(57)【要約】  【課題】  装置の大型化やランニングコスト増大を防止しつつ，現像剤の融着を防止できる現像装置のドクターブレードとすること。  【解決手段】  現像装置XのドクターブレードYにおいて，前記現像剤との接触部の材質をDiamond Like Carbonとし，その接触部の平均表面粗さを現像剤の平均粒子径の約８分の１から約６分の１の範囲内に形成する。これにより，現像剤との摩擦抵抗が少なくなるとともに耐摩耗性が高まり，現像剤のドクターブレードへの融着防止に好適となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像装置が備える現像ローラ表面に形成される現像剤に圧接されて該現像剤の層厚を規制する現像装置のドクターブレードにおいて，
前記現像剤との接触部の材質がDiamond Like Carbonであることを特徴とする現像装置のドクターブレード。
【請求項２】
前記接触部の平均表面粗さが前記現像剤の平均粒子径の略８分の１から略６分の１の範囲内に形成されてなる請求項１に記載の現像装置のドクターブレード。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の現像装置のドクターブレードを具備してなることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の現像装置を具備してな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，現像装置が備える現像ローラ表面に形成される現像剤に圧接され，該現像剤の層厚を規制する現像装置のドクターブレード，及びそれを具備する現像装置，並びにその現像装置を具備する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置（プリンタ，複写機，ファクシミリ装置或いはそれらの複合機等）は，感光体（像担持体）上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像装置を備える。この現像装置は，感光体に対向して回転し，現像槽内のトナーを感光体側へ搬送する現像ローラ（現像スリーブ）と，該現像ローラの表面に形成される現像剤に圧接され，その現像剤の層厚が均一化するよう規制するドクターブレードとを備える。
近年，電子写真方式の現像方式は，トナーとキャリアとが混合された２成分現像剤を用いる２成分現像方式から，装置のコンパクト化と画質向上とを考慮した場合，これに好適な１成分現像方式が用いられることが多い。
この１成分現像方式では，２成分現像方式に比べて攪拌による現像剤の帯電が充分でなく，現像ローラ上の現像剤層厚をより薄く規制する必要があることから，前記現像剤に接する前記ドクターブレードは，現像剤帯電用の電圧が印加されるとともに，現像剤の層厚を薄くするのに必要な力で付勢されて現像剤に圧接される。これにより，現像剤への電荷注入及び現像剤の層厚規制を行っている。一般に，前記ドクターブレードの材質としては，ステンレス（ＳＵＳ３０４，以下，単にＳＵＳと表記する）が用いられる。
このように，前記ドクターブレードに電圧印加及び加圧を行うと，摩擦熱と印加電圧による発熱とによって現像ローラ上の現像剤の温度が上昇し，現像剤が前記ドクターブレードの接触面に融着する。この融着は，現像ローラ上の現像剤の層厚規制及び帯電量の不均一化を招き，画像形成品質の低下（画像欠陥）を招くことになる。
従来，特許文献１には，前記ドクターブレード（帯電ブレード）から伝導された摩擦熱を放熱する放熱部材を備えた現像器が示されている。これにより，前記放熱部材からの放熱によりドクターブレードの昇温を抑制でき，その結果，ドクターブレードに現像剤が融着することを防止できるとしている。
