JP2003140460A - 現像装置 - Google Patents
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Abstract
像ローラからの現像剤飛散を抑えることにより、濃度ム
ラのない良好な画質を得ることが出来る現像装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 現像ローラ20表面の長手方向全域に渡
って一定周期の凹凸を設け、現像領域における現像ロー
ラ20と感光体ドラム1aの回転方向を反対にした。
Description
画像形成装置において現像剤により静電潜像を可視像化
する現像装置に関する。
画像形成装置において、現像ローラ表面が平坦な場合、
十分な量の現像剤を現像ローラ上に汲み上げることが困
難なため、現像ローラ表面の長手方向全域に渡って一定
周期の凹凸が複数形成されている。例えば、特開200
0−231256号公報には、感光体上の1点が現像領
域の一端から他端まで移動する間に、現像スリーブ表面
の凹凸の形状が少なくとも1回変化するように構成した
ことが開示されている。
と現像ローラ表面の隙間を通過した現像ローラ表面上の
凹部の現像剤層厚は厚く、凸部の現像剤層厚は薄いた
め、感光体に対する現像ローラの相対周速比が小さい場
合、感光体上の1点が現像領域の一端から他端までに移
動する間に、現像剤供給量にムラが発生し、画像上に縞
状の濃度ムラとして現れる。この濃度ムラを解消するた
めに、感光体に対する現像ローラの周速度を速くして、
感光体上の1点が現像領域の一端から他端までに移動す
る間に、所定量以上の現像剤を現像領域に供給してい
る。すなわち、感光体上の1点が現像領域の一端から他
端まで移動する間に、現像スリーブ表面の凹凸の形状が
少なくとも1回変化するようにしている。
現像装置では、感光体と現像ローラが現像領域において
同方向に回転している。さらに、上述のように、現像領
域において感光体上の静電潜像の任意の点を通過する凹
凸の数が少なくなると、感光体上の静電潜像に対する現
像剤供給量にムラができ、縞状の濃度ムラとして画像上
に現れる。これを防ぐために感光体に対して現像ローラ
をある程度速く回転する必要があり、さらには現像領域
において感光体と現像ローラは同方向に回転しているた
め、これを考慮してなおさら現像ローラを速く回転する
必要がある。ところが、外周面に現像剤を保持する現像
ローラを速く回転すると遠心力や空気抵抗等により現像
剤が現像ローラから飛散して、飛散した現像剤が用紙や
装置内部に付着し、飛散現像剤に起因した画質低下や周
辺部汚染等の問題を引き起こす。このように従来の現像
装置において画像上の縞状の濃度ムラを解決しようとす
ると、現像ローラからの現像剤飛散という課題を有して
いた。
題を解決し、画像上の縞状の濃度ムラを防止し、さらに
現像ローラからの現像剤飛散を抑えることにより、濃度
ムラのない良好な画質を得ることが出来る現像装置を提
供することを目的とする。
するためになされたもので、請求項1記載の発明は、現
像剤を収納する現像剤収納部と、長手方向全域に渡って
一定周期の凹凸が外周面に形成され、潜像保持体と対向
して潜像保持体上の静電潜像を前記現像剤により現像す
る回転可能な現像剤保持体と、を有し、潜像保持体と現
像剤保持体が対向する現像領域において、現像剤保持体
と潜像保持体の回転方向が反対であることを特徴とする
現像装置としたものである。
は、潜像保持体と現像剤保持体が対向する現像領域にお
いて、外周面に長手方向全域に渡って一定周期の凹凸が
形成された現像剤保持体と潜像保持体の回転方向が反対
であることにより、画像上の縞状の濃度ムラを防止し、
現像剤保持体からの現像剤飛散を抑えることで、濃度ム
ラのない良好な画質を得ることが出来るという作用を有
するものである。
載の発明において、凹凸の周期をP、現像剤保持体の潜
像保持体に対する周速比をS、現像領域の幅をLとした
とき、
は、前記「式(1)」を満たすことにより、画像上の縞
状の濃度ムラを防止しつつ、現像剤保持体を一層低速に
回転可能として現像剤保持体からの現像剤飛散を防止し
て、濃度ムラのない良好な画質を得ることが出来るとい
う作用を有するものである。
載の発明において、現像剤保持体を複数有し、前記凹凸
の周期をP、前記現像剤保持体の前記潜像保持体に対す
る周速比をS、現像領域の幅をLとしたとき、潜像保持
