JP5527151B2 - 現像装置、及び、これを備えたプロセスカートリッジあるいは画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、現像剤担持体外周表面上でトナーをクラウド化させ、当該クラウド化したトナーを現像剤担持体の回転により現像領域へ搬送させて、当該現像剤担持体とは非接触の潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置の改良に関し、さらには、この改良された現像装置を備えたプロセスカートリッジあるいは画像形成装置に関する。
従来から、例えば現像剤担持体上の一成分現像剤(トナー)をクラウド化させることにより、現像剤担持体を感光体などの静電潜像担持体に直接接触させないで、トナーを静電潜像担持体上に形成された静電潜像に供給し、現像を行う現像方式が知られている。この種の現像装置における現像剤担持体は、外周面に沿って所定ピッチで配置される複数の外側電極と、これと対を成す内側電極の2層の電極が互いに絶縁されて配置されていて、さらに、当該複数の外側電極の外周面側を、各電極を保護する保護層でもある表層であって、さらには各外側電極間を互いに対して絶縁する絶縁層でもある表層で覆ったものが採用される。この現像剤担持体でトナーをクラウド化させるためには、この2層の電極に対し、時間的に変化する互いに異なる電圧をそれぞれ印加することにより、互いに近接する複数の外側電極間に時間的に異なる電界を形成し、この形成された電界により、現像剤担持体上のトナーを互いに近接する複数の外側電極間で飛翔乃至ホッピングさせることでトナーのクラウド化を実施している。なお、このように複数の外側電極間で形成された電界によりトナーがホッピングしてクラウド化する現象のことを、以下フレアと称する。言い換えれば、このフレアとは、現像剤担持体上のトナーが現像剤担持体の外周面をホッピングするようにして外周面近傍の空間でクラウド化されている現象のことを指す。
このような現像方式の現像装置では、発生させる電界が小さすぎる場合には、この電界強度が、飛翔するべきトナーが有する現像剤担持体との付着力に勝ることができず、当該現像剤担持体からトナーが適切に飛翔して適切なフレアを発生させることができないため(すなわち、適切なクラウド化ができないため)、現像剤担持体とは非接触の静電潜像担持体へ適切なトナー転移を行うことができなくなり、その結果、形成されるべき画像の濃度低下を引き起こしてしまう。その一方で、発生させる電界が大きすぎる場合には、電界を発生させるために設けられたそれぞれの外側電極とこれに対応する内側電極との間で電圧リークが発生してしまうことがあり、その場合、これら電極自身が破壊されてしまうことがある。また、外側電極を覆う保護層乃至絶縁層との間にもリークが発生してしまうことも考えられ、その場合には、保護層でもある現像剤担持体表層が傷つけられてしまう恐れがある。したがって、発生させる電界は、弱すぎても強すぎても問題があるため、適正に調整する必要がある。
ここで、フレアを用いてトナー現像を行うためのフレアローラ表面での電位を一定に維持して、電位差による画像の濃度ムラや地汚れの発生を防止することができる現像装置が特許文献1に開示される。特許文献1では、現像装置に設けられるフレアローラのトナーの層厚を規制するための層厚規制部材に電圧印加手段を設け、この電圧印加手段により印加されるバイアスの平均値が、フレアローラの外側電極群に印加するバイアスの平均電位と同電位であることを特徴とする現像装置を開示している。確かに、このような構成を採用することで、フレアローラ表面での電位を一定に維持することが可能になる。
しかしながら、このような構成を採用したとしても、特許文献1に開示される現像装置では、フレアローラに印加するバイアス電圧のみに着眼しているため、現像ローラ最外面の表層(絶縁層乃至保護層)の膜厚変動に起因するフレア状態の変動までは対応することができない。それぞれの現像装置に設けられるそれぞれの現像剤担持体の表層には、もともと製造する際の公差などに基づく製造ばらつきがあるため、もともと製造時に既に表層膜厚にばらつきがあり、当該表層膜厚のばらつきによってもまた、形成されるべき適切なフレアに対応する適切な電界にもばらつきが存在してしている。したがって、現像剤担持体の膜厚によって、適切なフレアを発生させるための電界は、個々の現像剤担持体でそれぞれ異なるという問題がある。また、長時間乃至長期間使用することによる経時変化によってもまた、当該表層膜厚が削れるなどして変化することで、適切なフレア状態でトナーを飛翔させるべき電界の適正値が変動してしまうという問題もある。特許文献1に開示される発明では、このようなフレアローラ表層の膜厚が変動することで発生する適正電界値変動の問題を解決することができず、その結果、表層膜厚変動に起因して発生してしまうフレア状態の変動による、形成されるべき画像の濃度不良などの問題点を解決することができない。
本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、現像剤担持体の最外周面に形成される表層膜厚が変動したとしても、現像剤担持体に発生させるフレアを一定に保つことのできる現像装置を提供することを目的とし、さらには、この現像装置を備えたプロセスカートリッジあるいは画像形成装置を提供することをも目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、
像担持体と非接触で対向して配置される現像剤担持体を備えて成り、
前記現像剤担持体には、並列して配置される複数の外側電極と、当該外側電極よりも内周位置で当該外側電極と絶縁されて配置される内側電極と、の2層の電極が設けられ、
前記複数の外側電極は、これらの上面を覆うことで保護層を形成しながらも、複数の外側電極を互いに絶縁する表層で覆われ、
前記内側電極と、前記表層にて互いに対して絶縁される外側電極とに、時間的に変化する互いに異なるバイアス電圧をそれぞれ印加することで、時間的に変化する電界を隣接する外側電極間に発生させ、
当該電界により前記現像剤担持体上で現像剤のフレアを発生させて、当該フレアにより、前記像担持体表面に形成された静電潜像に現像剤を付着させ、静電潜像を現像する、
現像装置において、
前記現像剤担持体の表層の膜厚に応じて、前記複数の外側電極間で発生させる電界を制御する電界制御手段を設け、当該電界制御手段を用いて、前記現像剤担持体上に発生するフレアの状態を一定に保つことを特徴とする現像装置を提案する。
像担持体と非接触で対向して配置される現像剤担持体を備えて成り、
前記現像剤担持体には、並列して配置される複数の外側電極と、当該外側電極よりも内周位置で当該外側電極と絶縁されて配置される内側電極と、の2層の電極が設けられ、
前記複数の外側電極は、これらの上面を覆うことで保護層を形成しながらも、複数の外側電極を互いに絶縁する表層で覆われ、
前記内側電極と、前記表層にて互いに対して絶縁される外側電極とに、時間的に変化する互いに異なるバイアス電圧をそれぞれ印加することで、時間的に変化する電界を隣接する外側電極間に発生させ、
当該電界により前記現像剤担持体上で現像剤のフレアを発生させて、当該フレアにより、前記像担持体表面に形成された静電潜像に現像剤を付着させ、静電潜像を現像する、
現像装置において、
前記現像剤担持体の表層の膜厚に応じて、前記複数の外側電極間で発生させる電界を制御する電界制御手段を設け、当該電界制御手段を用いて、前記現像剤担持体上に発生するフレアの状態を一定に保つことを特徴とする現像装置を提案する。
また、本発明において、前記電界制御手段が、前記外側電極と前記内側電極とに印加するバイアス電圧の電圧値を調整する電圧値調整手段で構成されていると好適である。
さらにまた、本発明において、前記電界制御手段が、前記バイアス電圧の立ち上がり時間を調整する立ち上がり時間調整手段で構成されていると好適である。
さらにまた、本発明において、前記電界制御手段が、前記外側電極と前記内側電極とに印加する電圧の周波数を調整する周波数調整手段で構成されていると好適である。
さらにまた、本発明において、前記電界制御手段が、前記外側電極と前記内側電極に印加する電圧の位相差を調整する位相差調整手段で構成されていると好適である。
さらにまた、本発明において、前記表層の膜厚が経時変化することを予測するための層厚予測手段をさらに設け、当該層厚予測手段からの予測値により前記電界制御手段を動作させると好適である。
さらにまた、本発明において、前記層厚予測手段は、前記現像剤担持体の回転数をカウントする現像回転数検知手段とすることも可能であるし、あるいは、前記層厚予測手段は、前記像担持体の回転数をカウントする潜像回転数検知手段とすることも可能である。
さらにまた、本発明において、現像装置周辺環境を測定することが可能な環境条件検知手段が設けられ、前記環境条件検知手段によって測定された環境測定値により、前記層厚予測手段の前記予測値を補正すると好適である。さらにまた、現像装置周辺環境を測定することが可能な環境条件検知手段が設けられ、前記環境条件検知手段によって測定された環境測定値により、現像剤帯電量の変化を割り出し、割り出された帯電量変化量に基づいて、さらにフレア状態を補正すると好適である。
さらにまた、本発明において、上記目的を達成するため、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、請求項1〜10のいずれか一項に記載の現像装置と、像担持体、帯電部材、クリーニング手段の少なくとも1つ以上と、を一体化したことを特徴とするプロセスカートリッジを提案する。
さらにまた、本発明において、請求項1〜10のいずれか一項に記載の現像装置、又は、請求項11に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置を提案する。
