現像装置
【課題】 高速で現像される場合であっても、画像履歴の発生を抑制し、かつ、画像筋を軽減する現像装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 磁性を有する現像剤を収容可能な現像容器４Ａと、現像容器４Ａの内部の現像剤を感光体ドラム１に向かって現像する第１現像ローラ５と、第１現像ローラ５に対して所定の間隙をもって配置され、第１現像ローラ５の表面の現像剤量を規制する現像ブレード１６と、現像ブレード１６よりも現像ローラ５の回転方向の上流側で第１現像ローラ５と対向する位置で回転可能に設けられ、第１現像ローラ５の表面の現像剤を回収する現像剤供給回収ローラ２２と、現像ブレード１６及び現像剤供給回収ローラ２２の間に配置され、第１現像ローラ５の回転方向の上流側に傾斜するように第１現像ローラ５の表面に当接する弾性ブレード２３と、を備える現像装置４を構成した。
【解決手段】 磁性を有する現像剤を収容可能な現像容器４Ａと、現像容器４Ａの内部の現像剤を感光体ドラム１に向かって現像する第１現像ローラ５と、第１現像ローラ５に対して所定の間隙をもって配置され、第１現像ローラ５の表面の現像剤量を規制する現像ブレード１６と、現像ブレード１６よりも現像ローラ５の回転方向の上流側で第１現像ローラ５と対向する位置で回転可能に設けられ、第１現像ローラ５の表面の現像剤を回収する現像剤供給回収ローラ２２と、現像ブレード１６及び現像剤供給回収ローラ２２の間に配置され、第１現像ローラ５の回転方向の上流側に傾斜するように第１現像ローラ５の表面に当接する弾性ブレード２３と、を備える現像装置４を構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体の表面に形成される静電像を現像する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やプリンタ等の画像形成装置は、高画質を安定して出力することが望まれている。このような画像形成装置に関する発明として、特許文献１の発明がある。
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、現像剤担持体に接触した供給ローラから現像剤を現像剤担持体へ供給、回収している。上記構成によれば、所謂、ゴーストと呼ばれる不具合を抑制することができる。ゴーストとは、詳しくは後述するが、前の画像履歴が現像スリーブ上に残ってしまい、次の画像に現れてしまう画像不良である。特許文献１によれば、現像後のスリーブ上のトナーを一旦、供給ローラで回収する為、上記画像履歴を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９０２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、高速化や高寿命を求めるニーズが増えてきている中で、特許文献１に記載の画像形成装置では、高速対応のために画像形成装置を高速回転すると下記課題が残る。すなわち、現像装置の供給ローラにトナーが目詰まりし、供給ローラと現像剤担持体（以下、現像スリーブと言う。）との当接部において、現像剤が部分的にすり抜けてしまう場合がある。このため、ゴーストの発生は抑制できるものの、供給ローラの当接部を部分的にすり抜けた部分とすり抜けなかった部分とで、磁気穂の高さが変わってしまうため、結果、画像筋となって発生する問題が生じる場合があった。
【０００６】
本発明は、上記実情から、高速で現像される場合であっても、画像履歴の発生を抑制し、かつ、画像筋を軽減することができる現像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の現像装置は、磁性を有する現像剤を収容可能な現像容器と、前記現像容器の内部の現像剤を用いて像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対して所定の間隙をもって配置され、前記現像剤担持体の表面の現像剤量を規制する第１規制部材と、前記第１規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の上流側で前記現像剤担持体と対向する位置で回転可能に設けられ、前記現像剤担持体の表面の現像剤を回収する第２規制部材と、前記第２規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の下流側で、前記第１規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の上流側に配置され、前記現像剤担持体と当接する当接位置において、前記現像剤担持体の回転方向の上流側に傾斜するように前記現像剤担持体の表面に当接する第３規制部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、第２規制部材が現像剤担持体の表面の現像剤を回収した後に、第３規制部材が現像剤担持体の表面の画像筋をならす。それから、第１規制部材が、現像剤担持体に供給された現像剤の層厚を規制する。その結果、高速で現像される場合であっても、画像履歴の発生が抑制され、かつ、画像筋が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る現像装置を備える画像形成装置の構成の概略を示す断面図である。
【図２】図１（ｂ）の領域Ａの一部拡大断面図である。
【図３】（ａ）は比較例２の現像スリーブ及び弾性ブレードの構成を示す断面図であり、（ｂ）は実施例２に係る現像装置の構成を示す断面図である。
【図４】実施例３及び４に係る現像装置の構成を示す断面図である。
【図５】実施例５及び６に係る現像装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対位置等は、本発明が適用される機構の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、図１乃至図５を参照しながら実施例の構成及び効果を説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１（ａ）は、本発明の実施例１に係る現像装置４を備える画像形成装置１３の構成の概略を示す断面図である。画像形成装置１３は、電子写真画像形成プロセスを利用した印刷機能を有する装置である。図１（ａ）に示されるように、画像形成装置１３は、画像形成装置本体（以下、「装置本体１３Ａ」という）を備える。画像形成装置１３は、装置本体１３Ａの内部に、画像形成装置１３は転写材Ｍに画像を形成する画像形成部１４を備える。画像形成部１４は、『像担持体』である感光体ドラム１を備え、感光体ドラム１は、矢印方向に回転するようになっている。また、画像形成部１４は、感光体ドラム１の周囲に、『一次帯電器』である帯電器２、露光装置３、現像装置４、ポスト帯電器１５、転写帯電器７、分離帯電器８、クリーニング装置９を備える。また、転写材Ｍの搬送方向で感光体ドラム１及び分離帯電器８の間の先には、定着器１０を備える。
【００１２】
現像装置４は、『現像剤担持体』である『第１現像剤担持体』としての第１現像ローラ５を備える。第１現像ローラ５は、『固定マグネット』である『第１固定マグネット』としての第１固定マグネットロール６、及び、第１固定マグネットロール６の周囲で回転する『現像剤搬送担持体』である『第１現像剤搬送担持体』としての第１現像スリーブ１７を備える。第１現像ローラ５は、現像容器４Ａの開口に配置され、第１現像ローラ５の円弧状の面の略半分の一方が現像容器４Ａの外側に配置され、第１現像ローラ５の円弧状の面の略半分の他方が現像容器４Ａの内側に配置される。
【００１３】
画像形成装置１３は、画像形成部１４に転写材Ｍを給送する給送部がある。給送部は、転写材Ｍを供給する給送ローラ１１と、転写材Ｍの位置を調整するレジスト部１２を具備する。
【００１４】
図１（ｂ）は、現像装置４の構成を示す断面図である。図１（ｂ）に示されるように、現像装置４は、磁性を有する現像剤を収容可能な現像容器４Ａを備える。また、現像装置４は、現像容器４Ａの上方に、現像剤を現像装置４に補給するバッファ１８と、補給量を制御するバッファマグネットロール１９と、を備える。
【００１５】
また、現像装置４は、現像容器４Ａの内部の現像剤を用いて感光体ドラム１に形成された静電像（潜像）を現像する『現像剤担持体』である『第１現像剤担持体』としての第１現像ローラ５を備える。第１現像ローラ５は、複数の磁極を有する『固定マグネット』である第１固定マグネットロール６と、現像剤を搬送する『現像剤搬送担持体』である『第１現像剤搬送担持体』としての第１現像スリーブ１７と、を備える。第１現像スリーブ１７は、現像容器４Ａの内部の現像剤を感光体ドラム１に向かって現像する。なお、『現像剤担持体』は、第１現像スリーブ１７のような中空円筒体に限定されず、回転駆動される無端ベルトの形態であっても良い。また、導電性のゴムローラを用いても良い。
【００１６】
この一方で、現像装置４は、現像容器４Ａの内部に、現像剤ｔを撹拌する第１撹拌部材２０、第２撹拌部材２１を備える。第１撹拌部材２０及び第２撹拌部材２１は、第１現像ローラ５と逆方向に回転している。また、現像装置４は、現像容器４Ａの内部に、第２撹拌部材２１の上方に第１現像ローラ５と接触する『第２規制部材』である『上流規制部材』としての現像剤供給回収ローラ２２を備える。この現像剤供給回収ローラ２２は、現像ローラ５の回転方向の上流側で第１現像ローラ５と対向する位置で回転可能に設けられ、第１現像ローラ５の表面の現像剤を回収可能で、また、第１現像ローラ５の表面に現像剤を供給可能に構成されている。また、現像剤供給回収ローラ２２は、第１現像ローラ５と接触する円筒状の弾性材料で成形される。
【００１７】
また、現像剤供給回収ローラ２２の上方には、現像ブレード１６と弾性ブレード２３を備える。『第１規制部材』である『下流規制部材』としての現像ブレード１６は、第１現像ローラ５に対して所定の間隔をもって配置され、第１現像ローラ５の表面の現像剤量を非接触で磁気的に規制するようになっている。ただし、現像ブレード１６は、必ずしも第１現像ローラ５の表面を磁気的に規制するものでなくても良い。また、『第３規制部材』である『中流規制部材』としての弾性ブレード２３は、現像ブレード１６及び現像剤供給回収ローラ２２の間に配置される。そして、弾性ブレード２３は、現像剤供給回収ローラ２２よりも第１現像ローラ５の回転方向の下流側で、現像ブレード１６よりも第１現像ローラ５の回転方向の上流側に配置されている。そして、弾性ブレード２３は、第１現像ローラ５と当接する当接位置において、第１現像ローラ５の回転方向の上流側に傾斜するように第１現像ローラ５の表面に当接する。
【００１８】
詳しくは、弾性ブレード２３は、第１現像ローラ５の回転方向に沿う順方向に向かって延びて、先端２３ｂが第１現像ローラ５と対向する。ここでは、『順方向』とは、第１現像ローラ５の回転方向の上流側から下流側に向かうに従って第１現像ローラ５に接近する方向である。また、弾性ブレード２３は先端２３ｂが第１現像ローラ５に接触している。さらに、弾性ブレード２３は弾性部材で成形され、第１現像ローラ５が回転すると弾性ブレード２３の先端２３ｂが第１現像ローラ５と摺擦する。
【００１９】
現像剤供給回収ローラ２２は、現像ローラ５と同じ方向に回転している。次に現像ブレード１６近傍の領域Ａについて説明する。
【００２０】
図２は、図１（ｂ）の領域Ａの一部拡大断面図である。図２に示されるように、現像容器４Ａの内部では、第１現像ローラ５の周囲に、現像剤供給回収ローラ２２、弾性ブレード２３、現像ブレード１６が第１現像スリーブ１７の回転方向に順に配置される。現像容器４Ａの外部では、第１現像ローラ５に対向する位置に感光体ドラム１が配置されている。
【００２１】
まず、『上流規制部材』である現像剤供給回収ローラ２２は、回転軸３０を中心に矢印の方向に回転可能に構成されている。現像剤供給回収ローラ２２は、第１現像スリーブ１７と接触している。現像剤供給回収ローラ２２は、第１現像スリーブ１７の回転方向の上流側では第１現像スリーブ１７から現像剤を回収し、第１現像スリーブ１７の回転方向の下流側では第１現像スリーブ１７へと現像剤を供給するようになっている。
【００２２】
次に、『中流規制部材』である弾性ブレード２３は、基端２３ａが現像容器４Ａに設けられた加圧固定部材２４に固定され、先端２３ｂが第１現像スリーブ１７に接触している。弾性ブレード２３の基端２３ａから先端２３ｂへと渡って、次第に第１現像スリーブ１７に接近するように配置されている。
【００２３】
図２に示される現像剤分布を参照し、図１（ａ）、（ｂ）を適宜用いつつ、実施例１の画像形成動作を以下に説明する。なお、感光体ドラム１への帯電、露光、転写、定着、給送等は従来技術と同じであるため説明を省略する。
【００２４】
まず、現像剤層規制領域Ｂでは、『下流規制部材』である現像ブレード１６が、現像剤を帯電しながら一定の現像剤量で現像剤ｔ１を規制している。第１現像スリーブ１７が第１固定マグネットロール６の周りを回転すると、現像剤ｔ１が第１現像スリーブ１７の表面の凸凹形状によって静電可視化領域Ｅへ搬送されていく。
【００２５】
現像剤層規制領域Ｂ及び次の静電可視化領域Ｅの間では、現像剤ｔ１の層は一定厚さの薄層に形成されたまま、感光体ドラム１と対向する位置まで移動していく。
【００２６】
静電可視化領域Ｅでは、感光体ドラム１及び第１現像スリーブ１７の間には一定のギャップがある。第１現像スリーブ１７の表面には現像剤ｔ１が担持されている。この現像剤ｔ１は、感光体ドラム１及び第１現像スリーブ１７の間で、第１現像スリーブ１７に印加したバイアスによって、感光体ドラム１の表面の潜像へと現像されて現像剤ｔ２となる。そして、感光体ドラム１の表面で可視化されて現像剤ｔ３となる。
【００２７】
静電可視化領域Ｅ及び次の現像剤供給回収領域Ｄの間では、第１現像スリーブ１７の表面に、感光体ドラム１に飛翔しなかった現像剤ｔ４が残る。この現像剤ｔ４が画像履歴の原因である。メカニズムは後で述べる。この現像剤ｔ４は、第１現像スリーブ１７の搬送力によって現像容器４Ａの内部へ取り込まれる。そして、現像剤が消費された場所、つまり現像剤ｔ４が無い第１現像ローラ５の表面には、現像容器４Ａの内部の現像剤ｔ５が供給される。現像剤ｔ５は、第１現像ローラ５の内部の第１固定マグネットロール６の磁力によって供給される。そして、現像剤ｔ４と現像剤ｔ５が混合した現像剤が、現像剤供給回収ローラ２２と第１現像スリーブ１７と接する現像剤供給回収領域Ｄに搬送される。