体とそれぞれの現像剤保持体の関係が、
は、現像剤保持体を複数有し、潜像保持体とそれぞれの
現像保持体の関係が前記「式(2)」を満たすことによ
り、画像上の縞状の濃度ムラを防止しつつ、現像剤保持
体を一層低速に回転可能として現像剤保持体からの現像
剤飛散を防止して、濃度ムラのない良好な画質を得るこ
とが出来るという作用を有するものであり、特にカラー
画像への適用を図ることができる。
を参照して説明する。図1は本発明の画像形成装置の概
略断面図である。図1において、潜像保持体である感光
体ドラム1aは、時計回り方向に回転可能に設けられて
いる。
に沿って以下のものが配設されている。すなわち、感光
体ドラム1aを一様に帯電させる帯電ローラ2aが感光
体ドラム1aの表面に接触して設けられ、この帯電ロー
ラ2aの下流側には帯電した感光体ドラム1aに露光し
て静電潜像を形成する露光装置3aが設けられている。
また露光装置3aの下流には、キャリアと呼ばれる磁性
粒子とトナーから構成される黒色の現像剤を収納し、こ
のトナーで露光装置3aにより形成された静電潜像を現
像する現像装置4aが設けられている。現像装置4aの
下流には、感光体ドラム1aに対して転写紙Mを搬送す
る無端ベルト5が設けられている。
当接位置よりも下流側にはブレード式のクリーニング装
置6a及び除電ランプ7aが設けられている。クリーニ
ング装置6aは、可視像であるトナー像の転写後に感光
体ドラム1a上に残留する黒トナーをブレードにより掻
き落として除去するものである。
ラム1aの表面を除電するものである。この除電ランプ
7aによる除電により画像形成の1サイクルを終え、次
の画像形成する時に未帯電の感光体ドラム1aは再び帯
電ローラ2aにより帯電される。
方向幅とほぼ等しい幅を有している。無端ベルト5は、
転写紙Mの搬送路の上流側に設けられた従動ローラ8及
び搬送路の下流側に設けられた駆動ローラ9に巻き掛け
られた状態で張設されている。そして、無端ベルト5
は、従動ローラ8及び駆動ローラ9が回転することによ
り、従動ローラ8及び駆動ローラ9の外周に接触しなが
ら図中矢印方向に走行するようになっている。
転写紙Mを一括して収容する給紙カセット10が設けら
れており、ピックアップローラ11が図示矢印方向に回
転することにより、最上端の転写紙Mが1枚ずつ取り出
されるようになっている。送り出された転写紙Mは、無
端ベルト5を挟んで従動ローラ8と対向する位置に設置
された吸着ローラ12に搬送される。吸着ローラ12
は、無端ベルト5あるいは転写紙Mの動きに従動して回
転する。転写紙Mが吸着ローラ12の配設位置に搬送さ
れてくると同時に吸着ローラ12に吸着バイアスが印加
される。それにより電荷による静電力で転写紙Mを無端
ベルト5に吸着することができる。
ラ2a、現像装置4a、クリーニング装置6aによって
黒色用のプロセスユニットを構成し、画像形成装置本体
に対して着脱自在である。
動ローラ9との間に対応する位置には、上述の黒色用の
プロセスユニットの他に、転写紙Mの搬送方向に沿って
イエロー画像形成用のプロセスユニット、マゼンダ画像
形成用のプロセスユニット、及びシアン画像形成用のプ
ロセスユニットが順次配設されている。これらイエロー
用のプロセスユニット、マゼンダ用のプロセスユニッ
ト、及びシアン用のプロセスユニットは、黒色用のプロ
セスユニットと基本構成は同一であるので、詳細な説明
は省略する。
は、各々の感光体ドラム1a,1b,1c,1dと順次
接触する。この転写紙Mと各々の感光体ドラム1a,1
b,1c,1dとの当接位置近傍には、転写ローラ13
a,13b,13c,13dが感光体ドラム1a,1
b,1c,1dに1対1に対応して設けられている。す
なわち、転写ローラ13a,13b,13c,13d
は、対応する感光体ドラム1a,1b,1c,1dと無
端ベルト5との当接位置近傍で、無端ベルト5の背面に
接触して設けられ、無端ベルト5を介して感光体ドラム
1a,1b,1c,1dと対向するようになっている。
また、これら転写ローラ13a,13b,13c,13
dは、無端ベルト5の走行に従動して回転するととも
に、図示されないバイアス電源に接続されている。
置の画像形成プロセスについて述べる。上述の4つのプ
ロセスユニットの各々の感光体ドラム1a,1b,1
c,1dが、まず帯電ローラ2a,2b,2c,2dに
よって一様に帯電される。帯電ローラ2a,2b,2
c,2dによって一様に帯電された感光体ドラム1a,
