JP5499058B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
このタイプの画像形成装置において、現像ローラーには、該現像ローラーに形成されたトナー層の層圧規制及びトナー層の帯電を目的として、ブレード部材が所定の規制圧で面接触されている。安定した画像形成を実現するため、ブレード部材は、所定の規制圧でトナー層に当接される必要がある。
ここで、例えば、弾性体規制ブレードが0.1から0.6kg/mmの線圧で現像ローラーに当接するように構成された現像装置を有する画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、本発明の他の目的は、現像ローラーに保持される現像剤層の層厚を一定に維持する現像装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明によれば、現像ローラーに保持される現像剤層の層厚を一定に維持する現像装置を備える画像形成装置を提供することができる。
図1により、画像形成装置としてのプリンター1の全体構造を説明する。プリンター1には、本発明の現像装置が含まれている。図1は、本実施形態のプリンター1における各構成要素の配置を説明するための左側面図である。本実施形態において、後述する排紙部50から用紙Tが排出される方向の側(図1における右側)をプリンター1の前側とする。
また、給排紙部KHは、給紙カセット52と、レジストローラー対80と、用紙Tの搬送路Rと、排紙部50とを備える。
レーザースキャナーユニット4は、PC(パーソナルコンピューター)等の外部機器から出力された画像情報に基づいて、感光体ドラム2の表面を走査露光する。レーザースキャナーユニット4により走査露光されることによって、感光体ドラム2の表面に帯電した電荷が除去される。これにより、感光体ドラム2の表面に静電潜像が形成される。
トナー供給装置6は、トナーカートリッジ5に収容されたトナーを、現像装置200に供給する。
カセット給紙部51は、載置板60に載置された用紙Tを取り出す前送りコロ61と、用紙Tを1枚ずつ搬送路Rに送り出すローラー対63とからなる重送防止機構を備える。
第1搬送路R1、第2搬送路R2、第3搬送路R3及び第4搬送路R4は、いずれも、ほぼ下方から上方に向けて延びている。
図2は、実施形態における現像装置200の概略構成を示す拡大断面図である。図3は、現像装置200の部分拡大断面図である。図4は、現像装置200における現像ローラー230と規制部材400との位置関係を説明する拡大断面図である。図5は、現像装置200における現像ローラー230と規制部材400との組み付け状態を示す斜視図である。
本実施形態において、現像装置200は、非磁性一成分現像剤を感光体ドラム2に供給する。現像装置200は、現像ローラー230上に帯電されたトナーを保持すると共に帯電されたトナーを感光体ドラム2の表面に供給して、感光体ドラム2の表面に形成された静電潜像を現像する。
収容フレーム210は、感光体ドラム2と対向して配置される開口部211を有する。開口部211は、後述する現像ローラー230の一部を外部に露出させる。
また、収容フレーム210は、攪拌された状態の現像剤を収容する攪拌室240(収容部)を備える。
攪拌室240は、攪拌ミキサー室240Aとパドルミキサー室240Bとを有する。攪拌ミキサー室240Aとパドルミキサー室240Bとは、仕切板240Cにより仕切られる。
攪拌ミキサー室240Aには、攪拌ミキサー241が配置される。攪拌ミキサー241は、トナー供給装置6により攪拌ミキサー室240Aに供給された現像剤を攪拌する。
また、パドルミキサー室240Bには、パドルミキサー242が配置される。パドルミキサー242は、パドルミキサー室240Bに収容される現像剤を攪拌すると共に、供給ローラー220に供給する。ここで、攪拌室240において、非磁性一成分現像は、攪拌されることで帯電する。
軸部材221は、回転軸C3方向に延びるように配置される(図4参照)。軸部材221は、収容フレーム210の軸支持部(不図示)に回転可能に支持される。
ローラー部222は、軸部材221の回転にともなって、軸部材221と一体的に回転する。
そして、ローラー部222は、攪拌室240に収容された現像剤を外周面に保持する。また、ローラー部222は、外周面に保持した現像剤を現像ローラー230に供給する。
