JP6736327B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
画像形成装置に用いられる現像装置であって、
非磁性の現像剤を収容する枠体と、
前記枠体の開口部に回転可能に設けられ、前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に当接するとともに、回転する前記現像剤担持体に対して当接部において同じ方向に移動するように回転可能に設けられ、前記現像剤担持体へ供給する供給部材と、
前記現像剤担持体に担持される前記現像剤の量を規制すべく前記現像剤担持体に接触するブレード状の規制部材であって、一端が前記枠体に固定され、前記現像剤担持体の回転方向とは逆方向に延び、自由端である他端が前記現像剤担持体に接触する規制部材と、
を備え、
前記規制部材は、
前記現像剤担持体との対向部において、前記現像剤担持体へ向かって突出する凸部が前記他端の先端から距離を空けて設けられており、
前記現像剤担持体の回転軸に垂直な断面を見たときに、前記対向部の前記凸部よりも前記他端の先端側において前記現像剤担持体と対向する対向面からの前記凸部の高さをH(mm)とし、前記対向面の前記現像剤担持体の回転方向における長さをL(mm)とした場合に、
0.05≦H≦0.3
0.15≦L≦1.0
を満たしており、
前記規制部材の前記先端は、前記供給部材の回転方向において、前記供給部材と前記現像剤担持体によって形成されたニップ部より下流側の下流領域に位置すると共に、
前記下流領域において、前記規制部材の前記対向面と前記現像剤担持体の表面の間に対向空間が形成されていることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の現像装置は、
画像形成装置に用いられる現像装置であって、
非磁性の現像剤を収容する枠体と、
前記枠体の開口部に回転可能に設けられ、前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に当接するとともに、回転する前記現像剤担持体に対して当接部において同じ方向に移動するように回転可能に設けられ、前記現像剤担持体へ供給する供給部材と、
前記現像剤担持体に担持される前記現像剤の量を規制すべく前記現像剤担持体に接触するブレード状の規制部材であって、一端が前記枠体に固定され、前記現像剤担持体の回転方向とは逆方向に延び、自由端である他端が前記現像剤担持体に接触する規制部材と、
を備え、
前記規制部材は、
前記現像剤担持体との対向部において、前記現像剤担持体へ向かって突出する凸部が前記他端の先端から距離を空けて設けられており、
前記現像剤担持体の回転軸に垂直な断面を見たときに、前記対向部の前記凸部よりも前記他端の先端側において前記現像剤担持体と対向する対向面からの前記凸部の高さをH(mm)とし、前記対向面の前記現像剤担持体の回転方向における長さをL(mm)とした場合に、
0.05≦H≦0.1
0.15≦L≦1.0
を満たしており、
前記規制部材の前記先端は、前記供給部材の回転方向において、前記供給部材と前記現像剤担持体によって形成されたニップ部より下流側の下流領域に位置すると共に、
前記下流領域において、前記規制部材の前記対向面と前記現像剤担持体の表面の間に対向空間が形成されていることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明のプロセスカートリッジは、
画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
上記現像装置と、
前記現像装置によって現像される潜像が形成される像担持体と、
を備えることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
上記現像装置と、
前記現像装置によって現像される潜像が形成される像担持体と、
を備え、
前記潜像が現像されて前記像担持体に形成された現像剤像が記録材に転写されることを特徴とする。
<1−1>:画像形成装置の全体的な概略構成
図1を参照して、本発明の実施例に係る電子写真画像形成装置(以下、画像形成装置)の全体構成について説明する。図1は、本実施例の画像形成装置100の概略断面図である。本実施例の画像形成装置100は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザプリンタである。画像形成装置100は、画像情報に従って、記録材(例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など)にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体100Aに接続された画像読み取り装置、或いは、画像形成装置本体100Aに通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体100Aに入力される。
施例では、現像ユニット4は、感光ドラム1の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)に帯電したトナーを、感光ドラム1上の露光により電荷が減衰した部分(画像部、露光部)に付着させることで静電像を現像する。