本発明によれば、複数の外側電極間で発生させるフレア用電界を制御する電界制御手段が設けられ、この電界制御手段により、現像剤担持体の表層膜厚変動に応じてフレアの状態を変化させ、一定に保つことができるので、現像装置製造当初にそれぞれの現像剤担持体において膜厚のばらつきがあったとしても、この膜厚をそれぞれ測定しておくことで最適なフレア状態を現像装置設置当初から選択することが可能であり、さらには、経時的に表層の膜厚が減少したとしても、トナーの現像能力を表層の膜厚変動に応じて安定させることが可能となり、その結果、膜厚のばらつき乃至膜厚変動に起因するトナー濃度変動による画像不良の発生を低減することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
図1は、本発明の現像装置が設けられる画像形成装置の一例を示す概略断面図であり、ここに示される画像形成装置は、後述する現像装置以外は当業者には良く知られている通常公知の電子写真方式のカラー複写機100である。まずは、この図1を用いて画像形成装置の概略構成を説明するが、本願発明の画像形成装置はここに図示したような画像形成装置に限定されるものではなく、プリンターやファクシミリ、あるいは、これらの複合機であってもよく、さらには、フルカラー用のものではなく単色の画像を形成する画像形成装置であってもよい。
ここに図示されたカラー複写機100は、画像形成装置本体となる装置本体101と、装置本体101の上方に配置された原稿読取部102と、装置本体101の下部に配置された給紙部103とを備えている。原稿読取部102は、読取面で光学的に原稿画像を読取る周知のスキャナ装置である。スキャナ装置としては、読取面に原稿を載置するタイプ、あるいは読取面に原稿を搬送する自動原稿送り装置を備えたタイプの何れであってもよい。給紙部103は給紙トレイと給紙コロとを備え、給紙トレイ上に積層された記録媒体としての用紙10を画像転写部20に向けて給紙する周知の構成である。
装置本体101には、給紙部103よりも上方に、複数の(図示した例では4つの)プロセスカートリッジ1a、1b、1c及び1dから成る画像形成部が設けられている。この第1乃至第4のプロセスカートリッジ1a、1b、1c及び1dは、それぞれ同一の構成ではあるが、対応するトナー色だけが異なっており、これらプロセスカートリッジで例えばブラックトナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びイエロートナー像がそれぞれ形成される。なお、これらプロセスカートリッジは現像剤色の違い以外はそれぞれ同一の構成であるため、以下の説明では、参照符号におけるa、b、c及びdの添え字を適宜省略して説明する。また、以下ではプロセスカートリッジに現像装置4が設けられた例を示すが、必ずしもプロセスカートリッジを使用しなければならないわけではなく、現像装置4単体で画像形成装置に組み込んでも本発明の目的は達せられることに注意されたい。
ここに図示した装置本体101における画像形成部には、第1乃至第4のプロセスカートリッジ1が配置されていて、このプロセスカートリッジ1は、像担持体である感光体ドラム2、帯電部材3、現像装置4及びクリーニング手段17を一体的に結合するように構成されている。なお、本発明に採用されるプロセスカートリッジは、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであれば図示した例に限らず、像担持体と、帯電部材と、クリーニング手段との少なくとも1つ以上が、後述する本発明の現像装置と一体化していればよく、図示しないストッパーなどを締結・解除乃至操作することで、当該プロセスカートリッジ1を画像形成装置本体101から着脱し、交換することが可能な構成となっている。プロセスカートリッジ1を画像形成装置本体101から着脱する際には、図示した画像形成装置100の場合では、紙面に対して鉛直上方向(言い換えれば、紙面が画像形成装置の前面であるとした場合に、画像形成装置前面から手前方向)に着脱可能な構成を採用しているが、プロセスカートリッジを着脱する際の着脱方向に関しては、従来から知られているように種々様々な構成が考えられる。例えば、画像形成装置の種類や内部構成によっては、プロセスカートリッジを図1の紙面で見て左右方向に着脱することができるように構成することも可能である。
図1に記載されるプロセスカートリッジ1に設けられた感光体ドラム2は、図中矢印で示される時計回りに回転駆動可能であり、この感光体ドラム2の表面には帯電部材3が圧接されていて、この帯電部材3は、感光体ドラム2の回転駆動に伴い従動回転させられる。また、この帯電部材3には、図示しない高圧電源により所定のバイアス電圧が印加され、回転駆動する感光体ドラム2の表面を一様に帯電できるようになっている。なお、図示した帯電部材3は、感光体ドラム2に接触するローラ状部材を採用しているが、コロナ放電などを利用する非接触式のものを採用することも可能である。
また、図1に示される画像形成部では、4つのプロセスカートリッジに平行して、斜め上方に露光手段16が設けられている。この露光手段16は、原稿読取部102で読取られた画像の各色トナー画像データに応じて形成された画像情報に基づいて、帯電部材3により帯電させられた各感光体ドラム2を露光し、それぞれの感光体2上に静電潜像を作り出すために設けられる。本実施形態においては、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を採用しているが、本発明はこれに限られず、LEDアレイなどを採用することも可能である。この露光装置16を用いて感光体ドラム2上に形成された静電潜像は、感光体ドラム2の回転により、現像装置4を通るときに各色トナーが付与されることで現像され、顕像化される。
さらに、この各プロセスカートリッジの感光体ドラム2に対向して中間転写体として構成される中間転写ベルト7が配置され、この中間転写ベルト7の表面には、各感光体ドラム2が当接している。中間転写ベルト7は、通常、複数の支持ローラに巻きかけられて構成されており、これら支持ローラのうちの少なくとも1つが駆動ローラとして構成されることで回転駆動させられる。また、中間転写ベルト7の裏面には、そのベルトを挟んで感光体ドラム2に対向して位置する一次転写ローラ8が配置されている。この一次転写ローラ8に図示しない高圧電源から一次転写バイアスが印加され、現像装置4により顕像化されたトナー像が中間転写ベルト7に一次転写されるようになっている。
なお、一次転写されずに感光体ドラム2上に残された一次転写残トナーは、感光体ドラム2による次の画像形成動作に備えるためにクリーニング装置17により除去され、感光体ドラム2上におけるトナーが完全に除去される。
次に、画像形成動作について説明する。この画像形成動作においても、各感光体ドラム2にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト7に転写する構成は、そのトナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、a,b,c及びdの添え字は必要に応じて割愛する。
まず、上記した感光体ドラム2が図示しない駆動源により時計回り方向に回転駆動され、このとき感光体ドラム2表面にやはり図示しない除電装置からの光が照射されて表面電位が初期化される。この表面電位を初期化された感光体ドラム2の表面が、今度は帯電部材3によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体ドラム2表面には、原稿読取部102で読取られた画像に対応した露光装置16からのレーザ光が照射され、これによって感光体ドラム2表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム2に露光される画像情報は、原稿読取部102で読取られた所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及び黒の各トナー色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体ドラム2上に形成された静電潜像は、現像装置4を通る際に、現像装置4からの各色トナー(現像剤)が付与され、顕像化されたトナー像として可視化される。
また、中間転写ベルト7は、図中反時計回りに走行駆動させられるが、上記した一次転写ローラ8には、感光体ドラム1上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加される。これにより、感光体ドラム2と中間転写ベルト7との間に転写電界が形成され、感光体ドラム2上のトナー像が、その感光体ドラム2と同期して回転駆動される中間転写ベルト7上に静電的に一次転写される。このように、一次転写される各色トナー像は、中間転写ベルト7の搬送方向上流側から逐次タイミングを併せて中間転写ベルト7上に重ね合わされ、所望のフルカラー画像が形成される。
その一方で、画像を形成されるべき記録媒体としての用紙10は、給紙部103に積載された用紙束から給紙コロなどの適宜適切な搬送部材の作用によりレジストローラ対15まで一枚ごとに分離されて給送されるが、その際には、未だ回転駆動を開始していないレジストローラ対15のニップ部に、搬送された用紙10の先端が突き当たり、所謂ループを形成することで、用紙10のレジストレーションが行われる。その後、中間転写ベルト7上に担持されたフルカラートナー像とのタイミングを図って、レジストローラ対15の回転駆動が開始され、中間転写ベルト7が巻きつけられた支持ローラの一つと、これに中間転写ベルト7を介して対向する二次転写ローラ9とで構成される画像転写部乃至二次転写部20に向けて用紙10が送出される。本実施例では、二次転写ローラ9に中間転写ベルト表面におけるトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト表面に形成されたフルカラートナー像が用紙上に一括して転写される。トナー像を転写された用紙10は、周知の定着装置12までさらに搬送され、当該定着装置12を通過するときに、この定着装置12に配置された定着ローラと加圧ローラとが有する熱と圧力との作用によって、永久画像としてトナー像が用紙10に定着される。永久画像を定着された画像形成後の用紙10は、排出トレイなどの排出部115に排出されることで画像形成動作が完了する。なお、二次転写ローラ9が配置される二次転写部20で転写されずに中間転写ベルト7上に残留した残留トナーは、ベルトクリーニング手段11により取り除かれ回収される。
