(57)【要約】  【課題】  帯電特性等の物性に優れ、現像剤に必要量の帯電を与えることのできる現像剤規制部材とその現像剤規制部材を備えた画像形成装置を提供する。  【解決手段】  電子写真方式による画像形成装置１における現像剤担持体９に当接して現像剤の層厚を規制するとともに、現像剤に摩擦帯電により電荷を付与する金属製支持体１１と金属製ブレード１２からなる現像剤規制部材であって、金属製ブレード１２の接触帯電量が０．５〜２０（ｎＣ）であり、かつ、Ｃｒを１７〜２５％、Ｎｉが７〜２０％含むステンレス製であって、現像剤担持体９に当接する金属製ブレード１２の部分にシランカップリング剤の表面処理層１３を形成する。  【選択図】  図１
2007047520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式による画像形成装置における現像剤担持体に当接して現像剤の層厚を規制するとともに、該現像剤に摩擦帯電により電荷を付与する金属製支持体と金属製ブレードからなる現像剤規制部材であって、前記金属製ブレードの接触帯電量が０．５〜２０（ｎＣ）であり、かつ、Ｃｒを１７〜２５％、Ｎｉが７〜２０％含むステンレス製であって、前記現像剤担持体に当接する前記金属製ブレードの部分にシランカップリング剤の表面処理層を有していることを特徴とする現像剤規制部材。
【請求項２】
前記表面処理層の厚さが１〜５００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の現像剤規制部材。
【請求項３】
前記シランカップリング剤を塩基性のアミノ基を有するシランカップリング剤としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤規制部材。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の現像剤規制部材を備えた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】
この発明は、電子写真方式により画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置とこの画像形成装置に用いられる現像剤規制部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真の現像方式は一成分の現像剤を使用する方式と、二成分の現像剤を使用する方式とに分類され、一成分の現像剤を使用する方式は非磁性一成分タイプと、磁性一成分タイプとにさらに分けられる。これらのタイプによる現像剤としてのトナーへの帯電は、いずれのタイプでも帯電メカニズム上、二成分の現像剤を使用する方式のようにトナーとキャリヤとの混合による帯電がないことから、トナー以外の摩擦部材との摩擦による静電的な力が必要とされる。
【０００３】
帯電のメカニズムとしては、トナーと現像剤規制部材との摩擦帯電によるもの、トナー同士の摩擦帯電によるもの、並びにトナーと現像剤規制部材及び現像剤担持体との摩擦帯電によるものに分類することができ、これらの力の総和によりトナーに対する帯電が行われる。
【０００４】
従来の現像装置は、図３に示すように、回転する現像剤担持体２０に現像剤規制部材２１を接触させて現像剤担持体２０の外周面におけるトナーの層厚を規制すると共に、トナーに摩擦帯電により電荷を付与するようにしている（例えば、特許文献１を参照）。現像剤担持体２０は、非磁性トナーが使用される場合には中実の現像ローラ又は中空の現像スリーブが用いられる。これに対し、ジャンピング方式等のような磁性トナーが使用される場合には、マグネットローラを収納する空間を有する中空の現像スリーブが用いられる。
【０００５】
また、現像ブレード２１は、支持ホルダ２３と、この支持ホルダ２３に装着されるブレード２４とから構成されている。支持ホルダ２３は、長方形に形成され、その下端部である先端部がブレード２４の支持部２５となっている。また、ブレード２４は、適度な硬度とゴム弾性を有するウレタンゴムやシリコーンゴム等に代表されるエラストマー、或いは金属を用いて長方形に形成され、支持ホルダ２３の支持部２５に保持されている。そして、現像剤担持体２０の外周面上部に、ブレード２４の先端部が線接触或いは面接触の状態で摺接し、その摺接部に圧力を作用させている。
【０００６】
