JP2005221768A - 現像装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 像担持体の静電潜像を現像剤によって可視化する現像装置において、反転かぶりの発生を減らすことによって現像剤消費量を低減し、寿命を延ばし、ランニングコストを少なくし、現像剤の帯電電荷量を適正な範囲に保ち、現像剤の現像剤担持体への固着または融着を防止し、飛び散り、ドットのつぶれなどがなく、鮮明で良好な画像を形成する
【解決手段】 現像剤担持体１２と、現像剤供給体１２と、縦弾性率１５０ＧＰａ以下の層厚規制部材１３と、現像剤容器１４と、現像剤帯電補助部材１５とを含む現像装置５において、層厚規制部材１３の固有抵抗を１００ｎΩ・ｍ以下および熱伝導度（２０℃）を１．５０×１０^２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、現像装置およびプロセスカートリッジに関する。

電子写真方式の画像形成装置は、像担持体として表面に光導電性物質を含む層を形成した感光体を用い、該感光体上に種々の作像プロセスにて電気的潜像（静電潜像）を形成し、次いで該静電潜像に現像剤担持体により現像剤（トナー）を供給し、該静電潜像を現像して可視像とし、必要に応じて紙などの転写材に該可視像を転写した後、熱、圧力などにより定着させて記録画像を得るものである。

このような画像形成装置における、現像剤担持体を含む部分は一般に現像装置とよばれる。現像装置には、現像剤担持体とともに層厚規制部材が含まれる。層厚規制部材は現像剤担持体に当接され、それによって、現像剤担持体上に所定厚さの現像剤層が形成され、この層から像担持体上の静電潜像に現像剤が供給される。

電子写真方式の画像形成装置に、記録画像の画質（たとえば画像の解像力、鮮明度など）のさらなる向上が求められる現在、現像装置においては、現像剤担持体の表面に形成される現像剤層の薄層化が必須となっている。これに対していくつかの方策が提案され、その１つに、現像剤として１成分の非磁性トナーを用い、さらに現像剤担持体として半導電性の現像ローラまたは表面に誘電性層を形成した現像ローラを用い、該現像ローラを像担持体である感光体表面層に接触させて現像を行う、非磁性１成分接触現像方法がある。

図５は、非磁性１成分接触現像方法を実施するための現像装置の構成を模式的に示す側面図である。現像装置１００は、ニップ部（現像部）１０７において感光体１０６に当接し、矢符Ｂすなわち反時計方向に回転駆動可能に設けられる現像ローラ１０１と、現像ローラ１０１に電圧を印加する現像バイアス印加電源Ｓ２と、現像ローラ１０１に圧接し、矢符Ｄすなわち反時計方向に回転駆動可能に設けられ、現像ローラ１０１に現像剤を供給する弾性ローラ１０２と、現像ローラ１０１と弾性ローラ１０２との圧接部１０８よりも現像ローラ１０１の回転方向下流側において現像ローラ１０１に当接し、現像ローラ１０１上に現像剤層を形成する層厚規制部材である弾性ブレード１０３と、現像剤である１成分非磁性トナー１０４を貯留する現像剤容器１０５とを含んで構成される。

現像装置１００によれば、まず、現像剤容器１０５内のトナー１０４が、現像ローラ１０１と弾性ローラ１０２との圧接部１０８において、摩擦により電荷を付与され、現像バイアス印加電源Ｓ２によって電圧を印加された現像ローラ１０１表面に付着する。現像ローラ１０１表面のトナー１０４は、弾性ブレード１０３によって、その層厚が調整され、均一な層厚を有する薄層に成形される。現像ローラ１０１上のトナー１０４の薄層は、引き続く現像ローラ１０１の回転でニップ部１０７に搬送され、感光体１０６の静電潜像に供給され、静電潜像が現像される。静電潜像の現像に供されず現像ローラ１０１上に残存したトナー１０４は、引き続く現像ローラ１０１の回転で現像容器１０５内に戻し搬送され、圧接部１０８において弾性ローラ１０２により現像ローラ１０１上から剥ぎ取れられるとともに、トナー１０４が剥ぎ取られた現像ローラ１０１上に、弾性ローラ１０２により新たなトナー１０４が供給される。このような作用・動作サイクルが繰り返し実行される。

従来の非磁性１成分現像装置において、画像形成を繰り返すと、弾性ローラによる剥ぎ取りが困難な付着物が現像剤担持体上に蓄積される。該付着物の大半を占めるのは、正規の電荷とは逆極性の電荷を有する逆極性トナーである。逆極性トナーは、トナーが劣化して、トナーに充分な電荷を付与することができなくなることにより増加する。このような逆極性トナーは、静電潜像には転写され難いけれども、像担持体の静電潜像以外の部分（非画像部）には付着し、反転かぶりという現象を起こす。反転かぶりは、記録される画像への影響は少ないけれども、いたずらにトナーを消費し、現像装置に充填されるトナー量に対する印字可能枚数の減少を招き、現像装置の高寿命化を実現できない。

また、従来の非磁性１成分現像装置では、トナーの劣化によりその帯電電荷量が低下することに起因し、現像ローラの感光体とのニップ部の上流領域において、トナーが部分的にはき寄せられてトナー層の層厚が必要以上大きくなり、これがニップ部において感光体上の静電潜像に供給されるので、特に、文字、線などのライン画像のトナー高さを増大させる。その結果、トナー消費量が増加することは当然として、ライン画像において、ラインの飛び散り、ドットのつぶれなどが発生し、画質が低下する。ライン画像のトナー高さを均一にするには、トナーの帯電電荷量が｜２０｜〜｜６０｜μＣ／ｇの範囲にあることが必要である。しかしながら、従来の非磁性１成分現像装置では、前記範囲の帯電電荷量を持つことが可能なトナーを用いても、トナーの帯電電荷量を前記の範囲に保つことは困難である。

