JP2017181803A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 規制部材の長手方向端部で現像剤漏れをより良く防止しつつ、経時変化に伴うスジ等の画像不良のない安定した画質を得ることができる現像装置、現像カートリッジ、及び画像形成装置を提供することである。【解決手段】 規制部材は、画像形成領域に対応する部分には、現像剤担持体と対向する対向面と、対向面から突出し、対向面と高さが異なる圧接面と、を備える。また現像枠体、現像剤担持体、及び規制部材の間をシールする端部シールを有し、規制部材は、画像形成領域と、規制部材と端部シールとが重なるシール領域と、の間においては、圧接面を有さない領域を有し、シール領域においては、対向面と圧接面の間の段差の高さが０ｍｍ以上０．１０ｍｍ以下とする。【選択図】 図１１

Description

本発明は、電子写真方式を利用する例えば複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置に関し、特に画像形成装置に用いられる現像装置及びプロセスカートリッジに関するものである。

電子写真画像形成方式（電子写真プロセス）を用いたプリンタ等の画像形成装置が広く実用されている。このような画像形成装置では、以下のようにして画像形成が行われる。

まず初めに、像担持体としての電子写真感光体（以下、感光体）を一様に帯電させる。次いで、帯電した感光体を選択的に露光させ、感光体上に静電像を形成し、静電像を現像剤（トナー）でトナー像として顕像化する。そして、感光体上に形成された現像剤像を、記録用紙、プラスチックシート等の記録材に転写させ、記録材上に転写された現像剤像に熱や圧力を加えることで現像剤像を記録材に定着させることで画像形成を行う。

このような画像形成装置には、一般に、各種のプロセス手段のメンテナンスを必要とする。プロセス手段のメンテナンスを容易にするために、上述のような感光体ドラム、帯電手段、現像手段、クリーニング手段等を枠体内にまとめてカートリッジ化し、画像形成装置（装置本体）に着脱可能なプロセスカートリッジとすることが実用化されている。このプロセスカートリッジ方式によれば、ユーザビリティーに優れた画像形成装置を提供することができる。

このような画像形成装置において、現像剤を規制する規制部材を現像ローラに当接させる加圧現像方式の現像装置を用いた構成が検討されている。例えば、現像装置の規制部材が所定の厚みのトナー薄膜層を正確に形成できず、現像ローラ上のトナー薄膜層にスジや削れが発生する課題を解決する構成が提案されている（特許文献１）。

特開平１１−２７２０６７号公報

この構成では、現像ローラの回転軸方向と直交する方向に突出した段差より、下流側に現像ローラに圧接する圧接面を、また上流側に現像ローラと所定空間を介して対向する対向面を、備えた構成の現像ブレード（規制部材）を用いる。これにより、均一なトナー薄膜層を形成するための規制能力を高め、濃度の安定化を図ると共に現像ブレードへの現像剤の固着を防止することができ、経時変化に伴うスジ等の画像不良のない安定した画質を得ることができる。

しかしながら、発明者の検討の結果、長手方向端部において、規制部材と現像枠体間、現像ローラと現像枠体間、を端部シールでシールする構成では、トナー漏れが生じる恐れがあることがわかった。

そこで本発明の目的は、規制部材の長手方向端部で現像剤漏れをより良く防止しつつ、経時変化に伴うスジ等の画像不良のない安定した画質を得ることができる現像装置、現像カートリッジ、及び画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る現像装置は、現像剤を収容する現像枠体と現像枠体の開口部に回転自在に支持され、現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体に当接し、現像剤を所定の層厚に規制する規制部材と、現像枠体において、開口部の長手方向端部に固定され、現像枠体と、現像剤担持体と、規制部材と、の間をシールする端部シールと、を有する。そして、規制部材は、少なくとも画像形成領域に対応する部分には、現像剤担持体と対向する対向面と、対向面から突出し、対向面と高さが異なる圧接面と、を備える。さらに規制部材は、画像形成領域と、規制部材と端部シールとが重なるシール領域と、の間においては、圧接面を有さない領域を有し、シール領域においては、対向面と圧接面の間の段差の高さが０ｍｍ以上０．１０ｍｍ以下であることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、規制部材の長手方向端部で現像剤漏れをより良く防止しつつ、経時変化に伴うスジ等の画像不良のない安定した画質を得ることができる。

実施例１に係る画像形成装置の概略断面図である。 実施例１に係るプロセスカートリッジの概略断面図である。 実施例１に係る端部シール構成を表した図である。 実施例１に係る長手方向端部の関係を表した図である。 実施例１に係る端部シールを説明するための図である。 実施例１に係る現像ブレードの形状を示した図である。 実施例１に係る現像ブレードの作成方法を示した図である。 実施例１に係る現像ブレード規制部近傍を模式的に示した断面図である。 実施例１に係る現像ローラ上の粒径分布を示した図である。 実施例１に係る端部シール近傍を模式的に示した断面図である。 実施例１に係る現像ブレードの形状を模式的に示した図である。 比較例に係る現像ブレードの形状を模式的に示した図である。 実施例１に評価結果を示した図である。 実施例１の変形例に係る現像ブレードの形状を示した図である。

