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技術 画像形成装置

出願人 コニカミノルタ株式会社
発明者 高橋智時松宏行森本浩史安田和夫
出願日 1994年2月21日 (26年10ヶ月経過) 出願番号 1994-046489
公開日 1995年9月5日 (25年3ヶ月経過) 公開番号 1995-234565
状態 未査定
技術分野 カラー電子写真 電子写真における磁気ブラシ現像 電子写真における乾式現像 カラー電子写真
主要キーワード 分割ブラシ 開き角θ 極間部分 曲率面 アルマイト加工 fθレンズ 非磁性絶縁性 具体的条件
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年9月5日)のものです。
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図面 (13)

目的

極間現像方式における現像剤穂の接触または接近しすぎて、混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止する画像形成装置を提供する。

構成

像担持体1の表面に対向する現像スリーブ8を回転し、この内部に磁極を固定して設けるとともに、この上に現像剤層を形成し、像担持体1と現像スリーブ8とが最近接間隙を形成する現像領域で、非接触状態にある高さを有する現像剤層により潜像を異なる色の現像剤を磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得る画像形成装置において、磁極の極間開き角θ、像担持体半径Rpc、現像スリーブ半径Rsl、像担持体と現像スリーブ間距離Dsd等としたとき、

成立するように設定している。

概要

背景

例えば、トナー磁性キャリアとを混合した2成分現像剤は、磁性キャリアを用いない磁性トナーから成る1成分現像剤に比較して、トナーの摩擦帯電制御が容易で、トナーの凝集起りにくく、現像電界によるトナーの移行制御が効果的に行われ、特にカラートナーの場合には色の鮮明性が得られることから、磁性キャリアに対するトナーの量の管理を必要とするにも拘らず、多く用いられている。

このような2成分現像剤を用いる画像形成装置としては、例えば特公昭64−7667号公報に開示されるように、像担持体の表面に対向する現像スリーブを回転し、この現像スリーブの内部に磁極を固定して設け、現像スリーブ上にその回転にしたがって移動する層厚規制された現像剤層を形成し、像形成体と現像スリーブとが最近接間隙を形成する現像領域で、非接触状態にある高さを有する現像剤層により像担持体の潜像を異なる色の現像剤を磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得るものがある。

このように、像担持体の潜像を異なる色の現像剤を磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得る現像装置として、例えばキャリア付着防止の点から磁極の極間開き角及び極上の磁束密度を規定していた。

概要

極間現像方式における現像剤穂の接触または接近しすぎて、混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止する画像形成装置を提供する。

像担持体1の表面に対向する現像スリーブ8を回転し、この内部に磁極を固定して設けるとともに、この上に現像剤層を形成し、像担持体1と現像スリーブ8とが最近接間隙を形成する現像領域で、非接触状態にある穂高さを有する現像剤層により潜像を異なる色の現像剤を磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得る画像形成装置において、磁極の極間開き角θ、像担持体半径Rpc、現像スリーブ半径Rsl、像担持体と現像スリーブ間距離Dsd等としたとき、

成立するように設定している。

目的

この発明は、かかる点に鑑みなされたもので、請求項1記載の発明は、極間現像方式における現像剤穂の接触または接近しすぎて、混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止する画像形成装置を提供することを目的としている。請求項2記載の発明は、混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止し、さらに現像剤の円滑な搬送ができる画像形成装置を提供することを目的としている。また、請求項3記載の発明は、混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止し、さらに磁気キャリアの付着を少なくできる画像形成装置を提供することを目的としている。また、請求項4記載の発明は、極間現像方式における現像スリーブを改善する画像形成装置を提供することを目的としている。また、請求項5記載の発明は、極間現像方式における現像スリーブを改善し、さらに混色、はぎとりを抑えて画像劣化がなく、現像剤の円滑な搬送ができる画像形成装置を提供することを目的としている。また、請求項6記載の発明は、極間現像方式における現像スリーブを改善し、さらに磁気キャリアの付着を少なくできる画像形成装置を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

像担持体の表面に対向する現像スリーブを回転し、この現像スリーブの内部に磁極を固定して設け、前記現像スリーブ上にその回転にしたがって移動する層厚規制された現像剤層を形成し、前記像担持体と前記現像スリーブとが最近接間隙を形成する現像領域で、非接触状態にある高さを有する前記現像剤層により前記像担持体の潜像を異なる色の現像剤を前記磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得る画像形成装置において、前記磁極の極間開き角θ、前記像担持体半径Rpc、前記現像スリーブ半径Rsl、前記像担持体と前記現像スリーブ間距離Dsd、現像剤の前記磁極上での最大穂高さと前記現像スリーブ半径Rslを加えた長さをC2とし、また、前記極上の法線方向での前記像担持体と前記現像スリーブ間距離Dsdと、前記現像スリーブ半径Rslを加えた長さをC1とすると、ID=000004HE=025 WI=130 LX=0400 LY=0700が成立するように設定したことを特徴とする画像形成装置。

請求項2

前記磁極の極間開き角θは、30度〜70度の範囲であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。

請求項3

前記磁極の極上の磁束密度は、500ガウス以上であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。

請求項4

像担持体の表面に対向する現像スリーブを回転し、この現像スリーブの内部に磁極を固定して設け、前記現像スリーブ上にその回転にしたがって移動する層厚の規制された現像剤層を形成し、前記像担持体と前記現像スリーブとが最近接間隙を形成する現像領域で、非接触状態にある穂高さを有する前記現像剤層により前記像担持体の潜像を異なる色の現像剤を前記磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得る画像形成装置において、前記現像領域となる前記磁極の極間部分を2つ以上有する磁極構成に設定し、前記現像スリーブを前記像担持体の周辺並列して配置したことを特徴とする画像形成装置。

