JP2013195615A - 現像剤層規制部材及びそれを備えた現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像剤担持体上に均一な現像剤層を形成することができ、良好な耐久性を備えた現像剤層規制部材を提供することを目的とする。
【解決手段】
ドクターブレード６８は、現像ローラ６２に圧接して、現像ローラ６２に坦持される現像剤の層厚を規制する。ドクターブレード６８は、現像ローラ６２に圧接する弾性部材６８２と、弾性部材６８２を支持する支持部材６８１とから構成され、弾性部材６８２の硬度が支持部材側から圧接面側に向かって連続的に小さくなっている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像形成装置等において現像剤坦持体上に形成する現像剤の層厚を規制するための現像剤層規制部材及びそれを備えた現像装置に関する。

電子写真方式を採用するプリンタ等の画像形成装置においては、像担持体である感光体の表面に形成される静電潜像に対して、現像装置から現像剤を供給して現像することによって可視像である現像剤像を形成し、さらに現像剤像を記録紙などの転写媒体に転写し、転写媒体上に転写された現像剤像を定着して堅牢な記録画像を形成する。

近年、カラーインクジェット方式の画像形成装置の普及により、電子写真方式を利用した画像形成装置においても、小型化及び低価格化が求められている。このような状況から、電子写真方式の現像装置としては、構造が簡単で小型化が可能な、非磁性一成分現像方式が有用であり、現在も改良技術の開発が進められている。

非磁性一成分現像方式は、現像剤担持体（以下、現像ローラと記す。）に担持された現像剤を感光体に接触させて現像を行う接触現像方式と、現像ローラと感光体の間に所定の間隙を隔てて現像を行う非接触現像方式に大別される。両者とも現像装置自身の構造は類似しており、両者ともコンパクトな特徴を有する。しかし、現像ローラ及び現像剤層規制部材（以下、ドクターブレードと記す。）の材質は、両者で異なる場合がある。

接触現像方式では、現像領域において均一な接触を得る為に、現像ローラは導電性を有するゴムなどの弾性部材から構成される。特に、感光体として感光体ドラムなどの剛体を用いる構成では、接触状態の不具合による損傷を防止する観点からもゴムなどの弾性部材よりなる現像ローラは有効である。このような弾性の現像ローラに対応する現像剤層規制部材（以下、ドクターブレードと記す）としては、金属シャフトからなるローラ型のもの又はゴム板若しくは金属板からなるブレード型のものなどが好適に用いられる。中でも、金属板からなるブレードは低コストに提供できる為、広く用いられている。

非接触現像方式では、現像ローラと感光体の間隙を精密に保持する必要があるため、現像ローラとして、金属等の剛体からなるローラ又はスリーブが用いられることが多い。これはゴムローラに比べ、表面の研磨精度が高く、駆動軸と表面の偏心を抑制しやすいためである。また非接触ゆえに、現像ローラとの接触による損傷の懸念が無いことも挙げられる。このような剛体の現像ローラに対しても、上記の弾性の現像ローラと同様のドクターブレードが採用可能であるが、現像剤層の規制部での接触安定化や損傷抑制の観点から、現像剤層の規制部が弾性部材で構成されたドクターブレードが用いられることが多い。

このようなドクターブレードとしては、金属板等の支持部材の上に弾性を有するブレード部材を配したものが一般的である。例えば、図５に示す特許文献１には、現像剤容器８４の一端にドクターブレード８３が備えられており、該ドクターブレード８３は、弾性を有する帯電付与層８０ａ及び中間層８０ｂからなるブレード部材８０並びに支持部材８２が、接着部材８１により一体化されることが開示されている。

特許文献１のドクターブレード８３では、中間層８０ｂの硬度を、現像ローラ８５に当接する帯電付与層８０ａよりも低くすることにより、現像ローラ８５への当接圧を精度よく制御することができ、現像剤粒子に対して適正な圧力を付与させることができる。

