JP2013228636A

JP2013228636A - 現像装置、カートリッジ、及び画像形成装置

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Publication number: JP2013228636A
Application number: JP2012101859A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Mitsui; 良浩三井; Nobuyoshi Yoshida; 延喜吉田; Kodai Hayashi; 浩大林; Hitoshi Taniguchi; 仁谷口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2013-11-07
Anticipated expiration: 2032-04-26
Also published as: JP6091080B2; CN103376710A; US20130287453A1

Abstract

【課題】本発明の目的は、トナー劣化を低減するために現像ローラと供給ローラとの相対周速比を小さくしても、ベタ追従性不良を防止し、高画質で長寿命対応可能にすること。
【解決手段】トナーを担持して搬送する現像ローラと、現像ローラに当接して現像ローラに現像剤を供給する供給ローラと、先端部を現像ローラの回転方向上流側に向けて現像ローラに当接して現像ローラに担持されるトナーの層厚を規制する規制ブレードと、を有し、現像ローラと供給ローラは、その当接部において互いの表面が同方向に移動するように回転し、規制ブレードは、前記先端部に、現像ローラの回転方向上流側に向けて現像ローラの表面から離れる形状に形成された現像剤取り込み部を設け、前記現像剤取り込み部が現像ローラとの当接位置よりも現像ローラの回転方向上流側に位置するように、前記現像剤取り込み部を設けた先端部を現像ローラに当接するように配置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、現像剤を用いて現像する現像装置、前記現像装置を有するカートリッジ、及び前記現像装置を用いた画像形成装置に関する。

従来から１成分トナーを用いて静電潜像を可視化する現像装置として、トナーを担持搬送する現像剤担持体としての現像ローラと、現像ローラの周囲に配置され現像ローラにトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラと、を備えたものが知られている。

この現像装置においては、供給ローラと現像ローラとの機械的摺擦によりトナーが摩擦帯電されながら現像ローラに供給される。供給されたトナーは現像剤規制部材によって、現像ローラ上のトナー層厚が一定量に規制された後、静電潜像担持体である感光体ドラムとの近接領域である現像領域に搬送され、静電潜像をトナー像として可視化する。

現像領域で現像に使用されずに現像ローラ上に残留したトナーは、供給ローラとの当接部で現像ローラから機械的摺擦により掻き取られる。それと同時に、供給ローラから現像ローラに対してトナーが供給される。一方、掻き取られたトナーは、供給ローラ内部や周囲のトナーと混合される。

従来提案されている現像装置においては、トナー供給量と未現像トナーの掻き取り性能を両立できるように、現像ローラと供給ローラとの表面が互いに相対周速比を有するように配置されている。

例えば、現像ローラと供給ローラとの当接部で互いの表面が順方向（同方向）に移動し、現像ローラの周速ＶＤＲと供給ローラの周速ＶＳＰとの比が｜ＶＳＰ／ＶＤＲ｜≦０．５若しくは１．５≦｜ＶＳＰ／ＶＤＲ｜≦４である現像装置が提案されている。この現像装置においては、表面周速比を上記範囲に設定することで、現像ローラ上の未現像トナーの残留を抑制することにより、トナーの劣化を低減している（特許文献１参照）。

特開２００６−２０８６１９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているように、現像ローラと供給ローラの当接部で互いの表面が順方向に移動するよう配置された現像装置において、画像後端部の濃度が薄くなるベタ追従性不良が発生する場合がある。ベタ追従性不良は供給ローラから現像ローラへのトナー供給量が不十分である場合、つまり現像ローラの周速と供給ローラの周速との比である相対周速比が小さい場合に発生する。特許文献１の現像装置において、十分なベタ追従性を満足するためには、現像ローラと供給ローラとの相対周速比がなるべく大きい設定を選択し、トナー供給量を増加させる必要がある。

しかし、このような対応でベタ追従性不良は解消するものの、特に生産性が高く画像形成スピードの速い画像形成装置では、供給ローラが非常な高速で回転することとなり、供給ローラに係わる駆動系が発熱するなどの問題が発生する。更に、供給ローラと現像ローラとの間の機械的摺擦力が増加し、トナーの劣化が促進してしまう。トナー劣化、すなわちトナー表面における外添剤の遊離・埋没が促進されると、凝集度の増加やトナー帯電性能低下を招き、現像ローラ上にトナーが融着するトナーフィルミング等の問題が発生し、長寿命化の妨げとなってしまう。

本発明の目的は、トナー劣化を低減するために現像ローラと供給ローラとの相対周速比を小さくしても、ベタ追従性不良を防止し、高画質で長寿命対応可能な現像装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接して前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、自由端である先端部を前記現像剤担持体の回転方向上流側に向けて前記現像剤担持体に当接して前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、を有する現像装置において、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材は、その当接部において互いの表面が同方向に移動するように回転し、前記現像剤規制部材は、前記先端部に、前記現像剤担持体の回転方向上流側に向けて前記現像剤担持体の表面から離れる形状に形成された現像剤取り込み部を設け、前記現像剤取り込み部が前記現像剤担持体との当接位置よりも前記現像剤担持体の回転方向上流側に位置するように、前記現像剤取り込み部を設けた先端部を前記現像剤担持体に当接するように配置したことを特徴とする。

本発明によれば、現像剤担持体に担持して搬送される現像剤が、現像剤規制部材の先端部に設けた現像剤取り込み部に取り込まれて保持される。このため、トナー劣化を低減するために現像剤担持体と現像剤供給部材との相対周速比を小さくしても、ベタ追従性不良を防止し、高画質で長寿命対応可能な現像装置を提供できる。

