JP6428681B2

JP6428681B2 - 現像装置、画像形成装置

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Publication number: JP6428681B2
Application number: JP2016039524A
Authority: JP
Inventors: 昭宏渡辺
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2036-03-02
Also published as: JP2017156532A

Description

本発明は、現像装置およびそれを備える画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置において、現像装置が、磁石を内包した筒状に形成され、外周面に現像剤を担持して回転する筒状の現像剤担持体を備えることが知られている。この場合、前記現像剤は、トナーおよびキャリアを含む二成分現像剤である。

また、いわゆるインタラクティブタッチダウン方式の前記現像装置が、前記現像剤担持体から移行する前記トナーを担持して回転するトナー担持体を備えることも知られている（例えば、特許文献１参照）。前記トナー担持体は、外周面に静電潜像が形成された像担持体に対して前記トナーを供給することによって前記静電潜像をトナー像へ現像する。

特開２００８−１１６４８１号公報

ところで、前記現像装置において、前記現像剤担持体が、その外周面に必要量の前記現像剤をできるだけ隙間なく担持できることが望ましい。

特に、前記インタラクティブタッチダウン方式の前記現像装置においては、前記現像剤担持体の外周面に担持される前記現像剤の量および分布の疎密が、画質に影響しやすい。

本発明の目的は、外周面に必要量の二成分の現像剤をできるだけ隙間なく担持できる現像剤担持体を備える現像装置およびその現像装置を備える画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る現像装置は、磁石と、現像剤担持体とを備える。前記現像剤担持体は、筒状に形成され、前記磁石を内包し、トナーおよびキャリアを含む現像剤を外周面に担持して回転する。前記現像剤担持体の外周面には、複数の第１の溝と、複数の第２の溝とが形成されている。前記複数の第１の溝は、それぞれ前記現像剤担持体の幅方向に沿い、周方向において一定のピッチで並ぶ溝である。前記複数の第２の溝は、周方向にける前記複数の第１の溝の間の位置において、それぞれ前記現像剤担持体の幅方向に沿う溝である。前記第２の溝各々は、その深さおよび周方向の幅が前記キャリアの平均粒径よりも大きな溝である。前記第１の溝各々は、その深さが前記第２の溝各々の深さよりも大きく、かつ、周方向の幅が前記キャリアの平均粒径よりも大きな溝である。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、像担持体と前記現像装置とを備える。前記像担持体は、外周面に静電潜像が形成されて回転する。前記現像装置は、前記像担持体に対してトナーを供給することによって前記静電潜像をトナー像へ現像する。

本発明によれば、外周面に必要量の二成分の現像剤をできるだけ隙間なく担持できる現像剤担持体を備える現像装置およびその現像装置を備える画像形成装置を提供することが可能になる。

図１は、第１実施形態に係る現像装置を備える画像形成装置の構成図である。図２は、第１実施形態に係る現像装置の構成図である。図３は、第１実施形態に係る現像装置における磁気ローラーおよびブレードの間のギャップ部周辺の部分の断面図である。図４は、第１実施形態に係る現像装置における磁気ローラーの平面図である。図５は、第１実施形態に係る現像装置における磁気ローラーの一部の断面図である。図６は、第２実施形態に係る現像装置における磁気ローラーの一部の断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格を有さない。

［第１実施形態：画像形成装置１０の構成］
まず、図１を参照しつつ、第１実施形態に係る現像装置４３を備える画像形成装置１０の構成について説明する。

画像形成装置１０は、電子写真方式でシートに画像を形成する装置である。前記シートは、用紙および封筒などのシート状の画像形成媒体である。

画像形成装置１０は、シート供給部２、シート搬送部３、作像部４０、光走査部４６、定着装置４９、複数のトナー補給部４００および制御部８などを備える。

作像部４０は、粉状の現像剤９を用いて現像処理を行う現像ユニット４を含む。現像剤９は、トナー９ａおよびキャリア９ｂを含む二成分現像剤である。

キャリア９ｂは、磁性を有する粒状物である。例えば、キャリア９ｂが、粒状の磁性体およびその磁性体の表面にコーティングされたエポキシ樹脂などの合成樹脂被膜とを含む粒状体であることが考えられる。

図１に示される画像形成装置１０は、タンデム式画像形成装置であり、カラープリンターである。そのため、画像形成装置１０は、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色に対応した複数の現像ユニット４を備える。