【００２８】
現像剤供給回収領域Ｄでは、現像剤供給回収ローラ２２が、現像剤ｔ４と現像剤ｔ５を回収すると共に、新たな現像剤を感光体ドラム１に供給している。現像剤供給回収ローラ２２は、第１現像スリーブ１７と一定間隔Ｌ４の進入量で図示しない加圧方法で固定されている。現像剤供給回収ローラ２２の表面の弾性層によって、現像剤ｔ４及び現像剤ｔ５が回収、剥ぎ取られる。剥ぎ取られた現像剤ｔ４及び現像剤ｔ５は、第２撹拌部材２１（図１（ｂ）参照）によって現像容器４Ａの内部で撹拌されていく。ただし、現像剤供給回収ローラ２２では、全ての現像剤ｔ４及び現像剤ｔ５を回収することができない。
【００２９】
現像剤供給回収領域Ｄ及び次の中流規制領域Ｃの間では、現像剤供給回収ローラ２２の表面は目の細かい弾性層であることから、隙間をすり抜けて第１現像スリーブ１７の表面に付着したままの現像剤ｔ６が必ず発生する。特に高速回転すると、第１現像ローラ５と接触する時間が少なくなるため、すり抜け量が増加する。現像剤供給回収ローラ２２をすり抜けた現像剤ｔ６は、中流規制領域Ｃに搬送される。
【００３０】
中流規制領域Ｃでは、弾性ブレード２３が、第１現像スリーブ１７の回転方向に沿う順方向（「ウイズ方向」とも言う）に接触している。また、弾性ブレード２３は、加圧固定部材２４の剛性によって第１現像スリーブ１７に対して一定の圧力で押圧し、かつ、一定の進入量で接触している。弾性ブレード２３は、長さがＬ２、厚みがＬ１の弾性体であり、第１現像スリーブ１７に対して深さがＬ３の進入量となるように固定されている。弾性ブレード２３は、現像剤供給回収ローラ２２の現像剤供給回収領域Ｄからすり抜けた現像剤ｔ６を圧力で規制している。その結果、すり抜けた現像剤による白筋や黒筋をならし、現像剤層が均一になる。均一になった現像剤は現像ブレード１６の現像剤層規制領域Ｂに到達する。
【００３１】
現像剤層規制領域Ｂには第１固定マグネットロール６の磁極Ｎ１に対向する位置に現像ブレード１６が配置されている。現像ブレード１６は、第１現像ローラ５と一定間隔を保ち、かつ、磁気を帯びている。現像剤層規制領域Ｂでは、現像ブレード１６は、磁気規制力によって一定の現像剤量を規制し、かつ、現像剤ｔと第１現像スリーブ１７との摩擦帯電で現像ブレード１６を通過後の現像剤ｔ１に電荷を供給している。この後は、前述の如く静電可視化領域Ｅ、現像剤供給回収領域Ｄ、中流規制領域Ｃ、現像剤層規制領域Ｂのサイクルで、新たな現像剤が搬送されていく。
【００３２】
前述したことから、第１現像ローラ５から感光体ドラム１へと現像剤を現像する場合の他では、現像装置４の機能は３段階で発揮されることになる。第１に、『上流規制部材』である現像剤供給回収ローラ２２が、現像後の画像履歴となり得る現像剤ｔ４及び現像剤ｔ５を剥ぎ取る。第２に、『中流規制部材』である弾性ブレード２３が、現像剤供給回収ローラ２２で発生した画像筋を形成する現像剤ｔ６を順方向に当接しながらならす（均一化する）。第３に、『下流規制部材』である『磁性規制部材』としての現像ブレード１６が、第１現像スリーブ１７と非接触で、現像剤を帯電させ、穂立ちを形成し、一定の現像剤量の現像剤ｔ１で層厚を規制している。実験結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
表１中で、比較例１の現像装置は、特開平８−１９０２７５号公報に記載される現像装置に基づいて構成されている。比較例１の現像装置は、下流規制部材及び上流規制部材を有するが、中流規制部材を有しない。実施例１でいう弾性ブレード２３が存在しないのである。
【００３４】
また、表１中で、比較例２の現像装置は、特開平８−２５４８９２号公報に記載される現像装置に基づいて構成されている。比較例２の現像装置は、下流規制部材及び中流規制部材を有するが、上流規制部材を有しない。実施例１でいう現像剤供給回収ローラ２２が存在しないのである。加えて、下流規制部材及び中流規制部材は逆方向で現像スリーブに接触している。
【００３５】
さらに、表１中で、比較例３の現像装置は比較例１及び比較例２の組み合わせの現像装置に相当する。すなわち、比較例３の現像装置は、下流規制部材、中流規制部材、上流規制部材のいずれをも有する。ただし、中流規制部材は逆方向で現像スリーブに接触している。なお、比較例１〜３の現像装置の説明にあたって、実施例１の現像装置４の各部材の符号を適宜援用する。
【００３６】
なお、実験条件は、生産性１５０ｐｐｍ（普通紙６４ｇ／ｃｍ２）、耐久画像ｄｕｔｙ５％で、第１現像スリーブ１７の回転速度は、低速モード３５０ｍｍ／ｓ、高速モード７００ｍｍ／ｓの２種類で実験を実施。通紙モードは連続両面通紙、実験環境は温度３２．５度及び湿度８０％、通紙枚数は１００ｋ枚分のＡ４白黒画像の枚数である。
【００３７】
測定項目について説明する。画像履歴は、ベタ黒とハーフトーン（スクリーンが１３０線、画像比率が５０％）を組み合わせた画像で判断している。画像履歴のメカニズムは後述する。第１現像ローラ５の１周目と２周目の画像濃度段差が、反射濃度（Ｘ−Ｒｉｔｅ）で、Δ０．０２％以下の場合を○、Δ０．０２〜０．０５％の場合を△、Δ０．０５〜０．１０％の場合を×とした。また、第１現像ローラ５の１周目と２周目の画像濃度段差が、反射濃度（Ｘ−Ｒｉｔｅ）で、Δ０．１０〜０．２０％以上の場合を××、Δ０．２０以上の場合を×××とした。
【００３８】
画像筋は、ハーフトーン（画像比率が５０％）のうち、筋のある画像面積率で判断している。画像領域中、筋の占める割合について、０％つまり筋が無い場合を○、１〜１０％の場合を△、１１〜２５％の場合を×、２６〜５０％の場合を××、５１〜１００％の場合を×××とした。
【００３９】
寿命は、コート不良の発生枚数でランクをつけている。寿命のメカニズムについては、後述する。コート不良の発生枚数が、０〜１０ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を×××、１１ｋ〜２５ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を××、２５ｋ〜５０ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を×とした。また、コート不良の発生枚数が、５１ｋ〜９９ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を△、１００ｋ枚分のＡ４白黒画像発生の場合を○とした。
【００４０】
こうした前提の下で、以下に、比較例１、比較例２、比較例３に関して、各々の構成を説明すると共に、各々の効果を述べる。ただし、各々の構成を述べるにあたって、実施例１と対比し、実施例１と異なる点のみを説明し、同じ点の説明を省略する。また、実施例１の構成を援用して、比較例１、比較例２、比較例３に関して述べる。
【００４１】
比較例１の現像装置の構成は、実施例１の現像装置に比べ、『中流規制部材』である弾性ブレード２３を具備していない。実験の結果、第１現像ローラ５が高速で回転すると、転写材Ｍには画像筋が発生した。実験では、１００ｋ枚分のＡ４白黒画像を通紙後、約５０％の面積で画像筋が発生した。
【００４２】
比較例１の現像装置による画像筋の発生の原因を説明する。実施例１の説明で述べたが、比較例１では、高速回転によって現像剤供給回収ローラ２２が現像剤を回収しきれないこととなる。その結果、現像剤供給回収ローラ２２の回転方向の下流側では、すり抜けたトナーによる白筋、黒筋が発生する。弾性ブレード２３がないために、現像剤が非接触の第１現像スリーブ１７に到達してしまい、転写材Ｍに画像筋が発生するのである。つまり、実施例１のような中流規制部材として弾性ブレード２３が必要であることが言える。
【００４３】
比較例２の現像装置の構成は、実施例１の現像装置に比べ、『上流規制部材』である現像剤供給回収ローラ２２を具備していない。また、『中流規制部材』である弾性ブレード２３は、図３（a）のように第１現像スリーブ１７に対して逆方向に当接している。このとき、弾性ブレード２３は、エッジ部が当接しないように側面で受けるように当接させた。『中流規制部材』である弾性ブレード２３は、第１現像ローラ５の表面の現像剤を帯電させ、薄層でコートする。こうした構成で実験をした結果、第１現像ローラ５を高速で回転すると、画像履歴が発生した。Ｘ−Ｒｉｔｅの反射濃度差はΔ０．０８％である。さらに、寿命も１００ｋ枚分のＡ４白黒画像を満たすことができなかった。約３０ｋ枚分のＡ４白黒画像で、寿命による画像筋が発生した。
【００４４】
順方向（ウイズとも言う）と逆方向（カウンタとも言う）の当接について説明する。順方向とは、図３（ｂ）のように、『規制部材』である弾性ブレード２３の当接位置において、弾性ブレード２３が次のように傾斜している場合を指す。即ち、弾性ブレード２３と第１現像スリーブ１７の当接位置において、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７の回転方向（移動方向）の上流側に傾斜して当接することを指す。一方、弾性ブレード２３を第１現像スリーブ１７に対して逆方向に当接するとは、上記順方向に当接する場合と逆の関係になる。即ち、図３（ａ）のように、弾性ブレード２３と第１現像スリーブ１７の当接位置において、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７の回転方向（移動方向）の下流側に傾斜して当接することを指す。詳細は、実施例５の図５（ａ）で説明するが、方向Xが順方向、方向Yが逆方向である。
【００４５】
まず、画像履歴に関して説明する。画像履歴の原因は、現像しても残った現像剤であるｔ４と、現像した後に新たに現像容器４Ａの内部から第１現像スリーブ１７の表面に供給した現像剤ｔ５の物性の差である。現像剤ｔ４は、静電可視化領域Ｅで現像せず、第１現像ローラ５の表面をつれまわる現像剤である。一方、新たに供給された現像剤ｔ５は、つれまわった経験のない新規の現像剤である。
【００４６】
ここで、比較例２の現像装置による画像筋の発生の原因を説明する。画像履歴は、静電可視化領域Ｅで現像する画像パターンによって影響されやすい。消費する黒部は現像剤ｔ５の比率が高く、消費していない白部では現像剤ｔ４の比率が高い。差があるまま『下流規制部材』である現像剤供給回収ローラ２２を通過すると、２回目の現像タイミング（静電可視化領域Ｅ）で、同じ画像、たとえばハーフトーンでも消費されるトナー像となる現像剤ｔ３の量が異なる。一般的に、所定の濃度より高くなった場合にポジ系の画像履歴と呼び、逆に所定の濃度より濃度が低くなった場合にネガ系の画像履歴と呼ぶ。本実験では、すべてポジ系、つまり、消費した後、濃度が高くなった。その原因は、１回目の現像タイミングで消費される第１現像ローラ５の表面には、新しい現像剤が供給される。現像ブレード１６を通過すると、帯電が上昇しやすく、２回目に現像するとき飛翔しやすい。その結果、濃度が所定より濃くなる。逆に、１周目で現像しなかった現像剤は、第１現像ローラ５の表面を連れまわるために劣化しやすく、帯電量が低下する。その結果、濃度が出にくくなる。この差が画像履歴になる。画像履歴を抑えるためには、つれまわる現像剤ｔ４を極力剥ぎ取ることが重要である。
【００４７】
比較例２は、弾性ブレード２３及び現像ブレード１６が逆方向（「カウンタ方向」とも言う）で第１現像スリーブ１７に当接しているために、弾性ブレード２３の当接圧が高くなってしまい、現像スリーブが磨耗してしまった。（図３（ａ）参照）また、弾性ブレード２３の側面で当接させている為、現像剤供給回収ローラ２２に比べ、現像剤の剥ぎ取り力が小さい。その結果、現像剤ｔ４が剥ぎ取られず、画像履歴が発生している。このように、画像履歴をなくすためには、実施例１の構成と同様に、現像剤供給回収ローラ２２を上流規制部材として具備することが重要である。
【００４８】
図３（ａ）は、比較例２の第１現像スリーブ１７及び弾性ブレード２３の構成を示す断面図である。以下、図３（ａ）を参照して、第１現像スリーブ１７に形成される筋及び第１現像スリーブ１７の寿命について説明する。実施例１では、寿命とは、第１現像スリーブ１７が、弾性ブレード２３及びトナーとの摩擦によって、表面が削れ、表面に筋が形成される現象が生じることを意味する。
【００４９】
弾性ブレード２３を第１現像スリーブ１７に対して逆方向で当接させると以下のようになる。すなわち、弾性ブレード２３の弾性力及び加圧力によって、弾性ブレード２３が作用させる力の方向は、現像ローラ５の法線方向である矢印Ｐの方向、及び、現像ローラ５の接線方向である矢印Ｑの方向となる。
【００５０】
この一方で、現像剤を搬送する第１現像スリーブ１７の搬送力は、現像剤が弾性ブレード２３を通過する前では、矢印Ｓの方向で、現像剤が弾性ブレード２３を通過した後では、矢印Ｔの方向である。このような弾性ブレード２３による矢印Ｐ及び矢印Ｑの方向の力、並びに、現像剤にかかる矢印Ｓ及び矢印Ｔの方向の力関係で、一定量のトナーを矢印Ｔの方向へと薄層でコートすることが可能になる。
【００５１】
しかしながら、現像ローラ５が高速で回転すると、現像剤にかかる矢印Ｓの方向の力、及び、弾性ブレード２３にかかる矢印Ｑの方向の力が反発し合い、弾性ブレード２３が、第１現像スリーブ１７の表面の現像剤に対して及ぼす接触圧力が高くなる。このことから、第１現像スリーブ１７の表面に凹凸が生じて、第１現像スリーブ１７の表面が摩耗してしまう。こうした第１現像スリーブ１７の磨耗によって、矢印Ｔの方向にすり抜ける現像剤が増加し、現像剤供給回収ローラ２２にコートされる現像剤の層厚が実質的に不良となり、第１現像スリーブ１７及び転写材Ｍに画像筋が発生する。
【００５２】
ここで、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７の回転方向に沿う順方向に向かって延びる構成、及び、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７の回転方向と反対に沿う逆方向に向かって延びる構成に関して、比較する。一般的に、逆方向の場合には、順方向の場合と比較して、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７に対してかける接触圧力は数倍に達する。これは、以下の理由による。逆方向の場合には、現像剤が受ける矢印Ｓの方向、及び、弾性ブレード２３の及ぼす矢印Ｑの方向が逆であり、弾性ブレード２３弾性ブレード２３が現像剤に対して及ぼす接触圧力が大きくなる。これに対して、順方向の場合には、現像剤が受ける矢印Ｓの方向、及び、弾性ブレード２３が及ぼす矢印Ｑの方向が同じになるから、弾性ブレード２３が現像剤に対して及ぼす接触圧力が小さくなる。
