JP2007127906A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ピッチ状縦黒スジの発生を抑制できる現像装置用のアヤメ状の溝を有する現像剤担持体を提供する。
【解決手段】回転スラスト方向に対して鋭角に傾斜した方向に延びる複数の溝と、スラスト方向に対して反対側に鋭角に傾斜した方向に延びる複数の溝とが交差するように形成されてなるアヤメ状の溝を有する現像装置用の現像剤担持体において、あやめ状の溝のスラスト方向における溝交点間距離が、1.3mm以上かつ4.8mm以下の範囲内である。
【選択図】図8
【解決手段】回転スラスト方向に対して鋭角に傾斜した方向に延びる複数の溝と、スラスト方向に対して反対側に鋭角に傾斜した方向に延びる複数の溝とが交差するように形成されてなるアヤメ状の溝を有する現像装置用の現像剤担持体において、あやめ状の溝のスラスト方向における溝交点間距離が、1.3mm以上かつ4.8mm以下の範囲内である。
【選択図】図8
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において感光体上に形成した潜像をトナーを付着させ可視像化するのに用いる現像スリーブ、この現像スリーブを備える現像装置、この現像装置を備えるプロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関する。
最近の複写機、プリンタは高画質、高信頼に対する要求が非常に高い。高画質の面で現像装置の果たす役割は非常に大きく、一例を上げると次の様なものがある。1.ドット再現性、2.ページ内ムラの無い感光体へのトナー付着量、3.経時に於ける現像剤ストレス低減。このような課題を達成する為に従来は、サンドブラストによって表面に凹凸を形成した現像スリーブや現像ローラ回転軸に対して平行に延びる複数のV溝を表面に形成した現像スリーブを一般的に使用していた。サンドブラストを用いて凹凸を持たせた現像スリーブは、凹凸量が小さいと現像剤搬送能力が低下し、現像剤搬送能力を上げる為に凹凸量を大きくすると、加工時に現像スリーブを変形させるという問題があった。また、V溝を備えた現像スリーブは、現像剤規制部材に対して平行な各現像剤搬送溝の各部が同じ瞬間に規制部材上を通過するため、現像剤へ与えるストレスが大きいという問題があった。また、加工時の溝偏差に起因してスリーブ一周ピッチの汲み上げ量のムラが発生するという問題もあった。特許文献1〜4に記載の現像スリーブは、このような従来の技術課題を解決できる可能性がある。これらの現像スリーブは、あやめ状の溝が形成された現像スリーブである。
しかしながら、あやめ状の溝を形成した現像スリーブを用いる場合にも、あやめ状の溝の具体的な条件によっては現像スリーブのスラスト方向(長手方向)の所定のピッチで、このスラスト方向に対して直行する方向に延びる現像濃度が高い部分が生じて縦の黒スジ状に見える異常画像(以下、ピッチ状縦黒スジという)が発生することがわかった。
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、上記ピッチ状縦黒スジの発生を抑制できる現像剤担持体、この現像剤担持体を備える現像装置、この現像装置を備えるプロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することである。
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、上記ピッチ状縦黒スジの発生を抑制できる現像剤担持体、この現像剤担持体を備える現像装置、この現像装置を備えるプロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、回転スラスト方向に対して鋭角に傾斜した方向に延びる複数の溝と、スラスト方向に対して反対側に鋭角に傾斜した方向に延びる複数の溝とが交差するように形成されてなるアヤメ状の溝を有する現像剤担持体において、前記あやめ状の溝のスラスト方向における溝交点間距離が、1.3mm以上かつ4.8mm以下の範囲内であることを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、現像装置において、請求項1の現像剤担持体と、トナー粒子と磁性粒子からなる2成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内に収容された2成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤搬送手段と、現像剤担持体上の現像剤の量を一定量に規制する現像剤規制手段とを有するものである。
また、請求項3の発明は、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、請求項2の現像装置と、感光体、帯電手段及びクリーニング手段より選ばれる少なくとも1つの手段とを一体に支持するものである。
また、請求項4の発明は、画像形成装置において、請求項3のプロセスカートリッジを備えたものである。
また、請求項5の発明は、カラー画像形成装置において、請求項3のプロセスカートリッジを複数個備えたものである。
また、請求項6の発明は、請求項4又は5の画像形成装置において、前記現像手段で用いられるトナーは、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲に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4又は5に記載の画像形成装置において、前記現像手段で用いられるトナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、現像装置において、請求項1の現像剤担持体と、トナー粒子と磁性粒子からなる2成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内に収容された2成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤搬送手段と、現像剤担持体上の現像剤の量を一定量に規制する現像剤規制手段とを有するものである。
