WO2022014534A1 - 現像装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a developing device for developing an electrostatic latent image formed on a photoconductor drum using a non-magnetic one-component developer, and an image forming device provided with this developing device.
- Patent Document 1 As described in Patent Document 1, as a developing device conventionally used in an image forming apparatus such as a printer and developing an electrostatic latent image formed on a photoconductor drum using a non-magnetic one-component developer. Development equipment is known. Such a developing device includes a developing housing, a developing roller, a supply roller that supplies toner to the developing roller, and a toner regulating blade (layer thickness regulating member) that regulates the layer thickness of toner on the developing roller.
- the toner control blade is arranged so as to extend toward the downstream side in the rotation direction of the developing roller, and has an edge portion that abuts on the developing roller.
- the edge portion of the toner regulation blade is formed of a plurality of curved surfaces whose radius of curvature becomes smaller toward the upstream side in the rotational direction of the developing roller, and the curved surface on the downstream side of the plurality of curved surfaces abuts on the developing roller. Therefore, it is possible to reduce the amount of toner to be conveyed while ensuring a wide contact width between the toner regulation blade and the developing roller. As a result, the elastic deformation of the tip of the edge portion is reduced and the wear is reduced, so that a desired toner layer can be formed and a stable toner charge amount can be obtained.
- the tip of the developer amount regulating blade (layer thickness regulating member) is bent over the entire width to the opposite side of the developing agent carrier (developing roller), whereby the blade is bent. Variations in the quality of the tip shape are suppressed, and the amount of toner on the developer carrier is maintained more uniform.
- the layer thickness regulating member is arranged so as to extend toward the downstream side in the rotational direction of the developing roller, the layer thickness regulating member is formed by abutting on the developing roller.
- a large amount of toner easily enters the regulated nip portion at one time, and the toner tends to aggregate in the regulated nip portion.
- the toner layer on the developing roller is partially thinned according to the position of the toner agglomerates on the developing roller, so that when an image with a high image density (solid image) is printed, streaks occur on the image. It will be easier to do.
- the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and stabilizes the supply of toner to the developing roller while reducing the stress received by the toner when passing through the regulated nip portion. It is an object of the present invention to provide a developing apparatus capable of reducing an image density difference between a paper front edge and a paper rear edge in a solid image and an image forming apparatus provided with the developing apparatus.
- the developing apparatus comprises a developing housing for accommodating a non-magnetic component toner and an elastic body having a cylindrical shape, is rotatably supported by the developing housing, and develops on a predetermined photoconductor drum. It consists of a developing roller that is arranged facing each other in the nip portion and carries the toner on the peripheral surface, and a foam elastic body having a cylindrical shape, is rotatably supported by the developing housing, and abuts on the peripheral surface of the developing roller. As a result, a supply nip portion is formed between the developing roller and the developing roller, and the toner is supplied to the developing roller, while the toner is collected from the developing roller.
- the supply roller and the developing roller rather than the supply nip portion.
- a layer thickness regulating member that abuts on the peripheral surface of the developing roller on the downstream side in the rotation direction and regulates the thickness of the toner on the developing roller is provided, and the layer thickness regulating member abuts on the developing roller.
- the layer thickness regulating member When the layer thickness regulating member is viewed from the axial direction of the developing roller in a non-existing state, the layer thickness regulating member has a fixed end portion fixed to the developing housing and rotation of the developing roller from the fixed end portion.
- a straight portion on the base end side extending linearly toward the peripheral surface of the developing roller on the upstream side in the direction and a free end of the layer thickness regulating member on the side opposite to the fixed end portion are formed, and the developing roller is formed.
- a plurality of arcuate portions that are continuous with each other so as to connect the distal end side straight portion extending linearly in the direction away from the peripheral surface and the proximal end side straight portion and the distal end side straight portion. It has a shape composed of a plurality of arc portions, in which the radius of curvature of the arc portion is set smaller as it is closer to the straight line portion on the tip side.
- the image forming apparatus includes the developing apparatus described above and a photoconductor drum on which an electrostatic latent image is formed on the surface and the toner is supplied from the developing roller.
- the present invention by stabilizing the supply of toner to the developing roller while reducing the stress received by the toner when passing through the regulated nip portion, the space between the front edge of the paper and the rear edge of the paper in a solid image is achieved.
- a developing device capable of reducing the difference in image density of the above and an image forming device including the developing device are provided.
- FIG. 1 is a side sectional view showing an internal structure of an image forming apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
- a monochrome printer is exemplified as the image forming apparatus 1, but the image forming apparatus may be a copying machine, a facsimile apparatus, or a multifunction device having these functions, and an image forming apparatus for forming a color image. It may be.
- the image forming apparatus 1 includes a main body housing 10 having a substantially rectangular parallelepiped housing structure, a paper feeding unit 20, an image forming unit 30, and a fixing unit 40 housed in the main body housing 10.
- the front cover 11 is provided on the front side of the main body housing 10, and the rear cover 12 is provided on the rear side.
- the rear cover 12 is a cover that is opened during seat jam and maintenance.
- the upper surface of the main body housing 10 is provided with a paper ejection portion 13 from which the sheet after image formation is discharged.
- Various devices for performing image formation are installed in the internal space S defined by the front cover 11, the rear cover 12, and the paper ejection unit 13.
- the paper feed unit 20 includes a paper feed cassette 21 that houses a sheet to be image-formed. A part of the paper cassette 21 projects further forward from the front surface of the main body housing 10. The upper surface of the portion of the paper cassette 21 housed in the main body housing 10 is covered with the paper cassette top plate 21U.
- the paper cassette 21 is provided with a sheet storage space for accommodating the bundle of sheets, a lift plate for lifting the bundle of sheets for paper feeding, and the like.
- a sheet feeding portion 21A is provided on the upper portion of the paper feed cassette 21 on the rear end side. In the sheet feeding section 21A, a paper feeding roller 21B for feeding out the uppermost sheet of the sheet bundle in the paper feed cassette 21 one by one is arranged.
- the image forming unit 30 performs an image forming process for forming a toner image on the sheet sent out from the paper feeding unit 20.
- the image forming unit 30 includes a photoconductor drum 31, a charging device 32, an exposure device (not shown in FIG. 2), a developing device 33, and a transfer roller 34 arranged around the photoconductor drum 31. include.
- the photoconductor drum 31 includes a rotation axis and a cylindrical surface that rotates around the rotation axis. An electrostatic latent image is formed on the cylindrical surface, and a toner image corresponding to the electrostatic latent image is supported on the cylindrical surface. As the photoconductor drum 31, an OPC photoconductor drum can be used.
- the charging device 32 uniformly charges the surface of the photoconductor drum 31, is arranged at a predetermined interval with respect to the photoconductor drum 31, and discharges when a predetermined voltage is applied. Includes Scorotron.
- the exposure device has a laser light source and optical system devices such as a mirror and a lens, and irradiates the peripheral surface of the photoconductor drum 31 with light modulated based on image data given from an external device such as a personal computer. To form an electrostatic latent image.
