢印にて上下方向を示しており、例えば、現像ローラ510の中心軸は、感光体20の中心軸よりも下方にある。また、図4では、イエロー現像装置54が、感光体20と対向する現像位置に位置している状態にて示されている。
イエロー現像装置54は、「トナー粒子担持ローラ」の一例としての現像ローラ510、上シール520、トナー収容体530、ハウジング540、トナー供給ローラ550、「層厚規制部材」の一例としての規制ブレード560等を有している。
ゴム部562は、シリコンゴム、ウレタンゴム等からなり、現像ローラ510に当接している。
このように構成されたイエロー現像装置54において、トナー供給ローラ550がトナー収容体530に収容されているトナーTを現像ローラ510に供給する。現像ローラ510に供給されたトナーTは、現像ローラ510の回転に伴って、規制ブレード560の当接位置に至り、該当接位置を通過する際に、層厚が規制されるとともに、電荷が付与される。層厚が規制され、電荷が付与された現像ローラ510上のトナーTは、現像ローラ510のさらなる回転によって、感光体20に対向する現像位置に至り、該現像位置にて交番電界下で感光体20上に形成された潜像の現像に供される。現像ローラ510のさらなる回転によって現像位置を通過した現像ローラ510上のトナーTは、上シール520を通過して、上シール520によって掻き落とされることなく現像装置内に回収される。さらに、未だ現像ローラ510に残存しているトナーTは、前記トナー供給ローラ550によって剥ぎ取られうる。
次に、現像ローラ510の表面形状について、図5〜図8を用いて説明する。図5は、現像ローラ510の斜視模式図であり、凹部518を表した図である。図6は、現像ローラ510の正面模式図である。図7は、現像ローラ510の表面を示した模式図であって、図6に示す部分Aを拡大した図である。図8は、凸部519と凹部518の断面形状を示した模式図である。
次に、上述の表面形状(凹部518と凸部519)を有する現像ローラ510の製造方法について、図9、図10A〜図10E、及び、図11を用いて説明する。図9は、現像ローラ510の製造方法を示したフローチャートである。図10A〜図10Eは、現像ローラ510の製造工程における、現像ローラ510の変遷を示した模式図である。図11は、現像ローラ510の転造加工を説明するための説明図である。なお、図10A〜図10Cでは、パイプ材600の断面が、図10Dと図10Eでは、パイプ材600の外周が、それぞれ示されている。
次に、図10Bに示すように、当該パイプ材600の長手方向両端部にフランジ圧入部602を作る(ステップs104)。当該フランジ圧入部602は、切削加工により作られる。
次に、図10Cに示すように、当該フランジ圧入部602に、現像ローラ510の軸部510bを構成するフランジ604を圧入する(ステップs106)。フランジ604のパイプ材600への固定を確実にするために、フランジ604の圧入後、フランジ604をパイプ材600へ接着又は溶接するようにしてもよい。
次に、図10Dに示すように、フランジ604が圧入されたパイプ材600の表面にセンタレス研磨を施す(ステップs108)。当該センタレス研磨は、当該表面の全面に亘って実施され、センタレス研磨後の当該表面の十点平均粗さRzは、1.0μm以下となる。
次に、図10Eに示すように、フランジ604が圧入されたパイプ材600の前記凹凸加工部512に相当する部分に、転造加工により凹部518及び凸部519を形成する(ステップs110)。本実施の形態においては、2つの丸ダイス650、652を用いた所謂スルーフィード転造(歩み転造、通し転造とも呼ばれている)加工が実施される。
上述したとおり、本実施の形態(以下、第一実施形態とも呼ぶ)に係る現像装置51、52、53、54のトナー粒子担持ローラ(現像ローラ510)は、図8に示すように、少なくともその先端部519aに丸み519dを備え、かつ、該丸み519dの曲率半径がトナー粒子の体積平均粒径の半分以上である凸部519、を有している。これにより、トナー粒子の変形等を抑制することが可能となる。以下において、詳細に説明する。
