JP5787920B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、画像品質を向上させることを目的とする。
図1において、画像形成装置29はプリンタであり、画像形成装置筐体1と、現像ユニット2と、カセット3と、ホッピングローラ7と、レジストローラ8、9と、転写部材10と、バックアップローラ11と、ヒートローラ12と、排出ローラ13、14、15、16と、露光手段17と、制御基板30とから構成されている。なお、現像ユニット2は、後述により詳細に説明する。
印刷媒体5は、現像ユニット2および転写部材10により現像剤としてのトナーを転写され、バックアップローラ11およびヒートローラ12で構成される定着ユニットによりトナーを定着されている状態の印刷媒体である。
印刷媒体6は、トナーが定着し、排出ローラ13、14、15、16により排出される状態の印刷媒体である。
図2において、現像装置としての現像ユニット2は、トナーカートリッジ18と、トナー貯蔵空間19と、第1の供給ローラ21と、第2の供給ローラ20と、現像ローラ22と、ブレード23と、帯電ローラ24と、感光ドラム25と、クリーニングローラ26と、攪拌部材27と、ウレタンフィルム28と、トナー保持空間31とから構成されている。
感光ドラム25は、シャフトの片側に固着された図示しない歯車としてのギヤを有し、図示しない画像形成装置の駆動部からギヤを介して駆動を受けて回転する。
第2の現像剤供給部材としての第2の供給ローラ20は、導電シャフトとしての金属シャフト20aと、発泡ゴム層20bとから構成されている。
現像剤供給部材としての第1の供給ローラ21および第2の供給ローラ20は、現像ローラ22の回転速度(回転数)に対しそれぞれ一定の速度比で回転し、現像ローラ22にそれぞれ接触してトナーを供給する。
現像ローラ22は、現像剤としてのトナーを担持する現像剤担持体であり、導電性シャフトとしての金属シャフト22aと、弾性層としてのゴム層22bとから構成され、シャフトに固着された図示しないギヤによって図示しないドラムギヤから駆動を受けて回転する。
さらに、第1の供給ローラ21のギヤは、図示しないアイドルギヤを介して第2の供給ローラ20のシャフトに固着された図示しないギヤに連結されている。
攪拌部材27は、クランク形状をしている。攪拌部材27の端部に固着された図示しないギヤは、第2の供給ローラ20と直接結合し駆動する。これにより、攪拌部材27は、トナー保持空間31内のトナーを攪拌し、第1および第2の供給ローラ側へトナーを供給する。
規制部材としてのブレード23は、SUS(Steel Use Stainless)薄板であり、先端部に曲げ加工を施され、現像ローラ22の表面に担持されるトナーの層厚を規制する。第1の供給ローラ21および第2の供給ローラ20により現像ローラ22に供給されたトナーは、ブレード23によって、現像ローラ22表面にトナー薄層を形成する。
露光手段17は、帯電ローラ24によって帯電した感光ドラム25の表面を選択的に露光し、静電潜像を形成する。その静電潜像を上述した現像ローラ22によって現像し、図1に示すホッピングローラ7およびレジストローラ8、9で構成される給紙機構および紙送り機構によりカセット3から送られてきた印刷媒体5に転写部材10により転写する。
図1に示すバックアップローラ11およびヒートローラ12とから構成される定着ユニットは、印刷媒体5にトナーを定着させる。
トナーが定着した図1に示す印刷媒体6は、排出ローラ13、14、15、16により排出される。
また、回転部材の回転方向については図中矢印で示すとおり、感光ドラム25および攪拌部材27は図中時計回りであり、現像ローラ22、第1の供給ローラ21、第2の供給ローラ20、クリーニングローラ26、帯電ローラ24および転写ローラ10は、図中反時計回りである。
このように現像ローラ22が感光ドラム25に接触する現像方式を接触現像方式と呼ぶ。
また、第1の供給ローラ21、第2の供給ローラ20は、現像ローラ22に対し、規定の押し付け力で接触しながら回転し、現像ローラ22の回転方向における第1の供給ローラ21の下流に、第2の供給ローラ20、ブレード23の順に配置されている。
表1に、第1の実施例における感光ドラム25、現像ローラ22、第1の供給ローラ21および第2の供給ローラ20の外径およびギヤ歯数、さらに感光ドラム25の回転速度および周速(外周の単位時間あたりの移動距離)を1としたときの回転比、周速比を示す。
また、表1においては現像ローラ22のギヤおよび第1の供給ローラ21のギヤは2段ギヤの構成としているため2つ記載している。なお、歯数が近い側に記載されたギヤ同士が、上述した通りアイドルギヤを介して結合するが、アイドルギヤに関しては回転比に影響しないため、本実施例では記載しない。