- the developing device 33 supplies toner to the peripheral surface of the photoconductor drum 31 in order to develop the electrostatic latent image on the photoconductor drum 31 to form a toner image.
- the transfer roller 34 is a roller for transferring the toner image formed on the peripheral surface of the photoconductor drum 31 onto the sheet.
- the transfer roller 34 abuts on the cylindrical surface of the photoconductor drum 31 to form a transfer nip portion.
- the transfer roller 34 is given a transfer bias having the opposite polarity to that of the toner.
- the fixing unit 40 performs a fixing process for fixing the transferred toner image on the sheet.
- the fixing portion 40 includes a fixing roller 41 having a heating source inside, and a pressure roller 42 that is pressed against the fixing roller 41 to form a fixing nip portion between the fixing roller 41 and the fixing roller 41.
- the melt viscosity (Pa ⁇ s) of the non-magnetic one-component toner used in the developing device 33 at 95 ° C. is set in the range of 10,000 or more and 200,000 or less.
- the main body housing 10 is provided with a main transport path 22F and an inverted transport path 22B for transporting the sheet.
- the main transport path 22F is provided as a paper ejection port 14 facing the paper ejection portion 13 on the upper surface of the main body housing 10 from the sheet feeding portion 21A of the paper feeding unit 20 via the image forming portion 30 and the fixing portion 40.
- the reverse transfer path 22B is a transfer path for returning the single-sided printed sheet to the upstream side of the image forming unit 30 in the main transfer path 22F when double-sided printing is performed on the sheet.
- the main transport path 22F is extended so as to pass through the transfer nip portion formed by the photoconductor drum 31 and the transfer roller 34 from the lower side to the upper side. Further, a resist roller pair 23 is arranged on the upstream side of the main transport path 22F with respect to the transfer nip portion. The sheet is temporarily stopped by the resist roller pair 23, skew correction is performed, and then the sheet is sent out to the transfer nip portion at a predetermined timing for image transfer.
- a plurality of transport rollers for transporting sheets are arranged at appropriate positions on the main transport path 22F and the reverse transport path 22B. For example, a paper ejection roller pair 24 is arranged in the vicinity of the paper ejection port 14.
- the reversing transport path 22B is formed between the outer surface of the reversing unit 25 and the inner surface of the rear cover 12 of the main body housing 10.
- One roller of the transfer roller 34 and the resist roller pair 23 is mounted on the inner surface of the reversing unit 25.
- the rear cover 12 and the reversing unit 25 can each rotate around the axis of the fulcrum portion 121 provided at the lower end thereof.
- the rear cover 12 is opened.
- the reversing unit 25 is opened in addition to the rear cover 12.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure around the photoconductor drum 31.
- the transfer roller 34 is arranged behind the photoconductor drum 31 so as to be in contact with the photoconductor drum 31, and the charging device 32 is arranged in front of and above the photoconductor drum 31 at predetermined intervals. It is arranged so as to face 31.
- a transfer nip portion is formed between the photoconductor drum 31 and the transfer roller 34, and the sheet passes through the transfer nip portion as shown by an arrow in FIG. At this time, the toner image is transferred from the photoconductor drum 31 to the sheet.
- the developing device 33 is arranged in front of and below the photoconductor drum 31 so as to face the photoconductor drum 31.
- the developing device 33 includes a developing housing 330, a developing roller 331, a supply roller 332, a stirring paddle 333, a regulating blade 334 (layer thickness regulating member), and a lower seal 335 (sealing member).
- the developing housing 330 houses a non-magnetic one-component toner inside.
- the developing housing 330 has a housing main body 330A and a housing lid portion 330B. As shown in FIG. 2, an opening for exposing a part of the developing roller 331 to the photoconductor drum 31 side is formed at the rear end portion of the developing housing 330.
- the developing roller 331 is rotatably supported by the developing housing 330 and has a peripheral surface for supporting toner.
- the developing roller 331 abuts on the photoconductor drum 31 and forms a developing nip portion for supplying toner to the photoconductor drum 31 together with the photoconductor drum 31.
- a cylindrical rubber layer (elastic body) is formed around the shaft of the SUS material or the SUM material.
- the rubber layer is made of NBR (Nitrile-Budiene Rubber) rubber as an example. Further, a predetermined coat layer may be formed on the surface of the rubber layer.
- the hardness of the surface of the developing roller 331 is set in the range of 50 or more and 80 or less in the Asker-C hardness.
- the supply roller 332 is arranged in front of and below the developing roller 331 so as to face the developing roller 331, and is rotatably supported by the developing housing 330.
- the supply roller 332 comes into contact with the developing roller 331 and forms a supply nip portion for supplying toner to the developing roller 331.
- the supply roller 332 is formed by fixing a cylindrical urethane sponge or a foam sponge (both elastic foams) around a predetermined metal shaft (shaft member).
- the hardness of the surface of the supply roller 332 is set in the range of 40 or more and 60 or less in terms of Asker-FP hardness.
- the supply nip width is set in a range of 0.2 mm or more and 1.5 mm or less in the rotational direction when viewed along the radial direction.
- the stirring paddle 333 is rotatably supported by the developing housing 330 in front of the supply roller 332. As shown in FIG. 2, the stirring paddle 333 includes an L-shaped shaft in a cross-sectional view and a PET film arranged so as to extend radially from the shaft.
- FIG. 2 shows the rotation directions of the developing roller 331, the supply roller 332, and the stirring paddle 333 when the image forming operation for the sheet is performed in the image forming apparatus 1.
- the developing roller 331 rotates so that its surface moves in the same direction as the surface of the photoconductor drum 31 at the developing nip portion.
- the peripheral speed ratio of the developing roller 331 to the photoconductor drum 31 is set to 1.55 times.
- the supply roller 332 rotates so that its surface moves in the direction opposite to the surface of the developing roller 331.
- the peripheral speed ratio of the developing roller 331 to the supply roller 332 is set to 1.55 times.
- the stirring paddle 333 rotates so as to supply the toner in the developing housing 330 to the supply roller 332 while scooping up the toner.
- the regulation blade 334 is in contact with the surface (peripheral surface) of the developing roller 331 on the downstream side in the rotation direction of the developing roller 331 from the supply nip portion and on the upstream side in the rotating direction of the developing roller 331 from the developing nip portion. ..
- the regulating blade 334 is fixed to the developing housing 330 so as to be inclined toward the upstream side in the rotational direction of the developing roller 331.
- the regulation blade 334 regulates the thickness (layer thickness) of the toner on the developing roller 331.
- the lower seal 335 is supported by the housing body 330A so as to close the gap between the developing roller 331 and the housing body 330A on the opposite side of the regulation blade 334.
- the tip of the lower seal 335 is in contact with the surface of the developing roller 331.
