JP2004144948A

JP2004144948A - 現像装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2004144948A
Application number: JP2002308871A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Tsujimoto; 辻本　隆宏; Akinori Toyoda; 豊田　昭則; Kazumasa Hayashi; 林　一雅; Masahiko Sakae; 榮　正彦; Koichi Tasaka; 田坂　浩一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: JP4406198B2

Abstract

【課題】現像ローラ上に所望する厚みの現像剤層を形成することにより、良好な画像を形成する。
【解決手段】現像ローラ４に近接して配置され、現像ローラ４上に形成される現像剤層の厚みを所定の厚みに規制する現像剤規制部材６０が、現像ローラ４に対して凸面をなす円弧面６１と、これに接続された延長面６３とを備える。円弧面６１内に、算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以上０．２０μｍ以下である鏡面６２を有し、鏡面６２内の一部分が現像ローラ４に近接する。延長面６３は、現像剤規制部材６０と現像ローラ４との近接位置Ｐ２における現像ローラ４の法線面Ｖに対して、現像ローラ４の外周面の移動方向の下流側に傾斜している。鏡面６２を除く円弧面６１及び延長面６３の表面粗さは、鏡面６２より大きい。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法によるプリンタ、複写機、ファクシミリ等に用いられる現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば電子写真方式を用いたプリンタの現像方式において、現像剤であるトナーの担持体としての現像ローラ上に所望する厚みのトナー層を形成する方法として、トナー層規制部材としての現像ブレードを現像ローラ上に接触させてトナー層厚を規制する方法が知られている。この方法によるトナー層形成装置を用いた現像装置の一例が特許文献１に開示されている。該特許文献１に開示された従来の現像装置において、トナー層規制部材である現像ブレードは、現像ローラとの接触点近傍において現像ローラに対して凸となるように折り曲げられている。従って、現像ブレードは現像ローラに対して見かけ上面接触でありながら、実質的には線接触となり、この状態でトナー層厚を規制することにより、良好な画像を得ている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６２−１７７７４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の構成は、トナーを収納する現像ホッパの容量が十分大きいとき、とりわけ供給ローラを用いて現像ローラにトナー供給を行う場合には、現像ローラの円周方向に沿った、供給ローラとの近接位置と、現像ブレードとの近接位置との間の距離（トナーの搬送長さ）が十分長いときや、あるいは定着方式として定着ローラに直接離型剤を塗布し、トナーには離型剤を添加しない方式を用いるときなどのように、現像ブレード近傍においてトナーの流動性が十分高い水準で確保できる場合にのみ効果を発揮する。
【０００５】
図５は、一般的なカラータンデムプリンタの現像装置を含む主要部を示す断面図である。図５において、２はトナーを収納する現像ホッパ、３は感光体（感光ドラム）、４は感光体３にトナーを供給する現像ローラ、５は現像ローラ４にトナーを供給する供給ローラ、６は現像ローラ４に接触し、現像ローラ４上に形成されるトナー層の厚みを規制する現像ブレード、１０はレーザビーム１０１を出射するレーザビームスキャナ、１１は感光体３の外周面を一様に帯電させる帯電器である。帯電器１１により一様に帯電された感光体３の外周面に、レーザビームスキャナ１０が画像情報の信号に応じたレーザビーム１０１を走査し露光して静電潜像を形成する。次いで、感光体３の外周面は現像ローラ４の外周面に形成されたトナー層と接触し、レーザビーム１０１が照射された部分にのみトナーが付着して顕像化される。カラー画像を形成するために必要なトナーの色の数に応じた同一構成の画像形成ユニットが、それぞれの感光体３の回転中心軸が相互に平行なるように配列されて画像形成装置の主要部を構成している。
【０００６】
図５に示すような、昨今商品化が要望されている小型タンデムカラープリンタにおいては、筐体の小型化のためには、感光体３の配列ピッチＰを、感光体３のドラムの直径Ｄの３倍程度以下まで小さくしたり、定着器（図示せず）から離型剤塗布手段を省略したり（オイルレス定着）することが不可欠である。
【０００７】
その結果、現像ホッパ２の幅（配列ピッチＰの方向における寸法）も小さくしなければならないために、トナーの前記搬送長さが十分に確保できない。また、オイルレス定着を実現するために離型剤を添加したトナーを使用する必要がある。従って、現像ブレード６の近傍においてトナーの流動性が確保できず、現像ローラ４へのトナー供給が十分に行われなくなるので、画質が劣化するという問題を抱えていた。
【０００８】
