(57)【要約】【課題】現像ローラ上に均一なトナー層を形成し、且つかぶりのない現像ブレード、現像装置を提供し、またかぶりを少なくすることで、プロセスカートリッジ、画像形成装置の廃トナー容器の小型化を提供することにある。【解決手段】導電性および弾性を有する現像ローラ２３に当接して、現像剤を規制する現像剤規制部材２５は、基板としての金属薄板２６と、金属薄板２６と現像ローラ２３が当接する部分に絶縁層をコーティングした材料からなり、この絶縁層は現像動作を繰り返すと磨耗して、現像動作が一定回数を超えるとこの絶縁層がなくなり、金属薄板が現像ローラ２３に当接する。【選択図】　図１
2004133205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性および弾性を有する現像ローラに当接して、現像剤を規制する現像剤規制部材は、
基板としての金属薄板と、金属薄板と現像ローラが当接する部分に絶縁層をコーティングした材料からなり、
この絶縁層は現像動作を繰り返すと磨耗して、現像動作が一定回数を超えるとこの絶縁層がなくなり、金属薄板が現像ローラに当接することを特徴とする、現像剤規制部材。
【請求項２】
静電潜像担持体に押圧摺擦され、静電潜像を現像するための、導電性および弾性を有する現像ローラと、
現像ローラ上に現像剤薄層を形成するための、現像剤規制部材を有する、
現像装置において、
現像剤は一成分現像剤であり、
現像剤規制部材は、
基板としての金属薄板と、金属薄板と現像ローラが当接する部分に絶縁層をコーティングした材料からなり、
この絶縁層は現像動作を繰り返すと磨耗して、現像動作が一定回数を超えるとこの絶縁層がなくなり、金属薄板が現像ローラに当接すること、
を特徴とする、現像装置。
【請求項３】
静電潜像担持体と静電潜像担持体をクリーニングする手段と静電潜像担持体に押圧摺擦され、静電潜像を現像するための、導電性および弾性を有する現像ローラと、
現像ローラ上に現像剤薄層を形成するための、現像剤規制部材を有する、
プロセスカートリッジにおいて、
現像剤は一成分現像剤であり、
現像剤規制部材は、
基板としての金属薄板と、金属薄板と現像ローラが当接する部分に絶縁層をコーティングした材料からなり、現像ローラと当接する個所はこの絶縁層のみが接すること、
この絶縁層は現像動作を繰り返すと磨耗して、現像動作が一定回数を超えるとこの絶縁層がなくなり、金属薄板が現像ローラに当接すること、
を特徴とする、プロセスカートリッジ。
【請求項４】
静電潜像担持体と静電潜像担持体をクリーニングする手段と静電潜像を現像するための現像装置を有する画像形成装置において、
現像装置を構成する、
現像ローラは静電潜像担持体に押圧摺擦され、静電潜像を現像するための、導電性および弾性を有すること、
現像剤は一成分現像剤であること、
現像剤規制部材は、
基板としての金属薄板と、金属薄板と現像ローラが当接する部分に絶縁層をコーティングした材料からなり、現像ローラと当接する個所はこの絶縁層のみが接すること、
この絶縁層は現像動作を繰り返すと磨耗して、現像動作が一定回数を超えるとこの絶縁層がなくなり、金属薄板が現像ローラに当接すること、
を特徴とする、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ等の電子写真画像形成装置の現像装置に用いられ現像剤を規制する現像剤規制部材、現像装置、及び、プロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体上に形成した静電潜像を、現像装置によりトナー像として可視化することを行っている。
【０００３】
このような現像装置として、例えば、乾式一成分接触現像装置が提案され実用化されている。この場合多くは、回転する静電潜像担持体と同じく回転するトナー担持体とを、適当な相対周速差で押圧もしくは接触させることで、静電潜像を現像している。加えて、磁性材料が不要であり、装置の簡略化および小型化が容易である、非磁性トナーを使用することでフルカラー画像形成装置に応用が可能である等、多くの利点を有している。
【０００４】
