JP4692225B2 - 現像装置、トナー粒子担持ローラ、画像形成装置、画像形成システム、及び、トナー粒子担持ローラの製造方法 - Google Patents
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Description
トナー粒子担持ローラは、表面にてトナー粒子を担持して像担持体の潜像を現像する。このとき、トナー粒子担持ローラの表面に形状、深さ等が不均一な凹凸が形成されていると、担持されたトナー粒子のうち深い凹部に入り込んだトナー粒子は転動されにくく帯電されにくい。また、軸方向に所定の間隔を隔てて周方向に沿った凹部が形成されている場合には、凹部と対向する像担持体の位置が軸方向に変化しないため、現像されたトナー像は凹部と対向していた部位のみの濃度が高くなる畏れがある。一方、軸方向に沿って凹部が形成されている場合には、トナー粒子担持ローラの回転方向と凹部との向きがほぼ直交するので、担持されたトナー粒子は転動されにくく帯電されにくい。上記のように凹部が軸方向に等ピッチに配置されて螺旋状に形成されているトナー粒子担持ローラを有する現像装置によれば、トナー粒子担持ローラの表面に、軸方向及び周方向に対し傾斜を有し軸方向に等ピッチに螺旋状の凹部が形成されているので、トナー粒子担持ローラの回転に伴ってトナー粒子を転動させつつ移動させるためトナー粒子をより良好に帯電させることが可能である。また、トナー粒子担持ローラの回転に伴って像担持体と凹部とが対向する位置が軸方向及び周方向に順次変化していくので、現像されたトナー像に濃度ムラが生じることを抑えることが可能である。
このような現像装置によれば、トナー粒子担持ローラには、傾斜の角度が異なる2種類の凹部が形成されているので、トナー粒子は、凹部に沿って2種類の方向に移動されることになる。このため、トナー粒子が所定の一方向のみに移動して偏ることを防止することが可能である。
このような現像装置によれば、凹凸部における凸部の頂面から凹部の底面までの距離が一定なので、トナー粒子の量は凹部の全域においてほぼ均一に入り込むことになる。このため、トナー粒子担持ローラに担持されるトナー粒子の量を、トナー粒子担持ローラの全域においてほぼ均一にすることが可能である。
このような現像装置によれば、凹部の深さは、トナー粒子の体積平均粒径の2倍以下なので、凹部に入り込んだトナー粒子は凹部内において、深さ方向に2つ以上重なることはない。このため、凹部内のトナー粒子をムラなく転動させて良好に帯電させることが可能である。
このような現像装置によれば、2種類の凹部が交差しているので、一旦は一方の凹部に沿って転動し始めたトナー粒子が、途中から他方の凹部に沿って転動することが可能である。このため、トナー粒子の移動方向が偏ることを、より効果的に抑えることが可能である。
このような現像装置によれば、頂面が菱形であるため2種類の凹部にて転動しているトナー粒子は、各々ほぼ同じ距離だけ転動すると他方の凹部と交差する位置に到達する。このため、トナー粒子をいずれの凹部にも沿わせてほぼ同様に転動させ、ほぼ同様に帯電させることが可能である。
このような現像装置によれば、各々の前記凸部の頂面が有する2本の対角線の一方が周方向に沿うように凹部が形成されているので、周方向に沿わされた対角線の一方の頂角からは、2種類の凹部が軸方向の反対方向に向かって同角度の傾斜をもって形成されていることになる。このため、2種類の凹部に沿って移動されるトナー粒子は、軸方向の両端側にほぼ同様に移動される。よって、トナー粒子をムラなく移動させることが可能である。
このような現像装置によれば、頂面が菱形の凸部は周方向に沿って位置する2つの頂角が鋭角になり、軸方向に沿って位置する2つの頂角が鈍角となる。このため、トナー粒子が周方向に向かってより移動し易い構成とすることが可能である。
このような現像装置によれば、2種類の凹部に囲まれた凸部の頂面が正方形なので、凸部は周方向に沿って位置する2つの頂角、及び、軸方向に沿って位置する2つの頂角がいずれも直角となり、2種類の凹部は周方向に対して同角度の傾斜を有することになる。このため、トナー粒子が周方向及び軸方向に向かって同様に移動し易い構成とすることが可能である。このため、トナー粒子をより均一に転動させて均一に帯電させることが可能である。
このような現像装置によれば、凸部はトナー粒子を担持するための表面を有するので、トナー粒子担持ローラは、凹部と凸部とのいずれにおいてもトナー粒子を担持する。このため、トナー粒子担持ローラの表面を像担持体と対向させることにより、像担持体のトナー粒子担持ローラの表面と対向する部分全体にて、濃度ムラを抑えて潜像を現像することが可能である。
