(57)【要約】【課題】初期、経時を問わず感光体へのトナー付着量を常に一定にして、安定化を図ることにより画像品質の劣化が防止でき、現像剤担持体上のトナーの供給と剥離を効率良く行うことで、ゴースト画像が発生する履歴現象を無くし、また、長期にわたる画像成形においても、現像剤担持体へのトナー固着が発生せず、画像濃度低下等の不具合が防止できる非磁性一成分現像装置および画像形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】外周面上に球形のガラスビーズを噴射することにより微細凹凸を形成し、表面はＪＩＳ  Ｂ０６０１の測定に準拠した粗さ曲線の粗さがＲｚ（１０点平均粗さ）１５〜３０μｍとした現像剤担持体と、現像剤担持体に接触し現像剤を現像剤担持体上に供給する供給部材とを備えた非磁性一成分現像装置において、現像剤担持体と現像剤供給部材との接触圧力を０．３〜０．８ｇ／ｃｍとした事を特徴とする。【選択図】図１
2005099603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する像担持体に画像露光装置による画像露光で静電潜像を形成し、静電潜像を可視像化すべく表面に現像剤を担持して像担持体上に搬送し現像する外周面上に、球形のガラスビーズを噴射する事により微細凹凸を形成し、表面はＪＩＳ  Ｂ０６０１の測定に準拠した粗さ曲線の粗さがＲｚ（１０点平均粗さ）１５〜３０μｍとした現像剤担持体と、現像剤担持体に接触し現像剤を現像剤担持体上に供給する供給部材とを備えた非磁性一成分現像装置において、
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との接触圧力を０．３〜０．８ｇ/ｃｍとした事を特徴とする非磁性一成分現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の非磁性一成分現像装置おいて、
前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との接触部における現像剤供給部材の周速を現像剤担持体の周速に対して１．４〜１．８倍とすることを特徴とする非磁性一成分現像装置。
【請求項３】
潜像担持体と、帯電部材を潜像担持体表面に近接させている帯電手段と、潜像担持体に露光して潜像を形成する潜像形成手段と、潜像担持体表面の潜像に現像剤を供給し可視像化する現像手段と、潜像担持体と接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に電界を形成して、潜像担持体上に形成された可視像を表面移動部材との間に挟持される記録材上又は表面移動部材上に転写させる転写手段と、転写後に潜像担持体表面に残留した転写残トナーを潜像担持体から回収するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
前記現像手段が、請求項１または２に記載の非磁性一成分現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真プロセスによる画像形成に用いられる非磁性一成分現像装置に関するものであり、これを用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
潜像を像担持体上（以下、感光体と言う）に形成し、これを現像剤によって可視化する画像形成装置において、現像装置の小型化、低コスト化等の点から、一成分系現像剤を用いた現像装置が有利である。特にカラー化を行うには透明度が高いことから非磁性の一成分系現像剤を用いることが有利である。
従来、一成分系現像剤（以下、トナーという）を用いた現像装置としては、表面にトナーを担持し現像領域を含む所定の循環経路に沿って搬送する金属から成る円筒状の現像剤担持体（以下、現像ローラという）と、トナーを貯溜する貯溜手段と、現像ローラに接触し現像剤貯溜手段に貯溜されているトナーを現像ローラに供給するトナー供給部材と、供給手段を通過した現像ローラ上のトナーをブレードで均一な薄層にし現像に供するものが知られている。そして、現像ローラの表面は、トナーを現像ローラ外周表面上に均一にムラなく搬送し得る為に微細凹凸を付けることが必須な技術とされていた。この時、現像ローラ表面の外周表面に微細凹凸を付ける方法としてサンドペーパーで表面を擦るサンドペーパー法、溶剤を用いて化学処理による粗しを行うエッチング法、球形、又は多角径（不定形）粒子を一定圧力にて噴き付けて多数の微細凹凸を作り粗したブラスト法や、これらを組み合わせた方法が提案されており実施されている。最近では、現像ローラ表面に導電性顔料を含んだ樹脂膜層を設け画質の向上を計っている。トナー供給部材は、導電性のスポンジローラや、ブラシローラから成りトナーを帯電、搬送するものが使われている。