【００５３】
すなわち、逆方向の場合に比べて、順方向の場合の方が、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７に及ぼす接触圧力が小さく設定されることとなる。このために、寿命を延ばすためには、実施例１の現像装置のように、弾性ブレード２３を第１現像スリーブ１７に対して順方向で当接させることが重要である。
【００５４】
なお、実施例１では、第１現像スリーブ１７及び転写材Ｍの画像筋を軽減するために弾性ブレード２３を採用しているので、弾性ブレード２３の接触圧力は小さくても十分である。この点で、比較例２の弾性ブレード２３が現像剤の層厚等の規制するのと目的が異なる。
【００５５】
本実験では、一般的な樹脂材料でコーティングされた第１現像スリーブ１７が使用されている。第１現像スリーブ１７には、樹脂、粗し剤、電荷制御剤によって、一定の厚みで塗布コートされたスリーブが使用されている。
【００５６】
比較例３の構成は、比較例１の構成及び比較例２の構成が組み合わせられた構成である。すなわち、『中流規制部材』である弾性ブレード２３、及び、『上流規制部材』である現像ブレード１６の両方が、現像装置４に設けられる。比較例３の現像装置は、実施例１の現像装置に比べ、『中流規制部材』である弾性ブレード２３が逆方向で第１現像スリーブ１７に当接している点で異なっている。実験結果では、第１現像スリーブ１７が高速で回転しても、画像履歴及び画像筋に関しては問題なかったが、寿命が３０ｋ回転といった具合に問題が残った。
【００５７】
この実験結果の原因を説明する。前述のように、弾性ブレード２３が逆方向で第１現像スリーブ１７に当接すると、画像筋が除去されて第１現像スリーブ１７の表面状態は良好になるはずである。ところが、実際には、弾性ブレード２３が逆方向で第１現像スリーブ１７に当接することで、第１現像スリーブ１７の表面には、磨耗による凹凸が形成されて、現像剤の筋が発生し、寿命が短縮化される。このように、比較例１及び比較例２を単に組み合わせるだけでは、画像履歴、画像筋、寿命は、満足なレベルまで至らないことが照明された。
【００５８】
次に、実施例１の実験結果を説明する。上記説明と重なるものは省略する。実施例１の現像装置４は３段階で機能分離を達成している。各機能別に従来技術との違いを中心に説明する。
【００５９】
第１に、現像後の画像履歴は、『上流規制部材』である『弾性ローラ』としての現像剤供給回収ローラ２２で剥ぎ取られる。一般的に、現像剤供給回収ローラ２２の材料には、発泡ポリウレタンや、繊維状の毛を編みこんだファーブラシ等が用いられるが、本実験では、ポリウレタンが用いられている。現像剤供給回収ローラ２２は、密度が０．２ｇ／ｃｍ３、硬度がアスカーゴム硬度計Ｃ型（高分子計器株式会社）により３００ｇ加重で２５°、セル数が１５０個／ｉｎｃｈで成形されている。現像剤供給回収ローラ２２の径は直径１２ｍｍである。現像剤供給回収ローラ２２は、図示しない駆動モータで第１現像ローラ５と逆回転に回転している。現像剤供給回収ローラ２２及び第１現像ローラ５が同じ方向に回転すると、現像剤の剥ぎ取り力が低下するために好ましくない。現像剤供給回収ローラ２２の回転速度は、第１現像ローラ５の回転速度の１／１０である。現像剤供給回収ローラ２２が第１現像スリーブ１７へ進入する進入量は０．８ｍｍとした。なお、材質、硬度、回転スピード等は、トルク、剥ぎ取り力、すり抜け量を確認しながら適宜、最適な条件で設定することが望ましい。なお、比較例１、比較例２、比較例３の現像剤供給回収ローラ２２の設定は、実施例１と同じとしている。
【００６０】
第２に、現像剤供給回収ローラ２２で発生した画像筋を順方向に当接した『中流規制部材』である弾性ブレード２３でならす。従来例に比べ帯電や薄層規制を目的とせず、コートの均一化を機能に持たせている。その結果、第１現像スリーブ１７の表面の筋を軽減し、かつ寿命を延ばすことができた。現像ブレード１６の材質には、一般的にウレタンやシリコンが用いられるが、本実験では、ウレタンが用いられている。従来技術に比べ圧力を比較的小さく設定できる。本実験では、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７を押圧する押圧力を５ｇ／ｃｍで実施した。ゴム硬度は、アスカーゴム硬度計Ｃ型（高分子計器株式会社）で約６８°、長さＬ２が約１０ｍｍ、厚さＬ１が１．５ｍｍ、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７へと進入する進入量Ｌ３が約０．５ｍｍである。なお、第１現像ローラ５の表面には、弾性ブレード２３が面で接触している。エッジで接触した場合、圧力が増加するため好ましくない。なお、弾性ブレード２３の材質、硬度、進入量等は、すり抜けトナー量や現像剤の物性に応じて適宜最適な条件で設定することが望ましい。
【００６１】
第３に、非接触で規制する『磁性規制部材』である現像ブレード１６で、現像剤に帯電を与え、補立ちを形成、一定の現像剤量をコートしている。現像ブレード１６及び第１現像スリーブ１７の距離は約２００μｍにした。距離が小さいほど、現像剤量が少なくなり、帯電しやすくなる。一方で、必要となる現像剤量が減少し、濃度が出なくなる虞もある。規制した現像剤は第１現像スリーブ１７によって、静電可視化領域Ｅへ搬送される。なお、第１現像スリーブ１７の表面粗さはＲａ（平均粗さ）で０．８μｍである。
【００６２】
前述した実施例１の実験結果では、画像履歴もＸ−Ｒｉｔｅの反射濃度差でΔ０．０１％程度であり、画像筋もほとんど発生せず、さらに、１００ｋ枚のＡ４白黒画像で通紙後、第１現像スリーブ１７が原因の筋も発生しなかった。このように、実施例１は、比較例１、比較例２、比較例３に比べ、いかなる画像比率のチャートを高速で通紙した場合でも、画像履歴の発生を抑制し、かつ、画像筋を軽減することができた。
【実施例２】
【００６３】
図３（ｂ）は、実施例２に係る現像装置５０の構成を示す断面図である。実施例２の現像装置５０の構成のうち実施例１の現像装置４と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例２においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例２の現像装置５０が実施例１の現像装置４と異なる点は以下の点である。すなわち、現像装置５０では、『中流規制部材』である弾性ブレード２３の『最上端』である基端２３ａは、現像容器４Ａの内部に収容される現像剤の現像剤面Ｊよりも下方に配置されている点である。こうした構成によれば、高い画像比率例えばベタ黒の画像を印刷する場合に、十分な現像剤が現像ローラ５に供給される。
【００６４】
詳しくは、現像容器４Ａの内側面には、弾性ブレード２３の基端２３ａと同じ高さ又は所定寸法高い高さの位置に現像剤検知センサＨが取り付けられている。現像剤検知センサＨには例えば圧電素子が用いられている。また、現像剤検知センサＨは、画像形成装置１３の内部に設けられたコントローラ５５に繋げられている。こうした構成により、コントローラ５５は以下のように駆動を制御する。すなわち、現像剤が現像剤面Ｊよりも高い位置まである場合には、現像剤が現像剤検知センサＨを押圧して電気信号がコントローラ５５へと送信される。この場合には、コントローラ５５は、現像剤が十分に現像容器４Ａの内部に存在すると判断して、バッファ１８からの現像剤の補充を停止したままにする。現像剤が現像剤面Ｊよりも低い位置までしかない場合には、現像剤が現像剤検知センサＨを押圧しないので電気信号がコントローラ５５へと送信されない。この場合には、コントローラ５５は、現像剤が現像容器４Ａの内部で不足していると判断して、バッファ１８からの現像剤の補充を開始する。なお、図１（ａ）及び図３（ｂ）ではコントローラ５５を図示しており、他の図面では、コントローラ５５が記載されていないが、図面上で省略しているのみであり、実際には現像剤検知センサＨ及びコントローラ５５が繋がれている。
【００６５】
実施例１の弾性ブレード２３の高さは、丁度、現像剤面Ｊと同じ位置に設定されている。この構成で高い画像比率のチャートを通紙すると、白筋が発生する場合がある。必要となる現像剤に対して、弾性ブレード２３を通過する現像剤量が少なく、供給が追いつかず、現像剤がコートされない。弾性ブレード２３の圧力を落とせば、供給量が増加する。しかしながら、現像剤供給回収ローラ２２を通過した筋をならすことができず、画像筋が発生する可能性がある。
【００６６】
そこで、弾性ブレード２３の高さを下げることで、現像容器４Ａの内部の現像剤面Ｊから自由落下で現像ブレード１６に現像剤を供給している。現像剤面Ｊは、バッファ１８及びバッファマグネットロール１９で制御されている。このような実施例２と実施例１の実験結果を表２に示す。なお、実施例２の実験条件で実施例１と同じ条件は省略する。
【００６７】
【表２】
画像濃度は、画像比率が５％と１００％のものを連続通紙し、白抜けする枚数をランクつけした。白抜けの発生枚数が、０〜１０ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を×××、１１ｋ〜２５ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を××、２５ｋ〜５０ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を×とした。また、白抜けの発生枚数が、５１ｋ〜９９ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を△、１００ｋ枚分のＡ４白黒画像まで発生しない場合を○とした。
【００６８】
実験の結果、実施例１は、ベタ黒を５０ｋ枚分のＡ４白黒画像を通紙したとことで、白抜けが発生した。一方で、実施例２は、ベタ黒を１００ｋ枚分のＡ４白黒画像を通紙しても白抜けは発生しなかった。実施例２は、弾性ブレード２３を現像剤面Ｊ、特に耐久変動で最も現像剤面Ｊより低い位置に配置することで、画像比率が５％又はハーフトーンであっても、画像が白抜けする現象が抑制される。上記の通り、実施例２は、実施例１に比べ、いかなる画像比率のチャートを高速通紙した場合でも、画像履歴の発生を抑制し、かつ、画像筋を軽減することができた。
【実施例３】
【００６９】
図４（ａ）は、実施例３に係る現像装置６０の構成を示す断面図である。実施例３の現像装置６０の構成のうち実施例１の現像装置４と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例３においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例３の現像装置６０が実施例１の現像装置と異なる点は以下の点である。すなわち、現像装置６０では、第１現像ローラ５が、『複数の磁極』である磁極Ｎ１及び磁極Ｎ２を有する『固定マグネット』である『第１固定マグネット』としての第１固定マグネットロール６を内包する。そして、弾性ブレード２３の先端が、第１現像ローラ５と当接する当接位置では、第１固定マグネットロール６の『複数の磁極』である磁極Ｎ１及び磁極Ｎ２の間の位置と対向する位置となっている点である。現像剤供給回収ローラ２２からすり抜けて第１現像スリーブ１７の表面に形成される現像剤の筋を均一にするためには、弾性ブレード２３が、より第１現像ローラ５との力が小さく、弾性ブレード２３の力が影響し易い位置が良い。つまり、磁力的に第１現像ローラ５に保持しにくい極間が最も良い。
【００７０】
実施例２では、現像剤供給回収ローラ２２及び第１現像ローラ５が接する領域近傍に対向する第１固定マグネットロール６の位置に磁極Ｎ２が配置されている。また、現像ブレード１６の先端に対向する位置に磁極Ｎ１が配置されている。図４（ａ）中では、矢印の指す箇所に各々磁極Ｎ１及び磁極Ｎ２が配置されており、後述する図４（ｂ）及び、図５（ａ）、（ｂ）の場合でも矢印と磁極の関係は同様とする。磁極Ｎ１及び磁極Ｎ２の極間で、かつ、低磁場近傍に弾性ブレード２３を当接する方が、現像剤供給回収ローラ２２を通過した第１現像スリーブ１７の表面の現像筋を均等にならす効果が最大限に発揮される。この実施例３の実験結果を表３に示す。なお、実施例３の実験の条件のうちで実施例１と同じ条件は省略する。
【００７１】
【表３】
画像筋は、１００ｋ枚分のＡ４白黒画像通紙後、ハーフトーン（画像比率が５０％）のうち、筋のある画像面積率で判断している。画像領域中で筋の占める割合について、０％つまり筋が無い場合を○、１〜１０％の場合を△、１１〜２５％の場合を×、２６〜５０％の場合を××、５１〜１００％の場合を×××とした。５００ｋ枚分のＡ４白黒画像を通紙しても筋が発生しない場合は、◎とした。実施例３では、弾性ブレード２３の先端２３ｂは磁極Ｎ２及び磁極Ｎ１の間に対向するようにして第１現像スリーブ１７の表面に接触している。なお、実施例２では、図示しないが、弾性ブレード２３の先端２３ｂは磁極Ｎ２に対向するようにして第１現像スリーブ１７の表面に接触している。
【００７２】
この結果、実施例２は、１００ｋ枚分のＡ４白黒画像はもつが、５００ｋ枚分のＡ４白黒画像まで寿命が延びなかった。原因は、通紙枚数が極端に増加すると、現像剤供給回収ローラ２２の表面の目詰まりが進行し、現像剤供給回収ローラ２２を過ぎた領域で、筋レベルが悪化することによる。また、このことから、実施例２の構成では、現像剤が第１現像ローラ５に磁気的力でひきつけられ、画像筋を全部ならすことができないことによる。一方で、実施例３は、弾性ブレード２３の先端２３ｂは第１固定マグネットロール６の磁極Ｎ１及び磁極Ｎ２の間に当接しているため、筋の均一化がしやすくなっている。上記の通り、実施例３は、実施例２に比べ、いかなる画像比率のチャートを高速で通紙した場合でも、画像履歴の発生を抑制し、かつ、画像筋を軽減することができた。
【実施例４】
【００７３】