- the charging device 32 is arranged on the downstream side in the rotation direction of the photoconductor drum 31 when viewed from the transfer nip portion formed by the photoconductor drum 31 and the transfer roller 34. Therefore, a so-called cleanerless configuration is adopted, which is not provided with a known cleaning device. That is, when the toner image is transferred from the photoconductor drum 31 to the sheet at the transfer nip portion, the untransferred toner remains on the photoconductor drum 31. The untransferred toner passes through the charging device 32 and is recovered from the photoconductor drum 31 by the developing roller 331 of the developing device 33. At this time, when an image (toner image) is continuously formed on the sheet, the developing roller 331 collects the untransferred toner from the photoconductor drum 31, while the electrostatic latent image on the photoconductor drum 31. Supply toner to.
- the supply roller 332 supplies new toner to the developing roller 331 at the supply nip portion, and collects the toner not supplied from the developing roller 331 to the photoconductor drum 31 from the developing roller 331.
- FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the facing portions of the developing roller 331 and the supply roller 332 of the developing device 33 according to the embodiment of the present invention.
- the shafts of the developing roller 331 and the supply roller 332 are supported by the developing housing 330, respectively, so that the surface of the developing roller 331 bites into the surface of the supply roller 332 by the amount H.
- a supply nip portion SN having a predetermined width is formed between the developing roller 331 and the supply roller 332 along the mutual rotation direction. Since the hardness of the supply roller 332 is lower than the hardness of the developing roller 331, the supply nip portion SN is formed mainly by deforming the surface of the supply roller 332 as shown in FIG.
- the toner conveyed by the supply roller 332 stays on the upstream side of the supply nip portion SN, and a toner pool TN is formed. Even when a high-density image is formed on the photoconductor drum 31 by the toner pool TN, the toner can be stably supplied from the supply roller 332 to the developing roller 331.
- the developing roller 331 and the supply roller 332 come into contact with each other by point contact in a cross-sectional view, the toner pool TN as shown in FIG. 3 is not sufficiently formed, so that the toner supply property may be significantly reduced. ..
- the hardness of the developing roller 331 is set in the range of 50 or more and 80 or less in the Asker-C hardness in order to come into contact with a hard member called the photoconductor drum 31. Therefore, in order for the developing roller 331 to be recessed into the supply roller 332 as shown in FIG. 3, it is desirable that the hardness of the supply roller 332 is set lower than the hardness of the developing roller 331.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the regulation blade 334 of the developing apparatus 33 according to the present embodiment.
- FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the regulation blade 334 of the developing apparatus 33 according to the present embodiment is in contact with the developing roller 331.
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the regulation blade 334Z of another developing device compared with the developing device 33 according to the present embodiment.
- FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the regulation blade 334Z of another developing device compared with the developing device 33 according to the present embodiment is in contact with the developing roller 331.
- the regulating blade 334 when the regulating blade 334 is viewed from the axial direction of the developing roller 331 in a state where the regulating blade 334 is not in contact with the developing roller 331, the regulating blade 334 has a fixed end. It has a portion 334T (FIG. 5), a base end side straight line portion A, a tip end side straight line portion B, a first arc portion C, and a second arc portion D.
- the fixed end portion 334T is a portion of the regulation blade 334 that is fixed to the developing housing 330 and is supported by the support member 334S fixed to the developing housing 330.
- the support member 334S is composed of a plurality of members in FIG. 2, the support member 334S may be a single member.
- the base end side straight portion A is a portion of the regulation blade 334 that extends linearly from the fixed end portion 334T toward the peripheral surface of the developing roller 331 on the upstream side in the rotational direction of the developing roller 331.
- the tip side straight portion B is a portion of the regulation blade 334 that forms a free end of the regulation blade 334 on the side opposite to the fixed end portion 334T and extends linearly in a direction away from the peripheral surface of the developing roller 331. Is.
- the first arc portion C and the second arc portion D are a plurality of arc portions that are continuous with each other so as to connect the base end side straight line portion A and the tip end side straight line portion B.
- the radius of curvature of the plurality of arc portions is set smaller as it is closer to the tip side straight portion B. That is, the radius of curvature of the second arc portion D in FIG. 4 is smaller than the radius of curvature of the first arc portion C.
- the regulation blade 334 When the regulation blade 334 is supported by the support member 334S, as shown in FIG. 5, the first arc portion C and the second arc portion D of the regulation blade 334 come into contact with the peripheral surface of the developing roller 331, and the regulation nip portion P To form.
- the toner supplied from the supply roller 332 to the developing roller 331 is regulated by the regulating nip portion P, and is supplied to the developing nip portion where the photoconductor drum 31 and the developing roller 331 face each other.
- the radius of curvature of the plurality of arc portions (first arc portion C, second arc portion D) of the regulation blade 334 is set smaller as it is closer to the tip side straight portion B.
- the radius of curvature of the plurality of arc portions is set larger toward the downstream side in the rotation direction of the developing roller 331. Therefore, around the regulation nip portion P, the toner layer can be gradually regulated by each arc shape while the plurality of arc portions press the toner layer in a planar manner toward the peripheral surface of the developing roller 331. As a result, the toner easily enters the regulation nip portion P smoothly.
- the regulation blade 334 extends linearly from the fixed end portion 334T toward the peripheral surface of the development roller 331 on the upstream side in the rotation direction of the development roller 331, the regulation blade 334 extends.
- the developing roller 331 is arranged so as to extend toward the downstream side in the rotation direction, a large amount of toner is suppressed from entering the regulated nip portion P at one time, and the toner is prevented from entering the regulated nip portion P. Aggregation is suppressed.
- the toner smoothly enters the regulation nip portion P as described above, and the excess toner is removed. It is easy to flow away from the peripheral surface of the developing roller 331 along the shape of the arc portion on the upstream side and the straight portion B on the tip side, and it is suppressed that a large amount of toner stays on the upstream side of the regulation nip portion P.
- the toner supplied from the supply roller 332 to the developing roller 331 easily passes through the regulation nip portion P, and the toner is applied to the developing nip portion from the front edge of the solid image to the rear edge of the paper. It is possible to continue to supply stably. As a result, by stabilizing the supply of toner to the developing roller 331 while reducing the stress received by the toner when passing through the regulated nip portion P, the space between the front edge of the paper and the rear edge of the paper in the solid image is stabilized. It is possible to reduce the difference in image density.
- the plurality of arc portions (first arc portion C, first arc portion C, first 2 The arc portion D) forms a clothoid curve. That is, the slope of the tangent line of the first arc portion C and the slope of the tangent line of the second arc portion D are continuously set so as to include the boundary portion between the first arc portion C and the second arc portion D. The same applies to the boundary portion between the first arc portion C and the base end side straight line portion A, and the boundary portion between the second arc portion D and the tip end side straight line portion B.
- the toner flow may become unstable at the boundary between the adjacent arcs. While being suppressed, the stress of the toner around the regulation nip portion P is further reduced.
- the support member 334S supports the fixed end portion 334T of the regulation blade 334 so as to abut on the peripheral surface of the developing roller 331. That is, in the present embodiment, the region including the boundary portion between the first arc portion C and the second arc portion D is in contact with the peripheral surface of the developing roller 331 with a width.