【０００３】
ところが、上記構成で従来実用化されているこの種の現像装置では、以下の様な欠点が有った。
現像ローラ上のトナーの供給と剥離を効率よく行わない時に生ずるゴースト画像（履歴現象）や、長期に渡る画像成形においての現像ローラへのトナー固着（フィルミング）による画像濃度低下等の不具合が有った。
これらの要因として、現像ローラとトナー供給部剤との接触圧力、トナー供給部剤と現像ローラとの接触部における供給部剤の周速等が上げられ、上記不具合を防止する為に、特許文献１では、現像ローラとトナー供給部材の接触圧をＰ（２０≦Ｐｇ/ｃｍ≦６５）、現像ローラの供給部材に対する周速比をＳ（Ｓ＝１．１）、現像ローラ表面の十点平均粗さＲｚをＲ（５≦ＲμｍＲｚ≦１５）として、Ｐ＋７０Ｓ−３．５Ｒ≧９０の関係を満足する構成が提案されている。
しかしながら、現像ローラと供給部材との接触圧が２０〜６５ｇ/ｃｍと高いので、長期使用時における現像ローラへのトナー固着による画像濃度低下を防ぐまでに至っていない。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０９８７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、初期、経時を問わず感光体へのトナー付着量を常に一定にして、安定化を図ることにより画像品質の劣化が防止でき、現像剤担持体上のトナーの供給と剥離を効率良く行うことで、ゴースト画像が発生する履歴現象を無くし、また、長期にわたる画像成形においても、現像剤担持体へのトナー固着が発生せず、画像濃度低下等の不具合が防止できる非磁性一成分現像装置および画像形成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】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、移動する像担持体に画像露光装置による画像露光で静電潜像を形成し、静電潜像を可視像化すべく表面に現像剤を担持して像担持体上に搬送し現像する外周面上に、球形のガラスビーズを噴射する事により微細凹凸を形成し、表面はＪＩＳ  Ｂ０６０１の測定に準拠した粗さ曲線の粗さがＲｚ（１０点平均粗さ）１５〜３０μｍとした現像剤担持体と、現像剤担持体に接触し現像剤を現像剤担持体上に供給する供給部材とを備えた非磁性一成分現像装置において、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との接触圧力を０．３〜０．８ｇ/ｃｍとした事を特徴とする非磁性一成分現像装置である。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の非磁性一成分現像装置おいて、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との接触部における現像剤供給部材の周速を現像剤担持体の周速に対して１．４〜１．８倍とすることを特徴とする非磁性一成分現像装置である。
【０００７】