図４（ｂ）は、実施例４に係る現像装置７０の構成を示す断面図である。実施例４の現像装置７０の構成のうち実施例１の現像装置４と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例４においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例４の現像装置７０は実施例３の現像装置６０の発展形態に相当する。実施例４の現像装置７０が実施例３の現像装置６０と異なる点は以下の点である。すなわち、現像装置７０では、『現像ローラ』は、互いに表面が対向する位置に配置されて同一方向に回転する『第１現像剤担持体』である第１現像ローラ５及び『第２現像剤担持体』である第２現像ローラ２６を含む点である。なお、ここでは、２つの現像ローラであるが、それ以上の複数の現像ローラを含んでいても良い。なお、現像ローラが感光体ドラム１と接触する接触面積が増加すると、現像する機会が増加し、画質特に面内均一性が良好になることが分かっている。以下に、実施例４の構成のうちの実施例３と異なる構成のみ説明する。
【００７４】
第１現像ローラ５は、感光体ドラム１と対向する『第１現像領域』である静電可視化領域Ｅにて現像する第１現像ローラ５を備える。また、第１現像ローラ５は、静電可視化領域Ｅよりも感光体ドラム１の回転方向の下流側で感光体ドラム１と対向するように回転可能に設けられ、第１現像ローラ５から搬送された現像剤にて感光体ドラム１の潜像を現像する第２現像ローラ２６を備える。そして、現像剤供給回収ローラ２２及び弾性ブレード２３は第１現像ローラ５に対してのみ設けられている。
【００７５】
『第２現像剤担持体』である第２現像ローラ２６は、感光体ドラム１の表面に対向して感光体ドラム１の回転方向の下流側に、第１現像ローラ５と所定の間隔をおいて配置されている。第２現像ローラ２６の回転方向は、第１現像ローラ５の回転方向と同じである。第２現像ローラ２６は、現像剤を搬送する『第２現像剤搬送担持体』である第２現像スリーブ２８と、『第２固定マグネット』である第２固定マグネットロール２９と、を備えている。第２固定マグネットロール２９は、磁極Ｎ１１及び磁極Ｓ１１極を具備している。磁極Ｎ１１極は、第１現像ローラ５と近接する位置に配置されている。
【００７６】
磁極Ｓ１１極は、感光体ドラム１と近接する位置に配置されている。更に、磁極Ｓ１１の回転方向には、残った現像剤を取り込む磁極Ｎ１２及び磁極Ｓ１２極がある。第２現像ローラ２６の左上方側には、第３撹拌部材２７が、一定間隔をおいて配置されている。第３撹拌部材２７は、第２現像スリーブ２８と同じ回転方向に図示しないモータで駆動している。なお、第１現像ローラ５、第２現像ローラ２６も同様に図示しないモータで駆動している。また、実施例４における現像剤供給回収ローラ２２、弾性ブレード２３、現像ブレード１６は、実施例３の構成と同じである。実施例４では、画像履歴、画像筋、寿命について検証した。この実施例４の実験の結果を表４に示す。なお、実施例４の実験の条件は実施例３と同じであることから説明を省略する。
【００７７】
【表４】
実施例４の条件について、第２現像スリーブ２８の回転速度は第１現像スリーブ１７と同じである。第２現像スリーブ２８及び第１現像スリーブ１７の間のギャップは約２００μｍ、感光体ドラム１との距離は、第１現像スリーブ１７が２５０μｍ、第２現像スリーブ２８が３００μｍである。本実施例は、第２現像スリーブ２８と感光体ドラム１とのギャップは、第１現像スリーブ１７と感光体ドラム１とのギャップより大きい。第１現像スリーブ１７は、潜像をほぼ現像剤で埋める役割を果たす。第２現像スリーブ２８は、第１現像スリーブ１７で現像した感光体ドラム１上の現像剤を再び潜像形状に近づけるように再配列する効果がある。結果、ライン再現性やドット再現性など画質を高めることができる。画像履歴は、第１現像スリーブ１７上の現像剤が消費されることで発生する。つまり、消費量の少ない第２現像スリーブ２８より、消費量の多い第１現像スリーブ１７で顕著になる。よって、本実施例では、第１現像スリーブ１７のみに現像剤供給回収ローラ２２、弾性ブレード２３を設けている。第１現像スリーブ１７及び第２現像スリーブ２８では、両者同じく、現像バイアスのＡＣバイアスが１．５ｋＶ、現像コントラストが２００Ｖである。
【００７８】
実験では、画質を比較している。主に、面内一様性、特にハーフトーン（スクリーン１０６線、画像比率が５０％）について比較した。面内の濃度段差が、反射濃度（Ｘ−Ｒｉｔｅ）で、Δ０．０２％以下の場合を◎、０．０２〜０．０５％の場合を○、０．０５〜０．１０％の場合を△とした。
【００７９】
実験の結果、実施例３の場合に比べ実施例４の場合は、画質が向上している。また、画像履歴、画像筋、寿命と同じ実力である。つまり、『現像剤担持体』である現像ローラが増えたとしても、上記構成であれば、いかなる画像比率のチャートを高速通紙した場合でも、画像履歴の発生を抑制し、かつ、画像筋を軽減することができる。
【実施例５】
【００８０】
図５（ａ）は、実施例５に係る現像装置８０の構成を示す断面図である。実施例５の現像装置８０の構成のうち実施例１の現像装置４と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例５においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例５の現像装置８０が実施例１の現像装置４と異なる点は以下の点である。すなわち、弾性ブレード２３の代わりに磁性部材２３１を第１現像ローラ５に対して非接触に設けた点が異なる。現像装置８０は、第１現像ローラ５が、『複数の磁極』である磁極Ｎ１及び磁極Ｎ２を有する第１固定マグネットロール６を内包する。そして、磁性部材２３１の先端２３１ｂは、第１固定マグネットロール６の『ピーク磁極』である磁極Ｎ２と対向する。
【００８１】
磁性部材２３１は、現像剤供給回収ローラ２２よりも第１現像ローラ５の回転方向の下流側で、現像ブレード１６よりも第１現像ローラ５の回転方向の上流側に設けられている。また、磁性部材２３１は、第１固定マグネットロール６の磁極と対向する位置で現像ブレード１６と第１現像ローラ５との間隙よりも狭い間隙にて第１現像ローラ５と対向すると共に磁性を有する。
【００８２】
第１固定マグネットロール６は、現像ブレード１６と対向する位置に磁極Ｎ１を有する。また、第１固定マグネットロール６は、水平面に対して４５°の位置に磁極Ｎ２を有する。
【００８３】
磁性部材２３１は、現像剤供給回収ローラ２２と現像ブレード１６の間に配置されている。磁性部材２３１は、磁極Ｎ２の位置に対向する第１現像スリーブ１７の表面に対して４５°の傾斜して延びるように配置されている。すなわち、磁極Ｎ２の位置における現像ローラ５の法線方向をＺ方向とすると、磁性部材２３１の方向はＺ方向よりもＸ方向に傾いて配置される。また、磁性部材２３１の先端２３１ｂは、磁極Ｎ２と対向するが、第１現像スリーブ１７とは非接触である。なお、磁性部材２３１の方向がＺ方向よりもＹ方向に傾いて配置される場合は、前述した逆方向に該当する。
【００８４】
磁性部材２３１の効果について説明する。磁性部材２３１は、現像剤供給回収ローラ２２をすり抜けた段差トナーを均す役割がある。現像剤供給回収ローラ２２からすり抜けたトナーは、１００μ〜１５０μｍの段差がある。この段差トナーを磁極N２との磁気規制力で均している。磁性部材２３１は、第１現像スリーブ１７の表面から約１００μｍの距離に配置している。これは、現像剤供給回収ローラ２２からのすり抜けた段差トナーの高さを均すためである。
【００８５】
一方で、現像ブレード１６は、第１現像スリーブ１７の表面から約２００μｍの距離に配置している。現像ブレード１６は、ドラムにトナーを供給するため、磁性部材２３１に比べ距離が大きい。下流規制部材のギャップを小さくして、現像剤供給回収ローラ２２からすり抜けた段差トナーを均すことができるが、逆に供給するトナーが少なくなり、小さくすると濃度が出なくなる。
【００８６】
つまり、必要トナーを供給し、かつ、すり抜けた段差トナーを均すためには、磁性部材２３１の第１現像スリーブ１７とのギャップを、現像ブレード１６より小さくする必要がある。
【００８７】
磁性部材２３１が逆方向に配置されると、現像剤面Ｊより磁性部材２３１の配置が上となる場合がある。上記説明した通り、高画像比率のチャートを通紙すると、供給が追いつかなくなる虞がある。そのため、本件では、順方向にしている。磁性部材２３１を小さくすると、反りが発生するため極力避けるべきである。また、現像剤供給回収ローラ２２からの画像筋を効率よくならすため、磁性部材２３１は、第１固定マグネットロール６のＮ２極と対向位置に一定のギャップをおいて、配置されている。このような実施例５及び比較例３の実験結果を表５に示す。なお、実施例５の実験の条件は実施例１〜４と同じである。
【００８８】
【表５】
実験の結果、比較例３に比べ、第１現像スリーブ１７が高速回転した場合、寿命を伸ばす効果が高い。理由を述べる。比較例３にくらべ、『上流規制部材』である現像剤供給回収ローラ２２、『中流規制部材』である磁性部材２３１は共に非接触の磁性体で規制しているため、第１現像スリーブ１７にかかる負荷が減少する。結果、第１現像スリーブ１７の表面に画像筋が出にくくなり、寿命を延ばすことができる。その他、画像履歴、画像筋等は、同じレベルである。上記の通り、実施例５は、比較例３に比べ、いかなる画像比率のチャートを高速で通紙した場合でも、画像履歴の発生を抑制し、画像筋を軽減、寿命を延ばすことができた。
【実施例６】
【００８９】
図５（ｂ）は、実施例６に係る現像装置９０の構成を示す断面図である。実施例６の現像装置９０の構成のうち実施例１の現像装置４と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例６においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例６の現像装置９０は実施例５の現像装置８０の発展形態に相当する。実施例６の現像装置９０が実施例５の現像装置８０と異なる点は以下の点である。すなわち、現像装置９０では、『現像ローラ』は、互いに表面が対向する位置に配置されて同一方向に回転する『第１現像剤担持体』である第１現像ローラ５及び『第２現像剤担持体』である第２現像ローラ２６を含む点である。なお、ここでは、２つの現像ローラであるが、それ以上の複数の現像ローラを含んでいても良い。第２現像ローラ２６の配置は実施例４と同じであるため説明を省略する。この実施例６の実験の結果を表６に示す。なお、実施例６の実験の条件は実施例５と同じであることから説明を省略する。
【００９０】
【表６】
実験の結果より、現像ローラが複数ある実施例６は実施例５よりも画質、面内均一性がよくなる。また、画像履歴、画像筋、筋等同じレベルであることが確認できた。つまり、『現像剤担持体』である現像ローラが増えたとしても、上記構成であれば、いかなる画像比率のチャートを高速通紙した場合でも、画像履歴の発生を抑制し、かつ、画像筋を軽減することができる。
【００９１】
実施例１〜６の現像装置によれば、現像剤供給回収ローラ２２が第１現像ローラ５の表面の現像剤を回収した後に、弾性ブレード２３又は磁性部材２３１が第１現像ローラ５の表面の画像筋をならす。それから、現像ブレード１６が、第１現像ローラ５に供給された現像剤の層厚を規制する。その結果、高速で現像される場合であっても、第１現像ローラ５の磨耗が低減されつつ、画像履歴の発生が抑制され、かつ、画像筋が軽減される。
【符号の説明】
【００９２】
１ 感光体ドラム
４ 現像装置
４Ａ 現像容器
５ 第１現像ローラ（現像剤担持体）
１６ 現像ブレード（下流規制部材）（第１規制部材）
２２ 現像剤供給回収ローラ（上流規制部材）（第２規制部材）
２３ 弾性ブレード（中流規制部材）（第３規制部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体の表面に形成される静電像を現像する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やプリンタ等の画像形成装置は、高画質を安定して出力することが望まれている。このような画像形成装置に関する発明として、特許文献１の発明がある。
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、現像剤担持体に接触した供給ローラから現像剤を現像剤担持体へ供給、回収している。上記構成によれば、所謂、ゴーストと呼ばれる不具合を抑制することができる。ゴーストとは、詳しくは後述するが、前の画像履歴が現像スリーブ上に残ってしまい、次の画像に現れてしまう画像不良である。特許文献１によれば、現像後のスリーブ上のトナーを一旦、供給ローラで回収する為、上記画像履歴を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９０２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、高速化や高寿命を求めるニーズが増えてきている中で、特許文献１に記載の画像形成装置では、高速対応のために画像形成装置を高速回転すると下記課題が残る。すなわち、現像装置の供給ローラにトナーが目詰まりし、供給ローラと現像剤担持体（以下、現像スリーブと言う。）との当接部において、現像剤が部分的にすり抜けてしまう場合がある。このため、ゴーストの発生は抑制できるものの、供給ローラの当接部を部分的にすり抜けた部分とすり抜けなかった部分とで、磁気穂の高さが変わってしまうため、結果、画像筋となって発生する問題が生じる場合があった。
【０００６】
本発明は、上記実情から、高速で現像される場合であっても、画像履歴の発生を抑制し、かつ、画像筋を軽減することができる現像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の現像装置は、磁性を有する現像剤を収容可能な現像容器と、前記現像容器の内部の現像剤を用いて像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対して所定の間隙をもって配置され、前記現像剤担持体の表面の現像剤量を規制する第１規制部材と、前記第１規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の上流側で前記現像剤担持体と対向する位置で回転可能に設けられ、前記現像剤担持体の表面の現像剤を回収する第２規制部材と、前記第２規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の下流側で、前記第１規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の上流側に配置され、前記現像剤担持体と当接する当接位置において、前記現像剤担持体の回転方向の上流側に傾斜するように前記現像剤担持体の表面に当接する第３規制部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、第２規制部材が現像剤担持体の表面の現像剤を回収した後に、第３規制部材が現像剤担持体の表面の画像筋をならす。それから、第１規制部材が、現像剤担持体に供給された現像剤の層厚を規制する。その結果、高速で現像される場合であっても、画像履歴の発生が抑制され、かつ、画像筋が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る現像装置を備える画像形成装置の構成の概略を示す断面図である。
