JP2009265360A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁力を利用して現像剤担持体上の２成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材に関して、耐摩耗性、耐蝕性および表面の平滑性の向上を図ることができ、長期間に亘って良好な画像を得る。
【解決手段】非磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤と、現像剤が収容されたハウジング２０と外周面において現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体３９と、規制領域７２を介して現像剤担持体３９の外周面に対向配置され、現像剤担持体３９の回転に基づいて搬送される現像剤担持体３９上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材２９と、を備えた現像装置１８において、現像剤規制部材２９を、規制部材本体５１と、規制部材本体５１の少なくとも現像剤担持体３９との対向部を覆うように形成され且つ磁性を有するメッキ層５２とで構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、いわゆる２成分現像剤を使用する現像装置、及びこれを備えた電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、外周面に静電潜像を担持する静電潜像担持体と、静電潜像担持体上の静電潜像にトナーを付着させることで現像する現像装置とを有する。

現像装置として、非磁性トナーと磁性キャリアからなる所謂２成分現像剤を使用するタイプのものが提案されている。図３に示す従来例のように、この種の現像装置１１８は、２成分現像剤を収容するハウジング１２０と、回転可能な円筒スリーブ（現像剤担持体）１３９と円筒スリーブ１３９の内側に収められた円柱状の固定磁石１３８とからなる現像ローラ１２８と、規制領域１７２を介して現像ローラ１２８に対向配置された板状の現像剤規制部材１２９とを有する。

図３に示す現像装置１１８が駆動されると、ハウジング１２０内の現像剤は、攪拌室１７８において攪拌部材１２２，１２４により攪拌された後、固定磁石１３８の磁力により円筒スリーブ１３９の外周面に吸着される。このようにしてスリーブ１３９に担持された現像剤は、スリーブ１３９の回転に基づいて規制領域１７２に搬送され、規制領域１７２において現像剤の層厚が規制される。規制領域１７２を通過したスリーブ３９上の現像剤は、静電潜像担持体１０４との対向領域（現像領域）１７４へ搬送され、現像領域１７４において、現像剤のうちのトナーが静電潜像担持体１０４の静電潜像画像部へ電気的に供給され、これにより静電潜像が顕像化（現像）される。

この種の現像装置には、規制部材として非磁性部材を使用するタイプの現像装置と、規制部材として磁性部材を使用するタイプの現像装置とがある。

規制部材として非磁性部材を使用する場合、現像剤担持体（現像ローラのスリーブ）上の２成分現像剤の層厚が規制領域において規制される際に磁力が利用されず、現像剤の層厚規制は、現像剤が通り抜ける現像剤担持体と規制部材との隙間の幅にのみ依存するため、この隙間の幅を極めて小さく設定する必要がある。そのため、現像剤担持体と規制部材との隙間に異物やトナーの凝集物等が引っ掛かりやすく、この引っ掛かり部分において現像剤の搬送不良が生じるため、画像に白スジが生じるなどの画像不良が発生することがある。

一方、規制部材として磁性部材を使用する場合、２成分現像剤の層厚規制に、現像剤担持体と規制部材との間に作用する磁力が利用される。そのため、現像剤担持体と規制部材との隙間を比較的広く設定することができ、これにより、現像剤の搬送不良が生じ難くなる利点がある。

具体的に、磁性部材からなる規制部材の材料としては、例えば、鉄又はステンレス（ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３０等）が使用される。なお、特許文献１〜３には、所謂１成分現像剤を使用する現像装置において現像剤規制部材の材料としてステンレスを使用し、このステンレス製の規制部材の表面の平滑性を高めるためのメッキを規制部材の表面に施す技術が開示されている。

特開平９−２２２７９３号公報 特開２０００−１６２８６４号公報 特開２０００−１６２８６５号公報

しかし、磁性部材からなる規制部材のうち鉄製の規制部材は、耐摩耗性および表面の平滑性に優れるものの、高温高湿環境下で錆が生じやすいため、使用期間の経過に伴って現像剤の層厚規制を適切に行えなくなり、画像ノイズが発生することがある。

一方、ステンレス製の規制部材は、耐摩耗性および耐蝕性に優れるものの、加工性が悪いため、表面の平滑性が悪くなりやすい欠点がある。

このように、磁性を有する従来の規制部材は性能的に種々の欠点を有し、これらの規制部材を使用すると２成分現像剤の層厚規制を良好に行うことができず、画質の悪化を招くことがある。