このような現像装置によれば、トナー粒子担持ローラの表面に担持されたトナー粒子は、層厚規制部材が有する平面にて、その層厚が規制されるので、トナー粒子担持ローラの表面、特に凸部に担持されたトナー粒子が層厚規制部材によって掻き取られることはない。すなわち、トナー粒子担持ローラの凹部にも、凸部にもトナー粒子を担持させた状態にてトナー粒子の層厚を規制することが可能である。また、表面に担持されたトナー粒子は、層厚規制部材が有する平面により押圧されているので、トナー粒子担持ローラの表面、層厚規制部材、及び、トナー粒子同士のいずれかとトナー粒子とを互いに摩擦させることにより、トナー粒子を良好に帯電させることが可能である。
トナー粒子担持ローラの表面においては、凹部と凹部以外の所では、凹部の方がトナー粒子の担持量が多い。このため、潜像を現像した際には、凹部と対向した部位の濃度が僅かに高くなる畏れがある。そして、格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより、凹部の軸方向におけるピッチの方が大きい場合には、格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を現像した際に、トナー粒子担持ローラの凹部を含む部分にて形成されるドットと、凹部を含まない部分にて形成されるドットとが生じてしまう。この場合には、潜像が現像されたトナー像に周期的な濃度ムラが発生する。ところが、上記のような現像装置によれば、各ドット状潜像を現像したドットのいずれも、トナー粒子担持ローラの凹部を含む部分にて形成されることになる。このため、現像されたトナー像に凹部による濃度ムラが発生することを抑えることが可能である。
このような現像装置によれば、既述のすべての効果を奏するため、本発明の目的が最も有効に達成される。
このようなトナー粒子担持ローラの製造方法によれば、軸方向における表面中央部に加工工具により凹設された凹部と前記加工工具が接触しない面を有する凸部と、両端部に加工されない部位を有し、その表面にトナー粒子を担持して層厚規制部材をほぼ平坦な状態にて当接させることにより、層厚規制部材とトナー粒子担持ローラとの間に隙間が生じることなく、かつ、担持されるトナー粒子の層厚をトナー粒子担持ローラの全域に亘ってほぼ均一にするとともに、トナー粒子をほぼ均一に帯電させることが可能なトナー粒子担持ローラを製造することが可能である。
図1、図2を用いて、本実施の形態に係る現像装置としての現像器を用いて画像を形成する画像形成装置としてレーザビームプリンタ(以下、プリンタともいう)10を例にとって、その構成例及び動作例について説明する。図1は、プリンタ10を構成する主要構成要素を示した図であり、図2は、プリンタ10に備えられた制御ユニットの構成を説明するための図である。なお、図1には、矢印にて上下方向を示しており、例えば、給紙トレイ92は、プリンタ10の下部に配置されており、定着ユニット90は、プリンタ10の上部に配置されている。
プリンタ10は、図1に示すように、潜像を担持する像担持体の一例としての感光体20の回転方向に沿って、帯電ユニット30、露光ユニット40、現像器保持ユニット50、一次転写ユニット60、中間転写体70、クリーニングユニット75を有し、さらに、二次転写ユニット80、定着ユニット90、ユーザへの報知手段をなし液晶パネルでなる表示ユニット95、及び、これらのユニット等を制御しプリンタとしての動作を司る制御ユニット100を有している。
次に、プリンタ10の動作について、他の構成要素にも言及しつつ説明する。
まず、不図示のホストコンピュータからの画像信号がインターフェイス(I/F)112を介してプリンタ10のメインコントローラ101に入力されると、このメインコントローラ101からの指令に基づくユニットコントローラ102の制御により感光体20、現像器51、52、53、54に設けられた現像ローラ510、及び、中間転写体70が回転する。感光体20は、回転しながら、帯電位置において帯電ユニット30により帯電される。
感光体20上に形成された潜像は、感光体20の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像器54によってイエロートナーにて現像される。これにより、感光体20上にイエロートナー像が形成される。