トナー担持体としては、弾性および導電性を有する現像ローラを使用することができる。すなわち、静電潜像担持体に押圧もしくは接触させて現像を行うため、特に静電潜像担持体が剛体である場合、これを傷つけることを避けるために、現像ローラを弾性体により構成するのである。
【０００５】
また、現像ローラ表面もしくは表面近傍に導電層を設け、現像バイアスを印加して使用することもできる。
【０００６】
さらに、トナーへの電荷付与および均一なトナー薄層の形成を目的とし、トナー担持体に現像剤規制部材として現像ブレードを当接させることも可能である。
【０００７】
図６は従来の現像装置である。
【０００８】
トナー担持体である現像ローラ１０１は、シリコンゴムを基層とし表層としてアクリル・ウレタン系ゴムをコートした導電性を有する弾性ローラであり、矢印Ａ方向に回転駆動する。
【０００９】
現像ブレード１０２は、バネ弾性を有するＳＵＳあるいはリン青銅の金属薄板であり、ブレード支持板金１０３に支持され、自由端側の先端近傍を現像ローラ１０１の外周面に面接触するように当接されている。
【００１０】
さらに、弾性ローラ１０４が現像ローラ１０１に当接し、矢印Ｂ方向に回転駆動する。弾性ローラ１０４はスポンジローラであり、現像ローラ１０１へトナーの供給、かつ、現像されずに現像ローラ上に残ったトナーの剥ぎ取りを目的とし、現像ブレード１０２よりも、現像ローラ１０１の回転方向上流側に配設されている。
【００１１】
トナー１０５は、非磁性一成分現像剤である。トナーの帯電性および、転写性の向上を目的として、適当な量の疎水性シリカを外添している。
【００１２】
上述した構成の現像装置において、現像ローラ１０１上に非磁性トナー１０５の薄層を良好に形成することができ、担持体上の静電潜像を良好に現像することができた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現像動作を繰り返したところ、無数の細かいスジの画像不良が発生した。
【００１４】
スジ画像の発生状況は、低温低湿（１５℃、１０％ＲＨ）、常温常湿（２５℃、６０％ＲＨ）、高温高湿（３０℃、８０％ＲＨ）環境の順で悪化した。スジ画像の発生に至るまでの通紙枚数、および５０００枚プリントアウト終了後の画像スジのレベルを以下に示す。
【００１５】
【表１】
2004133205.tif 000003
【００１６】
観察したところ、スジ画像に対応して現像ローラ上にスジ状のコート不良が発生しており、さらにコート不良に対応して現像ブレードには融着物が付着していた。この現像ブレード上の融着物が原因で、現像ローラのトナーコートを乱し、スジ画像不良を発生させていることがわかった。
【００１７】
低温低湿（１５℃、１０％ＲＨ）環境においては、短期間で融着が発生し、また、融着の程度も悪い。常温常湿（２５℃、６０％ＲＨ）環境では、融着は発生するものの、発生するにいたる期間は低温低湿環境と比較して長く、また程度も軽微である。高温高湿（３０℃、８０％ＲＨ）環境では画像スジは発生しない。
【００１８】
さらに、この融着物の成分は、トナーおよび疎水性シリカであることもわかった。
【００１９】
そこで、この融着が現像剤であるトナーの電荷に関係するもの、電気的な原因によるものではないかと考えた。
【００２０】
各環境下のトナー帯電量を測定した。トナー帯電量の測定方法としてはキャリアとしてＥＦＶ２００／３００（パウダーテック社製）を用い、キャリア１０．０ｇとトナー０．２ｇを容量５０ｍｌのポリエチレン製の容器に入れ、手で９０回震盪する。ついで、図４に示すような底に５００メッシュのスクリーン３にある金属製の測定容器２に前記混合物を約１ｇ入れ、金属製の蓋をする。このときの測定容器２全体の重量をＷ１（ｇ）とする。次に吸引機（測定容器２と接する部分は絶縁体）に置き、吸引口７から圧力２４５０Ｐａで吸引し、この状態で２分間吸引を行いトナーを吸引除去する。このときの電位計９の電位をＶ（ボルト）とする。ここで８はコンデンサーであり容量Ｃ（ｍＦ）とする。吸引機の測定容器２全体の重量を測定しそれをＷ２（ｇ）とする。トナーの帯電量Ｔ（ｍＣ／ｋｇ）は、