図2を参照して、本実施例の画像形成装置100に装着されるプロセスカートリッジ7
の全体構成について説明する。本実施例では、収容しているトナーの種類(色)を除いて、各色用のプロセスカートリッジ7の構成及び動作は実質的に同一である。図2は、感光ドラム1の長手方向(回転軸線方向)に沿って見た本実施例のプロセスカートリッジ7の概略断面(主断面)図である。図2のプロセスカートリッジ7の姿勢は、画像形成装置本体に装着された状態での姿勢であり、以下でプロセスカートリッジの各部材の位置関係や方向等について記載する場合はこの姿勢における位置関係や方向等を示している。
現像ユニット4は、トナー80を担持する現像剤担持体としての現像ローラ17と、現像ローラ17にトナーを供給する供給部材としてのトナー供給ローラ20と、トナー80をトナー供給ローラ20へ搬送する搬送部材としての攪拌搬送部材22と、を備える。現像ユニット4は、現像ローラ17、トナー供給ローラ20、撹拌搬送部材22がそれぞれ回転可能に組み付けられる枠体としての現像容器18を備える。現像容器18は、撹拌搬送部材22が配置されるトナー収容室18aと、現像ローラ17及びトナー供給ローラ20が配置される現像室18bと、トナー収容室18aと現像室18bとをトナーの移動が可能なように互いに連通する連通口18cと、を有する。現像室18bは、トナーを現像容器18外部へ運び出すための開口部として現像開口30bが設けられており、その現像開口30bを塞ぐような配置で現像ローラ17が現像容器18に回転可能に組み付けられている。すなわち、現像容器18に収容されたトナーは、回転する現像ローラ17に担持搬送されることで現像開口30bを通過して現像容器18の外部へ移動し、感光ドラム1の静電潜像の現像に供されることになる。その際、現像容器18外部へ運び出されるトナー量は、現像ブレード21によって規制、調整されることになる。トナー収容室18aは、現像室18bよりも重力方向下方に位置する。現像ブレード21が現像ローラ17に当接する位置は、現像ローラ17の回転中心よりも下方、かつ水平方向において現像ローラ17の回転中心とトナー供給ローラ20の回転中心との間に位置する。本実施例では、トナー80として非磁性一成分のトナーを使用している。
図3を参照して本実施例における現像ブレード21の構成を詳細に説明する。図3は、本実施例における現像ブレード21の形状を説明するための模式的断面図である。規制ブレード21は、支持部材21aと、支持部材21aの先端側に一体的に取り付けられる樹脂層21bとを有するブレード状の部材である。支持部材21aは、短手方向の一方の端部が現像容器18にビス等の締結具によって固定され、他方の端部に片持ち梁における自由端となっている。すなわち、支持部材21aの他方の端部が、現像ブレード21における基端部となり、樹脂層21bが形成された支持部材21aの一方の端部が、現像ローラ17と摺動接触する現像ブレード21における先端部となる。そして、支持部材21aの先端側は、現像ローラ17の回転方向において上流側を向く。すなわち、現像ブレード21は、現像ローラ17の回転に対し、カウンター方向を向くように配置される。
示のブレードバイアス電源から所定電圧を印加し、トナーコートの安定化を図っている。本実施例においては、ブレードバイアスとしてV=−500Vを印加している。
、現像ブレード21において現像ローラ17に圧接する圧接面と、該圧接面よりも現像ローラ17から距離をとる対向面との距離を、H(mm)とする(以下、凸高さH)。また、対向部21b2の短手方向における長さを、L(mm)とする(以下、長さL)。また、現像ローラ17に当接する現像ブレード21の凸部21b1の当接半径、すなわち、現像ローラ17の回転軸に垂直な断面、すなわち図3の断面で見たときにおける、凸部21b1の先端面を形成する円弧の曲率半径を、R(mm)とする。なお曲率半径Rは、現像ブレード21が現像ローラ17と一定の当接幅で安定して当接するようにするため、1.00mm以上とすることが好ましい。
本実施例と比較例の構成において、以下の実験を行った。本実施例の構成においては、上述した現像ブレード21の表面凸部の形状の凸高さH(mm)、長さL(mm)の各パラメータについていく通りか組み合わて作成した複数の現像ブレードについて、現像ゴースト改善を評価する実験を行った。当接半径Rは1.0mmに固定して、凸高さH及び長さLをいくつか振ったサンプルを作製した。
0.3mg/cm2前後の層厚量になるように現像ブレード21、現像ローラ17、トナー供給ローラ20、トナー及び各印加バイアスを設定したが、この限りではない。現像ローラ上のトナー層厚量においては、所望のベタ濃度を得るために決定される。そのため、使用環境、使用枚数、現像構成や各バイアス設定の条件にもよるが、現像ローラ上のトナー層厚量が約0.2〜0.6mg/cm2の範囲になるようにすれば、弊害なく現像ゴーストの改善を図ることができる。