- the plurality of arc portions can stably press the toner layer toward the peripheral surface of the developing roller 331 in a planar shape, the toner layer is pressed into each arc shape. Gradually regulated by means of more stable realization. As a result, it becomes easier for the toner to enter the regulation nip portion P more smoothly.
- the regulation blade 334 is a SUS301-CSP specified in JIS G4313 that has been subjected to tempering treatment of any of 3/4 ⁇ H, H and EH, or JIS G4313.
- the SUS304-CSP specified in the above is composed of one of 3/4 ⁇ H and H which has been subjected to a tempering treatment.
- the melt viscosity (Pa ⁇ s) of the non-magnetic one-component toner used in the developing device 33 at 95 ° C. is set in the range of 10,000 or more and 200,000 or less. In this case, it is possible to reduce the electric power input to the fixing unit 40 in order to fix the toner on the sheet.
- the regulated blade 334 has the above-mentioned shape and therefore passes through the regulated nip portion P. It is possible to stabilize the supply of toner to the developing roller 331 while reducing the stress received by the toner. Therefore, it is possible to reduce image defects such as density reduction and density unevenness when solid images are continuously printed.
- the non-magnetic toner is used to reduce the stress on the toner when passing through the regulated nip portion, and to improve the supply of toner to the developing roller.
- the non-magnetic toner is used to reduce the stress on the toner when passing through the regulated nip portion, and to improve the supply of toner to the developing roller.
- Table 1 shows the detailed conditions and experimental results of each Example and Comparative Example.
- a solid image is printed using the regulation blade 334Z shown in FIGS. 6 and 7, and in the embodiment, the solid image is printed using the regulation blade 334 according to the present embodiment shown in FIGS. 4 and 5. Is printed. In each case, the density difference between the density at the front and rear edges of the paper and the density of each density is measured.
- the developing apparatus 33 according to the embodiment of the present invention and the image forming apparatus 1 provided with the developing apparatus 33 have been described above. According to the present invention, by stabilizing the supply of toner to the developing roller while reducing the stress received by the toner when passing through the regulated nip portion, the space between the front edge of the paper and the rear edge of the paper in a solid image is achieved.
- a developing device capable of reducing the difference in image density of the above and an image forming device including the developing device are provided.
- the present invention is not limited to this, and for example, the following modified embodiments can be adopted.
- the image forming apparatus 1 is provided with one developing apparatus 33, but the image forming apparatus 1 is a color image forming apparatus having development apparatus 33 corresponding to a plurality of colors. It may be.
- the development housing 330 of the developing apparatus 33 has been described as storing the non-magnetic toner inside, but a toner container and a toner cartridge for storing the non-magnetic toner are provided separately from the developing housing 330. It may have.
- the regulation blade 334 has been described as having two arc portions (first arc portion C and second arc portion D), but the present invention is limited thereto. is not it.
- the regulation blade 334 may have three or more arcs, and it is desirable that these arcs form a clothoid curve.
