JP5532423B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、近年、画像形成装置の特にトナー定着過程における省エネルギー化が求められている。低温定着を実現するために融点やガラス転移温度の低いトナーを用いられている。ところが、融点やガラス転移温度の低いトナーは機械的なストレスに対する耐性が低下する傾向にあり、熱に対する耐性も低下し、低い温度で軟化する。
スリーブ汚れが発生すると、現像が繰り返し行われることで、現像スリーブ表面に固着したトナーの帯電量がキャリアとの摩擦等により増加することになる。これにより、トナーが固着した現像スリーブの表面部分における電位の絶対値は、その現像スリーブに印加されている現像バイアスより決まる電位の絶対値よりも高いものとなる。この結果、ネガ/ポジ現像方式では、トナーが固着した現像スリーブの表面部分では、トナーが固着していない表面部分に比べ、現像バイアスが高くなったのと同じ状態になる。また、ポジ/ポジ現像方式では現像バイアスが低くなったのと同じ状態になる。
したがって、スリーブ汚れが生じると、現像電界にムラが生じ、画質が劣化することになる。また、トナーが固着した現像スリーブの表面部分における電位の絶対値が大きくなる結果、逆現像電界が弱まり、これも画質に悪影響を及ぼす。
ここで、ネガ/ポジ現像方式とは、帯電したトナーと同極性に帯電された感光体上にネガ潜像を作像し、現像バイアスとしてトナーと同極性を印加してトナーを現像する方式である。
また、ポジ/ポジ現像方式とは、帯電したトナーと逆極性に帯電された感光体上にポジ潜像を作像し、現像バイアスとしてトナーと逆極性を印加してトナーを現像する方式である。
また、二成分方式の現像装置が備え、磁界発生手段を内包する現像剤担持体としては、円筒状のスリーブが一般的であるが、無端ベルト状など他の現像剤担持体であってもスリーブ汚れと同様の現像剤担持体汚れが生じ得る。
を提供することである。
また、請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記磁界発生手段によって形成される磁界の現像剤担持体表面上での法線磁束密度と接線磁束密度との値が等しくなる位置のうち、上記法線磁束密度の値がピーク値となる位置を挟んで隣り合う2つの位置に挟まれた領域と対向する位置に上記低付着力化物質の固形体を配置することを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2のいずれか1項に記載の現像装置において、上記低付着力化物質の固形体は、対向する現像剤担持体表面上の磁気穂の先端の位置に沿う形状となっていることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1または2のいずれか1項に記載の現像装置において、上記低付着力化物質の固形体は円柱状であり、上記磁気穂との接触によって上記現像剤担持体の表面移動に倣う方向に回転することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1または2のいずれか1項に記載の現像装置において、上記低付着力化物質の固形体は円柱状であり、上記現像剤担持体と対向する位置の表面が該現像剤担持体の表面移動方向に対して反対方向に表面移動するように回転することを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1または2のいずれか1項に記載の現像装置において、上記低付着力化物質の固形体は、櫛歯形状であることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の現像装置において、上記法線磁束密度の値がピーク値となる位置に対して現像剤担持体表面の表面移動方向下流側に上記低付着力化物質の固形体を配置することを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の現像装置において、上記法線磁束密度の値がピーク値となる位置に対して現像剤担持体表面の表面移動方向上流側に上記低付着力化物質の固形体を配置することを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の現像装置において、上記低付着力化物質は、脂肪酸塩であることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の現像装置において、上記低付着力化物質の固形体は、シリカ粒子を固形状に固めたものであることを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の現像装置において、上記低付着力化物質の固形体は、1[μm]以下の粒子を固形状に固めたものであることを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、上記現像手段として、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