請求項３に記載の本発明は、潜像担持体と、帯電部材を潜像担持体表面に近接させている帯電手段と、潜像担持体に露光して潜像を形成する潜像形成手段と、潜像担持体表面の潜像に現像剤を供給し可視像化する現像手段と、潜像担持体と接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に電界を形成して、潜像担持体上に形成された可視像を表面移動部材との間に挟持される記録材上又は表面移動部材上に転写させる転写手段と、転写後に潜像担持体表面に残留した転写残トナーを潜像担持体から回収するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、前記現像手段が、請求項１または２に記載の非磁性一成分現像装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、現像剤担持体とトナー供給部材との接触圧力を０．３〜０．８ｇ/ｃｍとしたことにより、現像剤担持体の表面にトナーが目詰まりせず、フィルミングを防止でき、また、現像剤担持体上へのトナーの供給と剥離を効率良く行う事が出来るので初期経時に係わらず現像ローラ上のトナー付着量を常に一定の範囲に保つことができる。従って、ゴースト画像や、濃度低下を引き起こすことなく常に良好な画像形成を行うことができる非磁性一成分現像装置およびこれを用いる画像形成装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を電子写真複写機の画像形成装置に用いる現像装置に適用した実施例について説明する。
図１は本実施例に係る現像装置の概要構成を示す断面図である。像担持体としての感光体ドラム１００は例えば周速２００ｍｍ／ｓｅｃで、矢印時計方向に回転駆動される。感光体ドラム１００の右側方に現像装置１０１が配設されている。感光体ドラム１００の周囲には、電子写真プロセスを実施するために、周知の帯電装置、露光光学系、転写分離装置、クリーニング装置、除電装置（いずれも不図示）が配設されている。本実施例の現像装置１０１は、感光体ドラム１００表面に向けた開口を備えたケーシング７と、開口から一部が露出して所定の周速で矢印反時計方向に回転駆動される現像剤担持体としての現像ローラ１と、現像ローラ１の右側方部に圧接した状態で矢印時計方向に回転駆動される現像剤供給部材としてのトナー供給ブラシ３と、ケーシング７内の右側方部に構成された現像剤貯溜手段としてのホッパー部に収容されている非磁性一成分系現像剤（以下、トナーという）を供給ブラシ３表面に供給するとともにホッパー部内のトナーを撹拌するアジテーター５、６と、現像ローラ１の回転で感光体ドラム１００との対向部である現像領域に搬送される現像ローラ１上のトナー層の厚みを均一にならす現像剤規制部材としてのブレード２と、ブレードを支持し現像装置１０１の上蓋を兼ねたホルダ８を有している。
【００１０】
上記現像ローラ１は、図１に示すように現像領域で感光体ドラム１００表面と所定間隙（０．１５ｍｍ）をおいて対向して非接触現像を行うように配置しており、現像領域における表面移動方向が感光体ドラム１００と同方向で、かつ、その周速が感光体ドラム１００の周速とほぼ等速、即ちこの例の場合には約２２０ｍｍ／ｓｅｃ（感光体ドラム１００周速：現像ローラ１周速＝１：１．１）になるようにしてある。
そして、本実施例の現像ローラ１としては、外径がφ２０ｍｍのアルミ芯金ローラで、付着トナーを搬送させる等の目的で表面を粗している。４．５ｋｇ／ｃｍ２のエアー圧にてビーズブラスト粒子（＃６０）を噴き付け表面粗さはＲz２５（十点平均粗さ）に粗されている。
【００１１】
上記供給ブラシ３は、外径がφ９ｍｍの芯金ローラ上に導電性のナイロンブラシを有する外径φ１６ｍｍ（毛足３．５ｍｍ）のブラシローラで構成し、この導電性のナイロンブラシ層としては、抵抗値１０３〜１０８Ωｃｍ、糸の太さ２００ｄ／９６ｆ、密度１４４Ｋ本／ｉｎｃｈ２であり、帯電極性は正（プラス）帯電である。そして、ブラシ繊維を織り込んだ生地をパイル間隔（生地と生地の隙間）０．５以下で芯金部材の周囲に斜めに巻きつけ接着したものである。また、供給ブラシ３は、現像ローラ１の表面に１ｍｍ喰い込んで圧接する位置に支持され、接触圧力は０．５ｇ／ｃｍであり、表面が現像ローラ１との接触部において現像ローラ１表面と同方向に移動する順方向に回転（現像ローラとは逆回転）するように駆動される。供給ブラシ３の周速は、現像ローラ１の周速の１．６倍に設定され、摺察され帯電する。本実施例の上記具体例では、トナーは負極性に帯電される。
【００１２】
トナーは、重量平均粒子径５〜１５μｍの範囲に有る。何故なら５μｍ以下では現像ローラ１との付着力が強く現像性が低下し、現像されても重量が小さいために画像濃度が低いため高品位の画像を得ることが困難であり、１５μｍ以上では、逆に現像され易く画像の非画像部に地肌部汚れとして発生し易いからである。