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Abstract
現像装置(33)は、感光体ドラム(31)に対向する現像ローラー(331)と、供給ローラー(332)と、規制ブレード(334)と、を備える。供給ローラー(332)は、現像ローラー(331)に前記トナーを供給する一方、現像ローラー(331)からトナーを回収する。規制ブレード(334)は、固定端部(334T)と、基端側直線部(A)と、先端側直線部(B)と、第1円弧部(C)と、第2円弧部(D)とを有する。第2円弧部(D)の曲率半径は、第1円弧部Cの曲率半径よりも小さく設定されている。
Description
本発明は、非磁性一成分現像剤を用いて、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する為の現像装置およびこの現像装置を備えた画像形成装置に関する。
従来、プリンター等の画像形成装置に用いられ、非磁性一成分現像剤を用いて、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像装置として、特許文献1に記載されているような現像装置が知られている。かかる現像装置は、現像ハウジングと、現像ローラーと、当該現像ローラーにトナーを供給する供給ローラーと、現像ローラー上のトナーの層厚を規制するトナー規制ブレード(層厚規制部材)と、を有する。トナー規制ブレードは、現像ローラーの回転方向下流側に向かって延びるように配置され、現像ローラーに当接するエッジ部を有する。トナー規制ブレードのエッジ部は、現像ローラーの回転方向上流側に向けて曲率半径が小さくなる複数の曲面で形成され、かつ、複数の曲面のうち下流側の曲面が現像ローラーに当接する。このため、トナー規制ブレードと現像ローラーとの接触幅が広く確保されつつ、搬送されるトナー量を低減させることができる。この結果、エッジ部の先端の弾性変形が小さくなり、摩耗が低減されることで、所望のトナー層を形成し、安定したトナー帯電量を得ることができる。
また、特許文献2に開示された現像装置では、現像剤量規制ブレード(層厚規制部材)の先端部が全幅にわたって、現像剤担持体(現像ローラー)とは逆側に折り曲げられることで、ブレード先端形状の品質のバラつきが抑えられ、現像剤担持体上のトナー量がより均一に維持される。
特許文献1に記載された技術では、層厚規制部材が、現像ローラーの回転方向下流側に向かって延びるように配置されているため、層厚規制部材が現像ローラーに当接することで形成される規制ニップ部に一度に多量のトナーが進入しやすく、規制ニップ部内でトナーが凝集しやすくなる。この結果、現像ローラー上ではトナーの凝集物の位置に応じて部分的に現像ローラー上のトナー層が薄層となるため、高い画像密度の画像(ベタ画像)を印字すると画像上にスジが発生しやすくなる。また、特許文献2に記載された技術では、層厚規制部材の折り曲げによってその剛性が高まるため、線圧が上がり規制ニップ部の幅が広くなる。このため、層厚規制部材が強い押圧力で現像ローラーに当接するため、層厚規制後の現像ローラー上のトナー量が少なくなりやすく、ベタ画像を連続印字する際に現像ローラーから感光体ドラムに消費されるべき量のトナーを層厚規制部材から現像ニップ部に供給することができず、追従性不良による濃度低下や濃度ムラといった画像欠陥が生じやすいという問題があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、規制ニップ部を通過する際にトナーが受けるストレスを低減しつつ、現像ローラーへのトナーの供給性を安定化させることで、ベタ画像における用紙先端と用紙後端との間の画像濃度差を低減することが可能な現像装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の一局面に係る現像装置は、非磁性一成分のトナーを収容する現像ハウジングと、円筒形状を有する弾性体からなり、前記現像ハウジングに回転可能に支持され、所定の感光体ドラムに現像ニップ部において対向して配置され、周面に前記トナーを担持する現像ローラーと、円筒形状を有する発泡弾性体からなり、前記現像ハウジングに回転可能に支持され、前記現像ローラーの周面に当接することで前記現像ローラーとの間で供給ニップ部を形成し、前記現像ローラーに前記トナーを供給する一方、前記現像ローラーから前記トナーを回収する、供給ローラーと、前記供給ニップ部よりも前記現像ローラーの回転方向下流側で前記現像ローラーの周面に当接し、前記現像ローラー上の前記トナーの厚さを規制する層厚規制部材と、を備え、前記層厚規制部材が前記現像ローラーに当接していない状態において当該層厚規制部材を前記現像ローラーの軸方向から見た場合、前記層厚規制部材は、前記現像ハウジングに固定される固定端部と、前記固定端部から前記現像ローラーの回転方向上流側の前記現像ローラーの周面に向かって直線的に延びる基端側直線部と、前記固定端部とは反対側で前記層厚規制部材の自由端を形成するとともに、前記現像ローラーの周面から離れる方向に向かって直線的に延びる先端側直線部と、前記基端側直線部と前記先端側直線部とを接続するように互いに連続する複数の円弧部であって、当該複数の円弧部の曲率半径が前記先端側直線部に近いほど小さく設定されている、複数の円弧部と、からなる形状を有する。
本発明の一の局面に係る画像形成装置は、上記に記載の現像装置と、表面に静電潜像が形成され、前記現像ローラーから前記トナーが供給される感光体ドラムと、を備える。
本発明によれば、規制ニップ部を通過する際にトナーが受けるストレスを低減しつつ、現像ローラーへのトナーの供給性を安定化させることで、ベタ画像における用紙先端と用紙後端との間の画像濃度差を低減することが可能な現像装置およびこれを備えた画像形成装置が提供される。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置1の内部構造を示す側断面図である。ここでは、画像形成装置1としてモノクロプリンターを例示するが、画像形成装置は、複写機、ファクシミリ装置、或いは、これらの機能を備える複合機であってもよく、またカラー画像を形成する画像形成装置であっても良い。
画像形成装置1は、略直方体形状の筐体構造を有する本体ハウジング10と、この本体ハウジング10内に収容される給紙部20、画像形成部30、定着部40と、を含む。
本体ハウジング10の前面側には前カバー11が、後面側には後カバー12が各々備えられている。後カバー12は、シートジャムやメンテナンスの際に開放されるカバーである。また、本体ハウジング10の上面には、画像形成後のシートが排出される排紙部13が備えられている。前カバー11と、後カバー12と、排紙部13とによって画定される内部空間Sに、画像形成を実行するための各種装置が内装される。
給紙部20は、画像形成処理が施されるシートを収容する給紙カセット21を含む。この給紙カセット21は、その一部が本体ハウジング10の前面からさらに前方に突出している。給紙カセット21のうち、本体ハウジング10内に収容されている部分の上面は、給紙カセット天板21Uによって覆われている。給紙カセット21には、前記シートの束が収容されるシート収容空間、前記シートの束を給紙のためにリフトアップするリフト板等が備えられている。給紙カセット21の後端側の上部にはシート繰出部21Aが設けられている。このシート繰出部21Aには、給紙カセット21内のシート束の最上層のシートを1枚ずつ繰り出すための給紙ローラー21Bが配置されている。
画像形成部30は、給紙部20から送り出されるシートにトナー画像を形成する画像形成処理を行う。画像形成部30は、感光体ドラム31と、この感光体ドラム31の周囲に配置された、帯電装置32、露光装置(図2には表れていない)、現像装置33、転写ローラー34と、を含む。
感光体ドラム31は、回転軸と、回転軸回りに回転する円筒面と、を備える。円筒面には、静電潜像が形成されるとともに、該静電潜像に応じたトナー像が円筒面に担持される。感光体ドラム31としては、OPC感光体ドラムを用いることができる。
帯電装置32は、感光体ドラム31の表面を均一に帯電するものであって、感光体ドラム31に対して所定の間隔をおいて配置され、かつ、所定の電圧が印加されることで放電するスコロトロンを含む。
露光装置は、レーザー光源とミラーやレンズ等の光学系機器とを有し、感光体ドラム31の周面に、パーソナルコンピューター等の外部装置から与えられる画像データに基づいて変調された光を照射して、静電潜像を形成する。