すなわち、上記特許文献１に開示されたトナー層規制部材を小型タンデムカラープリンタに適用すると、現像ローラ４上に所望する厚さのトナー層を安定して形成できず、良好な画質が得られないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記のような従来の問題を解決するためになされたものであり、現像ブレード付近のトナー循環を活発にすることにより、トナーの局所的な流動性を向上させることによって現像ローラへのトナー供給性を向上させ、良好な画像を形成できる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明の現像装置は、静電潜像を表面上に保持する円筒形状の感光体と、外周面上に現像剤を保持して前記感光体の外周面に近接して回転し、前記感光体に前記現像剤を供給する現像ローラと、前記現像ローラの外周面に近接して回転し、前記現像ローラに前記現像剤を供給する供給ローラと、前記現像ローラの外周面に近接して前記現像ローラ上に形成される前記現像剤からなる層の厚みを所定の厚みに規制する現像剤規制部材とを有し、前記現像剤規制部材が、前記現像ローラに対して凸面をなす円弧面と、前記円弧面の前記現像ローラの外周面の移動方向の上流側端に接続された延長面とを備え、前記円弧面内に、算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以上０．２０μｍ以下である鏡面を有し、前記鏡面内の一部分が前記現像ローラに近接し、前記延長面が、前記現像剤規制部材と前記現像ローラとの近接位置における前記現像ローラの法線面に対して、前記現像ローラの外周面の移動方向の下流側に傾斜し、前記現像剤規制部材が、前記現像剤規制部材と前記現像ローラとの近接位置よりも前記現像ローラの外周面の移動方向の上流側に、前記鏡面より表面粗さが大きい部分を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の画像形成装置は、上記の本発明の現像装置を２以上備え、それぞれの前記現像装置の前記感光体の回転中心軸が相互に平行となるように前記２以上の現像装置が配置され、隣り合う２つの前記現像装置を構成する前記感光体の回転中心軸間距離が、それぞれの前記感光体の外周面の直径の３倍以下であり、前記供給ローラと前記現像ローラとの近接位置と、前記現像剤規制部材と前記現像ローラとの近接位置との間の前記現像ローラの外周面に沿った距離が１５ｍｍ以下である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上述した通り、本発明の現像装置は、静電潜像を表面上に保持する円筒形状の感光体と、外周面上に現像剤を保持して前記感光体の外周面に近接して回転し、前記感光体に前記現像剤を供給する現像ローラと、前記現像ローラの外周面に近接して回転し、前記現像ローラに前記現像剤を供給する供給ローラと、前記現像ローラの外周面に近接して前記現像ローラ上に形成される前記現像剤からなる層の厚みを所定の厚みに規制する現像剤規制部材とを有し、前記現像剤規制部材が、前記現像ローラに対して凸面をなす円弧面と、前記円弧面の前記現像ローラの外周面の移動方向の上流側端に接続された延長面とを備え、前記円弧面内に、算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以上０．２０μｍ以下である鏡面を有し、前記鏡面内の一部分が前記現像ローラに近接し、前記延長面が、前記現像剤規制部材と前記現像ローラとの近接位置における前記現像ローラの法線面に対して、前記現像ローラの外周面の移動方向の下流側に傾斜し、前記現像剤規制部材が、前記現像剤規制部材と前記現像ローラとの近接位置よりも前記現像ローラの外周面の移動方向の上流側に、前記鏡面より表面粗さが大きい部分を有することを特徴とする。
【００１３】
かかる本発明の現像装置によれば、鏡面と鏡面より表面粗さが大きい部分との表面粗さの差と、延長面の傾斜とにより、延長面近傍の現像剤の流れが阻害されずに、現像剤規制部材と現像ローラとの近接位置近傍で現像剤の流れに循環を生じさせることができる。しかも、現像剤の流動性が損なわれることなく、現像剤がよどみなく循環するために、現像ローラ上に所望の厚みの現像剤層を形成することができるので、良好な画像を得ることができる。
【００１４】
本発明の上記の現像装置において、動作時に、前記現像ローラの、前記現像剤規制部材と近接する部分の十点平均粗さＲｚが０．２μｍ以上２．０μｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
かかる好ましい実施形態によれば、適度な表面粗さの現像ローラが現像剤と接触することで、現像剤の好適な循環を生じさせることができるので、一層良好な画像を得ることができる。
【００１６】
また、本発明の上記の現像装置において、前記現像剤は、直径が５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の外添剤と直径が３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の外添剤との少なくとも２種類の外添剤を含むことが好ましい。
【００１７】
かかる好ましい実施形態によれば、現像剤の凝集性が防止され流動性が向上することで、現像剤規制部材と現像ローラとの近接位置近傍により容易に現像剤の循環流動を発生させることができるようになるので、現像ローラ上に所望する厚みの現像剤層を安定して形成できる。
【００１８】