帯電量Ｔ（ｍＣ／ｋｇ）＝Ｃ×Ｖ／（Ｗ１−Ｗ２）
の上記計算式により求める。
【００２１】
以下に、各環境下における測定結果を示す。
【００２２】
【表２】
2004133205.tif 000004
【００２３】
このように低温低湿環境においてトナー帯電量が最も大きくなるため、金属薄板で構成される現像ブレードからの鏡映力は、低温低湿環境で最も大きくなり、これによりトナー融着も低温低湿環境で最も悪くなると考えた。
【００２４】
そこで、金属薄板の現像ローラ当接部分に絶縁層を設け、鏡映力の影響を無くすことを考えた。
【００２５】
そして次のような実験を行った。絶縁層に厚さ２０μｍのナイロンシートを用意し、金属薄板上の現像ローラとの当接部分に絶縁層を接着して得られた現像ブレードを備えた現像装置を用いて８０００枚のプリント試験を低温低湿環境で行った。この結果を以下に示す。
【００２６】
【表３】
2004133205.tif 000005
【００２７】
従来の現像ブレードはプリント枚数２０００枚で画像スジが発生し、その後悪化して、７０００枚以降で良化した。それに対してナイロンコート現像ブレードは８０００枚のプリント試験を行っても画像スジを発生することなく、現像ブレード上を観察しても融着物は見られなかった。
【００２８】
次に絶縁層コーティングブレードの弊害を確認するため、高温高湿環境下で、８０００枚のプリント試験を行った。この結果を以下に示す。
【００２９】
【表４】
2004133205.tif 000006
【００３０】
高温高湿環境下でも、絶縁層コーティングブレードにより、画像スジは発生しなかった。しかし、絶縁層コーティングブレードは、従来の現像ブレードでは見られなかった、かぶりがプリント枚数６０００枚以降で発生した。また、かぶりが発生すると廃トナー容器に収容される廃トナー量が増えるため廃トナー容器が大型化してしまった。
【００３１】
よって、本出願に係る発明の目的は、上記問題を解決し、現像ローラ上に均一なトナー薄層を形成し、且つかぶりのない現像ブレード、現像装置を提供し、またかぶりを少なくすることで、プロセスカートリッジ、画像形成装置の廃トナー容器の小型化を提供することである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
主たる本発明は、現像剤規制部材が、基板としての金属薄板と、金属薄板と現像ローラが当接する部分に絶縁層をコーティングした材料からなり、この絶縁層は現像動作を繰り返すと磨耗して、現像動作が一定回数を超えるとこの絶縁層がなくなり、金属薄板が現像ローラに当接することを特徴とする。また、他の主たる本発明は、一成分現像剤と静電潜像担持体に押圧摺擦され、静電潜像を現像するための、導電性および弾性を有する現像ローラとを備える現像装置であり、もしくはプロセスカートリッジであり、もしくは画像形成装置である。以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
【００３４】
（実施例１）
以下、本発明に係る現像剤規制部材、それを用いた現像装置を図面に即して更に詳しく説明する。
【００３５】
図１は本発明を実施した画像形成装置１０の断面図、図２は現像装置の断面図である。
【００３６】
図１において、静電潜像担持体である感光ドラム１１は、矢印Ａ方向に回転する。まず感光ドラム１１は、帯電装置１２によって一様に帯電される。その後、露光手段であるレーザー光学装置からのレーザー光１３により露光され、その表面に静電潜像が形成される。
【００３７】
この静電潜像を、感光ドラム１１に所定の侵入量をもって押圧、接触し配設された現像装置１４によって現像し、トナー像として可視化する。
【００３８】
可視化された感光ドラム１１上のトナー像は、転写ローラ１５によって記録メディア１６に転写される。転写されずに感光ドラム１１上に残存した転写残トナーは、クリーニング部材であるクリーニングブレード１７により掻き取られ、廃トナー容器１８に収納される。クリーニングされた感光ドラム１１は上述作用を繰り返し、画像形成を行う。
【００３９】
一方、トナー像を転写された記録メディア１６は、定着装置１９によって永久定着された後、機外に排紙される。