【図２】図１（ｂ）の領域Ａの一部拡大断面図である。
【図３】（ａ）は比較例２の現像スリーブ及び弾性ブレードの構成を示す断面図であり、（ｂ）は実施例２に係る現像装置の構成を示す断面図である。
【図４】実施例３及び４に係る現像装置の構成を示す断面図である。
【図５】実施例５及び６に係る現像装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対位置等は、本発明が適用される機構の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、図１乃至図５を参照しながら実施例の構成及び効果を説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１（ａ）は、本発明の実施例１に係る現像装置４を備える画像形成装置１３の構成の概略を示す断面図である。画像形成装置１３は、電子写真画像形成プロセスを利用した印刷機能を有する装置である。図１（ａ）に示されるように、画像形成装置１３は、画像形成装置本体（以下、「装置本体１３Ａ」という）を備える。画像形成装置１３は、装置本体１３Ａの内部に、画像形成装置１３は転写材Ｍに画像を形成する画像形成部１４を備える。画像形成部１４は、『像担持体』である感光体ドラム１を備え、感光体ドラム１は、矢印方向に回転するようになっている。また、画像形成部１４は、感光体ドラム１の周囲に、『一次帯電器』である帯電器２、露光装置３、現像装置４、ポスト帯電器１５、転写帯電器７、分離帯電器８、クリーニング装置９を備える。また、転写材Ｍの搬送方向で感光体ドラム１及び分離帯電器８の間の先には、定着器１０を備える。
【００１２】
現像装置４は、『現像剤担持体』である『第１現像剤担持体』としての第１現像ローラ５を備える。第１現像ローラ５は、『固定マグネット』である『第１固定マグネット』としての第１固定マグネットロール６、及び、第１固定マグネットロール６の周囲で回転する『現像剤搬送担持体』である『第１現像剤搬送担持体』としての第１現像スリーブ１７を備える。第１現像ローラ５は、現像容器４Ａの開口に配置され、第１現像ローラ５の円弧状の面の略半分の一方が現像容器４Ａの外側に配置され、第１現像ローラ５の円弧状の面の略半分の他方が現像容器４Ａの内側に配置される。
【００１３】
画像形成装置１３は、画像形成部１４に転写材Ｍを給送する給送部がある。給送部は、転写材Ｍを供給する給送ローラ１１と、転写材Ｍの位置を調整するレジスト部１２を具備する。
【００１４】
図１（ｂ）は、現像装置４の構成を示す断面図である。図１（ｂ）に示されるように、現像装置４は、磁性を有する現像剤を収容可能な現像容器４Ａを備える。また、現像装置４は、現像容器４Ａの上方に、現像剤を現像装置４に補給するバッファ１８と、補給量を制御するバッファマグネットロール１９と、を備える。
【００１５】
また、現像装置４は、現像容器４Ａの内部の現像剤を用いて感光体ドラム１に形成された静電像（潜像）を現像する『現像剤担持体』である『第１現像剤担持体』としての第１現像ローラ５を備える。第１現像ローラ５は、複数の磁極を有する『固定マグネット』である第１固定マグネットロール６と、現像剤を搬送する『現像剤搬送担持体』である『第１現像剤搬送担持体』としての第１現像スリーブ１７と、を備える。第１現像スリーブ１７は、現像容器４Ａの内部の現像剤を感光体ドラム１に向かって現像する。なお、『現像剤担持体』は、第１現像スリーブ１７のような中空円筒体に限定されず、回転駆動される無端ベルトの形態であっても良い。また、導電性のゴムローラを用いても良い。
【００１６】
この一方で、現像装置４は、現像容器４Ａの内部に、現像剤ｔを撹拌する第１撹拌部材２０、第２撹拌部材２１を備える。第１撹拌部材２０及び第２撹拌部材２１は、第１現像ローラ５と逆方向に回転している。また、現像装置４は、現像容器４Ａの内部に、第２撹拌部材２１の上方に第１現像ローラ５と接触する『第２規制部材』である『上流規制部材』としての現像剤供給回収ローラ２２を備える。この現像剤供給回収ローラ２２は、現像ローラ５の回転方向の上流側で第１現像ローラ５と対向する位置で回転可能に設けられ、第１現像ローラ５の表面の現像剤を回収可能で、また、第１現像ローラ５の表面に現像剤を供給可能に構成されている。また、現像剤供給回収ローラ２２は、第１現像ローラ５と接触する円筒状の弾性材料で成形される。
【００１７】
また、現像剤供給回収ローラ２２の上方には、現像ブレード１６と弾性ブレード２３を備える。『第１規制部材』である『下流規制部材』としての現像ブレード１６は、第１現像ローラ５に対して所定の間隔をもって配置され、第１現像ローラ５の表面の現像剤量を非接触で磁気的に規制するようになっている。ただし、現像ブレード１６は、必ずしも第１現像ローラ５の表面を磁気的に規制するものでなくても良い。また、『第３規制部材』である『中流規制部材』としての弾性ブレード２３は、現像ブレード１６及び現像剤供給回収ローラ２２の間に配置される。そして、弾性ブレード２３は、現像剤供給回収ローラ２２よりも第１現像ローラ５の回転方向の下流側で、現像ブレード１６よりも第１現像ローラ５の回転方向の上流側に配置されている。そして、弾性ブレード２３は、第１現像ローラ５と当接する当接位置において、第１現像ローラ５の回転方向の上流側に傾斜するように第１現像ローラ５の表面に当接する。
【００１８】
詳しくは、弾性ブレード２３は、第１現像ローラ５の回転方向に沿う順方向に向かって延びて、先端２３ｂが第１現像ローラ５と対向する。ここでは、『順方向』とは、第１現像ローラ５の回転方向の上流側から下流側に向かうに従って第１現像ローラ５に接近する方向である。また、弾性ブレード２３は先端２３ｂが第１現像ローラ５に接触している。さらに、弾性ブレード２３は弾性部材で成形され、第１現像ローラ５が回転すると弾性ブレード２３の先端２３ｂが第１現像ローラ５と摺擦する。
【００１９】
現像剤供給回収ローラ２２は、現像ローラ５と同じ方向に回転している。次に現像ブレード１６近傍の領域Ａについて説明する。
【００２０】
図２は、図１（ｂ）の領域Ａの一部拡大断面図である。図２に示されるように、現像容器４Ａの内部では、第１現像ローラ５の周囲に、現像剤供給回収ローラ２２、弾性ブレード２３、現像ブレード１６が第１現像スリーブ１７の回転方向に順に配置される。現像容器４Ａの外部では、第１現像ローラ５に対向する位置に感光体ドラム１が配置されている。
【００２１】
まず、『上流規制部材』である現像剤供給回収ローラ２２は、回転軸３０を中心に矢印の方向に回転可能に構成されている。現像剤供給回収ローラ２２は、第１現像スリーブ１７と接触している。現像剤供給回収ローラ２２は、第１現像スリーブ１７の回転方向の上流側では第１現像スリーブ１７から現像剤を回収し、第１現像スリーブ１７の回転方向の下流側では第１現像スリーブ１７へと現像剤を供給するようになっている。
【００２２】
次に、『中流規制部材』である弾性ブレード２３は、基端２３ａが現像容器４Ａに設けられた加圧固定部材２４に固定され、先端２３ｂが第１現像スリーブ１７に接触している。弾性ブレード２３の基端２３ａから先端２３ｂへと渡って、次第に第１現像スリーブ１７に接近するように配置されている。
【００２３】
図２に示される現像剤分布を参照し、図１（ａ）、（ｂ）を適宜用いつつ、実施例１の画像形成動作を以下に説明する。なお、感光体ドラム１への帯電、露光、転写、定着、給送等は従来技術と同じであるため説明を省略する。
【００２４】
まず、現像剤層規制領域Ｂでは、『下流規制部材』である現像ブレード１６が、現像剤を帯電しながら一定の現像剤量で現像剤ｔ１を規制している。第１現像スリーブ１７が第１固定マグネットロール６の周りを回転すると、現像剤ｔ１が第１現像スリーブ１７の表面の凸凹形状によって静電可視化領域Ｅへ搬送されていく。
【００２５】
現像剤層規制領域Ｂ及び次の静電可視化領域Ｅの間では、現像剤ｔ１の層は一定厚さの薄層に形成されたまま、感光体ドラム１と対向する位置まで移動していく。
【００２６】
静電可視化領域Ｅでは、感光体ドラム１及び第１現像スリーブ１７の間には一定のギャップがある。第１現像スリーブ１７の表面には現像剤ｔ１が担持されている。この現像剤ｔ１は、感光体ドラム１及び第１現像スリーブ１７の間で、第１現像スリーブ１７に印加したバイアスによって、感光体ドラム１の表面の潜像へと現像されて現像剤ｔ２となる。そして、感光体ドラム１の表面で可視化されて現像剤ｔ３となる。
【００２７】
静電可視化領域Ｅ及び次の現像剤供給回収領域Ｄの間では、第１現像スリーブ１７の表面に、感光体ドラム１に飛翔しなかった現像剤ｔ４が残る。この現像剤ｔ４が画像履歴の原因である。メカニズムは後で述べる。この現像剤ｔ４は、第１現像スリーブ１７の搬送力によって現像容器４Ａの内部へ取り込まれる。そして、現像剤が消費された場所、つまり現像剤ｔ４が無い第１現像ローラ５の表面には、現像容器４Ａの内部の現像剤ｔ５が供給される。現像剤ｔ５は、第１現像ローラ５の内部の第１固定マグネットロール６の磁力によって供給される。そして、現像剤ｔ４と現像剤ｔ５が混合した現像剤が、現像剤供給回収ローラ２２と第１現像スリーブ１７と接する現像剤供給回収領域Ｄに搬送される。
【００２８】
現像剤供給回収領域Ｄでは、現像剤供給回収ローラ２２が、現像剤ｔ４と現像剤ｔ５を回収すると共に、新たな現像剤を感光体ドラム１に供給している。現像剤供給回収ローラ２２は、第１現像スリーブ１７と一定間隔Ｌ４の進入量で図示しない加圧方法で固定されている。現像剤供給回収ローラ２２の表面の弾性層によって、現像剤ｔ４及び現像剤ｔ５が回収、剥ぎ取られる。剥ぎ取られた現像剤ｔ４及び現像剤ｔ５は、第２撹拌部材２１（図１（ｂ）参照）によって現像容器４Ａの内部で撹拌されていく。ただし、現像剤供給回収ローラ２２では、全ての現像剤ｔ４及び現像剤ｔ５を回収することができない。
【００２９】
現像剤供給回収領域Ｄ及び次の中流規制領域Ｃの間では、現像剤供給回収ローラ２２の表面は目の細かい弾性層であることから、隙間をすり抜けて第１現像スリーブ１７の表面に付着したままの現像剤ｔ６が必ず発生する。特に高速回転すると、第１現像ローラ５と接触する時間が少なくなるため、すり抜け量が増加する。現像剤供給回収ローラ２２をすり抜けた現像剤ｔ６は、中流規制領域Ｃに搬送される。
【００３０】
中流規制領域Ｃでは、弾性ブレード２３が、第１現像スリーブ１７の回転方向に沿う順方向（「ウイズ方向」とも言う）に接触している。また、弾性ブレード２３は、加圧固定部材２４の剛性によって第１現像スリーブ１７に対して一定の圧力で押圧し、かつ、一定の進入量で接触している。弾性ブレード２３は、長さがＬ２、厚みがＬ１の弾性体であり、第１現像スリーブ１７に対して深さがＬ３の進入量となるように固定されている。弾性ブレード２３は、現像剤供給回収ローラ２２の現像剤供給回収領域Ｄからすり抜けた現像剤ｔ６を圧力で規制している。その結果、すり抜けた現像剤による白筋や黒筋をならし、現像剤層が均一になる。均一になった現像剤は現像ブレード１６の現像剤層規制領域Ｂに到達する。
【００３１】
現像剤層規制領域Ｂには第１固定マグネットロール６の磁極Ｎ１に対向する位置に現像ブレード１６が配置されている。現像ブレード１６は、第１現像ローラ５と一定間隔を保ち、かつ、磁気を帯びている。現像剤層規制領域Ｂでは、現像ブレード１６は、磁気規制力によって一定の現像剤量を規制し、かつ、現像剤ｔと第１現像スリーブ１７との摩擦帯電で現像ブレード１６を通過後の現像剤ｔ１に電荷を供給している。この後は、前述の如く静電可視化領域Ｅ、現像剤供給回収領域Ｄ、中流規制領域Ｃ、現像剤層規制領域Ｂのサイクルで、新たな現像剤が搬送されていく。
【００３２】
前述したことから、第１現像ローラ５から感光体ドラム１へと現像剤を現像する場合の他では、現像装置４の機能は３段階で発揮されることになる。第１に、『上流規制部材』である現像剤供給回収ローラ２２が、現像後の画像履歴となり得る現像剤ｔ４及び現像剤ｔ５を剥ぎ取る。第２に、『中流規制部材』である弾性ブレード２３が、現像剤供給回収ローラ２２で発生した画像筋を形成する現像剤ｔ６を順方向に当接しながらならす（均一化する）。第３に、『下流規制部材』である『磁性規制部材』としての現像ブレード１６が、第１現像スリーブ１７と非接触で、現像剤を帯電させ、穂立ちを形成し、一定の現像剤量の現像剤ｔ１で層厚を規制している。実験結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
表１中で、比較例１の現像装置は、特開平８−１９０２７５号公報に記載される現像装置に基づいて構成されている。比較例１の現像装置は、下流規制部材及び上流規制部材を有するが、中流規制部材を有しない。実施例１でいう弾性ブレード２３が存在しないのである。
【００３４】
また、表１中で、比較例２の現像装置は、特開平８−２５４８９２号公報に記載される現像装置に基づいて構成されている。比較例２の現像装置は、下流規制部材及び中流規制部材を有するが、上流規制部材を有しない。実施例１でいう現像剤供給回収ローラ２２が存在しないのである。加えて、下流規制部材及び中流規制部材は逆方向で現像スリーブに接触している。
【００３５】
さらに、表１中で、比較例３の現像装置は比較例１及び比較例２の組み合わせの現像装置に相当する。すなわち、比較例３の現像装置は、下流規制部材、中流規制部材、上流規制部材のいずれをも有する。ただし、中流規制部材は逆方向で現像スリーブに接触している。なお、比較例１〜３の現像装置の説明にあたって、実施例１の現像装置４の各部材の符号を適宜援用する。
【００３６】
なお、実験条件は、生産性１５０ｐｐｍ（普通紙６４ｇ／ｃｍ２）、耐久画像ｄｕｔｙ５％で、第１現像スリーブ１７の回転速度は、低速モード３５０ｍｍ／ｓ、高速モード７００ｍｍ／ｓの２種類で実験を実施。通紙モードは連続両面通紙、実験環境は温度３２．５度及び湿度８０％、通紙枚数は１００ｋ枚分のＡ４白黒画像の枚数である。