また、本発明の画像形成装置は、上記の本発明の現像装置を２以上備え、それぞれの前記現像装置の前記感光体の回転中心軸が相互に平行となるように前記２以上の現像装置が配置され、隣り合う２つの前記現像装置を構成する前記感光体の回転中心軸間距離が、それぞれの前記感光体の外周面の直径の３倍以下であり、前記供給ローラと前記現像ローラとの近接位置と、前記現像剤規制部材と前記現像ローラとの近接位置との間の前記現像ローラの外周面に沿った距離が１５ｍｍ以下である。
【００１９】
かかる本発明の画像形成装置によれば、感光体の狭ピッチ化によって現像ローラの外周面に沿った現像剤の搬送長さを十分に確保できなくなったとしても、鏡面と鏡面より表面粗さが大きい部分との表面粗さの差と、延長面の傾斜とにより、延長面近傍の現像剤の流れが阻害されずに、現像剤規制部材と現像ローラとの近接位置近傍で現像剤の流れに循環を生じさせることができる。しかも、現像剤の流動性が損なわれることなく、現像剤がよどみなく循環するために、現像ローラ上に所望の厚みの現像剤層を形成することができるので、良好な画像を得ることができる。
【００２０】
以下、本発明の現像装置及び画像形成装置について、好適な実施例を示しながら、図面を参照して説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における現像装置を図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態における現像装置の主要部を示す断面図である。図１において、現像剤である非磁性一成分のトナー１は、現像ホッパ２の内部に収納されている。供給ローラ５が矢印Ａ方向へ回転することにより、トナー１は供給ローラ５に近接配置された、矢印Ｂ方向に回転する現像ローラ４に供給される。
【００２２】
実施例では、供給ローラ５の外周面はウレタン発泡材により円筒状に形成した。また、現像ローラ４は、直径１６ｍｍの円筒状のアルミニウムで形成し、表面にはサンドブラスト加工を施し、均一な表面を形成した。現像ローラ４を矢印Ｂの方向に周速１３７ｍｍ／ｓで回転させた。
【００２３】
現像ローラ４と対向して近接するように配置された円筒状の感光体３は、矢印Ｃ方向に回転する。感光体３の外周面は、帯電器１１により一様に帯電された後、レーザビーム１０１が走査されて静電潜像が形成される。その後、現像ローラ４からトナーが供給されて顕像化される。
【００２４】
実施例では、感光体３は、直径Ｄが２４ｍｍの円筒状ローラで、フタロシアニンをベースとした積層型感光体とした。感光体３を、矢印Ｃの方向に周速１０５ｍｍ／ｓで回転させた。
【００２５】
現像ローラ４の近傍には、現像ローラ４上に形成されるトナー１からなる層の厚みを規制する現像剤規制部材である現像ブレード６０が設けられている。現像ブレード６０は現像ホッパ２の壁面に固定されており、現像ローラ４と同電位である。
【００２６】
実施例では、供給ローラ５と現像ローラ４との近接位置Ｐ１と、現像ローラ４と現像ブレード６０との近接位置Ｐ２との間の現像ローラ４の外周面に沿った領域（搬送面）４１の長さ（弧長）、すなわち搬送長さＬを７ｍｍとした。
【００２７】
図２は、現像剤規制部材である現像ブレード６０の先端部の形状を示した断面図である。
【００２８】
図２示すように、現像ブレード６０は、一枚の金属板を用いて構成されており、現像ローラ４に対して凸となるように略円弧状に折り曲げられた円弧面６１と、円弧面６１の現像ローラ４の外周面の移動方向の上流側端に接続された延長面６３とを有している。延長面６３は、折り曲げを施されていない平面である。
【００２９】
実施例では、現像ブレード６０として、厚み１００μｍのステンレス鋼（たとえばＳＵＳ３０４）の平板を用いた。現像ブレード６０の円弧面６１を形成する円弧の中心角φは１１５度、半径ｒは０．２５ｍｍとした。現像ブレード６０の先端の曲げを施さない平面状の延長面６３の幅Ｗは２ｍｍとした。
【００３０】
現像ブレード６０の現像ローラ４と対向する側の面において、円弧面６１内の一部は、フェルトバフを用いて研磨を施した鏡面６２である。現像ローラ４と現像ブレード６０とは鏡面６２内の地点Ｐ２で近接する。
【００３１】
実施例では、現像ブレード６０と現像ローラ４の近接位置Ｐ２における現像ローラ４の接平面Ｈと現像ブレード６０とがなす角、すなわち現像ブレード６０の現像ローラ４に対する近接角θは２０度とした。
【００３２】
また、実施例では、鏡面６２の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）は０．０８μｍ程度とした。延長面６３には研磨を施さず、その表面粗さが、鏡面６２の表面粗さより大きくなるようにした。また、円弧面６１のうち、鏡面６２を除く領域のも研磨を施さず、その表面粗さを鏡面６２の表面粗さより大きくした。これらの非研磨面の表面粗さを測定したところ、算術平均粗さＲａが１．０μｍ程度であった。なお、表面粗さＲａの測定は、ＪＩＳ　Ｂ０６５１で規定される、触針式表面粗さ測定機を用いて行った。
【００３３】
実施例において現像剤として用いたトナー１は、非磁性一成分トナーであり、樹脂８０重量％、着色剤１０重量％、外添剤３重量％、及び必要に応じて帯電制御剤や離型剤などで構成される。樹脂としてはポリエステル樹脂を用いた。着色剤としては、イエロートナー用としてベンジジン系黄色顔料、マゼンタトナー用としてキサンテン系マゼンタ染料のリンタングステンモリブデン酸レーキ顔料、シアントナー用として銅フタロシアニン系顔料、ブラックトナー用としてカーボンブラックを用いた。外添剤としては、シリカ粒子を用いた。
【００３４】
以上のように構成された本実施の形態の現像装置について、図を用いてその動作を説明する。
【００３５】