現像装置を有する画像形成装置の概略図である。現像装置の概略図である。（ａ）は実施例１に係る規制ブレードの現像ローラに対する当接状態を示す概略図、（ｂ）は比較例に係る規制ブレードの現像ローラに対する当接状態を示す概略図である。（ａ）は実施例１に係るＶＳＰ／ＶＤＲに対するトナー帯電量を測定した結果を示すグラフ、（ｂ）は実施例１に係るＶＳＰ／ＶＤＲに対するプレコート量を測定した結果を示すグラフである。（ａ）は現像ローラと供給ローラがカウンター回転の場合の供給プロセスを説明する概略図、（ｂ）現像ローラと供給ローラがウィズ回転の場合の供給プロセスを説明する概略図である。ＶＳＰ／ＶＤＲに対する規制ブレード通過後のコート量を実施例と比較例で比較したグラフである。（ａ）は実施例１における現像ローラに対するトナー取り込み領域の変動を示す概略図、（ｂ）は比較例における現像ローラに対するトナー取り込み領域の変動を示す概略図である。実施例２及び実施例３に係る規制ブレードの概略図である。実施例３に係るＶＳＰ／ＶＤＲに対する規制ブレード通過後のコート量を実施例と比較例で比較したグラフである。（ａ）（ｂ）は実施例４に係る規制ブレードの概略図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

〔実施例１〕
以下に説明する実施例では、画像形成装置に用いられる現像装置を例示して説明する。

（１）画像形成装置の構成と動作の概略
図１は、本実施例に係る画像形成装置の全体概略構成を示す構成図である。この画像形成装置は、像担持体であるドラム状の感光体ドラム１の周辺に、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、転写ベルト５、クリーニング装置６が順に配設されている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を一様帯電する帯電手段である。露光装置３は、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線等を感光体ドラム１に照射する露光手段である。現像装置４は、感光体ドラム１に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段である。転写ベルト５は、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を転写する中間転写体である。クリーニング装置６は、転写後に感光体ドラム１上に残ったトナーを除去するクリーニング手段である。

また、画像形成装置には、図示しない給送トレイ等から感光体ドラム１の回転と同期して記録媒体としての転写紙Ｐを給送・搬送するレジストローラ対７と、中間転写ベルト５の端部に転写紙Ｐにトナー像を転写する２次転写ローラ８とが設けられている。更に図示していないが、転写紙Ｐ上のトナー像の定着を行う定着装置が備えられている。

上記構成の画像形成装置において、矢印ａ方向に回転する感光体ドラム１の表面は、帯電ローラ２で正又は負の所定の帯電電位に一様帯電された後、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が感光体ドラム軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像領域において、現像装置４により帯電したトナー（現像剤）を付着させることで現像されトナー像となる。その後、感光体ドラム１上のトナー像は、トナー像とは逆極性の電荷を転写ベルト５に供給することで、転写ベルト５上に一旦転写される。

一方、転写紙Ｐは図示しない給送搬送装置で給送・搬送され、レジストローラ対７により所定のタイミングで転写ベルト５と２次転写ローラ８とが対向する２次転写部に送出・搬送される。そして２次転写ローラ８にトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、転写ベルト５上のトナー像が転写紙Ｐに転写される。次いで、転写紙Ｐは、転写ベルト５から分離され、図示しない定着装置に送られ、定着装置でトナー像が定着された後、装置外に排出される。

転写ベルト５にトナー像が転写された後の感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置６のクリーニングブレード６１によりクリーニングされ、感光体ドラム１上に残ったトナーが除去される。

（２）現像装置の構成と動作の概略
次に、現像装置４について説明する。図２は、現像装置の構成を示す構成図である。図２に示すように、この現像装置４は、その開口部から周面の一部を露出させて感光体ドラム１に対向する現像剤担持体としての現像ローラ４２と、現像剤供給部材としての供給ローラ４３と、現像剤規制部材としての規制ブレード４４とを備えている。また、トナー格納室４０内には、現像剤搬送部材としてのアジテータ４５を備えている。

現像ローラ４２は、現像剤としてのトナーを担持して搬送する。供給ローラ４３は、現像ローラ４２に当接して現像ローラ４２にトナーを供給する。規制ブレード４４は、自由端である先端部を現像ローラ４２の回転方向上流側に向けて現像ローラ４２に当接して現像ローラ４２に担持されるトナーの層厚を規制する。この現像装置４において、現像ローラ４２と供給ローラ４３は、その当接部において互いの表面が同方向に移動するように回転する構成となっている。

以下、現像装置の動作の概略について説明する。

現像装置４において、トナー格納室４０内に収容されているトナーは、アジテータ４５により現像ローラ４２が配置される現像室４１に汲み上げられる。汲み上げられたトナーは現像ローラ４２と供給ローラ４３との接触部の重力方向上側に貯留し、供給ローラ４３の回転に伴い、供給ローラ４３と現像ローラ４２の接触部で機械的に摺擦される。本摺擦によりトナーが摩擦帯電し、現像ローラ４２上に担持、供給される。

現像ローラ４２に供給されたトナーは、現像ローラ４２にトナーを介して当接している規制ブレード４４により適当な層厚に薄層化される。同時に、現像ローラ４２に供給されたトナーは、現像ローラ４２と規制ブレード４４との間に挟まれることで、現像ローラ４２表面、規制ブレード４４表面と摩擦され、所望の極性に摩擦帯電される。そして、現像ローラ４２の矢印方向の回転により、感光体ドラム１との対向部である現像領域に搬送される。現像領域では、現像ローラ４２上のトナー層が不図示のバイアス印加手段による現像電界によって、感光体ドラム１上の静電潜像を現像し、トナー像として可視化される。現像領域で現像に使用されず現像ローラ４２上に残留したトナー層は、供給ローラ４３との当接部で摺擦混合される。同時に現像ローラ４２上には供給ローラ４３の回転により現像剤が新たに供給される。一方、供給ローラ４３によって摺擦混合された未現像トナーは、供給ローラ４３の回転により下方のトナー格納室４０内に戻され、アジテータ４５の回転によりトナー格納室４０内で攪拌混合される。