1b,1c,1dに、露光装置3a,3b,3c,3d
からのレーザビームが照射され、静電潜像が形成され
る。感光体ドラム1aに形成された静電潜像は現像装置
4aにより予め十分に帯電された黒トナーにより現像が
行われ感光体ドラム1a上に黒色トナー像が形成され
る。また、イエロー用のプロセスユニット、マゼンダ用
のプロセスユニット、及びシアン用のプロセスユニット
の各感光体ドラム1b,1c,1dにも、イエロートナ
ー像、マゼンダトナー像、シアントナー像が形成され
る。
ックアップローラ11により取り出され、レジストロー
ラ対14に送られる。レジストローラ対14は転写紙M
の先端にトナー像の先端がくるように感光体ドラム1a
の回転とタイミングを取った後、転写紙Mを無端ベルト
5上へ送り出す。送り出された転写紙Mは、吸着ローラ
12の作用によって無端ベルト5に吸着され搬送され
る。さらに、転写紙Mが転写位置に搬送されてくると無
端ベルト5には各々の電源に接続されている転写ローラ
13a,13b,13c,13dから電荷が順次付与さ
れる。この無端ベルト5に付与された電荷によって、感
光体ドラム1a,1b,1c,1dと無端ベルト5との
間に転写電界が順次形成される。
ナー像が転写紙Mに転写される。この黒トナー像を保持
した転写紙Mは搬送されて、感光体ドラム1bに形成さ
れたイエロートナー像が、先に転写された黒トナー像上
に重ねて転写される。転写紙Mは更に搬送されて感光体
ドラム1c、感光体ドラム1dに順次対向し、同様にマ
ゼンダトナー像、シアントナー像が重ねて転写される。
ラートナー像を保持した転写紙Mは、駆動ローラ9に対
応した位置で無端ベルト5から剥離され、定着器15へ
送られ、加熱ローラ16と加圧ローラ17との間を通過
する。この時、カラートナー像が加熱ローラ16と接触
する状態で転写紙M上に定着される。
を用いて詳細に説明する。現像剤は、キャリアと呼ばれ
る磁性粒子とトナーから構成されており、現像剤収納部
18に収納されている。この現像剤収納部18には、回
転しながら現像剤を攪拌する攪拌器19が設けられてい
る。攪拌器19により攪拌された現像剤は、現像剤保持
体である現像ローラ20に供給される。この現像ローラ
20は、感光体ドラム1aに対して所定のギャップをも
って配置された非磁性の円筒状のスリーブ21と、その
スリーブ21の内部に交互に固定配置され複数の異なる
磁極からなる磁石22とからなる。このスリーブ21
は、図示されない現像ローラ駆動モータによって、感光
体1aの回転方向に対して反対方向である矢印の向きに
回転駆動される。スリーブ21の回転方向において、現
像ローラ20と感光体ドラム1aが対向する現像領域よ
りも上流側に、スリーブ21に対して所定のギャップを
もって配置され、スリーブ21上の現像剤量を規制する
ドクターブレード23が設けられている。さらに、スリ
ーブ21には図示されないバイアス電源が接続され、感
光体ドラム1a表面電位とスリーブ21に印加したバイ
アスの電界により、スリーブ21に保持されたトナーが
感光体ドラム1a上の静電潜像を現像する。スリーブ2
1表面には長手方向全域に渡って一定周期の凹凸が複数
形成され、その凹部により現像剤がスリーブ21から滑
り落ちることを抑止して現像剤搬送量を安定にしてい
る。
8に設けられた攪拌器19が回転し、現像剤であるキャ
リアとトナーを攪拌することで、トナーが摩擦帯電され
る。キャリアとトナーは攪拌器19により現像ローラ2
0に供給され、その内部に磁石22が配設されたスリー
ブ21表面に現像剤の穂立ちが形成される。スリーブ2
1表面に保持された現像剤はドクターブレード23によ
り穂切りされ、感光体ドラム1aとスリーブ21が対向
する現像領域に供給される現像剤の量が規制される。
を通過した現像剤は現像ローラ20表面に保持されてい
るが、凹部では現像剤の穂が厚くて現像剤搬送量が高
く、凸部では現像剤の穂が薄くて現像剤搬送量が低い。
このように、現像ローラ20に保持された現像剤が感光
体ドラム1a上の静電潜像に接触するとともに、感光体
ドラム1aの表面電位と現像バイアスの電位差によりト
ナーが感光体ドラム1a側に移動して静電潜像の可視化
が行われる。
4dを用い、現像領域において、現像ローラが感光体ド
ラムと同方向に回転する場合と、現像ローラが感光体ド
ラムと反対方向に回転する場合の試験を行った。試験で
は、感光体ドラムの直径を30mm、現像ローラの直径