特開２００７−２５５９１号公報

しかしながら、特許文献１のブレード部材８０は、中間層８０ｂにより当接圧を制御するためにシート状の帯電付与層８０ａの厚さを薄くすると、帯電付与層８０ａが摩耗した場合に中間層８０ｂが露出し、帯電性が低下するという問題があった。また、特許文献１のブレード部材８０は、シート状の帯電付与層８０ａと中間層８０ｂが積層されたものであるため、高温高湿下において耐久性試験を行うと、帯電付与層８０ａと中間層８０ｂの界面において、剥離が発生する問題もあった。

本発明は上記のような現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像剤担持体上に現像剤層を均一に形成することができ、良好な耐久性を備えた現像剤層規制部材を提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明の現像剤層規制部材は、現像剤担持体に圧接して、現像剤担持体に坦持される現像剤の層厚を規制するものであって、現像剤担持体に圧接する弾性部材と、弾性部材を支持する支持部材とから構成され、弾性部材は、支持部材側から圧接面側に向かって硬度が連続的に小さくなることを特徴とする。

また、弾性部材は、ＪＩＳ（日本工業規格）Ａ硬度が４５°〜７０°である。また、弾性部材は、厚み方向に架橋剤の添加量が異なるゴム部材である。

また、本発明の現像装置は、上記の現像剤層規制部材を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、現像剤担持体上に均一な現像剤層を形成することができ、良好な耐久性を備えた現像剤層規制部材を提供することができる。

本発明の実施形態に係る現像装置Ｘを備えた画像形成装置Ｚの全体構成を表わす断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置Ｘの概略構成を表わす断面図である。 本発明の実施例に係る現像規制部材の概略図である。 本発明の実施例に係る現像規制部材と比較例との構成と評価を示す図である。 従来の現像剤量規制ブレードの概略構成を表わす断面図である。

以下、本発明の実施形態の現像装置について図面を参照して説明する。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ものではない。また、本実施形態として、一成分現像方式を採用した場合を例に挙げて説明するが、現像方式はこれに限らず、例えば二成分現像方式など、他の現像方式でも適用可能である。

図１は、本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘを備えた画像形成装置Ｚの全体構成を表す断面図である。先ず同図を用いて、画像形成装置Ｚの構成と動作内容について説明する。

画像形成装置Ｚは、印刷モードとして複写モード、プリンタモード及びＦＡＸモードを有しており、不図示の操作部からの操作入力や、パーソナルコンピュータ等の外部ホスト装置からの印刷ジョブの受信に応じた印刷モードが後述する制御部によって選択される。

画像形成装置Ｚは、原稿読み取り部１０、給紙部２０、印刷部３０及び排紙部４０に大別され、原稿読み取り部１０が給紙部２０の上方に配設され、排紙部４０が原稿読み取り部１０と給紙部２０の中間部位に配設されている。

以下に、上記各処理モードの中から複写モードについて説明する。ユーザが、原稿読み取り部１０のプラテンガラス１１上に原稿を載置した後、給紙部２０の給紙カセット２１或いは装置側面に設けられた手差しトレイ２３に記録紙を載置し、さらに装置の外装前面部に配置される操作パネル（不図示）上の条件入力キーで、印刷枚数及び印刷倍率などを入力した後に、操作パネルのスタートキーを操作すると複写動作が開始される。

スタートキーが操作されると、メイン駆動モータ（不図示）が始動し、各駆動ギヤが回転する。その後、給紙ローラ２２又は２２ａが回転して用紙等の記録媒体が装置内へ送出され、給紙された用紙はレジストローラ３１に到達して捕捉される。このレジストローラ３１により、用紙は、感光体ドラム３２上に形成される画像形成の開始部である画像先端部と同期をとるために一時停止され、用紙の先端部が均一にレジストローラ３１に押しつけられて用紙の先端位置の補正が行なわれる。