ところで、レーザビームプリンタは、前述したようにレーザビームを用いて感光体20に潜像を形成し、形成された潜像を現像ローラ510に担持されたトナーによりトナー像として可視化させる。このとき、感光体20上に、主走査方向に走査されるレーザビームのON/OFFにより、ドット状潜像が、格子状に区画された領域、所謂スクリーンに形成される。そして、これらドット状潜像により潜像が構成される。
次に、第二実施形態に係る現像ローラ510の表面形状について、図13を用いて説明する。図13は、第二実施形態に係る現像ローラ510の凸部519と凹部518の断面形状を示した模式図である。
以上、上記実施の形態に基づき本発明に係る現像装置等を説明したが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
ただし、円筒部510aが単一の材料から成る場合には、簡易に、上述の凸部519を有する現像ローラ510を製造することができる。従って、上記実施の形態の方がより望ましい。
規制ブレード560が現像ローラ510にエッジにて当接することにより、前記層厚が規制される場合には、凸部519に担持されたトナーが、該規制ブレード560に掻き取られる。これに対し、上記実施の形態のように、規制ブレード560が有する平面が現像ローラ510に当接することにより、前記層厚が規制される場合には、規制ブレード560によってトナー粒子が凸部519に向かって押圧されるから、トナー粒子が規制ブレード560に掻き取られ難い。そして、規制ブレード560がトナー粒子を押圧する際に、凸部519から該凸部519に担持されたトナー粒子に力が作用しやすい。このため、上記の場合には、その先端部に丸み519dを有する凸部519を設けたことによる効果、すなわち、トナー粒子の変形等を抑制できる効果が、より有効に奏される。従って、上記実施の形態の方がより望ましい。
側面519bの傾斜角βが45度以下である場合には、トナー粒子が側面519bに接触した際に、該側面519bから受ける力のうち鉛直上方への力成分の大きさが、水平方向への力成分の大きさ以上となる。このため、上記の場合には、トナー粒子が、前記鉛直方向への力成分によって、側面519bを登って先端部519aへ移動しやすいから、トナー粒子の転動性の低下を抑制できる。従って、上記実施の形態の方がより望ましい。
ただし、凸部519が担持部である場合には、担持部である凸部519に担持されたトナー粒子に該凸部519から力が作用しやすいから、現像ローラ510の表面に凸部519を設けたことによる効果、すなわち、トナー粒子の変形等を抑制できる効果が、より有効に奏される。従って、上記実施の形態の方がより望ましい。
凹部518の深さがトナー粒子の体積平均粒径の2倍以下である場合には、凹部518内で現像ローラ510と規制ブレード560との間に位置するトナー粒子の多くが、現像ローラ510及び規制ブレード560のうちの少なくともどちらか一方に接触するため、トナー粒子の帯電性が適切なものとなる。かかる点で、上記実施の形態の方がより望ましい。なお、凹部518の深さが、トナー粒子の体積平均粒径(の1倍)以下である場合には、凹部518内で現像ローラ510と規制ブレード560との間に位置するトナー粒子の多くが、現像ローラ510及び規制ブレード560の双方に接触することとなるため、より一層望ましい。
次に、本発明に係る実施の形態の一例である画像形成システムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
50 YMCK現像ユニット、50a 中心軸、51 ブラック現像装置、
52 マゼンタ現像装置、53 シアン現像装置、54 イエロー現像装置、
55a、55b、55c、55d 保持部、60 一次転写ユニット、
70 中間転写体、75 クリーニングユニット、76 クリーニングブレード、
80 二次転写ユニット、90 定着ユニット、92 給紙トレイ、
94 給紙ローラ、95 表示ユニット、96 レジローラ、
100 制御ユニット、101 メインコントローラ、
102 ユニットコントローラ、112 インターフェイス、113 画像メモリ、
510 現像ローラ、510a 円筒部、510b 軸部、
512 凹凸加工部、514 非凹凸加工部、518 凹部、
518a 第一凹部、518b 第二凹部、518c 底面、519 凸部、
519a 先端部、519b 側面、519c 下部、519d 丸み、
520 上シール、520a 短手方向端部、520b 当接面、
520c 反対面、524 上シール付勢部材、