また、請求項3の発明は、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、請求項2の現像装置と、感光体、帯電手段及びクリーニング手段より選ばれる少なくとも1つの手段とを一体に支持するものである。
また、請求項4の発明は、画像形成装置において、請求項3のプロセスカートリッジを備えたものである。
また、請求項5の発明は、カラー画像形成装置において、請求項3のプロセスカートリッジを複数個備えたものである。
また、請求項6の発明は、請求項4又は5の画像形成装置において、前記現像手段で用いられるトナーは、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲に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4又は5に記載の画像形成装置において、前記現像手段で用いられるトナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とするものである。
請求項1乃至7の発明によれば、ピッチ状縦黒スジの発生を抑制できるという効果がある。
以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を説明する。図1はその作像部分の概略構成図である。この画像形成装置はいわゆるタンデム型のカラー複写機で、中間転写ベルト5を備えるタイプである。この中間転写ベルト5の展張部に対向するように複数の感光体1a〜dが配設されている。帯電手段である帯電ローラ2a〜dによって均一に帯電された感光体1a〜dに対し書込位置3a〜dで書込手段3による書き込みがされて光学的に潜像が形成される。この潜像が現像手段4a〜dで現像されトナーからなる可視像が形成される。各感光体1a〜dに形成されたトナー像は中間転写ベルト転写手段12a〜dによって中間転写ベルト5に順次重ね合わせて転写される。中間転写ベルト5のトナー像は、レジストローラ対6を経て搬送された転写紙に紙転写手段である紙転写ベルト7によって転写紙に転写される。転写紙に転写されたトナー像は紙転写ベルト7により定着手段8に搬送され転写紙上に熱により定着される。トナー像が定着された転写は図示しない排紙トレイなどに上に排出される。感光体1a〜d上の中間転写ベルト5に転写されなかった未転写トナーは感光体クリーニングブレード9a〜dによって感光体上から掻き落とされる。感光体は、感光体上の残留電荷が図示しない除電手段により除電され、次の作像動作に備える。感光体クリーニングブレード9a〜dによって掻き落とされた未転写トナーは回収トナー搬送経路14a〜dを通って廃トナー収容容器15に収容される。また中間転写ベルト上の未転写トナーやプロセスコントロール用のパターン像は中間転写クリーニングブレード13によって中間転写ベルト5上から掻き落とされ、同じく回収トナー搬送経路14eを通って廃トナー収容容器15に収容される。
上記現像装置4a〜dへはニュートナーが補給される。トナーボトルに充填されたニュートナーがトナー補給装置10a〜dにより機械本体の後側のトナーホッパ部11a〜dへ補給される。現像装置内のトナー濃度検知手段(図2の符号21)により現像装置内のトナー濃度が低いと判断された場合、トナーホッパ内のトナー補給スクリュを(図示せず)を回転させ、適量のトナーをトナーホッパ内から現像装置へ供給する。トナーボトルのトナー残量検知はトナーホッパ内にトナー有り無しセンサ(図示せず)を用いて行う。具体的には、このセンサがトナー無しを検知した場合にトナー補給装置10a〜dにトナーの供給を要求する。そして所定時間要求してもトナー有りを検知しなかった場合にトナー無しと判断する。
図2は1つの感光体についての作像部の拡大図である。何れの感光体についても同様の構成であるので、この図2では符号の添え字a〜dは省略している。この画像形成装置では、感光体1と、現像部4、帯電手段である帯電ローラ2、及びクリーニング手段であるクリーニングブレード9とを一体としたプロセスカートリッジになっている。装置本体に対してこのプロセスカートリッジが脱着可能である。現像装置4は感光体にトナーを供給する現像ローラ16を有する。その現像ローラ16が感光体1に対向する現像領域の上流側で現像ローラ16上の現像剤量をある一定量に規制する規制部材としての現像ドクタ17も有する。現像装置内の現像タンク部にはトナー粒子と磁性粒子(キャリア)を混合した2成分現像剤が納められており、その現像剤は第1搬送スクリュ18と第2搬送スクリュ19の2本の搬送スクリュで循環されるようになっている。この第2搬送スクリュ19の下側にトナー濃度センサ21が配置され、現像タンク内のトナー濃度を随時計測し、適正値に収まるよう制御している。トナー補給部からのトナーは一旦サブホッパ部(図示せず)に蓄えられ、現像タンク内のトナー濃度の値がトナー濃度センサにより低いと検知されたとき、所定の換算式により換算された時間だけトナー補給スクリュ22を回転させ適切な量のトナーを現像トナー供給口23へ補給する。また、現像ドクタ17の図中右側には現像ニップ部からのトナー飛散を防止するための入口シール20が配置されている。
図3は現像装置4全体の斜視図である。現像装置4の上ケース28にはこのユニットの出荷時に現像剤を入れるプリセットスペース28’がある。これはユニットとして輸送時にこの部分に現像剤を入れ、除去可能なシール部材によりシールさせることで、着荷時にこのシールをひき、使用可能な状態にさせるもので、輸送時の剤漏れ防止の為の機構である。図4は上ケース28(図3参照)を外した状態の現像装置の斜視図である。現像ローラ16、第1搬送スクリュ18、第2搬送スクリュ19が見える状態になっており、これらの搬送スクリュにより第1現像剤溜まりと第2現像剤溜まりの間で現像剤を循環している。