図１において、現像ホッパ２内のトナー１は、供給ローラ５の矢印Ａ方向の回転により近接位置Ｐ１にて現像ローラ４の表面に供給される。供給されたトナー１は現像ローラ４の矢印Ｂ方向への回転により搬送面４１に沿って搬送されて現像ブレード６０との近接位置Ｐ２に搬送される。近接位置Ｐ２に搬送されたトナー１は、ブレード６０により所望の層厚に規制される。このブレード６０により、現像ローラ４の上には均一なトナー薄層が形成される。現像ローラ４と対向する感光体３は、帯電器１１により一様に帯電（実施例では−５００Ｖ）された後、レーザビーム１０１による露光信号（図示せず）が照射され、静電潜像が形成される。実施例では、静電潜像を形成するとき、感光体３の全面露光電位は−６０Ｖとした。現像ローラ４には現像バイアス電源（図示せず）により−１５０Ｖの直流電圧を印加した。非磁性一成分のトナー１の薄層を担持する現像ローラ４と、現像ローラ４と実質的に同方向に移動する感光体３とは、相互に対向する部分で接触している。このため、感光体３上には画像部のみネガポジ反転したトナー像が形成される。感光体３上に形成されたトナー像は、転写装置（図示せず）によって紙などの記録媒体上に転写され、次いで、定着装置（図示せず。たとえば加熱定着）により前記記録媒体上に定着される。
【００３６】
図３は、現像剤規制部材である現像ブレード６０と現像ローラ４との近接位置Ｐ２近傍（図１における部分ＩＩＩ）を示す拡大断面図である。図３において、現像ブレード６０と現像ローラ４との近接位置Ｐ２近傍のトナー流動状態を観察すると、近接位置Ｐ２にて、現像ローラ４の搬送面４１上を搬送されてきたトナー１のうちの一部は現像ローラ４と現像ブレード６０との間の隙間を通り抜けて、現像ローラ４の表面上に一様厚さのトナー層１２を形成する。近接位置Ｐ２にて、現像ローラ４と現像ブレード６０との間の隙間を通り抜けられなかったトナーは現像ブレード６０の先端の延長面６３の側に掻き上げられて、延長面６３の近傍で流動する。延長面６３は鏡面６２より表面粗さが大きいため、流動するトナーは延長面６３から大きな摩擦力を受け、現像ブレード６０の延長面６３の端部に達するまでに減速し、矢印Ｅに示すように延長面６３の近傍で循環する。
【００３７】
また、図２に示したように、現像ブレード６０と現像ローラ４との近接角θは２０度、現像ブレード６０の円弧面６１の中心角φは１１５度であるから、延長面６３は、現像ブレード６０と現像ローラ４との近接位置Ｐ２における現像ローラ４の法線面Ｖに対して、現像ローラ４の外周面の移動方向Ｂの下流側に５度傾く。したがって、大域的にはトナーを現像ローラ４の回転方向下流側に逃がすことができ、現像ブレード６０と現像ローラ４との近接位置Ｐ２近傍でのトナー流れが自然になり、よどみが少なくなり、トナーの凝集が起こりにくくなるので、現像ローラ４に安定してトナーを供給することができ、良好な画質を得ることができる。
【００３８】
このように、上記の実施例にかかる現像装置によれば、現像ローラ４の外周面の移動に沿った大域的なトナー流れは阻害されずに安定し、現像ブレード６０との近接位置Ｐ２近傍でのトナー流れは矢印Ｅのように循環流動するため、近接位置Ｐ２へのトナー供給性が高い水準で安定し、最大画像濃度が常に安定するため、連続印字１０，０００枚後においても、かぶりの無い高画質の画像を安定して得ることができた。
【００３９】
実施例において、連続印字１０，０００枚後の時点で用紙上にマゼンタで１５ｍｍ四方のベタを５０箇所出力し、その画像濃度測定を行い、ＩＤ値の平均値ｍと標準偏差σとを求めたところ、ｍ＝１．４０であり、３σ＝０．０５であった。また、近接位置Ｐ２より下流側に形成される現像ローラ４上のトナー層１２は、極めて均一な層厚を有しており、トナー融着によるすじの発生がなく、全体的に均一なトナー薄層が形成されていた。
【００４０】
層厚のばらつきを定量化するために、母集団数５０にて層厚測定を行い、平均値ｍと標準偏差σを求めた。その結果、ｍ＝０．４５ｍｇ／ｃｍ^２、３σ＝０．０５ｍｇ／ｃｍ^２であった。なお層厚は、粘着テープなどで、現像ローラ４上の一定面積のトナー層を除去し、その除去したトナーの質量を測定することで求めた。
【００４１】
また、連続印字後において、現像ブレード６０を取り外して現像ブレード６０の先端を観察したところ、ブレード６０の円弧面６１上およびその近傍にはトナー削れやトナー融着などは全く見られなかった。
【００４２】
現像ブレード６０と現像ローラ４との近接位置Ｐ２を含む現像ブレード６０の円弧面６１にはバフ研磨により鏡面６２が形成されているため、トナーとのすべりが良好であり、トナーに対して余分な圧力が付与されず、また、現像ローラ４と現像ブレード６０との間の摩擦抵抗も低くなるため、現像ローラ４の回転トルクも低く抑えることができた。
【００４３】
なお、本発明者らの実験において、円弧面６１の全面及び延長面６３の現像ローラ４に対向する側の面をバフ研磨し、円弧面６１及び延長面６３の全面が表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が０．０８μｍとなるようにしたところ、トナーの供給不良が発生した。現像ホッパから現像ブレード６０を取り外して観察したところ、現像ブレード６０と現像ローラ４との近接位置Ｐ２近傍でトナーが凝集しているのが発見された。これは、トナー流れが延長面６３から受ける摩擦力が小さいために、大域的にはトナーが摩擦面６３に沿って移動し、摩擦面６３の端部を離れた後も、摩擦面６３の延長方向（現像ローラ４から離れる方向）に移動し、矢印Ｅに示すトナーの循環流動が発生しなかったために、近接位置Ｐ２近傍でトナー流れによどみが生じたためと考えられる。
【００４４】