請求項5

前記現像領域に現像スリーブの磁極の極間を設定し、この極間開き角θは、30度〜70度の範囲であることを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。

請求項6

前記現像領域をはさむ現像スリーブの磁極の両極上の磁束密度は500ガウス以上であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。

技術分野

0001

この発明は、像担持体、特に電子写真式画像形成装置に供される像担持体上の潜像現像に適用され、重ね合わせて多色画像を得る画像形成装置に関するものである。

背景技術

0002

例えば、トナー磁性キャリアとを混合した2成分現像剤は、磁性キャリアを用いない磁性トナーから成る1成分現像剤に比較して、トナーの摩擦帯電制御が容易で、トナーの凝集起りにくく、現像電界によるトナーの移行制御が効果的に行われ、特にカラートナーの場合には色の鮮明性が得られることから、磁性キャリアに対するトナーの量の管理を必要とするにも拘らず、多く用いられている。

0003

このような2成分現像剤を用いる画像形成装置としては、例えば特公昭64−7667号公報に開示されるように、像担持体の表面に対向する現像スリーブを回転し、この現像スリーブの内部に磁極を固定して設け、現像スリーブ上にその回転にしたがって移動する層厚規制された現像剤層を形成し、像形成体と現像スリーブとが最近接間隙を形成する現像領域で、非接触状態にある高さを有する現像剤層により像担持体の潜像を異なる色の現像剤を磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得るものがある。

0004

このように、像担持体の潜像を異なる色の現像剤を磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得る現像装置として、例えばキャリア付着防止の点から磁極の極間開き角及び極上の磁束密度を規定していた。

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、像担持体の潜像を磁極の極間で現像し、これを異なる色の現像剤ごとに複数回繰り返し像担持体上にトナーを重ね合わせ多色画像を得る現像方式では、磁極の極間をはさむ極上の現像剤穂が像担持体へ接触することを防止することが、画質劣化防止に重要である。

0006

しかしながら、必須の非接触状態に保つ具体的条件についての規定がなく、それぞれの磁極の極間開き角に対応して、現像剤穂の接触または接近状態が異なる。従って、像担持体へ現像剤の穂が接触したり、あるいは接近しすぎて、混色やはぎとりが発生してしまうおそれがある。

0007

また、複数の現像装置を像担持体の曲率面に対向して配置して多色画像を作成する場合、各色現像装置に設置された現像スリーブは、各色専用の磁極構成であり、色数に応じて異なった種類の現像スリーブが必要であった。

0008

この発明は、かかる点に鑑みなされたもので、請求項1記載の発明は、極間現像方式における現像剤穂の接触または接近しすぎて、混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止する画像形成装置を提供することを目的としている。請求項2記載の発明は、混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止し、さらに現像剤の円滑な搬送ができる画像形成装置を提供することを目的としている。また、請求項3記載の発明は、混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止し、さらに磁気キャリアの付着を少なくできる画像形成装置を提供することを目的としている。また、請求項4記載の発明は、極間現像方式における現像スリーブを改善する画像形成装置を提供することを目的としている。また、請求項5記載の発明は、極間現像方式における現像スリーブを改善し、さらに混色、はぎとりを抑えて画像劣化がなく、現像剤の円滑な搬送ができる画像形成装置を提供することを目的としている。また、請求項6記載の発明は、極間現像方式における現像スリーブを改善し、さらに磁気キャリアの付着を少なくできる画像形成装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0009

前記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、像担持体の表面に対向する現像スリーブを回転し、この現像スリーブの内部に磁極を固定して設け、前記現像スリーブ上にその回転にしたがって移動する層厚の規制された現像剤層を形成し、前記像担持体と前記現像スリーブとが最近接間隙を形成する現像領域で、非接触状態にある穂高さを有する前記現像剤層により前記像担持体の潜像を異なる色の現像剤を前記磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得る画像形成装置において、前記磁極の極間開き角θ、前記像担持体半径Rpc、前記現像スリーブ半径Rsl、前記像担持体と前記現像スリーブ間距離Dsd、現像剤の前記磁極上での最大穂高さと前記現像スリーブ半径Rslを加えた長さをC2とし、また、前記極上の法線方向での前記像担持体と前記現像スリーブ間距離Dsdと、前記現像スリーブ半径Rslを加えた長さをC1とすると、
ID=000005HE=025 WI=130 LX=0400 LY=1250
成立するように設定したことを特徴としている。

0010

請求項2記載の発明は、前記磁極の極間開き角θが、30度〜70度の範囲であることを特徴としている。

0011

請求項3記載の発明は、前記磁極の極上の磁束密度が、500ガウス以上であることを特徴としている。

0012

請求項4記載の発明は、像担持体の表面に対向する現像スリーブを回転し、この現像スリーブの内部に磁極を固定して設け、前記現像スリーブ上にその回転にしたがって移動する層厚の規制された現像剤層を形成し、前記像担持体と前記現像スリーブとが最近接間隙を形成する現像領域で、非接触状態にある穂高さを有する前記現像剤層により前記像担持体の潜像を異なる色の現像剤を前記磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得る画像形成装置において、前記現像領域となる前記磁極の極間部分を2つ以上有する磁極構成に設定し、前記現像スリーブを前記像担持体の周辺並列して配置したことを特徴としている。