を18mm、感光体ドラム表面の周速Vdを127mm
/sec、現像ローラ表面の凹凸周期Pを2.26m
m、感光体ドラムと現像ローラ間でトナーが移動する現
像領域の幅Lを1.8mm、として行った。さらに、現
像ローラ表面の凹部形状は深さ0.2mmで90度のV
字形状である。前記凹凸周期とは、ある凸から次の凸へ
行くまでの円弧上の距離である。
体ドラム表面の周速に対する現像ローラ表面の相対周速
比のこと、周速比とは感光体ドラム周速に対する現像ロ
ーラの周速比(=現像ローラ周速/感光体ドラム周速)
のこと、同方向や反対方向とは現像領域における感光体
ドラムと現像ローラの回転方向のこと、である。
に対する現像ローラの相対周速比が同じでも、同方向に
比べて反対方向の方が画像上の縞状の濃度ムラが軽減さ
れることが実験によって確認できた。これは、現像ロー
ラ上に保持された現像剤が同方向に比べて反対方向のほ
うが感光体ドラムに強く当たり、現像ローラ上の現像剤
の穂や層が乱れやすく、これにより現像ローラ表面上の
凹凸によって生じる現像剤供給量ムラの影響を改善でき
るためである。さらに現像ローラが感光体ドラムと反対
方向に回転することにより、現像ローラ上に保持された
現像剤の穂や層の乱れが感光体ドラムへの衝突後におい
ても引続き継続され、現像ローラ表面上の凹凸によって
生じる現像剤供給量ムラの影響を一層改善できる。ま
た、前記「表1」では省略したが、同方向の周速比が1
〜2においても濃度ムラが顕著に発生する。
相対周速比が同じでも、現像領域における現像ローラの
回転方向を感光体ドラムに対して同方向に回転させるよ
りも、現像ローラの回転方向を感光体ドラムに対して反
対方向に回転させたほうが、画像上の縞状の濃度ムラを
解消できることが判明した。
転方向を感光体ドラムに対して反対方向にするため、現
像ローラと感光体ドラムの所定の相対周速比を得るに
も、現像ローラを一層低速に回転できる。これにより、
現像ローラからの現像剤の飛散も抑えることができる。
光体ドラムに対して反対方向である現像装置において、
前記「表1」から、縞状の濃度ムラ発生の原因である、
現像ローラ表面の凹凸周期と、感光体ドラムに対する現
像ローラの周速比、及び感光体ドラムと現像ローラ間で
トナーが移動する現像領域の幅との関係を調べてみた。
を通過するまでに、現像ローラ表面が移動する距離が所
定距離以上あれば、現像ローラ表面の凹凸による現像領
域に対する現像剤供給量ムラの影響をなくして現像領域
に対する現像剤供給量を安定させ、画像上の縞状の濃度
ムラが解消される。つまり、現像ローラ表面の凹凸周期
をP、感光体ドラムに対する現像ローラの周速比をS
(=現像ローラ周速÷感光体ドラム周速)、及び感光体
ドラムと現像ローラ間でトナーが移動する現像領域の幅
をLとしたとき、感光体ドラム上のある1点が現像領域
幅を通過するまでに現像ローラ表面が移動する距離L×
(S+1)が、A×Pより大きければ良い。
速比1.2ではムラが顕著に発生し、相対周速比1.3
では僅かにムラが発生したが許容範囲であり、相対周速
比1.3の結果から、前記A=1.0を求めた。
感光体ドラムに対して反対方向である単色の現像装置に
おいて、現像ローラ表面の凹凸周期をP、感光体ドラム
に対する現像ローラの周速比をS(=現像ローラ周速÷
感光体ドラム周速)、及び感光体ドラムと現像ローラ間
でトナーが移動する現像領域の幅をLとしたとき、
幅Lを設定し現像を行えば、画像上の縞状の濃度ムラを
防止しつつ、現像ローラを一層低速に回転可能として現
像ローラからの現像剤飛散を防止して、濃度ムラのない
良好な画質を得ることが出来る事となる。
像装置4b、マゼンダ用現像装置4c、シアン用現像装
置4dを用いて、縞状の濃度ムラ発生の原因である、現
像ローラ表面の凹凸周期と、感光体ドラムに対する現像
ローラの周速比、及び感光体ドラムと現像ローラ間でト
ナーが移動する現像領域の幅との関係を求める。
上のある1点が現像領域の幅を通過するまでに現像ロー
ラ表面が移動する距離L×(S+1)が、B×Pより大
きければ、画像上の縞状の濃度ムラは解消される。
相対周速比1.8ではムラが顕著に発生し、相対周速比
1.9では僅かにムラが発生したが許容範囲であり、相
対周速比1.9の結果から、前記B=1.5を求めた。
つまり、現像領域の現像ローラ回転方向が感光体ドラム
に対して反対方向であるカラー現像装置において、現像
ローラ表面の凹凸周期をP、感光体ドラムに対する現像
ローラの周速比をS(=現像ローラ周速÷感光体ドラム