また、トナーは熱可塑性樹脂に着色剤を溶融混合し粉砕して製造する。熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂、スチレン-アクリル樹脂等を用いる。着色剤としては、キナクリドン系顔料、アゾ系顔料、あるいはペリレン系顔料等の任意のものを用いることが出来る。上記ブレード２は、板厚２ｍｍのポリウレタンゴムで、１０ｇ／ｃｍ程度の当接圧で、現像ローラ１に当接するように配置されている。そして、上記トナー供給ブラシ３を通過した現像ローラ１上のトナー層は、現像ローラ１上に当接しているブレード２で厚みを均一に摺擦されて均一な薄層にされ、現像ローラ１の回転で現像領域に搬送される。このとき、現像領域では、非接触現像法で最適な現像バイアスが印加され、現像ローラ１の表面と感光体ドラム１００表面とがほぼ等速で移動しながら現像が行われる。上記アジテーター５、６は、ホッパー部内の収容トナーをトナー供給ブラシ３表面に供給するとともに、収容トナーを撹拌するものであるが、ホッパー部の形状やトナーの流動性及び自重で、トナー供給ブラシ３表面への供給が可能である場合等には、省略しても良い。
【００１３】
以下、上記本実施例に至るまでの説明を検討結果とともに記載する。
（１）現像ローラと供給ローラの接触圧力について
現像ローラ表面は、ガラスビーズ＃６０（研磨材相当番号ＪＩＳ−Ｒ６００１）粒径３００μｍを用いブラスト処理されＲｚ２５±３μｍに粗されている。なお、粗さ測定の方法である十点平均粗さＲｚはＪＩＳ−Ｂ０６０１に準拠した測定方法にて行い、粗さ曲線の粗さを表記している。
本発明者は、まず初めに現像ローラの表面粗さＲｚを振り、現像に供するに十分なトナーを供給するにはどの程度の表面粗さが必要かを確認した。Ｒｚ２．５〜４０の現像ローラを試作し初期確認を行った。なお、この時の現像ローラ表面粗さはサンドブラスト処理（不定形粒子、材質アルミナ、粒径不明）にて行い、供給部材は導電性軟質発泡樹脂材料、いわゆるスポンジローラ（気泡のセル数８０個／インチ）とした。
その結果、Ｒｚ１５以下は、トナーの搬送量が少なく供給不足となり、規定の画像濃度を満足することが出来ない濃度薄を生じ、Ｒｚが３０μｍより高いと、ローラ軸方向でのブレード圧が不均一（ブレードとの接触機会が減少する）となり、トナー薄層が均一に出来なく濃度ムラが生したり、トナーの帯電量が著しく低下し画像上でカブリを生じたりドットの再現性が悪くなった。よって、現像ローラ表面上の粗さはＲｚ１５〜３０μｍにて初期の画像劣化が無い事を確認した。
【００１４】
そこで、Ｒｚ２５の現像ローラにてランニング（通紙確認）を行った。ところが、５０００枚プリント経過から画像濃度が低下し始めた。原因はトナーが供給スポンジローラに目詰まりし現像ローラへの供給が徐々に減少していたことが判明した。そこで、本発明者は現像ローラと供給スポンジローラの接触圧力を測定したところ、２８〜３０ｇ／ｃｍで有った。供給スポンジローラの接触圧力を下げれば（食込み量可変して）供給スポンジローラのトナー目詰まりを防止できると考え、接触圧力を約半分１５ｇ／ｃｍ（食込み量０．５）にして再びランニングを行った。がしかし、前回よりはプリント枚数増加したが１００００枚プリント経過から再び画像濃度が低下して来た。
しかし、これ以上接触圧力を低下させること（食込み量０．３とか）は初期からのトナーの供給不足を生じる、また、スポンジローラの外径精度（φ１６±０．３）の関係からも接触圧力の安定性を欠く等の不具合が懸念されることから、現像ローラと供給スポンジローラの組み合わせを諦め、接触圧力の極端に低い（接触圧力０．５ｇ／ｃｍ、食込み量１．０）供給ブラシローラに変更してランニングを再開した。
【００１５】
ところが、４００００枚プリント経過からまた濃度が低下してきた。原因解析したところ、今度は、現像ローラ表面の微細凹部にトナーが固着しているのが確認された。現表面形状（サンドブラスト処理による微細凹凸）では、トナーを保持する拘束力が強いとの予測から、現像ローラ微細凹部にトナーがめり込まない表面形状は無いかブラスト粒子の検討を始めた。