一方、原稿読み取り部１０においては、光源であるランプ１２ａが点灯し、ランプユニット１２が矢印Ｃ方向へ移動することで露光が開始される。ランプ１２ａにより原稿に照射された照射光は、原稿の画像情報を含む反射光となり、該反射光は、ランプユニット１２に設けられた第１ミラー１２ｂから第２ミラー１３、第３ミラー１４、光学レンズ１５から、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）１６へ入射されることによって読み取られる。このようにして読み取られた画像情報は、不図示のＣＣＤ回路で、光の画像情報が電気的信号に変換され、その画像情報信号は、設定された条件で画像処理が行われ、レーザスキャナユニット３３へプリントデータとして送信される。

他方、帯電ユニット３４により、感光体ドラム３２の周面の一部が軸方向全体に渡って所定帯電電位に帯電され、感光体ドラム３２が回転することによってその周面全体が所定の負の帯電電位に帯電される。帯電した感光体ドラム３２表面は、感光体ドラム３２の回転により次工程へ移動する。

次に、レーザスキャナユニット３３では、回転方向に複数の反射面を有したポリゴンミラー及び各種光学系により、半導体レーザから出射されたレーザ光が偏向されながら感光体ドラム３２へ照射される。これにより、レーザ光が前記帯電ユニット３４により帯電した感光体ドラム３２上を走査されて、感光体ドラム３２上に静電潜像が形成される。

その後、現像装置Ｘが備える現像槽６１内の負の直流電位が印加された現像ローラ６２により、現像槽６１内のトナーが回転する感光体ドラム３２表面上に供給され、静電潜像はこのトナーによって感光体ドラム３２上の電位ギャップに応じて顕像化される。

また、作像される記録紙は、タイミングを合わせてレジストローラ３１により、感光体ドラム３２方向へ搬送され、転写ユニット３６により感光体ドラム３２上のトナーが用紙に転写される。感光体ドラム３２上の残留したトナーはドラムユニットのクリーニングブレード３７ａによってかきとられ、クリーナーユニット３７により回収される。

前記クリーニングブレード３７ａによりトナーがかきとられた感光体ドラム３２の表面は、前記帯電ユニット３４へ移動する途中で除電装置３９により必要に応じて除電される。

他方、トナーの転写が終了した用紙は、定着装置３８の加熱ローラ３８ａ及び加圧ローラ３８ｂの間を通過して、熱及び圧力が加えられ、用紙上の未定着トナーが用紙に溶融及び固着され、排紙ローラ４１により排紙トレイ４２へ排出される。前記加熱ローラ３８ａは、その内部に設けられた加熱ヒータ３８ｃによって加熱される。

また、原稿読み取り部１０が備える原稿トレイ１９に原稿が載置されていることが、所定のセンサにより検出されている場合には、所定のスタートキー操作がなされたときに給紙ローラ５１が回転し、原稿トレイ１９上に載置された原稿が原稿読み取り部１０内へ送出されて所定の搬送経路Ｒｔ１中を搬送される。搬送経路Ｒｔ１には、レジストローラ５３が設けられており、レジストローラ５３によって原稿が捕捉され、原稿先端の位置決めが行われた後、所定のタイミングで原稿読み取り位置へ搬送される。

そして、前記ランプユニット１２が所定の停止位置で停止したまま搬送中の原稿を露光する。露光により得られた原稿からの反射光により原稿画像を読み取る処理は、前述した通りである。このようにして画像が読み取られた原稿は、原稿排出部１８へ排出される。

図２は、本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘの概略構成を表す断面図である。ここでは同図を用いて現像装置Ｘの構成と動作概要につき説明を行う。現像装置Ｘは、大略、現像剤を担持する現像ローラ６２、現像剤を収容する現像槽６１、現像槽６１の中で現像剤６０を撹拌搬送する撹拌搬送部材６３、６４及び６５を含み、該撹拌搬送部材６３、６４及び６５は、矢印で示すように紙面から見て反時計方向に回転している。

現像ローラ６２は、現像槽内で回転自在に設けられる現像ローラである。現像ローラ６２は、感光体ドラム３２を臨み、その軸線が感光体ドラム３２の回転軸線と平行になるように配置され、現像槽６１本体のフレーム部に支持される。