0013

請求項5記載の発明は、前記現像領域に現像スリーブの磁極の極間を設定し、この極間開き角θは、30度〜70度の範囲であることを特徴としている。

0014

請求項6記載の発明は、前記現像領域をはさむ現像スリーブの磁極の両極上での磁束密度は500ガウス以上であることを特徴としている。

0015

請求項1記載の発明では、現像剤穂が像担持体へ接触または接近しすぎないように、磁極の極間開き角θ、像担持体半径Rpc、現像スリーブ半径Rsl、像担持体と現像スリーブ間距離Dsd、現像剤の前記磁極上での最大穂高さと現像スリーブ半径Rslを加えた長さをC2とし、また、極上の法線方向での像担持体と現像スリーブ間距離Dsdと、現像スリーブ半径Rslを加えた長さをC1とすると、
ID=000006HE=025 WI=130 LX=0400 LY=2400
が成立するように設定することで、極間現像方式における現像剤穂の接触または接近しすぎることによる接触、混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止する。

0016

請求項2記載の発明では、磁極の極間開き角θが、30度〜70度の範囲であり、磁極の極間開き角θが30度以下では現像剤穂の接触または接近しすぎることによる接触、混色、はぎとりが発生し、磁極の極間開き角θが70度以上では現像剤の滑らかな搬送ができない。

0017

請求項3記載の発明では、磁極の極上の磁束密度が、500ガウス以上であり、キャリア付着が少なく現像剤による現像が良好である。

0018

請求項4記載の発明では、現像領域となる磁極の極間部分を2つ以上有する極構成に設定することで、現像スリーブを複数の現像装置で共通して使用でき、現像スリーブの種類を減少させることで低コストになる。

0019

請求項5記載の発明では、現像領域に現像スリーブの磁極の複数の極間を設定し、この極間開き角θは、30度〜70度の範囲であり、磁極の極間開き角θが30度以下では現像剤穂の接触または接近による接触、混色、はぎとりが発生し、磁極の極間開き角θが70度以上では現像剤の滑らかな搬送ができない。

0020

請求項6記載の発明では、現像領域をはさむ現像スリーブの磁極の両極上での磁束密度は500ガウス以上であり、キャリア付着が少なく現像剤による現像が良好である。

0021

以下、この発明の画像形成装置の実施例を図面に基づいて説明する。図1カラー画像形成装置断面構成図である。

0022

カラー画像形成装置には像担持体1が備えられ、この像担持体1はOPC感光体ドラム上に塗布した感光体ドラムで構成され、この像担持体1は矢印方向に駆動回転される。像担持体1には帯電器2が対向して配置され、スコロトロン帯電器2により像担持体1の周面に対しVHの一様な帯電を、VGに電位保持されたグリッドコロナ放電ワイヤによるコロナ放電によって与えられる。このスコロトロン帯電器2による帯電に先だって、前プリントまでの感光体履歴をなくすために発光ダイオード等を用いたPCL3による露光を行って感光体周面の除電をしておく。感光体への一様帯電ののち像露光手段4により画像信号に基づいた像露光が行われる。像露光手段4は図示しないレーザダイオード発光光源とし回転するポリゴンミラー5、fθレンズ等を経て反射ミラー6により光路曲げられ走査がなされるもので、像担持体1の回転(副走査)によって潜像が形成される。

0023

像担持体1の周縁には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒色(K)等の非磁性絶縁性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤をそれぞれ内蔵した現像装置7が設けられていて、先ず1色目の現像がマグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブ8によって行われる。現像剤はフェライトコアとしてそのまわりに絶縁性樹脂コーティングした磁性キャリアと、ポリエステル主材料として色に応じた顔料荷電制御剤シリカ酸化チタン等を加えた非磁性絶縁性トナーとからなるもので、現像剤は現像スリーブ8上に100〜600μmの層厚(現像剤)に規制されて現像域へと搬送される。現像域における現像スリーブ8と像担持体1との間隙は層厚(現像剤)よりも大きい0.2〜1.0mmとして、この間にVACのACバアイスとVDCのDCバイアス重畳して印加される。VDCとVH、非磁性絶縁性トナーの帯電は同極性であるため、VACによって磁性キャリアから離脱するきっかけを与えられた非磁性絶縁性トナーはVDCより電位の高いVHの部分には付着せず、VDCより電位の低いVL部分に付着し顕像化(反転現像)が行われる。1色目の顕像化が終った後2色目の画像形成行程にはいり、再びスコロトロン帯電器2による一様帯電が行われ、2色目の画像データによる潜像が像露光手段4によって形成される。このとき1色目の画像形成行程で行われたPCL3による除電は、1色目の画像部に付着した非磁性絶縁性トナーがまわりの電位の急激な低下により飛び散るため行わない。

0024

再び像担持体1の周面の全面に亘ってVHの電位となった感光体のうち、1色目の画像のない部分に対しては1色目と同様の潜像がつくられ現像が行われるが、1色目の画像がある部分に対し再び現像を行う部分では、1色目の付着した非磁性絶縁性トナーにより遮光と非磁性絶縁性トナー自身のもつ電荷によってVM´の潜像が形成され、VDCとVM´の電位差に応じた現像が行われる。この1色目と2色目の画像の重なりの部分では1色目の現像をVLの潜像をつくって行うと、1色目と2色目とのバランス崩れるため、1色目の露光量を減らしてVH>VM>VLとなる中間電位とすることもある。3色目、4色目についても2色目と同様の画像形成行程が行われ、像担持体1の周面上には4色の顕像が形成される。