図5を参照して、本実施例での現像ゴーストの改善のメカニズムを説明する。図5は、現像ブレード21によるトナー規制の様子を説明する模式的断面図であり、トナー規制部周辺における現像ローラ17と現像ブレード21とトナーの構成を、現像ローラ17の軸方向に見た断面で模式的に示している。なお、本実施例を説明する各図面は、装置構成を理解しやすくするために、各部材を模式的に示しており、それらの寸法関係を厳密に図示しているものではない。
図6(a)は、従来例として現像ブレードのトナー規制面に凸形状がないもの(図7)を用いた場合におけるベタ白印字後とベタ黒印字後の現像ローラ上の粒度分布を示している。測定は、ベックマンコールター社製MultisizerIIIを用いて行った。トナ
ーは単色(黒)で現像ローラ上のトナーを採取して測定した。横軸はトナーの粒径:D(μm)を示し、縦軸が体積平均(D50)の存在確率(%)を示している。図中の破線がベタ白印字後の現像ローラ17上の粒度分布であり、実線がベタ黒印字後の現像ローラ17上の粒度分布である。図よりベタ白後の平均中心粒径がベタ黒印字後と比較して小さい方にいることがわかる。ベタ白印字後の現像ローラ17上の平均中心粒径は5.4μmであり、それに伴って4μm以下の微粒子トナーの割合がベタ黒印字後の粒度分布と比較して割合が増加しているのがわかる。また、ベタ黒印字後の現像ローラ17上の平均中心粒径は6.1μmであった。これより、現像ローラ17上においてはベタ白後の方がベタ黒後と比較して現像ローラ上のトナーの平均粒径が小さくなることがわかる。したがって、ベタ白後の方が現像ローラ上のトナー電荷量が高くなる。
設したもの(図3)を用いた場合におけるベタ白印字後とベタ黒印字後の現像ローラ17上の粒度分布を示している。横軸、縦軸、破線及び実線の関係は図6(a)と同じである。図よりベタ白後のトナー粒度分布とベタ黒印字後のトナー粒度分布がほぼ同様の傾向を示していることがわかる。ベタ白印字後の現像ローラ上の平均中心粒径は5.9μmであり、ベタ黒印字後の現像ローラ上の平均中心粒径は6.1μmであった。これより、本実施例の現像ブレード21を用いたときの現像ローラ17上におけるベタ白後とベタ黒後のトナー平均中心粒径がほぼ同等であることがわかる。
画像不良(現像ゴースト)の評価方法として、ベタ画像の先端濃度安定性という観点にて、ベタ高印字を通紙した場合の画像濃度低下量の測定を実施した。本実施例では、上述したように現像ローラに対して電気的にトナーが供給しやすいバイアスをトナー供給ローラに印加している。評価は、画像形成装置を評価環境15.0℃、10%Rhにて1日放置して当該環境になじませた後、行った。印字評価テストは、まずトナーを消費させないベタ白画像を通紙した後、連続してベタ黒画像を出力してベタ黒画像の出力先端部と現像ローラ一周後のベタ黒画像の濃度差から評価を行った。測定は、X−Rite社製spectordensitometer 500を用いて行った。印字テスト及び評価画像は単色(黒)画像で出力した。
A:ベタ画像において、記録材先端部と現像ローラ一周後以降の濃度差が0.2未満
B:ベタ画像において、記録材先端部と現像ローラ一周後以降の濃度差が0.2〜0.3未満
C:ベタ画像において、記録材先端部と現像ローラ一周後以降の濃度差が0.3以上
上記(1)の評価後、耐久テストを実施し終了した画像形成装置を分解し、現像ブレード上にトナーのボタ落ちがあるか無いかを調査し、評価した。耐久テストの条件としては、評価環境15.0℃、10%Rhにおいて画像印字率が0.5%の横線が周期的に現れる画像を間欠的に10000枚通紙した。間欠通紙とは、一度プリント後待機状態を経て、次のプリントを行う通紙である。この評価における「トナーボタ落ち」の発生とは、現像ローラのトナー規制部より下流部において、トナーが現像ローラ上に保持されずに現像ブレード上にトナーが落下している状態である。トナーボタ落ちが発生した状態で画像形成を継続すると、画像形成本体内や記録紙への汚染に発展し画像品質の低下が生じる。
以下、各実施例の設定及び評価結果を表1に示す。なお、表中のトナーボタ落ちにおける○はトナーボタ落ちの発生がないことを示し、×はトナーボタ落ちの発生があることを示している。
<表1>:.実施例1における画像不良の評価結果
0.05≦H≦0.3
0.15≦L≦1.0
0.05≦H≦0.1
0.15≦L≦1.0
の範囲であれば、先端の濃度安定性がランクAで更に良く、トナーボタ落ちも発生しないため、最も現像ゴーストの改善効果が高い。したがって、上記の範囲の現像ブレードを用いることで現像ゴーストの改善をすることができる。すなわち、簡易な構成でトナー電荷量を良好な状態にすることでき、高品位な画像を安定して形成することが可能である。
Claims (10)
- 画像形成装置に用いられる現像装置であって、
非磁性の現像剤を収容する枠体と、
前記枠体の開口部に回転可能に設けられ、前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に当接するとともに、回転する前記現像剤担持体に対して当接部において同じ方向に移動するように回転可能に設けられ、前記現像剤担持体へ供給する供給部材と、
前記現像剤担持体に担持される前記現像剤の量を規制すべく前記現像剤担持体に接触するブレード状の規制部材であって、一端が前記枠体に固定され、前記現像剤担持体の回転方向とは逆方向に延び、自由端である他端が前記現像剤担持体に接触する規制部材と、