【００３７】
測定項目について説明する。画像履歴は、ベタ黒とハーフトーン（スクリーンが１３０線、画像比率が５０％）を組み合わせた画像で判断している。画像履歴のメカニズムは後述する。第１現像ローラ５の１周目と２周目の画像濃度段差が、反射濃度（Ｘ−Ｒｉｔｅ）で、Δ０．０２％以下の場合を○、Δ０．０２〜０．０５％の場合を△、Δ０．０５〜０．１０％の場合を×とした。また、第１現像ローラ５の１周目と２周目の画像濃度段差が、反射濃度（Ｘ−Ｒｉｔｅ）で、Δ０．１０〜０．２０％以上の場合を××、Δ０．２０以上の場合を×××とした。
【００３８】
画像筋は、ハーフトーン（画像比率が５０％）のうち、筋のある画像面積率で判断している。画像領域中、筋の占める割合について、０％つまり筋が無い場合を○、１〜１０％の場合を△、１１〜２５％の場合を×、２６〜５０％の場合を××、５１〜１００％の場合を×××とした。
【００３９】
寿命は、コート不良の発生枚数でランクをつけている。寿命のメカニズムについては、後述する。コート不良の発生枚数が、０〜１０ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を×××、１１ｋ〜２５ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を××、２５ｋ〜５０ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を×とした。また、コート不良の発生枚数が、５１ｋ〜９９ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を△、１００ｋ枚分のＡ４白黒画像発生の場合を○とした。
【００４０】
こうした前提の下で、以下に、比較例１、比較例２、比較例３に関して、各々の構成を説明すると共に、各々の効果を述べる。ただし、各々の構成を述べるにあたって、実施例１と対比し、実施例１と異なる点のみを説明し、同じ点の説明を省略する。また、実施例１の構成を援用して、比較例１、比較例２、比較例３に関して述べる。
【００４１】
比較例１の現像装置の構成は、実施例１の現像装置に比べ、『中流規制部材』である弾性ブレード２３を具備していない。実験の結果、第１現像ローラ５が高速で回転すると、転写材Ｍには画像筋が発生した。実験では、１００ｋ枚分のＡ４白黒画像を通紙後、約５０％の面積で画像筋が発生した。
【００４２】
比較例１の現像装置による画像筋の発生の原因を説明する。実施例１の説明で述べたが、比較例１では、高速回転によって現像剤供給回収ローラ２２が現像剤を回収しきれないこととなる。その結果、現像剤供給回収ローラ２２の回転方向の下流側では、すり抜けたトナーによる白筋、黒筋が発生する。弾性ブレード２３がないために、現像剤が非接触の第１現像スリーブ１７に到達してしまい、転写材Ｍに画像筋が発生するのである。つまり、実施例１のような中流規制部材として弾性ブレード２３が必要であることが言える。
【００４３】
比較例２の現像装置の構成は、実施例１の現像装置に比べ、『上流規制部材』である現像剤供給回収ローラ２２を具備していない。また、『中流規制部材』である弾性ブレード２３は、図３（a）のように第１現像スリーブ１７に対して逆方向に当接している。このとき、弾性ブレード２３は、エッジ部が当接しないように側面で受けるように当接させた。『中流規制部材』である弾性ブレード２３は、第１現像ローラ５の表面の現像剤を帯電させ、薄層でコートする。こうした構成で実験をした結果、第１現像ローラ５を高速で回転すると、画像履歴が発生した。Ｘ−Ｒｉｔｅの反射濃度差はΔ０．０８％である。さらに、寿命も１００ｋ枚分のＡ４白黒画像を満たすことができなかった。約３０ｋ枚分のＡ４白黒画像で、寿命による画像筋が発生した。
【００４４】
順方向（ウイズとも言う）と逆方向（カウンタとも言う）の当接について説明する。順方向とは、図３（ｂ）のように、『規制部材』である弾性ブレード２３の当接位置において、弾性ブレード２３が次のように傾斜している場合を指す。即ち、弾性ブレード２３と第１現像スリーブ１７の当接位置において、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７の回転方向（移動方向）の上流側に傾斜して当接することを指す。一方、弾性ブレード２３を第１現像スリーブ１７に対して逆方向に当接するとは、上記順方向に当接する場合と逆の関係になる。即ち、図３（ａ）のように、弾性ブレード２３と第１現像スリーブ１７の当接位置において、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７の回転方向（移動方向）の下流側に傾斜して当接することを指す。詳細は、実施例５の図５（ａ）で説明するが、方向Xが順方向、方向Yが逆方向である。
【００４５】
まず、画像履歴に関して説明する。画像履歴の原因は、現像しても残った現像剤であるｔ４と、現像した後に新たに現像容器４Ａの内部から第１現像スリーブ１７の表面に供給した現像剤ｔ５の物性の差である。現像剤ｔ４は、静電可視化領域Ｅで現像せず、第１現像ローラ５の表面をつれまわる現像剤である。一方、新たに供給された現像剤ｔ５は、つれまわった経験のない新規の現像剤である。
【００４６】
ここで、比較例２の現像装置による画像筋の発生の原因を説明する。画像履歴は、静電可視化領域Ｅで現像する画像パターンによって影響されやすい。消費する黒部は現像剤ｔ５の比率が高く、消費していない白部では現像剤ｔ４の比率が高い。差があるまま『下流規制部材』である現像剤供給回収ローラ２２を通過すると、２回目の現像タイミング（静電可視化領域Ｅ）で、同じ画像、たとえばハーフトーンでも消費されるトナー像となる現像剤ｔ３の量が異なる。一般的に、所定の濃度より高くなった場合にポジ系の画像履歴と呼び、逆に所定の濃度より濃度が低くなった場合にネガ系の画像履歴と呼ぶ。本実験では、すべてポジ系、つまり、消費した後、濃度が高くなった。その原因は、１回目の現像タイミングで消費される第１現像ローラ５の表面には、新しい現像剤が供給される。現像ブレード１６を通過すると、帯電が上昇しやすく、２回目に現像するとき飛翔しやすい。その結果、濃度が所定より濃くなる。逆に、１周目で現像しなかった現像剤は、第１現像ローラ５の表面を連れまわるために劣化しやすく、帯電量が低下する。その結果、濃度が出にくくなる。この差が画像履歴になる。画像履歴を抑えるためには、つれまわる現像剤ｔ４を極力剥ぎ取ることが重要である。
【００４７】
比較例２は、弾性ブレード２３及び現像ブレード１６が逆方向（「カウンタ方向」とも言う）で第１現像スリーブ１７に当接しているために、弾性ブレード２３の当接圧が高くなってしまい、現像スリーブが磨耗してしまった。（図３（ａ）参照）また、弾性ブレード２３の側面で当接させている為、現像剤供給回収ローラ２２に比べ、現像剤の剥ぎ取り力が小さい。その結果、現像剤ｔ４が剥ぎ取られず、画像履歴が発生している。このように、画像履歴をなくすためには、実施例１の構成と同様に、現像剤供給回収ローラ２２を上流規制部材として具備することが重要である。
【００４８】
図３（ａ）は、比較例２の第１現像スリーブ１７及び弾性ブレード２３の構成を示す断面図である。以下、図３（ａ）を参照して、第１現像スリーブ１７に形成される筋及び第１現像スリーブ１７の寿命について説明する。実施例１では、寿命とは、第１現像スリーブ１７が、弾性ブレード２３及びトナーとの摩擦によって、表面が削れ、表面に筋が形成される現象が生じることを意味する。
【００４９】
弾性ブレード２３を第１現像スリーブ１７に対して逆方向で当接させると以下のようになる。すなわち、弾性ブレード２３の弾性力及び加圧力によって、弾性ブレード２３が作用させる力の方向は、現像ローラ５の法線方向である矢印Ｐの方向、及び、現像ローラ５の接線方向である矢印Ｑの方向となる。
【００５０】
この一方で、現像剤を搬送する第１現像スリーブ１７の搬送力は、現像剤が弾性ブレード２３を通過する前では、矢印Ｓの方向で、現像剤が弾性ブレード２３を通過した後では、矢印Ｔの方向である。このような弾性ブレード２３による矢印Ｐ及び矢印Ｑの方向の力、並びに、現像剤にかかる矢印Ｓ及び矢印Ｔの方向の力関係で、一定量のトナーを矢印Ｔの方向へと薄層でコートすることが可能になる。
【００５１】
しかしながら、現像ローラ５が高速で回転すると、現像剤にかかる矢印Ｓの方向の力、及び、弾性ブレード２３にかかる矢印Ｑの方向の力が反発し合い、弾性ブレード２３が、第１現像スリーブ１７の表面の現像剤に対して及ぼす接触圧力が高くなる。このことから、第１現像スリーブ１７の表面に凹凸が生じて、第１現像スリーブ１７の表面が摩耗してしまう。こうした第１現像スリーブ１７の磨耗によって、矢印Ｔの方向にすり抜ける現像剤が増加し、現像剤供給回収ローラ２２にコートされる現像剤の層厚が実質的に不良となり、第１現像スリーブ１７及び転写材Ｍに画像筋が発生する。
【００５２】
ここで、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７の回転方向に沿う順方向に向かって延びる構成、及び、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７の回転方向と反対に沿う逆方向に向かって延びる構成に関して、比較する。一般的に、逆方向の場合には、順方向の場合と比較して、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７に対してかける接触圧力は数倍に達する。これは、以下の理由による。逆方向の場合には、現像剤が受ける矢印Ｓの方向、及び、弾性ブレード２３の及ぼす矢印Ｑの方向が逆であり、弾性ブレード２３弾性ブレード２３が現像剤に対して及ぼす接触圧力が大きくなる。これに対して、順方向の場合には、現像剤が受ける矢印Ｓの方向、及び、弾性ブレード２３が及ぼす矢印Ｑの方向が同じになるから、弾性ブレード２３が現像剤に対して及ぼす接触圧力が小さくなる。
【００５３】
すなわち、逆方向の場合に比べて、順方向の場合の方が、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７に及ぼす接触圧力が小さく設定されることとなる。このために、寿命を延ばすためには、実施例１の現像装置のように、弾性ブレード２３を第１現像スリーブ１７に対して順方向で当接させることが重要である。
【００５４】
なお、実施例１では、第１現像スリーブ１７及び転写材Ｍの画像筋を軽減するために弾性ブレード２３を採用しているので、弾性ブレード２３の接触圧力は小さくても十分である。この点で、比較例２の弾性ブレード２３が現像剤の層厚等の規制するのと目的が異なる。
【００５５】
本実験では、一般的な樹脂材料でコーティングされた第１現像スリーブ１７が使用されている。第１現像スリーブ１７には、樹脂、粗し剤、電荷制御剤によって、一定の厚みで塗布コートされたスリーブが使用されている。
【００５６】
比較例３の構成は、比較例１の構成及び比較例２の構成が組み合わせられた構成である。すなわち、『中流規制部材』である弾性ブレード２３、及び、『上流規制部材』である現像ブレード１６の両方が、現像装置４に設けられる。比較例３の現像装置は、実施例１の現像装置に比べ、『中流規制部材』である弾性ブレード２３が逆方向で第１現像スリーブ１７に当接している点で異なっている。実験結果では、第１現像スリーブ１７が高速で回転しても、画像履歴及び画像筋に関しては問題なかったが、寿命が３０ｋ回転といった具合に問題が残った。
【００５７】
この実験結果の原因を説明する。前述のように、弾性ブレード２３が逆方向で第１現像スリーブ１７に当接すると、画像筋が除去されて第１現像スリーブ１７の表面状態は良好になるはずである。ところが、実際には、弾性ブレード２３が逆方向で第１現像スリーブ１７に当接することで、第１現像スリーブ１７の表面には、磨耗による凹凸が形成されて、現像剤の筋が発生し、寿命が短縮化される。このように、比較例１及び比較例２を単に組み合わせるだけでは、画像履歴、画像筋、寿命は、満足なレベルまで至らないことが照明された。
【００５８】
次に、実施例１の実験結果を説明する。上記説明と重なるものは省略する。実施例１の現像装置４は３段階で機能分離を達成している。各機能別に従来技術との違いを中心に説明する。
【００５９】
第１に、現像後の画像履歴は、『上流規制部材』である『弾性ローラ』としての現像剤供給回収ローラ２２で剥ぎ取られる。一般的に、現像剤供給回収ローラ２２の材料には、発泡ポリウレタンや、繊維状の毛を編みこんだファーブラシ等が用いられるが、本実験では、ポリウレタンが用いられている。現像剤供給回収ローラ２２は、密度が０．２ｇ／ｃｍ３、硬度がアスカーゴム硬度計Ｃ型（高分子計器株式会社）により３００ｇ加重で２５°、セル数が１５０個／ｉｎｃｈで成形されている。現像剤供給回収ローラ２２の径は直径１２ｍｍである。現像剤供給回収ローラ２２は、図示しない駆動モータで第１現像ローラ５と逆回転に回転している。現像剤供給回収ローラ２２及び第１現像ローラ５が同じ方向に回転すると、現像剤の剥ぎ取り力が低下するために好ましくない。現像剤供給回収ローラ２２の回転速度は、第１現像ローラ５の回転速度の１／１０である。現像剤供給回収ローラ２２が第１現像スリーブ１７へ進入する進入量は０．８ｍｍとした。なお、材質、硬度、回転スピード等は、トルク、剥ぎ取り力、すり抜け量を確認しながら適宜、最適な条件で設定することが望ましい。なお、比較例１、比較例２、比較例３の現像剤供給回収ローラ２２の設定は、実施例１と同じとしている。
【００６０】
第２に、現像剤供給回収ローラ２２で発生した画像筋を順方向に当接した『中流規制部材』である弾性ブレード２３でならす。従来例に比べ帯電や薄層規制を目的とせず、コートの均一化を機能に持たせている。その結果、第１現像スリーブ１７の表面の筋を軽減し、かつ寿命を延ばすことができた。現像ブレード１６の材質には、一般的にウレタンやシリコンが用いられるが、本実験では、ウレタンが用いられている。従来技術に比べ圧力を比較的小さく設定できる。本実験では、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７を押圧する押圧力を５ｇ／ｃｍで実施した。ゴム硬度は、アスカーゴム硬度計Ｃ型（高分子計器株式会社）で約６８°、長さＬ２が約１０ｍｍ、厚さＬ１が１．５ｍｍ、弾性ブレード２３が第１現像スリーブ１７へと進入する進入量Ｌ３が約０．５ｍｍである。なお、第１現像ローラ５の表面には、弾性ブレード２３が面で接触している。エッジで接触した場合、圧力が増加するため好ましくない。なお、弾性ブレード２３の材質、硬度、進入量等は、すり抜けトナー量や現像剤の物性に応じて適宜最適な条件で設定することが望ましい。