0025

一方給紙カセット9より半月ローラ10を介して搬出された記録紙Pは一旦停止し、転写のタイミングの整った時点で給紙ローラ11の回転作動により転写域へと給紙される。転写域においては、転写のタイミングに同期して像担持体1の周面に転写ローラ12が圧接され、給紙された記録紙Pを挟着して多色像が一括して転写される次いで、記録紙Pはほぼ同時に圧接状態とされた分割ブラシ13によって除電され像担持体1の周面により分離して定着装置14に搬送され、定着ローラ15と定着ローラ16の加熱、加圧によって非磁性絶縁性トナーを溶着したのち排紙ローラ17を介して装置外部に排出される。

0026

なお、転写ローラ12および分離ブラシ13は記録紙Pの通過後、像担持体1の周面より退避離間して次なるトナー像の形成に備える。一方記録紙Pを分離した像担持体1は、クリーニング装置18のブレード19の圧接により残留トナーを除去、清掃し、再びPCL3による除電と、帯電器2による帯電を受けて次なる画像形成のプロセスに入る。なお、ブレード19は感光体面のクリーニング後、直ちに移動して像担持体1の周面より退避する。

0027

次に、この発明の現像装置の構成を図2に基づいて説明する。図2は現像装置の断面図である。現像装置7は像担持体1に対向して配設され、この像担持体1はドラムあるいはベルト表面に例えばOPC感光体等の光導電層を塗布あるいは蒸着したものである。現像装置7のケーシング30内には現像スリーブ8が設けられ、現像スリーブ8は矢印方向に回転する円筒状であり、その内部に固定した磁界発生手段31を有しており、この磁界発生手段31は複数の磁極をもつ磁石体で構成される。

0028

トナーボックスより供給された非磁性絶縁性トナーは、現像装置7のケーシング30の右端部に落下され、相反する方向に回転する一対の撹拌スクリュ32によって磁性キャリアと撹拌混合され、所定の帯電量(Q/M)に設定される一方トナー濃度はL検方式により検知され、この出力周波数にもとづいて非磁性絶縁性トナーの供給量を制御して、例えば5ないし7%程度のトナー濃度値設定制御される。撹拌された二成分現像剤供給ローラ33を介して現像スリーブ8に搬送される。現像剤層厚規制部材34は現像スリーブ8に僅かの間隙をもって対向し、現像剤層厚規制部材34は搬送する現像剤量を規制し、これによって現像剤層が一定かつ適切な層厚に制御されて像担持体1の現像領域40に搬送され、次に記す現像条件によって静電潜像の反転現像を行う。供給ローラ33の下方位置には戻しローラ35が配置され、この戻しローラ35で供給された余りの現像剤を撹拌スクリュ32側に戻す。

0029

非磁性絶縁性トナーは例えば下記の組成から成るもので、
スチレンーメタクリル酸ブチル(75:25)共重合体樹脂100重量部
着色剤10重量部
バリファーストオリエン化学社製) 0.2重量部
軟化点120℃のポリプロピレン2重量部
上記組成物溶融練肉、冷却、粉砕、紛糾し重量平均粒径8μm径の非磁性絶縁性トナーとしたもので、5〜15μm径の間が好ましく用いられる。

0030

非磁性絶縁性トナーに用いられる樹脂としては、スチレン系樹脂ビニル系樹脂エチル系樹脂ロジン変性樹脂アクリル系樹脂ポリアミド樹脂エポキシ樹脂ポリエステル樹脂等が挙げられ、それにカーボン等の着色剤や必要に応じて定着性向上剤帯電制御剤等を加えて、従来公知のトナー粒子製造方法と同様の方法によって作ることができる。さらに、トナー粒子スプレードライ法、あるいは粒子化後の球形化処理によって球形化されたものであると、現像剤の流動性が向上して凝集しにくくなり、磁性キャリアとの均一混合性搬送性および帯電性も向上する。

0031

トナー用の着色剤としては、一般に染料及び顔料が用いられるが、耐候堅牢度が高い顔料が広く用いられる。顔料としては、カーボンブラック(黒色)、ベンジジンイエロー(黄)、ローダミンB(マゼンタ)、銅フタロシアニン(シアン)等が用いられる。これら有機及び無機顔料は所望に応じて単独又は複数を選択併用して、求める色調に調えられる。又顔料の添加量は樹脂に対し約3から15部が好ましく選択される。

0032

磁性キャリアは、重量平均粒径40μmの球形フェライト粒子スチレン樹脂の0.5μm厚の被覆層を設けて形成した。磁性キャリアの平均粒径が大きいと、現像スリーブ8上に形成される現像剤層の状態が荒くなり、振動電界振動を与えてもトナー像にムラが現れ易く、現像剤層におけるトナー濃度が低くなるので、高濃度の現像が困難になる。又磁性キャリアの平均粒径が小さい場合、キャリア粒子が細か過ぎると、トナー粒子と共に感光体面ヘの付着、飛散起し易くなる。これらの現象は、現像条件としてのキャリア粒子に作用させる磁界の強さ、それに応ずるキャリア粒子の磁化の強さに関係し、重量平均粒径が30〜120μm、磁界500エルステット下での磁化率が20〜50emu/gの磁性キャリアが好ましく用いられる。

0033

現像剤は、上記の磁性キャリアに対して非磁性絶縁性トナーが5wt%となるよう混合すると共に、疎水性シリカを0.5wt%となるよう加えて現像剤としたものが多く用いられる。

