JP2008122936A - 現像剤量規制ブレード及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成時における濃度ムラの発生が抑制された現像剤量規制ブレードを提供する。また、かかる現像剤量規制ブレードを備え、良好な画像を安定して形成することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】帯状の金属プレート２と、該金属プレート２の幅方向一方側に該金属プレート２の長さ方向に対し平行に配設された弾性部材３とを備え、前記弾性部材３は、硬度が55°を超えて且つ硬度緩和が2.6°未満であることを特徴とする現像剤量規制ブレード１である。また、上記現像剤量規制ブレード１を用いたことを特徴とする画像形成装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像剤量規制ブレード及び該現像剤量規制ブレードを備えた画像形成装置に関し、特に画像形成時における濃度ムラの発生が抑制された現像剤量規制ブレードに関するものである。

一般に、複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の電子写真方式の画像形成装置においては、潜像を保持した感光ドラムにトナー（現像剤）を供給し、感光ドラムの潜像にトナーを付着させて潜像を可視化する現像方法として、加圧現像法が知られている。該加圧現像法においては、例えば、感光ドラムを一定電位に帯電した後、露光機により感光ドラム上に静電潜像を形成し、更に、トナーを担持した現像ローラを、静電潜像を保持した感光ドラムに接触させて、トナーを感光ドラムの潜像に付着させることで現像を行う。

上記加圧現像法において、良好な画像を得るためには、現像ローラの外周上に担持させたトナーの量と、該トナーの帯電量とを所望のものにすることが重要であり、そのため、現像ローラの外周上に担持させたトナーの層厚さを規制して感光ドラムへの供給量を制御しつつ、トナーを摩擦帯電させてその帯電量を調整するよう作用する現像剤量規制ブレードが多用されている。該現像剤量規制ブレードは、通常、現像ローラの周面に近接するように、幅方向の一方の側部を支持されて取り付けられる金属プレートと、該金属プレート幅方向の他方の側部に配設された弾性部材とを備える（特許文献１参照）。

特開２００５−２７４６４６号

しかしながら、従来の現像剤量規制ブレードを画像形成装置に使用した場合、該現像剤量規制ブレードを構成する弾性部材の一部分にトナーが貼り付くことがあり、それによって、その部分のトナーの流れが悪化してしまうことがある。このため、現像ローラに担持させたトナーを感光ドラムの潜像に付着させる際には、トナーの供給量が部分的に低減され、印刷された画像に濃度ムラが発生してしまう問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、画像形成時における濃度ムラの発生が抑制された現像剤量規制ブレードを提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる現像剤量規制ブレードを用いることにより、良好な画像を安定して形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、特定の硬度及び硬度緩和を有する弾性部材を現像剤量規制ブレードに適用することで、現像剤量規制ブレードへのトナーの貼り付きが改善され、その結果、画像形成時における濃度ムラの発生を抑制した現像剤量規制ブレードが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の現像剤量規制ブレードは、帯状の金属プレートと、該金属プレートの幅方向一方側に該金属プレートの長さ方向と平行に配設された弾性部材とを備え、前記弾性部材は、硬度が55°を超えて且つ硬度緩和が2.6°未満であることを特徴とする。

本発明の現像剤量規制ブレードにおいて、前記弾性部材は、硬度が70°を超えることが好ましい。

本発明の現像剤量規制ブレードにおいて、前記弾性部材は、硬度が65°を超えて且つ硬度緩和が2.0°未満であることが好ましい。

本発明の現像剤量規制ブレードにおいて、前記弾性部材は、硬度が55°を超えて且つ硬度緩和が1.2°未満であることが好ましい。

本発明の現像剤量規制ブレードにおいて、前記弾性部材は、硬度が85°未満であることが好ましい。

また、本発明の画像形成装置は、上記の現像剤量規制ブレードを用いたことを特徴とする。

本発明によれば、特定の硬度及び硬度緩和を有する弾性部材を用いることで、画像形成時における濃度ムラの発生が抑制された現像剤量規制ブレードを提供することができる。また、かかる現像剤量規制ブレードを備え、良好な画像を安定して形成することが可能な画像形成装置を提供することができる。