パラメータとしては、トナーの帯電特性、表面粗さ、抵抗値、表面処理など、各ローラ諸特性、材質、板厚、曲げ部のR、支点からの距離などで決まるブレード23の規制力、各ローラに印加される電圧である高圧値などに加え、接触現像方式においては、現像ローラと供給ローラとの回転体接触摩擦部でのトナー摩擦帯電が大きく影響するため、表1に示す各部材の回転速度および周速のパラメータ設定も重要となる。
表1において、本実施例ではブレード23に近い第2の供給ローラ20の周速を第1の供給ローラ21よりも遅い設定としている。
このようにすることで、第2の供給ローラ20での現像ローラ22との接触摩擦による摩耗を軽減することができるため、摩耗によって発生する第2の供給ローラ20の摩耗片がブレード23と現像ローラ22との間に詰まる確率を下げることが可能となる。
ここで、本実施例における白スジとは、第2の供給ローラ20の摩耗片がブレード23と現像ローラ22との間に詰まり、詰まった摩耗片により現像ローラ22上のトナー層が削り取られ、印刷媒体には直線的にトナーが転写されない部分が発生する印刷上の不具合現象である。
白スジの有無の判定方法は、目視とした。
濃度の測定は、分光測色濃度計X‐Rite528(X‐Rite社製)を用いて測定を行った。なお、濃度の判定基準は、1.3(無名数)以上を「良好」、1.3(無名数)未満を「不良」とした。
また、感光ドラム25の周速は313(mm/s)としている。
比較例1においては、第1の供給ローラ21および第2の供給ローラ20の両方の周速が速い設定であり、第2の供給ローラ20にかかる負荷が大きくなり、摩耗片が発生しやすくなるため、第2の供給ローラ20より発生した摩耗片がブレード23と現像ローラ22との間に詰まったため、白スジの発生が確認された。なお、トナー供給が十分であったため、濃度は良好と判定された。
図3において、第2の実施例では各回転部材の回転速度および周速の設定は表3の値とする。また、現像ローラ22への第1の供給ローラ21の押し込み量N1および第2の供給ローラ20の押し込み量N2の値は、第1の実施例ではN1=N2とするものを第2の実施例ではN1>N2とする。具体的には、N1=0.6(mm)、N2=0.4(mm)とする。
なお、第1の実施例では、N1=N2=0.5(mm)とした。
表3に、第2の実施例における感光ドラム25、現像ローラ22、第1の供給ローラ21および第2の供給ローラ20の外径およびギヤ歯数、さらに感光ドラム25の回転速度および周速を1としたときの回転比、周速比を示す。
したがって、2つの供給ローラ共に現像ローラ22との接触幅を216(mm)としたとき、現像ローラ22との接触面積はそれぞれ計算上、第1の供給ローラ21とは914(mm2)、第2の供給ローラ20とは746(mm2)となり、第1の供給ローラ21に対し18%程度、第2の供給ローラ20の接触面積を狭くさせる設定とした。
現像ローラ22と第2の供給ローラ20との接触面積を狭くすることで、第2の供給ローラ20の摩耗量は低減され、摩耗片が発生する確率を低下させることができる。
つまり、第2の供給ローラ20の周速は、第1の供給ローラ21の周速よりも遅くする設定とし、かつ、第2の供給ローラ20の現像ローラ22との接触面積は、第1の供給ローラ21の現像ローラ22との接触面積よりも狭くする設定としてもよい。
なお、判定基準、測定方法および感光ドラム25の周速は、第1の実施例における表2の説明と同様である。
比較例4においては、第1の供給ローラ21および第2の供給ローラ20の両方の供給ローラの周速が遅い設定であり、白スジの発生を確認することは無かったが、トナー供給が不十分であったため、濃度が不良と判定された。
実際に高圧電源からは第2の供給ローラ20に−400(V)が供給され、第2の供給ローラ20と第1の供給ローラ21のシャフトに接続された高圧接点では100(V)のツェナーダイオード(定電圧ダイオード)を挟んで接続されていることにより、第1の供給ローラ21には−300(V)が印加されることとなる。
また、第1の供給ローラへ印加する電圧よりも現像ローラ上のトナー層厚を規制するブレードの近くに配置される第2の供給ローラへ印加する電圧を高くすることにより、第2の供給ローラのトナー供給能力およびトナーへの帯電能力を補完してもよい。
2 現像ユニット
3 カセット
4、5、6 印刷媒体
7 ホッピングローラ
8、9 レジストローラ
10 転写部材
11 バックアップローラ
12 ヒートローラ
13、14、15、16 排出ローラ
17 露光手段
18 トナーカートリッジ
19 トナー貯蔵空間
20 第2の供給ローラ
21 第1の供給ローラ
22 現像ローラ
23 ブレード
24 帯電ローラ
25 感光ドラム
26 クリーニングローラ
27 攪拌部材
28 ウレタンフィルム
29 画像形成装置
30 制御基板
31 トナー保持空間
Claims (9)
- 現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の表面に担持される前記現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体の回転速度に対しそれぞれ一定の速度比で回転し、前記現像剤担持体にそれぞれ接触する第1および第2の現像剤供給部材とを有する現像装置において、