0034

ケーシング30内の2成分現像剤は撹拌スクリュ32によって撹拌され、帯電して非磁性絶縁性トナーは磁性キャリアの周囲に静電的に付着する。かかる状態の現像剤は回転する供給ローラ33によって移動し、磁界発生手段31の磁石体の磁力によって現像スリーブ8に付着する。現像スリーブ8に付着した現像剤は、現像剤層厚規制部材34によって層厚規制がなされたのち像担持体1と現像スリーブ8との最近接位置である現像領域40において非接触現像を行う。

0035

現像スリーブ8は導電性金属管で、アルミ材ステンレス材が用いられ、外径10〜50mmφのローラである。現像スリーブ8の表面は現像剤の安定して均ーな搬送がなされるよう平均粗さは2〜15μmの間にあることが好ましい。平滑であると搬送は十分に行われなくなり、粗すぎると現像ムラが生じることとなる。上記の表面粗さにするにはサンドブラスト処理が好ましく用いられ、アルミ材の場合はアルマイト加工が施されていることが望ましい。現像スリーブ8は10〜50cm/secの周速度で回転し現像領域に新しい現像剤を供給する。この供給量は像担持体1の移動速度に関係し、不足すると現像不足(アンダ)の現像しか行われない。また、現像スリーブ8の回転数が高いとトナーが飛散しやすい条件となる。

0036

現像スリーブ8内の磁界発生手段31は5〜9極の磁石体であって、現像領域40における前後の固定した2磁極31a,31b間の極間開き角θは30゜〜70゜で、現像領域40は2磁極のなす角θのほぼ中間位置にあることが好ましい。このように、磁極の極間開き角θが、30度〜70度の範囲であり、混色、はぎとりを抑えて画像劣化が防止でき、現像剤の円滑な搬送ができる。磁極の極間開き角θが30度以下では現像剤穂の接触または接近しすぎることによる接触、混色、はぎとりが発生し、磁極の極間開き角θが70度以上では現像剤の滑らかな搬送ができない。

0037

また、磁極31a,31bの現像スリーブ8の表面上での磁束密度は何れも500ガウス以上であることが好ましい。このように、磁極31a,31bの極上の磁束密度が、500ガウス以上であることにより、キャリア付着が少なく現像剤による現像が良好である。

0038

図3は現像領域の状態を拡大図、図4はこの発明の画像形成装置を説明する図である。この画像形成装置は、像担持体1の表面に対向する現像スリーブ8を矢印方向に回転し、この現像スリーブ8の内部に磁極を固定して設け、現像スリーブ8上にその回転にしたがって移動する層厚の規制された現像剤層HDを形成し、像担持体1と現像スリーブ8とが最近接間隙を形成する現像領域40で、非接触状態にある穂高さを有する現像剤層HDにより像担持体1の潜像を異なる色の現像剤を磁極の極間で現像し、重ね合わせて多色画像を得るものであり、磁極の極間開き角θ、像担持体半径Rpc、現像スリーブ半径Rsl、像担持体と現像スリーブ間距離Dsd、現像剤の磁極上での最大穂高さと現像スリーブ半径Rslを加えた長さをC2とし、また、極上の法線方向での像担持体と現像スリーブ間距離Dsdと、現像スリーブ半径Rslを加えた長さをC1とすると、下記式1が成立するように設定している。

0039

ID=000007HE=025 WI=130 LX=0400 LY=1350
この像担持体1の径は、φ90mm〜φ180mm、現像スリーブ8の径は、φ10mm〜φ50mm、磁極の極間開き角θが、30度〜70度の範囲、磁極の極上の磁束密度が、500ガウス以上に設定される。

0040

また、現像剤としては、トナー径5〜15μm、キャリア径20〜100μmのものが用いられる。

0041

また、現像バイアス直流交流を重畳しており、周波数5〜20KHz、ピーク間電圧Vpp0.5〜3.5KVとしており、像担持体と現像スリーブ間距離Dsdにより可変であり、例えばDsdが0.5mmのとき周波数8KHz、ピーク間電圧Vppは1.8KVに設定される。

0042

像担持体1の潜像を異なる色の現像剤を磁極の極間で現像する極間現像方式では、磁極の極間をはさむ極上の現像剤穂が像担持体1へ接触することを防止することが、画質劣化防止に重要である。

0043

しかしながら、必須の非接触状態に保つ具体的条件についての規定がなく、それぞれの磁極の極間開き角に対応して、現像剤穂の接触または接近状態が異なる。従って、像担持体1へ現像剤の穂が接触したり、あるいは接近しすぎて、混色やはぎとりが発生してしまうおそれがある。

0044

このように、極間現像方式における現像剤穂が像担持体1への接触または接近しすぎることを防ぐことが、像担持体上の色の重ね合わせておいて、混色、はぎとりの防止となり、画質劣化防止に重要であるため、現像剤穂が像担持体1への接触または接近しすぎないように、磁極の極間開き角θ、像担持体半径Rpc、現像スリーブ半径Rsl、像担持体と現像スリーブ間距離Dsd、現像剤の前記磁極上での最大穂高さと現像スリーブ半径Rslを加えた長さをC2とし、また、極上の法線方向での像担持体と現像スリーブ間距離Dsdと、現像スリーブ半径Rslを加えた長さをC1とすると、前記式1が成立するように設定することで、極間現像方式における現像剤穂の接触または接近しすぎることによる接触、混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止することができる。

0045

また、磁極の極間開き角θが、30度〜70度の範囲であり、混色、はぎとりを抑えて画像劣化がなく、現像剤の円滑な搬送ができる。磁極の極間開き角θが30度以下では現像剤穂の接触または接近しすぎるによる接触で、混色、はぎとりが発生し、磁極の極間開き角θが70度以上では現像剤の滑らかな搬送ができない。