現像ユニット４各々は、感光体４１、帯電装置４２、現像装置４３、一次転写部４４および一次クリーニング装置４５などを備える。

タンデム式の画像形成装置１０は、さらに、中間転写ベルト４７、二次転写部４８および二次クリーニング装置４７０を備える。

シート供給部２において、シート送出部２２が、複数の前記シートを収容するシートカセット２１から、前記シートを１枚ずつ搬送路３０へ送り出す。

シート搬送部３は、前記シートを搬送路３０に沿って搬送し、画像が形成された前記シートを搬送路３０から排出トレイ１０１上へ排出する。

現像ユニット４各々において、ドラム状の感光体４１が回転し、帯電装置４２が感光体４１の表面を一様に帯電させる。光走査部４６は、レーザー光を走査することにより感光体４１の表面に静電潜像を書き込む。なお、感光体４１は、外周面に静電潜像が形成されて回転する像担持体の一例である。

現像装置４３は、二成分の現像剤９を用いて、感光体４１に対してトナー９ａを供給することによって前記静電潜像をトナー９ａの像へ現像する。トナー補給部４００は、トナー９ａの色ごとに設けられ、トナー９ａを現像装置４３各々へ補給する。

一次転写部４４は、感光体４１表面のトナー９ａの像を中間転写ベルト４７に転写する。一次クリーニング装置４５は、感光体４１表面に残存するトナー９ａを除去する。

二次転写部４８は、搬送路３０におおいて、中間転写ベルト４７に形成されたトナー像を前記シートに転写する。二次クリーニング装置４７０は、中間転写ベルト４７に残存するトナー９ａを除去する。

定着装置４９は、前記シートに転写された前記トナー像を加熱し、カラー画像を前記シートに定着させる。

制御部８は、現像装置４３を含む現像ユニット４およびその他の機器を制御する。制御部８の一部は、現像装置４３の一部を構成している。

［現像装置４３の構成］
図２に示されるように、現像装置４３は、現像容器４３００、現像ローラー４３０、磁気ローラー４３１、磁石４３２、ブレード４３４および撹拌機構４３５などを備える。磁気ローラー４３１は磁石４３２を内包する筒状の非磁性体である。

磁気ローラー４３１および現像ローラー４３０を備える現像装置４３は、いわゆるインタラクティブタッチダウン方式の現像装置である。

現像剤９を収容する現像容器４３００内で、現像ローラー４３０、磁気ローラー４３１および撹拌機構４３５が回転する。撹拌機構４３５が現像剤９を撹拌し、トナー９ａは撹拌されることによって帯電する。

磁気ローラー４３１は、筒状に形成され、磁石４３２を内包している。磁気ローラー４３１は、予め定められた正転方向Ｒ１へ回転することにより、二成分の現像剤９を外周面に担持しつつ回転する。なお、磁気ローラー４３１は、現像剤担持体の一例である。

磁気ローラー４３１は、内包する複数の磁石４３２の磁力でキャリア９ｂを引きつけることにより、外周面に現像剤９を担持する。さらに、磁気ローラー４３１は、正転方向Ｒ１へ回転することにより、担持した現像剤９を現像ローラー４３０に対向する位置へ搬送し、現像剤９のうちのトナー９ａを現像ローラー４３０に供給する。

現像ローラー４３０は、磁気ローラー４３１および感光体４１に対向して回転する。さらに、現像ローラー４３０は、磁気ローラー４３１から移行するトナー９ａを担持するとともに、外周面に前記静電潜像が形成された感光体４１に対してトナー９ａを供給する。これにより、現像ローラー４３０は、感光体４１上の前記静電潜像を前記トナー像へ現像する。なお、現像ローラー４３０はトナー担持体の一例である。

磁気ローラー４３１上の複数のキャリア９ｂは、磁石４３２の磁界によって磁気ブラシを形成する。前記磁気ブラシは、現像ローラー４３０の外周面に接触する。その際、キャリア９ｂに付着しているトナー９ａが磁気ローラー４３１から現像ローラー４３０へ移行する。

ブレード４３４は、磁気ローラー４３１が担持する現像剤９の層厚を制限する。ブレード４３４は、磁気ローラー４３１における現像ローラー４３０に対向する位置に対し磁気ローラー４３１の回転方向の上流側の位置に設けられている。

