JP2019090903A - 現像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 一成分接触現像方式で扁平トナーを用いた場合であっても、現像剤担持体上の扁平トナーを配向させることを可能とし、少ないトナーで高い着色力を発揮させる。【解決手段】 最大投影面積に相当する円の直径である平均円相当径davと、現像剤の平均最大厚みhavの比で示される平均扁平度dav/havが所定範囲の現像剤を用いた現像装置において、現像剤担持体との当接部、当接部から現像剤担持体から離れるように延びた第1の面、第1の面につながり、現像剤担持体の表面に対向する第2の面、を有する現像剤規制部材を用い、当接部から第2の面に繋がる現像剤担持体に対向する曲面部における高さH1、短手方向における第2の面の自由端と現像剤担持体の表面の最小間隔H2、第1の面から第2の面の自由端までの距離Lが平均円相当径davと所定関係とし、第2の面の延在方向と現像剤担持体の接線とのなす角αを所定範囲とする。【選択図】 図1
Description
本発明は、複写機、プリンタ等に用いられる現像装置に関するものである。
画像形成装置として電子写真方式を用いたものが知られている。電子写真方式の画像形成装置では、感光体に形成された静電潜像を現像装置から供給するトナーで現像し、トナー像を形成する。トナー像は、転写手段により直接もしくは中間転写体を介して感光体から記録紙に転写され、転写工程の終了した記録紙は定着手段へと搬送され、一対のローラからなる加熱加圧する手段を用いてトナー像を記録紙に永久固定する。
近年、現像装置、ひいてはカートリッジを小型化する観点から少ないトナーで高い着色力を出すことが求められている。現像装置、ひいてはカートリッジを小型化する観点からキャリアを用いない一成分現像システムとし、トナーの着色力を改善する方法として、例えば扁平トナーを用いる方法が提案されている(特許文献1)。扁平トナーの平たい面(扁平面)が記録紙に対して接触するように向きを揃え、配向状態とする。これにより、球形トナーに対し少ないトナー量で記録紙を隠ぺいすることができ、結果として着色力を向上させることができる。しかし、従来の画像形成方法で扁平トナーを用いても、配向状態とすることが難しく、着色力を向上させることが困難であった。
そこで扁平トナーの扁平面が記録紙表面に接触する配向状態となるように扁平トナーに作用する電界を形成すると共に、記録紙上に配向された扁平トナーを加圧下で記録紙に固着させる定着手段が開示されている(特許文献2)。このように、記録紙の扁平トナー配向状態にして定着工程を行うことで、画像濃度を上げることを可能としている。
しかしながら、定着手段において、扁平トナーを記録紙表面に配向状態に作用させる電界を形成させた場合、記録紙上の偏平トナーが電界により散ってしまい、記録紙に定着される画像の画質が低下してしまうことがあった。また、紙の繊維内に侵入した扁平トナーに対しては、定着工程で電界を印加しても扁平トナーを配向させることが困難であった。
本出願に係る発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一成分接触現像方式において、現像剤担持体上の扁平トナーを配向させることで、像担持体および記録紙上のトナーを配向させることである。
上記課題を解決するために本発明では、現像剤を収容する現像容器と、現像剤を担持する回動可能な現像剤担持体と、現像剤担持体の上に形成された現像剤からなる層を所定の層厚に規制する現像剤規制部材と、を有する現像装置において、現像剤は、投影面積が最大となる方向から見たときの面積に相当する円の直径の平均である平均円相当径dav(μm)と、現像剤の平均最大厚みhav(μm)の比で示される平均扁平度dav/havが3以上50以下となるようにされ、現像剤規制部材は、現像剤担持体と当接する当接部と、当接部から現像剤担持体から離れるように延びた第1の面と、第1の面につながり、現像剤担持体の表面に対向する第2の面と、を有し、当接部から第2の面に繋がる現像剤担持体に対向する曲面部における短手方向に直交する方向の高さをH1(μm)、短手方向における第2の面の自由端と現像剤担持体の表面との間の最小間隔をH2(μm)、第1の面から第2の面の自由端までの距離をL(μm)、第2の面の延在方向と現像剤担持体の接線とのなす角をα(°)としたとき、
H1≦10dav 式(1)
10dav≦H2≦60dav 式(2)
80dav≦L≦170dav 式(3)
−13°≦α≦7° 式(4)
を満たすことを特徴とする。
H1≦10dav 式(1)
10dav≦H2≦60dav 式(2)
80dav≦L≦170dav 式(3)
−13°≦α≦7° 式(4)
を満たすことを特徴とする。
以上説明したように、一成分接触現像方式で扁平トナーを用いた場合であっても、現像剤担持体上の扁平トナーを配向させることを可能とし、少ないトナーで高い着色力を出すことができる現像装置を提供する。
[実施例1]