また，特許文献２には，尿素や硝酸アンモニウム，硝酸カリウム等の吸熱反応を起こす物質を含有する現像剤を用いる現像装置が示されている。これにより，現像剤が温度上昇により変質してドクターブレードに融着してしまうことを抑制できるとしている。
【特許文献１】特開平０７−２４８６７３号公報
【特許文献２】特開平１１−６５１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，特許文献１や特許文献２に示される技術によってもドクターブレードへの現像剤の融着を完全に防止できるわけでなく，ドクターブレードの現像剤との接触部の表面状態によって，現像剤の融着性が大きく左右されるという問題点があった。また，ドクターブレードの現像剤との接触部の経時劣化（運転時間経過による劣化）により，現像剤の融着が発生するという問題点もあった。
また，特許文献１に示されるように，ドクターブレードに放熱部材を設けることは，ドクターブレードの構造の複雑化及び大型化を招き好ましくないという問題点があった。
さらに，特許文献２に示されるように，消耗品である現像剤に吸熱反応物質を含有させることは，ランニングコスト増大につながるという問題点があった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，装置の大型化やランニングコスト増大を防止しつつ，現像剤の融着を防止できる現像装置のドクターブレード及びそれを具備する現像装置，並びにその現像装置を具備する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明は，現像装置が備える現像ローラ表面に形成される現像剤に圧接されて該現像剤の層厚を規制する現像装置のドクターブレードにおいて，前記現像剤との接触部の材質がDiamond Like Carbonであることを特徴とする現像装置のドクターブレードとして構成されるものである。
ＤＬＣは，後述するように，耐摩耗性が高いため，現像剤の融着防止に有効な表面粗さ（表面状態）を長期間維持できる。しかも，装置の大型化やランニングコスト増大にはつながらない。
この場合，例えば，前記接触部の平均表面粗さが前記現像剤の平均粒子径の略８分の１から略６分の１の範囲内に形成されていれば，従来の前記接触部がＳＵＳ製の一般的なドクターブレードよりも現像剤融着発生までの運転時間を延ばせることが確認できた。
また，本発明は，前記ドクターブレードを具備する現像装置として捉えたもの，さらには，その現像装置を具備する画像形成装置として捉えたものであってもよい。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば，現像装置のドクターブレードにおいて，現像剤との接触部の材質がDiamond Like Carbonであるものであれば，耐摩耗性が高いため，現像剤が融着しにくい表面状態を長期間維持できる。しかも，装置の大型化やランニングコスト増大にはつながらない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘを具備する画像形成装置の構成を表す断面図，図２は現像装置Ｘの構成を表す断面図，図３は現像装置Ｘが備えるドクターブレードの材質及び表面粗さの条件を変えた場合のドクターブレードへの現像剤の融着が発生するまでの運転時間を表すグラフ，図４は現像剤の粒子とドクターブレードの接触部表面との模式図，図５は現像装置Ｘが備えるドクターブレードにおける材質及び表面粗さ並びに現像剤への付勢力が異なる条件下でドクターブレードへの現像剤の融着が発生するまでの運転時間を比較するグラフである。
【０００７】
まず，図１を用いて，本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘを具備する画像形成装置の一例である複写機１の概略構成について説明する。