ブレード４３４は、磁気ローラー４３１の外周面に対して隙間Ｇ０を隔てて対向している。これにより、前記磁気ブラシの高さが、概ね隙間Ｇ０に相当する高さに揃えられる。

現像ローラー４３０に担持されたトナー９ａの層における感光体４１の前記静電潜像に対向する部分において、トナー９ａが現像ローラー４３０から感光体４１へ移行する。感光体４１へ移行せずに現像ローラー４３０に残留したトナー９ａは、磁気ローラー４３１によって現像容器４３００内に回収される。

ところで、現像装置４３において、磁気ローラー４３１が、その外周面に必要量の現像剤９をできるだけ隙間なく担持できることが望ましい。

特に、前記インタラクティブタッチダウン方式の現像装置４３においては、磁気ローラー４３１の外周面に担持される現像剤９の量および分布の疎密が、画質に影響しやすい。

現像装置４３が備える磁気ローラー４３１は、外周面に必要量の二成分の現像剤９をできるだけ隙間なく担持できる構造を有している。以下、その構造について説明する。

図３〜５に示されるように、磁気ローラー４３１の外周面は、凹凸外周面４３１０を有する。凹凸外周面４３１０は、磁気ローラー４３１の外周面であり、磁気ローラー４３１の幅方向に沿う複数の溝４３１ｂ，４３１ｃが周方向に並んで形成された面である。凹凸外周面４３１０は、いわゆる平目ローレット加工により形成された面である。

なお、磁気ローラー４３１の幅方向は、磁気ローラー４３１の回転中心線に平行な方向であり、磁気ローラー４３１の長手方向でもある。

凹凸外周面４３１０における複数の溝４３１ｂ，４３１ｃの間の部分は、磁気ローラー４３１の輪郭を形成する輪郭面４３１ａである。輪郭面４３１ａは、磁気ローラー４３１の回転中心線を中心とする円柱面に沿って形成されている。

図４に示されるように、磁気ローラー４３１の外周面は、凹凸外周面４３１０と、一対の側部円柱面４３１ｄとを含む。一対の側部円柱面４３１ｄは、凹凸外周面４３１０の両側において円柱面を形成している。即ち、凹凸外周面４３１０は、磁気ローラー４３１における幅方向の両端の領域を除く中間領域に形成されている。

凹凸外周面４３１０が形成されている領域は、感光体４１の幅方向において前記静電潜像が形成され得る有効画像領域に対応する領域である。なお、磁気ローラー４３１の幅方向および感光体４１の幅方向は平行である。感光体４１の幅方向は、いわゆる主走査方向である。

複数の溝４３１ｂ，４３１ｃは、複数の第１溝４３１ｂおよび複数の第２溝４３１ｃを含む。複数の第１溝４３１ｂは、それぞれ磁気ローラー４３１の幅方向に沿い、周方向において一定のピッチＰ１で並ぶ溝である。

例えば、磁気ローラー４３１の周方向における第１溝４３１ｂのピッチＰ１が、０．７ミリメートルから１．０ミリメートル程度であることが考えられる。磁気ローラー４３１の直径が２０ミリメートル、第１溝４３１ｂの数が８０個である場合、第１溝４３１ｂのピッチは約７７５マイクロメートルである。

複数の第２溝４３１ｃは、周方向にける複数の第１溝４３１ｂの間の位置において、それぞれ磁気ローラー４３１の幅方向に沿う溝である。本実施形態において、磁気ローラー４３１の周方向において隣り合う２つの第１溝４３１ｂごとに、それら２つの第１溝４３１ｂの間の中央の位置に１つずつ第２溝４３１ｃが形成されている。従って、磁気ローラー４３１の周方向における第２溝４３１ｃのピッチは、第１溝４３１ｂのピッチＰ１と同じである。

第１溝４３１ｂ各々は、その深さＤ１が第２溝４３１ｃ各々の深さＤ２よりも大きく、かつ、周方向の幅Ｗ１がキャリア９ｂの平均粒径よりも大きな溝である。また、第２溝４３１ｃ各々は、その深さＤ２および周方向の幅Ｗ２がキャリア９ｂの平均粒径よりも大きな溝である。キャリア９ｂの平均粒径は、ふるい分け法によって測定される。

第１溝４３１ｂおよび第２溝４３１ｃが上記の寸法で形成されていれば、キャリア９ｂが、第１溝４３１ｂおよび第２溝４３１ｃ内に完全に没した状態で、磁気ローラー４３１の幅方向に沿って少なくとも１列以上並ぶことができる。