530 トナー収容体、530a 第一トナー収容部、
530b 第二トナー収容部、540 ハウジング、542 上ハウジング部、
544 下ハウジング部、545 仕切り壁、550 トナー供給ローラ、
560 規制ブレード、560a 先端、562 ゴム部、562a 当接部、
564 ゴム支持部、564a 薄板、564b 薄板支持部、
564c 長手方向両端部、564d 短手方向一端部、
564e 短手方向他端部、572 開口、
600 パイプ材、602 フランジ圧入部、604 フランジ、
650 丸ダイス、650a 凸、652 丸ダイス、652a 凸、
700 画像形成システム、702 コンピュータ、704 表示装置、
706 プリンタ、708 入力装置、708A キーボード、708B マウス、
710 読取装置、710A フレキシブルディスクドライブ装置、
710B CD−ROMドライブ装置、
802 内部メモリ、804 ハードディスクドライブユニット、
T トナー
Claims (12)
- その表面にてトナー粒子を担持し、該トナー粒子によって像担持体に担持された潜像を現像するトナー粒子担持ローラであって、
前記表面に設けられた凸部であって、
該凸部の少なくとも先端部に丸みを備え、かつ、該丸みの曲率半径が前記トナー粒子の体積平均粒径の半分以上である凸部、
を有するトナー粒子担持ローラ、
を備え、
前記表面に、前記トナー粒子担持ローラの軸方向及び周方向に対し傾斜を有し前記軸方向に等ピッチに形成された螺旋状の溝部が、設けられ、
前記溝部は、前記傾斜の角度を異ならせて2種類形成されており、
前記凸部は、前記2種類の前記溝部に囲まれて設けられており、
前記潜像は、格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を有し、
格子は、前記軸方向において複数種類のピッチで形成可能であり、
前記溝部の、前記軸方向におけるピッチは、前記格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより小さいことを特徴とする現像装置。 - 請求項1に記載の現像装置であって、
前記トナー粒子担持ローラは、前記表面を備えた円筒部を有し、
該円筒部は、単一の材料から成ることを特徴とする現像装置。 - 請求項1または請求項2に記載の現像装置であって、
前記トナー粒子担持ローラの軸方向一端部から他端部に亘って該トナー粒子担持ローラに当接して、該トナー粒子担持ローラに担持されたトナー粒子の層厚を規制するための層厚規制部材を備え、
前記層厚規制部材は、該層厚規制部材が有する平面が前記トナー粒子担持ローラに当接することにより、前記層厚を規制することを特徴とする現像装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の現像装置であって、
前記凸部は、
その下部から前記先端部へ向かって平坦で、かつ、前記先端部に繋がっている側面、
を備えたことを特徴とする現像装置。 - 請求項4に記載の現像装置であって、
前記凸部に備えられている前記側面の、前記溝部の底面からの傾斜角は、45度以下であることを特徴とする現像装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の現像装置であって、
前記凸部は、該凸部の全体に前記丸みを備えたことを特徴とする現像装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれかに記載の現像装置であって、
前記凸部及び前記溝部は、双方とも、前記トナー粒子を担持するための担持部であることを特徴とする現像装置。 - 請求項1〜請求項7のいずれかに記載の現像装置であって、
前記溝部の深さは、前記トナー粒子の体積平均粒径の2倍以下であることを特徴とする現像装置。 - その表面にてトナー粒子を担持し、該トナー粒子によって像担持体に担持された潜像を現像するトナー粒子担持ローラであって、
前記表面に設けられた凸部であって、該凸部の少なくとも先端部に丸みを備え、かつ、該丸みの曲率半径が前記トナー粒子の体積平均粒径の半分以上である凸部、
を有するトナー粒子担持ローラであって、
前記表面に、前記トナー粒子担持ローラの軸方向及び周方向に対し傾斜を有し前記軸方向に等ピッチに形成された螺旋状の溝部が、設けられ、