現像装置33は、感光体ドラム31上の前記静電潜像を現像してトナー像を形成するために、感光体ドラム31の周面にトナーを供給する。
転写ローラー34は、感光体ドラム31の周面に形成されたトナー像をシート上に転写させるためのローラーである。転写ローラー34は、感光体ドラム31の円筒面に当接し、転写ニップ部を形成している。この転写ローラー34には、トナーと逆極性の転写バイアスが与えられる。
定着部40は、転写されたトナー像をシート上に定着する定着処理を行う。定着部40は、加熱源を内部に備えた定着ローラー41と、この定着ローラー41に対して圧接され、定着ローラー41との間に定着ニップ部を形成する加圧ローラー42とを含む。トナー像が転写されたシートが前記定着ニップ部に通紙されると、トナー像は、定着ローラー41による加熱および加圧ローラー42による押圧により、シート上に定着される。なお、本実施形態では、現像装置33において使用される非磁性一成分トナーの95℃における溶融粘度(Pa・s)が10000以上200000以下の範囲に設定されている。
本体ハウジング10内には、シートを搬送するために、主搬送路22F及び反転搬送路22Bが備えられている。主搬送路22Fは、給紙部20のシート繰出部21Aから画像形成部30及び定着部40を経由して、本体ハウジング10上面の排紙部13に対向して設けられている排紙口14まで延びている。反転搬送路22Bは、シートに対して両面印刷を行う場合に、片面印刷されたシートを主搬送路22Fにおける画像形成部30の上流側に戻すための搬送路である。
主搬送路22Fは、感光体ドラム31および転写ローラー34によって形成される転写ニップ部を、下方から上方に向かって、通過するように延設される。また、主搬送路22Fの、転写ニップ部よりも上流側には、レジストローラー対23が配置されている。シートは、レジストローラー対23にて一旦停止され、スキュー矯正が行われた後、画像転写のための所定のタイミングで、前記転写ニップ部に送り出される。主搬送路22F及び反転搬送路22Bの適所には、シートを搬送するための搬送ローラーが複数配置されており、例えば排紙口14の近傍には排紙ローラー対24が配置されている。
反転搬送路22Bは、反転ユニット25の外側面と、本体ハウジング10の後カバー12の内面との間に形成されている。なお、反転ユニット25の内側面には転写ローラー34及びレジストローラー対23の一方のローラーが搭載されている。後カバー12及び反転ユニット25は、それらの下端に設けられた支点部121の軸回りに各々回動可能である。反転搬送路22Bにおいてシートジャムが発生した場合、後カバー12が開放される。主搬送路22Fでシートジャムが発生した場合、或いは感光体ドラム31のユニットや現像装置33が外部に取り出される場合には、後カバー12に加えて反転ユニット25も開放される。
図2は、感光体ドラム31の周辺の構造を示す断面図である。本実施形態では、感光体ドラム31の後方において転写ローラー34が感光体ドラム31に当接するように配置され、感光体ドラム31の前方かつ上方において帯電装置32が所定の間隔をおいて感光体ドラム31に対向するように配置されている。感光体ドラム31と転写ローラー34との間には、転写ニップ部が形成され、当該転写ニップ部を図2の矢印のようにシートが通過する。この際、感光体ドラム31からシートにトナー像が転写される。
現像装置33は、感光体ドラム31の前方かつ下方において、感光体ドラム31に対向するように配置されている。現像装置33は、現像ハウジング330と、現像ローラー331と、供給ローラー332と、攪拌パドル333と、規制ブレード334(層厚規制部材)と、ロワーシール335(シール部材)と、を有する。
現像ハウジング330は、内部に非磁性一成分トナーを収容する。現像ハウジング330は、ハウジング本体330Aと、ハウジング蓋部330Bとを有する。図2に示すように、現像ハウジング330の後端部には現像ローラー331の一部を感光体ドラム31側に露出させるための開口部が形成されている。
現像ローラー331は、現像ハウジング330に回転可能に支持され、トナーを担持する周面を有している。現像ローラー331は、感光体ドラム31に当接し、トナーを感光体ドラム31に供給するための現像ニップ部を感光体ドラム31とともに形成している。現像ローラー331では、SUS材またはSUM材のシャフトの周囲に、円筒状のゴム層(弾性体)が形成されている。当該ゴム層は一例としてNBR(Nitril-Butadiene Rubber)ゴムからなる。また、前記ゴム層の表面に所定のコート層が形成されてもよい。本実施形態では、現像ローラー331の表面の硬度が、Asker-C硬度で50以上80以下の範囲に設定されている。
供給ローラー332は、現像ローラー331の前方かつ下方において現像ローラー331に対向するように配置され、現像ハウジング330に回転可能に支持されている。供給ローラー332は、現像ローラー331に当接し、トナーを現像ローラー331に供給するための供給ニップ部を形成している。供給ローラー332は、金属製の所定のシャフト(軸部材)の周囲に円筒状のウレタンスポンジまたは発砲スポンジ(いずれも弾性発泡体)が固定されることで形成される。本実施形態では、供給ローラー332の表面の硬度が、Asker-FP硬度で40以上60以下の範囲に設定されている。また、前記供給ニップ幅は、径方向に沿って見た場合、回転方向において0.2mm以上1.5mm以下の範囲に設定されている。
攪拌パドル333は、供給ローラー332の前方において現像ハウジング330に回転可能に支持されている。攪拌パドル333は、図2に示すように断面視でL字状のシャフトと、当該シャフトから径方向に延びるように配置されたPETフィルムとを含む。
なお、図2には、画像形成装置1においてシートに対する画像形成動作が行われる際の現像ローラー331、供給ローラー332および攪拌パドル333の回転方向が図示されている。現像ローラー331は、その表面が現像ニップ部において感光体ドラム31の表面と同じ方向に移動するように回転する。一例として、現像ローラー331の感光体ドラム31に対する周速比は、1.55倍に設定されている。供給ローラー332は、その表面が現像ローラー331の表面とは逆方向に移動するように回転する。現像ローラー331の供給ローラー332に対する周速比は1.55倍に設定されている。攪拌パドル333は、現像ハウジング330内のトナーを掬い上げながら供給ローラー332に供給するように回転する。
規制ブレード334は、前記供給ニップ部よりも現像ローラー331の回転方向下流側かつ前記現像ニップ部よりも現像ローラー331の回転方向上流側において、現像ローラー331の表面(周面)に当接している。規制ブレード334は、現像ローラー331の回転方向上流側に向かって傾斜するように現像ハウジング330に固定されている。規制ブレード334は、現像ローラー331上のトナーの厚さ(層厚)を規制する。
ロワーシール335は、規制ブレード334とは反対側で現像ローラー331とハウジング本体330Aとの間の隙間を塞ぐようにハウジング本体330Aに支持されている。ロワーシール335の先端部は現像ローラー331の表面に当接している。
本実施形態では、図2に示すように、感光体ドラム31と転写ローラー34とによって形成される転写ニップ部から見て、感光体ドラム31の回転方向下流側には帯電装置32が配置されており、公知のクリーニング装置が備えられていない、いわゆるクリーナレス構成が採用されている。すなわち、転写ニップ部において感光体ドラム31からシートにトナー像が転写されると、未転写トナーが感光体ドラム31上に残存する。当該未転写トナーは、帯電装置32を通過して、現像装置33の現像ローラー331によって感光体ドラム31から回収される。この際、シートに対して連続的に画像(トナー像)が形成される場合には、現像ローラー331は感光体ドラム31から未転写トナーを回収する一方、感光体ドラム31上の静電潜像にトナーを供給する。
一方、供給ローラー332は、前記供給ニップ部において現像ローラー331に新しいトナーを供給する一方、現像ローラー331から感光体ドラム31に供給されなかったトナーを現像ローラー331から回収する。