上記構成において、図示しない感光体にトナーを供給するには、まず、トナーがホッパから現像剤担持体２０上に図示しないトナー搬送ローラを介して搬送され、現像剤担持体２０上に摺接する現像剤規制部材２１によってトナー薄層を均一に形成するとともに、トナーに摩擦帯電で電荷を加える。この際、トナー同士が擦れ合うが、このトナー同士の摩擦も帯電に寄与する。また、トナーが磁性トナーの場合、現像剤担持体２０のスリーブとの摩擦によっても帯電する。こうして、電荷が付与されたトナー薄層は、感光ドラムと接触してその外周面上の静電潜像に静電的に結合され、潜像を可視化する。
【特許文献１】特開２０００−１３７３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の現像剤規制部材２１は、上述したように現像剤担持体２０に接することで現像剤担持体２０上の現像剤の層厚を規制するとともに、現像剤との摩擦帯電により現像剤に電荷を与える。しかしながら、現像剤規制部材２１と現像剤との摩擦帯電による現像剤の帯電量は小さく、現像剤と現像剤担持体２０、或いは、現像剤同士の帯電による効果に依存することが多く、現像剤に十分な帯電を与えることができなかった。この対策として、現像剤担持体２０に当接するブレード２４にゴム等を使用し、これらのゴムに帯電機能を持たせた例がある。しかしながら、長期使用することによりゴムが磨耗し、長期間に渡って安定した帯電量等の特性が得られないという欠点があり、十分な性能は得られなかった。
【０００８】
また、トナーに要求される帯電特性は、現像方法により差があるが、おおよそトナーに必要とされる帯電量は、一成分の現像剤を使用する場合には２〜８μＣ／ｇ程度、二成分の現像剤を使用する場合には１０〜２５μＣ／ｇ程度要求される。これらに使用する現像剤規制部材２１の電気的特性として考慮すべき点は、導電性の現像剤規制部材２１を用いる場合には、電流が高電導されることからトナーの融着が生じ易いという点である。
【０００９】
また、非接触でトナーを飛ばして現像するジャンピング方式等において用いられるマグネットと現像剤担持体２０との組み合わせでは、現像剤担持体２０の材質と表面特性も帯電性に関与してくる点等があげられる。
【００１０】
上記状況に鑑み、現像剤規制部材２１を製造する場合には、トナーに所定範囲内の帯電量を与えられるよう構成を考慮しなければならないという問題があった。
【００１１】
さらに、最近のプリンタや複写機等は高精細化や高速化が進んでいるので、現像剤担持体２０のスリーブと現像剤規制部材２１とは、トナーの固着防止やスリーブのトルク低減のため、スリーブの外周面に現像剤規制部材２１が低い圧力作用状態で摺接する関係が強く求められている。
【００１２】
この発明は、以上のような問題に鑑みなされたもので、帯電特性等の物性に優れ、現像剤に必要量の帯電を与えることのできる現像剤規制部材とその現像剤規制部材を備えた画像形成装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、以上のような課題を実現するため、請求項１に記載の発明においては、電子写真方式による画像形成装置における現像剤担持体に当接して現像剤の層厚を規制するとともに、該現像剤に摩擦帯電により電荷を付与する金属製支持体と金属製ブレードからなる現像剤規制部材であって、前記金属製ブレードの接触帯電量が０．５〜２０（ｎＣ）であり、かつ、Ｃｒを１７〜２５％、Ｎｉが７〜２０％含むステンレス製であって、前記現像剤担持体に当接する前記金属製ブレードの部分にシランカップリング剤の表面処理層を有していることを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記表面処理層の厚さが１〜５００μｍであることを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加えて、前記シランカップリング剤を塩基性のアミノ基を有するシランカップリング剤としたことを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の現像装置の発明は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の現像剤規制部材を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明は、現像剤担持体に接触する現像剤規制部材の金属製ブレードの部分にシランカップリング剤の表面処理層を有するとともに、金属製ブレードの接触帯電量が０．５〜２０（ｎＣ）であり、かつ、Ｃｒを１７〜２５％、Ｎｉが７〜２０％含むステンレス製としているので、現像剤としてのトナーに必要量の帯電を付与することができるとともに、金属製ブレードのトナーとの離型性が向上し金属製ブレードの表面にトナーが固着しにくいため、長期に渡って現像剤担持体の表面に均一なトナー層が安定的に形成される。