以下、本実施例における現像装置の各部の詳細条件を説明する。

トナーは、非磁性一成分の負帯電性トナーを用いている。なお、本実施例では初期状態で凝集度が５〜４０％のトナーを用いている。このような凝集度を持つトナーを用いることで耐久を通してトナーの流動性を確保することが可能である。また、トナーの凝集度については、以下のようにして測定を行った。

測定装置としては、デジタル振動計（DEGITAL VIBLATIONMETERMODEL 1332 SHOWA SOKKI CORPORATION製）を有するパウダーテスター（細川ミクロン社製）を用いた。

測定法としては、振動台に３９０メッシュ、２００メッシュ、１００メッシュのふるいを目開の狭い順に、すなわち１００メッシュふるいが最上位にくるように３９０メッシュ、２００メッシュ、１００メッシュのふるい順に重ねてセットした。

このセットした１００メッシュふるい上に正確に秤量した試料（トナー）５ｇを加え、デジタル振動計の変位の値を０．６０ｍｍ（peak-to-peak）になるように調整し、１５秒間振動を加えた。その後、各ふるい上に残った試料の質量を測定して下式に基づき凝集度を得た。その際の測定サンプルは、それぞれ事前に２３℃、６０％ＲＨ環境下において２４時間放置したものであり、測定は２３℃、６０％ＲＨ環境下で行った。

凝集度（％）＝（１００メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×１００＋（２００メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×６０＋（３９０メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×２０

供給ローラ４３はφ１５ｍｍであって、φ６ｍｍの導電性の芯金上に可撓性を有する発泡ポリウレタンを形成したものを用いている。また表面硬度はＡｓｋｅｒ−Ｆで５０〜８０°を用いることができる。また、供給ローラ４３は、現像ローラ４２に対して侵入量１．０ｍｍで配置される。

現像ローラ４２はφ１５ｍｍであって、φ６ｍｍの導電性の芯金上にシリコーンゴムを基層とし、その上にウレタンゴムを表層として形成したものを用いている。なお、現像ローラ４２の体積抵抗率としては１×１０^４〜１０^１２Ω・ｃｍのものを用いることができる。また、表面硬度はＡｓｋｅｒ−Ｃで３０〜７５°の範囲のものを用いることができる。また、現像ローラの回転速度は２００ｒｐｍである。

供給ローラ４３は、現像ローラ４２と逆方向に回転、すなわち両ローラ４３，４２の当接部で互いに表面が同方向に移動するように回転される。現像ローラ４２の表面周速ＶＤＲに対する供給ローラ４３の表面周速ＶＳＰの比、すなわちＶＳＰ／ＶＤＲは、トナー劣化を抑制するために１４０％に設定している。

（３）規制ブレードの構成及び効果
次に、規制ブレード４４の構成について説明する。

現像剤規制部材としての規制ブレード４４は、図２に示すように自由端である先端部を現像ローラ４２の回転方向上流側に向けて現像ローラ４２に当接する、いわゆるカウンター当接である。また、規制ブレード４４は、現像ローラ４２に対して規制ブレード４４の先端部が上方を向くように配置されている。規制ブレード４４は、厚さ１ｍｍのＳＵＳ板を用い、その先端部を２０ｇｆ／ｃｍとなるように現像ローラに当接させている。また、規制ブレード４４と現像ローラ４２の芯金とは同電位としている。

図３（ａ）に規制ブレード４４の先端部の形状の拡大図を示す。規制ブレード４４は、先端部に、現像ローラ４２の回転方向上流側に向けて現像ローラ４２の表面から離れる形状に形成された現像剤取り込み部を設けている。ここでは、前記現像剤取り込み部として、
前記先端部に、現像ローラ４２の回転方向上流側に向けて現像ローラ４２の表面から離れる形状に形成された円弧部４４ａを設けている。この円弧部４４ａが現像ローラ４２との当接位置よりも現像ローラ４２の回転方向上流側に位置するように、円弧部４４ａを設けた先端部を現像ローラ４２に当接するように規制ブレード４４を配置している。

このブレード先端部の円弧部４４ａは、所定の曲率半径Ｒを有している。このブレード先端部の円弧部４４ａの曲率半径Ｒの範囲は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲を用いることができる。本実施例のように、ＳＵＳ板（ＳＵＳブレード）の先端部に対して曲率半径Ｒの円弧部４４ａを形成する手段としては、プレス等の折り曲げ加工の他に、電気化学機械加工、放電機械加工、レーザービーム機械加工、等の方法によって加工が可能である。この円弧部４４ａを設けたブレード先端部を、現像ローラ４２に当接するように配置している。

以下、本実施例の作用効果について比較例を用いながら説明する。

（３−１）ベタ追従性不良に対する効果
図３（ｂ）に示すように、比較例１−１として規制ブレード（ＳＵＳ板）４４の先端部を現像ローラ４２の当接面側から切断加工したものを用いた。図３（ｂ）に示すように、規制ブレード４４の先端部は切断加工により切断方向に曲がっており、曲率半径Ｒに相当する先端の曲がり量は０．０２ｍｍであった。実施例１−１、実施例１−２、実施例１−３として、規制ブレード４４の先端部（円弧部）の曲率半径Ｒが、それぞれ０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍの場合を示す。