本複写機１の上部は，原稿読取部１１０となっている。これは，該原稿読取部１１０が備える自動原稿搬送装置１１２により，該自動原稿搬送装置１１２の上面の原稿セットトレイ上にセットされた複数枚の原稿を１枚ずつ自動的にガラス板で形成された原稿台１１１上へ給送する装置である。
前記原稿台１１１上に載置，或いは前記自動原稿搬送装置１１２により前記原稿台１１上に給送された原稿の画像を走査して読み取る前記原稿読取部１１０の読取光学系は，前記原稿台１１１の下部に配置され，第１の走査ユニット１１３，第２の走査ユニット１１４，原稿からの反射光をＣＣＤラインセンサ１１６上に結像させる光学レンズ１１５，光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ１１６等から構成されている。また，前記第１の走査ユニット１１３は，原稿面上を露光する露光ランプユニット１１３ａと，原稿からの反射光像を所定の方向に反射させる第１ミラー１１３ｂ等から構成されている。さらに，前記第２の走査ユニット１１４は，前記第１ミラーから反射されてくる原稿からの反射光を，前記ＣＣＤラインセンサ１１６に導く第２及び第３ミラー１１４ａ，１１４ｂより構成されている。
そして，前記原稿読取部１１０によって読み取られた原稿画像は，画像データとして不図示の画像データ入力部へと送られ，その画像データに対して所定の画像処理が施された後に不図示の画像処理部のメモリに一旦記憶され，画像処理終了後或いは外部からの所定の出力指示に応じて前記メモリ内の画像データが読み出されて前記原稿読取部の下方に配置された画像形成部２１０を構成する書込みユニット２２７に転送される。
【０００８】
前記書込みユニット２２７は，前記画像処理部から或いは外部の装置から転送されてきた画像データの内容に応じてレーザ光を感光体ドラム２に照射して静電潜像を書き込む。
さらに，前記画像形成部２１０は，前記感光体ドラム２の周囲に，該感光体ドラム２を所定の電位に帯電させる帯電器２２３，前記感光体ドラム２上に前記書込みユニット２２７により書き込まれた静電潜像にトナーを供給して顕像化する現像装置Ｘ，前記感光体ドラム２表面に形成されたトナー像を記録シート（用紙）に転写する転写器２２５，前記感光体ドラム２を除電する除電器２２９，前記感光体ドラム上の余分なトナーを回収するクリーニング器２２６等も備えている。この画像形成部２１０により画像が転写された記録シートは，その後，定着ユニット２１７に送られ画像が記録シートに定着される。
また，本複写機１は，前記画像形成部２１０に記録シートを供給する給紙部２７０を具備している。
【０００９】
次に，図２の断面図を用いて，現像装置Ｘの構成について説明する。
現像装置Ｘは，大きくは現像部１０とトナー補給部２０とその他制御部４０等とから構成される。
前記現像部１０は，静電潜像が形成され回転する感光体ドラム２に対向して回転する現像ローラ１２と，現像に用いられるトナー（現像剤）を収容する現像槽１１と，現像槽１１内の現像剤を撹拌するスクリューローラ状の撹拌ローラ１３，１４，１５とを備えている。そして，前記現像ローラ１２が回転することによって現像剤を現像槽１１から感光体ドラム２側へ搬送し，これにより感光体ドラム２上の静電潜像を現像する。
前記現像槽１１内の現像剤は，前記現像ローラ１２と前記撹拌ローラ１３〜１５の回転により撹拌されて帯電する。前記現像ローラ１１には，前記感光体ドラム２との電位差を設けるため，現像バイアス電圧が印加されている。
また，現像装置Ｘが備えるトナー補給部２０は，前記現像槽１１に補給されるトナー（現像剤）を収容するトナー補給槽２１と，その内部において回転することによりトナーを撹拌する撹拌部材２２と，前記トナー補給槽２１内のトナーを補給口２４を通じて前記現像槽１１内に補給するトナー補給ローラ２３とを具備している。このトナー補給ローラ２３は，表層がスポンジ等の弾性部材で形成されたローラである。