周速)、及び感光体ドラムと現像ローラ間でトナーが移
動する現像領域の幅をLとしたとき、
幅Lを設定し現像を行えば、画像上の縞状の濃度ムラを
防止しつつ、現像ローラを一層低速に回転可能として現
像ローラからの現像剤飛散を防止して、濃度ムラのない
良好な画質を得ることが出来る事となり、特にカラー画
像への適用を図ることができる。
ね合わされるため、各色の現像装置による縞状濃度ムラ
が干渉しあってモワレ状に顕著に現れやすい。これを改
善するために、感光体ドラムに対する現像ローラの周速
比を上げ、感光体ドラム上の1点が現像領域の一端から
他端まで移動する間の現像ローラ表面凹凸による現像剤
供給量のムラを少なくする必要がある。これが、前記
「式(2)」右側定数が前記「式(1)」右側定数より
大きい理由である。
像ローラの周速度が大きいほど発生しやすく、本試験で
は現像ローラ周速度が154mm/sec以下(周速比
S≦2.0)であることが好ましいことが確認できた。
従って、「表1」からも判るように、感光体ドラムに対
する現像ローラの周速比が大きくなるにつれ現像ローラ
から現像剤が飛散する量が増えることを考慮すると、現
像領域において感光ドラムに対する現像ローラ回転方向
が同方向では画像上の縞状濃度ムラと現像剤飛散の防止
を満足する周速比がなく、反対方向では画像上の縞状濃
度ムラと現像剤飛散の防止を満足する周速比が広く存在
する。このように、画像上の縞状濃度ムラと現像剤飛散
の両者を防止するには、現像領域における感光体に対す
る現像ローラの回転方向が同方向に比べて反対方向であ
るほうが有利であることが判る。
でなく、例えば、潜像保持体として感光体ドラムについ
て説明したが、感光体ベルトでもよい。また、現像剤保
持体として現像ローラについて説明したが、現像ベルト
でもよい。また、現像ローラ表面上の凹部形状をV字溝
としたが、U字形状でも平溝形状でもよい。
対向する現像領域において、外周面に長手方向全域に渡
って一定周期の凹凸が形成された現像剤保持体と潜像保
持体の回転方向が反対であることにより、画像上の縞状
の濃度ムラを防止し、現像ローラからの現像剤飛散を抑
えることで、濃度ムラのない良好な画質を得ることが出
来るという効果を奏するものである。
図。
体) 4a,4b,4c,4d 現像装置 18 現像剤収納部 20 現像ローラ(現像剤保持体) P 凹凸周期 L 現像領域の幅
Claims (3)
- 【請求項1】 現像剤を収納する現像剤収納部と、長
手方向全域に渡って一定周期の凹凸が外周面に形成さ
れ、潜像保持体と対向して潜像保持体上の静電潜像を前
記現像剤により現像する回転可能な現像剤保持体と、を
有し、前記潜像保持体と前記現像剤保持体が対向する現
像領域において、前記現像剤保持体と前記潜像保持体の
回転方向が反対であることを特徴とする現像装置。 - 【請求項2】 前記凹凸の周期をP、前記現像剤保持
体の前記潜像保持体に対する周速比をS、現像領域の幅
をLとしたとき、 【数1】 となることを特徴とする請求項1記載の現像装置。 - 【請求項3】 前記現像剤保持体を複数有し、前記凹
凸の周期をP、前記現像剤保持体の前記潜像保持体に対
する周速比をS、現像領域の幅をLとしたとき、前記潜
像保持体とそれぞれの前記現像剤保持体の関係が、 【数2】 となることを特徴とする請求項1記載の現像装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001332592A JP2003140460A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | 現像装置 |
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---|---|---|---|
JP2001332592A JP2003140460A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | 現像装置 |
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- 2001-10-30 JP JP2001332592A patent/JP2003140460A/ja not_active Abandoned
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