表１に画像形成装置において供給ローラの回転速度を任意に変更可能とし、ＶＳＰ／ＶＤＲに対するベタ追従性不良発生の有無を検証した結果を示す。なお、ＶＳＰ／ＶＤＲが負の値の場合は、当接部において供給ローラ４３の表面が現像ローラ４２の表面に対して逆方向に回転した状態である（以下、カウンター回転と呼ぶ）。一方、ＶＳＰ／ＶＤＲが正の値の場合は、当接部において供給ローラ４３の表面と現像ローラ４２の表面の回転方向が同方向の状態である（以下、ウィズ回転と呼ぶ）。ＶＳＰ／ＶＤＲが１００％の場合は当接部において供給ローラ４３と現像ローラ４２の表面周速が同じであり、ＶＳＰ／ＶＤＲが０％の場合は当接部において供給ローラ４３が停止している、という条件を意味する。

また、ベタ追従性の判定は以下の条件で実施した。画像形成装置において感光体ドラム上の背景電位を−５００Ｖ、露光後の電位となる明部電位を−１００Ｖとし、現像ローラの芯金に印加する現像バイアスを−３００Ｖとした。印刷環境は温度２３℃、湿度５０％であり、縦送りのレター紙（１１×８．５ｉｎｃｈ）において一面にベタ画像を印刷した際の画像を観察し、十分な濃度がある（○）、濃度が多少不足する（△）、濃度が不足する（×）によって判定した。

比較例、実施例共にカウンター回転の−９０％ではベタ追従性不良は発生しなかった。また−９０％と同等の相対速度差となるウィズ回転の２９０％においてもベタ追従不良は発生しなかった。しかしながら比較例１−１ではカウンター回転、ウィズ回転に関係なくＶＳＰ／ＶＤＲが小さくなる条件ではベタ追従性不良が発生した。一方、実施例ではカウンター回転でＶＳＰ／ＶＤＲを小さくした場合にベタ追従性不良が発生したが、ウィズ回転で２９０％から周速比を小さくしてもベタ追従性不良は発生しなかった。

表１に示すようにウィズ回転であって、且つトナー劣化に対して有利となるＶＳＰ／ＶＤＲが小さい設定の場合に、本実施例の円弧部を設けた先端部を有する規制ブレードを使用することで、ベタ追従性不良の発生を防止可能という特有の効果が発揮される。

前述の特有の効果は、第一に、現像ローラ４２における規制ブレード４４で規制される直前のトナーコート（以下、プレコートと呼ぶ）の性質がウィズ回転とカウンター回転とで異なっているという特徴に起因する。詳しくは、ウィズ回転の場合はカウンター回転の場合に対して相対的にプレコートのトナー帯電量が高いという特徴に起因する。第二に、規制ブレード４４の先端部（円弧部４４ａ）を現像ローラ４２に当接させると、プレコート量が少量であっても、そのトナー帯電量が高いと比較例に比べて規制ブレード４４を通過した後のコート量が多くなるという特徴に起因する。

以下、第一の特徴、すなわちウィズ回転の場合はカウンター回転の場合に対して相対的にプレコートのトナー帯電量が高いという特徴について、実験結果と共に詳細に説明する。

図４に、実施例１の現像装置においてプレコート量ｍｇ／ｃｍ^２、及びプレコートのトナー帯電量μＣ／ｇとＶＳＰ／ＶＤＲとの関係を検証した実験結果を示す。なお、プレコートはベタ画像印刷中の画像後端付近にて現像装置の動作を停止し、測定している。

まずプレコートのトナー帯電量の傾向について説明する。図４（ａ）に示すように、カウンター回転においてはプレコート量に関わらずトナー帯電量は低め略一定であり、ウィズ回転においては表面周速比が１００％を上回るポイントからトナー帯電量が増加する傾向となる。この傾向の違いはカウンター回転とウィズ回転のプレコート形成プロセスが異なることに起因する。

図５の模式図を用いてカウンター回転の場合とウィズ回転の場合の供給プロセスの違いを説明する。現像ローラ４２上のトナーが消費された後、図５（ａ）に示すカウンター回転の場合は供給ローラ４３内に含まれる低帯電量のトナーが現像ローラ４２との当接部で矢印方向に吐き出され、プレコートを形成する。そのため、供給ローラ４３の周速比を変更してもカウンター回転領域ではトナー帯電量は低め略一定である。

一方、ウィズ回転は、図５（ｂ）に示すように供給ローラ４３のトナー吸い込み部が現像ローラ４２に対してのトナー供給側に相当する。従って供給ローラ４３が内部に含む低帯電量のトナーが現像ローラ４２に対して直接供給されるわけではない。ウィズ回転の場合は、供給ローラ４３が含むトナー、もしくは供給ローラ４３によって搬送された周囲のトナーが、現像ローラ４２と供給ローラ４３とのニップ（当接部）で摺擦されて摩擦帯電し、現像ローラ４２に鏡像力で付着することでプレコートを形成する。

この供給プロセスの違いにより、カウンター回転に比べて、ウィズ回転の方が現像ローラにおけるプレコートのトナー帯電量は高くなる。摩擦帯電はＶＳＰ／ＶＤＲが大きくなると活発になるため、図４（ａ）に示すようにＶＳＰ／ＶＤＲが大きくなるとプレコートのトナー帯電量が高くなる傾向を示すことになる。

プレコート量は図４（ｂ）に示すようにＶＳＰ／ＶＤＲに依存する。カウンター回転の方がＶＳＰ／ＶＤＲに対するプレコート量の傾きが大きく、ウィズ回転はカウンター回転に比べてＶＳＰ／ＶＤＲに対するプレコート量の傾きが小さくなる。本傾向は横軸のＶＳＰ／ＶＤＲに対する供給ローラ４３と現像ローラ４２との相対周速差の違い、及び前述したウィズ回転とカウンター回転の供給プロセスの違いに起因する。