これまで、本発明の現像装置が適用されるような画像形成装置100を説明してきたが、次いで、図2を用いて、本発明の現像装置4及びプロセスカートリッジ1を説明する。
図2は、本発明にかかる現像装置4の一例が設けられたプロセスカートリッジ1の概略断面図を示す図であり、図1に示した画像形成装置100の例では、このプロセスカートリッジ1が画像形成部にそれぞれ4つ設けられる。この図2に示される現像装置4は、現像剤(トナー)Tを収容する現像剤収容室101と、当該現像剤収容室101の下方に設けられた現像剤供給室102とを備えて成り、当該現像剤収容室101と現像剤供給室102とを仕切る仕切り部材110がさらに設けられる。この仕切り部材110には、図2の紙面に対する鉛直方向に複数の開口部107が設けられていて、当該開口部107は、現像剤が現像剤収容室101から現像剤供給室102へ供給する供給口と、その逆に、過剰に供給された現像剤を現像剤供給室102から現像剤収容室101へ戻す返送口とに別れている。すなわち、ここに図示する現像装置4に内包される現像剤Tは、供給口である開口部107と返送口であるやはり開口部107とを介して現像剤収容室101から現像剤供給室102へ、さらに現像剤供給室102から現像剤収容室101へ循環するかの如く搬送されるようになっている。
この現像剤の搬送動作をさらに概略で説明する。現像剤収容室101には、現像剤搬送部材106が配置されており、ここに図示した現像剤搬送部材106は、回転軸を有し、この回転軸にスクリュー形状部と板形状部とが設けられた部材である。この現像剤搬送部材106の回転動作におけるスクリュー形状部と板形状部の作用により、現像剤収容部101の現像剤Tは、略水平方向(図2では紙面に対して鉛直方向)に搬送される。なお、現像剤搬送部材106は、ここに示した実施形態に限られるものではなく、スクリュー、搬送ベルト、コイル状の回転体などを採用した搬送機能を有したものであってもよく、あるいは、これらに羽根のような板部材や針金を曲げたパドルのような部材を組み合わせて、凝集して固まった現像剤Tを分解する機能をさらに有したものとすることも可能である。このような現像剤搬送部材106により搬送される現像剤Tは、開口部107を介して、現像剤供給室102に供給される。
その一方で、現像剤供給室102には、この開口部107の下方に現像剤攪拌部材108が設けられている。この現像剤攪拌部材108もまた回転軸を有し、この回転軸にスクリュー形状部と板形状部とが設けられた部材である。したがって、この現像剤攪拌部材108も現像剤搬送部材106と同様に、現像剤Tを略水平方向(図2では紙面に対して鉛直方向)に搬送することができるが、その搬送方向は、現像剤搬送部材106とは逆方向であるように構成される。さらに、現像剤攪拌部材108は、過剰に供給された現像剤を搬送方向で見た両側から山状にかき集め再度現像剤収容室101に押し上げることができるように、その搬送方向末端部では、通常の搬送方向とは逆方向になるように逆方向スクリューが設けられている。すなわち、現像剤攪拌部材108の末端部では、現像剤搬送部材106と同一方向に現像剤を搬送できるようなスクリューが設けられている。このようなスクリュー構成を採用することで、現像剤攪拌部材108は、過剰に供給された現像剤をその末端部で山状にかき集めて現像剤収容室101に押し上げることができる。以上の搬送動作をまとめると、現像剤収容室101に貯留されている現像剤Tは、現像剤搬送部材106により搬送されながら開口部107を介して現像剤供給室102に供給される一方で、過剰に供給された現像剤Tは、現像剤攪拌部材108の末端部で山状にかき集められて再度別の開口部107を介して現像剤収容室101に押し上げられ、その結果、現像剤収容室101と現像剤供給室102とを循環するかの如く搬送される。
この現像剤攪拌部材108は、さらに、その下部に設けられた現像剤供給ローラ105と、これに当接する現像剤担持体となる現像ローラ103に現像剤を攪拌しながら供給する役割をも併せ持つ。この現像剤供給ローラ105の表面は、空孔(セル)を有した構造の発泡材料で被覆されており、現像剤供給室102に運ばれ、現像剤攪拌部材108により攪拌された現像剤を効率よく吸着させて取り込むことができると共に、現像ローラ103との当接部における圧力集中で現像剤が劣化するのを防止している。なお、発泡材料は、3乗〜14乗Ωの電気抵抗値に設定される。
このような構成の現像剤供給ローラ105は、図中、半時計回りの方向に回転させられ、その表面に取り込んだ現像剤を現像ローラ103の表面に塗布供給するが、その際には、現像剤供給ローラ105には供給バイアスが印加され、現像剤担持体103との当接部で予備帯電された現像剤が、現像ローラ103に供給される作用を補助するようになっている。
また、現像ローラ103に塗布供給された現像剤の層を規制するための層規制部材104が設けられており、この層規制部材104は、例えばSUS304CSPやSUS301CSP、あるいは、リン青銅などの金属板バネ材料が採用されていて、さらに、その自由端部側を現像ローラ103表面に、例えば10〜100N/mの押圧力で当接させている。この層規制部材104の押圧力下を通過した、現像ローラ103上の現像剤は、薄層化されると共に、摩擦帯電によって電化が付与される。また、この摩擦帯電を補助するために、層規制部材104には、バイアスが印加される構成となっている。
このように現像ローラ103に塗布供給された現像剤Tは、この現像ローラ103をホッピングしながらクラウド化し、さらに、現像ローラ103の回転に伴って、この現像ローラ103とは非接触の像担持体である感光体ドラム2と対向する現像位置まで搬送され、感光体ドラム2上の静電潜像によって形成される静電電界に応じてクラウド化された現像剤が感光体ドラム2上に移動し、現像が行われる。なお、現像ローラ103には、現像バイアス電圧が高圧電源120(120A、120B)より印加される構成をとっており、この高圧電源120(120A、120B)からの現像バイアス電圧の作用で、現像剤Tがクラウド化して現像剤担持体としての現像ローラ103上にフレアが発生するが、これについては後述する。
感光体ドラム2上に現像されずに残った現像剤Tは、現像ローラ103の回転に伴って、現像剤供給室102へ戻り、繰り返し使用される。この現像剤Tが再び現像剤供給室102内へ戻る部分には、除電能力を補助するためのバイアスが印加される除電シール部材109が現像ローラ103に当接して設けられており、現像剤Tが現像装置外部に漏れ出ないように当該除電シール部材109で封止している。なお、本実施形態では、現像剤(トナー)Tとして、例えば、重合法で作成したものを用い、平均粒径が6.5μmで、円形度が0.98、安息角33°外添剤としてチタン酸ストロンチュームを含有しているトナーを使用している。
次いで、現像ローラ103の構造と共に、現像ローラ103上で現像剤がクラウド化しフレアが発生する現象を図3を用いて説明する。図3は、本発明にかかる現像剤担持体としての現像ローラ103の電極部分を、当該現像ローラの回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図である。本発明の現像ローラ103は、中空状のローラ部材で構成されており、その最内周部には、最内周電極部材又は内周側電極部材としての内側電極23aが設けられている。したがって、内側電極23aの内周側にあたる部分(図3における内側電極23aの右方)は、現像ローラ103の中空部分である。さらに、現像ローラ103には、この内側電極23aから外周面側に離れて位置する外側電極24aであって、内側電極に印加される電圧(内側電圧)とは時間的に変化し、且つ、互いに異なる電圧(外側電圧)が印加される外側電極24aが設けられていて、この外側電極24aは、櫛歯状あるいは梯子状に並列して複数配置され、図3においては梯子状に配置されている。すなわち、本発明の現像剤担持体103には、2層の電極が設けられる。また、外側電極24aと内側電極23aとの間には、これら電極間を絶縁するための絶縁層5が設けられていて、さらに、外側電極24aの外周面側を覆う保護層でもあり、且つ、複数設けられた外側電極24aらを互いに絶縁するための絶縁層でもある表層6がさらに設けられる。すなわち、本発明の現像剤担持体103は、中空部分から見て内周側から外周側に順に、内側電極23a、絶縁層5、外側電極24a、絶縁層でもある表層6が4層構造で構成される。なお、図4は、外側電極24aが梯子状に配置された本実施形態における現像ローラ103の電極配置を説明するための図であり、図4aは、現像ローラ103を平面状に展開した概略展開図を、図4(b)は、現像ローラ103を斜め方向から概略で眺めた斜視模式図であり、説明の都合上、表層6と絶縁層5とは図示していない。
ここで、内側電極23aは、現像ローラ103の基体としても機能するものであり、SUSやアルミニウム等の導電性材料を円筒状に成形した金属ローラである。この他の内側電極23aの構成としては、ポリアセタール(POM)やポリカーボネート(PC)等からなる樹脂ローラ表面にアルミニウムや、銅などの金属層からなる導電層を形成したものであってもよい。この導電層の形成方法としては、金属めっき、蒸着技術などを利用して形成する方法や、ローラ表面に金属膜を接着する方法が考えられる。
内側電極23aの外周側の表面は、絶縁層5で覆われている。この絶縁層5は、ポリカーボネートやアルキッドメラミンなどで形成される。また、この絶縁層5の厚みは、3μm以上50μm以下の範囲が好ましい。3μmよりも小さくなると、内側電極23aと外側電極24aとの間の絶縁性が十分に保てなくなる恐れがあり、内側電極23aと外側電極24aとの間でリークが発生してしまう可能性が高くなる。その一方で、50μmよりも大きくなると、形成されるべき電界が表層6よりも外側に形成されにくくなり、表層6の外側に強い電界を形成することが困難となる。本実施形態では、メラミン樹脂からなる絶縁層5の厚みを20μmとした。当該絶縁層5は、スプレー法やディップ法などによって内側電極23a上に均一な膜厚で形成することができる。