以下、本発明にかかる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

＜画像形成装置の全体的な概略構成＞
まず、本発明に係る電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置）の全体構成について説明する。

図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像読み取り装置、或いは、画像形成装置本体１００Ａに通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体１００Ａに入力される。

画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。

なお、本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。

本実施例では、画像形成装置１００は、複数の像担持体として、鉛直方向と交差する方向に並設された４個のドラム型の電子写真感光体、すなわち、感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１は、図示矢印Ａ方向（時計方向）に図示しない駆動手段（駆動源）により回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、帯電ローラ２、スキャナユニット（露光装置）３、現像ユニット（現像装置）４、クリーニング部材６、が配置されている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を均―に帯電する帯電手段である。またスキャナユニット３は、画像情報に基づきレーザーを照射して感光体ドラム１上に静電像（静電潜像）を形成する露光手段である。現像ユニット４は、静電像を現像剤（以下、トナー）像として現像する現像手段である。クリーニング部材６は、転写後の感光体ドラム１の表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去するクリーニング手段である。

そして、感光体ドラム１と、感光体ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニング部材６は一体化され、プロセスカートリッジ７を形成している。プロセスカートリッジ７は、画像形成装置本体１００Ａに設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、画像形成装置１００に着脱可能となっている。

また４個の感光体ドラム１に対向して、感光体ドラム１上のトナー像を記録材１２に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト５が配置されている。無端状のベルトで形成された中間転写ベルト５は、全ての感光体ドラム１に当接し、図示矢印Ｂ方向（反時計方向）に循環移動（回転）する。中間転写ベルト５は、複数の支持部材として、駆動ローラ５１、二次転写対向ローラ５２、従動ローラ５３に掛け渡されている。また中間転写ベルト５上には、残留した二次転写残トナーを除去するための中間転写ベルトクリーニング装置１１が、設けられている。

中間転写ベルト５の内周面側には、各感光体ドラム１に対向するように、一次転写手段としての、４個の一次転写ローラ８が並設されている。一次転写ローラ８は、中間転写ベルト５を感光体ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト５と感光体ドラム１とが当接する一次転写部Ｎ１を形成する。

また、中間転写ベルト５の外周面側において二次転写対向ローラ５２に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ９が配置されている。二次転写ローラ９は、中間転写ベルト５を介して二次転写対向ローラ５２に圧接し、中間転写ベルト５と二次転写ローラ９とが当接する二次転写部Ｎ２を形成する。

トナー像が転写された記録材１２は、定着手段としての定着装置１０に搬送される。定着装置１０において記録材１２に熱及び圧力を加えられることで、記録材１２にトナー像が定着される。

なお、画像形成装置１００は、所望の一つの画像形成部のみを用いて、または、幾つか（全てではない）の画像形成部のみを用いて、単色または、マルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。

＜画像形成プロセス＞
画像形成時には、まず感光体ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。次に、スキャナユニット３から発せられた画像情報に応じたレーザー光によって、帯電した感光体ドラム１の表面が走査露光され、感光体ドラム１上に画像情報に従った静電像が形成される。次に、感光体ドラム１上に形成された静電像は、現像ユニット４によってトナー像として現像される。そして、一次転写ローラ８に、図示しない一次転写電圧印加手段としての一次転写電圧電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の電圧が印加される。これによって、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５上に一次転写される。フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次に行われ、中間転写ベルト５上に各色のトナー像が次に重ね合わせて一次転写される。

その後、中間転写ベルト５の移動と同期が取られて記録材１２が二次転写部Ｎ２へと搬送される。そして、二次転写ローラ９に、図示しない二次転写電圧印加手段としての二次転写電圧電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト５上の４色トナー像は、記録材１２を介して中間転写ベルト５に当接している二次転写ローラ９の作用によって、一括して給送手段によって搬送された記録材１２上に二次転写される。

トナー像が転写された記録材１２は、定着手段としての定着装置１０に搬送される。定着装置１０において、記録材１２は、熱及び圧力を加えられることで、転写されたトナー像が定着され、画像形成装置１００から排出される。

なお、一次転写工程後に感光体ドラム１上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材６によって除去、回収される。また、二次転写工程後に中間転写ベルト５上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１によって除去される。

また、現像ユニット４は、現像剤担持体としての現像ローラ（後述）を感光体ドラム１に対して接触させて反転現像を行うものとした。すなわち、感光体ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーを、感光体ドラム１上の露光により電荷が減衰した部分（画像部、露光部）に付着させることで静電像を現像する現像ユニット４を用いた。

＜プロセスカートリッジの構成＞
次に、本実施例の画像形成装置１００に装着されるプロセスカートリッジ７の全体構成について説明する。各色用のプロセスカートリッジ７は、図示しない識別部等を除き、同一形状を有し、各色用のプロセスカートリッジ７の現像ユニット４内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブランク（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。なお、現像ユニット４は、現像剤として非磁性一成分現像剤のトナーを用いた。