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図2は、本発明の一実施の形態である電子写真画像形成装置100の画像形成装置本体(以下、装置本体A)及びプロセスカートリッジ(以下、カートリッジB)の断面図である。図3は、カートリッジBの断面図である。ここで、電子写真画像形成装置100の装置本体Aとは、カートリッジBを除いた電子写真画像形成装置部分である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図2は、本発明の一実施の形態である電子写真画像形成装置100の画像形成装置本体(以下、装置本体A)及びプロセスカートリッジ(以下、カートリッジB)の断面図である。図3は、カートリッジBの断面図である。ここで、電子写真画像形成装置100の装置本体Aとは、カートリッジBを除いた電子写真画像形成装置部分である。
<画像形成装置の全体構成>
図2において、電子写真画像形成装置100は、カートリッジBを装置本体Aに着脱自在とした電子写真技術を利用したレーザービームプリンタである。カートリッジBが装置本体Aに装着されたとき、カートリッジBの上側に露光装置3(レーザスキャナユニット)が配置される。また、カートリッジBの下側に画像形成対象となる記録媒体(以下、シート材P)を収容したシートトレイ4が配置されている。更に、装置本体Aには、シート材Pの搬送方向Dに沿って、ピックアップローラ5a、給送ローラ対5b、複数の搬送ローラ対5c、転写ガイド6、転写ローラ7、搬送ガイド8、定着装置9、排出ローラ対10、排出トレイ11等が順次配置されている。なお、定着装置9は、加熱ローラ9a及び加圧ローラ9bにより構成されている。
図2において、電子写真画像形成装置100は、カートリッジBを装置本体Aに着脱自在とした電子写真技術を利用したレーザービームプリンタである。カートリッジBが装置本体Aに装着されたとき、カートリッジBの上側に露光装置3(レーザスキャナユニット)が配置される。また、カートリッジBの下側に画像形成対象となる記録媒体(以下、シート材P)を収容したシートトレイ4が配置されている。更に、装置本体Aには、シート材Pの搬送方向Dに沿って、ピックアップローラ5a、給送ローラ対5b、複数の搬送ローラ対5c、転写ガイド6、転写ローラ7、搬送ガイド8、定着装置9、排出ローラ対10、排出トレイ11等が順次配置されている。なお、定着装置9は、加熱ローラ9a及び加圧ローラ9bにより構成されている。
<カートリッジの構成>
次にカートリッジBの全体構成について図3を用いて説明する。図3は、カートリッジBの構成を説明する断面図である。カートリッジBは、クリーニングユニット60と現像装置ユニット20を合体して構成される。クリーニングユニット60は、クリーニング枠体71、電子写真感光体ドラム62(以下、ドラム62)、帯電ローラ66およびクリーニングブレード77等からなる。一方、現像装置ユニット20は、底部材22、現像容器23、現像ブレード42(現像剤規制部材)、現像ローラ32(現像剤担持体)、供給ローラ34、搬送部材43、トナーT、等からなる。これらクリーニングユニット60と現像装置ユニット20を、互いに回動可能に結合し、ドラム62と現像ローラ32を当接離間可能としてカートリッジBを構成する。
次にカートリッジBの全体構成について図3を用いて説明する。図3は、カートリッジBの構成を説明する断面図である。カートリッジBは、クリーニングユニット60と現像装置ユニット20を合体して構成される。クリーニングユニット60は、クリーニング枠体71、電子写真感光体ドラム62(以下、ドラム62)、帯電ローラ66およびクリーニングブレード77等からなる。一方、現像装置ユニット20は、底部材22、現像容器23、現像ブレード42(現像剤規制部材)、現像ローラ32(現像剤担持体)、供給ローラ34、搬送部材43、トナーT、等からなる。これらクリーニングユニット60と現像装置ユニット20を、互いに回動可能に結合し、ドラム62と現像ローラ32を当接離間可能としてカートリッジBを構成する。
<画像形成プロセス>
次に、図2を用いて画像形成プロセスの概略を説明する。プリントスタート信号に基づいて、ドラム62は矢印R方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。電圧が印加された帯電ローラ66は、ドラム62の外周面に接触し、ドラム62の外周面を一様均一に帯電する。露光装置3は、画像情報に応じたレーザ光Lを出力する。そのレーザ光LはカートリッジBの上面の露光窓部73を通り、ドラム62の外周面を走査露光する。これにより、ドラム62の外周面には画像情報に対応した静電潜像が形成される。一方、図3に示すように、現像装置としての現像装置ユニット20において、底部材22と現像容器23とで構成された現像枠体のトナー室29内のトナーTは、搬送部材43の回転によって撹拌、搬送され、現像枠体のトナー供給室28に送り出される。トナー供給室28内で供給ローラ34に担持されたトナーTは現像ローラ32との当接部において現像ローラ32の表面に供給される。現像ローラ32は図3中矢印RCの方向に回転駆動し、トナーTは、現像ブレード42によって、摩擦帯電されつつ現像ローラ32周面の層厚が規制される。このときのトナーTの挙動については別途、詳細に後述する。現像ローラ32上に均一コートされたトナーTは、ドラム62上に形成された静電潜像に応じてドラム62へ転移され、トナー像として可視像化される。