絶縁層5の外周側には、アルミニウム、銅、銀などの金属から成る外側電極24aが形成される。この外側電極24aを所定の間隔で複数並列させ、櫛歯状あるいは梯子状に構成する方法としては、種々様々な方法を採用することが可能であり、例えば、絶縁層5上にめっきや蒸着によって金属膜を均一に形成した後で、フォトレジスト・エッチング法を採用してもよいし、あるいは、インクジェット方式やスクリーン印刷によって導電ペーストを絶縁層5の上に付着させて櫛歯状あるいは梯子状の電極を形成する方法を採用することもできる。
所定の間隔で櫛歯状あるいは梯子状に形成された外側電極24aの外周面側と、この外側電極24aの間に存在する絶縁層5の外周面側とには、表層6が形成されるが、この表層6上で現像剤がホッピングを繰り返しクラウド化する際にも、当該現像剤は接触摩擦によって帯電する。したがって、現像剤に適切な帯電極性(本実施形態ではマイナス極性)を与えるために、本実施形態のような場合では、表層6の材料として、シリコーン、ナイロン(登録商標)、ウレタン、アルキッドメラミン、ポリカーボネートなどが使用されるのが好ましい。実際に本実施形態で採用された材料は、ポリカーボネートを使用した。また、表層6は、外側電極24aを保護する保護層の役割も兼ねているので、表層6の膜厚としては、3μm以上40μm以下の範囲が好ましい。なお、ここで言う膜厚とは、外側電極24aの外周面側から現像ローラ103の表面までを言う(図3参照)。この膜圧が3μmよりも小さいと、経時使用による膜削れなどで外側電極24aが露出してしまう恐れがあり、その一方で、40μmよりも大きいと、内側電極23aと外側電極24aとで形成される電界が表層6よりも外側に形成されにくくなり、表層6の外側に強いフレア用電界を形成することが困難となる。本実施形態では、表層の膜厚は20μmを採用した。また、この表層6は、絶縁層5と同様にスプレー法やディッピング法などにより形成することが可能である。
本発明の現像装置では、このように構成された現像ローラ103において、内側電極23aと外側電極24aとに時間的に変化する互いに異なる電圧をそれぞれ印加することで、これら外側電極24aの間に、時間的に変化する電界を形成する。より詳しくは、内側電極23aが外側電極24aと対向していない部分(外側電極24aが設けられていない櫛歯乃至梯子の抜け部分)と、外側電極24aが設けられている部分(外側電極24aの櫛歯乃至梯子部分)との間でこの電界を形成する。このように形成された電界が表層6の外側までおよび、この発生させた時間的に変化する電界の作用により、現像剤を現像ローラ103上でクラウド化しフレアを作り出している。言い換えれば、本発明では、現像ローラ103上に塗布供給された現像剤が当該現像ローラ103をホッピングできる程度の電界強度を有する電界を、複数の外側電極24a間に内側電極23aと外側電極24aとで形成し、現像剤を現像剤担持体103上でクラウド化しフレア状態を作り出す。この際には、現像ローラ103上の現像剤は、外側電極24aが設けられていない櫛歯乃至梯子の抜け部分に対応する表層部分と、外側電極24aが存在する櫛歯乃至梯子部分に対応する表層部分との間をホッピングしながら往復運動するように飛翔することになる。先に記述した絶縁層5や表層6の条件であれば、内側電極23aと外側電極24aとの間を安定且つ有効に絶縁することが可能であり、比較的大きな電圧を現像剤担持体103に印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。
また、外側電極24aの電極幅(各櫛歯乃至梯子部分の幅)L1は、10μm以上120μm以下であるのが好ましい。10μmよりも小さいと、細すぎて電極が途中で断線してしまう恐れがある。その一方で、120μmよりも大きいと、現像ローラ103端部側に設けられる被給電部からの距離が遠い、すなわち現像ローラ103の中央に近い外側電極24aでの供給電圧が低くなり、その位置において現像剤を安定的に且つ有効にクラウド化させることが困難となってしまう。
さらに、外側電極24aの電極間ピッチ(各櫛歯乃至梯子部分の抜け部分)L2は、電極幅と同じか広いほうが好ましい。電極幅よりも小さいと、内側電極23aからの電気力線の多くが表層6の外側に出る前に外側電極24aに収束してしまい、表層6の外側に形成される電界が弱くなってしまうからである。但し、電極間ピッチが大きすぎると、外側電極間中央の電界が弱くなってしまう。したがって、本発明においては、電極間ピッチは、電極幅以上であって、電極幅の5倍以下の範囲内であるのが好ましい。本実施形態では、外側電極幅及び電極間ピッチの両者を共に80μmに設定してある。
なお、外側電極24aの電極間ピッチが、現像剤担持体103の周方向にわたっても一定となるように構成するのが好ましい。電極間ピッチが現像剤担持体103の周方向においても一定であれば、内側電極23aと外側電極24aとの間で発生させられる電界が周方向においても均一となり、感光体ドラム2と対向する現像位置においても周方向に均一なフレア状態を実現することが可能となる結果、均一な現像を達成することが可能となる。
次いで、このような電界を発生させるために内側電極23aと外側電極24aとに印加されるバイアス電圧について説明する。現像剤担持体103における内側電極23a及び外側電極24aには、図3に示すように、それぞれ高圧電源120を構成するパルス電源120A、120Bが接続され、これらパルス電源120A、120Bからそれぞれ第1電圧である内側電圧及び第2電圧である外側電圧が印加される。パルス電源120A、120Bが印加する内側電圧及び外側電圧は、矩形波が最も適している。但し、本発明では、これに限られず、例えばサイン波などの三角波であってもよい。また、本実施形態では、フレア用電極を形成するための電極が内側電極23a及び外側電極24aの2相構成であり、これら電極23a及び24aには互いに位相差を持った電圧がそれぞれ印加される。
図5は、内側電極23aと外側電極24aに印加される内側電圧と外側電圧の一例を示す図である。この図における各電圧は、矩形波であり、また発明の理解を深めるために位相がπ(半周期;180度)だけずれた同じ大きさのピークトゥピーク電圧(Vpp)のバイアス電圧が印加される状態を示している。この図に示される状態では、常にVppだけの電位差が内側電極23aと外側電極24aとの間に発生している。この電位差により、電極間に時間的に変位する電界が発生し、この電界のうち表層6の外側に形成される電界、すなわちフレア用電界によって表層6上の現像剤がホッピングしクラウド化する。なお、この実施形態において、内側電圧と外側電圧との中心値V0は、画像部電位(静電潜像部分の電位)と、非画像部電位(地肌部の電位)との間に設定され、現像条件によって適宜変動乃至変化させることができる。また、V0は固定にしてDuty比を変動させても同様な効果を得ることができる。
また、内側電圧と外側電圧との周波数fは、0.1kHz以上10kHz以下であるのが好ましい。0.1kHzよりも小さいと、現像剤のホッピングが現像速度に追いつかなくなる可能性があるためであり、その一方で、10kHzよりも大きいと、現像剤の移動が電界の切り替わりに追従できなくなり、現像剤を安定してホッピングさせるのが困難となる。本実施形態では、周波数fを500kHzに設定した。
このように構成され、設定される現像剤担持体としての現像ローラ103を用いて現像を行う際には、現像ローラ103の表面は、先に記述した層規制部材104や現像剤供給ローラ105に加え除電シール部材109などと接触しているので、経時的には徐々に削れて、外側電極24aの外周面側から現像ローラ103の表面までの間隔である表層膜厚が変動してしまうことがわかっている。現像ローラ103の表層6の膜厚が変動すれば、当然にフレア用電界にも影響がでてしまい、これは、この表層膜厚の変動と電界の変動との関係を示した図6からも明らかである。この図6は、現像剤担持体の表層膜厚が変化したときの現像剤担持体表面上における平均電界強度の変化を示した図である。なお、図6に示した電界強度は、現像体担持体である現像ローラ103の表面から200μm上方の位置で測定している(図3参照)。測定位置(現像ローラ103表面からの距離乃至間隔)は、所望の現像ギャップなどとの関係から適宜定めるとよい。この図6からすれば、例えば、初期状態で表層膜厚がx1の場合における電界強度がE1である場合に、経時変化などによって、表層膜厚がx3にまで減少してしまった場合の電界強度は、E3まで上昇してしまうことが見て取れる。このようにフレア用電界に影響がでると、クラウド化する現像剤の状態やその量にも影響が及ぶことから、現像能力が上昇するなど変動し、その結果、現像されるべき画像に濃度異常が発生することが考えられる。そこで、本願発明の発明者らは、鋭意研究した結果、表層6の膜厚に応じて、発生する電界を制御する電界制御手段130を設け、この電界制御手段を用いて、現像剤担持体上に発生するフレア状態を一定に保つように、現像剤担持体103上に発生させるフレア用電界を調整することで、現像剤担持体の有する現像能力を一定に保つことを考え出した。以下に電界制御手段130の好適な実施形態の例を説明する。
第1の実施例として、電界制御手段130は、内側電極23aと外側電極24aとにそれぞれ印加するパルス電源120A、120Bのバイアス電圧の電圧値を調整することのできる電圧値調整手段で構成される。バイアス電圧値Vppを変動させた場合、当然ながらフレア用電界の強度も変化し、ひいてはフレア状態も変化する。この関係を図7に示す。図7は、現像能力が所望の値で一定とした場合の、表層膜厚と電極間に印加するバイアス電圧Vppとの関係を示した図である。図7に示すように、表層6の膜厚がtx=x1の場合、所望のフレア状態を得ることのできるバイアス電圧Vppはy1であり、表層6の膜厚txがtx=x2の場合は、所望のフレア状態を得ることのできるバイアス電圧Vppはy2であり、表層6の膜厚txがtx=x3の場合は、所望のフレア状態を得ることのできるバイアス電圧Vppはy3であることが見て取れる。この関係を式1に示す。
Vpp=fE(tx)・・・式1