図２は、感光体ドラム１の長手方向（回転軸線方向）に沿って見た本実施例のプロセスカートリッジ７の概略断面（主断面）図である。図２のプロセスカートリッジ７の姿勢は、画像形成装置本体に装着された状態での姿勢であり、以下でプロセスカートリッジの各部材の位置関係や方向等について記載する場合は、この姿勢における位置関係や方向等を示している。

プロセスカートリッジ７は、感光体ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、回転自在とされた現像ローラ１７等を備えた現像ユニット４と、を一体化して構成される。

感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。クリーニング枠体１４には、感光体ドラム１が図示しない軸受を介して回転自在に取り付けられている。感光体ドラム１は、図示しない駆動手段（駆動源）の駆動力が感光体ユニット１３に伝達されることで、画像形成動作に応じて図示矢印Ａ方向（時計方向）に回転駆動される。

また、感光体ユニット１３には、感光体ドラム１の周面上に接触するように、クリーニング部材６、帯電ローラ２が配置されている。クリーニング部材６によって感光体ドラム１の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体１４内に落下、収容される。帯電手段である帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光体ドラム１に加圧接触することで従動回転する。

一方、現像ユニット４は、トナー８０を担持する現像ローラ１７と、現像ローラ１７にトナーを供給するトナー供給ローラ（供給部材）２０と、現像ブレード（規制部材）２１と、これらを固定する現像枠体１８と、を有している。現像枠体１８は、トナーを収容するトナー収容室（現像剤収容室）１８ａと、現像ローラ１７とトナー供給ローラ２０が配置された現像室１８ｂと、現像室１８ｂから外界へつながる現像開口（開口部）１８ｃと、を備えている。

現像ローラ１７は、現像開口１８ｃに配置され、感光体ユニット１３の感光体ドラム１に当接可能とされている。また、現像ブレード２１の一端が現像開口１８ｃに固定され、現像ブレード２１の一端が現像ローラ１７に当接させられ、現像ローラ１７上のトナーコート量規制と電荷付与が可能な構成とされている。

本実施例では、現像ローラ１７と感光体ドラム１は、対向部において各々の表面が同方向（本実施例では重力方向下方からから上方に向かう方向）に移動するようにそれぞれ回転させる。そして、所定の直流電圧を現像ローラ１７に印加し、摩擦帯電よりマイナスに帯電したトナーで、感光体ドラム１に接触する現像部において、静電潜像を顕像化し、トナー像を形成している。なお、本実施例では、現像ローラ１７は、感光体ドラム１に接触して配置されているが、現像ローラ１７は、感光体ドラム１に対して所定間隔を開けて近接配置される構成であってもよい。

現像室１８ｂは、現像ローラ１７と接触し、回転するようにトナー供給ローラ２０を有している。トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７は、各々の表面がニップ部Ｎの上端から下端に移動する方向に回転している。すなわち、トナー供給ローラ２０は図示矢印Ｅ方向（時計方向）に、現像ローラ１７は矢印Ｄ方向に回転している。トナー供給ローラ２０は、導電性芯金の外周に発泡体層を形成した弾性スポンジローラである。トナー供給ローラ２０は、現像ローラ１７とのニップ部Ｎにおいて、凹み量△Ｅだけ凹み、現像ローラ１７がトナー供給ローラ２０と接触するように構成している。

トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７は、ニップ部Ｎにおいて互いに同方向に周速差を持って回転しており、この動作により、トナー供給ローラ２０による現像ローラ１７へのトナー供給を行っている。その際、トナー供給ローラと現像ローラとの電位差を調整することにより、現像ローラへのトナー供給量を調整することが出来る。

また、トナー収容室１８ａ内には、攪拌搬送部材２２が設けられている。ここでトナー収容室１８ａと現像室１８ｂとは、隔壁３０ａ、３０ｂによって区切られ、隔壁３０ａと３０ｂとの間には開口が設けられている。攪拌搬送部材２２は、トナー収容室１８ａ内に収容されたトナーを攪拌すると共に、トナー収容室１８ａから重力方向上方に位置する現像室１８ｂ内のトナー供給ローラ２０の上部に向けて開口を介して図中矢印Ｇ方向にトナーを搬送可能とされている。

次に本実施例における現像ユニット４のトナーシール構成について、図３〜図５を用いて説明する。図３（ａ）に示すように、現像枠体１８における現像開口１８ｃの長手方向両端部には、端部シール４０の貼り付け座面４１が円弧形状に設けられている。そして、この貼り付け座面４１には、表面がフェルトや繊維を織り込んでできたパイル、静電植毛等の可撓性部材である端部シール４０が配置されている。端部シール４０の一部は、長手方向において現像ブレード２１とオーバーラップして現像枠体１８と現像ブレード２１の隙間を埋めている。より具体的には、現像枠体１８に固定された端部シール４０が現像ローラ１７の周面及び現像ブレード２１の裏面（現像ローラ１７の当接面と反対の面）と圧接されることで、現像枠体１８内から長手方向にトナーが漏れるのを防止している。

