JP4774982B2

JP4774982B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4774982B2
Application number: JP2005369581A
Authority: JP
Inventors: 知之井村
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2025-12-22
Also published as: JP2007171589A

Description

本発明は、画像形成装置に関するものであり、特に、規制部材を用いて現像剤担持体に現像剤の層を形成するものに関する。

従来、非磁性一成分現像方式の画像形成装置は、現像剤担持体に担持されている現像剤（トナー）を該現像剤担持体に圧接している規制部材を用いて規制し、該トナーの層を現像剤担持体上に形成する。このような画像形成装置として、例えば特許文献１に記載のものがある。
特開２００１−７５３５７公報

しかしながら、トナーが規制部材によって規制されることにより高い充填密度で且つ大きい付着力で現像剤担持体に担持された結果、現像剤担持体から像担持体に向かってトナーが移動し難い、すなわち、良好な現像性が得られないことがあった。特に、かぶりの発生を抑制するために、現像剤担持体と規制部材の間に一定の電位差を設けた場合、規制部材が現像剤担持体に吸着され、それによりトナーの現像剤担持体に対する付着力がより大きくなり、その結果、最終的に画像が形成される記録シートにおいて十分な画像濃度を得ることができないなどの問題、言い換えると現像剤担持体から像担持体に移動するトナー量が少ないことを原因とする問題が生じていた。

そこで、本発明は、規制部材によって高い充填密度で且つ大きい付着力でトナーが現像剤担持体に担持されても、多くのトナーが現像剤担持体から像担持体に移動して良好な現像性が得られる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、
現像剤担持体上のトナーを規制してトナーの層を形成する画像形成装置であって、
トナーを担持する現像剤担持体と、
現像剤担持体と所定の圧力で当接しつつ該現像剤担持体との間にトナーを現像剤坦持体へ向けて付勢する方向の所定の電位差が設けられ、トナーを規制して該トナーの層を現像剤担持体上に形成する規制部材と、
トナー層を挟んで現像剤担持体と非接触で対向する電極部材と、
現像剤担持体と電極部材の間に交流電界を形成する交流電界形成手段を有し、現像剤坦持体と電極部材の間に形成される交流電界は現像剤坦持体に付着しているトナーを電極部材へ向けて付勢する方向の電界であって、
交流電界形成手段は、上記所定の圧力をｎ（Ｎ／ｍ）、上記所定の電位差をΔｖ（Ｖ）としたとき、トナーを現像剤担持体から電極部材に移動させる電界の電界強度Ｅ（Ｖ／ｍ）が、数２に示す関係を満たすように交流電界を形成することを特徴とする。

本発明によれば、トナーの現像剤担持体に対する付着力に対応した現像剤担持体に対する規制部材の圧力と該現像剤担持体と該規制部材の電位差とに基づく電界強度の電界により、トナーが該現像剤担持体から電極部材に静電的に移動する。また、この電界とは異なる方向の電界により、電極部材に移動したトナーは現像剤担持体に戻り、規制部材に規制された直後の付着力より小さい付着力で現像剤担持体に付着する。そのため、現像剤担持体から像担持体にトナーが移動しやすくなり、良好な現像性が得られる。

図１に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略的な構成を示す。

図１に符号１０で示す画像形成装置は、現像剤担持体である現像ローラ１２と、現像ローラ１２にトナーを供給する供給ローラ１４と、現像ローラ１２上のトナーを帯電しつつ該現像路ローラ１２の外周面上にトナー層を形成する規制部材である規制ブレード１６と、現像ローラ１２が担持するトナーによって現像される静電潜像を担持する像担持体である感光体１８とを有する。現像ローラ１２、供給ローラ１４、感光体１８の回転中心線それぞれは、互いに平行で図面に対して垂直方向である。

また、画像形成装置１０は、現像ローラ１２との間に交流電界を形成して該現像ローラ１２に担持されているトナーの付着力を小さくするための電極部材２０を有する。また、現像ローラ１２と規制ブレード１６の間、また、現像ローラ１２と電極部材２０の間に所定の電界を形成する電界形成手段２２を有する。

なお、本明細書において、上述以外の画像形成に必要な画像形成装置１０の構成要素は、本発明に直接関わるものでないため図示および詳細な説明を省略する。

現像ローラ１２は、導電性ローラ軸の周りに導電性弾性層を形成した構造で、該弾性層の表面でトナーを担持するように構成されている。現像ローラ１２には、後述するように規制ブレードによって帯電されたトナーを現像ローラ１２から感光体１８に向かって静電的に移動させる、また、その逆に感光体１８から現像ローラ１２に向かって静電的に移動させる交流電界を現像ローラ１２と感光体１８の間に形成するために、電界形成手段２２によって所定の交流電圧が印加されるようにしてある。

供給ローラ１４はローラ軸の周りにトナーを担持するための弾性層を形成した構造で、該弾性層の表面が現像ローラ１２の外周面と当接してトナー供給領域（以下、「供給領域」と称する。）２４を形成している。供給ローラ１４は、該供給ローラ１４の回転方向に関して供給領域２２の上流側のトナー貯蔵部（図示せず）で担持したトナーを現像ローラ１２の外周面に供給する（現像ローラ１２に担持させる）ように構成されている。