この図7に示される関係や式1は、実験室などで、初期膜厚から膜厚を種々変動させたそれぞれの場合に、どの程度バイアス電圧Vppを調整すれば同一のフレア状態、ひいては同一の現像能力があるかを見定める実験を繰り返すことで得ることができる。この図7に示されるような関係と式1とが得られれば、表層膜厚が変動した場合に、どの程度バイアス電圧Vppを調整すればよいかを割り出すことができるため、表層膜厚に応じてフレア状態を常に一定に保つことが可能となる。すなわち、初期膜厚がx1とした場合に、経時変化で膜厚がx3に減少した場合にはフレア用電界の強度が増してしまうが、バイアス電圧Vppをy3に減少調整すれば、同一のフレア状態に調整することが可能である。なお、これは、製造上のばらつきで、出来上がった現像剤担持体の表層膜厚にばらつきがある場合にも利用することができる。例えば、基準となる現像剤担持体の膜厚をx1とした場合に、出来上がった現像剤担持体の膜厚がx2であった場合には、バイアス電圧Vppの設定値を当初からy2にしておくことで、多数製造される現像装置がそれぞれ有する固有のばらつきをも抑制することが可能となる。
この図7に示される関係や式1は、実験室などで、初期膜厚から膜厚を種々変動させたそれぞれの場合に、どの程度バイアス電圧Vppを調整すれば同一のフレア状態、ひいては同一の現像能力があるかを見定める実験を繰り返すことで得ることができる。この図7に示されるような関係と式1とが得られれば、表層膜厚が変動した場合に、どの程度バイアス電圧Vppを調整すればよいかを割り出すことができるため、表層膜厚に応じてフレア状態を常に一定に保つことが可能となる。すなわち、初期膜厚がx1とした場合に、経時変化で膜厚がx3に減少した場合にはフレア用電界の強度が増してしまうが、バイアス電圧Vppをy3に減少調整すれば、同一のフレア状態に調整することが可能である。なお、これは、製造上のばらつきで、出来上がった現像剤担持体の表層膜厚にばらつきがある場合にも利用することができる。例えば、基準となる現像剤担持体の膜厚をx1とした場合に、出来上がった現像剤担持体の膜厚がx2であった場合には、バイアス電圧Vppの設定値を当初からy2にしておくことで、多数製造される現像装置がそれぞれ有する固有のばらつきをも抑制することが可能となる。
次に、第2の実施例について説明する。第2の実施例では、電界制御手段130は、バイアス電圧Vppの立ち上がり時間msを変動させることによって、フレア状態を調整する。すなわち、本実施例における電界制御手段130は、パルス電源からのバイアス電圧Vppの立ち上がり時間msを調整する立ち上がり時間調整手段で構成されている。本発明者らは、鋭意研究を行った結果、バイアス電圧Vppの電圧値を一定にしておいた状態で、当該バイアス電圧Vppの立ち上がり時間msを変えた場合にも、フレア用電界の電界強度を変えることができるという知見を得た。この関係を図8に示す。図8は、内側電極と外側電極との間に印加するバイアス電圧の立ち上がり時間と現像剤担持体表面上の平均電界強度との関係を示した図である。この図8からも明らかなように、内側電極23aと外側電極24aに印加するバイアス電圧が一定であっても、バイアス電圧の立ち上がり時間msを変化させれば、現像剤担持体表面上の平均電界強度が変化する。したがって、バイアス電圧Vppの立ち上がり時間msを制御することで電界強度の調整を行うことが可能であり、ひいてはフレア状態の調整を行うことが可能であることがわかる。なお、本実施例では、バイアス電圧Vppの周波数は、500Hzに変えて300Hzに設定した。
この図8に示されるような関係に基づき、図9には、電界強度、ひいては現像能力が所望の値で一定とした場合の、表層膜厚とバイアス電圧の立ち上がり時間との関係を示した。この図9によれば、表層6の膜厚がtx=x1’の場合、所望のフレア状態を得ることのできる立ち上がり時間msはy1’であり、表層6の膜厚txがtx=x2’の場合は、所望のフレア状態を得ることのできる立ち上がり時間msはy2’であり、表層6の膜厚txがtx=x3’の場合は、所望のフレア状態を得ることのできる立ち上がり時間msはy3’であることが見て取れる。この関係を式2に示す。
立ち上がり時間ms=fE(tx)・・・式2
この図9に示される関係や式2は、実験室などで、初期膜厚から膜厚を種々変動させたそれぞれの場合に、どの程度立ち上がり時間msを調整すれば同一のフレア状態、ひいては同一の現像能力があるかを見定める実験を繰り返すことで得ることができる。この図9に示されるような関係と式2とが得られれば、表層膜厚が変動した場合に、どの程度立ち上がり時間msを調整すればよいかを割り出すことができるため、表層膜厚に応じてフレア状態を常に一定に保つことが可能となる。すなわち、初期膜厚がx1’とした場合に、経時変化で膜厚がx3’に減少した場合にはフレア用電界の強度が増してしまうが、立ち上がり時間msをy3’に減少調整すれば、同一のフレア状態に調整することが可能である。なお、これは、製造上のばらつきで、出来上がった現像剤担持体の表層膜厚にばらつきがある場合にも利用することができる。例えば、基準となる現像剤担持体の膜厚をx1’とした場合に、出来上がった現像剤担持体の膜厚がx2’であった場合には、バイアス電圧の立ち上がり時間msの設定値を当初からy2’にしておくことで、多数製造される現像装置がそれぞれ有する固有のばらつきをも抑制することが可能となる。
この図9に示される関係や式2は、実験室などで、初期膜厚から膜厚を種々変動させたそれぞれの場合に、どの程度立ち上がり時間msを調整すれば同一のフレア状態、ひいては同一の現像能力があるかを見定める実験を繰り返すことで得ることができる。この図9に示されるような関係と式2とが得られれば、表層膜厚が変動した場合に、どの程度立ち上がり時間msを調整すればよいかを割り出すことができるため、表層膜厚に応じてフレア状態を常に一定に保つことが可能となる。すなわち、初期膜厚がx1’とした場合に、経時変化で膜厚がx3’に減少した場合にはフレア用電界の強度が増してしまうが、立ち上がり時間msをy3’に減少調整すれば、同一のフレア状態に調整することが可能である。なお、これは、製造上のばらつきで、出来上がった現像剤担持体の表層膜厚にばらつきがある場合にも利用することができる。例えば、基準となる現像剤担持体の膜厚をx1’とした場合に、出来上がった現像剤担持体の膜厚がx2’であった場合には、バイアス電圧の立ち上がり時間msの設定値を当初からy2’にしておくことで、多数製造される現像装置がそれぞれ有する固有のばらつきをも抑制することが可能となる。
次に、第3の実施例として、電界制御手段130は、内側電極23aと外側電極24aとにそれぞれ印加するバイアス電圧の周波数を調整することのできる周波数調整手段で構成される。これは、時間的に変位する電界を発生させるバイアス電圧の周波数を変化させることで、フレア用電界の状態を変化させると、これに伴い、現像剤担持体上で現像剤がホッピングする単位時間当たりのホッピング回数が変化し、その結果、クラウド化される現像剤の状態が変化して、現像能力も変化することに基づく。例えば、バイアス電圧の周波数を上げれば、ホッピング回数が増加するので、現像剤のクラウド化が活性化し現像能力が上がるのに対し、逆にバイアス電圧の周波数を下げれば、ホッピング回数が減少するので、現像剤のクラウド化が不活性化し現像能力は低下する。この関係を図10に示す。図10は、バイアス電圧の周波数と現像能力との関係を示した図である。したがって、当該周波数を調整することでフレア用電界を調整すると、クラウド化する現像剤状態、すなわちフレア状態を調整することができるので、現像能力をも調整することができる。
この図10に示される関係を利用して、例えば図6に示されるように表層膜厚が薄くなったことにより平均電界強度が増して現像能力が上がってしまった場合には、内側電極23aと外側電極24aとにそれぞれ印加するバイアス電圧の周波数を下げることで、フレア状態を抑制方向に導き現像能力を調整する。
図11に現像能力が所望の値で一定とした場合の、表層膜厚と周波数fHzとの関係を示す。この図11によれば、表層6の膜厚がtx=x1’’の場合、所望のフレア状態を得ることのできる周波数fHzはy1’’であり、表層6の膜厚txがtx=x2’’の場合は、所望のフレア状態を得ることのできる周波数fHzはy2’’であり、表層6の膜厚txがtx=x3’’の場合は、所望のフレア状態を得ることのできる周波数fHzはy3’’であることが見て取れる。この関係を式3に示す。
周波数fHz=fE(tx)・・・式3
この図11に示される関係と式3とは、実験室などで、初期膜厚から膜厚を種々変動させたそれぞれの場合に、どの程度周波数を調整すれば同一のフレア状態、ひいては同一の現像能力があるかを見定める実験を繰り返すことで得ることができる。この図11に示されるような関係と式3が得られれば、表層膜厚が変動した場合に、どの程度周波数fHzを調整すればよいかを割り出すことができるため、表層膜厚に応じてフレア状態を常に一定に保つことが可能となる。すなわち、初期膜厚がx1’’とした場合に、経時変化で膜厚がx3’’に減少した場合にはフレア用電界の強度が増してしまうが、周波数fHzをy3’’に減少調整すれば、同一のフレア状態に調整することが可能である。なお、これは、製造上のばらつきで、出来上がった現像剤担持体の表層膜厚にばらつきがある場合にも利用することができる。例えば、基準となる現像剤担持体の膜厚をx1’’とした場合に、出来上がった現像剤担持体の膜厚がx2’’であった場合には、周波数fHzの設定値を当初からy2’’にしておくことで、多数製造される現像装置がそれぞれ有する固有のばらつきをも抑制することが可能となる。