さらに、従来の非磁性１成分現像装置では、像担持体の基材をアルミニウム製素管、および現像剤担持体を弾性ゴム材によりそれぞれ構成することにより、像担持体と現像剤担持体との当接部であるニップ部の幅が充分に確保され、必要な量の現像剤が円滑に静電潜像に供給される。しかしながら、ニップ部で生じる摩擦熱が弾性ゴム材からなる現像剤担持体に蓄熱され易く、長時間この熱に晒されると、層厚規制部材に不具合を生じ易い。たとえば、層厚規制部材は、バネ性のある金属箔支持層の表面にシリコーンゴム弾性層を形成したものが汎用されるけれども、長時間使用によってシリコーンゴムの磨耗物であるオイル状物が発生して現像剤担持体に付着し、さらに現像剤の現像剤担持体への固着が発生し、得られる記録画像の画質が低下する。

このような欠点に鑑み、たとえば、シリコーンゴム弾性層に特定のシリケート化合物を添加してなる層厚規制部材を備える現像装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このような層厚規制部材においては、長時間使用によるオイル状物の発生量は減少するものの、発生自体を避けることができず、現像剤の現像剤担持体への固着による画像濃度ムラなどの画質低下が起こる。

また、層厚規制部材として、ステンレス鋼、洋白、リン青銅またはベリリウム銅からなるものを用いることが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。しかしながら、これらの金属材料は熱伝導性が不充分であり、かつ板バネとしての弾性が強いことから、現像剤担持体への当接圧が高くなるとともに、現像剤担持体上に形成される現像剤層厚が必要以上に薄くなる傾向にある。そのことにより、現像剤が現像剤担持体に融着しやすくなり、また、現像装置またはそれを備えるプロセスカートリッジの耐用寿命を長くすることが出来ない。

特開２００２−３３３７７１号公報 特開平５−２２４５２１号公報

本発明の目的は、現像剤消費量が少なく、高寿命化および低ランニングコスト化に対応可能であり、現像剤の帯電電荷量を適正な範囲に保つことができ、また現像剤の現像剤担持体への固着または融着がなく、飛び散り、ドットのつぶれなどがなく、鮮明で良好な画像を形成できる現像装置およびそれを含むプロセスカートリッジを提供することである。

本発明は、静電潜像を担持する像担持体に接触するように設けられ、静電潜像に現像剤を搬送して静電潜像を現像剤によって可視化する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を介して圧接するように設けられ、縦弾性率（ヤング率）１５０ＧＰａ以下の層厚規制部材とを含む現像装置において、
層厚規制部材は、固有抵抗が１００ｎΩ・ｍ以下かつ熱伝導度（２０℃）が１．５０×１０^２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする現像装置である。

また本発明の現像装置は、前述の層厚規制部材が厚み０．１５ｍｍ以下の板状弾性体であって、
一端が固定部材に片持ち固定され、他端が現像剤担持体に現像剤を介して面接触するように設けられ、かつ
層厚規制部材の現像剤担持体との接触によって湾曲を開始する点と、層厚規制部材と現像剤担持体との接点を結ぶ直線、および、現像剤担持体における層厚規制部材との接点での接線の成す角度が１５〜６５°であることを特徴とする。

さらに本発明の現像装置は、前述の層厚規制部材が、シリコンおよび／またはチタンを０．５〜５．０重量％含む銅合金から構成されることを特徴とする。

さらに本発明の現像装置は、前述の現像剤が、体積平均粒径９．０μｍ以下かつ円形度０．９６以上であることを特徴とする。

さらに本発明の現像装置は、前述の現像剤の帯電電荷量が｜２０｜〜｜６０｜μＣ／ｇであることを特徴とする。

また本発明は、少なくとも現像装置を含み、画像形成装置に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジにおいて、
現像装置は、前述のいずれか１つの現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジである。

本発明によれば、現像剤担持体と縦弾性率（ヤング率）１５０ＧＰａ以下（好ましくは８５〜１５０ＧＰａ）の層厚規制部材とを含む非磁性１成分接触現像装置において、該層厚規制部材を、固有抵抗が１００ｎΩ・ｍ以下（好ましくは２５〜１００ｎΩ・ｍ）かつ熱伝導度（２０℃）が１．５０×１０^２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上（好ましくは１．５０×１０^２〜４．０×１０^２Ｗ／（ｍ・Ｋ））である材料から構成することによって、長期間の繰返し使用による逆極性現像剤の生成が極めて少なくなり、現像剤担持体上に蓄積される付着物量を大幅に低減化できるので、像担持体、現像剤担持体などの帯電部材が、静電潜像に転写されずに現像剤担持体上に残留する逆極性現像剤によって汚染されるのを防止し、特に反転かぶりの発生が防止され、現像剤消費量が低減化される。

それとともに、現像剤担持体への付着物の減少によって、現像剤担持体上に形成される現像剤層の充填状態が安定化されるので、長期安定的に、現像剤に充分な電荷を付与することが可能になり、その帯電電荷量を適正な範囲に保つことができる。

その結果、クリーナーレスプロセスにおいても、長期的かつ安定的に、現像を繰り返し実行することが可能になる現像装置を提供することができる。

しかも、現像剤担持体と層厚規制部材との接触による摩擦熱の蓄熱量も減少し、それに伴って現像剤の現像剤担持体への固着・融着も極めて少なくすることができる。

したがって、本発明の現像装置は、高寿命化および低ランニングコスト化に対応可能であり、飛び散り、ドットのつぶれなどがなく、鮮明で高画質品位のライン画像およびソリッド画像を長期間に亘って安定的に形成することができる。また本発明の現像装置は、前述のように、帯電部材の汚染などが非常に少ないので、使用者にとって点検および整備が容易であり、取り扱い性に優れる。