現像ローラー230は、供給ローラー220に対向して配置される。
現像ローラー230は、供給ローラー220から現像剤の供給を受けると共に、外周面に現像剤層を保持する。そして、現像ローラー230は、感光体ドラム2に現像剤を供給する。
軸部材231は、回転軸C2に沿って延びるように配置される(図4参照)。
軸部材221は、収容フレーム210の軸支持部(不図示)に回転可能に支持される。
芯部231aは、軸部材231の中心側に配置され、磁石部231bを支持する部材である。
また、ここで、磁石部231bは、磁力により、後述する規制部材400を軸部材231側(ローラー部232側)に向かうよう所定の付勢力で付勢する。付勢力は、磁石部231bの磁力(m1)、後述する規制部材400(を構成する材料)の飽和磁化(m2)、磁石部231bと規制部材400との間の距離(L)により設定される。付勢力は、K(定数)×(m1×M2)/L2で示される。
ローラー部232の表面には、所定厚さの現像剤層が形成される。現像剤層は、後述する規制部材400により層厚が規制(所定厚さに均一に調整)される。現像剤層(現像剤)は、規制部材400との当接により生じる静電気により帯電する。ここで、本実施形態において、現像剤層は、一定の規制圧で規制部材400に当接されるので、均一な厚さに調整される。
ローラー部232は、供給ローラー220(ローラー部222)から現像剤の供給を受けると共に、外周面に現像剤層を保持する。そして、ローラー部232(現像ローラー230)は、感光体ドラム2に現像剤を供給する。
ここで、現像ローラー230と供給ローラー220との間には、非磁性一成分現像剤を効率的に移動させるために、バイアスを印加することが好ましい。
規制部材400は、一端401が収容フレーム210に固定され、他端402が自由端となるよう構成される。
他端402(自由端)は、該規制部材400を構成する板状部材の外縁付近を現像ローラー230側と反対側に折り曲げて形成される。
規制部材400は、他端402側が現像ローラー230側に近づくようにたわみ変形可能である。これにより、規制部材400は、磁石部231bからの磁力により生じる付勢力により、他端402(先端、自由端)側が現像ローラー230に向かうよう付勢され、所定の規制圧で現像剤の表面に当接する。
また、規制部材400は、他端402側が現像ローラー230から離間する側に移動するよう撓み変形可能に構成されている。これにより、規制部材400は、供給ローラー220から現像ローラー230に供給された現像剤を後述する規制ニップN1にスムースに誘導可能に構成される。
規制部材400は、付勢力により、所定強さの規制圧で現像剤層の表面に面接触(当接)する。規制部材400は、付勢力により、他端402側の所定位置P(規制ニップN1)において、所定強さの規制圧で現像ローラー230の外周面に形成された現像剤層の表面に面接触する。
ここで、現像剤層の層厚を好適な範囲で維持するためには、規制圧を所定範囲に設定する必要がある。つまり、付勢力を所定範囲に設定する必要がある。
ここで、磁石部231bの磁力(m1)は、付勢指数に応じて設定されるが、特に60〔mT〕以上が好ましい。
規制部材400は、磨耗した場合でも付勢力により現像ローラー230側に付勢されているので、磁石部231bとの間の距離が変更せず、同じ強さの付勢力を受ける。つまり、規制部材400の現像剤層(現像ローラー230)への規制圧は、規制部材400が長期使用により磨耗しても一定の強さを維持する。
規制部材400は、長期使用等により磨耗等が生じた場合でも規制ニップN1を通過する現像剤層の層厚を一定に維持することができると共に、現像剤層(現像剤)を均一に帯電させることができる。
まず、現像装置200は、画像形成制御部(不図示)からの指示により、動作を開示する。具体的には、現像装置200において、供給ローラー220、現像ローラー230、攪拌ミキサー241及びパドルミキサー242は、所定の駆動モーター(不図示)から伝達される駆動力により、それぞれ所定の速度で矢印Xの方向に回転駆動される。ここで、感光体ドラム2は、矢印Yの方向に回転駆動される。
これにより、現像ローラー230上に保持された現像剤は、規制部材400により、規制ニップN1において層圧が規制されると共に帯電する。