結果として、請求項１に記載の現像剤担持体を使用することで、転写紙には良好な画像が得られる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の効果に加えて、金属製ブレードに表面の厚さ１〜５００μｍのシランカップリング剤の表面処理層を有することにより、確実に金属製ブレードのトナーとの離型性が向上することになるから、長期に渡って現像剤担持体の表面に均一なトナー層がより安定的に形成され、転写紙にはより良好な画像が得られる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の効果に加えて、シランカップリング剤を塩基性のアミノ基を有するシランカップリング剤としているので、ブレード表面の酸性表面を塩基性表面に変換し、帯電性を負から正へと変えることができ、負帯電性の現像剤に帯電性を十分、かつ適切に与えることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のトナーが固着しにくい現像剤規制部材を備えているため、フィルミング等の問題の起こりにくい良好な画像が得られる画像形成装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明するが、この発明は以下の実施の形態になんら限定されるものではない。
【００２２】
図１は、この発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示した概略図である。
【００２３】
この発明の実施の形態に係る画像形成装置１は、図１において時計方向に回転する感光体２を帯電ローラ３で一様に帯電させ、次いで、露光手段４で画像を露光して静電潜像を形成する。この静電潜像は現像領域において現像ユニット５から一定の層厚で供給される現像剤としてのトナーで現像され、トナー像として可視化する。次に、感光体２のトナー像は搬送手段で搬送されてくる転写紙６上に転写ローラ７部分で転写され、次いで、その転写紙６が搬送手段で定着器８に移送され、そこで加熱加圧されることにより永久画像として定着される。
【００２４】
現像ユニット５は、反時計方向に回転する現像剤担持体９と、この現像剤担持体９の略直上に位置する現像剤規制部材１０とを備え、現像剤担持体９に現像剤規制部材１０を接触させて現像剤担持体９上の現像剤であるトナーの層厚を規制するとともに、トナーに摩擦帯電により電荷を付与するようにしている。
【００２５】
現像剤担持体９は、非磁性トナーが使用される場合には中実の現像ローラ又は中空の現像スリーブが用いられる。これに対し、ジャンピング方式等のような磁性トナーが使用される場合には、マグネットロールを収納する現像スリーブが用いられる。現像剤担持体９の外周面には図示しない半導電性樹脂層が覆着され、安定したトナー層を形成することができる。また、半導電性樹脂層の覆着により、現像剤担持体９と感光体２との間の放電を防止することも可能である。
【００２６】
現像剤担持体９と現像剤規制部材１０とは、機械的に接続されてニップ等の微調整が可能であることが望ましい。
【００２７】
現像剤担持体９は、現像剤規制部材１０と接触し、現像剤の帯電に寄与するため、構成が実に重要となる。感光体２や現像剤担持体９等のスリーブの基材としては、非磁性で剛性のある導電性材料があげられる。具体的には、アルミニウムやステンレス等の金属、或いは合成樹脂等が使用される。ただし、金属製のスリーブの場合、耐リーク性が低い、半導電領域における抵抗の保持が困難である等の欠点があげられる。これに対し、合成樹脂製のスリーブの場合、金属と比較すると剛性が低い、抵抗値の安定性が低い等の欠点がある。
【００２８】
図２（ａ）はこの発明の実施の形態に係る現像剤規制部材の正面図であり、図２（ｂ）はその側面図である。
【００２９】
この発明の実施の形態に係る現像剤規制部材１０においては、支持ホルダ１１に装着されるブレード１２は金属製とし、具体的には耐食性や強度の面からＣｒを１７〜２５％、Ｎｉを７〜２０％含むステンレスとしている。Ｃｒが１７％未満では耐食性が悪く、長期の使用によりブレード１２に錆が発生する。一方、Ｃｒが２５％を越えると強度が低下するため、長期の使用によりブレード１２に歪みが発生し、画像に不具合が発生するため好ましくない。また、Ｎｉも同様に、７％未満では耐食性に問題があり、２０％を越えると強度に問題が発生するため、好ましくない。  
【００３０】