そこで、本発明は、磁力を利用して現像剤担持体上の２成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材に関して、耐摩耗性、耐蝕性および表面の平滑性の向上を図ることができ、長期間に亘って良好な画像を得ることができる現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、
非磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤と、
該現像剤が収容されたハウジングと、
外周面において前記現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、
規制領域を介して前記現像剤担持体の外周面に対向配置され、前記現像剤担持体の回転に基づいて搬送される前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、を備え、
前記現像剤規制部材は、規制部材本体と、該規制部材本体の少なくとも前記現像剤担持体との対向部を覆うように形成され且つ磁性を有するメッキ層とを含むことを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、上記の現像装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、規制部材本体の少なくとも現像剤担持体との対向部が、磁性を有するメッキ層で覆われている。そのため、規制部材本体の材料の種類に関わらず、規制部材の耐摩耗性、耐蝕性および表面の平滑性の向上を図りつつ、規制部材と現像剤担持体との間に磁力を作用させることができ、この磁力を２成分現像剤の層厚規制に利用することができる。したがって、規制部材による現像剤の層厚規制を長期間に亘って良好に行うことができ、画質の低下を防止することができる。また、規制部材本体はメッキ層で覆われているため、規制部材本体の材料として樹脂等の比較的軟質の材料を使用する場合であっても、規制部材の表面の硬度を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置２の概略構成を示す。画像形成装置２は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置である。現在、電子写真方式の画像形成装置として種々の形態のものが提案されているが、図示する画像形成装置は所謂タンデム方式のカラー画像形成装置である。ただし、本発明は、この種の画像形成装置にのみ適用されるものではなく、例えば、所謂４サイクル方式のカラー画像形成装置、又はモノクロ出力の画像形成装置に適用してもよい。

画像形成装置２は、無端状の中間転写ベルト３０を有する。中間転写ベルト３０の下には、図中左側から右側に向かって順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像剤をそれぞれ用いて対応する色のトナー像を作成する４つの作像部３（３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ）が、中間転写ベルト３０に沿って配置されている。

各作像部３は、静電潜像担持体として円筒状の感光体４を有する。感光体４の周囲には、その回転方向（図中時計回り方向）に沿って順に、感光体４の外周面を帯電させる帯電装置８、感光体４上に画像を投射して各色の静電潜像を形成するための露光装置６、各色のトナーを感光体４に供給して静電潜像を顕在化させる現像装置１８、感光体４と共に中間転写ベルト３０を挟圧する一次転写ローラ１４、および感光体４上のトナーを掻き取るための感光体クリーニング部材１６が配置されている。

中間転写ベルト３０の上には、図中左側から右側に向かって順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーを収容したトナーカートリッジ１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）が、中間転写ベルト３０に沿って配置されている。各トナーカートリッジ１０は、対応する色の現像装置１８に連結パイプ１１を介して連結されている。

各作像部３において、感光体４上に形成されたトナー像は、感光体４とベルト３０とのニップ部（一次転写領域）において感光体４からベルト３０へ転写（一次転写）される。一次転写の際、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はベルト３０上に重ねられ、これによりフルカラーのトナー像が形成される。

図中右側に配置されているローラ３２に支持されているベルト部分の外側には、ベルト３０と共に記録シート３６を挟圧する二次転写ローラ４２が設けてある。二次転写ローラ４２とベルト３０とのニップ部（二次転写領域４１）には、給紙部４４から記録シート３６が搬送されるようにしてある。二次転写領域４１では、ベルト３０上のトナー像が記録シート３６に転写（二次転写）される。

二次転写後、記録シート３６は定着部４０に搬送され、定着部４０において、トナー像が記録シート３６に定着される。定着後、記録シート３６は、画像形成装置２の例えば上部に設けられた排紙部４６に搬送される。一方、二次転写後、ベルト３０上に残留した未転写トナーは、ベルト３０の回転によりベルト３０とクリーニング部材１２とのニップ部（クリーニング領域１３）に搬送され、クリーニング領域１３においてクリーニング部材１２により掻き取られる。

画像形成装置２の例えば左上部には、画像形成装置２の種々の動作を制御する制御部４８が設けられている。ただし、制御部４８は、画像形成装置２の任意の位置に設けることができる。