次に、図2を用いて画像形成プロセスの概略を説明する。プリントスタート信号に基づいて、ドラム62は矢印R方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。電圧が印加された帯電ローラ66は、ドラム62の外周面に接触し、ドラム62の外周面を一様均一に帯電する。露光装置3は、画像情報に応じたレーザ光Lを出力する。そのレーザ光LはカートリッジBの上面の露光窓部73を通り、ドラム62の外周面を走査露光する。これにより、ドラム62の外周面には画像情報に対応した静電潜像が形成される。一方、図3に示すように、現像装置としての現像装置ユニット20において、底部材22と現像容器23とで構成された現像枠体のトナー室29内のトナーTは、搬送部材43の回転によって撹拌、搬送され、現像枠体のトナー供給室28に送り出される。トナー供給室28内で供給ローラ34に担持されたトナーTは現像ローラ32との当接部において現像ローラ32の表面に供給される。現像ローラ32は図3中矢印RCの方向に回転駆動し、トナーTは、現像ブレード42によって、摩擦帯電されつつ現像ローラ32周面の層厚が規制される。このときのトナーTの挙動については別途、詳細に後述する。現像ローラ32上に均一コートされたトナーTは、ドラム62上に形成された静電潜像に応じてドラム62へ転移され、トナー像として可視像化される。
また、図2に示すように、レーザ光Lの出力タイミングとあわせて、ピックアップローラ5a、給送ローラ対5b、複数の搬送ローラ対5cによって、装置本体Aの下部に収納されたシート材Pがシートトレイ4から給送される。そして、そのシート材Pが転写ガイド6を経由して、ドラム62と転写ローラ7との間の転写位置へ供給される。この転写位置において、トナー像はドラム62からシート材Pに順次転写されていく。トナー像が転写されたシート材Pは、ドラム62から分離されて搬送ガイド8に沿って定着装置9に搬送される。そしてシート材Pは、定着装置9を構成する加熱ローラ9aと加圧ローラ9bとのニップ部を通過する。このニップ部で加圧・加熱定着処理が行われてトナー像はシート材Pに定着される。トナー像の定着処理を受けたシート材Pは、排出ローラ対10まで搬送され、排出トレイ11に排出される。一方、図3に示すように、転写後のドラム62は、クリーニングブレード77により外周面上の残留トナーが除去されて、再び、画像形成プロセスに使用される。ドラム62から除去されたトナーはクリーニングユニット60の廃トナー室71bに収容される。
<現像ブレード>
次に、図4を用いて現像ブレード42について詳細に説明する。図4(a)に現像ブレード42の構成を示す。現像ブレード42は、厚さ1mmのSUS板をL字曲げ加工した支持板金42aと、厚さ100μmのSUS板の短手自由端近傍に曲げ加工を施したブレード42bで構成される。ブレード42bは、支持板金42aに対して、長手5か所に左右対称に配された固定点42cにおいてレーザ溶接で接合され、短手方向の一端が支持されている。現像ブレード42は、支持板金42aの長手両端部近傍に設けられたビス穴42dを介して現像容器23にビス(不図示)で組み付けられている。ブレード42bは、を短手自由端近傍の2か所の曲げ部M1、M2で垂直に折り曲げた金属(SUS)からなる板で形成されている。このようにブレード42bは、曲げ部M1から固定端側へ延びる面F1、曲げ部M1と曲げ部M2の間に位置し、現像ローラ32から離れるように延びる面F2、曲げ部M2から自由端へ延びるF3を備え、それぞれが現像ローラ32に対向する構成としている。
次に、図4を用いて現像ブレード42について詳細に説明する。図4(a)に現像ブレード42の構成を示す。現像ブレード42は、厚さ1mmのSUS板をL字曲げ加工した支持板金42aと、厚さ100μmのSUS板の短手自由端近傍に曲げ加工を施したブレード42bで構成される。ブレード42bは、支持板金42aに対して、長手5か所に左右対称に配された固定点42cにおいてレーザ溶接で接合され、短手方向の一端が支持されている。現像ブレード42は、支持板金42aの長手両端部近傍に設けられたビス穴42dを介して現像容器23にビス(不図示)で組み付けられている。ブレード42bは、を短手自由端近傍の2か所の曲げ部M1、M2で垂直に折り曲げた金属(SUS)からなる板で形成されている。このようにブレード42bは、曲げ部M1から固定端側へ延びる面F1、曲げ部M1と曲げ部M2の間に位置し、現像ローラ32から離れるように延びる面F2、曲げ部M2から自由端へ延びるF3を備え、それぞれが現像ローラ32に対向する構成としている。
図4(b)は、ブレード42bと現像ローラ32の当接部近傍を現像ローラ32の軸線方向から見た断面図である。ブレード42bは、現像ローラ32と少なくとも面F1で接し、ブレード42bのバネ弾性を利用して短手自由端近傍で現像ローラ32に長手全域で均一に圧接することにより、トナーTの層厚規制とトナーTへの電荷付与を行っている。現像ローラ32は、軸と、軸の周囲に形成されたシリコーンゴムからなる弾性体を備え、現像ローラ32の弾性体の表面がブレード42bとの圧接によりブレード42bの形状に沿って変形している。ブレード42bは、曲げ部M1に繋がる面F1の一部、場合によってはさらに曲げ部M1において、現像ローラ32に当接するようにされている。このようにして面F3は、現像ローラ32に当接することなく、面F3と現像ローラ32の間に現像ローラ12の法線方向における高さがH2となる空間が形成されるようにして配置されている。すなわち、ブレード42bと現像ローラ32により、面F1と現像ローラ32の当接部Eから、現像ローラ回転方向Rcの上流方向に向けて、面F2、F3、現像ローラ32表面、の3者で囲まれた空間S(網掛け部)が形成されている。