支持ホルダ１１とブレード１２の接続は、互いにずれることなく結合していれば、接着、粘着及びねじ止めのいずれでもよく、特に結合手段を問うものではない。なお、支持ホルダ１１に対してその長手方向にブレード１２が全面的に結合固定されていれば、支持ホルダ１１とブレード１２の膨張係数等の物性差により相互に歪みの生じることを防止することができるので好ましい。
【００３１】
接触帯電量の確認には、カスケード式接触帯電量測定装置にセットし、接触帯電量の測定により行うとよい。例えば、基準接触粉体として表面をシリコーン樹脂で処理した球形フェライト粉を試料板とし、ブレード１２と同一組成の材料を７５ｍｍ×１００ｍｍの板状に成形したものを用いる。これらを２５℃、６０％ＲＨの雰囲気下で粉体の流しかけ時間５秒で３回の測定を行い、その３回の平均値をその試料の接触帯電量とする。
【００３２】
ブレード１２表面の接触帯電量は、その値が０．５（ｎＣ）未満であると現像剤に十分な帯電を付与することができず、トナー漏れの不良を引き起こす。また、２０（ｎＣ）を越えると必要量以上の現像剤が付着するため、カブリの不良を引き起こすこととなる。
【００３３】
現像剤担持体９の表面に当接するブレード１２の部分には、金属との接着性の面からシランカップリング剤の表面処理層１３が形成されている。この表面処理層の厚みは、１μｍ未満ではトナーへの帯電付与効果が小さく、５００μｍを越えるとシランカップリング剤が剛直なために表面処理層がひび割れたり、剥がれを生じやすい。また、シランカップリング剤は、高度に帯電させることができるという点から、塩基性のアミノ基を有するものが望ましい。
【００３４】
シランカップリング剤は、金属製のブレード１２と接する側がメトキシ基、エトキシ基、アセトキシ基等の、加水分解してシラノール基を生成する官能基であればよい。これらの官能基側は、金属基体の表面のＯＨ基とを脱水縮合する。一方、ブレード１２と接触しない側のシランカップリング剤の官能基は、現像剤の帯電特性に寄与する。特に、塩基性のアミノ基を有するシランカップリング剤は、金属表面の酸性表面を塩基性表面に変換し、ブレード１２の帯電性を負から正へと変える。これにより、負帯電性の現像剤に帯電性を十分に付与することができる。これらのシランカップリング剤は、所定の希釈溶媒で１０％から０．２％程度に希釈し、スプレーコータやロールコータ等のコーティング器によってコーティングするか、又はシランカップリング剤溶液中に浸漬するディッピングでアミノシラン層をブレード１２の表面に形成させる。形成したアミノシラン層はオーブン中にて１００℃、３０分間熱処理を行い、金属製のブレード１２との結合を確実にする。
【実施例】
【００３５】
［実施例１］
ＳＵＳ３０４（Ｃｒ：１８．００〜２０．００％、Ｎｉ：８．００〜１０．５０％）製のブレード１２を、炭化水素系のシランカップリング剤ＫＢＥ９１０３（商品名、信越化学工業（株）製）にて浸漬することにより被覆処理した。次いで、１２０℃にて３０分間熱処理し、ステンレス製のブレード１２表面に表面処理層１３を形成した。
［実施例２］
【００３６】
ＳＵＳ３０４（Ｃｒ：１８．００〜２０．００％、Ｎｉ：８．００〜１０．５％）製のブレード１２を、アミノ基を有するシランカップリング剤ＫＢＭ６０３（商品名、信越化学工業（株）製）にて浸漬することにより被覆処理した。次いで、１２０℃にて３０分間熱処理し、ステンレス製のブレード１２表面に表面処理層１３を形成した。
［実施例３］
【００３７】
ＳＵＳ３０４（Ｃｒ：１８．００〜２０．００％、Ｎｉ：８．００〜１０．５％）製のブレード１２を、エポキシ基を有するシランカップリング剤ＫＢＭ４０３（商品名、信越化学工業（株）製）にて浸漬することにより被覆処理した。次いで、１２０℃にて３０分間熱処理し、ステンレス製のブレード１２表面に表面処理層１３を形成した。
［実施例４］
【００３８】
実施例１において、表面処理層の厚みを１．５μｍにした以外は、同様の方法にて表面処理層１３を形成した。
［実施例５］
【００３９】
実施例１において、表面処理層の厚みを４８０μｍにした以外は、同様の方法にて表面処理層１３を形成した。
［実施例６］
【００４０】
ＳＵＳ３０４（Ｃｒ：１８．００〜２０．００％、Ｎｉ：８．００〜１０．５％）製のブレード１２を、塩素を含むシランカップリング剤ＫＢＭ７０３（商品名、信越化学工業（株）製）にて浸漬することにより被覆処理した。次いで、１２０℃にて３０分間熱処理し、ステンレス製のブレード１２表面に表面処理層１３を形成した。
［比較例１］
【００４１】
何も被覆せず、ＳＵＳ３０４（Ｃｒ：１８．００〜２０．００％、Ｎｉ：８．００〜１０．５０％）製のブレード１２そのままを現像剤規制部材１０のブレード１２として使用した。
［比較例２］
【００４２】