図４に示すように、端部において現像ブレード２１は端部シール４０と領域ＩＩでオーバーラップしている。そのため、図３（ｂ）に示すように、現像ブレード２１、現像ローラ１７、及び端部シール４０によってできる領域Ｉは、現像ローラ１７と現像ブレード２１によって圧縮された端部シール４０で埋められている。

本実施例の端部シール４０の断面図を図５に示す。図５のように端部シール４０は、表層４０ａと中間層４０ｂと接着層４０ｃの３層から成る。表層４０ａは、厚み１．９ｍｍ、ＪＩＳ−Ａ硬度３４°のパイル織物とした。また、中間層４０ｂは、厚み３．０ｍｍ、ＪＩＳ−Ａ硬度１２°のウレタンフォームから成る発泡層とした。そして接着層４０ｃは、厚みが０．０５ｍｍの両面テープとした。

＜現像ブレードの構成＞
図６において本実施例における現像ブレードの構成を詳細に説明する。現像ブレード２１は、現像ローラ１７に対してカウンターで当接しており、トナー供給ローラ２０によって供給されたトナーのコート量規制及び電荷付与を行っている。本実施例では、現像ブレード２１として、厚さ０．１ｍｍの板バネ状のＳＵＳ板の支持部２１ａを用い、支持部２１ａのバネ弾性を利用して、ブレード部２１ｂの表面を現像ローラ１７に当接させている。なお、現像ブレード２１は上記実施形態に限らず、支持部２１ａとしてＳＵＳ板を用いる他、例えばリン青銅やアルミニウム等の金属薄板を用いても良い。一方、ブレード部２１ｂは、支持部２１ａの表面にポリアミドエラストマーやウレタンゴムやウレタン樹脂等の薄膜を被覆して形成したものを用いている。

本実施例ではブレード部２１ｂは、現像ローラ１７と所定空間を介して対向する対向面２１ｂ１と、対向面２１ｂ１から突出し、対向面２１ｂ１と高さが異なる圧接面２１ｂ２と、を有している。より具体的には、現像ブレード２１の対向面２１ｂ１から突出した凸部を形成し、現像ローラ１７に当接する圧接面２１ｂ２と、対向面２１ｂ１と、の間に高さＨ（ｍｍ）の段差を有する構成とされている。つまり、圧接面２１ｂ１と対向面２１ｂ２との距離をＨ（ｍｍ）（圧接面２１ｂ１の最大高さＨ）としている。そして、現像ブレード２１のブレード部２１ｂ側の先端から突出して設けられた圧接面２１ｂ２を構成する段差までの対向面２１ｂ１の長さをＬ（ｍｍ）（以下、長さＬ）、圧接面２１ｂ１に繋がり、外方へ凸となる部分の曲率半径Ｒ（ｍｍ）をとする。なお曲率半径Ｒは、現像ブレード２１が現像ローラ１７と一定の当接幅で安定して当接するようにするため、１．００ｍｍ以上とすることが好ましい。本実施例ではこのような構成とし、４０ｇｆ／ｃｍの力でブレード部２１ｂを現像ローラ１７に当接させた時に、ブレード部２１ｂと現像ローラ１７の間のニップ幅が０．６〜０．８ｍｍとなる構成とした。

トナーは、現像ブレード２１の圧接面２１ｂ２と現像ローラ１７との摺擦により摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。また、本実施例においては、現像ブレード２１に不図示のブレード電圧電源から所定電圧を印加し、トナーコートの安定化を図っている。

次に、図７において本実施例における現像ブレードの作成方法を説明する。

幅約１ｍｍの板バネ状のＳＵＳ製の支持部２１ａを一定の速度で搬送し、ブレード先端形状に削られている型の間を通過させる。支持部２１ａが型７０の間を通過させるときに溶融した樹脂を一定の圧力をかけながら型内に注入することで支持部２１ａの先端部に所望の形状のブレード部２１ｂを一体成形し、型通過後冷却された後、所望の長さに切断することで現像ブレード２１を作成する。

現像ブレードの先端形状は、搬送速度の設定や液状になった樹脂の粘度や流動性等によって条件が異なるが、上記の構成によって作製することで長手に均一な先端形状を有する現像ブレード２１を安定的に作ることができる。本実施例においては、ＳＵＳ製の薄板に熱可塑性樹脂を一体として型７０で連続的に現像ブレード２１を作製した。そうすることで、先端形状の精度の安定化だけでなく、現像ブレード２１の生産性も向上することができる。

今回使用した樹脂は、熱可塑性の樹脂を用いて現像ブレードを作製したが、この限りではなく、熱硬化性の樹脂を用いても良い。この場合は、予め先端形状に加工された型を用いて薄板を挿入した後、樹脂を流し込み加熱して硬化させた後、型から離形させることで長手均一で先端形状の精度が高い現像ブレードを作製することができる。