本実施例では、面F1と面F3の距離H3を250μm、面F2からブレード42Bの短手自由端までの距離Lを720μm、当接部Eから面F2に繋がる現像ローラ12に対向する曲面部における短手方向に直交する方向の高さH1を30μm、とした。そして、現像ブレード42の現像容器23への組み付けは、ブレード42の自由端と現像ローラ32の表面との間の最小間隔H2(現像ローラ32の法線方向における最小高さ)を210μmとなるようにした。より具体的には、面F3の延在方向と現像ローラ32の接線とのなす角αが5°となるようにして、開口部へ向かうにつれてブレード42と現像ローラ32間の距離が狭まる空間Sを備える構成とした。
(トナー)
以下、本実施例で用いられるトナーTについて図7を用いて説明する。以下では、本実施例で用いられる扁平形状のトナーTを扁平トナーTfと呼び、説明を行う。図7は、扁平トナーTfの平面図及び側面図を表している。P1は、投影面積が最大となる方向から見た扁平トナーTfの投影面であり、tは扁平トナーTfの投影面に対して垂直な方向から見た扁平トナーTfの断面における最大厚みh(μm)をである。P2は、投影面積が最大となる方向から見た扁平トナーTfの投影面P1と同じ大きさの面積の円を表し、dは投影面P1における円P2の直径、円相当径(μm)である。
以下、本実施例で用いられるトナーTについて図7を用いて説明する。以下では、本実施例で用いられる扁平形状のトナーTを扁平トナーTfと呼び、説明を行う。図7は、扁平トナーTfの平面図及び側面図を表している。P1は、投影面積が最大となる方向から見た扁平トナーTfの投影面であり、tは扁平トナーTfの投影面に対して垂直な方向から見た扁平トナーTfの断面における最大厚みh(μm)をである。P2は、投影面積が最大となる方向から見た扁平トナーTfの投影面P1と同じ大きさの面積の円を表し、dは投影面P1における円P2の直径、円相当径(μm)である。
扁平トナーTfは、平均円相当径(投影面P1における円P2の直径)davの値と扁平トナーTfの断面における平均最大厚みhavの値の比で示される平均扁平度dav/havが3以上50以下となるようにした。平均扁平度dav/havの値が3以上とすることにより、扁平トナーの平たい面(扁平面)が記録紙に対して接触しないものが増え、配向性が低下し、扁平トナーとしての効果が得られにくくなることを抑制することができる。また、dav/havの値が50以下とすることにより、トナーが欠けやすくなることを抑制し、扁平トナーTfから欠けて生じた小さな粒子が現像ローラ12の表面に固着し、帯電性能が低下して発生する帯電不良によるかぶりを抑制することができる。
投影面積が最大となる方向から見た扁平トナーTfの平均円相当径dav及び平均最大厚みhavは、例えば以下の方法により測定することが出来る。まず初めに、扁平トナーTfを平滑な測定面上に横たわるように均一に分散付着させる。つぎに、扁平トナーTfの粒子500個について、カラーレーザー顕微鏡「VK−8500」(株式会社キーエンス製)により500倍に拡大して、500個のトナー粒子の円相当径d及び最大厚みhを測定する。そして500個のトナー粒子の円相当径d及び最大厚みhからそれぞれ平均円相当径dav、平均最大厚みhavの算術平均値を求める方法で計測することができる。
なお、扁平トナーTfの平均円相当径davの値の範囲は特に限定されるものではない。しかしながら、記録材17として紙を用いた場合、紙の繊維で生じる凹凸を覆うことができるようにするため、平均円相当径davの値を5.0μm以上とし、トナーによる転写紙の隠ぺい率を高め、転写紙上の画像濃度が低下することを抑制することが好ましい。また平均円相当径davの値が15.0μm以下とすることにより、トナー粒子と現像ローラの接触面積が大きくなり、現像ローラへの付着力が高くなることを抑制し、現像効率が低下して転写紙上の画像濃度が低下することを抑制することができる。そのため、平均円相当径davは、5.0μm以上15.0μm以下の範囲とすることが好ましい。
また扁平トナーTfのhの値の範囲は特に限定されるものではないが、平均最大厚みhavの値が0.2μm未満の場合、現像容器15内で受ける物理的ストレスの影響で扁平トナーTfが欠けやすくなる。扁平トナーTfから欠けて生じた小さな粒子は、現像ローラ12の表面に固着し易く、帯電性能が低下し、帯電不良に伴うかぶりが発生し易くなることがある。また、平均最大厚みhavの値が3.0μmを超えると、現像ブレード16と現像ローラ12との間の当接部Eを通過するトナー粒子数が減少するために、トナー1粒子に与えられる摩擦帯電量が大きくなりすぎ、トナーの帯電量が高くなる。その結果、現像効率が低下し、転写紙上の画像濃度が低下する。そのため、平均最大厚みhavは、0.2μm以上3.0μm以下の範囲とすることが好ましい。
この他、扁平トナーは、粉砕造粒法により得られた樹脂粒子を例えばスプレードライ法等により球形化し、球形化された樹脂粒子に熱と機械的な剪断力を付与して扁平処理を施して形成する方法としてもよい。さらには、乳化凝集法や懸濁重合法等により調製した樹脂微粒子を水系媒体中で融着させて得られる樹脂粒子を用いる方法としてもよく、種々の方法で形成可能である。
<現像ブレードと現像ローラ当接部近傍のトナー挙動と循環>
次に図1、図3および図6を用いて、本実施例に係る画像形成中の現像ブレード42と現像ローラ32で囲まれた空間Sにおける扁平トナーTfの挙動と循環について詳細に説明する。