図2は、本発明を適用したプリンタ100の一例における主要構成を示す模式図である。図2に示すプリンタ100においては、図示しない本体筐体内に、図2中時計方向に回転駆動される感光体2が収納されている。感光体2の周囲には、帯電手段としての帯電部3、静電潜像形成手段としての書込部4、現像手段としての現像装置5、転写手段としての転写ローラ6、クリーニング手段としてのクリーニング部7、除電手段としての感光体除電部8等が設けられている。
プリンタ100は、複数枚の記録材としての記録紙Pを収納する図示しない給紙カセットを備えている。給紙カセット内の記録紙Pは、図示しない給紙ローラにより1枚ずつレジストローラ対9に送られ、レジストローラ対9でタイミング調整された後、転写ローラ6と感光体2との間の転写領域に送り出される。
一方、転写領域を通過後の感光体2の表面に残留した転写残トナーは、ファーブラシ13及びクリーニング部7のクリーニングブレードにより掻き取られて感光体2の表面から除去される。その後、感光体除電部8により感光体2の表面を除電し、次の画像形成工程に移行する。
図1は、本実施形態に係る現像装置5の説明図である。図1(a)は、現像装置5と感光体2との概略図を示し、現像装置5の現像スリーブ51の表面上における法線磁束密度(絶対値)の分布(図中の二点鎖線A)を示した説明図である。図1(b)は、現像スリーブ51に内包されたマグネットロール52の複数の固定磁極のうちのN2極近傍の現像スリーブ51の表面上における法線磁束密度の分布及び接線磁束密度(図中の破線B)の分布を示した説明図である。
現像剤収容部54内の現像剤は、汲み上げ極として作用するS1極により現像スリーブ51の表面上に汲み上げられる。汲み上げられた現像剤は、S1極の磁力によって現像スリーブ51の表面に担持された状態で、現像スリーブ51の回転によって現像スリーブ51と層厚規制部材53との対向位置を通過する。このとき、S1極はドクタ極として作用する。その後、現像極として作用するN1極の磁力によって現像スリーブ51と感光体2との対抗位置で穂立ちし、現像に寄与する。感光体2との対抗位置を通過した現像スリーブ51上の現像剤は、搬送極として作用するS2極とN2極との磁力に現像スリーブ51上に担持され、現像スリーブ51の回転によってS3極の位置に到達する。その後、S3極とS1極との反発力によって現像スリーブ51上から現像剤収容部54内に落下する。このとき、S3極は剤離れ極として作用する。
ステアリン酸亜鉛は代表的なラメラ結晶紛体であるが、このような物質を低付着力化物質として使用することは好適である。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有しており、せん断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。この作用が低摩擦係数化に効果があり、せん断力を受けて均一に被覆対象の表面を覆っていくラメラ結晶の特性は少量でも効果的に現像スリーブ51の表面を覆うことが出来る。
また、ナノ粒子での低付着力化物質としては、具体的には、シリカ、酸化チタン、アルミナ、炭化ケイ素など各種の流動化剤が使用できるが、特に疎水化されたシリカが特に好ましい。このような流動化剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができ、現像スリーブ51上の現像剤薄層が均一化する。例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
一つは、フォースカーブ法、もしくは、フォースディスタンスカーブ法という方法である。具体的な測定行為としては、カンチレバー先端と試料表面の離間、接触、離間を連続しておこなう。カンチレバー先端と試料表面の離間の瞬間のカンチレバーのたわみ量から、カンチレバーと試料表面の付着力を測定する方法である(例えば、特開2002―62253号公報)。
図1に示す現像装置5では、搬送極として作用するN2極の近傍に低付着力化物質ブロック60を配置しているため、現像への影響がなく、且つ、効率的に低付着力化物質を現像スリーブ51の表面に供給することができる。