図２に基づき、現像装置１８の構成を具体的に説明する。現像装置１８は、非磁性トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤と以下に説明する種々の部材を収容するハウジング２０を備えている。なお、図面を簡略化することで発明の理解を容易にするため、図２においてハウジング２０の一部は削除してある。ハウジング２０は感光体４に向けて開放された開口部７０を備えており、この開口部７０の近傍の空間に現像ローラ２８が設けてある。現像ローラ２８は、感光体４と平行に且つ所定の現像ギャップ７４を介して感光体４の外周面に対向配置されている。現像ローラ２８は、円柱状の固定磁石３８と、固定磁石３８を囲むようにして設けられた回転可能な円筒スリーブ（現像剤担持体）３９とを有する。なお、スリーブ３９には、バイアス印加装置としての電源（図示せず）が接続されており、この電源をオンにすることによりスリーブ３９に所定の現像バイアスが印加されるようにしてある。現像バイアスは、例えば、交流電圧と直流電圧を重畳してなる電圧で構成され、この場合、スリーブ３９と感光体４との間に振動電界が形成される。スリーブ３９の側方には、ハウジング２０に固定された現像剤返し部材５０が対向配置されている。現像剤返し部材５０は例えば金属からなるが、現像剤返し部材５０には種々の素材を使用することが可能であり、必要に応じて現像剤返し部材５０の表面にメッキ層を設けてもよい。スリーブ３９の斜め上方には、現像剤返し部材５０を介してハウジング２０に固定された板状の現像剤規制部材２９が、所定の規制ギャップ７２を介して対向配置されている。規制部材２９の具体的な構成については後に説明する。

現像ローラ２８の背後の空間、具体的に現像ローラ２８の下方の空間には、現像剤攪拌室７８が形成されている。攪拌室７８は、現像ローラ２８の近傍に形成された前室８０と現像ローラ２８から離れた後室８２を有する。前室８０には図面の表面から裏面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する前攪拌搬送部材である前スクリュー２４が回転可能に配置され、後室８２には図面の裏面から表面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する後攪拌部材搬送部材である後スクリュー２２が回転可能に配置されている。前室８０と後室８２は、両者の間に設けた隔壁８４で分離されている。前室８０と後室８２の両端近傍にある隔壁部分は除かれて連絡通路が形成されており、前室８０の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して後室８２へ送り込まれ、また後室８２の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して前室８０に送り込まれるようにしてある。攪拌室７８の例えば後室８２においては、図示しないトナー濃度センサがハウジング２０に取り付けられている。

このように構成された現像装置１８の動作を説明する。画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ２８のスリーブ３９は図中時計回り方向に回転する。また、前スクリュー２４及び後スクリュー２２は、図中反時計回り方向に回転する。これにより、現像剤攪拌室７８に収容されている現像剤は、前室８０と後室８２を循環搬送されながら、攪拌される。その結果、現像剤に含まれるトナーとキャリアが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。実施形態では、キャリアは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。また、攪拌室７８における攪拌により、トナーカートリッジ１０から新たに補給されるトナーが既存の現像剤に混合される。

帯電された現像剤は、前スクリュー２４によって前室８０を搬送される過程で現像ローラ２８に供給され、現像ローラ２８の外周面に担持される。具体的に、現像剤は、現像ローラ２８の固定磁石３８の磁力によりスリーブ３９の外周面に吸着される。このようにして現像ローラ２８のスリーブ３９に担持された現像剤は、スリーブ３９の回転に基づいて図中時計回り方向に搬送される。スリーブ３９上の現像剤は、現像剤返し部材５０との対向領域に搬送されると、適切な搬送量を超える分の現像剤が現像剤返し部材５０により攪拌室７８へ押し戻され、これにより、現像剤の搬送量が調整される。このようにして搬送量が調整されたスリーブ３９上の現像剤は、規制部材２９との対向領域（規制領域７２）に搬送されると、規制領域７２を通過する現像剤の層厚が所定量に規制される。規制領域７２を通過した現像剤は、スリーブ３９の回転に基づいて、感光体４との対向領域（現像領域７４）に到達すると、スリーブ３９と感光体４との間に形成された電界の存在により、キャリアに付着しているトナーが感光体４上の静電潜像画像部に電気的に供給される。

このようにして行われる現像によりトナーが消費されると、消費された量に見合う量のトナーが現像剤に補給されることが好ましい。そのため、現像装置１８のハウジング２０内のトナー濃度（トナーとキャリアの混合比）がトナー濃度センサにより検出され、この検出結果に基づき所定のトナー補給動作が行われるように制御部４８により制御される。制御部４８の制御によりトナー補給動作が行われると、図示しないトナー補給機構が作動し、トナーカートリッジ１０に収容されたトナーが、連結パイプ１１を経由して現像装置１８のハウジング２０内に適宜補給される。