次に図1、図3および図6を用いて、本実施例に係る画像形成中の現像ブレード42と現像ローラ32で囲まれた空間Sにおける扁平トナーTfの挙動と循環について詳細に説明する。
現像容器23内では、供給ローラ34から現像ローラ32表面に摺擦され、供給された扁平トナーTfは、現像ローラ32の表面にクーロン力等の静電吸着力、あるいは非静電的な付着力により現像ローラ32表面に担持される。このとき、扁平トナーTfは1粒子ごとにランダムな方向を向いており、配向していない状態となっている(図1中G)。
その後、現像ローラ32表面に担持された扁平トナーTfは、現像ローラ32のRc方向への回転に伴い、ブレード42bの面F3と現像ローラ32の表面で形成される開口Xに進入する。開口Xに進入した扁平トナーTfは、現像ローラ32のRc方向への回転に伴い、ブレード42bと現像ローラ32の当接部Eに進入し、現像ブレード42bで規制されることにより、現像ローラ32上に均一な厚さのトナー層とされる。このトナー層により、ドラム62の静電潜像が現像可能とされている。
現像ローラ32の回転方向上流から連続的に押し寄せ、現像ブレード42bで規制された扁平トナーTfは、面F2に突き当たった後、扁平トナーTfの循環によって面F3方向(図中上方向)に押し上げられる。そして、押し上げられた扁平トナーTfは、面F3に突き当たり、その後、空間Sの内部から開口部Xへ向うように(図中左から右)扁平トナーTfが循環する。図1では、現像ローラ32の周面に担持され、現像ローラ32のRc方向への回転に伴い現像ブレード42bで規制されるまで移動するトナー循環をC1として示した。また図1では、現像ブレード42bで規制され、面F2に突き当たった後、面F3に突き当たり開口X方向に流れるトナー循環をC2として示した。
トナー循環C1およびC2で示すように、現像ローラ32の回転中、空間S内では定常的に時計回りのトナー循環が生じている。そのため、現像ローラ32の回転に沿ったトナー循環C1(図中右から左への循環)に対し、トナー循環C2は常にトナー循環C1により運ばれる扁平トナーTfを押し戻す方向に力を及ぼすことになる。特に開口X近傍は、面F3と現像ローラ32の表面(周面)と距離が最小となるため扁平トナーTfの粉圧が特に高くなる。そのため、開口部Xから空間Sに進入してくるトナー循環C1に対し、開口部Xを介して空間Sから出ていくトナー循環C2の押し戻し作用が強く働く。このトナー循環C2がトナー循環C1で運ばれてくる扁平トナーTfに作用する押し戻しにより、現像ローラ32に担持された扁平トナーTfの配向性(配向率)を高めることができる。つまり、扁平トナーTfの投影面積が最大となる面(扁平面Sf)が現像ローラ32に接するよう揃えることができる。
ここで被付着物の付着面に付着している扁平トナーTfの個数に対して付着面における法線方向と直交する線と扁平トナーTfの長手方向に延びる線とのなす角が±15度以内となる(配向された)状態の扁平トナーTfの個数の比率(%)を配向率と定義する。扁平トナーTfの長手方向とは、扁平トナーTfの最も離れた2点を結んだ線が延びる方向である。配向率は、最大濃度画像(いわゆる、べた画像)を印字中の現像ローラ上の扁平トナーTfにおいて、計測される。具体的には、最大濃度画像のプリントを開始してから現像ローラ32が1周分回転するタイミングで画像形成装置をストップする。そして現像ブレード42との当接部Eに至るまでの間のプレコートトナーと、現像ブレード42で規制された現像ローラ12上の規制後トナーとを形状測定レーザーマイクロスコープ(VK−vX200、株式会社キーエンス製)で観察する。倍率を1000倍に設定して観察を行い、現像ローラ42上のトナー数500個を観察し、配向したトナーの割合を算出することで配向率を求めることができる。
以下、図6に示す模式図を用いてトナー循環C2による扁平トナーTfの押し戻し作用とトナー循環C1中の扁平トナーTfの配向率向上のメカニズムについて詳細に説明する。図6(a)は、トナー循環C1に含まれる現像ローラ32上の扁平トナーTfが全て、扁平面Sfを現像ローラ32表面に接する状態を示した模式図である。つまり図6(a)は、すべての扁平トナーTfの長手方向が現像ローラ32の付着面における接線とのなす角の大きさが±20度以内とされた配向率100%の状態である。このとき、扁平トナーTfは現像ローラ32との接触面積が最大となり、静電吸着力および非静電付着力が強く作用する。また、トナー循環C2に正対する方向の扁平トナーTの面積は最小となっている。そのため、扁平トナーTfにトナー循環C2に作用しにくく、配向状態に変化は生じず、依然として配向率が高い状態とすることができる。
一方、図6(b)は、トナー循環C1に含まれる現像ローラ32上の扁平トナーTが全て、投影面積が最少となるようにして現像ローラ32表面に接した状態の模式図である。つまり図6(b)は、すべての扁平トナーTfの長手方向が現像ローラ32の付着面における法線と直交する線とのなす角の大きさが±15度以内とされていない配向率0%の状態である。このとき、扁平トナーTfは現像ローラ32との接触面積が最少となり、静電吸着力および非静電付着力は図6(a)の場合と比較して小さくなる。また、トナー循環C2に正対する方向の扁平トナーTの面積は最大となっている。そのため、扁平トナーTfは、トナー循環C2による押し戻し作用の影響を受けやすい。押し戻し作用を受けた扁平トナーTfは、現像ローラ32との接触点を回転軸として倒れ(Ta方向)、扁平面Sfを現像ローラ32に接した状態に変位する。この結果、扁平トナーTfの長手方向が現像ローラ32の付着面における法線と直交する線とのなす角の大きさが±15度以内となり、配向状態となる。一方で、トナー循環C2の押し戻し作用により、扁平トナーTfは現像ローラ32表面から離脱する(Tb方向)。この場合、配向状態にない扁平トナーTfを減少させることができ、結果として配向率を向上させることができる。