また、本発明者らの実験によって、鏡面６２の表面粗さとトナー層１２の厚みとの関係を調べたところ、鏡面６２の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が０．０５μｍ以上０．２０μｍ以下のとき、トナー層１２の厚みのばらつきをあらわす３σが０．０５μｍとなり、これが最小値であった。逆に、表面粗さ（算術平均粗さＲａ）０．０５μｍ未満になると、層厚そのものが大きくなり画像濃度が過大となった。また、０．２０μｍを超えると、トナー層生成が不安定になり、トナー層厚の３σが０．２０ｍｇ／ｃｍ^２程度になりばらつきが大幅に大きくなった。
【００４５】
なお、実施例においては、現像ブレード６０をステンレス板により形成した場合を説明したが、これに限定されることはなく、他の金属、ゴム、あるいは合成樹脂等の他の材料であっても良い。なお、合成樹脂等の金属材料以外の材料を用いる場合、板曲げを施してブレード６０を形成するのではなく、現像ローラ４との近接部分が円弧面になるように金型等を製作し、射出成形等により形成してもよい。
【００４６】
また、現像ブレード６０上に鏡面６２を形成するために用いるバフは、フェルトバフである必要はなく、布バフ、ネルバフ等を用いても同様の鏡面が得られる。
【００４７】
なお、上記の実施例においては、現像ブレード６０の円弧面６１を形成する円弧の中心角φは１１５度、半径ｒは０．２５ｍｍ、延長面６３の幅Ｗは２ｍｍ、近接角θは２０度とし、さらに延長面６３は、折り曲げを施さない平面として形成したが、これに限定されることはなく、延長面６３がトナー流れを著しく阻害することなく、なおかつトナー流れに循環が生じるように、円弧面６１の中心角φ、半径ｒ、近接角θ、延長面６３の幅Ｗおよび表面の形状を選べばよい。本発明者らの実験によれば、延長面６３が、現像ブレード６０と現像ローラ４との近接位置Ｐ２における現像ローラ４の法線面Ｖに対して、現像ローラ４の外周面の移動方向の下流側に傾いているとき、すなわちφ―θの値が９０度以上１８０度以下のとき特に良好な画質が得られた。また、円弧面６１の半径ｒは、０．１０ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下で特に良好な画質が得られた。また、延長面６３の幅Ｗは０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下で特に良好な結果が得られた。また、延長面６３を曲率半径１ｍｍ程度の曲面で形成しても、効果に支障は現れなかった。
【００４８】
また、上記の実施例では延長面６３に研磨を施さないことで延長面６３の表面粗さが鏡面６２の表面粗さより大きくなるようにしたが、延長面６３を例えば粒度８００〜２０００番程度の砥石で研削して積極的に表面粗さを大きくすることで、延長面６３の表面粗さが鏡面６２の表面粗さより大きくなるようにしてもよい。また、延長面６３に研磨を施しても、延長面６３の表面粗さが鏡面６２の表面粗さより大きければよい。
【００４９】
本発明の第１の実施の形態におけるトナー１の構成は、上記の構成に限定されることはなく、樹脂としては他に、スチレンアクリル樹脂、エポキシ樹脂を使用できる。着色剤としては他に、イエロートナー用として、フォロンイエロー、アセト酢酸アニリド系不溶性アゾ顔料、モノアゾ染料、アゾメチン系色素等が使用でき、マゼンタトナー用として、２，９−ジメチルキナクリドン、ナフトール系不溶性アゾ顔料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料と有機カルボン酸からなる色材、チオインジゴ等が使用でき、ブラックトナーとしてフェライト等が使用できる。なお、着色剤の添加割合は実施例では１０重量％としたが、これに限定されることはなく、トナー中に好ましくは１重量％以上３０重量％以下添加され、より好ましくは３重量％以上２５重量％以下添加される。外添剤としては、他には例えば、アルミナ、チタニア等の金属酸化物の粒子やそれらの混合物を用いることができる。また、それらの金属酸化物粒子を疎水化処理した粒子を用いることもできる。この疎水化処理の処理剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン等のシランカップリング剤や、シリコーンオイル等を用いることができる。
【００５０】
また、本発明の第１の実施の形態におけるトナー１には帯電性を制御する等の目的で必要に応じて電荷制御剤を添加してもよい。正帯電制御剤としては、例えば、ニグロシン系染料、アルコキシ化アミン、第４級アンモニウム塩、アルキルアミド、リン及びタングステンの単体及び化合物、モリブテン酸キレート顔料、ベンゾチアゾール誘導体、グアナミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、ジブチル錫オキサイド等や、これらの混合物を使用できる。負帯電制御剤としては、例えば、含金属サルチル酸系化合物、含金属モノアゾ染料系化合物等を使用できる。電荷制御剤はトナー中に好ましくは０．１重量％以上２０重量％以下、より好ましくは１重量％以上１０重量％以下添加される。
【００５１】
また、本発明の第１の実施の形態におけるトナー１には、オイルレス定着を実現する等の目的で必要に応じて離型剤を添加してもよい。離型剤としては、例えば、カルナウバワックス、キャンデリラワックスあるいはホホバ油等を使用できる。離型剤はトナー中に好ましくは３重量％以上２０重量％以下、より好ましくは４重量％以上１５重量％以下添加される。
【００５２】