図3は、本発明の一実施形態に係る現像装置33の現像ローラー331および供給ローラー332の対向部を拡大した断面図である。本実施形態では、現像ローラー331の表面が供給ローラー332の表面に食い込み量Hだけ食い込むように現像ローラー331および供給ローラー332のシャフトがそれぞれ現像ハウジング330に支持されている。この結果、現像ローラー331と供給ローラー332との間には、互いの回転方向に沿って所定の幅を有する供給ニップ部SNが形成される。なお、現像ローラー331の硬度よりも供給ローラー332の硬度が低いため、図3に示すように、主に供給ローラー332の表面が変形することで、前記供給ニップ部SNが形成される。したがって、現像ローラー331および供給ローラー332がそれぞれ回転すると、供給ローラー332によって搬送されるトナーが供給ニップ部SNの上流側で滞留し、トナー溜まりTNが形成される。当該トナー溜まりTNによって、感光体ドラム31上に高濃度の画像が形成される場合でも、供給ローラー332から現像ローラー331に安定してトナーを供給することができる。
一方、現像ローラー331と供給ローラー332とが、断面視において点接触で互いに接触する場合、図3に示すようなトナー溜まりTNが充分に形成されないため、トナーの供給性が著しく低下することがある。
このため、適度な食い込み量Hになるように現像ローラー331と供給ローラー332の軸間距離(シャフト間距離)やそれぞれの直径が設定されることが望ましい。現像ローラー331の硬度は、感光体ドラム31という硬い部材と接触するために、Asker-C硬度で50以上80以下の範囲に設定される。したがって、図3のように現像ローラー331が供給ローラー332にめり込んだ構成とするためには、供給ローラー332の硬度が現像ローラー331の硬度よりも低く設定されることが望ましい。
図4は、本実施形態に係る現像装置33の規制ブレード334の模式的な断面図である。図5は、本実施形態に係る現像装置33の規制ブレード334が現像ローラー331に当接した状態を示す模式的な断面図である。一方、図6は、本実施形態に係る現像装置33と比較される他の現像装置の規制ブレード334Zの模式的な断面図である。図7は、本実施形態に係る現像装置33と比較される他の現像装置の規制ブレード334Zが現像ローラー331に当接した状態を示す模式的な断面図である。
図4を参照して、本実施形態では、規制ブレード334が現像ローラー331に当接していない状態において、当該規制ブレード334を現像ローラー331の軸方向から見た場合、規制ブレード334は、固定端部334T(図5)と、基端側直線部Aと、先端側直線部Bと、第1円弧部Cと、第2円弧部Dと、を有している。
固定端部334Tは、規制ブレード334のうち現像ハウジング330に固定される部分であって、現像ハウジング330に固定された支持部材334Sに支持される。なお、図2では、支持部材334Sが複数の部材によって構成されているが、支持部材334Sは単一の部材であってもよい。
基端側直線部Aは、規制ブレード334のうち、固定端部334Tから現像ローラー331の回転方向上流側の現像ローラー331の周面に向かって直線的に延びる部分である。
先端側直線部Bは、規制ブレード334のうち、固定端部334Tとは反対側で規制ブレード334の自由端を形成するとともに、現像ローラー331の周面から離れる方向に向かって直線的に延びる部分である。
第1円弧部Cおよび第2円弧部Dは、基端側直線部Aと先端側直線部Bとを接続するように互いに連続する複数の円弧部である。当該複数の円弧部の曲率半径は、先端側直線部Bに近いほど小さく設定されている。すなわち、図4の第2円弧部Dの曲率半径は、第1円弧部Cの曲率半径よりも小さい。
規制ブレード334が支持部材334Sによって支持されると、図5に示すように、規制ブレード334の第1円弧部Cおよび第2円弧部Dが現像ローラー331の周面に当接し、規制ニップ部Pを形成する。供給ローラー332から現像ローラー331に供給されたトナーは、規制ニップ部Pにおいて規制され、感光体ドラム31と現像ローラー331とが互いに対向する現像ニップ部に供給される。
上記のような構成によれば、規制ブレード334の複数の円弧部(第1円弧部C、第2円弧部D)の曲率半径が先端側直線部Bに近いほど小さく設定されている。換言すれば、複数の円弧部の曲率半径が現像ローラー331の回転方向下流側に向かって大きく設定されている。このため、規制ニップ部Pの周辺では、複数の円弧部がトナー層を現像ローラー331の周面に向かって面状に押圧しながら、トナー層を各円弧形状によって徐々に規制することができる。この結果、トナーが規制ニップ部Pにスムーズに進入しやすくなる。この際、規制ブレード334の基端側直線部Aが、固定端部334Tから現像ローラー331の回転方向上流側の現像ローラー331の周面に向かって直線的に延びているため、規制ブレード334が現像ローラー331の回転方向下流側に向かって延びるように配置されている場合と比較して、規制ニップ部Pに一度に多量のトナーが進入することが抑制され、規制ニップ部P内でトナーが凝集することが抑止される。また、上記の構成では、複数の円弧部のうち曲率半径の小さな円弧部が上流側に配置されているため、上記のようにトナーが規制ニップ部Pにスムーズに進入しつつ、余剰のトナーは上流側の円弧部の形状および先端側直線部Bに沿って現像ローラー331の周面から離れるように流れやすく、規制ニップ部Pの上流側に多量のトナーが滞留することが抑止される。このような動的なトナーの流れによって、供給ローラー332から現像ローラー331に供給されたトナーが規制ニップ部Pを通過しやすく、ベタ画像の用紙先端から用紙後端にかけて、現像ニップ部にトナーを安定して供給し続けることができる。この結果、規制ニップ部Pを通過する際にトナーが受けるストレスを低減しつつ、現像ローラー331へのトナーの供給性を安定化させることで、ベタ画像における用紙先端と用紙後端との間の画像濃度差を低減することが可能となる。
更に、本実施形態では、規制ブレード334が現像ローラー331に当接していない状態において当該規制ブレード334を現像ローラー331の軸方向から見た場合、前記複数の円弧部(第1円弧部C、第2円弧部D)はクロソイド曲線を形成している。すなわち、第1円弧部Cと第2円弧部Dとの境界部分を含むように、第1円弧部Cの接線の傾きおよび第2円弧部Dの接線の傾きが連続的に設定されている。なお、第1円弧部Cと基端側直線部Aとの境界部分、第2円弧部Dと先端側直線部Bとの境界部分についても同様である。
このような構成によれば、複数の円弧部が互いの接線の傾きが連続的に変化するように接続されているため、隣接する円弧同士の境界部分でトナーの流れが不安定になることが抑止されるとともに、規制ニップ部P周辺におけるトナーのストレスが更に低減される。
そして、現像装置33が組み立てられた状態、すなわち、規制ブレード334が現像ローラー331に当接した状態では、規制ブレード334のうち第1円弧部Cの一部および第2円弧部Dの一部が現像ローラー331の周面にそれぞれ当接するように、支持部材334Sが規制ブレード334の固定端部334Tを支持している。すなわち、本実施形態では、第1円弧部Cおよび第2円弧部Dの境界部分を含む領域が現像ローラー331の周面に幅をもって当接している。
このような構成によれば、規制ニップ部Pでは、複数の円弧部がトナー層を現像ローラー331の周面に向かって面状に安定して押圧することができるため、トナー層を各円弧形状によって徐々に規制することが更に安定して実現される。この結果、トナーが規制ニップ部Pに更にスムーズに進入しやすくなる。
なお、本実施形態に係る規制ブレード334は、JIS G4313に規定されるSUS301-CSPに3/4・H、HおよびEHのうちのいずれかの調質処理が施されたもの、または、JIS G4313に規定されるSUS304-CSPに3/4・HおよびHのうちのいずれかの調質処理が施されたものから構成される。
このような構成によれば、規制ブレード334としてバネ用ステンレス材に所定の調質処理を施されたものを使用することで、バネ性を維持しつつ規制ブレード334の硬さが増すことが可能となる。この結果、トナーの層厚規制機能を長期に亘って安定して維持することができる。
更に、現像装置33において使用される非磁性一成分トナーの95℃における溶融粘度(Pa・s)が10000以上200000以下の範囲に設定されることが更に望ましい。この場合、トナーをシートに定着させるために、定着部40に入力する電力を低減することが可能となる。一方、このように溶融粘度が比較的低く装置内の温度によって粘性が増加しやすいトナーであっても、規制ブレード334が前述のような形状を有していることで、規制ニップ部Pを通過する際にトナーが受けるストレスを低減しつつ、現像ローラー331へのトナーの供給性を安定化させることができる。このため、ベタ画像を連続して印字した場合における濃度低下や濃度ムラのような画像欠陥を低減することが可能となる。