【００４０】
現像装置１４について、図２に基づき、さらに説明する。
【００４１】
図２において、２１は一成分現像剤として負帯電性の非磁性トナー２２を収容する現像容器であり、現像装置１４は、現像容器２１内の長手方向に延在する開口部に位置し、感光ドラム１と対向配置された現像剤担持体としての現像ローラ２３を備え、感光ドラム１１上の静電潜像を現像、可視化するようになっている。
【００４２】
感光ドラム１１は、帯電電位Ｖｄ＝−７００Ｖに均一帯電されており、画像信号に従いレーザーで露光された部分がＶｌ＝−１５０Ｖになる。Ｖｌ部に対し、現像ローラ２３の芯金には直流電圧＝Ｖｄｃ−４００Ｖが、現像バイアスとして印加され、負性帯電トナーで反転現像される。
【００４３】
現像ローラ２３は、上記開口部にて、図に示す右略半周を現像容器２１に突入し、左略半周面を現像容器２１から露出して横設される。この現像容器２１から露出した面は、現像装置１４の左方に位置する感光ドラム１１に所定の侵入量となるように押圧、接触するように対向している。本実施例においては、感光ドラム１１に対して現像ローラ２３が５０μｍ侵入し、接触する。
【００４４】
現像ローラ２３は矢印Ｂ方向に回転駆動される。その表面は、トナー２２との摺擦確立を高め、かつ、トナー２２の搬送を良好に行うため、適度な凹凸を有している。本実施例における現像ローラ２３は、シリコンゴムを基層とし、アクリル・ウレタン系ゴムを表面にコートした二層構成であり、Ｒｚ＝１０μｍの粗さと、１０Ｅ４〜１０Ｅ６Ωの抵抗を有している。
【００４５】
抵抗の測定方法を説明する。現像ローラを、感光ドラムと等しい直径のアルミスリーブに、当接荷重５００ｇｆで当接させる。このアルミスリーブを、さらに感光ドラムと等しい周速で回転させる。本実施例において、感光ドラム１は周速９０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、直径は３０ｍｍであり、現像ローラ２３は、感光ドラムよりも速い周速１２０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、直径は２０ｍｍである。次に、現像ローラに、本実施例における現像バイアスと等しい−４００Ｖの直流電圧を印加する。その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、現像ローラの抵抗を算出する。
【００４６】
現像ローラ２３の下方には、弾性ローラ２４が当接され、回転可能に支持されている。弾性ローラ２４は、スポンジ構造や、芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ２３へのトナー供給および未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。本実施例においては、ウレタンスポンジローラであり、現像ローラ２３と同一方向の回転駆動する。また、弾性ローラの回転軸である芯金は現像ローラ２３と等電位であり、よって、感光ドラム１上の静電潜像を現像する際には、現像バイアスと同じ電圧が印加されることとなる。
【００４７】
本実施例において、一成分現像剤として負帯電性の非磁性トナー２２には、小粒径化を達成し、かつ、転写効率を向上させるため、略球形トナーを用いている。重量平均粒径約７μｍであり、流動性付与剤として、疎水性シリカを１．０ｗｔ％外添している。外添量は、当然これに限るものではない。トナー表面を外添剤によって被膜することで、負性帯電性能の向上、かつ、トナー間に微小な間隙を設けることによる、流動性の向上を達成している。
【００４８】
現像ローラ２３の上方には、弾性を有する現像ブレード２５が、支持板金２６に支持され、自由端側の先端近傍を現像ローラ２３の外周面に面接触にて当接するように設けられている。当接方向としては、当接部に対して自由端側の先端が、現像ローラ２３の回転方向上流側に位置するカウンター方向となっている。
【００４９】
現像ブレード２５は現像ローラ２３と等電位であり、よって、感光ドラム１上の静電潜像を現像する際には、現像バイアスと同じ電圧が印加されることとなる。