ＳＵＳ４１０（Ｃｒ：１１．５０〜１３．５０％）製のブレード１２を、アミノ基を有するシランカップリング剤ＫＢＭ６０３（商品名、信越化学工業（株）製）にて浸漬することにより被覆処理した。次いで、１２０℃にて３０分間熱処理し、ステンレス製のブレード１２に表面処理層１３を形成した。
［比較例３］
【００４３】
ＳＵＳ３０４（Ｃｒ：１８．００〜２０．００％、Ｎｉ：８．００〜１０．５０％）製のブレード１２を、ウレタン樹脂レザミンＤ−６３００（商品名、大日精化工業（株）製）にて、浸漬することにより被覆処理した。次いで、１２０℃にて３０分間熱処理し、ステンレス製のブレード１２に表面処理層１３を形成した。
［比較例４］
【００４４】
ＳＵＳ３０４（Ｃｒ：１８．００〜２０．００％、Ｎｉ：８．００〜１０．５０％）製のブレード１２を、ポリオレフィン系樹脂ユニストールＰ−９０１（商品名、三井化学（株）製）にて、浸漬することにより被覆処理した。次いで、１２０℃にて３０分間熱処理し、ステンレス製のブレード１２に表面処理層１３を形成した。
［比較例５］
【００４５】
ＳＵＳ３０４（Ｃｒ：１８．００〜２０．００％、Ｎｉ：８．００〜１０．５０％）製のブレード１２を、シリコーングラフトアクリル樹脂Ｘ−２２−８００４（商品名、信越化学工業（株）製）にて、浸漬することにより被覆処理した。次いで、１２０℃にて３０分間熱処理し、ステンレス製のブレード１２に表面処理層１３を形成した。
［試験結果］
【００４６】
上記実施例１乃至６及び比較例１乃至５についての評価項目及び測定方法は以下のとおりである。
（１）耐久性試験
【００４７】
各実施例、比較例による現像剤規制部材１０を現像ユニット５に接続し、現像剤担持体９に接触するよう調整し、電子写真式プリンタ１にセットし、６，０００枚の印字を行い、これを耐久性試験とした。
（２）トナー固着評価
【００４８】
耐久性試験後におけるブレード１２の表面を顕微鏡で観察し、トナーの固着が全くなかったものを〇、僅かに固着してはいるが、実用に耐え得るものを△、固着量が多く、印字不良を生じたものを×とした。
（３）カブリ評価
【００４９】
耐久性試験後、黒べた−網点−５％デューティー−白地印字を繰り返し、５％デューティー画像の白地部のマクベス濃度をマクべス濃度計を用いて測定した。５％デューティー画像の白地部のマクベス濃度が０．０１５を越えるものは印字不良と判断した。
（４）印字濃度
【００５０】
耐久性試験後、カブリと同様の方法で印字した黒べた印字部のマクベス濃度をマクべス濃度計を用いて測定した。黒べた印字部のマクベス濃度が１．３未満のものを印字不良と判断した。
（５）接触帯電量測定
【００５１】
各実施例、比較例によるブレード１２とそれぞれ同一表面処理をしたシート(７５ｍｍ×１００ｍｍ)をカスケード式接触帯電量測定装置により基準接触粉体を流しかけて得た接触帯電量をブレード１２の表面における帯電量とした。基準接触粉体としては、シリコーン樹脂で処理した球形フェライト粉を用い、２５℃、６０％ＲＨの雰囲気下で、基準接触粉体流しかけ時間５秒で３回測定し、その３回の平均値をブレード１２表面の接触帯電量とした。
【００５２】
各実施例、比較例による現像剤規制部材１０の耐久性試験後の測定結果を表１及び表２に示す。
【００５３】
【表１】
2007047520.tif 000003
【００５４】
【表２】
2007047520.tif 000004
【００５５】
試験結果によれば、実施例１乃至６に係る現像剤規制部材１０にあっては、帯電特性に優れており、トナーに対して適正な電荷を十分に付与することができる。また、ブレード１２に対するトナーの固着を著しく抑制することが可能になる。これにより、実施例１乃至６に係る現像剤規制部材１０を備えた画像形成装置１にあっては、カブリや白ヌケ発生の大幅な減少が図れる画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示した概略図である。
【図２】同実施の形態に係る現像剤規制部材を示したものであって、図２（ｂ）はその正面図であり、図２（ｂ）はその側面図である。
【図３】従来の現像ブレードを示した側面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  画像形成装置（電子写真式プリンタ）
２  感光体
３  帯電ローラ
４  露光手段
５  現像ユニット
７  転写ローラ
８  定着器
９  現像剤担持体
１０  現像剤規制部材
１１  支持ホルダ（金属製支持体）
１２  ブレード（金属製ブレード）
１３  表面処理層
【図１】
2007047520.tif 000005
【図２】
2007047520.tif 000006
【図３】
2007047520.tif 000007