このように、トナー循環C2の押し戻し作用により、トナー循環C1で運ばれる扁平トナーTfは、開口部X付近から現像ブレード42と現像ローラ32の当接部Eに至るまでに、扁平面Sfが現像ローラ32表面に接するように配向状態が順次揃っていく。このように、扁平トナーの配向状態がある程度揃った状態で、現像ブレード42と現像ローラ32の当接部Eを通過することで、当接部E通過後の配向状態の均一性がより一層向上させることができる。
ここで、トナーTの配向状態はトナー循環C2による押し戻し作用の強さに相関して均一性が向上することが発明者の検討により分かっている。そして、押し戻し作用の強さは、現像ブレード42と現像ローラ32の当接により形成される空間Sの形状に依存して変化することが分かっている。具体的には図4(b)で示した、当接部Eから面F2に繋がる現像ローラ12に対向する曲面部における短手方向に直交する方向の高さH1は、扁平トナーTfの平均円相当径dに対し、H1≦10davの関係を満たすようにすることが好ましい。これにより、現像ブレード42bで規制された扁平トナーTfが面F2に突き当たり、トナー循環C2がより良く発生し、押し戻し作用をより良く奏するようにすることができる。また、ブレード42の自由端と現像ローラ32の表面との間の最小間隔(現像ローラ32の法線方向における最小高さ)H2は、扁平トナーTfの平均円相当径davに対し、10dav≦H2≦60davの関係を満たすようにすることが好ましい。これにより、開口部Xから空間Sに進入してくるトナー循環C1に対し、開口部Xを介して空間Sから出ていくトナー循環C2の押し戻し作用を強く作用させることができる。さらに、面F2からブレード42bの短手自由端までの距離Lは、扁平トナーTfの平均円相当径davに対し、80dav≦L≦170davの関係を満たすようにすることが好ましい。これにより、トナー循環C2による押し戻し作用が得られる距離Lを十分な長さとする一方、距離Lをトナー循環C2の勢いが衰えることなく押し戻し作用が得られる範囲とすることができる。この他、面F3の延在方向と現像ローラ32の接線とのなす角αを−13°≦α≦7°とし、トナー循環Cによる押し戻し作用が強く働くようにすることが好ましい。これらの条件を満たすことにより、扁平トナーTfの配向状態をより均一とすることができ、配向率を高めることができる。
以上のように本実施例では、現像ローラ32上に形成されるトナー層の扁平トナーTfの配向率を高め、ひいてはトナー層で現像されたトナー像の扁平トナーTfの配向率が高い状態でより均一に揃えることを可能とする。この結果、画像不良を生じさせることなく、少ないトナーで高い着色力を出すことを可能とし、低コスト化が図れる他、定着に要するエネルギーを低減でき省エネを図ることができる。
なお、本実施例では装置本体AにカートリッジBを着脱可能な構成の画像形成装置を例に説明したが、本発明はこの構成の画像形成装置に限らず適用可能である。即ち、装置本体とカートリッジが一体となった構成の画像性装置や、現像装置のみが独立した着脱可能な構成の画像形成装置などにも適用可能である。
[実施例2]
本実施例では、実施例1と異なり、現像ブレードとして、ブレードの現像ローラとの当接部に樹脂被膜を有するものを用いた。現像ブレードの構成の差異に伴う部分にのみ差異点があるものの、その他の部分は実施例1と同様である。そのため、ここでは現像ブレードの構成と現像ブレードと現像ローラ当接部近傍のトナー挙動と循環についてのみ詳細に説明し、その他の部分に関する説明は割愛する。
本実施例では、実施例1と異なり、現像ブレードとして、ブレードの現像ローラとの当接部に樹脂被膜を有するものを用いた。現像ブレードの構成の差異に伴う部分にのみ差異点があるものの、その他の部分は実施例1と同様である。そのため、ここでは現像ブレードの構成と現像ブレードと現像ローラ当接部近傍のトナー挙動と循環についてのみ詳細に説明し、その他の部分に関する説明は割愛する。
<現像ブレード>
図7を用いて本実施例の現像ブレード44について詳細に説明する。図7(a)に現像ブレード44を示す。図7(b)は、現像ブレード44と現像ローラ32の当接部近傍に係る拡大断面図である。現像ブレード44は、厚さ1mmのSUS板をL字曲げ加工した支持板金44aと、厚さ100μmのSUSからなる薄板(金属板)であるブレード44bで構成されている。そして本実施例では、厚さ100μmのポリアミドエラストマー薄膜44e(PAE薄膜、被覆部)がブレード44bの短手自由端を被覆するように設けられている。
図7を用いて本実施例の現像ブレード44について詳細に説明する。図7(a)に現像ブレード44を示す。図7(b)は、現像ブレード44と現像ローラ32の当接部近傍に係る拡大断面図である。現像ブレード44は、厚さ1mmのSUS板をL字曲げ加工した支持板金44aと、厚さ100μmのSUSからなる薄板(金属板)であるブレード44bで構成されている。そして本実施例では、厚さ100μmのポリアミドエラストマー薄膜44e(PAE薄膜、被覆部)がブレード44bの短手自由端を被覆するように設けられている。