また、上記の実施例の供給ローラ５は、外周部分がウレタン発泡材により形成されていたが、これに限定されることはなく、例えばシリコーンゴム発泡材などのほかの材料で供給ローラ５を形成してもよい。
【００５３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態における画像形成装置を図面を用いて説明する。図４は、本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の構成を示す断面図である。第２の実施の形態における画像形成装置が具備する現像装置の構成は、前述の第１の実施の形態における現像装置の構成と同一であるから、同じ機能、構成を有する部材には同じ符号を付して、その説明を省略する。本発明の第２の実施の形態における画像形成装置には、多色１パスの電子写真現像プロセスを実現するために、感光体３の回転中心軸が相互に平行になるように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーのうち各々１色を封入した４つの現像装置を配設して、多色１パスの電子写真現像装置を構成している。実施例では、筐体スペースをできるだけ小さくするために、感光体３の直径を２４ｍｍ、隣り合う２つの感光体３の回転中心軸間の距離Ｐを各々４５ｍｍとした。
【００５４】
ここで、このように構成された多色１パスの電子写真現像装置の動作について説明する。各々の現像装置の感光体３上にトナー像が形成されるプロセスは、本発明の第１の実施の形態で説明したプロセスと同様であるので、その説明を省略する。各々の現像装置上の感光体３上に形成されたトナー像は、たとえば矢印Ｆ方向に走行する中間転写ベルト７に順次転写され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４つの版が重ねあわされた画像が中間転写ベルト７上に形成される。次に、中間転写ベルト７が多色１パスの電子写真現像装置の下方を一回通過するときに、中間転写ベルト７上の画像は、たとえば紙などの印字媒体に４色とも転写される。未定着のトナー像が転写された印字媒体は加熱定着などの定着プロセス（図示せず）にて画像が定着された後、排紙される。図４中、８は、中間転写ベルト７を挟んで感光体３と対向して配置されたバックアップロールである。
【００５５】
このように、感光体３の回転中心軸が相互に平行になるように配設された４色１パスの構成によって、単色の電子写真装置と同等の印字速度でカラー画像を得ることができる。特に、本発明の第２の実施の形態における画像形成装置のように、筐体スペースの縮小化を目的として、きわめて狭いピッチで感光体３を配設した場合、現像器ホッパ２の幅（図２の紙面横方向の寸法）も狭くなり、現像ローラ４上の搬送長さＬが十分に長く確保できず、現像ブレード６０と現像ローラ４との近接位置Ｐ２近傍におけるトナー流動性が損なわれるおそれがある。
【００５６】
本発明者らの実験によれば、隣り合う感光体３の回転中心軸間の距離Ｐが、感光体３の直径Ｄの３倍よりも小さくなれば、前記搬送長さＬが十分に長く確保できなくなり、例えば平板状の現像ブレードを用いた従来の現像装置のように、現像ブレード６０の構成によってはトナーの流動性が損なわれ、現像ローラ４上のトナー層１２の厚みばらつきを示す３σが０．２０μｍ程度になりトナー層１２が均一化されない事態が発生した。しかし、本発明の第１の実施の形態で説明した現像ブレード６０を用いることによって、トナーの流動性を確保し、層厚の安定した均一なトナー層１２を得ることができた。なお、実施例におけるトナー層厚のばらつきを示す３σは０．０５μｍであった。
【００５７】
なお、本発明の第２の実施の形態における画像形成装置においては、各々の現像装置上の感光体３上に形成されたトナー像は中間転写ベルト７上に転写されるが、これに限定されることはなく、たとえば感光体３からたとえば紙などの印字媒体に直接転写する方式を採用してもよい。
【００５８】
また、本発明の第２の実施の形態の画像形成装置装置においては、隣り合う２つの感光体３の回転中心軸間の距離Ｐをいずれも４５ｍｍとしたが、これに限定されるものではなく、隣り合う感光体３の回転中心軸が互いに平行であれば、その距離Ｐは各々異なっていてもよい。また感光体３の直径Ｄ、感光体３の回転中心軸間の距離Ｐに関する具体的な数値も上記に限定されるものではなく、電子写真装置の筐体スペースや、ターゲットとする印字媒体の大きさに応じて設計すればよい。
【００５９】
本発明の第２の実施の形態における画像形成装置においては、多色１パスの電子写真現像装置を構成する現像装置の数を４色分の４個としたが、これに限定されるものではない。隣り合う２個の感光体３の回転中心軸が相互平行に配設されていればよく、たとえば２色分の２個の現像装置のみで構成される多色１パスの電子写真現像装置や、あるいは色再現性を向上させるために、たとえば５色分の５個の現像装置で構成される多色１パスの電子写真現像装置としてもよい。
【００６０】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態における画像形成装置を図面を用いて説明する。本発明の第３の実施の形態における画像形成装置は、図４に示した本発明の第２の実施の形態における画像形成装置と、基本的構成が同一であり、第２の実施の形態と同じ機能、構成を有する部材には同じ符号を付して、その説明を省略する。本発明の第３の実施の形態における画像形成装置が具備する現像装置の構成は、現像ローラを除いて本発明の第１の実施の形態における現像装置の構成と同一であるため、本発明の第３の実施の形態の画像形成装置の現像装置を示す断面図として、第１の実施の形態と同じ図１を用いる。