現像ローラ６２に担持される現像剤としては、例えば、非磁性の一成分現像剤が用いられる。現像ローラ６２の上流側に設けられたトナー供給ローラ６６により、その表面にトナーを吸着し、現像ローラ６２上に一定量のトナーを供給する。

現像ローラ６２の上方には、現像剤層規制部材として作用するドクターブレード６８が設けられている。詳細は後述するが、ドクターブレード６８は、支持部材６８１と弾性部材６８２とからなり、支持部材６８１の自由端側の先端部には弾性部材６８２としてのウレタンゴムなどのゴム部材が一体化されており、支持部材６８１の固定端側は固定用の板金７１及び７２により挟持され、ビス７３を用いて現像装置Ｘ本体に螺設されている。

支持部材６８１は薄く、ばね性を有する金属板金であり、このばね性によって弾性部材６８２を一定圧力で現像ローラ６２上へ押圧している。これにより、一定の帯電量を付与されたトナー層が現像ローラ６２上に担持される。これらの電荷を有するトナーが、現像ローラ６２及び感光体ドラム３２の間の電位差に応じて、現像ローラ６２から感光体ドラム３２へ供給されて静電潜像を現像し、トナー像を形成する。

現像槽６１は、たとえば硬質の合成樹脂などからなり、外観が略直方体形状を有する容器部材である。現像槽６１内において、第１撹拌搬送部材６５及び第２撹拌搬送部材６３は主として回転方向のトナーの攪拌と搬送の役割を持っている。両部材共に回転軸の周囲に設けられた薄い樹脂性、例えばＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）製の羽を有している。また、第３撹拌搬送部材６４は例えば硬質の合成樹脂製のスクリュー状の回転部材であって、主として軸方向のトナーの攪拌と搬送の役割を持っている。

第２撹拌搬送部材６３とトナー供給ローラ６６の間には、中間壁部材６９が設けられる。中間壁部材６９は、たとえば合成樹脂などからなる平板状の部材であり、現像槽６１の長手方向に延設され、現像槽６１の底部から立ち上がるように垂設される。中間壁部材６９の中央部には開口穴７０があって、槽内において、第２撹拌搬送部材６３からトナー供給ローラ６６へ向う現像剤の流れを形成している。

トナー供給ローラ６６は、芯金のまわりに円筒状のたとえば発泡ウレタンなどの多孔性部材による当接部が設けられたものであり、この穴部にトナーを吸着させつつ、現像ローラ６２を摺擦することでトナーを現像ローラ６２に供給し、且つ現像後、現像ローラ６２に残った残余分のトナー層をクリーニングする役割も持つ。

図３に、本発明に係る現像剤層規制部材の一実施例であるドクターブレード６８の概略図を示す。ドクターブレード６８は、支持部材６８１及び弾性部材６８２とからなり、支持部材６８１の先端に弾性部材６８２としてウレタンゴムなどのゴム部材が一体化されている。

支持部材６８１は、薄くてばね性を有する金属板金、例えば、リン青銅やステンレス製の板金又はベリリウム銅板等からなる。支持部材６８１の厚みは約０．１２ｍｍであり、弾性部材６８２の支持部を除いた長さは約２５ｍｍである。支持部材６８１のばね性を利用して弾性部材６８２を一定圧力で現像ローラ６２上に押圧することにより、現像剤には一定の帯電量が付与され、現像ローラ６２上に均一なトナー層となって担持される。

弾性部材６８２は、例えばウレタン製のゴム部材であり、現像ローラ６２に接する側のゴム硬度がＪＩＳ（日本工業規格）Ａ硬度で４５°で、支持部材６８１に接する側のゴム硬度が７０°となっている。弾性部材６８２は、同一物質の連続相からなり、その間のゴム硬度は急激な硬度変化や実質的な界面がなく、ゆるやかにゴム硬度が変化したものとなっている。

このようにゴム硬度を厚み方向で変化させる方法として、例えば、ゴムを架橋し、ゴムを固める際に、厚み方向に加熱条件を変えることや、架橋剤の添加量を厚み方向に変えることで厚み方向に硬度を変えることができる。このような方法によれば、同一物質で厚み方向に硬度が連続的に変化したゴム部材を製造することができ、硬度の異なるゴム部材を貼り合わせて２層構造の圧接部材を作製するよりも、安価に作製することができる。