感光体20上に形成されたイエロートナー像は、感光体20の回転に伴って一次転写位置に至り、一次転写ユニット60によって、中間転写体70に転写される。この際、一次転写ユニット60には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧が印加される。なお、この間、二次転写ユニット80は、中間転写体70から離間している。
中間転写体70上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写体70の回転に伴って二次転写位置に至り、二次転写ユニット80によって記録媒体としての記録紙に転写される。なお、記録紙は、給紙トレイ92から、給紙ローラ94、レジローラ96を介して二次転写ユニット80へ搬送される。また、転写動作を行う際、二次転写ユニット80は中間転写体70に押圧されるとともに二次転写電圧が印加される。
記録紙に転写されたフルカラートナー像は、定着ユニット90によって加熱加圧されて記録紙に融着される。一方、感光体20は一次転写位置を経過した後に、クリーニングブレード76によって、その表面に残存しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、廃トナー収容部に回収される。
次に、図3〜図5を用いて、現像器の構成例について説明する。図3は、イエロー現像器の斜視図である。図4は、イエロー現像器の主要構成要素を示した断面図である。図5は、現像ローラが取り外された現像器を示す斜視図である。なお、図4に示す断面図は、図3に示す長手方向に垂直な面でイエロー現像器を切った断面を表した図である。また、図4においては、図1同様、矢印にて上下方向を示しており、例えば、現像ローラ510の中心軸は、感光体20の中心軸よりも下方にある。また、図4では、イエロー現像器54が、感光体20と対向する現像位置に位置している状態にて示されている。
イエロー現像器54は、トナーTを収容するハウジング540、トナーを担持するためのトナー粒子担持ローラの一例としての現像ローラ510、現像ローラ510にトナーを供給するためのトナー供給ローラ550、現像ローラ510に担持されたトナーの層厚を規制するための層厚規制部材の一例としての規制ブレード560、ハウジング540と現像ローラ510との上方側の間隙をシールするための上シール520、ハウジング540と現像ローラ510との端部側の間隙をシールするための端部シール527等を有している。
このように構成されたイエロー現像器54において、トナー供給ローラ550がトナー収容部530に収容されているトナーTを現像ローラ510に供給する。現像ローラ510に供給されたトナーTは、現像ローラ510の回転に伴って、規制ブレード560の当接位置に至り、該当接位置を通過する際に、電荷が付与されるとともに、層厚が規制される。
図6は、現像ローラの表面形状を説明するための概念図である。図7は、現像ローラを、軸を通る平面で切断した際の断面を説明するための断面図である。図6では現像ローラ510の表面の凹部としての溝部が便宜上直線にて示されているが、溝部は螺旋状に形成されているため、正確には曲線に見えるように形成されている。
円筒状の素材は、まず、現像ローラ510としてトナーを担持するための中央部510aと端部シール527が当接される端部510bとを形成可能な長さに切断されて円筒部材515が切り出される(S001)。円筒部材515には、両端部の内周部に現像ローラ510の軸を有するフランジ513を嵌入するための段部510c(図6)が切削加工により形成される(S002)。ここで、フランジ513は、形成された段部510cに圧入される直径を有する円盤状のフランジ本体513aと、その中心から円盤面に垂直となるように凸設された軸部513bとを有している。
以上、上記実施の形態に基づき本発明に係る画像形成装置等を説明したが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
次に、本発明に係る実施の形態の一例である画像形成システムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
50 現像器保持ユニット、50a、50b、50c、50d 着脱部、
50e 中心軸、51 ブラック現像器、52 マゼンタ現像器、
53 シアン現像器、54 イエロー現像器、60 一次転写ユニット、
70 中間転写体、75 クリーニングユニット、76 クリーニングブレード、
80 二次転写ユニット、90 定着ユニット、92 給紙トレイ、