なお、本実施例では、支持部２１ａにブレード部２１ｂを形成後、切断する構成としたが、これに限らない。例えば、所定長さの支持部２１ａとなる板金上にＹＡＧレーザーや両面テープ、ホットメルト等の接着剤で所定の位置に別途作成したブレード部２１ｂを固定し、形成する構成とすることもできる。

＜現像ゴースト改善のメカニズム＞
図８を用いて本実施例での現像ゴーストの改善のメカニズムを説明する。図８は、現像ローラ１７と現像ブレード２１が当接するトナー規制部の拡大断面図である。

現像ゴーストは、トナーを印字しないベタ白画像等での現像ローラ上のトナー帯電量と現像ローラ上のトナーを多量に消費するベタ画像等の高印字率の画像を出力した後において、現像ローラ上のトナー電荷量に大きな差が生まれることが要因である。

図８においてトナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の当接ニップ部Ｎを通過後、プレコート量として現像ローラ１７上を搬送される。搬送されてきたトナーは、現像ブレード２１を通過することでトナーコート層として規制される。すると、現像ブレード２１の長さＬ（ｍｍ）の対向面２１ｂ１と高さＨ（ｍｍ）の凸部から形成される領域ＩＩＩ（くさび部）において、層規制されて通過できなかったトナーが圧密状態で保持されることになる。トナーが常に圧密状態になると、現像ローラに付着していた現像残トナーを含めて領域ＩＩＩ内で蓄えられているトナーの入れ替わりが積極的に行われる。そのため、現像残トナーや粒径の小さいトナー等の高い電荷状態になりやすいトナーにおいても、トナー同士の摺擦が増加し電荷授受が積極的に行われ、高い電荷を持つトナーが減少する除電効果が得られる。

その結果、現像ブレード２１の通過後の現像ローラ上のトナーの粒径は現像剤トナーの量や電荷状態によらず粒径選択性を抑制することができる。

図９は本実施例における現像ブレード通過後の現像ローラ上のトナーの粒度分布を示している。図９（ａ）は、比較例として図８に示す現像ブレードのトナー規制面に凸形状がないものにおけるベタ白印字後とベタ黒印字後の現像ローラ上の粒度分布を示している。測定は、ベックマンコールター社製ＭｕｌｔｉｓｉｚｅｒＩＩＩを用いて行った。トナーは単色（黒）で現像ローラ上のトナーを採取して測定した。

横軸はトナーの粒径：Ｄ（μｍ）を示し、縦軸が体積平均（Ｄ５０）の存在確率（％）を示している。図９中の破線がベタ白印字後の現像ローラ１７上の粒度分布であり、実線がベタ黒印字後の現像ローラ１７上の粒度分布である。図９より、ベタ白後の平均中心粒径がベタ黒印字後と比較して小さい方にいることがわかる。ベタ白印字後の現像ローラ１７上の平均中心粒径は５．４μｍであり、それに伴って４μｍ以下の微粒子トナーの割合がベタ黒印字後の粒度分布と比較して割合が増加しているのがわかる。また、ベタ黒印字後の現像ローラ１７上の平均中心粒径は６．１μｍであった。これより、現像ローラ１７上においてはベタ白後の方がベタ黒後と比較して現像ローラ上のトナーの平均粒径が小さくなることがわかる。したがって、ベタ白後の方が現像ローラ上のトナー電荷量が高くなる。

次に図９（ｂ）は、本実施例における図７に示す現像ブレード２１であり、トナー規制面に凸形状を配設したものにおけるベタ白印字後とベタ黒印字後の現像ローラ１７上の粒度分布を示している。

横軸，縦軸，破線及び実線の関係は図９（ａ）と同じである。図９（ｂ）よりベタ白後のトナー粒度分布とベタ黒印字後のトナー粒度分布がほぼ同様の傾向を示していることがわかる。ベタ白印字後の現像ローラ上の平均中心粒径は５．９μｍであり、ベタ黒印字後の現像ローラ上の平均中心粒径は６．１μｍであった。これより、本実施例の現像ブレード２１を用いた時の現像ローラ１７上におけるベタ白後とベタ黒後のトナー平均中心粒径がほぼ同等であることがわかる。

この時の現像ローラ上のトナー電荷量は、図９の本実施例と同様の傾向を示した。つまり、ベタ白後のトナー電荷量が４５μＣ／ｇであり、ベタ黒後のトナー電荷量が４０μＣ／ｇとなり、約５μＣ／ｇ程度の差となりほぼ同じになることを示している。

したがって、トナーの印字有無における現像ローラ上のトナー電荷量の差を抑制できるため、現像ゴーストを改善することができる。

＜端部トナー漏れ防止のメカニズム＞
次に、本実施例でのトナー漏れ防止のメカニズムを説明する。図１０は現像ブレードのトナー規制部を拡大して、現像ローラ１７と現像ブレード２１とトナーの当接断面を模式的に示した図である。なお、各部分の大きさの関係性は図中の通りではない。