＜現像剤量規制ブレード＞
以下に、図を参照して本発明の現像剤量規制ブレードを詳細に説明する。図１は、本発明の現像剤量規制ブレードの一例の部分斜視図である。図２は、本発明の現像剤量規制ブレードの一例の幅方向断面図である。

図１に示す現像剤量規制ブレード１は、幅方向の一方側を支持されて取り付けられる帯状の金属プレート２と、該金属プレート２の幅方向他方側に該金属プレート２の長さ方向と平行に配設された弾性部材３とを備える。また、図示しないが、本発明の現像剤量規制ブレードは、金属プレート２と弾性部材３との間に接着剤を塗布していてもよい。

本発明の現像剤量規制ブレードを構成する金属プレートとしては、帯状である限り特に制限されるものではないが、該金属プレートに要求される可撓性と強度とのバランスを満足させるため、厚さが0.05〜0.5mmの範囲の薄板を用いるのが好ましく、また、かかる金属プレートの材質としては、アルミニウム、ステンレス、銅等が好適に挙げられる。なお、図示例の金属プレート２は、複数の取り付け穴４を有するが、本発明の現像剤量規制ブレードにおいて、取り付け穴４は、現像剤量規制ブレード１を画像形成装置のホルダに取り付けるためのものであれば特に限定されない。

本発明の現像剤量規制ブレードを構成する弾性部材は、現像剤量規制ブレードが画像形成装置に取り付けられる際の取り付け姿勢において、現像ローラと弾性接触するように配置させるため、例えば、図１に示すように、弾性部材３の断面形状は、滑らかな凸形状となるのが好ましい。

また、図２に示す現像剤量規制ブレード１においては、画像形成装置に取り付けられる際に現像ローラと弾性接触する接触面の中心Ｐが、弾性部材３の滑らかな凸形状のクラウン部に位置する。ここで、金属プレート２から現像ローラと弾性接触する接触面の中心Ｐまでの高さＨは0.1〜5.0mmの範囲が好ましく、0.5〜3.0mmの範囲が更に好ましい。上記高さＨが0.1mm未満では、自然長からの変位が不足し、弾性体として機能しなくなり、一方、5.0mmを超えると、画像形成装置が大型化してしまう。

本発明の現像剤量規制ブレードにおいて、上記弾性部材は、硬度が55°を超えて且つ硬度緩和が2.6°未満であることを特徴とする。一般に、低硬度の弾性部材を有する現像剤量規制ブレードを用いた画像形成装置においては、トナーが現像ローラと現像剤量規制ブレードとの間を通過する際に弾性部材に大きな変形が生じ、更に弾性部材の硬度緩和が大きいと、その変形が復元されず、かかる変形部分にトナーが残ってしまい、濃度ムラの原因となる。しかし、本発明の現像剤量規制ブレードにおいては、弾性部材の硬度が55°を超え、硬度緩和が2.6°未満であるため、弾性部材の変形が小さく、その復元力が強いので、弾性部材へのトナーの貼り付きを防止することができる。したがって、本発明の現像剤量規制ブレードは、変形が少なく且つそれに対する復元力が強い弾性部材を有し、かかる現像剤量規制ブレードを画像形成装置に使用した場合、現像剤量規制ブレードへのトナーの貼り付きが大幅に低減され、画像形成時における濃度ムラの発生を抑制することができる。

本発明の現像剤量規制ブレードを構成する弾性部材は、硬度が55°を超えることを要し、65°を超えることが好ましく、70°を超えることが更に好ましく、そして、かかる硬度が85°未満であることが好ましい。
ここで、緩やかな曲面形状のあるブレードの製品硬度を規定するため、該硬度は、高分子計器(株)製マイクロゴム硬度計ＭＤ−１を用いて以下のように測定した。本体に設けられた、高さ0.50mm、φ1.6mmの円柱プローブを、厚さ0.1mmの金属プレートに対し垂直にして弾性部材の凸形状の頂点に当て、速度8mm/secにて0.5mm押し込んだ際のバネの押し込み量のピーク値を測定したものである。バネの反力は全く押し込まれない0ポイントで荷重22mN、完全に本体に押し込まれる100ポイントで332mNを指す物を用いた。その硬度を長さ方向に５点取得した平均値をブレードの硬度とした。
硬度が55°を超えれば、トナーによる弾性部材の変形が小さく、弾性部材へのトナーの貼り付きを防止することができるが、加えて、該硬度が65°を超え、好ましくは70°を超えることが更に好ましい。該硬度が65°を超え、好ましくは70°を超えるのであれば、現像ローラとの圧接幅が小さくなり、現像ローラに対する汚染性も改善される。一方、硬度が85°以上であると、弾性部材の剛性が強過ぎ、金属プレートの剛性よりも強いため、成形収縮により金属プレートよりも小さくなった弾性部材が収縮し反ってしまう場合がある。なお、この硬度は、上記弾性部材に含まれる成分、組成等を適宜選択することで調整することができる。