図5は現像装置の一部の分解斜視図である。現像ローラ16は、内部に固定されているマグネット部25とこのマグネット部25の内蔵し現像剤を搬送するため回転可能な現像スリーブ部26にて構成されている。内部の固定マグネット部25は作像領域のやや外側まで存在し、転写紙の搬送バラツキを考慮したマグネット長さの位置関係になっている。外側の現像スリーブ26は、通常アルミ材により構成され、現像剤を搬送しやすくするために、あやめ状の溝を設けている。このあやめ状の溝については後に詳述する。上記現像ドクタ17は非磁性部材にて構成されている現像ドクタ母体17’と磁性部材により構成されている現像ドクタ補助24の2部品により構成されている。現像ドクタ母体17’を現像ケーシング27に固定することにより、現像ローラ16に対して所定の間隔を開けて対向する構成となっている。現像ドクタ母体17’は現像ローラ上の現像剤量をある一定量に規制する役割をもち、かつ現像剤を規制する際に現像剤圧をこのドクタにて受けることになるので、非磁性部材である程度の厚さ(約1.5〜2mm)と先端部0.05mm程度の真直性を要求されるのが一般的である。現像ドクタ補助24は現像領域に搬送されるトナーの帯電を補う役割をもち、通常現像ドクタ母体よりかなり薄い板金(0.2mm程度)にて構成されている。この2部品の位置関係はトナー帯電性を長手方向にて均一にするため、精度良く維持される必要性があるので、スポット溶接やカシメ等により一体化し現像ローラ上からの距離が一定になるようにしている。また、図示の例では現像ローラ中心に対し現像ドクタが下方にある。現像ケーシング27には、第1搬送スクリュ18と第2搬送スクリュ19が軸受(図示せず)を介し組み込まれる。現像ケーシング27の前後の側板の内側には、現像ローラ端部からの現像剤飛散を抑えるための磁性板28が取り付けられている。
次に、以上の画像形成装置に好適に使用されるトナーについて説明する。
600dpi以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径は3〜8μmが好ましい。体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)は1.00〜1.40の範囲にあることが好ましい。(Dv/Dn)が1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
600dpi以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径は3〜8μmが好ましい。体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)は1.00〜1.40の範囲にあることが好ましい。(Dv/Dn)が1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
トナーの形状係数SF−1は100〜180、形状係数SF−2は100〜180の範囲にあることが好ましい。図6は形状係数SF−1を、図7は形状係数SF−2をそれぞれ説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4)・・・式(1)
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。また、形状係数SF−2は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100π/4)・・・式(2)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数SF−1、SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4)・・・式(1)
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。また、形状係数SF−2は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100π/4)・・・式(2)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数SF−1、SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
本発明の現像ローラ16のあやめ状の溝について説明する。図8は現像ローラ16の斜視図、図9は現像ローラ表面を展開形状にて示した説明図である。本発明の現像ローラ表面(現像スリーブ表面)上にはあやめ状の溝を形成している。あやめ状の溝とは、現像ローラ回転軸方向(スラスト方向)に対して鋭角に形成された複数の溝と、スラスト方向に対して反対側に鋭角に形成された複数の溝が交差して形成されるものである。前者の複数の溝における鋭角の角度と、後者の複数の溝における鋭角の角度は、必ずしも同一でなくてもよい。このようなあやめ溝形状のスリーブによれば、現像剤が現像剤量をある一定量に規制する現像ドクタ17を通過する際に、搬送溝が斜めでストレスを受けることがなくなるので、現像剤寿命を延ばすことが出来ると共に、剤搬送溝が斜めのためドクタ通過時の衝撃が緩和できショックジターも改善される。