0046

また、磁極の極上の磁束密度が、500ガウス以上であり、キャリア付着が少なく良好で現像剤による現像が良好である。

0047

次に、さらに具体的な実施例1を、図5に示すように像担持体と現像スリーブとの構成について説明する。

0048

この実施例1では、図1に示すカラー画像形成装置を用いて画出しを行った。

0049

像担持体1の径はφ180mmで、像担持体半径Rpcは90mmである。現像スリーブ8の径は、φ10mmで、現像スリーブ半径Rslは5mmである。像担持体と現像スリーブ間距離Dsdは0.5mmである。

0050

現像剤は、非磁性絶縁性トナーの量平均粒径8.5μm径であり、磁性キャリアの重量平均粒径が50μmであり、磁性キャリアの磁界100エルステット下での磁化率が20emu/gが用いられる。

0051

また、現像バイアスは、直流−750Vに、周波数f8kHz、VAC1.8kVPPの交流を重ねる。像担持体電位は−850V、露光部は−50Vである。

0052

現像剤層厚規制部材34により、現像領域40における現像剤の搬送量dwsは22mg/cm2に規制され、非接触状態に制御される。

0053

上記の条件において、表1に示すように、極上での現像剤の最大穂高さ(穂自体の長さ+現像スリーブ半径Rsl)C2に対して、磁極の極間開き角θ、磁極の極上の磁束密度、極上での像担持体と現像スリーブ間距離Dsdと現像スリーブ半径Rslを加えた長さC1を変化させて、C1>C2の成立、混色による画質劣化、キャリ付着を評価した。その結果を、表1に示す。

0054

ID=000008HE=120 WI=139 LX=0355 LY=1050
表1から明らかなように、C1>C2が成立すると、現像剤穂の接触または接近しすぎるによる接触がなく、混色による画質劣化を防止できる。

0055

また、磁極の極間開き角θが、30度以下では現像剤穂の接触または接近しすぎることによる接触、混色、はぎとりが発生することがあり、磁極の極間開き角θが70度以上では現像剤の滑らかな搬送ができにくいので、磁極の極間開き角θは、30度〜70度の範囲が好ましい。

0056

また、磁極の現像スリーブ8の表面上での磁束密度が500ガウス以上であれば、キャリア付着が少なく現像剤による現像が良好である。

0057

次に、さらに具体的な実施例2を、図6に示すように像担持体と現像スリーブの構成について説明する。

0058

この実施例2では、同様に図1に示すカラー画像形成装置を用いて画出しを行った。

0059

また、像担持体1の径はφ90mmで、像担持体半径Rpcは45mmである。現像スリーブ8の径は、φ20mmで、現像スリーブ半径Rslは10mmである。その他の条件は実施例1と同様に設定した。

0060

上記の条件において、表2に示すように、極上での現像剤の最大穂高さ(穂自体の長さ+現像スリーブ半径Rsl)C2に対して、磁極の極間開き角θ、磁極の極上の磁束密度、極上での像担持体と現像スリーブ間距離Dsdとスリーブ半径Rslを加えた長さC1を変化させて、C1>C2の成立、混色による画質劣化、キャリ付着を評価した。その結果を、表2に示す。

0061

ID=000009HE=120 WI=139 LX=0355 LY=0500
表2から明らかなように、C1>C2が成立すると、現像剤穂の接触または接近しすぎるによる接触がなく、混色による画質劣化を防止できる。

0062

また、磁極の極間開き角θが、30度以下では現像剤穂の接触または接近しすぎることによる接触、混色、はぎとりが発生することがあり、磁極の極間開き角θが70度以上では現像剤の滑らかな搬送ができにくいので、磁極の極間開き角θは、30度〜70度の範囲が好ましい。

0063

また、磁極の現像スリーブ8の表面上での磁束密度が500ガウス以上であれば、磁気キャリアの付着が良好で現像剤による現像が良好である。

0064

次に、さらに具体的な実施例3を、図7乃至図10に基づいて説明する。図7は極間開き角とキャリア付着量との関係を示す図、図8はキャリア付着を示す断面図、図9はキャリア付着を示す平面図、図10は極間開き角と混色トナー個数との関係を示す図である。

0065

この実施例3では、像担持体半径Rpcは90mm、現像スリーブ半径Rsiは10mm、像担持体と現像スリーブ間距離Dsdは0.5mmである。

0066

現像剤は、非磁性絶縁性トナーの量平均粒径8.5μm径であり、磁性キャリアの重量平均粒径が50μmであり、磁性キャリアの磁界100エルステット下での磁化率が20emu/gが用いられる。

0067

また、現像バイアスは、直流−750Vに、周波数f8kHz、VAC1.8kVPPの交流を重ね、像担持体電位は−850V、露光部は−50Vである。

0068

磁極の極上の磁束密度を変化させて、磁極の極間開き角とキャリア付着量との関係を図7に示す。この図7から明らかなように、磁極の極上の磁束密度≧500ガウスにしなければ、磁極の極間開き角θ=30度付近においてキャリア付着量が許容範囲に入らないために、磁極の極上の磁束密度を規定している。

0069

キャリア付着量は、図8及び図9に示すように、像担持体1上にべた画像を形成し、転写前、像担持体1の感光体上の非磁性絶縁性トナー50の表面にテープ51を指で押し当てる。この時磁気キャリア52があれば、その部分に非磁性絶縁性トナー50が付着せず小円状の跡53となってテープ51に現れ、その個数をカウントする。ここで、非磁性絶縁性トナー50の量平均粒径8.5μm径であり、磁性キャリア52の重量平均粒径が50μmであり、磁気キャリア52の径が大きくなっている。また、テープ51は透明または半透明のものを使用する。