【００５０】
この現像ブレード２５は、リン青銅の金属薄板２６の現像ローラ２３との当接面全面において、すなわち支持板金に支持される側の先端から、現像ローラ２３の外周面に面接触する自由端側までの、金属薄板全面にポリエチレンテレフタレート２７を接着させ、リン青銅金属薄板上にラミネート加工したものである。
【００５１】
本実施例においては、現像ローラ２３に対して２５〜３５ｇ／ｃｍの当接圧となるように、リン青銅の金属薄板２６の厚さを１００μｍとし、ポリエチレンテレフタレート２７の厚さを２０μｍとしている。
【００５２】
以上説明した画像形成装置１０ならびに現像装置１４を用いて、常温常湿（２５℃、６０％ＲＨ）、低温低湿（１５℃、１０％ＲＨ）、高温高湿（３０℃、８０％ＲＨ）環境下、８０００枚のプリントアウト試験を行ったところ、融着物の発生がなく、よってスジ画像が発生することなく、かぶりのない高画質な画像を安定して得ることができた。
【００５３】
以下に、本発明の内容の詳細な説明を行う。
【００５４】
＜発明が解決しようとする課題＞ですでに記載したが、りん青銅板金上にナイロンを２０μｍの厚さでコーティングすることで現像ブレード上の融着は無くすことが出来た。しかし、ナイロンをコーティングしたブレードでは高温高湿環境下でかぶりが発生してしまった。これは、従来の現像ブレード（りん青銅）に対して、負帯電特性のトナーへのナイロンの電荷供与性が小さいためであると考えた。そこで、他の絶縁材料に対して低温低湿環境下で８０００枚のプリント試験を行った。
【００５５】
他の絶縁材料として、Ａ：フェノール樹脂、Ｂ：ポリカーボネート、Ｃ：ポリエチレンテレフタレートを用いた。この３種類の絶縁層を金属薄板上に厚さ２０μｍでコーティングした現像ブレードを備えた３種類の現像装置を用いて８０００枚のプリント試験を低温低湿環境で行った。
【００５６】
【表５】
2004133205.tif 000007
【００５７】
現像ブレードＡと現像ブレードＢはプリント枚数４０００枚から画像スジが発生し始め、その後悪化し、７０００枚以降で良化した。８０００枚のプリント試験後、現像ブレード上を観察すると、絶縁層は磨耗してなくなり、金属薄板が露出しており、露出した金属薄板上に融着が発生していた。ちなみにナイロンコートはほとんど磨耗していなかった。現像ブレードＣは８０００枚のプリント試験を行っても画像スジを発生することはなかった。現像ブレード上を観察すると、絶縁層は磨耗しており、金属薄板は露出していた。だが、露出部分は小さく、融着もなかった。以上から、金属薄板に絶縁層をコーティングすることで、現像ブレード上の融着を防ぎ、画像スジをなくすことができたが、材料によっては磨耗してしまい、金属薄板が露出し、露出部分に融着してしまった。また、７０００枚以降で画像スジが良化する現象はトナー帯電量が高温高湿環境なみになるまでトナーが劣化するためと考えた。そのため、７０００枚以降で金属薄板が露出した場合、融着は発生せず、画像スジも発生しないことがわかった。
【００５８】
次に低温低湿環境下で画像スジが発生なかった現像ブレードＣに対して、高温高湿環境下で、８０００枚のプリント試験を行った。この結果を以下に示す。
【００５９】
【表６】
2004133205.tif 000008
【００６０】
現像ブレードＣは高温高湿環境下においても画像スジが発生せず、また、かぶりも発生しなかった。現像ブレード上を観察すると、低温低湿環境と同様に絶縁層が磨耗して、金属薄板が露出していた。かぶりはプリント枚数を重ねるごとにトナーが劣化して、トナーの摩擦帯電特性が低下するために起こる。そのために６０００枚以降ではかぶりは悪くなっていく、この時ナイロンコートブレードではかぶりを抑制できなかったが、金属薄板である従来の現像ブレードはかぶりを抑制して、廃トナー量も少ない。したがって６０００枚以降で金属薄板が露出する現像ブレードＣはかぶりを抑制して、廃トナー量も比較的少ない。
【００６１】