ここで、規制部材400は、他端402(自由端)側に向かうにしたがって現像ローラー230(ローラー部232)の外周面との距離が大きくなるよう配置される。これにより、規制ニップN1に搬送される現像剤は、規制ニップN1にスムースに誘導される。更に、規制部材400は、他端402(自由端)側が現像ローラー230側と反対側に移動するよう変形可能であるので、多量の現像剤が搬送されてきた場合であっても、現像剤をスムースに規制ニップN1に誘導する。
ここで、現像装置200において、規制部材400は、磨耗した場合でも磁石部231bとの間の距離が変更せず、一定強さの付勢力により、一定強さの規制圧で現像剤層の表面に面接触(当接)する。
これにより、現像装置200は、長時間動作させた場合においても、現像ローラー230の外周面に形成される現像剤層を、層圧を一定に維持すると共に、均一に帯電させる。
本実施形態における現像装置200は、静電潜像が形成された感光体ドラム2に非磁性一成分現像剤を供給する。
そして、現像装置200は、現像剤を収容する収容フレーム210(攪拌室240)と、
収容フレーム210(攪拌室240)に収容された現像剤を外周面に保持する供給ローラー220と、感光体ドラム2に現像剤を供給する現像ローラー230であって、供給ローラー220から現像剤の供給を受けると共に、外周面に現像剤層を保持するローラー部232と、回転軸C2に沿って延びるように配置され1(又は複数)の磁石部231bを有する軸部材231と、を有する現像ローラー230と、現像ローラー230における現像剤層の表面に面接触して配置され、全部又は一部が磁性部材により構成される板状の規制部材400と、を備える。
また、規制部材400が金属性の板状部材であるので、長時間動作させた場合において、部分的な破損等ではなく磨耗が生じる。これにより、規制部材400は、現像剤層の表面に対して均等な面接触を継続できる。また、これにより、現像装置200は、長時間動作させた場合においても、現像ローラー230の外周面に形成される現像剤層を、層圧を一定に維持すると共に、均一に帯電させる。
これにより、現像装置200は、規制部材400における現像剤層に対する規制圧を容易に調整可能である。また、現像装置200は、規制部材400における付勢力の変化等への追従性が良好に構成される。
これにより、現像装置200は、現像ローラー230により搬送される現像剤を規制ニップN1にスムースに誘導すると共に、搬送される現像剤の量の変化にも好適に対応可能である。また、これにより、現像装置200は、規制部材400の他端402側をトナーの搬送量に対応してたわむことにより、現像剤の溜まりを生じさせることなく、現像剤を規制ニップN1にスムースに誘導可能である。
ここで、図6から図8を参照して、実験例について説明する。
図6は、耐刷枚数に対する搬送量(現像剤層の層厚)の推移を示すグラフである。図7は、耐刷枚数に対する帯電量の推移を示すグラフである。図8は、実施例の評価結果を示す表である。
磁石部231bと規制部材400との間の距離(L)は一定とし、磁石部231bにおける磁力(m1)と、規制部材400における飽和磁化(m2)とにおける条件を変更した複数の実験例1から9において、耐久テストを行った。
・磁石部231bと規制部材400との間の距離L:7mm
現像ローラー230の直径D:20mm
軸部材231の直径d:6mm
・磁石部231bの磁力m1:30mT、60mT、90mT
・規制部材400の飽和磁化m2:50emu/g、100emu/g、150emu/g
・印字パターン:5%印字率、連続印字
・実験例1から9の条件:表8を参照
・上記条件で耐久試験を行う。
・現像ローラーにおける現像剤の搬送量(層厚)の推移を確認した。
・現像ローラーに形成された現像層における帯電量の推移を確認した。
・参照(Reference)として、非磁性の規制部材(20N/m)を用いた試験も行った。
・現像剤の搬送量(層厚)の推移、及び帯電量の推移に基づいて、○×の評価をした。実験結果の○×の判断基準としては、搬送量は0.4〜0.6mg/cm2で、帯電量は15〜25μC/gを満たしていれば○とする。
・耐刷枚数に対する搬送量(層厚)の推移:図6参照
・耐刷枚数に対する帯電量の推移:図7参照
・実施例の評価結果:図8参照
図6に示すグラフより、磁力m1及び飽和磁化m2が小さいほど耐刷枚数の増加にともない搬送量が増加し、磁力m1及び飽和磁化m2が大きいほど耐刷枚数が増加しても搬送量がフラットで安定している傾向があることがわかった。