さらに，現像装置Ｘは，前記現像ローラ１２の表面に形成される現像剤に圧接され，その現像剤の層厚が既定の厚みで均一化するよう規制するドクターブレードＹを具備している。前記ドクターブレードＹは，前記現像ローラ１２の軸方向に伸びた部材（例えば，板状部材）であり，現像剤（トナー）帯電用の電圧が印加されるとともに，現像剤の層厚を所定の厚みに規制するのに必要な力で付勢されて現像剤に圧接される。これにより，現像剤への電荷注入及び現像剤の層厚規制を行っている。
【００１０】
次に，図３のグラフを用いて，前記ドクターブレードＹの材質及び表面粗さの条件を変えた場合に前記ドクターブレードＹへの現像剤の融着が発生するまでの前記現像装置Ｘの運転時間がどうなるかについて説明する。なお，表面粗さの測定は，株式会社小坂研究所製の表面粗さ測定器ＳＥ−３０Ｈを用いて測定した。
図３において，四角形のマークをプロットしたグラフは，ＳＵＳ製の前記ドクターブレードＹの現像剤との接触部（以下，単に接触部という）にコーティングを施していないもの（即ち，現像剤との接触部の材質がＳＵＳ）についてのグラフ，円形のマークをプロットしたグラフは，ＳＵＳ製の前記ドクターブレードＹの前記接触部にDiamond Like Carbon（以下，ＤＬＣという）をコーティングしたものについてのグラフを表す。また，前記四角形のマーク又は前記円形のマークが塗りつぶされたものは，その時点で，画像欠陥につながる前記接触部への現像剤の融着が発生したことを表す。
なお，いずれの条件においても，前記現像ローラ１２の周速度は１４０ｍｍ／ｓｅｃ，前記現像ローラへの印加電圧は−３００Ｖ，前記ドクターブレードＹへの印加電圧は−３５０Ｖ，前記トナー補給槽２１へ投入する際のトナー（現像剤）の平均粒子径（直径）は約６μｍである。
【００１１】
＜条件Ａ１＞
まず，前記ドクターブレードＹにおいて，前記接触部の材質がＳＵＳであり，前記接触部の初期の平均表面粗さが約０．９５μｍ，前記現像ローラ１２に対する付勢力が前記現像ローラ１２上への現像剤の付着量を約１．２ｍｇ／ｃｍ2に規制する付勢力である条件Ａ１の場合について説明する。
この条件Ａ１の場合，４時間の運転後には，前記ドクターブレードＹの前記接触部に現像剤の融着が発生した。また，前記接触部において，初期の平均表面粗さが約０．９５μｍであったのに対し，２時間後の平均表面粗さが０．６５μｍ，４時間後（融着時）の平均表面粗さが約０．５０μｍとなっており，現像剤との接触による摩耗速度が速いことを示している。
＜条件Ａ２＞
次に，前記ドクターブレードＹにおいて，前記接触部の材質がＳＵＳであり，前記接触部の初期の平均表面粗さが約０．８５μｍ，前記現像ローラ１２に対する付勢力が前記現像ローラ１２上への現像剤の付着量を約１．２ｍｇ／ｃｍ2に規制する付勢力である条件Ａ２の場合について説明する。
この条件Ａ２の場合，２時間の運転後には，前記ドクターブレードＹの前記接触部に現像剤の融着が発生した。また，前記接触部において，初期の平均表面粗さが約０．８５μｍであったのに対し，２時間後（融着時）の平均表面粗さが約０．５５μｍとなっており，前記条件Ａ１よりもさらに現像剤との接触による摩耗速度が速いことを示している。
以上の条件Ａ１，Ａ２は，前記ドクターブレードＹを設計する場合における従来の一般的な条件である。
【００１２】
＜条件Ｂ１＞
次に，前記ドクターブレードＹにおいて，前記接触部の材質がＤＬＣ（Diamond Like Carbon）であり，前記接触部の初期の平均表面粗さが約１．０５μｍ，前記現像ローラ１２に対する付勢力が前記現像ローラ１２上への現像剤の付着量を約１．２ｍｇ／ｃｍ2に規制する付勢力である条件Ｂ１の場合について説明する。