0070

キャリア付着の許容量は、感光体表面のキャリア付着量10個/cm2であれば転写後、記録媒体としての紙上の画像には影響が現れない。もし、キャリア付着量が多いと、転写ぬけ、転写不良となり画像上に白点が現れる。

0071

次に、磁極の極上の磁束密度を一定にして、磁極の極間開き角と混色トナー量との関係を図10に示す。

0072

像担持体半径Rpcは90mm、現像スリーブ半径Rseは10mm、像担持体と現像スリーブ間距離Dsdは0.5mmである。

0073

現像剤は、非磁性絶縁性トナーの量平均粒径8.5μm径であり、磁性キャリアの重量平均粒径が50μmであり、磁性キャリアの磁界100エルステット下での磁化率が20emu/gが用いられる。

0074

また、現像バイアスは、直流−750Vに、周波数f8kHz、VAC1.8kVPPの交流を重ね、像担持体電位は−850V、露光部は−50Vである。磁極の極上の磁束密度は560ガウスに設定している。

0075

図10から明らかなように、磁極の極間開き角θ<30度においては、混色が多く許容範囲に入らないため、磁極の極間開き角θの下限を規定している。ここで、現像バイアスを弱くすれば混合は減少するが、文字再現性劣化してしまい、上記現像バイアスより小さくできない。また、磁極の極間開き角θ≧80度では、現像スリーブ8上で現像剤が搬送できなかった。

0076

ここで、混色とは、はじめに像担持体1上に現像されたトナー表面のうち、2色目以降非画部領域になっている部分に、2色目以降のトナーが付着し、はじめのトナー表面の色がにごることをいう。また、許容量とは、1色目のトナー表面例えばイエロートナー上に、以後3回マゼンタ、シアン、ブラックの現像工程を通過させて画像を作成し、色にごりの官能評価を行ない、混色トナー量は60個/mm2まで良であったことに基づいている。従って、現像工程1色通過する当たり20個/mm2(30/3=20)以下にすれば許容範囲におさまる。

0077

このように、図7では磁極の極間開き角θとキャリア付着量との関係を示し、磁極の現像スリーブ8の表面上での磁束密度が500ガウス以上であれば、キャリア付着が少なく現像剤による現像が良好である。また、図10では磁極の極間開き角θと混色トナー個数の関係を示し、磁極の極間開き角θが、30度以下では現像剤穂の接触または接近しすぎることによる接触、混色、はぎとりが発生することがあり、磁極の極間開き角θが70度以上では現像剤の滑らかな搬送ができにくいので、磁極の極間開き角θは、30度〜70度の範囲が好ましい。

0078

次に、画像形成装置において、図2に示すように、現像領域40となる磁極の極間部分を2つ以上有する極構成に設定し、現像スリーブ8を像担持体1の周辺に並列して配置している。この現像領域40に現像スリーブ8の磁極の極間を設定し、この極間開き角θは、30度〜70度の範囲であることが好ましい。また、現像領域40をはさむ現像スリーブ8の磁極の両極上の磁束密度は500ガウス以上であることが好ましい。

0079

複数の現像装置7を像担持体1の曲率面に対向して配置して多色画像を作成する場合、各色現像装置7に設置された現像スリーブは、各色専用の磁極構成であり、色数に応じて異なった種類の現像スリーブが必要であった。このため、現像領域40となる磁極の極間部分を2つ以上有する極構成に設定することで、現像スリーブ8を複数の現像装置で共通して使用できることにより、現像スリーブ8の種類を減少させることで低コストになる。

0080

また、現像領域40に現像スリーブ8の磁極の複数の極間を設定し、この極間開き角θは、30度〜70度の範囲であり、混色、はぎとりを抑えて画像劣化がなく、現像剤の円滑な搬送ができる。磁極の極間開き角θが30度以下では現像剤穂の接触または接近しすぎることによる接触、混色、はぎとりが発生し、磁極の極間開き角θが70度以上では現像剤の滑らかな搬送ができない。

0081

また、現像領域40をはさむ現像スリーブ8の磁極の両極上での磁束密度は500ガウス以上であり、キャリア付着が少なく現像剤による現像が良好である。

0082

現像スリーブ8の径は、φ10mm〜φ50mm、磁極は5〜9極、極上での磁束密度は500ガウス以上、磁極の極間開き角θが、30度〜70度の範囲に設定される。

0083

また、現像剤としては、トナー径5〜15μm、キャリア径20〜100μmのものが用いられる。

0084

また、現像バイアスは直流に交流を重畳しており、周波数5〜20KHz、ピーク間電圧Vpp0.5〜3.5KVとしており、像担持体と現像スリーブ間距離Dsdにより可変であり、例えばDsdが0.5mmのとき周波数8KHz、ピーク間電圧Vppは1.8KVに設定される。

0085

次に、さらに具体的な実施例4を、図11に示すように像担持体と現像スリーブと構成について説明する。

0086

この実施例4では、図1に示すカラー画像形成装置を用いて画出しを行った。

0087

現像スリーブ8の径は、φ20mmで、像担持体1と現像スリーブ8間距離Dsdは0.5mmである。

0088

磁極構成は、図11に示すように、磁極の極間開き角θは60度で、現像領域での極間位置2ケ所に設定した。即ち、現像スリーブ8をイエローとシアンで共用、マゼンタとブラックで共用し、4色分を2種類の現像スリーブ8で共用している。磁極の極間開き角θは、イエローでS2−N2間60度、シアンでN3−S2間60度、マゼンタでN3−S2間60度、ブラックでN3−S3間60度である。