94 給紙ローラ、95 表示ユニット、96 レジローラ、100 制御ユニット、
101 メインコントローラ、102 ユニットコントローラ、111 CPU、
112 インターフェイス、113 画像メモリ、116 メモリ、120 CPU、
509 未転造加工現像ローラ、510 現像ローラ、510a 中央部、
510b 端部(両端部)、510c 段部、510d 表面、511 溝部(凹部)、
511a 一方の溝部(凹部)、511b 他方の溝部(凹部)、511c 底面、
511d 傾斜部分、512 凸部、512a 頂面、513 フランジ、
513a フランジ本体、513b 軸部、515 円筒部材、520 上シール、
522 シール支持板金、524 シール付勢部材、527 端部シール、
530 トナー収容部、530a 第一トナー収容部、530b 第二トナー収容部、
540 ハウジング、542 上ハウジング部、544 下ハウジング部、
545 仕切り壁、550 トナー供給ローラ、550a ローラ部、
550b 軸体、560 規制ブレード、560a ゴム部、560b ゴム支持部、
562 ブレード支持板金、570 ブレード裏部材、572 開口、
700 画像形成システム、702 コンピュータ、704 表示装置、
708 入力装置、708A キーボード、708B マウス、710 読取装置、
710A フレキシブルディスクドライブ装置、
710B CD−ROMドライブ装置、
802 内部メモリ、804 ハードディスクドライブユニット、
900 ダイス、900a 刃、C 軸心、T トナー(トナー粒子)
Claims (16)
- 加工工具により凹設された凹部と前記加工工具が接触しない面を有する凸部とを備えた中央部と、加工対象とされない両端部とを有し、トナー粒子を担持するためのトナー粒子担持ローラ、及び、
前記トナー粒子担持ローラの前記中央部と前記両端部とに亘って当接され、前記トナー粒子担持ローラに担持された前記トナー粒子の層厚を規制するための層厚規制部材、
を有し、
前記トナー粒子担持ローラに担持されたトナー粒子により現像される潜像は、格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を有し、
格子は、軸方向において複数種類のピッチで形成可能であり、
前記凹部の、前記軸方向におけるピッチは、前記格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより短いことを特徴とする現像装置。 - 請求項1に記載の現像装置において、
前記凹部は、軸方向に等ピッチに配置されて螺旋状に形成されていることを特徴とする現像装置。 - 請求項2に記載の現像装置において、
前記凹部は、軸方向及び周方向に対し傾斜角度を異ならせて2種類形成されていることを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の現像装置において、
前記凸部の頂面から凹部の底面までの距離は一定であることを特徴とする現像装置。 - 請求項4に記載の現像装置において、
前記凸部の頂面から凹部の底面までの距離は、前記トナー粒子の体積平均粒径の2倍以下であることを特徴とする現像装置。 - 請求項3乃至5のいずれかに記載の現像装置において、
前記2種類の前記凹部は、互いに交差して格子状をなしていることを特徴とする現像装置。 - 請求項6に記載の現像装置において、
前記凹部に囲まれた前記凸部の頂面が菱形であることを特徴とする現像装置。 - 請求項7に記載の現像装置において、
各々の前記凸部の頂面が有する2本の対角線の一方が周方向に沿うように、前記2種類の前記凹部が形成されていることを特徴とする現像装置。 - 請求項8に記載の現像装置において、
前記凸部は、前記2本の対角線のうち長い方の対角線が周方向に沿わされていることを特徴とする現像装置。 - 請求項6に記載の現像装置において、
前記凹部に囲まれた前記凸部の頂面が正方形状であることを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の現像装置において、
前記凸部は、前記トナー粒子を担持するための表面を有することを特徴とする現像装置。 - 請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の現像装置において、