以下、現像剤規制部材２９の構成について具体的に説明する。

現像剤規制部材２９は、スリーブ３９の軸方向に沿って延びる長尺の板状部材である。現像剤規制部材２９は、規制部材本体５１と、規制部材本体５１を覆うメッキ層５２とを備えている。なお、メッキ層５２には図示しない電源を接続するようにしてもよく、この場合、その電源をオンにすることにより、メッキ層５２に現像剤が固着し難くするためのバイアスをメッキ層５２に印加することができる。

規制部材本体５１の断面形状は、特に限定されるものではないが、例えば図示のように長方形とされる。規制部材本体５１には、種々の材料を使用することができるが、本発明は、規制部材本体５１として非磁性部材を使用する場合に特に有効である。具体的に、規制部材本体５１の材料としては、例えば樹脂が使用される。規制部材本体５１の材料として樹脂を使用した場合、規制部材本体５１を所望の形状に容易に成型することができる。

本実施形態において、メッキ層５２は、規制部材本体５１の表面全体を覆うように形成されている。これにより、規制部材２９全体の耐蝕性および硬度の向上を図ることができる。ただし、本発明において、メッキ層５２は、必ずしも規制部材本体５１の表面全体を覆うように形成する必要はなく、規制部材本体５１の少なくともスリーブ３９との対向部を覆うように構成すればよい。メッキ層５２の厚みは、例えば０．１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。

メッキ層５２は磁性を有するように構成されており、これにより、規制部材本体５１として非磁性部材を使用した場合でも、規制部材２９に磁性を持たせることができる。そのため、規制部材２９とスリーブ３９との間に磁力を作用させることができ、この磁力を現像ローラ２８上の現像剤の層厚規制に利用することができる。したがって、規制部材２９とスリーブ３９との隙間を比較的広く設定することができ、これにより、現像剤の搬送性を高めることができる。規制部材２９とスリーブ３９との隙間の幅は、例えば１００μｍ以上３０００μｍ以下であることが好ましい。

メッキ層５２に磁性を持たせるための方法としては、種々の方法を採用することができる。メッキ層５２に磁性を持たせるための好ましい方法としては、例えば、規制部材本体５１の表面に例えばニッケルを含む無電解メッキを行った後に、３００℃以上の温度で熱処理する方法が挙げられる。この方法によれば、メッキ層５２に磁性を持たせるだけでなく、メッキ層５２の硬度および耐蝕性を高めることもできる。

メッキ層５２に磁性を持たせるための別の方法として、メッキ層５２を、リン含有率とホウ素含有率の合計が３％以下の無電解ニッケルメッキで構成する方法を採用してもよい。この場合も、メッキ層５２に磁性を持たせるだけでなく、メッキ層５２の硬度と耐蝕性を高めることができる。

さらに、メッキ層５２を、ニッケルとコバルトを含む無電解メッキ層で構成することによっても、メッキ層５２に磁性を持たせることができる。この場合、メッキ層５２に、より強い磁性を持たせることが可能となる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明に係る現像装置を示す断面図である。 現像装置の従来例を示す断面図である。

符号の説明

２：画像形成装置、３：作像部、４：感光体（静電潜像担持体）、１０：トナーカートリッジ、１８：現像装置、２０：現像装置のハウジング、２２：後スクリュー、２４：前スクリュー、２６：供給ローラ、２８：現像ローラ、２９：規制部材、３０：中間転写ベルト、３６：記録シート、３８：固定磁石、３９：スリーブ（現像剤担持体）、４８：制御部、５０：現像剤返し部材、５１：規制部材本体、５２：メッキ層、７２：規制領域、７４：現像領域、７８：現像剤攪拌室、８０：前室、８２：後室。

Claims (6)

1. 非磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤と、
   該現像剤が収容されたハウジングと、
   外周面において前記現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、
   規制領域を介して前記現像剤担持体の外周面に対向配置され、前記現像剤担持体の回転に基づいて搬送される前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、を備え、
   前記現像剤規制部材は、規制部材本体と、該規制部材本体の少なくとも前記現像剤担持体との対向部を覆うように形成され且つ磁性を有するメッキ層とを含むことを特徴とする現像装置。
2. 前記規制部材本体は非磁性部材からなることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記メッキ層は、無電解メッキを行った後に３００℃以上の温度で熱処理することで形成された層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。
4. 前記メッキ層は、リン含有率とホウ素含有率の合計が３％以下の無電解メッキ層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記メッキ層は、ニッケルとコバルトとを含有する無電解メッキ層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置を含むことを特徴とする画像形成装置。

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