次に、第二の特徴、すなわち規制ブレード４４の先端部（円弧部４４ａ）を現像ローラ４２に当接させるとプレコート量が少量であっても、そのトナー帯電量が高いと比較例に比べて規制ブレード４４を通過した後のコート量が多くなるという特徴について、実験結果と共に詳細に説明する。

図６に実施例１−１と比較例１−１とで、ＶＳＰ／ＶＤＲに対するコート量の関係を検証した結果を示す。なお、規制ブレード通過後の現像ローラ上のコート量は、プレコート量と同じように、ベタ画像後端で現像装置の動作を停止して測定した。

図６に示すように、ＶＳＰ／ＶＤＲが負の領域、つまりカウンター回転の場合のトナー帯電量が低いプレコートに対する前述のコート量は、ブレード先端の曲率半径Ｒが０．１ｍｍである実施例１−１も、ブレード先端の曲率半径Ｒが０．０２ｍｍの比較例１−１もほぼ同等量である。それに対して、ＶＳＰ／ＶＤＲが正の領域、つまりウィズ回転の場合のトナー帯電量が高いプレコートに対する前述のコート量は、比較例１−１の場合に比べて、実施例１−１の場合の方が多くなる。

この結果は、実施例１−１が、図３（ａ）に示すように、規制ブレード４４の先端部に現像剤取り込み部としての円弧部４４ａを設けてトナーを取り込む領域を広く有し、トナーを保持する領域があることに起因する。

このような場合、プレコートのトナー帯電量が相対的に高いと、規制ブレードの先端に帯電量を有したトナーが保持されるようになり、プレコート量が見かけ増加したような効果が生じる。一方、プレコートのトナー帯電量が低い、すなわちカウンター回転の場合には、現像ローラに対する鏡像力が弱いが故に、規制ブレードの先端にトナーが保持され難い。また保持されたとしても現像ローラに対する付着力が弱いが故に、プレコート量が見かけ増加する効果は得られなかった。

一方、比較例１−１は、図３（ｂ）に示すように、規制ブレード４４の先端部でトナーを取り込む領域が狭いため、本実施例のような効果は得られない。この規制プロセスでは、プレコートが少なく疎らになってしまった場合には、プレコートの上層を削り取り、下層を通すだけとなるので疎らな状態のままに現像ローラ上にコートが形成されてしまう。このような状態でベタ画像の印刷が続くと、画像後端で供給ローラからの供給量が減少すると現像ローラ上のコート量が不足し、ベタ追従性不良が発生する。以上が、ベタ追従性不良に対する発明の作用効果である。

（３−２）低温低湿環境におけるカブリのレベル検証
次に、画像背景部にトナーが付着してしまうカブリのレベルを検証した結果を示す。実験は、低温低湿環境となる温度１５℃、湿度１０％の実験環境で、表１と同等の画像形成条件でベタ白印刷を行い、カブリがない（○）、わずかにカブリがある（△）、カブリが多い（×）としてカブリのレベルを判定した。なお、カブリは表１に示した実験環境である温度２３℃、湿度５０％では発生していない。

表２に示すように、規制ブレードの先端部（円弧部４４ａ）の曲率半径Ｒが０．５ｍｍのＶＳＰ／ＶＤＲが２９０％のウィズ回転においてカブリ（×）レベルが発生した。一方、カウンター回転においてはカブリは発生しなかった。以下、本傾向を示した理由を説明する。

カブリは未現像時の現像ローラのコート量が多くなりすぎることで発生していた。供給ローラ４３が現像ローラ４２上にプレコートを形成し、その後規制ブレード４４で規制され摩擦帯電されたトナーは、プレコートよりもトナーの帯電量は高くなる。そして、画像形成に使用されず未現像となったトナーは、再度供給ローラ４３と現像ローラ４２との当接部（ニップ）に到達し、剥ぎ取られ、周囲のトナーと帯電量が均一化する。しかし、その作用は完全ではなくベタ黒印刷後よりも未現像時、すなわちベタ白印刷後の方がプレコートのトナー帯電量が高くなる。そのような未現像時のプレコートに対して、先端部（円弧部４４ａ）の曲率半径Ｒが大きい規制ブレードを用いると、コート量が多くなりやすい。

そして、温度２３℃、湿度５０％の環境に対し、温度１５℃、湿度１０％の環境の方がトナーの帯電量が高くなる。そのため、曲率半径Ｒが０．５ｍｍの条件においてもプレコートのトナー帯電量が高くなるＶＳＰ／ＶＤＲ＝２９０％の条件においてカブリ（×）のレベルが発生したのである。

以上、本実施例の現像装置によってトナー劣化を抑制するためＶＳＰ／ＶＤＲ＝１４０％とした時に、ベタ追従性不良の防止と低温低湿環境におけるカブリの防止が両立するブレード先端部（円弧部４４ａ）の曲率半径Ｒの好適な範囲は表１及び表２に示すように０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲であった。

なお、本実施例の規制ブレードの先端部の曲率半径Ｒに比べて、比較例１−１のように先端曲率が小さい規制ブレードを用いて、その規制ブレードの先端部が現像ローラから突出する腹当て当接にしても、本実施例のような効果は得られない。図７（ｂ）に実線で示すように、比較例１−１の規制ブレード４４をその先端部が現像ローラ４２から突出する腹当て当接にすることでトナーの取り込み領域はできるものの、カブリが発生してしまう。これは図７（ｂ）に実線で示す前述の腹当て当接にすることで、図７（ｂ）に破線で示す現像ローラ４２に規制ブレード４４の先端部を当接する場合に比べて、規制ブレード４４と現像ローラ４２との当接ニップ幅が広がり、規制力が顕著に弱くなってしまうからである。一方、図７（ａ）に示す実施例では規制ブレード４４の先端部の曲率を有する部分（円弧部４４ａ）を現像ローラ４２に当接させることで、前記ニップ幅を狭く保ちつつ、プレコートが保持される好適な範囲のトナーの取り込み領域を得ることができる。

また、本実施例のように先端部に曲率を有する部分（円弧部４４ａ）を設けた規制ブレード４４を現像ローラ４２に対して当接する際の配置構成として、前記規制ブレード４４を前記先端部が上方を向くように現像ローラ４２に当接させるように配置する。これによって、ベタ追従性不良が更に良好となる傾向があった。これは、規制ブレードの先端部が下方を向くように配置した場合に対して、トナーの取り込み領域に保持されるプレコートが重力を受けて下方に落下しないからである。規制ブレード４４の先端部が上方を向くように現像ローラ４２に当接させるように配置することによって、トナー帯電量が高いプレコートをトナー取り込み領域に保持しやすくなるため、本実施例の効果がより強まる。

以上、本実施例の構成によりトナー劣化を抑制するためにＶＳＰ／ＶＤＲを低下した場合においても、ウィズ回転特有のトナー帯電量が高いプレコートを現像ローラ４２と規制ブレード４４との当接ニップ部に取り込むことができるようになる。これにより、ベタ追従性不良を防止し、カブリ発生のない高画質、長寿命化が可能な現像装置の実現が可能である。

〔実施例２〕
図８に示すように、本実施例の規制ブレード４４は、現像ローラ４２に当接する先端部が、支持体４４ｂの端部に絶縁性のエラストマー４４ｃを被膜してなる構成となっている。本実施例の絶縁性エラストマーを用いた規制ブレード２２の構成及び効果を比較例を用いながら説明する。本実施例で用いた規制ブレード４４は、特開２００８−９０１６０に示されたものであり、厚さ０．１ｍｍの金属性のＳＵＳ板の支持体４４ｂ上に絶縁性エラストマーとしてのポリアミドエラストマー４４ｃを被膜形成したものを用いた。

表３に本実施例において、ＶＳＰ／ＶＤＲに対する、カブリのレベルを判定した結果を示す。実験は温度１５℃、湿度１０％の環境で行った。プレス加工により曲率半径Ｒが０．５ｍｍ、０．７ｍｍの先端部を設けた規制ブレード（ＳＵＳブレード）をそれぞれ比較例２−１、２−２とする。また、絶縁性のポリアミドエラストマーを用いた規制ブレードを実施例２−１、２−２、及び比較例２−３とする。各規制ブレードの曲率半径Ｒは表３に示す。また、規制ブレード４４と現像ローラ４２の芯金とは同電位としている。

表３の比較例２−２と実施例２−２に示すように、金属性の規制ブレードに比べて、絶縁性のポリアミドエラストマーを用いた規制ブレードの場合、曲率半径Ｒが０．７ｍｍの場合においても、ＶＳＰ／ＶＤＲ＝１４０％の時のカブリが良好となった。すなわち、実施例１に比べて、本実施例の方がブレード先端部の円弧部における曲率半径Ｒの範囲が広がった。なお、ベタ追従性不良に対する効果は比較例２−１、２−２、及び実施例２−１、２−２ともに、表２に示す結果と同等であった。

カブリに対する本効果は、金属性の規制ブレードに比べて、絶縁性のポリアミドエラストマーを用いた規制ブレードの方が、現像ローラに当接する先端部の当接面の仕事関数が大きいこと、すなわち規制ブレードのトナーに対する帯電量付与能が低いことに起因する。カブリは、未現像時のコート量が多くなりすぎることで発生している。前述したように未現像時、すなわちベタ白時のプレコートのトナー帯電量は高くなる。そのようなプレコートに対して、先端の曲率半径が大きい規制ブレードを用いるとカブリが発生しやすくなる。

しかしながら、実施例２−１、２−２のように規制ブレードとして、金属よりも帯電量付与能が低い材質であるエラストマーを規制ブレードとして用いれば、規制ブレードを通過した後のトナーの帯電量が低め安定となる。従って、未現像時のプレコートのトナー帯電量も比較例２−１、２−２に対し低め安定となる。そのため、本実施例のように現像ローラに当接する先端部をエラストマーで形成し、その先端部に円弧部を設けた規制ブレードにおいても、コート量が増加しすぎることなく、カブリが良好となる。

しかしながら、表３の比較例２−３に示すように、金属よりも帯電量付与能が低い材質であるエラストマーを規制ブレードとして用いても、曲率半径Ｒが０．９ｍｍのものを用いた場合、ＶＳＰ／ＶＤＲ＝１４０％の時にカブリが発生した。以上より、本実施例の現像装置においては、絶縁性エラストマーを用いた規制ブレードの先端部（円弧部）の曲率半径Ｒの好適な範囲は０．１ｍｍ〜０．７ｍｍであった。

また、本実施例では規制ブレードの材質（現像ローラに当接する規制ブレードの先端部の当接面の仕事関数が金属よりも高い樹脂）としてポリアミドエラストマーを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリエステルエラストマー、ポリエステルテレフタレート、ポリウレタン、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、メラミン樹脂等を用いることができる。