規制ブレード１６は、ステンレスなどの金属板であって、所定の圧力（以下、「規制圧力」と称する。）で現像ローラ１４の外周面と当接してトナー規制領域（以下、「規制領域」と称する。）２６を形成している。規制領域２６は、現像ローラ１２の回転方向に関して供給領域２４の下流側に位置する。規制ブレード１６は、供給領域２２で供給された現像ローラ１２の外周面上のトナーを帯電しつつ規制して該トナーの層を形成するように形成されている。そのために、規制ブレード１６には、電界形成手段２２によって現像ローラ１４との電位差（以下、「規制電位差」と称する。）が一定なるような電圧が印加されている。なお、規制部材は、現像ローラのトナーを帯電しつつ規制して該トナーの層が形成できるものであれば金属のブレードでなくてもよく、例えばポリエチレンなどの樹脂のローラであってもよい。

感光体１８は、その外周面が帯電チャージャなどの帯電手段（図示せず）によって帯電され、帯電部分に露光手段（図示せず）によって静電潜像が形成されるようにしてある。また、感光体１８は、現像ローラ１２に対向して静電潜像が現像される現像領域２８を形成している。現像領域２８は、現像ローラ１２の回転方向に関して規制領域２６の下流側に位置する。この現像領域２８で、現像ローラ１２の外周面のトナーが、現像ローラ１２と感光体１８の静電潜像部分の電位差により、静電的に現像ローラ１２から静電潜像部分に移動し、静電潜像を現像する。

電極部材２０は、規制ブレード１６により現像ローラ１２の外周面に高い充填密度で且つ大きい付着力で付着しているトナーについて、その付着力を小さくして良好な現像性を得るために機能する。言い換えると、電極部材２０は、現像ローラ１２上に押し固められた状態で担持されているトナーをほぐす役割をする。

具体的には、電極部材２０は、現像ローラ１２の回転方向に関して規制領域２６の下流にあるとともに、現像領域２８の上流側に位置する領域３０で、現像ローラ１２の外周面と所定の距離（ギャップ）をあけて対向している。また、電極部材２０には、現像ローラ１２との間にトナーをほぐす交流電界を形成するために、電界発生手段２２によって所定の直流電圧が印加されている。なお、電極部材２０の形状は、現像ローラ１２との間において安定した交流電界が形成されるものであれば、例えばローラであってもよいし、また、現像ローラ１２の外周面と平行な湾曲面を有する板状部材であってもよい。

現像ローラ１２と電極部材２０の間の交流電界は、現像ローラ１２に付着しているトナーを電極部材２０に移動させる電界の電界強度Ｅ（Ｖ／ｍ）が数２の式を満たすように電界形成手段２２によって形成される。数２の式中、ｎは規制圧力（Ｎ／ｍ）であり、Δｖは規制電位差（Ｖ）である。また、現像ローラ１２と電極部材２０の間の交流電界は、最終的には、現像ローラ１２の外周面上にトナーのほとんど全てが維持される大きさの交流電界である（電極部材２０にトナーがほとんど付着しない交流電界である。）。

数２の式は、発明者が実験から導き出したものである。以下、発明者が数２の式を導出するために行った実験について説明する。

実験において、図１に示す画像形成装置１０を用い、異なる規制条件（規制圧力ｎと規制電位差Δｖとがそれぞれ異なる条件）毎に、良好な現像性を得るために必要とする、トナーを現像ローラ１２から電極部材２０に移動させる電界の電界強度Ｅを求めた。また、実験は、負極性に帯電するトナーを使用した。

実験は、規制圧力ｎが１０、２０、３０Ｎ／ｍから選択され、また、規制電位差Δｖが５０、１００、１５０、２００、２５０、３００Ｖから選択された、１８個の規制条件の下で行った（図２参照。）。

実験において、現像ローラ１２に印加した交流電圧は、振幅（ピーク・ツー・ピーク値）Ｖｐｐが１３２０Ｖ、振幅中心が−３２０Ｖ、デューティー（ｄｕｔｙ）値（トナーを現像ローラ１２から電極部材２０に移動させる電圧側）が３５％、周波数が２ｋＨｚ、すなわち感光体１８の外周面上で−７０Ｖの電位を有する静電潜像を現像するための現像バイアス電圧に設定した。また、電極部材２０に印加される直流電圧は、−３２０Ｖに設定した。これにより、トナーが現像ローラ１２から電極部材２０に静電的に移動する電界が形成される、該現像ローラ１２と電極部材２０の電位差を６６０Ｖとした。

各規制条件において、電位差が６６０Ｖである現像ローラ１２と電極部材２０のギャップを変更することにより、トナーを現像ローラ１２から電極部材２０に移動させる電界の電界強度を変更した。変更した電界強度それぞれにおいて、現像性が良好か否かを判断した。

現像性が良好か否かの判断は、現像によって現像ローラ１２から感光体１８に移動したトナー量（現像量）に基づいて判断し、感光体１８上に６ｇ／ｍ^２のトナーが存在する場合を良好とした。