【００６１】
第３に、非接触で規制する『磁性規制部材』である現像ブレード１６で、現像剤に帯電を与え、補立ちを形成、一定の現像剤量をコートしている。現像ブレード１６及び第１現像スリーブ１７の距離は約２００μｍにした。距離が小さいほど、現像剤量が少なくなり、帯電しやすくなる。一方で、必要となる現像剤量が減少し、濃度が出なくなる虞もある。規制した現像剤は第１現像スリーブ１７によって、静電可視化領域Ｅへ搬送される。なお、第１現像スリーブ１７の表面粗さはＲａ（平均粗さ）で０．８μｍである。
【００６２】
前述した実施例１の実験結果では、画像履歴もＸ−Ｒｉｔｅの反射濃度差でΔ０．０１％程度であり、画像筋もほとんど発生せず、さらに、１００ｋ枚のＡ４白黒画像で通紙後、第１現像スリーブ１７が原因の筋も発生しなかった。このように、実施例１は、比較例１、比較例２、比較例３に比べ、いかなる画像比率のチャートを高速で通紙した場合でも、画像履歴の発生を抑制し、かつ、画像筋を軽減することができた。
【実施例２】
【００６３】
図３（ｂ）は、実施例２に係る現像装置５０の構成を示す断面図である。実施例２の現像装置５０の構成のうち実施例１の現像装置４と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例２においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例２の現像装置５０が実施例１の現像装置４と異なる点は以下の点である。すなわち、現像装置５０では、『中流規制部材』である弾性ブレード２３の『最上端』である基端２３ａは、現像容器４Ａの内部に収容される現像剤の現像剤面Ｊよりも下方に配置されている点である。こうした構成によれば、高い画像比率例えばベタ黒の画像を印刷する場合に、十分な現像剤が現像ローラ５に供給される。
【００６４】
詳しくは、現像容器４Ａの内側面には、弾性ブレード２３の基端２３ａと同じ高さ又は所定寸法高い高さの位置に現像剤検知センサＨが取り付けられている。現像剤検知センサＨには例えば圧電素子が用いられている。また、現像剤検知センサＨは、画像形成装置１３の内部に設けられたコントローラ５５に繋げられている。こうした構成により、コントローラ５５は以下のように駆動を制御する。すなわち、現像剤が現像剤面Ｊよりも高い位置まである場合には、現像剤が現像剤検知センサＨを押圧して電気信号がコントローラ５５へと送信される。この場合には、コントローラ５５は、現像剤が十分に現像容器４Ａの内部に存在すると判断して、バッファ１８からの現像剤の補充を停止したままにする。現像剤が現像剤面Ｊよりも低い位置までしかない場合には、現像剤が現像剤検知センサＨを押圧しないので電気信号がコントローラ５５へと送信されない。この場合には、コントローラ５５は、現像剤が現像容器４Ａの内部で不足していると判断して、バッファ１８からの現像剤の補充を開始する。なお、図１（ａ）及び図３（ｂ）ではコントローラ５５を図示しており、他の図面では、コントローラ５５が記載されていないが、図面上で省略しているのみであり、実際には現像剤検知センサＨ及びコントローラ５５が繋がれている。
【００６５】
実施例１の弾性ブレード２３の高さは、丁度、現像剤面Ｊと同じ位置に設定されている。この構成で高い画像比率のチャートを通紙すると、白筋が発生する場合がある。必要となる現像剤に対して、弾性ブレード２３を通過する現像剤量が少なく、供給が追いつかず、現像剤がコートされない。弾性ブレード２３の圧力を落とせば、供給量が増加する。しかしながら、現像剤供給回収ローラ２２を通過した筋をならすことができず、画像筋が発生する可能性がある。
【００６６】
そこで、弾性ブレード２３の高さを下げることで、現像容器４Ａの内部の現像剤面Ｊから自由落下で現像ブレード１６に現像剤を供給している。現像剤面Ｊは、バッファ１８及びバッファマグネットロール１９で制御されている。このような実施例２と実施例１の実験結果を表２に示す。なお、実施例２の実験条件で実施例１と同じ条件は省略する。
【００６７】
【表２】
画像濃度は、画像比率が５％と１００％のものを連続通紙し、白抜けする枚数をランクつけした。白抜けの発生枚数が、０〜１０ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を×××、１１ｋ〜２５ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を××、２５ｋ〜５０ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を×とした。また、白抜けの発生枚数が、５１ｋ〜９９ｋ枚分のＡ４白黒画像の場合を△、１００ｋ枚分のＡ４白黒画像まで発生しない場合を○とした。
【００６８】
実験の結果、実施例１は、ベタ黒を５０ｋ枚分のＡ４白黒画像を通紙したとことで、白抜けが発生した。一方で、実施例２は、ベタ黒を１００ｋ枚分のＡ４白黒画像を通紙しても白抜けは発生しなかった。実施例２は、弾性ブレード２３を現像剤面Ｊ、特に耐久変動で最も現像剤面Ｊより低い位置に配置することで、画像比率が５％又はハーフトーンであっても、画像が白抜けする現象が抑制される。上記の通り、実施例２は、実施例１に比べ、いかなる画像比率のチャートを高速通紙した場合でも、画像履歴の発生を抑制し、かつ、画像筋を軽減することができた。
【実施例３】
【００６９】
図４（ａ）は、実施例３に係る現像装置６０の構成を示す断面図である。実施例３の現像装置６０の構成のうち実施例１の現像装置４と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例３においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例３の現像装置６０が実施例１の現像装置と異なる点は以下の点である。すなわち、現像装置６０では、第１現像ローラ５が、『複数の磁極』である磁極Ｎ１及び磁極Ｎ２を有する『固定マグネット』である『第１固定マグネット』としての第１固定マグネットロール６を内包する。そして、弾性ブレード２３の先端が、第１現像ローラ５と当接する当接位置では、第１固定マグネットロール６の『複数の磁極』である磁極Ｎ１及び磁極Ｎ２の間の位置と対向する位置となっている点である。現像剤供給回収ローラ２２からすり抜けて第１現像スリーブ１７の表面に形成される現像剤の筋を均一にするためには、弾性ブレード２３が、より第１現像ローラ５との力が小さく、弾性ブレード２３の力が影響し易い位置が良い。つまり、磁力的に第１現像ローラ５に保持しにくい極間が最も良い。
【００７０】
実施例２では、現像剤供給回収ローラ２２及び第１現像ローラ５が接する領域近傍に対向する第１固定マグネットロール６の位置に磁極Ｎ２が配置されている。また、現像ブレード１６の先端に対向する位置に磁極Ｎ１が配置されている。図４（ａ）中では、矢印の指す箇所に各々磁極Ｎ１及び磁極Ｎ２が配置されており、後述する図４（ｂ）及び、図５（ａ）、（ｂ）の場合でも矢印と磁極の関係は同様とする。磁極Ｎ１及び磁極Ｎ２の極間で、かつ、低磁場近傍に弾性ブレード２３を当接する方が、現像剤供給回収ローラ２２を通過した第１現像スリーブ１７の表面の現像筋を均等にならす効果が最大限に発揮される。この実施例３の実験結果を表３に示す。なお、実施例３の実験の条件のうちで実施例１と同じ条件は省略する。
【００７１】
【表３】
画像筋は、１００ｋ枚分のＡ４白黒画像通紙後、ハーフトーン（画像比率が５０％）のうち、筋のある画像面積率で判断している。画像領域中で筋の占める割合について、０％つまり筋が無い場合を○、１〜１０％の場合を△、１１〜２５％の場合を×、２６〜５０％の場合を××、５１〜１００％の場合を×××とした。５００ｋ枚分のＡ４白黒画像を通紙しても筋が発生しない場合は、◎とした。実施例３では、弾性ブレード２３の先端２３ｂは磁極Ｎ２及び磁極Ｎ１の間に対向するようにして第１現像スリーブ１７の表面に接触している。なお、実施例２では、図示しないが、弾性ブレード２３の先端２３ｂは磁極Ｎ２に対向するようにして第１現像スリーブ１７の表面に接触している。
【００７２】
この結果、実施例２は、１００ｋ枚分のＡ４白黒画像はもつが、５００ｋ枚分のＡ４白黒画像まで寿命が延びなかった。原因は、通紙枚数が極端に増加すると、現像剤供給回収ローラ２２の表面の目詰まりが進行し、現像剤供給回収ローラ２２を過ぎた領域で、筋レベルが悪化することによる。また、このことから、実施例２の構成では、現像剤が第１現像ローラ５に磁気的力でひきつけられ、画像筋を全部ならすことができないことによる。一方で、実施例３は、弾性ブレード２３の先端２３ｂは第１固定マグネットロール６の磁極Ｎ１及び磁極Ｎ２の間に当接しているため、筋の均一化がしやすくなっている。上記の通り、実施例３は、実施例２に比べ、いかなる画像比率のチャートを高速で通紙した場合でも、画像履歴の発生を抑制し、かつ、画像筋を軽減することができた。
【実施例４】
【００７３】
図４（ｂ）は、実施例４に係る現像装置７０の構成を示す断面図である。実施例４の現像装置７０の構成のうち実施例１の現像装置４と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例４においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例４の現像装置７０は実施例３の現像装置６０の発展形態に相当する。実施例４の現像装置７０が実施例３の現像装置６０と異なる点は以下の点である。すなわち、現像装置７０では、『現像ローラ』は、互いに表面が対向する位置に配置されて同一方向に回転する『第１現像剤担持体』である第１現像ローラ５及び『第２現像剤担持体』である第２現像ローラ２６を含む点である。なお、ここでは、２つの現像ローラであるが、それ以上の複数の現像ローラを含んでいても良い。なお、現像ローラが感光体ドラム１と接触する接触面積が増加すると、現像する機会が増加し、画質特に面内均一性が良好になることが分かっている。以下に、実施例４の構成のうちの実施例３と異なる構成のみ説明する。
【００７４】
第１現像ローラ５は、感光体ドラム１と対向する『第１現像領域』である静電可視化領域Ｅにて現像する第１現像ローラ５を備える。また、第１現像ローラ５は、静電可視化領域Ｅよりも感光体ドラム１の回転方向の下流側で感光体ドラム１と対向するように回転可能に設けられ、第１現像ローラ５から搬送された現像剤にて感光体ドラム１の潜像を現像する第２現像ローラ２６を備える。そして、現像剤供給回収ローラ２２及び弾性ブレード２３は第１現像ローラ５に対してのみ設けられている。
【００７５】
『第２現像剤担持体』である第２現像ローラ２６は、感光体ドラム１の表面に対向して感光体ドラム１の回転方向の下流側に、第１現像ローラ５と所定の間隔をおいて配置されている。第２現像ローラ２６の回転方向は、第１現像ローラ５の回転方向と同じである。第２現像ローラ２６は、現像剤を搬送する『第２現像剤搬送担持体』である第２現像スリーブ２８と、『第２固定マグネット』である第２固定マグネットロール２９と、を備えている。第２固定マグネットロール２９は、磁極Ｎ１１及び磁極Ｓ１１極を具備している。磁極Ｎ１１極は、第１現像ローラ５と近接する位置に配置されている。
【００７６】
磁極Ｓ１１極は、感光体ドラム１と近接する位置に配置されている。更に、磁極Ｓ１１の回転方向には、残った現像剤を取り込む磁極Ｎ１２及び磁極Ｓ１２極がある。第２現像ローラ２６の左上方側には、第３撹拌部材２７が、一定間隔をおいて配置されている。第３撹拌部材２７は、第２現像スリーブ２８と同じ回転方向に図示しないモータで駆動している。なお、第１現像ローラ５、第２現像ローラ２６も同様に図示しないモータで駆動している。また、実施例４における現像剤供給回収ローラ２２、弾性ブレード２３、現像ブレード１６は、実施例３の構成と同じである。実施例４では、画像履歴、画像筋、寿命について検証した。この実施例４の実験の結果を表４に示す。なお、実施例４の実験の条件は実施例３と同じであることから説明を省略する。
【００７７】
【表４】
実施例４の条件について、第２現像スリーブ２８の回転速度は第１現像スリーブ１７と同じである。第２現像スリーブ２８及び第１現像スリーブ１７の間のギャップは約２００μｍ、感光体ドラム１との距離は、第１現像スリーブ１７が２５０μｍ、第２現像スリーブ２８が３００μｍである。本実施例は、第２現像スリーブ２８と感光体ドラム１とのギャップは、第１現像スリーブ１７と感光体ドラム１とのギャップより大きい。第１現像スリーブ１７は、潜像をほぼ現像剤で埋める役割を果たす。第２現像スリーブ２８は、第１現像スリーブ１７で現像した感光体ドラム１上の現像剤を再び潜像形状に近づけるように再配列する効果がある。結果、ライン再現性やドット再現性など画質を高めることができる。画像履歴は、第１現像スリーブ１７上の現像剤が消費されることで発生する。つまり、消費量の少ない第２現像スリーブ２８より、消費量の多い第１現像スリーブ１７で顕著になる。よって、本実施例では、第１現像スリーブ１７のみに現像剤供給回収ローラ２２、弾性ブレード２３を設けている。第１現像スリーブ１７及び第２現像スリーブ２８では、両者同じく、現像バイアスのＡＣバイアスが１．５ｋＶ、現像コントラストが２００Ｖである。
【００７８】
実験では、画質を比較している。主に、面内一様性、特にハーフトーン（スクリーン１０６線、画像比率が５０％）について比較した。面内の濃度段差が、反射濃度（Ｘ−Ｒｉｔｅ）で、Δ０．０２％以下の場合を◎、０．０２〜０．０５％の場合を○、０．０５〜０．１０％の場合を△とした。
【００７９】
実験の結果、実施例３の場合に比べ実施例４の場合は、画質が向上している。また、画像履歴、画像筋、寿命と同じ実力である。つまり、『現像剤担持体』である現像ローラが増えたとしても、上記構成であれば、いかなる画像比率のチャートを高速通紙した場合でも、画像履歴の発生を抑制し、かつ、画像筋を軽減することができる。
【実施例５】
【００８０】