現像ローラ表面を粗すブラスト粒子（研掃材）は形状が球形のものから、円柱状、多角形状のもの、粒径も多種多用のものが市販されており、それぞれの用途（金型のクリーニング、バリ取り）に適選使用されている。その中から、球形の粒子による表面粗さを行えば、トナーの引っ掛かりが無くなりトナーのめり込みが無くなる、また、トナーの供給と剥離を効率良く行えるのではと予測し球形粒子によりブラスト処理し表面を観察した。その時の粒子は樹脂系（フェノール）、ガラス系（ガラス）、金属系（ステンレス、スチール）である。
樹脂系のフェノール粒子は、粒子の硬さがローラ基材（アルミ）柔らかいので、ブラスト圧、ワークまでの距離を近づけてもＲｚが低く（５以下）トナーを搬送させる粗さを得る事が出来なかった。次に、金属系の球形粒子（ステンレスビーズ、スチールビーズ）により現像ローラ表面をブラスト処理した。しかし、ステンレスビーズ、スチールビーズとも、球形微細凹凸を得る事が出来なかった。これは、球形粒子の中に多角形粒子が２０％の割合で混入されていることが確認された。よって狙いの球面表面形状を転写することが出来ず断念した。
【００１６】
最後にガラスビーズによる確認を行った。結果は良好で、現像ローラ表面上に球形の微細凹凸が転写されていた。ちなみに、ガラスビーズは球形が９８％以上であった。
現像ローラ表面形状を球形微細凹凸にする事により現像ローラ上のトナーの回転や、滑りがスムーズに行われる事となり、供給と剥離を効率良く行う事が出来、トナー固着（フィルミング）も防止する事が出来た。
次に、トナー供給ブラシと現像ローラとの接触圧力の最適化を行った。まお、接触圧力の可変方法は、前期スポンジローラ時と同様トナー供給ブラシの現像ローラへの食込み量を可変した。その結果、接触圧力０．３〜０．８ｇ／ｃｍの範囲が最適であった。接触圧力が０．３ｇ／ｃｍ（食込み量０．５）未満であると、トナーが供給不足となり正規の画像濃度を満足することが出来ないこととなり、０．８ｇ／ｃｍ（食込み量１．５）を超えると、トナー供給ブラシに癖が付き易くなり、トナー供給に差が生じ副走査方向に濃度ムラが発生してしまった。
なお、トナー供給ブラシと現像ローラとの接触圧力Ｐの測定方法は、現像ローラとトナー供給ブラシの接触部に厚さ９５μｍ、幅５ｃｍの上質紙（リコーＴ６２００）を挟み、その紙の引き抜き力Ｆ（ｇ）を測定しＰ＝Ｆ／５（ｇ／ｃｍ）にて接触圧の代用とした。
【００１７】
（２）トナー供給ブラシの現像剤担持体との接触部におけるトナー供給ブラシ周速について
トナー供給ブラシの周速を現像剤担持体の周速に対して最適化を行った。周速比が、１．４未満であるとトナーが供給不足となり正規の画像濃度を満足することが出来ないこととなり、１．８を超えると逆に搬送したトナーを掻き落してしまい供給不足を生じ正規の画像濃度を満足することが出来なかった。
上記（１）、（２）を反映して通紙確認を行い、９００００枚を超えても問題は発生せず、常に良好な画像を提供できた。
図２、３にサンドブラスト処理とガラスビーズにてブラスト処理をした同じ粗さを示した曲線を示す。ガラスビーズの方が曲線なめらかである事が判る。
図４は、ガラスビーズブラストにより粗した表面を顕微鏡で撮影した画像で、ガラスビーズの球形が転写されているのが良く判る。
図５は、スチールビーズにて粗したサンプルで、球形状が全然転写されていないのが良く判る。
図４、５は、表面の粗さがどちらもＲｚ＝１７μｍであり、比較サンプルとした。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施例に係る現像装置の概要構成を示す断面図である。
【図２】サンドブラスト処理にてＲｚ１７μｍ粗さ曲線を示す図である。
【図３】ガラスビーズにてブラスト処理をしたＲｚ１７μｍ粗さ曲線を示す図である。
【図４】ガラスビーズブラストにより粗した表面を顕微鏡で撮影した画像である。
【図５】スチールビーズにて粗した表面を顕微鏡で撮影した画像である。
【符号の説明】
【００１９】
１００  感光体ドラム
１０１  現像装置
１  現像ローラ
２  ブレード
３  トナー供給ブラシ
４  フィルム
５、６アジテーター
７  ケーシング
８  ホルダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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