【００６１】
本発明の第３の実施の形態において、実施例で用いた現像ローラ４は、厚さ４ｍｍの低硬度シリコーンゴム（ＪＩＳ−Ａ硬度で４３度）が外周面に張り付けられた、直径１６ｍｍの円筒状ローラである。この現像ローラ４の仕様は、電気抵抗が１０^４Ω、外周面の表面粗さ（十点平均粗さＲｚ）が０．６μｍであった。上記電気抵抗は、クロムメッキされた鉄の平板の上に当該現像ローラ４を配置し、現像ローラ４が自重で鉄の平板を押圧する状態で、現像ローラ４の軸と平板との間に５Ｖの電圧を印加して１０秒経過後の電流値から求めたものである。この現像ローラ４と現像ブレード６０とは同電位となるように構成した。
【００６２】
現像ローラ４として、適度な表面粗さをもつものを使用することで、現像ローラ４と現像ブレード６０との近接位置Ｐ２近傍のトナーの循環流動がより容易に発生するようになる。本発明者らの実験において、種々の表面粗さを持つ現像ローラ４を装着した現像装置を用いて、現像ローラ４上に形成されるトナー層１２の厚みの測定を行った。その結果、現像ローラ４の表面粗さ（十点平均粗さＲｚ）が０．２μｍ以上２．０μｍ以下のとき、層厚の平均値が０．４５ｍｇ／ｃｍ^２、３σが０．０４ｍｇ／ｃｍ^２となり、このときの３σが最小値であった。現像ローラ４の円筒面の表面粗さ（十点平均粗さＲｚ）が０．２μｍより小さいと、トナーの循環流動が阻害され、トナーの供給不良が起こることがあった。また、２．０μｍより大きいと、層厚が過大になった。また、どちらの場合でも層厚の３σは０．０４ｍｇ／ｃｍ^２よりも大きな値になった。
【００６３】
上記の実施例における画像形成装置において、現像ブレード６０は現像ローラ４に対して同電位としたが、これに限定されることはなく、例えば電荷の移動を促進するために、現像ブレード６０に相対的にマイナスの電圧を印加してもよい。
【００６４】
また、現像ローラ４の外周面の材料としてシリコーンゴムを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の材料、例えばウレタンや、アルミニウムなどを用いても良い。なお、ウレタンを用いて現像ローラ４を形成した場合には、耐摩耗性が高いため、現像ローラ４自身が削られず非常に長寿命であった。
【００６５】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態における画像形成装置を図面を用いて説明する。本発明の第４の実施の形態における画像形成装置の構成は、トナーを除いて前述の第３の実施の形態における画像形成装置の構成と同一である。したがって、本発明の第４の実施の形態における画像形成装置を示す図として図４を用いる。また、本発明の第４の実施の形態における画像形成装置の現像装置を示す断面図として、本発明の第３の実施の形態と同様に、第１の実施の形態と同じ図１を用いる。既述の実施の形態と同じ機能、構成を有する部材には同じ符号を付して、その説明を省略する。したがって、本実施の形態において、現像ブレード６０は、本発明の第１の実施の形態に示したものと同一であり、現像ローラ４は、本発明の第３の実施の形態に示したものと同一である。
【００６６】
本発明の第４の実施の形態における画像形成装置の実施例に用いられるトナー１には、流動性の促進と凝集性の抑制を目的として、直径が１０ｎｍのシリカ粒子（以下、小シリカ）と、直径が１００ｎｍのシリカ粒子（以下、大シリカ）とを添加した。また、トナー１には、離型剤であるカルナウバワックス１０重量％を添加した。小シリカは、トナーの流動性を向上させる効果があり、また大シリカは、トナー同士の凝集を抑制する効果がある。重ねて、本発明の第１の実施の形態において説明した現像ブレード６０と組み合わされることにより、大域的なトナー流れはより流動的になり、現像ブレード６０と現像ローラ４との近接位置Ｐ２近傍に発生するトナーの循環の流動性もまた向上するため、現像ローラ４上や現像ブレード６０上へのトナーの融着がより長期にわたって抑制され、印字枚数を多く経ても、均一に安定したトナー層１２を形成することが可能になる。
【００６７】
本発明者らの実験によれば、連続印字１３，０００枚後の時点で現像装置から現像ローラ６０を取り出し、近接位置Ｐ２近傍を光学顕微鏡で観察したが、トナーの融着は見られなかった。
【００６８】
本発明者らは、シリカを１種類のみ添加したトナーを用いて、連続印字実験を行った。添加剤として、上記小シリカのみを添加したトナーを用いた場合、トナーそれ自身の流動性は確保でき、現像ブレード６０と現像ローラ４との近接位置Ｐ２近傍で循環流動は発生するものの、トナーの凝集が発生し、塊のまま循環するトナー塊が発生して、その発生位置では著しい供給不良が発生した。また、上記大シリカのみを添加したトナーを用いた場合、大シリカ添加の効果によりトナーの凝集性は抑制され、トナー塊は発生しなかったものの、連続印字１１，０００枚後の時点で現像ブレード６０と現像ローラ４との近接位置Ｐ２近傍にトナーの融着が発生した。本発明の第１の実施の形態において説明した現像ブレード６０と、大シリカおよび小シリカの少なくとも２つが添加されたトナーとを組合わせた場合に、初めて前記の効果が発現した。
【００６９】
このように本発明の第４の実施の形態によれば、本発明の第３の実施の形態の現像装置を構成するトナー１に小シリカと大シリカの少なくとも２種類の外添剤が添加されていることで、本発明の第１の実施の形態における現像ブレード６０により発生するトナーの循環の流動性を向上させ、層厚の安定したトナー層１２の形成が実現できる。