を備え、
前記規制部材は、
前記現像剤担持体との対向部において、前記現像剤担持体へ向かって突出する凸部が前記他端の先端から距離を空けて設けられており、
前記現像剤担持体の回転軸に垂直な断面を見たときに、前記対向部の前記凸部よりも前記他端の先端側において前記現像剤担持体と対向する対向面からの前記凸部の高さをH(mm)とし、前記対向面の前記現像剤担持体の回転方向における長さをL(mm)とした場合に、
0.05≦H≦0.3
0.15≦L≦1.0
を満たしており、
前記規制部材の前記先端は、前記供給部材の回転方向において、前記供給部材と前記現像剤担持体によって形成されたニップ部より下流側の下流領域に位置すると共に、
前記下流領域において、前記規制部材の前記対向面と前記現像剤担持体の表面の間に対向空間が形成されていることを特徴とする現像装置。 - 画像形成装置に用いられる現像装置であって、
非磁性の現像剤を収容する枠体と、
前記枠体の開口部に回転可能に設けられ、前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体
と、
前記現像剤担持体に当接するとともに、回転する前記現像剤担持体に対して当接部において同じ方向に移動するように回転可能に設けられ、前記現像剤担持体へ供給する供給部材と、
前記現像剤担持体に担持される前記現像剤の量を規制すべく前記現像剤担持体に接触するブレード状の規制部材であって、一端が前記枠体に固定され、前記現像剤担持体の回転方向とは逆方向に延び、自由端である他端が前記現像剤担持体に接触する規制部材と、
を備え、
前記規制部材は、
前記現像剤担持体との対向部において、前記現像剤担持体へ向かって突出する凸部が前記他端の先端から距離を空けて設けられており、
前記現像剤担持体の回転軸に垂直な断面を見たときに、前記対向部の前記凸部よりも前記他端の先端側において前記現像剤担持体と対向する対向面からの前記凸部の高さをH(mm)とし、前記対向面の前記現像剤担持体の回転方向における長さをL(mm)とした場合に、
0.05≦H≦0.1
0.15≦L≦1.0
を満たしており、
前記規制部材の前記先端は、前記供給部材の回転方向において、前記供給部材と前記現像剤担持体によって形成されたニップ部より下流側の下流領域に位置すると共に、
前記下流領域において、前記規制部材の前記対向面と前記現像剤担持体の表面の間に対向空間が形成されていることを特徴とする現像装置。 - 前記枠体は、前記開口部が設けられ前記現像剤担持体及び前記供給部材が配置される現像室と、前記現像室よりも下方にあり前記現像室と連通し前記現像剤が収容される収容室と、を有し、
前記収容室に回転可能に配置され、前記現像剤を前記収容室から前記現像室へ搬送する搬送部材をさらに備える
ことを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。 - 前記供給部材は、前記現像剤担持体よりも回転速度が速いことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記規制部材の前記凸部が前記現像剤担持体に当接する位置は、前記現像剤担持体の回転中心よりも下方、かつ水平方向において前記現像剤担持体の回転中心と前記供給部材の回転中心との間に位置することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記規制部材は、弾性を有する支持部材と、前記支持部材の表面に設けられ前記現像剤担持体と接触する樹脂層と、を有し、
前記凸部は、前記樹脂層の一部として一体的に成形されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の現像装置。 - 前記現像剤は、非磁性一成分トナーであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の現像装置。
- 画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の現像装置と、
前記現像装置によって現像される潜像が形成される像担持体と、
を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の現像装置と、
前記現像装置によって現像される潜像が形成される像担持体と、
を備え、
前記潜像が現像されて前記像担持体に形成された現像剤像が記録材に転写されることを特徴とする画像形成装置。 - 前記像担持体の上方に配置され、前記像担持体に形成された現像剤像が転写されるとともに、転写された現像剤像が記録材に転写される中間転写体をさらに備えることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016069327A JP6736327B2 (ja) | 2016-03-30 | 2016-03-30 | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
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