支持部材６８１と弾性部材６８２は、接着剤等で固定しても良いし、両部材を同時に一体成型しても良い。一体成型の場合は、支持部材６８１に、成型に耐える耐熱性を有する材料を選択することが望ましい。
＜ドクターブレードの評価＞
一般に、ドクターブレードが現像ローラ６２に圧接するニップ幅が狭くなると、現像剤の摩擦が不十分となり、現像剤に付与される帯電量が減少する。その結果、現像剤は意図しない方向にも飛散しやすくなり、印刷画像にはカブリと呼ばれるトナーの汚れが生じる。

また、ドクターブレードの圧接力が不均一になると、現像ローラ６２上の現像剤の層厚がばらつき、特にハーフトーンを印刷した際には画像に濃淡ムラとして視認される。また、圧接部材の耐久性が低いと、圧接部材に欠けや摩耗が生じて、現像ローラ６２上の現像剤にスジが生じる。

そこで、本実施例のドクターブレード６８と比較例１〜３において、ドクターブレードの圧接部材の硬度を異ならせて、上記のムラ、カブリ、及び耐久性の観点から評価を行った。実施例及び比較例におけるドクターブレードの構造と評価結果を図４に示す。

図４に示すように、実施例のドクターブレード６８は、弾性部材６８２が圧接面側で軟らかく（硬度４５°）、支持部側で硬く（硬度７０°）なるように、１つの部材の中で硬度が連続的に変えられたものである。

一方、比較例１は、圧接面側に配された軟層（硬度４５°）と支持部側に配された硬層（硬度７０°）が接着材により接合されたものである。また、比較例２は、全体が１つの軟層（硬度４５°）で形成されたものであり、比較例３は、全体が１つの硬層（硬度７０°）で形成されたものである。

実施例及び比較例のムラ、カブリ、及び耐久性を評価するため、連続実写テストを行った。連続実写のテスト装置は、シャープ株式会社製の型番ＡＲ−Ｃ２６０を使用し、常温常湿（２０℃／６０％）の環境下において、感光体に対する現像ローラの周速比を０．９０として、単色で２０Ｋ（２０×１０００）枚の連続実写テストを行い、初期および２０Ｋ後の画像品質（ムラ、カブリ）と圧接部材の状態（耐久性）を調べた。
＜ムラの評価方法＞
ムラの評価は、画像濃度が０．５〜０．８となるハーフトーンで印刷された画像の均一性を目視により評価した。ムラは、ハーフトーン画像に濃度ムラがないものを「○」とし、ハーフトーン画像に濃度ムラがあるものを「×」と評価した。
＜カブリの評価方法＞
カブリの評価は、濃度測定機（商品名：Ｘ−ｒｉｔｅ９３８（登録商標）、Ｘ−ｒｉｔｅ社製）を用いて、カブリの濃度を測定することにより評価した。カブリの濃度の測定方法としては、印刷前の白紙の濃度を予め所定位置で測定しておく。そして、白紙の所定位置の上部に５×５ｃｍ四方のベタ画像を印刷し、再度、所定位置の濃度を測定して初期の濃度との濃度差をカブリの濃度とした。カブリは、濃度が０．０１５未満の場合を「○」とし、濃度が０．０１５以上の場合を「×」と評価した。
＜耐久性の評価方法＞
耐久性の評価は、連続実写テストの後、ドクターブレードの圧接面を光学顕微鏡により観察し、欠けおよび磨耗の有無を調べた。欠けおよび摩耗が殆どないものを「○」、欠けおよび磨耗が見られるものを「×」と評価した。
＜評価結果＞
図４に示すように、本実施例のドクターブレード６８は、弾性部材６８２が同一物質の連続相からなり、硬度の軟らかい部分から硬い部分に連続的に変化しているため、気泡や異物の混入によって現像ローラへの圧接力が不均一になることがなく、現像ローラ６２上に均一な層厚のトナー層が形成されるため、ハーフトーンの画像を印刷してもムラが視認されることは無かった。これに対して、比較例１は、軟層と硬層の２層界面に気泡や異物等が混入しやすく、現像ローラへの圧接力が不均一となってトナー層厚のばらつきが生じることにより、ハーフトーンの印刷画像ではムラが視認された。