ここまでの結果を受け、現像ブレードＡの絶縁層厚さを４０μｍと現像ブレードＢの絶縁層厚さを３０μｍにして、再度、低温低湿環境で８０００枚のプリント試験を行ったところ、画像スジは発生しなかった。これは金属薄板の露出はトナー帯電量が高温高湿環境なみになる６０００枚以降になったためであり、実際現像ブレードを観察すると、金属薄板は露出しているが、露出部に融着はなかった。これらの現像ブレードで、再度、高温高湿環境で８０００枚のプリント試験を行ったところ、かぶりは発生せず、廃トナー量も現像ブレードＣと同等になった。
【００６２】
このように絶縁層の厚さは絶縁層が磨耗する度合いによって適当な厚さにすること、絶縁層の適当な厚さはトナー帯電量が高温高湿環境なみになるまでトナーを劣化させるプリント枚数（本実施例では６０００枚）で磨耗してなくなってしまう厚さであること、とすれば低温低湿環境下で画像スジが出ることなく、高温高湿環境下でかぶりのない現像ブレードができる。
【００６３】
以上の結果から、厚さ２０μｍのポリエチレンテレフタレートシートを金属薄板上に接着し、ラミネート加工した現像ブレードを現像ローラに３０ｇ／ｃｍの当接圧で当接させ、負帯電性のトナー粒子を用いて、低温低湿、常温常湿、高温高湿環境下で、８０００枚のプリントアウト試験を行ったところ、始めから終りまで、融着物に起因する画像スジが発生することなく、また画像上にかぶりもなく、安定した均一なトナー薄層を形成でき、良好な画質を得ることができた。
【００６４】
（実施例２）
図５には、本発明の他の態様であるプロセスカートリッジ７０の一実施例を示す。
【００６５】
本実施例のプロセスカートリッジ７０は、現像剤担持体である現像ローラ７１と、この現像ローラ７１の外周面に面接触にて当接するように設けられた現像剤規制部材７２、弾性ローラ７３等で構成される、現像装置７４と、感光ドラム７５、帯電手段７６、クリーニング手段７７とで構成され、プラスチック製の現像枠体７８，７９により一体的にカートリッジ化される。
【００６６】
即ち、本実施例のプロセスカートリッジ７０は、実施例１で説明した現像装置１４と、感光ドラム７５に作用するプロセス構成部を一体的にユニット化したものである。
【００６７】
従って、実施例１にて説明した全ての現像装置構成部が同様に本実施例のプロセスカートリッジにおいても適用される。従って、これら構成および作用についての説明は、実施例１において行った上記説明を援用する。実施例１と同様の効果が得られたため、廃トナー容器の省スペース化が可能になり、プロセスカートリッジが小型になった。
【００６８】
上記の効果は廃トナー容器を持つ画像形成装置についても同様に当てはまる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像剤規制部材が金属薄板と絶縁層で構成され、絶縁層のみが現像ローラと当接することで、融着の発生をなくし、絶縁層は現像動作を繰り返すと磨耗して、現像動作が一定回数を超えるとこの絶縁層がなくなり、金属薄板が現像ローラに当接することにより、絶縁層によって悪化していたかぶりが良化する。かぶりが良化するため廃トナー容器の省スペース化となり、プロセスカートリッジ、もしくは画像形成装置の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置と現像装置の一実施例の断面図である。
【図２】図１の現像装置の断面図である。
【図３】本発明に用いた実験装置の概略図である。
【図４】トナー帯電量を測定する装置の模式図である。
【図５】本発明に係るプロセスカートリッジの一実施例の断面図である
【図６】従来の現像装置の断面図である。
【符号の説明】
１０　画像形成装置
１１　感光ドラム
１２　帯電装置
１４　現像装置
２１　現像容器
２２　非磁性トナー
２３　現像ローラ
２４　弾性ローラ
２５　現像ブレード
２６　金属薄板
【図１】
2004133205.tif 000009
【図２】
2004133205.tif 000010
【図３】
2004133205.tif 000011
【図４】
2004133205.tif 000012
【図５】
2004133205.tif 000013
【図６】
2004133205.tif 000014