N2極のピーク位置A2の近傍は、法線磁束密度の絶対値が大きく、磁気穂Cが伸びた状態となるため、効率的に低付着力化物質を掻き取ることができる。
現像スリーブ51表面上での法線磁束密度と接線磁束密度との値が等しくなる位置よりもN2極のピーク位置A2から離れる位置(領域αの外)では、法線磁束密度よりも接線磁束密度の方が大きくなる。接線磁束密度の方が大きくなると磁気穂Cが倒れた状態となり、低付着力化物質を掻き取る効率が悪くなる。これに対して、図1(b)中の領域αでは、接線磁束密度よりも法線磁束密度の方が大きくなり、磁気穂Cが起きた状態となるため、効率的に低付着力化物質を掻き取ることができる。
次に、ピーク位置A2と対向する位置の近傍に低付着力化物質ブロック60を配置する現像装置5の一つ目の実施例(実施例1)について説明する。
図5は、実施例1の現像装置5のN2極のピーク位置A2近傍の模式図である。図5に示すように実施例1の現像装置5は、低付着力化物質ブロック60をピーク位置A2に対して現像スリーブ51の表面移動方向下流側に配置している。このように配置することにより、磁気穂Cによる低付着力化物質の掻き取り直後に、現像スリーブ51上に低付着力化物質を塗布できる。すなわち、掻き取り後のロスを小さくできる。
次に、ピーク位置A2と対向する位置の近傍に低付着力化物質ブロック60を配置する現像装置5の二つ目の実施例(実施例2)について説明する。
図6は、実施例2の現像装置5のN2極のピーク位置A2近傍の模式図である。図6に示すように実施例2の現像装置5の低付着力化物質ブロック60は、対向する現像スリーブ51表面上の磁気穂Cの先端の位置に沿うように現像スリーブ51側の面を円弧状にしたものである。低付着力化物質ブロック60の磁気穂Cによって掻き取られる側の形状を円弧状にすることで、経時での磁気穂Cとの接触面積の変化が小さくなり、磁気穂Cの寝起きによる掻き取り量の経時変化を抑制できる。これにより、現像スリーブ51上への低付着力化物質の経時での供給量のバラツキを低減できる。
次に、ピーク位置A2と対向する位置の近傍に低付着力化物質ブロック60を配置する現像装置5の三つ目の実施例(実施例3)について説明する。
図7は、実施例3の現像装置5のN2極のピーク位置A2近傍の模式図である。図7に示すように実施例3の現像装置5は、低付着力化物質ブロック60を円柱状に成型して、磁気穂Cとの摩擦で現像スリーブ51の表面移動方向に倣う方向で回転するようにしたものである。円柱状の低付着力化物質ブロック60が回転することで、低付着力化物質ブロック60の掻き取られる部分が一箇所に集中することを防止できる。よって、経時での磁気穂Cとの接触面積の変化が小さくなり、磁気穂Cの寝起きによる掻き取り量の経時変化を抑制できる。これにより、現像スリーブ51上への低付着力化物質の経時での供給量のバラツキを低減できる。
次に、ピーク位置A2と対向する位置の近傍に低付着力化物質ブロック60を配置する現像装置5の四つ目の実施例(実施例4)について説明する。
図8は、実施例4の現像装置5のN2極のピーク位置A2近傍の模式図である。図8に示すように実施例4の現像装置5は、低付着力化物質ブロック60を円柱状に成型して、不図示の駆動源によって、現像スリーブ51の表面移動方向と反対方向に表面移動するように回転駆動するものである。磁気穂Cからの摩擦力を低付着力化物質ブロック60に効率良く作用させることができるため、磁気穂Cの寝起きによる掻き取り量を増やせる。よって、現像スリーブ51上への低付着力化物質の供給量を増やし、低付着力化の効果を増すことができる。
次に、ピーク位置A2と対向する位置の近傍に低付着力化物質ブロック60を配置する現像装置5の五つ目の実施例(実施例5)について説明する。
図9は、実施例5の現像装置5のN2極のピーク位置A2近傍の模式図である。図9に示すように実施例5の現像装置5は、低付着力化物質ブロック60をピーク位置A2に対して現像スリーブ51の表面移動方向上流側に配置している。ケーシング56との位置関係等の問題で、ピーク位置A2に対して、現像スリーブ51の表面移動方向下流側に低付着力化物質ブロック60を設置できない場合は、実施例5のように、現像スリーブ51の表面移動方向上流側に設置してもよい。
次に、ピーク位置A2と対向する位置の近傍に低付着力化物質ブロック60を配置する現像装置5の六つ目の実施例(実施例6)について説明する。
図10は、実施例6の現像装置5のN2極のピーク位置A2近傍の模式図である。図10(a)は、現像スリーブ51の表面移動方向に対して直交する方向から見た模式図であり、図10(b)は、現像スリーブ51の表面移動方向に平行な方向(図10(a)中の右方向)から見た模式図である。