また、本実施例のドクターブレード６８は、弾性部材６８２の圧接面側の硬度が軟らかくなっているため、現像ローラに対して十分なニップ幅を確保することができる。また、支持部側の硬度が硬くなっているため、弾性部材６８２全体の歪みが抑えられ、ニップ幅や圧接力が安定するため、トナーに帯電量を安定して付与させることができる。このため、トナーの意図しない方向への飛散が防止され、印刷画像にもトナーの汚れによるカブリが視認されない。これに対して、比較例３は、圧接部材の全体の硬度が硬いため、現像ローラを圧接したときの歪みは少ないがニップ幅が小さくなるため、トナーの帯電量が減少して意図しない方向への飛散が生じ易くなり、印刷画像にカブリが視認された。

また、本実施例のドクターブレード６８は、弾性部材６８２の硬度が圧接面側で軟らかく、支持部側で硬くなっているため、弾性部材６８２の歪みが抑えられ、圧接面での摩耗や欠けが生じ難く、連続実写テストの後も良好な圧接面を維持していた。これに対して、比較例２は、圧接部材の全体の硬度が軟らかいため、ニップ幅を大きくすることができるが、圧接部材の表面が現像ローラの回転方向に引っ張られて歪みが生じる。このため、連続実写テストの間に圧接面が摩耗したり、欠けが生じたりした。

なお、本実施例では現像ローラ上の現像剤の厚みを規制する現像剤層規制部材で説明したが、感光体上の残留現像剤や、転写ベルト上の残留現像剤を除去するクリーニング部材に適用することも可能である。

１０ 原稿読み取り部
１１ プラテンガラス
１２ ランプユニット
１２ａ ランプ
１２ｂ 第１ミラー
１３ 第２ミラー
１４ 第３ミラー
１５ 光学レンズ
１６ ＣＣＤ
１８ 原稿排出部
１９ 原稿トレイ
２０ 給紙部
２１ 給紙カセット
２２、２２ａ 給紙ローラ
２３ 手差しトレイ
３０ 印刷部
３１ レジストローラ
３２ 感光体ドラム
３３ レーザスキャナユニット
３４ 帯電ユニット
３６ 転写ユニット
３７ クリーナーユニット
３７ａ クリーニングブレード
３８ 定着装置
３８ａ 加熱ローラ
３８ｂ 加圧ローラ
３８ｃ 加熱ヒータ
３９ 除電装置
４０ 排紙部
４１ 排紙ローラ
４２ 排紙トレイ
５１ 給紙ローラ
５３ レジストローラ
６０ 現像剤
６１ 現像槽
６２ 現像ローラ
６３、６４、６５ 撹拌搬送部材
６６ トナー供給ローラ
６８ ドクターブレード
６８１ 支持部材
６８２ 弾性部材
７０ 開口穴
７１、７２ 板金
７３ ビス
Ｘ 現像装置
Ｚ 画像形成装置

Claims (4)

1. 現像剤担持体に圧接して、前記現像剤担持体に坦持される現像剤の層厚を規制する現像剤層規制部材であって、
   前記現像剤層規制部材は、前記現像剤担持体に圧接する弾性部材と、前記弾性部材を支持する支持部材とから構成され、
   前記弾性部材は、支持部材側から圧接面側に向かって硬度が連続的に小さくなることを特徴とする現像剤層規制部材。
2. 前記弾性部材は、ＪＩＳ Ａ硬度が４５°〜７０°であることを特徴とする請求項１記載の現像剤層規制部材。
3. 前記弾性部材は、厚み方向に架橋剤の添加量が異なるゴム部材であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像剤層規制部材。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の現像剤層規制部材を備えたことを特徴とする現像装置。