担持された前記トナー粒子は、前記層厚規制部材が有する平面により押圧されていることを特徴とする現像装置。 - 加工工具により凹設された凹部と前記加工工具が接触しない面を有する凸部とを備えた中央部と、加工対象とされない両端部とを有し、前記中央部と前記両端部とに亘って当接される層厚規制部材により担持されたトナー粒子の層厚が規制されるトナー粒子担持ローラであって、
前記トナー粒子担持ローラに担持されたトナー粒子により現像される潜像は、格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を有し、
格子は、軸方向において複数種類のピッチで形成可能であり、
前記凹部の、前記軸方向におけるピッチは、前記格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより短いことを特徴とするトナー粒子担持ローラ。 - 加工工具により凹設された凹部と前記加工工具が接触しない面を有する凸部とを備えた中央部と、加工対象とされない両端部とを有し、トナー粒子を担持するためのトナー粒子担持ローラ、及び、
前記トナー粒子担持ローラの前記中央部と前記両端部とに亘って当接され、前記トナー粒子担持ローラに担持された前記トナー粒子の層厚を規制するための層厚規制部材、
を有する現像装置を用いて画像を形成する画像形成装置であって、
前記トナー粒子担持ローラに担持されたトナー粒子により現像される潜像は、格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を有し、
格子は、軸方向において複数種類のピッチで形成可能であり、
前記凹部の、前記軸方向におけるピッチは、前記格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより短いことを特徴とする画像形成装置。 - コンピュータ、及び、
前記コンピュータと接続され、
加工工具により凹設された凹部と前記加工工具が接触しない面を有する凸部とを備えた中央部と、加工対象とされない両端部とを有し、トナー粒子を担持するためのトナー粒子担持ローラ、及び、
前記トナー粒子担持ローラの前記中央部と前記両端部とに亘って当接され、前記トナー粒子担持ローラに担持された前記トナー粒子の層厚を規制するための層厚規制部材、
を有する現像装置を用いて画像を形成する画像形成装置、
を有する画像形成システムであって、
前記トナー粒子担持ローラに担持されたトナー粒子により現像される潜像は、格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を有し、
格子は、軸方向において複数種類のピッチで形成可能であり、
前記凹部の、前記軸方向におけるピッチは、前記格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより短いことを特徴とする画像形成システム。 - 加工工具により凹設された凹部と前記加工工具が接触しない面を有する凸部とを備えた中央部と、加工対象とされない両端部とを有し、前記中央部と前記両端部とに亘って当接される層厚規制部材により担持されたトナー粒子の層厚が規制されるトナー粒子担持ローラであって、
前記トナー粒子担持ローラに担持されたトナー粒子により現像される潜像は、格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を有し、
格子は、軸方向において複数種類のピッチで形成可能であり、
前記凹部の、前記軸方向におけるピッチは、前記格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより短いトナー粒子担持ローラの製造方法であって、
円筒形状の円筒部材の両端部に軸を有するフランジを取り付けるステップと、
前記フランジが取り付けられた前記円筒部材を、軸を中心として回転させつつ、前記円筒部材の表面を前記軸と同心状になるように切削するステップと、
互いに平行に配置され、互いに異なる2種類の螺旋状の溝をそのピッチが前記最長ピッチよりも短くなるように形成するための2つのダイスを回転させ、切削された前記円筒部材を回転させつつ、加工対象とされない両端部を残して、前記2つのダイス間をそれら軸方向に沿って移動させ、前記円筒部材の表面に前記ダイスが押圧されることにより、軸方向における中央部に加工工具により凹設された凹部と前記加工工具が接触しない面を有する凸部と、を形成するステップと、
を有することを特徴とするトナー粒子担持ローラの製造方法。
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