この図11に示される関係と式3とは、実験室などで、初期膜厚から膜厚を種々変動させたそれぞれの場合に、どの程度周波数を調整すれば同一のフレア状態、ひいては同一の現像能力があるかを見定める実験を繰り返すことで得ることができる。この図11に示されるような関係と式3が得られれば、表層膜厚が変動した場合に、どの程度周波数fHzを調整すればよいかを割り出すことができるため、表層膜厚に応じてフレア状態を常に一定に保つことが可能となる。すなわち、初期膜厚がx1’’とした場合に、経時変化で膜厚がx3’’に減少した場合にはフレア用電界の強度が増してしまうが、周波数fHzをy3’’に減少調整すれば、同一のフレア状態に調整することが可能である。なお、これは、製造上のばらつきで、出来上がった現像剤担持体の表層膜厚にばらつきがある場合にも利用することができる。例えば、基準となる現像剤担持体の膜厚をx1’’とした場合に、出来上がった現像剤担持体の膜厚がx2’’であった場合には、周波数fHzの設定値を当初からy2’’にしておくことで、多数製造される現像装置がそれぞれ有する固有のばらつきをも抑制することが可能となる。
次に、第4の実施例として、電界制御手段130は、内側電極23aと外側電極24aとにそれぞれ印加する電圧の位相差を調整することのできる位相差調整手段で構成される。ここで、内側電極23aと外側電極24aとに印加する電圧の位相差を調整することで、現像剤担持体上のフレア状態を調整することができる原理を図12と先に示した図5とを比較しながら以下に説明する。図12は、位相がπだけずれたピークトゥピーク電圧が印加される場合を示した図5とは相違して、矩形波である外側電圧と内側電圧との間の位相が1/2πだけずれた場合を示した図である。図5に示す場合には、常に内側電極23aと外側電極24aとの間にはバイアス電圧Vppが印加されているが、図12に示すように位相を1/2πだけずらした場合には、時間t1からt2の間には、内側電極23aと外側電極24aとは同電位となりフレア用電界が発生しない。その一方で、時間t2からt3の間にはVppだけのバイアス電圧が内側電極23aと外側電極24a間に印加されるので、フレア用電界が発生する。したがって、時間t1からt2の間は現像剤をホッピングさせようとするフレア用電界が発生せず、t2からt3の間だけ現像剤をホッピングさせようとするフレア用電界が発生するので、現像剤がホッピングしクラウド化する時間が変動し(この場合には減少し)、ひいてはフレア状態が変動し、その結果、現像能力が図5の場合に比べて図12の場合は低下する。この関係を図13に示す。図13は、バイアス電圧の位相差と現像能力との関係を示した図である。図13に示されるような関係は、位相差をπに近づけると、現像剤がホッピングする時間を増やすことができるので、現像剤のクラウドが活性化し、現像能力を上げることが可能であることをも示す。したがって、当該バイアス電圧の位相差を調整することでフレア用電界を調整すると、クラウド化する現像剤状態、すなわちフレア状態を調整することができるので、現像能力をも調整することができる。
この図13に示される関係を利用して、例えば図6に示されるように表層膜厚が薄くなったことにより平均電界強度が増して現像能力が上がってしまった場合には、内側電極23aと外側電極24aとにそれぞれ印加する位相差が、フレア状態を抑制方向に導く方向に調整し、現像能力を調整する。
図14に現像能力が所望の値で一定とした場合の、表層膜厚とバイアス電圧の位相差との関係を示す。この図14によれば、表層6の膜厚がtx=x1’’’の場合、所望のフレア状態を得ることのできる位相差はy1’’’であり、表層6の膜厚txがtx=x2’’’の場合は、所望のフレア状態を得ることのできる位相差はy2’’’であり、表層6の膜厚txがtx=x3’’’の場合は、所望のフレア状態を得ることのできる位相差はy3’’’であることが見て取れる。この関係を式4に示す。
位相差=fE(tx)・・・式4
この図14に示される関係と式4とは、実験室などで、初期膜厚から膜厚を種々変動させたそれぞれの場合に、どの程度位相差を調整すれば同一のフレア状態、ひいては同一の現像能力があるかを見定める実験を繰り返すことで得ることができる。この図14に示されるような関係と式4とが得られれば、表層膜厚が変動した場合に、どの程度位相差を調整すればよいかを割り出すことができるため、表層膜厚に応じてフレア状態を常に一定に保つことが可能となる。すなわち、初期膜厚がx1’’’とした場合に、経時変化で膜厚がx3’’’に減少した場合にはフレア用電界の強度が増してしまうが、位相差をy3’’’に調整すれば、同一のフレア状態に調整することが可能である。なお、これは、製造上のばらつきで、出来上がった現像剤担持体の表層膜厚にばらつきがある場合にも利用することができる。例えば、基準となる現像剤担持体の膜厚をx1’’’とした場合の位相差がy1’’’である場合に、出来上がった現像剤担持体の膜厚がx2’’’であった場合には、位相差の設定値を当初からy2’’’にしておくことで、多数製造される現像装置がそれぞれ有する固有のばらつきをも抑制することが可能となる。
この図14に示される関係と式4とは、実験室などで、初期膜厚から膜厚を種々変動させたそれぞれの場合に、どの程度位相差を調整すれば同一のフレア状態、ひいては同一の現像能力があるかを見定める実験を繰り返すことで得ることができる。この図14に示されるような関係と式4とが得られれば、表層膜厚が変動した場合に、どの程度位相差を調整すればよいかを割り出すことができるため、表層膜厚に応じてフレア状態を常に一定に保つことが可能となる。すなわち、初期膜厚がx1’’’とした場合に、経時変化で膜厚がx3’’’に減少した場合にはフレア用電界の強度が増してしまうが、位相差をy3’’’に調整すれば、同一のフレア状態に調整することが可能である。なお、これは、製造上のばらつきで、出来上がった現像剤担持体の表層膜厚にばらつきがある場合にも利用することができる。例えば、基準となる現像剤担持体の膜厚をx1’’’とした場合の位相差がy1’’’である場合に、出来上がった現像剤担持体の膜厚がx2’’’であった場合には、位相差の設定値を当初からy2’’’にしておくことで、多数製造される現像装置がそれぞれ有する固有のばらつきをも抑制することが可能となる。
ここで、既述したように、現像剤担持体としての現像ローラ103の表層6は、層規制部材104や現像剤供給ローラ105に加え除電シール109などと接触していることにより、経時的には徐々に摩耗により削れて、表層膜厚が変動してしまうことがわかっている。これは、先に記述した第1から第4の全ての実施例おいて同様である。そこで、この表層6の膜厚の経時的変化を予め予測する層厚予測手段を設け、この層厚予測手段からの層厚変動予測値により、自動で電界制御手段130を調整・動作させると好適である。
表層膜厚が初期膜厚状態から変動するのは、主に、現像ローラ103が層規制部材104や現像剤供給ローラ105に加え除電シール部材109などと接触することで発生する摩耗が原因であるため、現像ローラ103の回転数Nと摩耗量(膜厚削れ量)とはよく相関関係があることが判明している。この摩耗量と現像ローラ103の回転数Nとの関係を図15に示す。この図15からも明らかなように、両者は基本的に比例関係にある。したがって、層厚予測手段として、まずは、現像ローラ103の回転数をカウントする現像回転数検知手段131(図3参照)を採用することができる。本発明者らは、図15に示すような、現像ローラ103の回転数Nと表層6の摩耗量との関係を実験などによって得て、以下の式5及び式6に示される関係式をたてた。
t1(摩耗量)=a(係数)×x(現像ローラ回転数N)・・・式5
tx(膜厚)=t0(初期膜厚)−t1(摩耗量)・・・式6
この関係式5、6によって、現像回転数検知手段131からの回転数値Nから、摩耗量t1を予測し、摩耗量t1から、現在の膜厚txを算出することができる。また、このように割り出された現在の膜厚txに基づいて、先に記述した式1〜4のいずれかの関係式から自動で電界制御手段130を動作させて、自動で一定のフレア状態に現像装置を制御・設定することができる。
tx(膜厚)=t0(初期膜厚)−t1(摩耗量)・・・式6
この関係式5、6によって、現像回転数検知手段131からの回転数値Nから、摩耗量t1を予測し、摩耗量t1から、現在の膜厚txを算出することができる。また、このように割り出された現在の膜厚txに基づいて、先に記述した式1〜4のいずれかの関係式から自動で電界制御手段130を動作させて、自動で一定のフレア状態に現像装置を制御・設定することができる。
さらにまた、現像ローラ103の回転数は、像担持体である感光体ドラム2の回転数と非常に密接に関係する。すなわち、現像ローラ103が回転するのは、感光体ドラム2とほぼ同期しているため、感光体ドラム2の回転数乃至走行距離から現像ローラ103の回転数を割り出すことに困難性はない。言い換えれば、感光体ドラム2と現像ローラ103の線速差は予めわかっているので、感光体ドラム2の回転数乃至走行距離がわかれば、現像ローラ103の回転数乃至走行距離を容易に算出することができる。したがって、層厚予測手段として、像担持体2の回転数をカウントする潜像回転数検知手段を採用することも可能である。この場合には、以下の式7及び式8に示される関係式が実験などを介してたてられる。
t1’(摩耗量)=a’(係数)×x’(像担持体の回転数N’)・・・式7
tx’(膜厚)=t0’(初期膜厚)−t1’(摩耗量)・・・式8
なお、このように層厚予測手段として、像担持体2の回転数をカウントする潜像回転数検知手段を採用する場合には、像担持体2の寿命予測のための走行距離カウンターなどが既に画像形成装置に設けられていれば、このカウンターに膜厚予測手段としての潜像回転数検知手段の機能を兼用させることが可能となるため、追加コストが発生せず、さらに部品点数削減にもなり好適である。
tx’(膜厚)=t0’(初期膜厚)−t1’(摩耗量)・・・式8
なお、このように層厚予測手段として、像担持体2の回転数をカウントする潜像回転数検知手段を採用する場合には、像担持体2の寿命予測のための走行距離カウンターなどが既に画像形成装置に設けられていれば、このカウンターに膜厚予測手段としての潜像回転数検知手段の機能を兼用させることが可能となるため、追加コストが発生せず、さらに部品点数削減にもなり好適である。