また本発明によれば、厚み０．１５ｍｍ以下の板状弾性体からなる層厚規制部材であって、一端が固定部材に片持ち固定され、他端が現像剤担持体に現像剤を介して面接触するように設けられ、かつ、層厚規制部材の現像剤担持体との接触によって湾曲を開始する点と、層厚規制部材と現像剤担持体との接点を結ぶ直線、および、現像剤担持体における層厚規制部材との接点での接線の成す角度が１５〜６５°である層厚規制部材を用いることによって、本発明の前述のような効果が一層顕著に達成される。

さらに本発明によれば、層厚規制部材を構成する材料としては、シリコンおよび／またはチタンを０．５〜５．０重量％含む銅合金が好ましい。

さらに本発明によれば、本発明の現像装置に用いる現像剤としては、体積平均粒径９．０μｍ以下かつ円形度０．９６以上のものが好ましく、このような現像剤を用いることによって、たとえば、得られる画像の解像度が向上し、現像剤消費量を一層削減することができ、現像剤担持体などへの現像剤の融着をさらに防止することができる。

さらに本発明によれば、本発明の現像装置に用いる現像剤としては、帯電電荷量が｜２０｜〜｜６０｜μＣ／ｇのものを用いるのが好ましい。

また本発明によれば、本発明の現像装置を含み、画像形成装置に着脱自在に形成された、利便性に優れるプロセスカートリッジが提供される。

図１は本発明の実施の第１形態である非磁性１成分現像装置の構成を模式的に示す断面図であり、図２は図１に示す非磁性１成分現像装置を備える画像形成装置の構成を概略的に示す断面図である。

画像形成装置１は、像担持体３、帯電手段４、現像装置５およびクリーニング手段６を含み、画像形成装置１に着脱自在に設けられ、像担持体３上に現像剤画像を形成するプロセスカートリッジ２と、像担持体３上に静電潜像を形成する露光手段７と、像担持体３に圧接しかつ回転駆動可能に設けられ、像担持体３上の現像剤画像を転写材Ｐに転写する転写手段８と、像担持体３および転写手段８の圧接部３ｃから像担持体３の回転方向（矢符Ａの方向）の下流側に設けられ、転写材Ｐ上の現像剤画像を定着する定着手段９と、転写材Ｐを貯留し、かつ像担持体３と転写手段８との圧接部（当接部）３ｃに転写材を供給する転写材供給手段１０とを含んで構成される。

画像形成装置１は、電子写真方式、転写式、反転現像式またはプロセスカートリッジ式のレーザプリンタである。

［プロセスカートリッジ］
プロセスカートリッジ２は、矢符Ａの方向に回転駆動可能に設けられ、その表面に静電潜像を形成する像担持体３と、像担持体３に圧接しかつ回転駆動可能に設けられ、像担持体３を帯電させる帯電手段４と、像担持体３上の静電潜像に現像剤を供給して現像剤画像を形成する現像装置５と、像担持体３に当接するように設けられ、現像剤画像を転写材Ｐに転写した後に像担持体３上に残留する現像剤ｔを像担持体３上から除去するクリーニング手段６とを含んで構成される。

本実施の形態では、像担持体３、帯電手段４、現像装置５およびクリーニング手段６を含み、プリンタ本体に対して着脱交換自在のプロセスカートリッジ２として形成されるけれども、これら全てを含む必要はなく、少なくとも現像装置５を含んでいればよい。

［像担持体］
像担持体３には、たとえば、φ３０の回転ドラム型電子写真感光体（感光ドラム）が使用できる。像担持体３は、たとえば、矢符Ａの時計回り方向に、プロセススピード（周速度）７５．４ｒｐｍ（１１７ｍｍ／秒）で駆動回転する。

本実施の形態では、像担持体３には電子写真感光体が用いられるけれども、それに限定されることなく、たとえば、静電記録誘電体などを用いることもできる。静電記録誘電体を用いる場合は、該誘電体の誘電面を所定の極性・電位に一様に一次帯電させた後、除電針ヘッド、電子銃などの除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を形成することができる。

［帯電手段］
帯電手段４は、像担持体３に圧接部３ａにて圧接しかつ回転駆動可能に設けられ、像担持体３を接触帯電させる。帯電手段４は、本例では、像担持体３の回転に従動して回転（順方向回転）するように設けられるけれども、像担持体３の回転とは逆方向に回転するように設けてもよい。帯電手段４には、たとえば、導電性の弾性ローラなどの帯電ローラが用いられる。

帯電手段４には、帯電電源Ｓ１が接続される。帯電電源Ｓ１は、帯電手段４を介して、像担持体３と帯電手段４との圧接部３ａに放電開始電圧以上の直流電圧を印加する。たとえば、帯電バイアスとして−１２００Ｖの直流電圧を印加し、像担持体３表面を帯電電位（暗部電位）−６５０Ｖに一様に接触帯電させる。

本実施の形態では、導電性の弾性ローラに代えて、ファーブラシローラ、磁気ブラシローラ、ブレード状帯電部材などを用いることができる。また、帯電手段４は圧接力を持って像担持体３に接する必要はない。たとえば、帯電手段４と像担持体３との間に、ギャップ間電圧とパッシェンカーブとで決定される放電可能領域が確実に得られるのであれば、像担持体３と帯電手段４とは圧接する必要はなく、単に接するかまたは近接した配設形態であってもよい。

また本実施の形態では、帯電手段４には、電荷注入帯電手段を使用できる。その場合、像担持体３は、表面抵抗が１０^９〜１０^１４Ω・ｃｍでありかつ電荷注入帯電性を有する層を持つことが好ましい。このような像担持体３には、たとえば、ＯＰＣ（Organic
Photo Conductor、有機光電導体）感光体上にＳｎＯ_２などの導電性粒子を分散させた表層（電荷注入層）を形成してなるＯＣＬ（Over Coat Layer）感光体、α−Ｓｉ（非晶質シリコン）の表層を形成してなる感光体などを使用できる。