この条件Ｂ１の場合，１４時間の運転後に初めて，前記ドクターブレードＹの前記接触部に現像剤の融着が発生した。また，前記接触部において，初期の平均表面粗さが約１．０５μｍであったのに対し，１２時間後の平均表面粗さが約０．７０μｍ，１４時間後（融着時）の平均表面粗さが約０．６５μｍとなっており，前記条件Ａ１，Ａ２よりも，はるかに現像剤との接触による摩耗速度が遅い（摩耗が少ない，即ち，耐摩耗性が高い）ことを示している。
＜条件Ｂ２＞
次に，前記ドクターブレードＹにおいて，前記接触部の材質がＤＬＣであり，前記接触部の初期の平均表面粗さが約０．８０μｍ，前記現像ローラ１２に対する付勢力が前記現像ローラ１２上への現像剤の付着量を約１．２ｍｇ／ｃｍ2に規制する付勢力である条件Ｂ１の場合について説明する。
この条件Ｂ１の場合，１０時間の運転後に初めて，前記ドクターブレードＹの前記接触部に現像剤の融着が発生した。また，前記接触部において，初期の平均表面粗さが約０．８０μｍであったのに対し，６時間後の平均表面粗さが約０．７０μｍ，１０時間後（融着時）の平均表面粗さが約０．６０μｍとなっており，前記条件Ａ１，Ａ２よりも，はるかに現像剤との接触による摩耗速度が遅い（摩耗が少ない）ことを示している。
【００１３】
以上の結果より，前記ドクターブレードＹの現像剤との前記接触部の平均表面粗さが，約０．７０μｍ以上に維持されていれば，その材質によらず，前記ドクターブレードＹへの現像剤の融着を防止できることがわかる。これは，前記接触部の表面粗さの値が高い（粗い）前記ドクターブレードＹは，前記接触部と現像剤との実際上の接触面積が小さいため，摩擦熱が低減されることによって現像剤の融着が防止されるものと考えられる。また，前記接触部と現像剤との接触面積は，現像剤の粒子径と前記接触部の表面粗さとの相対関係に依存する。
従って，現像剤の粒子径が約６μｍであるので，前記ドクターブレードYの前記接触部（現像剤との接触部）の平均表面粗さを，現像剤の粒子径の約９分の１以上に形成された状態を維持できれば，現像剤の融着を防止できる。
さらに，前記ドクターブレードＹの前記接触部の材質をＤＬＣ（Diamond Like Carbon）とすれば，耐摩耗性が高まり（運転時間に対する傾きが小さい），従来のＳＵＳを用いる場合よりも，前記接触部の摩耗（即ち，表面粗さの低下）により現像剤の融着が発生するまでの運転時間を延ばせることがわかる。
また，前記ドクターブレードＹの前記接触部の材質がＤＬＣである場合，少なくとも前記接触部の平均表面粗さ（初期の平均表面粗さ）が，約０．８０μｍ（条件Ｂ２の初期値）〜約１．０５μｍ（条件Ｂ１の初期値）の範囲内，即ち，現像剤の平均粒子径の約８分の１から約６分の１の範囲内に形成されていれば，従来の一般的な条件である前記条件Ａ１，Ａ２の条件下で前記接触部がＳＵＳ製であるドクターブレードを用いるよりも，現像剤の融着発生までの運転時間を延ばすことができることがわかる。
【００１４】
それでは，前記接触部の表面粗さは，より粗い方がよいのかどうかについて説明する。
＜条件Ｂ３＞
図３に示すグラフの条件の１つである条件Ｂ３は，前記ドクターブレードＹにおいて，前記接触部の材質がＤＬＣであり，前記接触部の初期の平均表面粗さが約１．５５μｍ，前記現像ローラ１２に対する付勢力が前記現像ローラ１２上への現像剤の付着量を約１．２ｍｇ／ｃｍ2に規制する付勢力である場合である。
この条件Ｂ３の場合，４時間の運転後に，前記接触部の平均表面粗さが約１．４５μｍに維持されているにもかかわらず現像剤の融着が発生した。
これについて，図４に示す現像剤の粒子とドクターブレードの接触部表面との模式図を用いて説明する。
図４（ａ）に示すように，前記接触部Ｙａの表面の凹凸間隔が，現像剤の粒子Ｒの粒子径に対して十分小さい場合，現像剤の粒子Ｒは，前記接触部Ｙａとの接触面積が小さい状態で，即ち，摩擦熱が抑えられる状態で，前記接触部Ｙａ上をスムーズに流動できる。