次に、これらの層厚予測手段を設けた場合の電界制御手段130の自動制御のアルゴリズムを図16に示す。まず、画像形成装置からのプリント要求乃至印字要求により本アルゴリズムが開始される(ステップ1;ST1)。プリント要求は、本明細書の図面には図示しない制御部に送られ、このプリント要求を受けた当該制御部は、まずは現像回転数検知手段又は潜像回転数検知手段から回転数N又はN’を呼び出す(ステップ2:ST2)。この回転数N又はN’により現像ローラ103の表層6の摩耗量t1を式5又は式7のような関係式から演算することで割り出すことになる(ステップ3;ST3)。次いで、得られた摩耗量t1が予め制御部にインプットされている規定値b以上であるか否かが判断される(ステップ4;ST4)。規定値b以下であれば、前回画像形成を行ったバイアス電圧値(実施例1)又は立ち上がり時間(実施例2)又は周波数(実施例3)又は位相差(実施例4)で(ステップ6;ST6)、画像形成を行う(ステップ9;ST9)。規定値b以上であれば、割り出された摩耗量t1を初期膜厚t0から減じて、現在の表層膜厚txを演算する(ステップ5;ST5)。さらに、図7又は図9又は図11又は図14に示されるような図から得られたバイアス電圧Vpp又は立ち上がり時間ms又は周波数fHz又は位相差と表層膜厚との関係式(式1〜式4)から、当該表層膜厚txにおける適切なバイアス電圧Vpp又は立ち上がり時間ms又は周波数fHz又は位相差(すなわち適切なフレア状態になるバイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差)を演算して割り出し(ステップ7;ST7)、電界制御手段130を用いてこのバイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差に設定し(ステップ8;ST8)、この設定されたバイアス電圧条件又は立ち上がり時間条件又は周波数条件又は位相差条件で画像形成を行うことになる(ステップ9;ST9)。
なお、本発明では、現像装置を画像形成装置から取り外した場合、特にプロセスカートリッジに収納される現像装置がプロセスカートリッジと共に画像形成装置から取り外された場合、現像回転数検知手段又は潜像回転数検知手段における回転数N又はN’をリセットすることができるようにも構成されている。これは、例えば、現像装置、特にプロセスカートリッジは、メンテナンスなどで定期的に交換することが予定されていることが多いが、この交換の際に新しいプロセスカートリッジが取付られる場合に、当該回転数N又はN’はリセット、すなわちゼロに設定しなおす必要があるからである。また、例えば、回転数N又はN’をリセットするか否かを、現像装置乃至プロセスカートリッジを画像形成装置から取り外して、改めて取り付ける際に、画像形成装置の操作部などに当該回転数N又はN’はリセットするか否かを使用者に選択させる表示を行い、使用者が任意に回転数N又はN’をリセットするか否かを決定することができるようにすることも可能である。このように構成しておけば、一旦取り外したプロセスカートリッジと同じプロセスカートリッジを再度取り付ける際に、回転数N又はN’がリセットされないため、使用者にとっては使い勝手がよく、好適である。
ここで、当業者にはよく知られているが、画像形成装置100やその内部に配置される現像装置4が設置される設置環境、例えば、低温低湿環境又は高温高湿環境により、表層6や現像剤供給ローラ105などの材料特性(例えば、硬度など)が変動することがある。表層6やこれに直接接触している現像剤供給ローラ105などの硬度などの材料特性が変動すれば、この変動によってもまた表層膜厚の摩耗量乃至膜削れ量が変動してしまう。この摩耗量が変動してしまう実験結果の一例を図17に示す。図17における点線は、オフィスなどに代表される通常の常温常湿の設置環境で測定された現像剤担持体の回転数Nと摩耗量(膜削れ量)との関係を示し、実線は、低温低湿環境で測定された現像剤担持体Nの回転数と摩耗量(膜削れ量)との関係を示す。図17からも明らかなように、同一の現像剤担持体回転数Nであっても、低温低湿環境では、通常環境の場合と比較して摩耗量が多いことがわかる。これは、低温低湿環境の場合、現像ローラ103の表層6や、これに接触する部材が硬くなるためであると考えられる。したがって、設置環境によって、前記した膜厚予測手段から求められる摩耗量の予測値を補正することが好ましい。
そこで、本発明の好適な実施形態では、当該予測値補正を達成するために、現像装置周辺環境を測定することができる環境条件検知手段132(図3参照)を設けた。この環境条件検知手段132は、例えば測定結果を出力することができる温湿度センサーや温湿度計などである。この環境条件検知手段132によって測定された環境測定値による摩耗量の補正値は、種々様々な設置環境における摩耗量を実験により計測し、例えば図17に示すような関係図を作成して、当該関係図を用いて通常環境の摩耗量との比較により補正値乃至補正係数βを予め割り出しておくことで得ることが可能である。すなわち、当該補正係数βを、先に記述した層厚予測手段により割り出された摩耗量t1に乗じることで、設置環境に応じたさらに適切な摩耗量t2を求めることが可能となり、そこからさらに適切な表層膜厚txを求めることができる。この関係を、先に記述した式5と共に、式9及び式10で示す。
t1(摩耗量)=a(係数)×x(現像ローラ回転数N)・・・式5
t2(環境補正後摩耗量)=β(補正値)×t1(摩耗量)・・・式9
tx(膜厚)=t0(初期膜厚)−t2(環境補正後摩耗量)・・・式10
この式9及び式10で表されるような環境測定における補正値βをさらに用いた場合の電界制御手段の自動制御のアルゴリズムを図18に示す。
t2(環境補正後摩耗量)=β(補正値)×t1(摩耗量)・・・式9
tx(膜厚)=t0(初期膜厚)−t2(環境補正後摩耗量)・・・式10
この式9及び式10で表されるような環境測定における補正値βをさらに用いた場合の電界制御手段の自動制御のアルゴリズムを図18に示す。
図18でも制御部がプリント要求乃至印字要求を受けたあとでは(ステップ11;ST11)、まず、層厚予測手段である現像回転数検知手段又は潜像回転数検知手段から回転数N又はN’を呼び出し(ステップ12:ST12)、この回転数N又はN’に応じて摩耗量t1を演算して割り出すまでは同一である(ステップ13;ST13)。次いで、本実施形態では、環境条件検知手段132により、現像装置乃至画像形成装置周辺の環境値を読み込み、これを制御部に送信する(ステップ14;ST14)。この環境測定値に基づき、実験などを繰り返すことで予め設定された補正値乃至補正係数βを決定し(ステップ15;ST15)、これを先の摩耗量t1に乗じて、環境補正後の摩耗量t2を得る(ステップ16;ST16)。なお、この補正係数βは、環境測定値に基づき設置環境が通常環境であると判断された場合は1に等しい。こうして得られた環境補正後の摩耗量t2が規定値b以上であるか否かが判断される(ステップ17;ST17)。この後は、先の図16に示した同一工程を経て当該アルゴリズムが進行する。すなわち、規定値b以下であれば、前回画像形成を行ったバイアス電圧値又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差で(ステップ19;ST19)、画像形成を行う(ステップ22;ST22)。規定値b以上であれば、割り出された摩耗量t2を初期膜厚t0から減じて、現在の表層膜厚txを演算する(ステップ18;ST18)。さらに、図7又は図9又は図11又は図14に示されるような図から得られたバイアス電圧Vpp又は立ち上がり時間ms又は周波数fHz又は位相差と表層膜厚との関係式(式1〜式4)から、当該表層膜厚txにおける適切なバイアス電圧Vpp又は立ち上がり時間ms又は周波数fHz又は位相差(すなわち適切なフレア状態になるバイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差)を演算して割り出し(ステップ20;ST20)、電界制御手段130を用いてこのバイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差に設定し(ステップ21;ST21)、この設定されたバイアス電圧条件又は立ち上がり時間条件又は周波数条件又は位相差条件で画像形成を行うことになる(ステップ22;ST22)。
さらに、現像装置の周辺環境が異なると、現像剤の帯電量も変化することが知られている。例えば、低温低湿環境では、通常環境と比べて帯電量は高くなり、その逆に、高温高湿環境では、通常環境と比べて帯電量は低くなる。現像剤の帯電量が変化すれば、現像剤と現像ローラ103との静電的な付着力が変わってしまう。このため、例えば低温低湿環境で、現像剤が適切にホッピングするような電界を設定した場合に、この現像装置を高温高湿環境下で使用すると、現像剤がホッピングしすぎてしまい、この電界の作用を受けてホッピングした現像剤が現像ローラ103上に戻ってこられなくなってしまうという現象が発生する。このような場合には、画像形成装置内で現像剤飛散が発生し、装置を汚してしまう。したがって、周辺環境による帯電量に応じてもまた、電界調整手段130によってフレア状態を制御することが好ましい。
なお、図19に、表層膜厚が一定とした場合における設置環境がそれぞれ変化した場合の、適切なフレア状態(すなわち、適切な現像能力)を作り出すことのできるバイアス電圧Vppの関係を示した。また、図20には、表層膜厚が一定とした場合における設置環境がそれぞれ変化した場合の、適切なフレア状態(すなわち、適切な現像能力)を作り出すことのできるバイアス電圧の立ち上がり時間msの関係を示し、図21には、表層膜厚が一定とした場合における設置環境がそれぞれ変化した場合の、適切なフレア状態(すなわち、適切な現像能力)を作り出すことのできるバイアス電圧の周波数fHzの関係を示し、図22には、表層膜厚が一定とした場合における設置環境がそれぞれ変化した場合の、適切なフレア状態(すなわち、適切な現像能力)を作り出すことのできる位相差の関係を示した。図19〜図22において、太線は、高温高湿環境の場合を示し、実線は、通常の状態の設置環境の場合を示し、点線は、低温低湿環境の場合を示す。例えば図19において、現在の膜厚がx1で通常環境下の適切なフレア状態を作り出す位相差がymであった場合に、高温高湿環境下では位相差をyhに、逆に低温低湿環境下では位相差をylに調整すればよい。なお、この図19〜図22に記載される設置環境変化による適切なフレア用電界を形成するためのバイアス電圧値、立ち上がり時間、周波数又は位相差の関係は、実験室などで、現像剤担持体の膜厚を一定に保持したまま、設置環境を種々変化させることで、現像剤の帯電量を変化させ、当該帯電量が変化した場合における所定のフレア用電界を形成するバイアス電圧値、立ち上がり時間、周波数又は位相差を計測することで得ることが可能である。