言い換えると、付勢指数(付勢力)が小さいほど耐刷枚数の増加にともない搬送量が増加し、付勢指数(付勢力)が大きいほど耐刷枚数が増加しても搬送量がフラットで安定している傾向があることがわかった。
これは、規制部材400が摩耗した場合、付勢指数(付勢力)が大きいほど規制部材400が現像剤層(現像ローラー)に強く当接する一方、付勢指数(付勢力)が小さいほど規制部材400が現像剤層(現像ローラー)に弱く当接するためである。
しかし、付勢指数(付勢力)が所定値よりも大きい場合、搬送量が少なくなってしまうこともわかった。
安定的な搬送量を維持するためには、付勢指数(付勢力)が所定範囲となる必要があることがわかった。
言い換えると、付勢指数(付勢力)が小さいほど帯電量が低くかつ耐刷枚数の増加にともない帯電量が低下し、付勢指数(付勢力)が大きいほど帯電量が高くかつ耐刷枚数が増加しても帯電量がフラットで安定している傾向があることがわかった。
これは、規制部材400が摩耗した場合、付勢指数(付勢力)が大きいほど規制部材400が現像剤層(現像ローラー)に強く当接する一方、付勢指数(付勢力)が小さいほど規制部材400が現像剤層(現像ローラー)に弱く当接するためである。
安定的な搬送量を維持するためには、付勢指数(付勢力)が所定範囲となる必要があることがわかった。
本実験例において、磁石部231bにおける磁力(m1)と、規制部材400における飽和磁化(m2)と、磁石部231bと規制部材400との間の距離(L)とが、(m1×M2)/L2で算出される付勢指数が90〜200となる場合、評価が○となった。
また、実験例5から8より、磁石部231bの磁力(m1)は、特に60〔mT〕以上であることが好ましいといえる。
例えば、本実施形態において、磁石部は、軸部材の外周側に配置される円筒状の部材であるが、これに限定されない。軸部材231の全体をマグネット材料で構成して、軸部材自体が磁石部になるように構成してもよい。
この場合、現像装置は、現像ローラー230の回転軸方向において磁力を均等に割り振りすることが可能であると共に、コストの低減が可能に構成される。
Claims (8)
- 静電潜像が形成された像担持体に非磁性一成分の現像剤を供給する現像装置であって、
現像剤を収容する収容部と、
前記収容部に収容された現像剤を外周面に保持する供給ローラーと、
前記像担持体に現像剤を供給する現像ローラーであって、
前記供給ローラーから現像剤の供給を受けると共に、外周面に現像剤層を保持するローラー部と、
回転軸に沿って延びるように配置される回転軸部材と、を有する現像ローラーと、
前記現像ローラーにおける前記現像剤層の表面に面接触して配置され、全部又は一部が磁性部材により構成される板状の規制部材と、を備え、
前記回転軸部材は、前記回転軸部材の中心側に配置される芯部と、前記芯部の周りに配置され且つ前記芯部に支持される1又は複数の磁石部と、を有し、前記収容部の軸支持部に回転可能に支持され、
前記回転軸部材における前記1又は複数の磁石部における磁力(m1)と、前記規制部材における飽和磁化(m2)と、前記磁石部と前記規制部材との間の距離(L)とは、付勢指数が90〜200となるよう構成され、
前記磁石部の磁力(m1)は、60〔mT〕以上である
現像装置。 - 前記規制部材は、
前記回転軸部材における前記1又は複数の磁石部からの磁力により前記回転軸部材側に付勢され、所定強さの規制圧で前記現像剤層に面接触する
請求項1に記載の現像装置。 - 前記規制部材は、
金属性の板状部材である
請求項1又は2に記載の現像装置。 - 前記規制部材は、
一端が固定され、他端が自由端であり、
前記自由端側の所定位置で前記現像剤層に面接触する
請求項1から3のいずれかに記載の現像装置。 - 前記規制部材は、
前記自由端側が前記現像ローラーから離間する側に移動するようたわみ変形可能に構成される
請求項4に記載の現像装置。 - 前記規制部材は、
先端が前記現像ローラー側と反対側に折り曲げられて形成される
請求項1から5のいずれかに記載の現像装置。 - 前記1又は複数の磁石部は、複数の磁石部であり、
前記複数の磁石部は、前記回転軸部材において前記回転軸の方向に所定間隔で配置される
請求項1から6のいずれかに記載の現像装置。 - 静電潜像が形成される像担持体と、
請求項1から7のいずれかに記載の現像装置と、を備える
画像形成装置。
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