前記現像剤担持体の回転方向における第1の現像剤供給部材の下流に、第2の現像剤供給部材、前記規制部材の順に配置し、前記第2の現像剤供給部材の前記現像剤担持体との接触面積を、前記第1の現像剤供給部材の前記現像剤担持体との接触面積よりも狭くしたことを特徴とする現像装置。 - 請求項1に記載の現像装置において、
前記現像剤担持体の回転方向における第1の現像剤供給部材の下流に、第2の現像剤供給部材、前記規制部材の順に配置し、前記第2の現像剤供給部材の周速を、前記第1の現像剤供給部材の周速よりも遅くしたことを特徴とする現像装置。 - 請求項1または請求項2に記載の現像装置において、
前記現像剤担持体は、導電性シャフトと弾性層とを含むことを特徴とする現像装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の現像装置において、
前記現像剤供給部材は、導電性シャフトと発泡弾性層とを含むことを特徴とする現像装置。 - 現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の表面に担持される前記現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体の回転速度に対しそれぞれ一定の速度比で回転し、前記現像剤担持体にそれぞれ接触する第1および第2の現像剤供給部材とを有する現像装置において、
前記現像剤担持体の回転方向における第1の現像剤供給部材の下流に、第2の現像剤供給部材、前記規制部材の順に配置し、前記第2の現像剤供給部材の周速を、前記第1の現像剤供給部材の周速よりも遅くした現像装置を有し、
帯電させた前記現像剤を前記現像剤担持体とのそれぞれの電圧差によって前記現像剤担持体に供給する前記第1の現像剤供給部材および前記第2の現像剤供給部材にそれぞれ印加する電圧は、
前記第1の現像剤供給部材に印加する電圧より、前記第2の現像剤供給部材に印加する電圧を高くし、
前記第1の現像剤供給部材および電圧を降下させる部材を電気的に直列接続し、直列接続した前記第1の現像剤供給部材および前記電圧を降下させる部材と、前記第2の現像剤供給部材とを電気的に並列接続し、
前記第2の現像剤供給部材に印加された電圧は、前記第1の現像剤供給部材に印加する電圧より高くし、
前記電圧を降下させる部材を定電圧ダイオードとしたことを特徴とする画像形成装置。 - 現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の表面に担持される前記現像剤の層厚を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体の回転速度に対しそれぞれ一定の速度比で回転し、前記現像剤担持体にそれぞれ接触する第1および第2の現像剤供給部材とを有する現像装置において、
前記現像剤担持体の回転方向における第1の現像剤供給部材の下流に、第2の現像剤供給部材、前記規制部材の順に配置し、前記第2の現像剤供給部材の前記現像剤担持体との接触面積を、前記第1の現像剤供給部材の前記現像剤担持体との接触面積よりも狭くした現像装置を有し、
帯電させた前記現像剤を前記現像剤担持体とのそれぞれの電圧差によって前記現像剤担持体に供給する前記第1の現像剤供給部材および前記第2の現像剤供給部材にそれぞれ印加する電圧は、
前記第1の現像剤供給部材に印加する電圧より、前記第2の現像剤供給部材に印加する電圧を高くし、
前記第1の現像剤供給部材および電圧を降下させる部材を電気的に直列接続し、直列接続した前記第1の現像剤供給部材および前記電圧を降下させる部材と、前記第2の現像剤供給部材とを電気的に並列接続し、
前記第2の現像剤供給部材に印加された電圧は、前記第1の現像剤供給部材に印加する電圧より高くし、
前記電圧を降下させる部材を定電圧ダイオードとしたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5または請求項6に記載の画像形成装置において、
前記現像剤担持体の回転方向における第1の現像剤供給部材の下流に、第2の現像剤供給部材、前記規制部材の順に配置し、前記第2の現像剤供給部材の周速を、前記第1の現像剤供給部材の周速よりも遅くしたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、導電性シャフトと弾性層とを含むことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5から請求項8のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記現像剤供給部材は、導電性シャフトと発泡弾性層とを含むことを特徴とする画像形成装置。
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