図10に示すように、実施例6の現像装置5は、低付着力化物質ブロック60を櫛歯形状にしたものである。実施例6では、櫛の間の隙間も含めて、磁気穂Cと低付着力化物質ブロック60とが接触するため、磁気穂Cと低付着力化物質ブロック60との接触面積を増やすことができ、現像剤の寝起きによる低付着力化物質の掻き取り量を増やすことができる。これにより、現像スリーブ51表面への低付着力化物質供給量を増やし、低付着力化の効果を増すことができる。
3 帯電部
4 書込部
5 現像装置
6 転写ローラ
7 クリーニング部
8 感光体除電部
9 レジストローラ対
10 定着部
13 ファーブラシ
16 中間転写ベルト
18 二次転写ローラ
51 現像スリーブ
52 マグネットロール
53 層厚規制部材
54 現像剤収容部
55 搬送スクリュ
56 ケーシング
60 低付着力化物質ブロック
100 プリンタ
A2 ピーク位置
C 磁気穂
P 記録紙
Claims (12)
- 磁界発生手段を内包し、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を表面に担持して、表面移動することによって表面上の二成分現像剤を搬送する現像剤担持体を有する現像装置において、
上記現像剤担持体の表面に供給されることで該現像剤担持体の表面と上記トナーとの間の付着力を低下させる低付着力化物質の固形体を備え、
該低付着力化物質の固形体を、上記磁界発生手段の磁力によって該現像剤担持体表面上に形成される上記磁性キャリアの磁気穂が接触し得る位置であって、該磁界発生手段によって形成される磁界の現像剤担持体表面上での法線磁束密度の値がピーク値となる位置と対向する位置の近傍に配置することを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記磁界発生手段によって形成される磁界の現像剤担持体表面上での法線磁束密度と接線磁束密度との値が等しくなる位置のうち、上記法線磁束密度の値がピーク値となる位置を挟んで隣り合う2つの位置に挟まれた領域と対向する位置に上記低付着力化物質の固形体を配置することを特徴とする現像装置。 - 請求項1または2のいずれか1項に記載の現像装置において、
上記低付着力化物質の固形体は、対向する現像剤担持体表面上の磁気穂の先端の位置に沿う形状となっていることを特徴とする現像装置。 - 請求項1または2のいずれか1項に記載の現像装置において、
上記低付着力化物質の固形体は円柱状であり、上記磁気穂との接触によって上記現像剤担持体の表面移動に倣う方向に回転することを特徴とする現像装置。 - 請求項1または2のいずれか1項に記載の現像装置において、
上記低付着力化物質の固形体は円柱状であり、上記現像剤担持体と対向する位置の表面が該現像剤担持体の表面移動方向に対して反対方向に表面移動するように回転することを特徴とする現像装置。 - 請求項1または2のいずれか1項に記載の現像装置において、
上記低付着力化物質の固形体は、櫛歯形状であることを特徴とする現像装置。 - 請求項16のいずれか1項に記載の現像装置において、
上記法線磁束密度の値がピーク値となる位置に対して現像剤担持体表面の表面移動方向下流側に上記低付着力化物質の固形体を配置することを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の現像装置において、
上記法線磁束密度の値がピーク値となる位置に対して現像剤担持体表面の表面移動方向上流側に上記低付着力化物質の固形体を配置することを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の現像装置において、
上記低付着力化物質は、脂肪酸塩であることを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の現像装置において、
上記低付着力化物質の固形体は、シリカ粒子を固形状に固めたものであることを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の現像装置において、
上記低付着力化物質の固形体は、1[μm]以下の粒子を固形状に固めたものであることを特徴とする現像装置。 - 潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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