領域ＩＩＩでは、層規制されて通過できなかったトナーが圧密状態で存在している。そのトナーは、圧を緩和するために、領域ＩＩＩから現像ブレード上を長手方向端部の画像形成領域に対応する領域外に向かって進行する、いわゆるトナーの横走りが発生する。現像ブレード上を横走りしたトナーは、最終的に長手方向端部の端部シール４０まで到達する。なお、本実施例では画像形成領域とは、感光体ドラム１に静電潜像を形成可能な最大の領域、もしくはこの感光体ドラム１の領域に対応する現像ブレード２１、現像ローラ１７の領域を指す。

図１０（ａ）に示すように現像ブレード２１と端部シール４０とが重なる領域ＩＩにおいて現像ブレードが凸形状を有する場合、現像ローラ１７と現像ブレード２１と端部シール４０で覆われる空間（領域Ｉ）が広くなる。このため、対向面２１ｂ１（ひさし部）に沿ってより多くのトナーが端部シール４０へ供給される。その結果、現像ブレード２１と端部シール４０とが重なる領域ＩＩにおいては、現像ブレード２１による領域Ｉが形成された状態で、断続的にトナーが供給される。このようにして、長手端部方向へのトナーの進行力が端部シール４０による封止力を超えると、端部トナー漏れが発生する。

そこで本実施例では、図１０（ｂ）に示すように、現像ブレード２１と端部シール４０とが重なる領域ＩＩ（シール領域）において現像ブレード２１の凸部を除去して、平坦な形状にする。つまり、圧接面２１ｂ２を有さない構成とする。これにより、領域Ｉが狭まり、領域Ｉに存在するトナー数が減る。その結果、長手端部方向へのトナーの進行力を下げ、端部シール４０による封止力を上回らないようにすることで、領域Ｉに溜まったトナーの端部シールからの漏れを防止することが可能となる。

なお本実施形態では、図１１（ａ）のように画像形成領域に対応する部分では高さＨ（圧接面２１ｂ１と対向面２１ｂ２との距離）を有する。一方で、画像形成領域と、現像ブレード２１と端部シール４０とが重なるシール領域間、及びシール領域では、Ｈ＝０ｍｍの平坦形状とする構成とした。つまり、画像形成領域とシール領域間、及びシール領域において、圧接面２１ｂ２を有さない構成とした。しかし、これに限らず、例えば図１１（ｂ）に示すように、画像形成領域では高さＨを有し、オーバーラップ領域に近づくにつれて高さＨを段階的に低くなるように変化させ、オーバーラップ領域でＨ＝０ｍｍの平坦形状としてもよい。また、図１１（ｃ）に示すように、画像形成領域と端部シール４０とのオーバーラップ領域との間に、不連続的に凸形状が存在する、という形状でも良い。この他、オーバーラップ領域に近づくにつれて高さＨを一様に連続的に（図１１（ｄ））、またはオーバーラップ領域に近づくにつれて高さＨを連続的に（図１１（ｅ））低くなるように変化し、オーバーラップ領域でＨ＝０ｍｍの平坦形状としてもよい。

このように、画像形成領域と、端部シールと重なるシール領域と、の間で現像ブレードに高さＨ＝０ｍｍの領域、つまり圧接面２１ｂ２を有さない領域が存在することで長手方向端部からのトナー漏れを防止することができる。

＜本実施例の効果確認実験＞
本実施例の構成として、現像ブレードの長手方向における画像形成領域と、現像ブレード２１と端部シール４０とが重なるシール領域と、の間にＨ＝０ｍｍの領域を有する、高さＨ及び長さＬをいくつか振ったサンプルを作製し、評価を行った。具体的には、曲率半径Ｒ（ｍｍ）を１．０ｍｍし、画像形成領域は高さＨを０．０５から０．３５ｍｍ、長さＬを０．１５から１．５０ｍｍまで振り、シール領域では、高さＨを０から０．３０ｍｍ、長さＬを０から１．５０ｍｍまで振り、実験を行った。また比較例として、図１２に示す現像ブレード構成を有するプロセスカートリッジを用いた。図１２に示す現像ブレード２１０は、トナー規制面に凸形状がない平坦形状であり、先端のＲ形状は０．２ｍｍのものを使用した。比較例においては、現像ブレード２１０の面が現像ローラ１７と当接する、いわゆる腹当たりの構成とし、現像ブレード２１０の先端から現像ブレード２１０と現像ローラ１７の当接部の長さがＬ同等となるようにし、実験を行った。それ以外のプロセスカートリッジの構成及び画像形成装置の全体構成は、本実施例と同様としている。

（１）ベタ画像の先端濃度安定性評価
画像不良（現像ゴースト）の評価方法として、ベタ画像の先端濃度安定性という観点にて、ベタ高印字を通紙した場合の画像濃度低下量の測定を実施した。本実施例では、上述したように現像ローラに対して電気的にトナーが供給しやすい電圧をトナー供給ローラに印加している。