0089

現像剤は、非磁性絶縁性トナーの量平均粒径8.5μm径であり、磁性キャリアの重量平均粒径が50μmであり、磁性キャリアの磁界100エルステット下での磁化率が20emu/gが用いられる。

0090

また、現像バイアスは、直流−750Vに、周波数f8kHz、VAC1.8kVPPの交流を重ねる。像担持体電位は−850V、露光部は−50Vである。

0091

現像剤層厚規制部材34により、現像領域40における現像剤の搬送量dwsは22mg/cm2に規制され、非接触状態に制御される。

0092

この実施例4では、現像スリーブ8をイエローとシアンで共用、マゼンタとブラックで共用し、4色分を2種類の現像スリーブ8で共用し、4種類現像スリーブを2色ずつ共通化して2種類へとコストが半減する。また、キャリア付着は、像担持体1で1個/mm2未満に大きく低下し、記録媒体の画像上でもキャリア付着により画像欠陥は減少、ほとんど問題ならない程度であった。また、混色は、許容範囲以内であり良好であった。

0093

次に、さらに具体的な実施例5を、図12に示すように像担持体と現像スリーブとの構成について説明する。

0094

この実施例5では、図1に示すカラー画像形成装置を用いて画出しを行った。

0095

現像スリーブ8の径は、φ20mmで、像担持体1と現像スリーブ8間距離Dsdは0.5mmである。

0096

磁極構成は、図12に示すように、磁極の極間開き角θは30度で、現像領域での極間位置4ケ所に設定した。即ち、現像スリーブ8をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックで共用し、4色分を1種類の現像スリーブ8で共用している。磁極の極間開き角θは、イエローでS4−N4間30度、マゼンタでN4−S3間30度、シアンでS3−N3間30度、ブラックでN3−S2間30度である。

0097

現像剤は、非磁性絶縁性トナーの量平均粒径8.5μm径であり、磁性キャリアの重量平均粒径が50μmであり、磁性キャリアの磁界100エルステット下での磁化率が20emu/gが用いられる。

0098

また、現像バイアスは、直流−750Vに、周波数f8kHz、VAC1.8kVPPの交流を重ねる。像担持体電位は−850V、露光部は−50Vである。

0099

現像剤層厚規制部材34により、現像領域40における現像剤の搬送量dwsは18mg/cm2に規制され、非接触状態に制御される。

0100

この実施例5では、現像スリーブ8をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックで共用し、4色分を1種類の現像スリーブ8で共用し、4種類現像スリーブを1種類へとコストが1/4に削減する。また、キャリア付着は、像担持体1で6個/mm2程度であり、記録媒体の画像上でもキャリア付着により画像欠陥は、ほとんど問題ならない程度であった。また、混色は、許容範囲以内であり良好であった。

発明の効果

0101

前記したように、請求項1記載の発明は、極間現像方式において、磁極の極間開き角θ、像担持体半径Rpc、現像スリーブ半径Rsl、像担持体と現像スリーブ間距離Dsd、現像剤の磁極上での最大穂高さと現像スリーブ半径Rslを加えた長さをC2とし、また、極上の法線方向での像担持体と現像スリーブ間距離Dsdと、現像スリーブ半径Rslを加えた長さをC1とすると、前記式1が成立するように設定することで、現像剤穂の接触または接近しすぎないようにすることができ、これにより混色、はぎとりを抑えて画像劣化を防止することができる。

0102

請求項2記載の発明は、前記磁極の極間開き角θが、30度〜70度の範囲であり、混色、はぎとりを抑えて画像劣化がなく、現像剤の円滑な搬送ができる。

0103

請求項3記載の発明は、前記磁極の極上の磁束密度が、500ガウス以上であり、キャリア付着が少なく現像剤による現像が良好である。

0104

請求項4記載の発明は、現像領域となる磁極の極間部分を2つ以上有する磁極構成に設定することで、現像スリーブを複数の現像装置で共通して使用できることができ、現像スリーブの種類を減少させることで低コストになる。

0105

請求項5記載の発明は、前記現像領域に現像スリーブの磁極の複数の極間を設定し、この極間開き角θは、30度〜70度の範囲であり、混色、はぎとりを抑えて画像劣化がなく、現像剤の円滑な搬送ができる。

0106

請求項6記載の発明は、現像領域をはさむ現像スリーブの磁極の両極上での磁束密度は500ガウス以上であり、キャリア付着が少なく現像剤による現像が良好である。

図面の簡単な説明

0107

図1カラー画像形成装置の断面構成図である。
図2現像装置の断面図である。
図3現像領域の状態を拡大図である。
図4画像形成装置を説明する図である。
図5像担持体と現像スリーブとの構成を説明する図である。
図6像担持体と現像スリーブとの構成を説明する図である。
図7極間開き角とキャリア付着量との関係を示す図である。
図8キャリア付着を示す断面図である。
図9キャリア付着を示す平面図である。
図10極間開き角と混色トナー個数との関係を示す図である。
図11像担持体と現像スリーブとの構成を説明する図である。
図12像担持体と現像スリーブとの構成を説明する図である。

--

0108

1像担持体
8現像スリーブ
40現像領域
θ磁極の極間開き角
Rpc 像担持体半径
Rsl 現像スリーブ半径
Dsd 像担持体と現像スリーブ間距離
C1現像剤の穂高さC2と現像スリーブ半径Rslを加えた長さ
C2 現像剤の穂高さ

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