実験の結果を示す表を図２に示す。なお、表において、電界強度の単位は、Ｖ／μｍである。

発明者は、図２に示す実験結果の表に基づいて、数２の式に示す、良好な現像性を得るために必要な、トナーを現像ローラ１２から電極部材２０に移動させる電界の電界強度Ｅを導き出した。

なお、トナーを現像ローラ１２から電極部材２０に移動させる電界の電界強度Ｅは、現像ローラ１２と規制ブレード１６の間の規制圧力ｎと規制電位差Δｖが適正値であることが前提である。すなわち、規制圧力ｎは、最低限トナーを現像ローラ１２に付着させる圧力であって、現像ローラ１２のスムーズな回転を妨げない圧力である。一方、規制電位差Δｖは、現像に必要な帯電量をトナーに与える電位差であって、現像ローラ１２と規制ブレード１６の間に異常放電が発生しない電位差である。例えば、実験の条件では、規制圧力ｎは１０Ｎ／ｍ以上に設定され、規制電位差Δｖは１００〜５００Ｖの範囲で設定される。

また、電界強度Ｅは、可能な限り大きい値を取り得るわけでなく（規制圧力ｎと規制電位差Δｖそれぞれの上限値で決まる値以下である）、当然ながら、現像ローラ１２と電極部材２０の間に異常放電が発生しない値であることが前提である。したがって、例えば、実験の条件では、電界強度Ｅは、数２の式を満たしつつ、１５×１０^６（Ｖ／ｍ）以下に設定される。

本実施形態によれば、供給ローラ１４から現像ローラ１２に供給されたトナーは、現像ローラ１２の回転により規制領域２４に搬送される。規制領域２４において、規制圧力ｎであって規制電位差Δｖの規制条件の下、規制ブレード１６により、トナーは帯電されつつ高い充填密度で且つ大きい付着力で現像ローラ１２に付着される。言い換えると、現像ローラ１２の外周面には、トナーが押し固められた状態のトナー層が形成される。

次に、トナー（トナー層）は、現像ローラ１２の回転により、規制領域を２４から電極部材２０と対向する領域３０に搬送される。そこで、押し固められた状態のトナーは、トナーを現像ローラ１２から電極部材２０に移動させる電界の電界強度Ｅが数２の式を満たす交流電界によってほぐされ、現像ローラ１２に対する付着力が弱まる。すなわち、規制ブレード１６による規制圧力と規制ブレード１６と現像ローラ１２との電位差によって機械的且つ静電的に現像ローラ１２に大きい付着力で付着していたトナーが、一旦現像ローラ１２から離され、静電的に再び現像ローラ１２に小さい付着力で付着される。

続いて、付着力が小さくされたトナーは、現像領域２８で現像に使用される。このとき、現像ローラ１２に対する付着力が小さいことによって現像ローラ１２から感光体１８にトナーが移動しやすく、それにより多くのトナーが感光体１８に移動し、良好な現像性が得られる。

以上、一実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。

上述の実施形態において、現像ローラと電極部材の間の交流電界は、現像ローラに交流電圧を印加しつつ電極部材に直流電圧を印加して形成されているが、これに限定されない。例えば現像ローラと電極部材の両者に交流電圧を印加して両者の間に交流電界を形成しても良い。広義には、現像ローラから電極部材にトナーを移動させる電界の電界強度が数２の式を満たしつつ、最終的にほとんど全てのトナーが現像ローラの外周面上に存在するような交流電界が現像ローラと電極部材の間に形成されればよい。

本発明によれば、規制部材によって高い充填密度で且つ大きい付着力でトナーが現像剤担持体に担持されても、多くのトナーが現像剤担持体から像担持体に移動して良好な現像性が得られる。

本発明に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。実験の結果の表を示す図である。

符号の説明

１２：現像剤担持体（現像ローラ）
１６：規制部材（規制ブレード）
２０：電極部材
２２：電界形成手段

Claims

現像剤担持体上のトナーを規制してトナーの層を形成する画像形成装置であって、
トナーを担持する現像剤担持体と、
現像剤担持体と所定の圧力で当接しつつ該現像剤担持体との間にトナーを現像剤坦持体へ向けて付勢する方向の所定の電位差が設けられ、トナーを規制して該トナーの層を現像剤担持体上に形成する規制部材と、
トナー層を挟んで現像剤担持体と非接触で対向する電極部材と、
現像剤担持体と電極部材の間に交流電界を形成する交流電界形成手段を有し、現像剤坦持体と電極部材の間に形成される交流電界は現像剤坦持体に付着しているトナーを電極部材へ向けて付勢する方向の電界であって、
交流電界形成手段は、上記所定の圧力をｎ（Ｎ／ｍ）、上記所定の電位差をΔｖ（Ｖ）としたとき、トナーを現像剤担持体から電極部材に移動させる電界の電界強度Ｅ（Ｖ／ｍ）が、数１に示す関係を満たすように交流電界を形成することを特徴とする画像形成装置。