評価は、画像形成装置を評価環境１５℃、１０％Ｒｈにて１日放置して当該環境になじませた後、初期画像時に行った。印字評価テストは、まずトナーを消費させないベタ白画像を通紙した後、連続してベタ黒画像を出力してベタ黒画像の出力先端部と現像ローラ一周後のベタ黒画像の濃度差から評価を行った。測定は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製ｓｐｅｃｔｏｒｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ ５００を用いて行った。印字テスト及び評価画像は単色（黒）画像で出力した。先端濃度安定性については、ベタ画像における紙先端部と現像ローラ一周後以降の濃度差が、０．２未満を「Ａ」、０．２〜０．３未満を「Ｂ」、０．３以上を「Ｃ」として、評価を行った。

（２）トナーボタ落ちの有無
上記（１）の評価後、耐久テストを実施し終了した画像形成装置を分解し、画像形成領域の現像ブレード上にトナーのボタ落ちがあるか無いかを調査し、評価した。耐久テストの条件は、評価環境３０℃、８０％Ｒｈにおいて画像印字率０．５％横線を間欠的に１００００枚通紙した。間欠通紙とは、一度プリント後待機状態を経て次のプリントを行う通紙である。

この評価における「トナーボタ落ち」の発生とは、現像ローラのトナー規制部より下流部において、トナーが現像ローラ上に保持されずに現像ブレード上にトナーが落下している状態である。トナーボタ落ちが発生した状態で画像形成を継続すると、画像形成本体内や記録紙の汚染に繋がり、画像品質の低下が生じる。トナーボタ落ちについては、発生しなかったものを「○」、発生したものを「×」として、評価を行った。

（３）トナー漏れ発生の有無
また上記（２）の評価後、現像ブレードの長手方向端部におけるトナー漏れの有無を調査した。トナー漏れについては、全く発生しなかったものを「○」、発生したものを「×」として、評価を行った。

＜実験結果＞
以下、各実施例の設定及び評価結果を表１に示す。

まず、比較性の結果について述べる。比較例の構成においては、ベタ白印字時後とベタ黒印字後に現像ローラ上のトナー電荷量に大きな差が生じてしまい、先端の濃度安定性が低下してしまうことが確認できた。

次に本実施例の結果について述べる。本実施例においては、図７に示すようにトナー規制面に凸形状を配接している構成の現像ブレードを用いている。まず、先端濃度安定性の結果について説明する。

画像形成領域における現像ブレードの高さＨが、０．０５から０．１０ｍｍの場合、長さＬが０．１５から１．５０ｍｍとすることで先端の濃度安定性を高めること（ランクＡ）ができた。しかし、長さＬが１．５０ｍｍの場合においては、トナーのボタ落ちが発生した。

また高さＨが０．１５から０．３０ｍｍ場合、長さＬが０．１５から１．００ｍｍで先端の濃度安定性を許容範囲に収めることが（ランクＢ）ができた。しかし、長さＬが１．５０ｍｍの場合にトナーのボタ落ちが発生した。

そして、高さＨが０．３５ｍｍの場合、長さＬが０．１５ｍｍで先端の濃度安定性が悪くなる（ランクＣ）ことがわかった。

次に、端部のトナー漏れの結果について説明する。

シール領域における現像ブレードの高さＨが０ｍｍから０．１０ｍｍの場合、トナー漏れは全く発生しなかった。

一方、シール領域における現像ブレードの高さＨが０．１５ｍｍから０．３０ｍｍの場合、トナー漏れが発生し、プロセスカートリッジのその他部へのトナー汚れや、画像形成装置内へのトナー飛散が発生した。

以上の結果を図１３のグラフにまとめ、現像ブレード構成の適正範囲を示す。図１３（ａ）は、画像形成領域のゴースト評価結果及びトナーボタ落ち評価結果、図１３（ｂ）は、シール領域のトナー漏れ結果を示し、それぞれ横軸が長さＬ（ｍｍ）、縦軸が高さＨ（ｍｍ）を示している。図１３（ａ）中において、先端の濃度安定性が「Ａ」のものを「○」、「Ｂ」のものを「△」、「Ｃ」のものを「×」として示している。これらをまとめると、現像ゴーストに対しては、以下の範囲が適正であることが分かった。高さＨは０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下、長さＬが０．１５ｍｍ以上１．００ｍｍ以下であることが好ましいことがわかった。また、高さＨは０．０５ｍｍ以上０．１０ｍｍ以下、長さＬが０．１５ｍｍ以上１．００ｍｍ以下であることが好ましいことがわかった。上記の範囲であれば、先端の濃度安定性がランクＡで更に良く、最も現像ゴーストの改善効果が高い。