この現像装置設置環境によって変動する現像剤の帯電量をも考慮した電界制御手段の自動制御のアルゴリズムを図23に示す。図23に示されるアルゴリズムでは、制御部がプリント要求乃至印字要求を受けたあとでは(ステップ21;ST21)、最初に層厚予測手段である現像回転数検知手段又は潜像回転数検知手段から回転数N又はN’を呼び出し(ステップ22:ST22)、この回転数N又はN’に応じて摩耗量t1を演算して割り出し(ステップ23;ST23)、次いで、環境条件検知手段132により測定された環境測定値を読み込んで(ステップ24;ST24)、当該環境測定値に基づき、実験などを繰り返すことで予め設定された補正係数βを決定し(ステップ25;ST25)、これを摩耗量t1に乗じて、環境測定値によって補正された現在の、より正確な摩耗量t2を得て(ステップ26;ST26)、このより正確な摩耗量t2が規定値b以上であるか否かを判断する(ステップ27;ST27)までは図18に示したアルゴリズムと同一である。次いで、図23に示されるアルゴリズムでは、摩耗量t2が規定値b以上であれば、割り出された摩耗量t2を初期膜厚t0から減じて、現在の表層膜厚txを演算し(ステップ28;ST28)、さらに、図7又は図9又は図11又は図14に示されるような図から得られたバイアス電圧Vpp又は立ち上がり時間ms又は周波数fHz又は位相差と表層膜厚との関係式(式1〜式4)から、当該表層膜厚txにおける適切なバイアス電圧Vpp又は立ち上がり時間ms又は周波数fHz又は位相差(すなわち適切なフレア状態になるバイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差)を演算して割り出す(ステップ30;ST30)。その一方で、摩耗量t2が規定値b以下であれば、前回画像形成を行ったバイアス電圧値又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差を呼び出す(ステップ29;ST29)。
次いで、図23に示されるアルゴリズムでは、さらに、摩耗量t2が規定値b以上であっても以下であっても、先に環境条件検知手段132により測定されている環境測定値から現像ローラ103上における現像剤の帯電量変化を割り出す(ステップ31;ST31及びステップ32;ST32)。この割り出された帯電量変化に応じて、例えば実験により求められた図19〜図22に示される関係から得られた帯電補正値γを用いて、バイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差をさらに補正し(ステップ33;ST33及びステップ34;ST34)、先に設置環境に基づいてより正確に補正された膜厚に対して調整されたフレア状態(すなわち、フレア用電界を発生させるバイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差)を、現像剤の帯電量変化に基づいてさらに調整する(ステップ35;ST35及びステップ36;ST36)。なお、この帯電補正値γを用いた関係を以下の式11に示す。
Vpp’又は立ち上がり時間ms’又は周波数fHz’又は位相差’=fE(tx,γ)・・・式11
このようにして補正されたフレア状態は、設置環境による膜厚変動量を補正されたフレア状態よりもさらに正確に、具体的には、現像剤の帯電量変化をも考慮してより正確に補正されることが可能である。最後に、このように決定されたVpp’、又は、立ち上がり時間ms’、又は、周波数fHz’、又は、位相差’の電界条件で画像形成が行われる(ステップ37;ST37)。
このようにして補正されたフレア状態は、設置環境による膜厚変動量を補正されたフレア状態よりもさらに正確に、具体的には、現像剤の帯電量変化をも考慮してより正確に補正されることが可能である。最後に、このように決定されたVpp’、又は、立ち上がり時間ms’、又は、周波数fHz’、又は、位相差’の電界条件で画像形成が行われる(ステップ37;ST37)。
なお、上記実施例では、環境条件検知手段132を用いて、層厚予測手段131の予測値を補正すること、及び、現像剤帯電量変化量に基づいてフレア状態をさらに補正することの両者を実施しているが、本発明はこれに限られることなく、様々な組み合わせが可能である。例えば、環境条件検知手段132を設ける一方で、層厚予測手段131を設けない構成を採用することも可能である。この場合は、したがって、層厚予測手段131の予測値を環境測定値を用いて補正することはないが、電界制御手段により調整されたフレア状態をさらに当該環境測定値を用いて補正することになる。
本発明は、静電潜像担持体と非接触で対向して配置される現像剤担持体を備えて成り、この現像剤担持体上で現像剤をホッピングさせてクラウド化することにより、非接触の静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に対して、さらには、当該現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に対して、好適に利用することができる。
1 プロセスカートリッジ
2 像担持体
3 帯電部材
4 現像装置
5 絶縁層
6 表層
23a 内側電極
24a 外側電極
103 現像剤担持体(現像ローラ)
130 電界調整手段
131 層厚予測手段
132 環境条件検知手段
2 像担持体
3 帯電部材
4 現像装置
5 絶縁層
6 表層
23a 内側電極
24a 外側電極
103 現像剤担持体(現像ローラ)
130 電界調整手段
131 層厚予測手段
132 環境条件検知手段
Claims (12)
- 静電潜像担持体と非接触で対向して配置される現像剤担持体を備えて成り、
前記現像剤担持体には、並列して配置される複数の外側電極と、当該外側電極よりも内周位置で当該外側電極と絶縁されて配置される内側電極と、の2層の電極が設けられ、
前記複数の外側電極は、これらの上面を覆うことで保護層を形成しながらも、複数の外側電極を互いに絶縁する表層で覆われ、
前記内側電極と、前記表層にて互いに対して絶縁される外側電極とに、時間的に変化する互いに異なる電圧をそれぞれ印加することで、時間的に変化する電界を隣接する外側電極間に発生させ、
当該電界により前記現像剤担持体上で現像剤のフレアを発生させて、当該フレアにより、前記静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させ、静電潜像を現像する、
現像装置において、
前記現像剤担持体の表層の膜厚に応じて、前記複数の外側電極間で発生させる電界を制御する電界制御手段を設け、当該電界制御手段を用いて、前記現像剤担持体上に発生するフレアの状態を一定に保つことを特徴とする現像装置。 - 前記電界制御手段が、前記外側電極と前記内側電極とに印加するバイアス電圧の電圧値を調整する電圧値調整手段で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記電界制御手段が、前記バイアス電圧の立ち上がり時間を調整する立ち上がり時間調整手段で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記電界制御手段が、前記外側電極と前記内側電極とに印加する電圧の周波数を調整する周波数調整手段で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記電界制御手段が、前記外側電極と前記内側電極に印加する電圧の位相差を調整する位相差調整手段で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記表層の膜厚が経時変化することを予測するための層厚予測手段をさらに設け、当該層厚予測手段からの予測値により前記電界制御手段を動作させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の現像装置。
- 前記層厚予測手段は、前記現像剤担持体の回転数をカウントする現像回転数検知手段であることを特徴とする請求項6に記載の現像装置。
- 前記層厚予測手段は、前記像担持体の回転数をカウントする潜像回転数検知手段であることを特徴とする請求項6に記載の現像装置。
- 現像装置周辺環境を測定することが可能な環境条件検知手段が設けられ、前記環境条件検知手段によって測定された環境測定値により、前記層厚予測手段の前記予測値を補正することを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載の現像装置。
- 現像装置周辺環境を測定することが可能な環境条件検知手段が設けられ、前記環境条件検知手段によって測定された環境測定値により、現像剤帯電量の変化を割り出し、割り出された帯電量変化量に基づいて、さらにフレア状態を補正することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の現像装置。
- 画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、請求項1〜10のいずれか一項に記載の現像装置と、像担持体、帯電部材、クリーニング手段の少なくとも1つ以上と、を一体化したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の現像装置、又は、請求項11に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010226451A JP5527151B2 (ja) | 2010-01-06 | 2010-10-06 | 現像装置、及び、これを備えたプロセスカートリッジあるいは画像形成装置 |
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