また本実施の形態では、帯電手段４の中でも、像担持体３に接触させる帯電手段４には、印加バイアスにＡＣ電圧（交番電圧）を含ませることができる。その場合、ＡＣ電圧の波形には、たとえば、正弦波、矩形波、三角波などの、周期的にその電圧値が変化するようなバイアスを使用できる。なお、矩形波には、直流電源を周期的にオン／オフすることによって形成される矩形波も包含される。

〔現像装置〕
現像装置５は、現像剤容器１４の長手方向に延びる開口部１４ａに、像担持体３と圧接部３ｂにおいて圧接するように像担持体３と対向配置されかつ矢符Ｂすなわち反時計回り方向に回転駆動可能に設けられ、現像剤ｔを搬送して像担持体３上の静電潜像に現像剤ｔを供給する現像剤担持体１１と、現像剤担持体１１に現像ＤＣバイアスを印加する現像バイアス印加電源Ｓ２と、現像剤担持体１１に圧接しかつ矢符Ｄすなわち反時計回りの方向に回転駆動可能に設けられ、現像剤担持体１１に現像剤ｔを供給する現像剤供給体１２と、現像剤担持体１１と現像剤供給体１２との圧接部１６よりも現像剤担持体１１の回転方向下流側において現像剤担持体１１に当接し、現像剤担持体１１上の現像剤層の層厚を調整する層厚規制部材１３と、現像剤ｔを貯留する現像剤容器１４と、現像剤担持体１１の層厚規制部材１３との当接部よりもその回転方向下流側において現像剤担持体１１に当接しかつ図に対して垂直方向の軸線回りに回転駆動可能に設けられ、現像剤担持体１１上の現像剤ｔに補助的に電荷を付与する現像剤帯電補助部材１５と、現像剤容器１４内に矢符１９の方向に回転駆動可能に設けられ、現像剤容器１４内に収容される現像剤ｔを撹拌する撹拌部材１８とを含んで構成される。

現像剤担持体１１は、そのほぼ上側半周面が現像剤容器１４の外方に露出し、かつほぼ下側半周面が現像剤容器１４内の現像剤ｔ中に没入するように、現像剤容器１４の長手方向に横設される。圧接部３ｂにおける、現像剤担持体１１の像担持体３に対する侵入量は、たとえば、７０μｍである。現像剤担持体１１は、たとえば、矢符Ｂの反時計回り方向に、周速１５７ｍｍ／秒で駆動回転する。現像剤担持体１１の表面には、現像剤ｔとの摺擦力を高くし、かつ現像剤ｔを一層円滑に搬送するために、図示しない適度な凹凸が形成される。現像剤担持体１１は、現像バイアス印加電源Ｓ２から現像ＤＣバイアスが印加される。現像剤担持体１１には、たとえば、厚さ６ｍｍのウレタンゴム層上にアクリル・ウレタン系材料を被覆した、直径１６ｍｍ、長さＡ３サイズ（ＪＩＳ Ｐ ０１３８）の現像ローラを使用できる。このとき、現像ローラは、ローラ抵抗値：１０^４〜１０^８Ω、表面粗さＲｚ：０．５〜５．０μｍ、アスカーＣ硬度：５５°（加重９．８Ｎ（１ｋｇ））の物性を有する。

ローラ抵抗値は、図３に示す測定方法に従って測定できる。図３は、現像ローラの抵抗値の測定方法を示す側面図である。直径３０ｍｍのアルミニウムローラ（アルミ素管）２７と現像ローラ２８とを当接荷重４．９Ｎ（５００ｇＦ）にて長手方向全域で当接させ、アース側に１００ｋΩの抵抗を配置し、引き続いてアルミニウムローラ２７を０．５ｒｐｓで回転させながら、現像ローラ２８に２００Ｖ（Ｖ１）の直流電圧を印加し、抵抗の両端の電圧を測定し、その電圧値に基づいて、ローラ抵抗値が算出される。この測定方法は、現像ローラに限定されず、各種ローラの抵抗値の測定に利用できる。

現像剤供給体１２は、現像剤担持体１１に対する圧接部１６の幅が１〜６ｍｍの範囲から選択されるのが好ましい。また、現像剤供給体１２の周速度は、圧接部１６において、現像剤担持体１１の周速度と異なる速度に設定するのが好ましい。たとえば、当接幅を４ｍｍに設定し、現像剤供給体１２の周速度を現像動作時に８０ｍｍ／秒になるように不図示の駆動手段により、所定タイミングで矢符Ｄの方向に回転駆動する。現像剤供給体１２には、発泡骨格状スポンジ構造、芯金上にレーヨン、ナイロンなどの繊維を植毛したファーブラシ構造などの構造を有する供給ローラが用いられる。さらに具体的には、たとえば、芯金上にポリウレタンフォーム層を設けた直径１４ｍｍの供給ローラが用いられる。このような構造を有する供給ローラは、現像剤担持体１１への現像剤ｔの供給および現像に供されずに現像剤担持体１１上に残留する現像剤ｔの剥ぎ取りを効率良く行うという観点から、好ましく使用できる。

層厚規制部材１３は、一端１３ａが現像剤容器上面（不図示）に設けられた支持部材である支持板金１７に片持ち固定され、他端１３ｂが、現像剤担持体１１と現像剤供給体１２との圧接部１６よりも現像剤担持体１１の回転方向下流側で、現像剤担持体１１外周面に面接触にて当接するように設けられる。層厚規制部材１３によって、現像剤担持体１１上での、現像剤ｔの帯電電荷量、被覆量、現像剤層の層厚などが決定される。