前記溝部は、前記傾斜の角度を異ならせて2種類形成されており、
前記凸部は、前記2種類の前記溝部に囲まれて設けられており、
前記潜像は、格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を有し、
格子は、前記軸方向において複数種類のピッチで形成可能であり、
前記溝部の、前記軸方向におけるピッチは、前記格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより小さいことを特徴とするトナー粒子担持ローラ。 - 潜像を担持するための像担持体と、
その表面にてトナー粒子を担持し、該トナー粒子によって前記像担持体に担持された潜像を現像するトナー粒子担持ローラであって、
前記表面に設けられた凸部であって、該凸部の少なくとも先端部に丸みを備え、かつ、該丸みの曲率半径が前記トナー粒子の体積平均粒径の半分以上である凸部、
を有するトナー粒子担持ローラ、
を備え、前記表面に、前記トナー粒子担持ローラの軸方向及び周方向に対し傾斜を有し前記軸方向に等ピッチに形成された螺旋状の溝部が、設けられ、
前記溝部は、前記傾斜の角度を異ならせて2種類形成されており、
前記凸部は、前記2種類の前記溝部に囲まれて設けられており、
前記潜像は、格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を有し、
格子は、前記軸方向において複数種類のピッチで形成可能であり、
前記溝部の、前記軸方向におけるピッチは、前記格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより小さい現像装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - コンピュータ、及び、
このコンピュータに接続可能な画像形成装置であって、
潜像を担持するための像担持体と、
その表面にてトナー粒子を担持し、該トナー粒子によって前記像担持体に担持された潜像を現像するトナー粒子担持ローラであって、
前記表面に設けられた凸部であって、該凸部の少なくとも先端部に丸みを備え、かつ、該丸みの曲率半径が前記トナー粒子の体積平均粒径の半分以上である凸部、
を有するトナー粒子担持ローラ、
を備え、前記表面に、前記トナー粒子担持ローラの軸方向及び周方向に対し傾斜を有し前記軸方向に等ピッチに形成された螺旋状の溝部が、設けられ、
前記溝部は、前記傾斜の角度を異ならせて2種類形成されており、
前記凸部は、前記2種類の前記溝部に囲まれて設けられており、
前記潜像は、格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を有し、
格子は、前記軸方向において複数種類のピッチで形成可能であり、
前記溝部の、前記軸方向におけるピッチは、前記格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより小さい現像装置と、
を有する画像形成装置、
を具備したことを特徴とする画像形成システム。 - その表面にてトナー粒子を担持するトナー粒子担持ローラであって、
該トナー粒子によって像担持体に担持され、格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を有し、格子は、前記トナー粒子担持ローラの軸方向において複数種類のピッチで形成可能である潜像、
を現像するトナー粒子担持ローラ、
の製造方法であって、
前記トナー粒子担持ローラの前記軸方向及び周方向に対し傾斜を有し前記軸方向に等ピッチに形成された螺旋状の溝部であって、該溝部の、前記軸方向におけるピッチが、前記格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより小さくて、前記傾斜の角度を異ならせて2種類形成されている溝部、及び、
少なくともその先端部に丸みを備え、かつ、該丸みの曲率半径が前記トナー粒子の体積平均粒径の半分以上である凸部であって、前記2種類の前記溝部に囲まれて設けられている凸部、
を転造加工により前記表面に形成するステップ、
を有することを特徴とするトナー粒子担持ローラの製造方法。
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