図３を用いて、高分子計器(株)製マイクロゴム硬度計ＭＤ−１について説明する。
マイクロゴム硬度計ＭＤ−１は、小さなゴム部品や厚さ1〜2mmのゴムシートの硬さを直接、短時間で測定することが可能な全自動マイクロゴム硬度計である。今までの硬度計では困難とされてきた「部品そのものの硬さ」の測定を高い再現性で実現している。
図３はマイクロゴム硬度計ＭＤ−１のセンサ部の基本構造を示す図である。マイクロゴム硬度計ＭＤ−１のセンサ部の本体ケース２０内部にスプリング板２１と、スプリング板２１と一体化した変位検出部２２と、スプリング板２１と接続したプローブ２３とを配置している。スプリング板２１の片持ち梁構造により、機械的接触部（軸受け、ギヤ等）がなくなり、高精度な微少荷重を実現している。また、プローブ２３先端に荷重を与えるスプリング板２１と変位検出部２２とを一体化することで構造の簡素化をはかっている。
上記マイクロゴム硬度計ＭＤ−１を被対象物に押し付け、プローブ２３が本体ケース２０内部に押し込まれる量を測定する。

本発明の現像剤量規制ブレードを構成する弾性部材は、硬度緩和が2.6°未満であることを要し、2.0°未満であることが好ましく、1.2°未満であることが更に好ましい。ここで、該硬度緩和は、高分子計器(株)製マイクロゴム硬度計ＭＤ−１を用い、先ほどの方法で硬度測定を実施した後、さらにプローブを90秒間当て続けた時の硬度の値との差の長さ方向の５点平均である。該硬度緩和が2.6°未満であれば、弾性部材の変形に対する復元力が強く、弾性部材へのトナーの貼り付きを防止することができるが、加えて、該硬度緩和が2.0°未満、好ましくは1.2°未満であれば、画像形成時における印字速度に関係なく、濃度ムラの発生を抑制することができる。なお、この硬度緩和は、上記弾性部材に含まれる成分、組成等を適宜選択することで調整することができる。

以上のことから、本発明の現像剤量規制ブレードを構成する弾性部材としては、例えば、硬度が70°を超えて且つ硬度緩和が2.6°未満である弾性部材、硬度が65°を超えて且つ硬度緩和が2.0°未満である弾性部材、硬度が55°を超えて且つ硬度緩和が1.2°未満である弾性部材等が好適に挙げられる。その上、これら特定の硬度及び硬度緩和を有する弾性部材は、その硬度が85°未満であることが好ましい。

本発明の現像剤量規制ブレードを構成する弾性部材は、特定の硬度及び硬度緩和を有する限り特に制限されるものではないが、例えば、シリコーンゴムと、必要に応じて架橋剤、補強性充填剤等の他の成分とを含む弾性部材用原料を加熱硬化させてなる。

上記弾性部材用原料に用いるシリコーンゴムは、主鎖にシロキサン結合（−ＳｉＯ−）を複数有する化合物であって、該シリコーンゴムとしては、ミラブル型シリコーンゴム及び液状シリコーンゴムが好ましく、液状シリコーンゴムが更に好ましい。また、該シリコーンゴムとして、具体的には、ジメチルシリコーン、メチルビニルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、フルオロシリコーン等が挙げられる。