ブレード44bは、支持板金44aに対して、長手5か所に左右対称に配された固定点44cにおいてレーザ溶接で接合されている。現像ブレード44は支持板金44aの長手両端部近傍に設けられたビス穴44dを介して現像容器23にビス(不図示)で組み付けられている。ブレード44bは現像ローラ32に当接面F1で面し、ブレード44bのバネ弾性を利用して短手自由端近傍で現像ローラ32に長手全域で均一に圧接しトナーTの層厚規制とトナーTへの電荷付与を行っている。
図7(b)は、現像ブレード44と現像ローラ32の当接部近傍を現像ローラ32の軸線方向から見た部分拡大図である。PAE薄膜44eは、ブレード44bの自由端から所定距離だけ離れた場所に、現像ローラ32との当接面側に突起部J(斜線部)を備え、現像ブレード44はこの突起部Jで現像ローラ32と当接し、当接部Eを形成している。PAE薄膜44eは、現像ローラ32から離れるように延びた突起部Jの壁面F2、突起部Jの側面F2から自由端へ延びる面F3、を備える。そして、面F3に直交する方向における面F3と当接部Eの距離、つまり突起部Jの高さH3は310μm、側面F2からブレード42Bの短手自由端までの距離Lは480μmとされている。
そして、現像ブレード42の現像容器23への組み付けは、当接部Eから面F2に繋がる現像ローラ12に対向する曲面部における短手方向に直交する方向の高さH1、つまり突起部Jと現像ローラ32の開口高さが36μmとなるようにした。また、ブレード42の自由端と現像ローラ32の表面との間の最小間隔H2(現像ローラ32の法線方向における最小高さ)を300μmとなるようにした。より具体的には、面F3の延在方向と現像ローラ32の接線とのなす角αが1°となるようにして、開口部へ向かうにつれてブレード42と現像ローラ32間の距離が狭まる空間Sを備える構成とした。
<現像ブレードと現像ローラ当接部近傍のトナー挙動と循環>
図8は、本実施例での画像形成中の現像ブレード44と現像ローラ32の当接部近傍におけるトナーTの挙動と循環を示す説明図である。本実施例では、現像ブレードの材質や空間Sの形状は実施例1と異なるが、循環トナーC2による押し戻し作用に影響するため、実施例1同様とすることが好ましい。具体的には、当接部Eから面F2に繋がる現像ローラ12に対向する曲面部における短手方向に直交する方向の高さH1は、扁平トナーTfの平均円相当径davに対し、H1≦10davの関係を満たすようにすることが好ましい。これにより、現像ブレード42bで規制された扁平トナーTfが面F2に突き当たり、トナー循環C2がより良く発生し、押し戻し作用をより良く奏するようにすることができる。また、ブレード42の自由端と現像ローラ32の表面との間の最小間隔(現像ローラ32の法線方向における最小高さ)H2は、扁平トナーTfの平均円相当径davに対し、10dav≦H2≦60davの関係を満たすようにすることが好ましい。これにより、開口部Xから空間Sに進入してくるトナー循環C1に対し、開口部Xを介して空間Sから出ていくトナー循環C2の押し戻し作用を強く作用させることができる。さらに、面F2からブレード42bの短手自由端までの距離Lは、扁平トナーTfの平均円相当径davに対し、80dav≦L≦170davの関係を満たすようにすることが好ましい。これにより、トナー循環C2による押し戻し作用が得られる距離Lを十分な長さとする一方、距離Lをトナー循環C2の勢いが衰えることなく押し戻し作用が得られる範囲とすることができる。この他、面F3の延在方向と現像ローラ32の接線とのなす角αを−13°≦α≦7°とし、トナー循環Cによる押し戻し作用が強く働くようにすることが好ましい。これらの条件を満たすことにより、扁平トナーTfの配向状態をより均一とすることができ、配向率を高めることができるとした。
図8は、本実施例での画像形成中の現像ブレード44と現像ローラ32の当接部近傍におけるトナーTの挙動と循環を示す説明図である。本実施例では、現像ブレードの材質や空間Sの形状は実施例1と異なるが、循環トナーC2による押し戻し作用に影響するため、実施例1同様とすることが好ましい。具体的には、当接部Eから面F2に繋がる現像ローラ12に対向する曲面部における短手方向に直交する方向の高さH1は、扁平トナーTfの平均円相当径davに対し、H1≦10davの関係を満たすようにすることが好ましい。これにより、現像ブレード42bで規制された扁平トナーTfが面F2に突き当たり、トナー循環C2がより良く発生し、押し戻し作用をより良く奏するようにすることができる。また、ブレード42の自由端と現像ローラ32の表面との間の最小間隔(現像ローラ32の法線方向における最小高さ)H2は、扁平トナーTfの平均円相当径davに対し、10dav≦H2≦60davの関係を満たすようにすることが好ましい。これにより、開口部Xから空間Sに進入してくるトナー循環C1に対し、開口部Xを介して空間Sから出ていくトナー循環C2の押し戻し作用を強く作用させることができる。さらに、面F2からブレード42bの短手自由端までの距離Lは、扁平トナーTfの平均円相当径davに対し、80dav≦L≦170davの関係を満たすようにすることが好ましい。これにより、トナー循環C2による押し戻し作用が得られる距離Lを十分な長さとする一方、距離Lをトナー循環C2の勢いが衰えることなく押し戻し作用が得られる範囲とすることができる。この他、面F3の延在方向と現像ローラ32の接線とのなす角αを−13°≦α≦7°とし、トナー循環Cによる押し戻し作用が強く働くようにすることが好ましい。これらの条件を満たすことにより、扁平トナーTfの配向状態をより均一とすることができ、配向率を高めることができるとした。