また、本実施例では金属性の支持体の上にポリアミドエラストマーを被膜した規制ブレードを用いた例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、規制ブレードと現像ローラとの当接部における規制ブレード側の材質が前述の材料であって、先端部に前述した曲率半径Ｒの範囲を有する形状をした規制ブレードであれば、本発明の効果は得られる。

〔実施例３〕
本実施例では、規制ブレードとして、導電剤を添加して導電性を持たせたエラストマーを用いて規制ブレードにバイアスを印加する構成を例示している。本実施例の規制ブレードの形状は、図８に示すものと同等であり、導電性樹脂としてポリアミドエラストマーにイオン導電剤を添加し、体積抵抗率として１×１０^６〜^９Ω・ｃｍのものを用いた。ブレードバイアスは、現像ローラの芯金に印加する現像バイアス−３００Ｖに対し、図８に示す規制ブレード４４の支持体（ＳＵＳ板）４４ｂに対し−４００Ｖの電圧を印加して、−１００Ｖの電位差を設けている。

本実施例の効果を示すためにＶＳＰ／ＶＤＲに対する規制ブレード通過後のコート量の関係を検証した結果を図９に示す。図９の実験は図４に示したＶＳＰ／ＶＤＲに対するプレコート量を測定したのと同一の条件において行った。比較例３−１として規制ブレードの先端部（円弧部）の曲率半径Ｒが０．０２ｍｍでブレードバイアスが０Ｖの場合を示し、比較例３−２として規制ブレードの先端部の構成が本実施例と同様の構成であって、ブレードバイアスが０Ｖの場合を示した。

実施例３では、ＶＳＰ／ＶＤＲのウィズ回転領域において比較例３−１に比べてコート量が増加し、ＶＳＰ／ＶＤＲ＝１４０％の時のベタ追従性が比較例３−２に対して更に良化する効果、及びＶＳＰ／ＶＤＲを１４０％より更に小さくできる効果が得られた。

本効果は、ベタ黒印刷後のプレコートのトナー帯電量が高くなるというウィズ回転構成特有のプレコート特性に起因する。ウィズ回転ではプレコートのトナー帯電量が高いため、プレコートは規制ブレードのバイアスの印加による電界の影響を受けやすい。規制ブレードのバイアス印加により、規制ブレードから現像ローラ側に押し付けられるトナー量が増加するため、プレコート量に対するコート量が増加する効果が得られる。また、本実施例では規制ブレードとして帯電量付与能の低い材質を用いているため、実施例１のＳＵＳブレードを用いた場合と比較して、カブリの悪化を招くことがなく、ベタ追従性不良が良化する効果が選択的に得られる。

なお、本実施例では規制ブレードに印加するバイアスとして−１００Ｖを用いたが、これに限定されるものではない。現像ローラと規制ブレードとの間の電位差が、規制ブレードから現像ローラ側にトナーが付勢される電位差となるように、規制ブレードに印加するバイアスを用いることができる。

また、本実施例ではイオン導電剤を添加し体積抵抗率が１×１０^６〜９Ω・ｃｍの規制ブレードを用いたが、添加剤としてカーボンを添加し、抵抗値を調整することで１×１０^３〜９Ω・ｃｍの体積抵抗率の規制ブレードを用いた場合でも、本発明の効果は得られる。

〔実施例４〕
本実施例では、規制ブレードの先端部に設けた現像剤取り込み部として、現像ローラの回転方向上流側に向けて現像ローラの表面から離れる形状に形成された段差部を設けた構成、及び傾斜部を設けた構成について説明する。

規制ブレードの先端部に、現像剤取り込み部としての段差部を設けた構成例を図１０（ａ）に例示している。また、規制ブレードの先端部に、現像剤取り込み部としての傾斜部を設けた構成例を図１０（ｂ）に例示している。

図１０（ａ）に示す規制ブレード４４は、規制ブレード裏にＰＥＴシートを貼り付けてブレード先端部にトナー取り込み部としての段差部４４ｄを設けた構成を示す。厚み０．１ｍｍのＳＵＳブレード４４ｅの現像ローラ４２に対する当接面とは逆側に、厚み０．１０ｍｍの両面テープ４４ｆを使用し、その両面テープ４４ｆ上に厚み０．３ｍｍのＰＥＴシート４４ｇを貼り付ける。ＰＥＴシート４４ｇの先端部は、ＳＵＳブレード４４ｅの先端部よりも現像ローラ４２の回転方向上流側に所定量だけ突出している。ここでは、ＰＥＴシート４４ｇのＳＵＳブレード４４ｅの先端からの突出量ｔ２は１．５ｍｍとする。またＳＵＳブレード４４ｅのエッジ部が現像ローラ４２に当接するように、規制ブレード４４の現像ローラ４２に対する当接位置を設定する。このように構成することで、規制ブレード４４の先端部に現像剤取り込み部としての段差部４４ｄが形成される。

このようにすることで、ベタ追従性が良化する広さのトナー取り込み部を得ることができる。そして現像ローラ４２に当接するＳＵＳブレードの当接位置をエッジ当接とすることで、一定のトナー取り込み領域を安定して得ることができるという実施例１と同様の作用効果が得られ、カブリとベタ追従性の両立が可能となる。

なお本実施例において、両面テープの厚みを含むＳＵＳブレード（ＳＵＳ板）の厚みｔ１は０．１〜０．２ｍｍ、またＰＥＴシート４４ｇのＳＵＳブレード４４ｅの先端からの突出量ｔ２は０．５〜２．０ｍｍを用いることができる。突出量ｔ２が短すぎると、効果のある取り込み領域が得られず、突出量ｔ２が長すぎるとシート４４ｇの先端位置が変動しやすくなり、取り込み領域が安定し難くなる。また、ＰＥＴシート４４ｇの厚みｔ３は、取り込み領域が安定して形成されるように十分な剛性が得られる厚みがあれば良い。