上記弾性部材用原料に用いることができる架橋剤は、反応性の官能基を有する化合物であって、例えば、ビニル基、水酸基、メチル基等の官能基を有するシリコーンゴムと反応し、該ゴム分子を架橋して、三次元網状構造を形成させる作用を有する。また、本発明の現像剤量規制ブレードにおいては、弾性部材用原料におけるシリコーンゴムの官能基数、並びに架橋剤の含有量及び架橋剤の官能基数を増加させることで、弾性部材の架橋密度を高め、その結果、良好な硬度及び硬度緩和を有する弾性部材を得ることができる。ここで、該架橋剤としては、有機過酸化物、ハイドロジェンポリシロキサン（分子中のケイ素原子に結合する水素原子を有するポリシロキサン）等が挙げられる。これら架橋剤は、通常、１種単独で用いられるが、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

上記弾性部材用原料に用いることができる補強性充填剤としては、シリカ、シリコーンレジン等が挙げられ、これらの中でも、シリカが好ましい。該シリカとしては、湿式シリカ及び乾式シリカが好ましく、乾式シリカが更に好ましい。これら補強性充填剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

また、上記弾性部材用原料に用いることができる補強性充填剤の配合量は、上記シリコーンゴム100質量部に対して、100質量部以下であることが好ましい。補強性充填剤の配合量が100質量部を超えると、硬度が高くなり過ぎ、また、粘度が上昇し過ぎるため、配合できなくなる。

本発明の現像剤量規制ブレードは、上記金属プレートを装填した金型キャビティに上記弾性部材用原料を注入し、公知の成形方法により該金属プレート上に弾性部材を一体成形させることで作製できる。ここで、公知の成形方法としては、例えば、トランスファー成形法、射出成形法等が挙げられ、これらの中でも、射出成形法が好ましく、特に液状シリコーンゴムの射出成形法（ＬＩＭ成形法）が好ましい。

＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、上述した現像剤量規制ブレードを備えることを特徴とする。本発明の画像形成装置は、上記現像剤量規制ブレードを用いる以外、特に制限はなく、公知の方法で製造することができる。

以下に、図４を参照して本発明の画像形成装置を詳細に説明する。図４は、本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。図示例の画像形成装置は、静電潜像を保持した感光体５と、感光体５の近傍（図では上方）に位置し感光体５を帯電させるための帯電ローラ６と、トナー７を供給するためのトナー供給ローラ８と、トナー供給ローラ８と感光体５との間に配置された現像ローラ９と、現像ローラ９の外周面に近接し、トナー７の供給量とその帯電量とを調整するための現像剤量規制ブレード１０と、現像剤量規制ブレード１０を支持するため配置されたホルダ１１と、感光体５の近傍（図では下方）に位置する転写ローラ１２と、感光体５に隣接して配置されたクリーニングローラ１３とを備える。なお、本発明の画像形成装置は、更に画像形成装置に通常用いられる公知の部品（図示せず）を備えることができる。

図示例の画像形成装置においては、感光体５に帯電ローラ６を当接させて、感光体５と帯電ローラ６との間に電圧を印加して、感光体５を一定電位に帯電させた後、露光機（図示せず）により静電潜像を感光体５上に形成する。次に、感光体５と、トナー供給ローラ８と、現像ローラ９とが、図中の矢印方向に回転することで、トナー供給ローラ８上のトナー７が現像ローラ９を経て感光体５に送られる。ここで、現像ローラ９上のトナー７は、現像剤量規制ブレード１０により、均一な薄層に整えられつつ、その帯電量が調整され、現像ローラ９と感光体５とが接触しながら回転することにより、トナー７が現像ローラ９から感光体５の静電潜像に付着し、該潜像が可視化する。潜像に付着したトナー７は、転写ローラ１２で紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に感光体５上に残留するトナー７は、クリーニングローラ１３によって除去される。ここで、本発明の画像形成装置においては、現像剤量規制ブレード１０に、上述した本発明の現像剤量規制ブレードを用いることで、優れた画像を安定的に形成することが可能となる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

厚さ0.1mmでステンレス製の帯状金属プレートを装填した金型キャビティに、ＬＩＭ成形法により弾性部材用原料を注入して熱硬化し、図１の構造で、表１に示す硬度及び硬度緩和を有する弾性部材を備えた現像剤量規制ブレードを作製した。なお、得られた現像剤量規制ブレードの金属プレートから現像ローラと弾性接触する接触面の中心までの高さは1.5mmであった。