第１溝４３１ｂおよび第２溝４３１ｃ内に没したキャリア９ｂは、磁気ローラー４３１から脱落しにくい。そして、第１溝４３１ｂおよび第２溝４３１ｃ内に没したキャリア９ｂと、他の１つ以上のキャリア９ｂとが、磁気ローラー４３１の放線方向に沿って連なり、それらに付着したトナー９ａとともに、磁気ローラー４３１から脱落しにくい前記磁気ブラシを形成する（図３，５参照）。

例えば、第１溝４３１ｂ各々の深さＷ１が、第２溝４３１ｃ各々の深さＷ２にキャリア９ｂの平均粒径を加えた深さよりも大きいことも考えられる。この場合、第１溝４３１ｂ各々の深さＷ１は、キャリア９ｂの平均粒径の２倍よりも大きい。

第１溝４３１ｂ各々の深さＷ１がキャリア９ｂの平均粒径の２倍よりも大きい場合、磁気ローラー４３１の放線方向に沿って連なったキャリア９ｂは、少なくとも第１溝４３１ｂの底側から２段目までが第１溝４３１ｂ内に完全に没した状態で、磁気ローラー４３１の幅方向に沿って少なくとも１列以上並ぶことができる。この場合、第１溝４３１ｂに没したキャリア９ｂおよびそれに連なる他のキャリア９ｂ、並びにそられに付着したトナー９ａは、磁気ローラー４３１からより脱落しにくい前記磁気ブラシを形成する。

また、根元部分が深い第１溝４３１ｂに入り込み、より長く連なった前記磁気ブラシが、効率的に現像ローラー４３０へトナー９ａを移行させる。さらに、根元部分が浅い第２溝４３１ｃに入り込み、比較的短い前記磁気ブラシが、補助的に現像ローラー４３０へトナー９ａを移行させる。

また、磁気ローラー４３１において、多くの第１溝４３１ｂおよび第２溝４３１ｃが、小さなピッチで形成されている。そのため、磁気ローラー４３１の凹凸外周面４３１０に、必要量の現像剤９が隙間なく担持される。そのため、安定的に良好な画質の現像が行われる。

ところで、第２溝４３１ｃが形成されなくても、より多くの第１溝４３１ｂが小さなピッチで磁気ローラー４３１に形成されれば、良好な画質の現像が行われる。しかしながら、深い第１溝４３１ｂは、その幅Ｗ１も大きくなる。そのため、ローレット加工のコスト等の問題により、深い第１溝４３１ｂを小さなピッチで形成することが難しい場合がある。

一方、深い第１溝４３１ｂを比較的大きなピッチで形成した後に、浅い第２溝４３１ｃを第１溝４３１ｂの間に形成することは、比較的容易である。

以下、トナー９ａの平均粒径が６，８マイクロメートル、キャリア９ｂの平均粒径が３８マイクロメートル、磁気ローラー４３１の直径が２０ミリメートル、第１溝４３１ｂおよび第２溝４３１ｃの数がそれぞれ８０個であるという前提条件における、第１溝４３１ｂおよび第２溝４３１ｃの寸の例を示す。

なお、前記前提条件において、第２溝４３１ｃは、複数の第１溝４３１ｂの間の中央の位置に１つずつ形成されている。

前記前提条件の下で、第１溝４３１ｂの深さＤ１および幅Ｗ１が、それぞれ１２０マイクロメートルおよび２４０マイクロメートルであることが考えられる。さらに、第２溝４３１ｃの深さＤ２および幅Ｗ２が、それぞれ４０マイクロメートルおよび８０マイクロメートルであることが考えられる。以下、このような寸法の溝４３１ｂ、４３１ｃが形成された磁気ローラー４３１のことを、第１実施例と称する。

前記前提条件の下で、第１溝４３１ｂの深さＤ１および幅Ｗ１が、それぞれ１２０マイクロメートルおよび２４０マイクロメートルであることが考えられる。さらに、第２溝４３１ｃの深さＤ２および幅Ｗ２が、それぞれ８０マイクロメートルおよび１００マイクロメートルであることが考えられる。以下、このような寸法の溝４３１ｂ、４３１ｃが形成された磁気ローラー４３１のことを、第２実施例と称する。

また、５０個の第１溝４３１ｂ各々の深さＤ１および幅Ｗ１が、それぞれ１２０マイクロメートルおよび２４０マイクロメートルであり、第２溝４３１ｃが形成されていない磁気ローラー４３１のことを、比較例と称する。