図１０（ｂ）に示す規制ブレード４４は、規制ブレード４４の先端を研磨して傾斜部４４ｈを形成し、先端にトナー取り込み領域を設けた場合を示す。規制ブレード（ＳＵＳ板）４４の厚みｔ４は０．２ｍｍとし、先端を所定の角度θ（ここでは４５°）で研磨してトナー取り込み部としての傾斜部４４ｈを形成している。このようにすることで、ベタ追従性が良化する広さのトナー取り込み部を得ることができる。また、現像ローラに対する当接位置がエッジ当接となる規制ブレードの当接範囲は広いため、一定のトナー取り込み領域を安定して得ることができるという実施例１と同様の作用効果が得られ、カブリとベタ追従性の両立が可能となる。

なお本実施例において、先端の角度θは２０°〜７０°を用いることができる。先端の角度θが小さすぎると、実施例１で示した腹当て構成との差が小さくなってしまいかぶりが発生しやすくなった。また、角度が大きすぎると、トナー取り込み領域として機能しなくなりベタ追従性が良化する効果が得られなくなった。

なお、実施例３の現像装置におけるＳＵＳブレード（ＳＵＳ板）の厚みやＰＥＴシートの突出量、及び先端の角度θは、上記の範囲に限らず用いる現像装置の構成に合わせ、好適な範囲を選択することで本発明の効果は得られる。

また、本実施例では現像ローラに当接する部分の材質として金属のＳＵＳ板を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、ポリアミドエラストマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリエステルエラストマー、ポリエステルテレフタレート、ポリウレタン、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、メラミン樹脂等を用いることで実施例２に示した効果を得ることができる。

また、ブレード材質を導電性として規制ブレードから現像ローラ側にトナーが付勢される電位差を印加することで、実施例３に示した効果を得ることができる。

〔他の実施例〕
前述した実施形態では、感光体ドラムに形成された潜像を現像剤を用いて現像する現像装置を有する画像形成装置を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、感光体ドラムとこれに作用するプロセス手段としての現像装置（現像手段）を有し、画像形成装置の本体に着脱可能なカートリッジにおいても本発明は有効である。なお、画像形成装置の本体に対して着脱可能なカートリッジとして、感光体ドラムと、該感光体ドラムに作用するプロセス手段としての現像手段の他に、帯電手段，クリーニング手段のいずれかを一体に有するカートリッジであっても良い。

また前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられる現像装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

１ …感光体ドラム
２ …帯電ローラ
３ …露光装置
４ …現像装置
５ …転写ベルト
６ …クリーニング装置
７ …レジストローラ対
４０ …トナー格納室
４１ …現像室
４２ …現像ローラ
４３ …供給ローラ
４４ …規制ブレード
４４ａ …円弧部
４４ｂ …支持体
４４ｃ …エラストマー
４４ｄ …段差部
４４ｅ …ＳＵＳブレード
４４ｆ …両面テープ
４４ｇ …ＰＥＴシート
４４ｈ …傾斜部

Claims

現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に当接して前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
自由端である先端部を前記現像剤担持体の回転方向上流側に向けて前記現像剤担持体に当接して前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、を有する現像装置において、
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材は、その当接部において互いの表面が同方向に移動するように回転し、
前記現像剤規制部材は、前記先端部に、前記現像剤担持体の回転方向上流側に向けて前記現像剤担持体の表面から離れる形状に形成された現像剤取り込み部を設け、前記現像剤取り込み部が前記現像剤担持体との当接位置よりも前記現像剤担持体の回転方向上流側に位置するように、前記現像剤取り込み部を設けた先端部を前記現像剤担持体に当接するように配置したことを特徴とする現像装置。
前記現像剤規制部材は、前記先端部に、前記現像剤担持体の回転方向上流側に向けて前記現像剤担持体の表面から離れる形状に形成された円弧部を設け、前記円弧部を設けた先端部を前記現像剤担持体に当接するように配置したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記現像剤規制部材は、前記先端部に、前記現像剤担持体の回転方向上流側に向けて前記現像剤担持体の表面から離れる形状に形成された段差部を設け、前記段差部を設けた先端部を前記現像剤担持体に当接するように配置したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記現像剤規制部材は、前記先端部に、前記現像剤担持体の回転方向上流側に向けて前記現像剤担持体の表面から離れる形状に形成された傾斜部を設け、前記傾斜部を設けた先端部を前記現像剤担持体に当接するように配置したことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記現像剤担持体に当接する前記現像剤規制部材の先端部の当接面の仕事関数が金属よりも高い樹脂又はエラストマーからなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の現像装置。
前記現像剤規制部材は、前記現像剤担持体に当接する先端部が、支持体の端部に樹脂又はエラストマーを被膜してなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の現像装置。
前記現像剤担持体に当接する前記現像剤規制部材の先端部の当接面の体積抵抗が１×１０^３〜９Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の現像装置。
前記現像剤規制部材の先端部が、上方を向くように前記現像剤担持体に当接されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の現像装置。
前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間の電位差が、前記現像剤規制部材から前記現像剤担持体側に現像剤が付勢される電位差となるように、前記現像剤規制部材にバイアスを印加することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の現像装置。
像担持体と、前記像担持体に形成された潜像を現像剤を用いて現像する現像装置と、を有し、記録媒体に画像を形成する画像形成装置の本体に着脱可能なカートリッジにおいて、前記現像装置として、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の現像装置を有することを特徴とするカートリッジ。
像担持体と、前記像担持体に形成された潜像を現像剤を用いて現像する現像装置と、を用いて、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。