また、上記のような現像装置33を有する画像形成装置1では、非磁性トナーを用いて、規制ニップ部を通過する際にトナーが受けるストレスを低減しつつ、現像ローラーへのトナーの供給性を安定化させることで、ベタ画像における用紙先端と用紙後端との間の画像濃度差を低減することが可能となる。
次に、現像装置33の好ましい態様について、実施例をもとに説明する。なお、以後の各実験は、下記の実験条件にて行った。
<実験条件について>
・感光体ドラム31:OPCドラム
・感光体ドラム31の回転数:118rpm
・現像ローラー331の回転数:267rpm
・感光体ドラム31に対する現像ローラー331の周速比:1.55
・現像バイアスDC成分:300V
・供給バイアスDC成分:400V
・感光体ドラム31の表面電位:650V
・現像ローラー331の直径:13mm
・現像ローラーのAsker-C硬度:70
・供給ローラー332の直径:13mm
・感光体ドラム31の直径:24mm
・非磁性トナーの平均粒子径:8.0μm(D50)
・規制ブレード334
・・材料:SUS304 CSP 1H、厚さ0.1mm
・・ブレード自由長:8.4mm
・・先端曲率半径:0.3mm
・・先端長さ:0.3mm、食い込み量:0.9mm
・・押圧荷重:45N/m
表1に、各実施例および比較例の詳細条件および実験結果を示す。比較例は、図6、図7に示す規制ブレード334Zを用いてベタ画像を印字したものであり、実施例は、図4、図5に示す本実施形態に係る規制ブレード334を用いてベタ画像を印字したものである。いずれも、用紙の先端および後端における濃度と各濃度の濃度差が測定されている。
<実験条件について>
・感光体ドラム31:OPCドラム
・感光体ドラム31の回転数:118rpm
・現像ローラー331の回転数:267rpm
・感光体ドラム31に対する現像ローラー331の周速比:1.55
・現像バイアスDC成分:300V
・供給バイアスDC成分:400V
・感光体ドラム31の表面電位:650V
・現像ローラー331の直径:13mm
・現像ローラーのAsker-C硬度:70
・供給ローラー332の直径:13mm
・感光体ドラム31の直径:24mm
・非磁性トナーの平均粒子径:8.0μm(D50)
・規制ブレード334
・・材料:SUS304 CSP 1H、厚さ0.1mm
・・ブレード自由長:8.4mm
・・先端曲率半径:0.3mm
・・先端長さ:0.3mm、食い込み量:0.9mm
・・押圧荷重:45N/m
表1に、各実施例および比較例の詳細条件および実験結果を示す。比較例は、図6、図7に示す規制ブレード334Zを用いてベタ画像を印字したものであり、実施例は、図4、図5に示す本実施形態に係る規制ブレード334を用いてベタ画像を印字したものである。いずれも、用紙の先端および後端における濃度と各濃度の濃度差が測定されている。
表1に示すように、比較例と比較して実施例では、用紙後端の画像濃度の低下が抑制され、全面にわたって安定した濃度を維持することができている。この結果は、トナーが潤沢に供給されるベタ画像の用紙先端では実施例と比較例との間でトナー搬送量の差が見られないものの、用紙後端においてトナー供給量が減ると規制ニップ部Pにおけるトナーの通過量に差が生じるためと推定される。比較例では、規制ニップ部Pの上流側でのトナーの滞留が多く、実施例では上記の滞留が少ないものと推定される。
なお、上記と同様の評価結果(効果)が、現像ローラー331の直径が11.0mm以上15.0mmの以下の範囲で再現された。同様に、上記と同様の評価結果(効果)が、現像ローラー331と供給ローラー332との周速比(現像ローラー331の方が高い周速度)が1.3以上1.8以下の範囲で再現された。
以上、本発明の実施形態に係る現像装置33およびこれを備えた画像形成装置1について説明した。本発明によれば、規制ニップ部を通過する際にトナーが受けるストレスを低減しつつ、現像ローラーへのトナーの供給性を安定化させることで、ベタ画像における用紙先端と用紙後端との間の画像濃度差を低減することが可能な現像装置およびこれを備えた画像形成装置が提供される。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採用することができる。
(1)上記の実施形態では、画像形成装置1に1つの現像装置33が備えられる態様にて説明したが、画像形成装置1は複数の色に応じた現像装置33をそれぞれ有するカラー画像形成装置であってもよい。
(2)上記の実施形態では、現像装置33の現像ハウジング330が内部に非磁性トナーを貯留する態様にて説明したが、現像ハウジング330とは別に非磁性トナーを収容するトナーコンテナ、トナーカートリッジを有するものでもよい。
(3)また、上記の実施形態では、規制ブレード334が2つの円弧部(第1円弧部C、第2円弧部D)を有する態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。規制ブレード334は、3以上の円弧部を有するものでもよく、これらの円弧部がクロソイド曲線を形成していることが望ましい。
Claims (8)
- 非磁性一成分のトナーを収容する現像ハウジングと、
円筒形状を有する弾性体からなり、前記現像ハウジングに回転可能に支持され、所定の感光体ドラムに現像ニップ部において対向して配置され、周面に前記トナーを担持する現像ローラーと、
円筒形状を有する発泡弾性体からなり、前記現像ハウジングに回転可能に支持され、前記現像ローラーの周面に当接することで前記現像ローラーとの間で供給ニップ部を形成し、前記現像ローラーに前記トナーを供給する一方、前記現像ローラーから前記トナーを回収する、供給ローラーと、
前記供給ニップ部よりも前記現像ローラーの回転方向下流側で前記現像ローラーの周面に当接し、前記現像ローラー上の前記トナーの厚さを規制する層厚規制部材と、
を備え、
前記層厚規制部材が前記現像ローラーに当接していない状態において当該層厚規制部材を前記現像ローラーの軸方向から見た場合、前記層厚規制部材は、
前記現像ハウジングに固定される固定端部と、
前記固定端部から前記現像ローラーの回転方向上流側の前記現像ローラーの周面に向かって直線的に延びる基端側直線部と、
前記固定端部とは反対側で前記層厚規制部材の自由端を形成するとともに、前記現像ローラーの周面から離れる方向に向かって直線的に延びる先端側直線部と、
前記基端側直線部と前記先端側直線部とを接続するように互いに連続する複数の円弧部であって、当該複数の円弧部の曲率半径が前記先端側直線部に近いほど小さく設定されている、複数の円弧部と、
からなる形状を有する、現像装置。 - 前記層厚規制部材のうち前記複数の円弧部のうちの少なくとも2つの円弧部が前記現像ローラーの周面に当接するように、前記層厚規制部材の前記固定端部を支持する支持部材を更に備える、請求項1に記載の現像装置。
- 前記層厚規制部材は、2個の前記円弧部を含むことを特徴とする請求項2に記載の現像装置。
- 前記層厚規制部材の前記現像ローラーへの押圧荷重は、40~50N/mであることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記層厚規制部材が前記現像ローラーに当接していない状態において当該層厚規制部材を前記現像ローラーの軸方向から見た場合、前記複数の円弧部はクロソイド曲線を形成している、請求項1に記載の現像装置。
- 前記層厚規制部材は、JIS G4313に規定されるSUS301-CSPに3/4・H、HおよびEHのうちのいずれかの調質処理が施されたもの、または、JIS G4313に規定されるSUS304-CSPに3/4・HおよびHのうちのいずれかの調質処理が施されたものから構成される、請求項1に記載の現像装置。
- 前記トナーの95℃における溶融粘度(Pa・s)が10000以上200000以下の範囲に設定されている、請求項1に記載の現像装置。
- 請求項1に記載の現像装置と、
表面に静電潜像が形成され、前記現像ローラーから前記トナーが供給される感光体ドラムと、を備える画像形成装置。
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