一方，図４（ａ）に示すように，前記接触部Ｙａの表面の凹凸間隔が，現像剤の粒子Ｒの粒子径に近づく，或いは粒子径以上となると，現像剤の粒子Ｒが前記接触部Ｙａの凹凸に嵌り込み，現像剤の粒子が前記接触部Ｙａに滞留する。このように滞留した粒子Ｒは，摩擦熱が蓄積して融着やすいため，前記接触部の表面粗さが粗すぎると，比較的短い運転時間で現像剤の融着が生じるものと考えられる。
図２に示す結果から，前述したように，少なくとも前記接触部の平均表面粗さ（初期の平均表面粗さ）が，現像剤の平均粒子径の約８分の１から約６分の１の範囲内に形成されていれば，従来のように前記接触部にＳＵＳを用いる場合よりも，現像剤の融着発生までの運転時間を延ばすことができることがわかる。
【００１５】
図５は，前記ドクターブレードＹにおける材質及び表面粗さ並びに現像剤への付勢力が異なる条件下で前記ドクターブレードＹへの現像剤の融着が発生するまでの運転時間を比較するグラフである。
図５において，「ＳＵＳ」とは，前記接触部の材質がＳＵＳであり，前記接触部の初期の平均表面粗さが約０．８５〜０．９５μｍである場合，「ＳＵＳ（ブラスト品）」とは，前記接触部の材質がＳＵＳであり，その表面をブラスト加工することにより前記接触部の初期の平均表面粗さを約１．１〜１．２μｍとした場合，「ＤＬＣ」とは，前記接触部の材質がＤＬＣであり，前記接触部の初期の平均表面粗さが約０．８０〜１．０５μｍである場合を表す。
また，グラフ縦軸は，画質欠陥につながる現像剤の融着が発生するまでの運転時間を表す。さらに，グラフ横軸は，前記現像ローラ１２に対する付勢力の条件を，前記現像ローラ１２上への現像剤の付着量（ｍｇ／ｃｍ2）で表したものであり，０．２〜０．３（ｍｇ／ｃｍ2），０．７〜０．８（ｍｇ／ｃｍ2），１．２〜１．３（ｍｇ／ｃｍ2）の３条件について測定した結果である。
図５に示すように，現像剤の付着量の条件（ドクターブレードの現像剤への付勢力の条件）に関わらず，「ＳＵＳ」（ブラスト加工なし）よりも「ＳＵＳ（ブラスト品）」の方が，さらにそれよりも「ＤＬＣ」の方が，前記ドクターブレードＹへの現像剤の融着が発生するまでの運転時間を延ばせることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明は，電子写真方式の画像形成に用いられる現像装置への利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘを具備する画像形成装置の構成を表す断面図。
【図２】現像装置Ｘの構成を表す断面図。
【図３】現像装置Ｘが備えるドクターブレードの材質及び表面粗さの条件を変えた場合のドクターブレードへの現像剤の融着が発生するまでの運転時間を表すグラフ。
【図４】現像剤の粒子とドクターブレードの接触部表面との模式図。
【図５】現像装置Ｘが備えるドクターブレードにおける材質及び表面粗さ並びに現像剤への付勢力が異なる条件下でドクターブレードへの現像剤の融着が発生するまでの運転時間を比較するグラフ。
【符号の説明】
【００１８】
Ｘ…現像装置
Ｙ…ドクターブレード
１…画像形成装置
２…感光体ドラム（像担持体）
１０…現像部
１１…現像槽
１２…現像ローラ
１３，１４，１５…撹拌ローラ
２０…トナー補給部
２１…トナー補給槽
２２…撹拌部材
２３…トナー補給ローラ
２４…補給口
１１０…画像読取部
２１０…画像形成部
２７０…給紙部
【図１】
2005274756.tif 000003
【図２】
2005274756.tif 000004
【図３】
2005274756.tif 000005
【図４】
2005274756.tif 000006
【図５】
2005274756.tif 000007