次に、得られた現像剤量規制ブレードにおいて、硬度及び硬度緩和を測定し、更に濃度ムラ評価及び現像ローラ汚染性評価を下記の方法で行った。結果を表１に示す。

硬度
高分子計器(株)製マイクロゴム硬度計ＭＤ−１を用いて、プローブを厚さ0.1mmの金属プレートに対し垂直にして弾性部材の凸形状の頂点に当てた時の硬度の長さ方向の５点平均を測定した。尚硬度が85°以上のものは、繰り返しで試作の際、一部に反りが生じたため評価しなかった。

（２）硬度緩和
高分子計器(株)製マイクロゴム硬度計ＭＤ−１を用い、プローブを厚さ0.1mmの金属プレートに対し垂直にして弾性部材の凸形状の頂点に90秒間当て続けた時の硬度のピーク値と、90秒での硬度の値との差の長さ方向の５点平均を測定した。
現状、0.9°未満のものは実現しなかったが、より0に近い値をとる方がよいことは上記の説明より明らかである。

（３）濃度ムラ評価
現像剤量規制ブレードをカートリッジに組み込み、画像出しし、目視にて濃度ムラがないものを「○」、及び濃度ムラがあるものを「×」として評価した。なお、２種類の異なる印字速度にて実施を行った。

（４）現像ローラ汚染性評価
現像剤量規制ブレードと現像ローラとをカートリッジに組み込み、30日間放置後、画像出しし、目視にて現像ローラの汚染が見られなかったものを「○」、現像ローラの汚染が若干見られたものを「△」、及び現像ローラの汚染が見られたものを「×」として評価した。

表１から明らかなように、硬度が55°を超えて且つ硬度緩和が2.6°未満である弾性部材を備えた実施例の現像剤量規制ブレードは、比較例の現像剤量規制ブレードと比較して、濃度ムラの発生が改善されていることが分かる。また、実施例１，３，５の現像剤量規制ブレードは、硬度が高いか、硬度緩和が低いため、印字速度に関係なく濃度ムラの発生を抑制できることが分かる。更に、実施例１，２の現像剤量規制ブレードは、硬度が高いため、現像ローラの汚染性も改善できることが分かる。

本発明の現像剤量規制ブレードの一例の部分斜視図である。 本発明の現像剤量規制ブレードの一例の幅方向断面図である。 マイクロゴム硬度計ＭＤ−１のセンサ部の基本構造を示す図である。 本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。

符号の説明

１ 現像剤量規制ブレード
２ 金属プレート
３ 弾性部材
４ 取り付け穴
５ 感光体
６ 帯電ローラ
７ トナー
８ トナー供給ローラ
９ 現像ローラ
１０ 現像剤量規制ブレード
１１ ホルダ
１２ 転写ローラ
１３ クリーニングローラ
２０ 本体ケース
２１ スプリング板
２２ 変位検出部
２３ プローブ
Ｈ 金属プレート２から現像ローラと弾性接触する接触面の中心Ｐまでの高さ
Ｐ 画像形成装置に取り付けられる際に現像ローラと弾性接触する接触面の中心

Claims (6)

1. 帯状の金属プレートと、該金属プレートの幅方向一方側に該金属プレートの長さ方向と平行に配設された弾性部材とを備える現像剤量規制ブレードにおいて、
   前記弾性部材は、硬度が55°を超えて且つ硬度緩和が2.6°未満であることを特徴とする現像剤量規制ブレード。
2. 前記弾性部材は、硬度が70°を超えることを特徴とする請求項１に記載の現像剤量規制ブレード。
3. 前記弾性部材は、硬度が65°を超えて且つ硬度緩和が2.0°未満であることを特徴とする請求項１に記載の現像剤量規制ブレード。
4. 前記弾性部材は、硬度が55°を超えて且つ硬度緩和が1.2°未満であることを特徴とする請求項１に記載の現像剤量規制ブレード。
5. 前記弾性部材は、硬度が85°未満であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の現像剤量規制ブレード。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の現像剤量規制ブレードを用いた画像形成装置。

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