層厚規制部材１３を構成する材料には、縦弾性率（ヤング率）１５０ＧＰａ以下、固有抵抗１００ｎΩ・ｍ以下および熱伝導率（２０℃）１．５０×１０^２Ｗ／（ｍ・ｋ）以上であるものが用いられる。縦弾性率が１５０ＧＰａより大きいと、現像剤担持体１１との共振が起こり、得られる記録画像に画像すじが発生することがある。固有抵抗および熱伝導率のいずれか一方または両方が前記の規定範囲を外れると、印加電圧による発熱、現像剤担持体１１との摩擦による発熱などによって、現像剤ｔの現像剤支持体１２および／または層厚規制部材１３への融着が顕著になり、現像装置５の耐用寿命などを低下させるかまたは得られる記録画像の画質を低下させるおそれがある。なお、縦弾性率は、好ましくは８５〜１５０ＧＰａである。縦弾性率が８５ＧＰａを大きく下回る場合には、層厚規制部材の層規制力が弱く、現像剤層の層厚が安定せず不均一になり、形成される記録画像に縞が現れる可能性がある。固有抵抗は、好ましくは２５〜１００ｎΩ・ｍである。熱伝導率（２０℃）は、好ましくは１．５０×１０^２〜４．０×１０^２Ｗ／（ｍ・ｋ）である。前記特性を有する材料であれば特に制限なく使用可能である。その中でも、シリコンおよび／またはチタンを全量の０．５〜５．０重量％含有する銅合金が好ましい。シリコンまたはチタン含有量が０．５重量％未満では、縦弾性率が上記に規定の範囲を満たさない場合が生じる。一方５重量％を超えると、帯電的な面から、現像剤層厚が不均一になるおそれがある。このような銅合金は市販されており、たとえば、ＯＬＩＮ−７０２５、ＯＬＩＮ−１９４、ＹＣｕＴ−Ｍ、ＹＣｕＴ−Ｆ（いずれも商品名、ヤマハ・オーリンメタル（株）製）などが挙げられる。層厚規制部材１３は、現像剤担持体１１への当接面側に、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの熱可塑性樹脂からなる樹脂層を形成することができる。層厚規制部材１３の具体例としては、たとえば、前記銅合金からなるブレード用板金の現像剤担持体１１への当接面に、それぞれ厚さ２０μｍのポリアミド樹脂層およびＰＥＴ樹脂層を積層接着した現像ブレードが挙げられる。この現像ブレードを用いる場合、現像剤担持体１１への当接圧は、線圧として、好ましくは２．４５×１０^−２〜３．３４×１０^−２Ｎ／ｃｍ（２５〜３５ｇ／ｃｍ）の範囲に設定される。なお、線圧は、摩擦係数が既知の金属薄板３枚を、現像剤担持体１１と層厚規制部材１３との当接部（圧接部）に挿入し、中央の１枚をバネばかりで引き抜いた時の測定値から求められる。

層厚規制部材１３は、前記規定範囲の縦弾性率を有する板状弾性体であり、その厚みは特に制限はないけれども、印加電圧による発熱などを考慮すると、０．１５ｍｍ以下が好ましい。さらに、厚みを０．１５ｍｍ以下にした上で、現像剤担持体１１への当接により層厚規制部材１３に発生するたわみ量が２．５ｍｍ以下になるように調整するのが好ましい。これによって、最適なバネ特性を得ることができ、現像剤担持体１１上の現像剤層の層厚を一層均一に保つことができる。

層厚規制部材１３は、好ましくは、現像剤担持体１１との接触によって湾曲を開始する点と、現像剤担持体１１との接点とを結ぶ直線と、現像剤担持体１１の層厚規制部材１３との接点における接線とが成す角度θが１５〜６５°であるように、現像剤担持体１１に当接するように設けられる。この角度が前記規定の範囲内にあるときは、現像剤担持体１１上の現像剤層の層厚を一層均一に保つことができる。

層厚規制部材１３は、プロセスカートリッジ２の長手方向において、その寸法が、現像剤担持体１１の寸法よりも短いことが必要である。

層厚規制部材１３には、図示しない電源から現像剤担持体１１への印加電圧と同等またはそれ以下の現像ＤＣバイアスが印加される。

層厚規制部材１３により調整される現像剤ｔの帯電電荷量および被覆量ならびに現像剤層の層厚は特に制限されないけれども、たとえば、帯電電荷量−６０〜−２０μＣ／ｇ、被覆量０．４〜１ｍｇ／ｃｍ^２、層厚１０〜２０μｍに設定される。これによって、かぶり、トナー飛散などの現象を一層抑制することができる。層厚規制部材１３のみによっては所望の帯電電荷量が得られない場合またはさらに良好な電荷量を付与する場合には、後述するような現像剤帯電補助部材１５を設けるのが好ましい。

現像剤容器１４は、現像剤ｔを貯留し、かつ静電潜像の現像に利用されずに現像剤担持体１１上に残留する現像剤ｔを回収するためのものである。現像剤容器１４には、従来の現像装置におけるものと同様のものを使用できる。

現像剤ｔは、非磁性１成分現像剤である。非磁性１成分現像剤は、転写材Ｐへの転写性に優れるという利点、および、潤滑性が高く、転写されずに像担持体３上に残留する場合にクリーニング手段６によって除去され易いことから、像担持体３の摩耗が少ないという利点を有する。現像剤ｔには、非磁性１成分現像剤であり、かつ形状が略球形〜真球状であり、表面の平滑なものが用いられ、その中でも、得られる記録画像の解像度向上、現像剤消費量の削減、現像剤の融着防止などを考慮すると、体積平均粒径（Ｄｐ）９．０μｍ以下および円形度０．９６以上のものが好ましく、前記範囲の体積平均粒径および円形度を有し、かつ体積抵抗値１０^１４Ω以上のものがさらに好ましい。各特性の測定方法は次の通りである。

体積平均粒径（Ｄｐ）は、次のようにして測定できる。測定装置には、コールターカウンターＴＡ−２型（商品名、コールター社製）に、個数平均分布、体積平均分布を出力するインターフェイス（日科機製）およびＣＸ−１パーソナルコンピュータ（キヤノン（株）製）を接続して用いた。電解液には、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を用いた。この電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸塩０．１〜５ｍｌ加え、さらに現像剤ｔを０．５〜５０ｍｇ加えて懸濁し、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行って試料とした。これを、コールターカウンターＴＡ−２型により、アパーチャーとして１００μアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して、体積平均分布を求めた。体積平均分布から体積平均粒径を算出した。