【００７０】
なお、上記の実施例では小シリカの粒径は１０ｎｍとしたが、これに限定されることはなく、小シリカの粒径は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲にあれば、前記の効果が確認された。また、大シリカの粒径は１００ｎｍとしたが、これに限定されることはなく、大シリカの粒径は、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲にあれば、前記の効果が確認された。
【００７１】
また、本発明の第４の実施の形態における実施例で用いた現像ローラ４は本発明の第３の実施の形態における実施例で用いたものと同じもの、すなわち外周面がシリコーンゴムで形成された現像ローラであるが、これに限定されることはなく、外周面に他の材料、例えばウレタンやアルミニウムなどを用いて現像ローラ４を形成してもよい。
【００７２】
また、上記の実施例では、トナー１にカルナウバワックスを添加したが、これに限定されることはなく、たとえばキャンデリラワックスやホホバ油などのような他の離型剤を用いてもよいし、または離型剤を必ずしも用いなくてもよい。また、離型剤の添加量に関しても１０重量％に限定されることはなく、３重量％以上２０重量％以下の範囲で添加されていれば、離型剤としての機能を発揮する。
【００７３】
また、本発明の第４の実施の形態における実施例の現像装置において、トナー１に添加される外添剤の材料はシリカとしたが、これに限定されることはなく、他には、例えば、アルミナ、チタニア等の金属酸化物の粒子やそれらの混合物を用いてもよい。また、それらの金属酸化物粒子を疎水化処理した粒子を用いてもよい。疎水化処理の処理剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン等のシランカップリング剤や、シリコーンオイル等を用いることができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鏡面と鏡面より表面粗さが大きい部分との表面粗さの差と、延長面の傾斜とにより、延長面近傍の現像剤の流れが阻害されずに、現像剤規制部材と現像ローラとの近接位置近傍で現像剤の流れに循環を生じさせることができる。しかも、現像剤の流動性が損なわれることなく、現像剤がよどみなく循環するために、現像ローラ上に所望の厚みの現像剤層を形成することができるので、良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる現像装置の主要部を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる現像装置において、現像ブレードの先端部の形状を示した断面図である。
【図３】図１の部分ＩＩＩの拡大断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図５】従来の一般的なカラータンデムプリンタの主要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　トナー（現像剤）
２　　現像ホッパ
３　　感光体
４　　現像ローラ
５　　供給ローラ
６０　現像ブレード（現像剤規制部材）
６１　円弧面
６２　鏡面
６３　延長面

Claims

静電潜像を表面上に保持する円筒形状の感光体と、
外周面上に現像剤を保持して前記感光体の外周面に近接して回転し、前記感光体に前記現像剤を供給する現像ローラと、
前記現像ローラの外周面に近接して回転し、前記現像ローラに前記現像剤を供給する供給ローラと、
前記現像ローラの外周面に近接して前記現像ローラ上に形成される前記現像剤からなる層の厚みを所定の厚みに規制する現像剤規制部材とを有し、
前記現像剤規制部材が、前記現像ローラに対して凸面をなす円弧面と、前記円弧面の前記現像ローラの外周面の移動方向の上流側端に接続された延長面とを備え、
前記円弧面内に、算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以上０．２０μｍ以下である鏡面を有し、前記鏡面内の一部分が前記現像ローラに近接し、
前記延長面が、前記現像剤規制部材と前記現像ローラとの近接位置における前記現像ローラの法線面に対して、前記現像ローラの外周面の移動方向の下流側に傾斜し、
前記現像剤規制部材が、前記現像剤規制部材と前記現像ローラとの近接位置よりも前記現像ローラの外周面の移動方向の上流側に、前記鏡面より表面粗さが大きい部分を有することを特徴とする現像装置。
動作時に、前記現像ローラの、前記現像剤規制部材と近接する部分の十点平均粗さＲｚが０．２μｍ以上２．０μｍ以下である請求項１に記載の現像装置。
前記現像剤は、直径が５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の外添剤と直径が３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の外添剤との少なくとも２種類の外添剤を含む請求項１に記載の現像装置。
請求項１から３のいずれかに記載の現像装置を２以上備え、
それぞれの前記現像装置の前記感光体の回転中心軸が相互に平行となるように前記２以上の現像装置が配置され、
隣り合う２つの前記現像装置を構成する前記感光体の回転中心軸間距離が、それぞれの前記感光体の外周面の直径の３倍以下であり、
前記供給ローラと前記現像ローラとの近接位置と、前記現像剤規制部材と前記現像ローラとの近接位置との間の前記現像ローラの外周面に沿った距離が１５ｍｍ以下である画像形成装置。