前記第１実施例、前記第２実施例および前記比較例が、それぞれ４３５ｒｐｍの回転速度で動作する評価実験の結果は以下の通りである。

前記評価実験において、前記第１実施例における凹凸外周面４３１０の単位面積当たりの現像剤９の担持量は、前記比較例のそれに対して約１７％〜２５％増加した。また、前記評価実験において、前記第２実施例における凹凸外周面４３１０の単位面積当たりの現像剤９の担持量は、前記比較例のそれに対して約３３％〜５０％増加した。

さらに、前記第１実施例および前記第２実施例の凹凸外周面４３１０において、現像剤９の分布が密である。このことも、良好な画質の現像に寄与する。

［第２実施形態：磁気ローラー４３１Ｘ］
次に図６を参照しつつ、画像形成装置１０に適用可能な第２実施形態に係る現像装置４３Ｘが備える磁気ローラー４３１Ｘについて説明する。図６において、図１〜５に示される構成要素と同じ構成要素には同じ参照符号が付されている。

磁気ローラー４３１Ｘも、複数の第１溝４３１ｂおよび複数の第２溝４３１ｃが形成された凹凸外周面４３１０を有する。

磁気ローラー４３１Ｘの凹凸外周面４３１０において、隣り合う２つの第１溝４３１ｂの間に２つの第２溝４３１ｃが形成されている。本実施形態のように、隣り合う２つの第１溝４３１ｂの間に複数の第２溝４３１ｃが形成されることも考えられる。磁気ローラー４３１Ｘが採用される場合も、磁気ローラー４３１が採用される場合と同様の効果が得られる。

なお、本発明に係る現像装置および画像形成装置は、各請求項に記載された発明の範囲において、以上に示された実施形態及び応用例を自由に組み合わせること、或いは実施形態及び応用例を適宜、変形する又は一部を省略することによって構成されることも可能である。

２：シート供給部
３：シート搬送部
４：現像ユニット
８：制御部
９：現像剤
９ａ：トナー
９ｂ：キャリア
１０：画像形成装置
２１：シートカセット
２２：シート送出部
３０：搬送路
４０：作像部
４１：感光体
４２：帯電装置
４３：現像装置
４３Ｘ：現像装置
４４：一次転写部
４５：一次クリーニング装置
４６：光走査部
４７：中間転写ベルト
４８：二次転写部
４９：定着装置
１０１：排出トレイ
４００：トナー補給部
４３０：現像ローラー（トナー担持体）
４３１，４３１Ｘ：磁気ローラー（現像剤担持体）
４３１ａ：輪郭面
４３１ｂ：第１溝
４３１ｃ：第２溝
４３１ｄ：側部円柱面
４３２：磁石
４３４：ブレード
４３５：撹拌機構
４７０：二次クリーニング装置
４３００：現像容器
４３１０：凹凸外周面
Ｇ０：隙間
Ｐ１：ピッチ
Ｒ１：正転方向

Claims

磁石と、
筒状に形成され、前記磁石を内包し、トナーおよびキャリアを含む現像剤を外周面に担持して回転する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対向して回転し、前記現像剤担持体から移行する前記トナーを担持するとともに、外周面に静電潜像が形成された像担持体に対して前記トナーを供給することによって前記静電潜像をトナー像へ現像するトナー担持体と、を備え、
前記現像剤担持体の外周面には、
それぞれ前記現像剤担持体の幅方向に沿い、周方向において一定のピッチで並ぶ複数の第１の溝と、
周方向における前記複数の第１の溝の間の位置において、それぞれ前記現像剤担持体の幅方向に沿う複数の第２の溝と、が形成されており、
前記第２の溝各々は、その深さおよび周方向の幅が前記キャリアの平均粒径よりも大きな溝であり、
前記第１の溝各々は、その深さが前記第２の溝各々の深さよりも大きく、かつ、周方向の幅が前記キャリアの平均粒径よりも大きな溝である、現像装置。
前記第１の溝各々は、その深さが前記第２の溝各々の深さに前記キャリアの平均粒径を加えた深さよりも大きな溝である、請求項１に記載の現像装置。
隣り合う２つの前記第１の溝の間に複数の前記第２の溝が形成されている、請求項１または請求項２に記載の現像装置。
外周面に静電潜像が形成されて回転する像担持体と、
前記像担持体に対してトナーを供給することによって前記静電潜像をトナー像へ現像する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の現像装置と、を備える画像形成装置。