球形度は、（株）堀場製作所製のパーティクルアナライザーＤＰ−１０００（商品名）を用いて測定した。

体積抵抗値（比抵抗）は、測定電極板面積φ６ｍｍ、０．２３８ｃｍ^２、圧力１５００ｇの錘を用い、圧力９８０ｇｆ／ｃｍ^２（９６．１ｋＰａ）、測定時粉体層厚０．５〜１．０ｍｍの条件で、４００Ｖの直流電圧を印加し、微小電流計（ＹＨＰ４１４０ｐＡ ＭＥＴＥＲ／ＤＣ ＶＯＬＴＡＧＥ ＳＯＵＣＥ）で電流量を測定し、抵抗値より算出した。

なお、現像剤ｔの層厚規制部材１３への融着をさらに防止するという観点から、現像剤ｔにおける個数平均粒子径５μｍ以下の粒子の含有量を６０％以下にするのが好ましい。

現像剤ｔの製造法としては特に制限されず、現像剤の一般的な製造方法である粉砕法の他に、特開昭３６−１０２３１号公報、特開昭５９−５３８５６号公報などに記載の懸濁重合を利用した方法、分散重合を利用した方法（単量体を溶解できかつ該単量体から得られる重合体を単量体時よりも溶解しない水系有機溶媒を用いる方法）、ソープフリー重合方法（水溶性極性重合開始剤の存在下に重合を行う方法）などの乳化重合法が挙げられる。なお、粉砕法により現像剤ｔを製造する場合は、加熱、機械的剪断力の付与などによって、現像剤ｔの円形度を高めることができる。

現像剤帯電補助部材１５は、当接部３ｂ（像担持体３と現像剤担持体１１との当接部分）と、当接部１３ｂ（現像剤担持体１１と層厚規制部材１３との当接部分）との間の現像剤担持体１１周面に、図示しない押圧手段によって当接するように、かつ図に対して垂直方向の軸線周りに回転駆動可能に設けられ、現像剤担持体１１上の現像剤ｔを放電により補助的に帯電する。現像剤帯電補助部材１５は、現像剤担持体１１の回転に従動するように回転駆動するかまたは現像剤担持体１１の回転と順方向に同速で回転駆動する。

現像剤帯電補助部材１５を設けることによって、現像剤担持体１１上の現像剤ｔの帯電電荷量を高い水準に維持することができる。また、現像剤担持体１１上の現像剤層に現像剤ｔが細密充填され、均一性が非常に高い現像剤層を形成することができる。

また、現像剤帯電補助部材１５は、現像剤担持体１１上に形成される画像形成領域全体に当接する長さに形成されて設けられるのが好ましく、プロセスカートリッジ２の長手方向において、現像剤担持体１１上の層厚規制部材１３による当接領域全域を確実に覆う長さに形成されて設けられるのが特に好ましい。これによって、現像剤ｔの帯電電荷量を高い水準に維持することが容易になる。

現像剤帯電補助部材１５には、たとえば、帯電ローラを使用できる。帯電ローラには、たとえば、直径１２ｍｍのゴムローラ（弾性ローラ）を使用できる。この帯電ローラを使用する時、該帯電ローラの現像剤担持体１１への当接荷重は、たとえば、０．９８×１０^−２〜１．９８×１０^−２Ｎ（１００〜２００ｇＦ）の範囲に設定される。現像剤帯電補助部材１５には、図示しないバイアス印加電源から、層厚規制部材１３による現像剤担持体１１上の現像剤ｔへの印加電圧よりも大きく、かつ現像剤ｔの帯電極性と同極性のＤＣバイアスが印加される。

現像装置５においては、まず、現像剤容器１４内に収容される現像剤ｔが、現像装置５の現像動作時に、撹拌部材１８の矢符１９方向への回転駆動に伴い、現像剤供給体１２の方向に送給される。現像剤供給体１２近傍の現像剤ｔは、現像剤供給体１２の矢符Ｄ（反時計回り）の方向への回転駆動により、現像剤担持体１１の表面近傍に送給され、現像剤担持体１１と現像剤供給体１２との当接部１６において摺擦による摩擦帯電を受け、現像剤担持体１１上に付着する。現像剤担持体１１に付着した現像剤ｔは、現像剤担持体１１の矢符Ｂ（反時計回り）の方向への回転駆動に伴い、層厚規制部材１３による圧接下に送られ、現像剤担持体１１上に現像剤ｔの薄層が形成される。この現像剤層は、引き続く現像剤担持体１１の回転により、現像剤帯電補助部材１５の当接位置を通過して電荷を付与され、さらに像担持体３と現像剤担持体１１との当接部（現像部）３ｂに到達し、像担持体３上の静電潜像に供給され、静電潜像を現像する。静電潜像に供給されず、現像剤担持体１１上に残留する現像剤ｔは、現像剤担持体１１の回転により、現像剤容器１４内に戻し搬送され、現像剤担持体１１と現像剤供給体１２との当接部１６において、現像剤担持体１１上から剥ぎ取られる。それとともに、現像剤ｔが剥ぎ取られた現像剤担持体１１上には、現像剤供給体１２により新たな現像剤ｔが供給される。以上のような、動作が繰り返し実行される。

本実施の形態では、現像剤担持体１１には、印加バイアスにＡＣ電圧（交番電圧）を含ませることができる。その場合、ＡＣ電圧の波形には、たとえば、正弦波、矩形波、三角波などの、周期的にその電圧値が変化するようなバイアスを使用できる。なお、矩形波には、直流電源を周期的にオン／オフすることによって形成される矩形波も包含される。