図10は図9のあやめ溝を拡大したもので図10中に符号mで示すのはあやめ溝のスラスト方向における交点間距離である。本実施形態に係る現像スリーブは、この交点間距離mが1.3mm以上かつ4.8mm以下の範囲内であることを特徴としている。下限を1.3mmとしたのは次の理由による。すなわち、最近は高画質化のために現像ローラと感光体1とのギャップは1mm以下に設定されているが一般的である。このように現像ギャップを狭く設定するのに応じて現像ローラ表面での単位面積当たりの現像剤保持量(搬送量)も少なくてすむようになってきている。例えば40mg/cm2である。上記交点間距離mの設定が狭いほど溝の本数が多くなり現像剤保持量が多くなるが、以上のように最近の現像ギャップに応じた現像剤保持量を確保するには交点間距離mが1.3mmに対応する本数あれば十分である。これより交点間距離mを狭くして本数を多くしても、溝加工の時間がながくかかったり、加工時に現像スリーブにかかるストレスが増大してひずみを生じたりするといった不具合がでる。よって、下限を1.3mmに設定した。上限を4.8mmに設定したのは次の理由による。上記交点間距離mが4.8mm超の場合、縦黒スジ画像が発生する。溝でない表面部分に比して溝では剤搬送が多いため溝部に現像剤は溜まっている。あやめ溝の場合、溝が交差しているため溝交点部分とそれ以外の溝部分では汲み上げ量に差が生じ、交点部分の方が多い。この結果、溝の交点部分とそれ以外の部分とで現像濃度差が生じる。図11はこの状態を模式的に示した説明図である。実際に画像で顕著になるには濃い部分の間隔が広くならないと顕著にならない。すなわち、人の目にはめだたない。評価した結果では4.8mmを超えると縦黒スジのムラとなって顕在化する。よって、上限を4.8mmに設定した。
現像ローラとして次の現像ローラをもちいて図1に示す画像形成装置で画像を形成したところ、縦黒スジのムラが生じない良好な画像を形成できた。
現像ローラの直径は18mm。
片側40本、両方で80本の溝を形成した。
各溝のスラスト方向に対する傾斜角度は25度で、開き角は90度。
角溝の幅は240μm、深さは90μm。
汲み上げ量は48mg/cm2(プラスマイナス8mg/cm2)。
ドクタギャップは0.34mm。
現像ギャップは0.3mm(プラスマイナス0.05m)
現像ローラの直径は18mm。
片側40本、両方で80本の溝を形成した。
各溝のスラスト方向に対する傾斜角度は25度で、開き角は90度。
角溝の幅は240μm、深さは90μm。
汲み上げ量は48mg/cm2(プラスマイナス8mg/cm2)。
ドクタギャップは0.34mm。
現像ギャップは0.3mm(プラスマイナス0.05m)
以上、本実施の画像形成装置によれば、あやめ状の溝のスラスト方向における溝交点間距離が、1.3mm以上かつ4.8mm以下の範囲内であるので、ピッチ状縦黒スジの発生を抑制できる。
また、トナーとして、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にある粒径分布のものを使用すれば、さらに高画質な画像をえることができる。
また、トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあるものを使用すれば、さらに高画質な画像をえることができる。
また、トナーとして、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にある粒径分布のものを使用すれば、さらに高画質な画像をえることができる。
また、トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあるものを使用すれば、さらに高画質な画像をえることができる。
1 感光体
2 現像ローラ
2 現像ローラ
Claims (7)
- 回転スラスト方向に対して鋭角に傾斜した方向に延びる複数の溝と、スラスト方向に対して反対側に鋭角に傾斜した方向に延びる複数の溝とが交差するように形成されてなるアヤメ状の溝を有する現像剤担持体において、
前記あやめ状の溝のスラスト方向における溝交点間距離が、1.3mm以上かつ4.8mm以下の範囲内であることを特徴とする現像剤担持体。 - 請求項1の現像剤担持体と、トナー粒子と磁性粒子からなる2成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内に収容された2成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤搬送手段と、現像剤担持体上の現像剤の量を一定量に規制する現像剤規制手段とを有する現像装置。
- 請求項2の現像装置と、感光体、帯電手段及びクリーニング手段より選ばれる少なくとも1つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジ。
- 請求項3のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置。
- 請求項3のプロセスカートリッジを複数個備えたカラー画像形成装置。
- 請求項4又は5の画像形成装置において、
前記現像手段で用いられるトナーは、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4又は5に記載の画像形成装置において、
前記現像手段で用いられるトナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009003248A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Ricoh Co Ltd | 現像スリーブ、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
JP2010066490A (ja) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Ricoh Co Ltd | 現像方法、現像装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 |
JP2011186315A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090106 |