図５（ａ）は、実施例５に係る現像装置８０の構成を示す断面図である。実施例５の現像装置８０の構成のうち実施例１の現像装置４と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例５においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例５の現像装置８０が実施例１の現像装置４と異なる点は以下の点である。すなわち、弾性ブレード２３の代わりに磁性部材２３１を第１現像ローラ５に対して非接触に設けた点が異なる。現像装置８０は、第１現像ローラ５が、『複数の磁極』である磁極Ｎ１及び磁極Ｎ２を有する第１固定マグネットロール６を内包する。そして、磁性部材２３１の先端２３１ｂは、第１固定マグネットロール６の『ピーク磁極』である磁極Ｎ２と対向する。
【００８１】
磁性部材２３１は、現像剤供給回収ローラ２２よりも第１現像ローラ５の回転方向の下流側で、現像ブレード１６よりも第１現像ローラ５の回転方向の上流側に設けられている。また、磁性部材２３１は、第１固定マグネットロール６の磁極と対向する位置で現像ブレード１６と第１現像ローラ５との間隙よりも狭い間隙にて第１現像ローラ５と対向すると共に磁性を有する。
【００８２】
第１固定マグネットロール６は、現像ブレード１６と対向する位置に磁極Ｎ１を有する。また、第１固定マグネットロール６は、水平面に対して４５°の位置に磁極Ｎ２を有する。
【００８３】
磁性部材２３１は、現像剤供給回収ローラ２２と現像ブレード１６の間に配置されている。磁性部材２３１は、磁極Ｎ２の位置に対向する第１現像スリーブ１７の表面に対して４５°の傾斜して延びるように配置されている。すなわち、磁極Ｎ２の位置における現像ローラ５の法線方向をＺ方向とすると、磁性部材２３１の方向はＺ方向よりもＸ方向に傾いて配置される。また、磁性部材２３１の先端２３１ｂは、磁極Ｎ２と対向するが、第１現像スリーブ１７とは非接触である。なお、磁性部材２３１の方向がＺ方向よりもＹ方向に傾いて配置される場合は、前述した逆方向に該当する。
【００８４】
磁性部材２３１の効果について説明する。磁性部材２３１は、現像剤供給回収ローラ２２をすり抜けた段差トナーを均す役割がある。現像剤供給回収ローラ２２からすり抜けたトナーは、１００μ〜１５０μｍの段差がある。この段差トナーを磁極N２との磁気規制力で均している。磁性部材２３１は、第１現像スリーブ１７の表面から約１００μｍの距離に配置している。これは、現像剤供給回収ローラ２２からのすり抜けた段差トナーの高さを均すためである。
【００８５】
一方で、現像ブレード１６は、第１現像スリーブ１７の表面から約２００μｍの距離に配置している。現像ブレード１６は、ドラムにトナーを供給するため、磁性部材２３１に比べ距離が大きい。下流規制部材のギャップを小さくして、現像剤供給回収ローラ２２からすり抜けた段差トナーを均すことができるが、逆に供給するトナーが少なくなり、小さくすると濃度が出なくなる。
【００８６】
つまり、必要トナーを供給し、かつ、すり抜けた段差トナーを均すためには、磁性部材２３１の第１現像スリーブ１７とのギャップを、現像ブレード１６より小さくする必要がある。
【００８７】
磁性部材２３１が逆方向に配置されると、現像剤面Ｊより磁性部材２３１の配置が上となる場合がある。上記説明した通り、高画像比率のチャートを通紙すると、供給が追いつかなくなる虞がある。そのため、本件では、順方向にしている。磁性部材２３１を小さくすると、反りが発生するため極力避けるべきである。また、現像剤供給回収ローラ２２からの画像筋を効率よくならすため、磁性部材２３１は、第１固定マグネットロール６のＮ２極と対向位置に一定のギャップをおいて、配置されている。このような実施例５及び比較例３の実験結果を表５に示す。なお、実施例５の実験の条件は実施例１〜４と同じである。
【００８８】
【表５】
実験の結果、比較例３に比べ、第１現像スリーブ１７が高速回転した場合、寿命を伸ばす効果が高い。理由を述べる。比較例３にくらべ、『上流規制部材』である現像剤供給回収ローラ２２、『中流規制部材』である磁性部材２３１は共に非接触の磁性体で規制しているため、第１現像スリーブ１７にかかる負荷が減少する。結果、第１現像スリーブ１７の表面に画像筋が出にくくなり、寿命を延ばすことができる。その他、画像履歴、画像筋等は、同じレベルである。上記の通り、実施例５は、比較例３に比べ、いかなる画像比率のチャートを高速で通紙した場合でも、画像履歴の発生を抑制し、画像筋を軽減、寿命を延ばすことができた。
【実施例６】
【００８９】
図５（ｂ）は、実施例６に係る現像装置９０の構成を示す断面図である。実施例６の現像装置９０の構成のうち実施例１の現像装置４と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例６においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例６の現像装置９０は実施例５の現像装置８０の発展形態に相当する。実施例６の現像装置９０が実施例５の現像装置８０と異なる点は以下の点である。すなわち、現像装置９０では、『現像ローラ』は、互いに表面が対向する位置に配置されて同一方向に回転する『第１現像剤担持体』である第１現像ローラ５及び『第２現像剤担持体』である第２現像ローラ２６を含む点である。なお、ここでは、２つの現像ローラであるが、それ以上の複数の現像ローラを含んでいても良い。第２現像ローラ２６の配置は実施例４と同じであるため説明を省略する。この実施例６の実験の結果を表６に示す。なお、実施例６の実験の条件は実施例５と同じであることから説明を省略する。
【００９０】
【表６】
実験の結果より、現像ローラが複数ある実施例６は実施例５よりも画質、面内均一性がよくなる。また、画像履歴、画像筋、筋等同じレベルであることが確認できた。つまり、『現像剤担持体』である現像ローラが増えたとしても、上記構成であれば、いかなる画像比率のチャートを高速通紙した場合でも、画像履歴の発生を抑制し、かつ、画像筋を軽減することができる。
【００９１】
実施例１〜６の現像装置によれば、現像剤供給回収ローラ２２が第１現像ローラ５の表面の現像剤を回収した後に、弾性ブレード２３又は磁性部材２３１が第１現像ローラ５の表面の画像筋をならす。それから、現像ブレード１６が、第１現像ローラ５に供給された現像剤の層厚を規制する。その結果、高速で現像される場合であっても、第１現像ローラ５の磨耗が低減されつつ、画像履歴の発生が抑制され、かつ、画像筋が軽減される。
【符号の説明】
【００９２】
１ 感光体ドラム
４ 現像装置
４Ａ 現像容器
５ 第１現像ローラ（現像剤担持体）
１６ 現像ブレード（下流規制部材）（第１規制部材）
２２ 現像剤供給回収ローラ（上流規制部材）（第２規制部材）
２３ 弾性ブレード（中流規制部材）（第３規制部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性を有する現像剤を収容可能な現像容器と、
前記現像容器の内部の現像剤を用いて像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対して所定の間隙をもって配置され、前記現像剤担持体の表面の現像剤量を規制する第１規制部材と、
前記第１規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の上流側で前記現像剤担持体と対向する位置で回転可能に設けられ、前記現像剤担持体の表面の現像剤を回収する第２規制部材と、
前記第２規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の下流側で、前記第１規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の上流側に配置され、前記現像剤担持体と当接する当接位置において、前記現像剤担持体の回転方向の上流側に傾斜するように前記現像剤担持体の表面に当接する第３規制部材と、を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第２規制部材は、円筒状の弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体は、複数の磁極を有する固定マグネットを内包し、前記当接位置は、前記固定マグネットの複数の磁極の間の位置と対向する位置であるを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
磁性を有する現像剤を収容可能な現像容器と、
前記現像容器の内部の現像剤を用いて像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に内包され、複数の磁極を有する固定マグネットと、
前記現像剤担持体に対して所定の間隙をもって配置され、前記現像剤担持体の表面の現像剤量を規制する第１規制部材と、
前記第１規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の上流側で前記現像剤担持体と対向する位置で回転可能に設けられ、前記現像剤担持体の表面の現像剤を回収する第２規制部材と、
前記第２規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の下流側で、前記第１規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の上流側に設けられ、前記固定マグネットの磁極と対向する位置で前記第１規制部材と前記現像剤担持体との間隙よりも狭い間隙にて前記現像剤担持体と対向すると共に磁性を有する第３規制部材と、を有することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
前記第３規制部材の最上端は、前記現像容器の内部に収容される現像剤の現像剤面よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤担持体は、前記像担持体と対向する第１現像領域にて現像する第１現像剤担持体と、前記第１現像領域よりも前記像担持体の回転方向の下流側で前記像担持体と対向するように回転可能に設けられ、前記第１現像剤担持体から搬送された現像剤にて前記像担持体の潜像を現像する第２現像剤担持体を有し、前記第２及び第３規制部材は前記第１現像剤担持体に対してのみ設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１】
磁性を有する現像剤を収容可能な現像容器と、
前記現像容器の内部の現像剤を用いて像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対して所定の間隙をもって配置され、前記現像剤担持体の表面の現像剤量を規制する第１規制部材と、
前記第１規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の上流側で前記現像剤担持体と対向する位置で回転可能に設けられ、前記現像剤担持体の表面の現像剤を回収する第２規制部材と、
前記第２規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の下流側で、前記第１規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の上流側に配置され、前記現像剤担持体と当接する当接位置において、前記現像剤担持体の回転方向の上流側に傾斜するように前記現像剤担持体の表面に当接する第３規制部材と、を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第２規制部材は、円筒状の弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体は、複数の磁極を有する固定マグネットを内包し、前記当接位置は、前記固定マグネットの複数の磁極の間の位置と対向する位置であるを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
磁性を有する現像剤を収容可能な現像容器と、
前記現像容器の内部の現像剤を用いて像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に内包され、複数の磁極を有する固定マグネットと、
前記現像剤担持体に対して所定の間隙をもって配置され、前記現像剤担持体の表面の現像剤量を規制する第１規制部材と、
前記第１規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の上流側で前記現像剤担持体と対向する位置で回転可能に設けられ、前記現像剤担持体の表面の現像剤を回収する第２規制部材と、
前記第２規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の下流側で、前記第１規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向の上流側に設けられ、前記固定マグネットの磁極と対向する位置で前記第１規制部材と前記現像剤担持体との間隙よりも狭い間隙にて前記現像剤担持体と対向すると共に磁性を有する第３規制部材と、を有することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
前記第３規制部材の最上端は、前記現像容器の内部に収容される現像剤の現像剤面よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤担持体は、前記像担持体と対向する第１現像領域にて現像する第１現像剤担持体と、前記第１現像領域よりも前記像担持体の回転方向の下流側で前記像担持体と対向するように回転可能に設けられ、前記第１現像剤担持体から搬送された現像剤にて前記像担持体の潜像を現像する第２現像剤担持体を有し、前記第２及び第３規制部材は前記第１現像剤担持体に対してのみ設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の現像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２２３９７（Ｐ２０１１−２２３９７Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６７８２１（Ｐ２００９−１６７８２１）
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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