また本実施の形態では、本発明の現像装置の一形態として、非磁性１成分現像装置について説明したけれども、それに限定されず、磁性トナーからなる現像剤ｔまたはトナーと磁性キャリアとを含む現像剤ｔを用いる現像装置とすることもできる。すなわち、磁性トナーからなる現像剤ｔを用いる場合は、現像剤ｔを磁気力により現像剤担持体１１上に被覆し、像担持体３に対して非接触状態で現像剤ｔを供給して現像を行う１成分非接触現像装置、または現像剤ｔを磁気力により現像剤担持体１１上に被覆し、像担持体３に対して接触状態で現像剤ｔを供給して現像を行う１成分接触現像装置とすることができる。トナーと磁性キャリアとを含む現像剤ｔを用いる場合、現像剤ｔを磁気力により現像剤担持体１１上に被覆し、像担持体３に対して非接触状態で現像剤ｔを供給して現像を行う２成分非接触現像装置、または現像剤ｔを磁気力により現像剤担持体１１上に被覆し、像担持体３に対して接触状態で現像剤ｔを供給して現像を行う２成分接触現像装置とすることができる。

［クリーニング手段］
クリーニング手段６は、像担持体３と転写手段８との当接部（転写部）３ｃから像担持体３の回転方向下流側に、像担持体３周面に当接するように設けられ、像担持体３上に残留する未転写の現像剤ｔを掻きとって除去するクリーニングブレード２０と、クリーニングブレード２０によって除去される現像剤ｔを貯留する廃現像剤容器２１とを含んで構成される。クリーニングブレード２０に代えて、ファーブラシ、スポンジローラなどを用いることもできる。クリーニング手段６によれば、像担持体３と転写手段８との当接部である転写部３ｃにおいて、転写材Ｐに転写されずに像担持体３上に残留する現像剤ｔを、クリーニングブレード２０によって、像担持体３上から掻き取り、掻き取られた現像剤ｔは廃現像剤容器２１に搬送されて貯留される。クリーニング手段６によって未転写の現像剤ｔが除去された像担持体３は、新たな静電潜像の形成に供される。

［露光手段］
露光手段７は、像担持体３と帯電手段４との当接部３ａよりも、像担持体３の回転方向下流側において、像担持体３上に画像情報に基づく静電潜像を書き込む手段である。

露光手段７には、たとえば、露光ユニットが用いられる。本例では、露光ユニットとして、レーザスキャナが用いられる。レーザスキャナは、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応してオン・オフ変調されたレーザ光Ｌを出力し、像担持体３周面の帯電手段４による一様帯電処理面を走査露光する。レーザスキャナのレーザパワーは、たとえば、像担持体３の一様帯電処理面をレーザ光Ｌで全面露光した場合に、像担持体３周面の電位が−１５０Ｖになるように調整される。これによって、像担持体３の一様帯電処理面のレーザ光Ｌによる走査露光部の電位が減衰し、暗部電位との静電コントラストにより像担持体３上に静電潜像が形成される。

本実施の形態では、露光手段７にはレーザスキャナのようなレーザ走査露光手段が用いられるけれども、画像情報に応じて静電潜像を形成できるものであれば特に制限されず、たとえば、通常のアナログ的な画像露光手段、ＬＥＤなどの他の発光素子、蛍光燈などの発光素子と液晶シャッタなどとを組み合わせた露光手段などを用いることができる。

［転写手段］
転写手段８は、像担持体３と当接部（転写部）３ｃにおいて当接し、かつ図に垂直方向の軸線周りに回転駆動可能に設けられる。転写手段８は、像担持体３に所定の押圧力で圧接され、像担持体３との間に当接部である転写部３ｃが形成される。転写手段８は、像担持体３の回転に順方向に回転駆動され、その周速度は像担持体３の周速度とほぼ同じである。転写手段８には、たとえば、導電性の弾性ベルトなどの転写ベルトが使用できる。

転写手段８には、転写電源Ｓ３から、現像剤ｔの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。ここでは、現像剤の帯電極性はマイナスであるので、マイナスの転写バイアスを印加する。

転写部３ｃでは、転写材供給手段１０から適切なタイミングで導入される、記録媒体である転写材Ｐを、挟持搬送により通過させる。その際、転写手段８に転写バイアスが印加され、転写材Ｐに対して現像剤画像の静電転写が順次行われる。

本実施の形態では、転写手段８には、転写ローラが用いられるけれども、これに限定されることなく、たとえば、転写ローラ、転写ドラム、コロナ放電転写などを用いることもできる。さらに、転写ローラ、転写ドラムなどを中間転写体に用い、単色画像だけでなく、多重転写などにより多色画像またはフルカラー画像を転写することもできる。

［定着手段］
定着手段９は、転写材Ｐの進行方向において、転写手段８と像担持体３との圧接部３ｃよりも下流側に設けられ、一対のローラ２２，２３を含んで構成される。たとえば、ローラ２２は加熱ローラが、またローラ２３には加圧ローラが用いられ、ローラ２３はローラ２２に圧接するように設けられ、転写手段８において現像剤像が転写された転写材Ｐをその圧接部２４に通過させることにより、現像剤像を転写材Ｐに定着させる。

［転写材供給手段］
転写材供給手段１０は、転写材Ｐを貯留する給紙トレイ２５と、給紙トレイ２５に貯留される転写材Ｐを像担持体３と転写手段８との圧接部３ｃに送給する送給ローラ２６とを含んで構成される。

転写材供給手段１０においては、給紙トレイ２５に予め貯留される転写材Ｐを、送給ローラ２６によって、像担持体３と転写手段８との圧接部３ｃに一枚ずつ送給する。

このような構成を有する画像形成装置１によれば、まず、転写材Ｐが転写材送給手段１０により、像担持体３と転写手段８との圧接部３ｃに供給される。圧接部３ｃでは、像担持体３上に形成される現像剤像が、転写手段により、転写材Ｐに転写される。この転写材Ｐは引き続き定着手段９に導入される。定着手段９では、加熱加圧により、転写材Ｐに現像剤像を定着させ、記録画像を形成する。記録画像が形成された転写材Ｐは、画像形成装置１の外部に設けられる排紙トレイ２７に排出される。