したがって、実施例1で詳細に説明したトナー循環C1とC2同様、本実施例でも発生し、トナー循環C2によるトナー循環C1への押し戻し作用が有効に働く。その結果、ランダムな配向状態の現像ローラ32表面の形成された扁平トナーTfからなるトナー層(図中G)を空間Sでトナー循環C2が作用することにより、扁平面Sfが現像ローラ32に接するよう配向状態が揃った状態とすることができる。
以上説明してきたように、トナー循環C2による押し戻し作用が有効に働く空間Sを形成することが重要となる。このため、現像ブレードとして折り曲げ加工をしたブレードを用いた実施例1、被覆層を有するブレードを用いた実施例2に限られない。また、実施例2におけるPAE薄膜をウレタンゴムやウレタン樹脂など別の材質で形成する方法など種々の変更が可能である。
A 画像形成装置本体
B カートリッジ
D 搬送方向
P シート材
Tf 扁平トナー
6 転写ガイド
7 転写ローラ
8 搬送ガイド
9 定着装置
20 現像装置
22 底部材
23 現像容器
28 トナー供給室
29 トナー室
32 現像ローラ
42 現像ブレード
43 搬送部材
60 クリーニングユニット
62 ドラム
66 帯電ローラ
71 クリーニング枠体
77 クリーニングブレード
B カートリッジ
D 搬送方向
P シート材
Tf 扁平トナー
6 転写ガイド
7 転写ローラ
8 搬送ガイド
9 定着装置
20 現像装置
22 底部材
23 現像容器
28 トナー供給室
29 トナー室
32 現像ローラ
42 現像ブレード
43 搬送部材
60 クリーニングユニット
62 ドラム
66 帯電ローラ
71 クリーニング枠体
77 クリーニングブレード
Claims (5)
- 現像剤を収容する現像容器と、
前記現像剤を担持する回動可能な現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の上に形成された前記現像剤からなる層を所定の層厚に規制する現像剤規制部材と、
を有する現像装置において、
前記現像剤は、投影面積が最大となる方向から見たときの面積に相当する円の直径の平均である平均円相当径dav(μm)と、前記現像剤の平均最大厚みhav(μm)の比で示される平均扁平度dav/havが3以上50以下となるようにされ、
前記現像剤規制部材は、前記現像剤担持体と当接する当接部と、前記当接部から前記現像剤担持体から離れるように延びた第1の面と、前記第1の面につながり、前記現像剤担持体の表面に対向する第2の面と、を有し、
前記当接部から前記第2の面に繋がる前記現像剤担持体に対向する曲面部における短手方向に直交する方向の高さをH1(μm)、短手方向における前記第2の面の自由端と前記現像剤担持体の表面との間の最小間隔をH2(μm)、前記第1の面から前記第2の面の前記自由端までの距離をL(μm)、前記第2の面の延在方向と前記現像剤担持体の接線とのなす角をα(°)としたとき、
H1≦10dav 式(1)
10dav≦H2≦60dav 式(2)
80dav≦L≦170dav 式(3)
−13°≦α≦7° 式(4)
を満たすことを特徴とする現像装置。 - 前記平均円相当径dav(μm)が5.0μm以上15.0μm以下であることを特徴とする請求項1記載の現像装置。
- 前記平均最大厚みhav(μm)が0.2μm以上3.0μm以下であ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。
- 前記現像剤規制部材は、金属からなる折り曲げられた板からなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記現像剤規制部材は、金属板と、前記金属板を被覆する、前記第1の面と前記第2の面を備えた被覆部と、有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の現像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017219052A JP2019090903A (ja) | 2017-11-14 | 2017-11-14 | 現像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family
ID=66836297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017219052A Pending JP2019090903A (ja) | 2017-11-14 | 2017-11-14 | 現像装置 |
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-
2017
- 2017-11-14 JP JP2017219052A patent/JP2019090903A/ja active Pending
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