本実施の形態では、現像装置５をプロセスカートリッジ２に包含させたけれども、現像装置５を画像形成装置内に固定し、現像剤ｔのみを補給するように構成することもできる。

図４は、本発明の実施の第２形態である現像装置を含む別形態の画像形成装置の構成を概略的に示す側面図である。

本実施の形態の画像形成装置３０は、実施の第１形態の画像形成装置１に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。画像形成装置３０は、現像剤像を転写材Ｐに転写した後の像担持体３表面をクリーニングするクリーニング手段を含まないことを特徴とする。

このようなクリーナーレスの画像形成装置においても、本発明の現像装置５を用いることによって、長期的かつ安定的に、高画質品位の記録画像を転写材Ｐ上に形成することができる。

以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明する。
（実施例１〜１０および比較例１〜８）
フルカラープリンタ（商品名：ＡＲ−２６０、シャープ（株）製）において、層厚規制部材として、表１に示す現像ブレードを用い、また、現像剤として、表２に示すトナーを用い、普通紙に画像記録を行った。

表１において、Ｎｏ．１〜２およびＮｏ．７〜９の現像ブレードは、本発明品である。一方、Ｎｏ．３〜６の現像ブレードは、熱伝導率がいずれも１５０未満の比較品である。また、Ｎｏ．１０の現像ブレードは、Ｓｉ／Ｔｉ成分含有量が５．０重量％を超えるものである。

また、表１の「Ｓｉ／Ｔｉ成分含有量」の項目において、括弧内の数字は、ＳｉとＴｉの含有比率を重量比で示したものである。

得られた画像の画質ならびに、現像ローラおよび／または現像ブレードへのトナーの融着の有無および現像ローラ上のトナー層厚の変化につき、次のようにして評価した。

（１）画質
１０００枚出力の後、得られた画像の画質を目視観察し、下記基準に従って評価した。
○：階調性、細線（解像度）ともに問題のないレベルであり良好。
△：階調性が悪く、細線もはっきりとしていないが許容できるレベルである。
×：階調性がかなり悪く、細線がつぶれている。

（２）融着
耐刷試験を行い、画像の劣化度合いから融着の有無を評価した。
◎：１０万枚印刷を行っても、画像欠陥（白すじなど）がない（１０万枚印刷しても、融着が起こらない）。
△：５万〜１０枚の印刷の間で画像劣化（白すじなど）が発生した（５万枚以上印刷すると、融着が起こる）。
×：５０００枚の耐刷で画像が著しく劣化した（５０００枚印刷するまでに融着が起こる）。

（３）トナー層厚変化
３万枚の耐刷試験を行った後、現像ローラ上のトナー層厚を測定し、初期のトナー層厚との変化率を調べた。
◎：変化率１０％以下
△：変化率１０〜２０％ ×：変化率２０％以上
結果を表３に示す。

表３から、本発明品である現像ブレードを備える画像成形装置においては、高画質の記録画像を長期にわたって安定して形成できることが明らかである。

本発明の実施の第１形態である非磁性１成分現像装置の構成を模式的に示す断面図である。 図１に示す非磁性１成分現像装置を含む画像形成装置の構成を概略的に示す断面図である。 現像ローラの抵抗値の測定方法を示す側面図である。 本発明の実施の第１形態である非磁性１成分現像装置を含む別形態の画像形成装置の構成を概略的に示す側面図である。 従来の非磁性１成分ＤＣ接触現像装置の構成を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１，３０ 画像成形装置
２ プロセスカートリッジ
３ 像担持体
３ａ，３ｂ，３ｃ，１６，２４ 圧接部（当接部）
４ 帯電手段
５ 現像装置
６ クリーニング手段
７ 露光手段
８ 転写手段
９ 定着手段
１０ 転写材供給手段
１１ 現像剤担持体
１２ 現像剤供給体
１３ 層厚規制部材
１３ａ 層厚規制部材の一端
１３ｂ 層厚規制部材の他端
１４ 現像剤容器
１４ａ 開口部
１５ 現像剤帯電補助部材
１７ 支持板金
１８ 撹拌部材
１９ 矢符
２０ クリーニングブレード
２１ 廃現像剤容器
２２，２３ ローラ
２５ 給紙トレイ
２６ 送給ローラ
２７ アルミニウムローラ
２８ 現像ローラ
Ａ，Ｂ，Ｄ 矢符
Ｐ 転写材
Ｓ１，Ｓ２ 電源
ｔ 現像剤

Claims (6)

1. 静電潜像を担持する像担持体に接触するように設けられ、静電潜像に現像剤を搬送して静電潜像を現像剤によって可視化する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を介して圧接するように設けられ、縦弾性率（ヤング率）１５０ＧＰａ以下の層厚規制部材とを含む現像装置において、
   層厚規制部材は、固有抵抗が１００ｎΩ・ｍ以下かつ熱伝導度（２０℃）が１．５０×１０^２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする現像装置。
2. 層厚規制部材は、
   厚み０．１５ｍｍ以下の板状弾性体であって、
   一端が固定部材に片持ち固定され、他端が現像剤担持体に現像剤を介して面接触するように設けられ、かつ
   層厚規制部材の現像剤担持体との接触によって湾曲を開始する点と、層厚規制部材と現像剤担持体との接点を結ぶ直線、および、現像剤担持体における層厚規制部材との接点での接線の成す角度が１５〜６５°であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 層厚規制部材は、シリコンおよび／またはチタンを０．５〜５．０重量％含む銅合金から構成されることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
4. 現像剤は、体積平均粒径９．０μｍ以下かつ円形度０．９６以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置。
5. 現像剤は、その帯電電荷量が｜２０｜〜｜６０｜μＣ／ｇであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の現像装置。
6. 少なくとも現像装置を含み、画像形成装置に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジにおいて、
   現像装置は、請求項１〜５のいずれか１つの現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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