また、端部トナー漏れに対しては、シール領域における高さＨを０以上０．１０以下の範囲とすることが好ましいことが分かった。

以上の結果から、現像ゴーストの改善をするためには、まず現像ブレードの先端部に凸部を配設し、現像ブレードの長手方向における画像形成領域と、シール領域との間にＨ＝０ｍｍの領域を有する構成する。そして、高さＨが０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下、長さＬが０．１５ｍｍ以上１．００ｍｍ以下とすればよい。さらにトナー漏れを防止するためには、シール領域では、高さＨが０ｍｍ以上０．１０ｍｍ以下とすればよい。このように上記形状を満たす現像ブレード構成であれば、現像ゴースト改善とトナー漏れの防止を両立することができる。

［変形例］
実施例１では、現像ブレード２１の対向面２１ｂ１から突出した凸部を形成し、高さＨ（ｍｍ）の段差を有する圧接面２１ｂ２を設けた構成とした。しかし、これに限らず、ブレード部２１ｂを現像ローラ１７に当接させた時にブレード部２１ｂと現像ローラ１７の間のニップ幅を所定範囲、例えば４０ｇｆ／ｃｍの力で当接させた時にニップ幅が０．６〜０．８ｍｍとなる構成とすればよい。したがって、図１４に示すように、現像ローラ１７と当接する圧接面２１ｂ２から高さＨ（ｍｍ）だけ低くなる段差を形成し、現像ローラ１７と対向する対向面２１ｂ１を形成してもよい。つまり、現像ブレード２１は、圧接面２１ｂ２に加え、現像ローラ１７の先端部に厚さが薄くなるようにして形成された対向面２１ｂ１を有する構成としてもよい。この場合、実施例１同様、圧接面２１ｂ１に繋がる部分を曲率半径Ｒ（ｍｍ）とする。

そして、実施例１同様、画像形成領域と、現像ブレードと端部シールとが重なるシール領域と、の間で現像ブレードに高さＨ＝０ｍｍの領域が存在する構成とする。なお高さＨ＝０ｍｍの領域を毛制する場合にあっては、図１４（ｂ）に示すように、段差がなくなり、現像ローラ１７の先端部においても圧接面２１ｂ２と面一となる構成とされる。

この場合あっても、高さＨが０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下、長さＬが０．１５ｍｍ以上１．００ｍｍ以下とすることにより現像ゴーストの改善をすることができる。さらにシール領域で、高さＨが０ｍｍ以上０．１０ｍｍ以下とすることにより、トナー漏れを防止することができる。このように上記形状を満たす現像ブレード構成であれば、現像ゴースト改善とトナー漏れの防止を両立することができる。

なお、本実施例ではカラー画像形成が可能な画像形成装置を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。非磁性一成分トナーを用いたトナー供給ローラが現像ローラと回転方向が同じ向きに回転する構成において、モノクロ画像形成が可能な画像形成装置であっても同様の効果を得ることができる。

また実施例１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、あるいはこれらの機能を組み合わせた複合機の他の画像形成装置等にあっても用いることができる。

１ 感光体ドラム
４ 現像ユニット
７ プロセスカートリッジ
１３ 感光体ユニット
１７ 現像ローラ
２１ 現像ブレード
４０ 端部シール
８０ トナー
１００ 画像形成装置

Claims (12)

1. 画像形成装置に用いられる現像装置であって、
   現像剤を収容する現像枠体と
   前記現像枠体の開口部に回転自在に支持され、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、現像剤を所定の層厚に規制する規制部材と、
   前記現像枠体において、前記開口部の長手方向端部に固定され、前記現像枠体と、前記現像剤担持体と、前記規制部材と、の間をシールする端部シールと、
   を有し、
   前記規制部材は、少なくとも画像形成領域に対応する部分には、前記現像剤担持体と対向する対向面と、前記対向面から突出し、前記対向面と高さが異なる圧接面と、を備え、
   前記規制部材は、
   前記画像形成領域と、前記規制部材と前記端部シールとが重なるシール領域と、の間においては、前記圧接面を有さない領域を有し、
   前記シール領域においては、前記対向面と前記圧接面の間の段差の高さが０ｍｍ以上０．１０ｍｍ以下である
   ことを特徴とする現像装置。
2. 前記画像形成領域において、前記圧接面が前記現像剤担持体と当接する
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記規制部材は、前記規制部材の長手方向において、前記対向面から前記圧接面までの高さが不連続的に変化することを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記規制部材は、前記規制部材の長手方向において、前記対向面から前記圧接面までの高さが連続的に変化することを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
5. 前記規制部材は、前記画像形成領域において、
   前記対向面と前記圧接面の間の段差の高さを０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下とし、
   前記規制部材の先端から前記圧接面までの前記対向面の長さを０．１５ｍｍ以上１．００ｍｍ以下としたものとすること
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記現像枠体は、前記現像剤担持体が設けられた前記開口部を備えた現像室と、前記現像室よりも下方に配置されて現像剤を収容する現像剤収容室と、を有し、
   前記現像剤収容室に収容された現像剤を前記現像室へ搬送する搬送部材であって、前記現像剤担持体の周速よりも早くなるように回転する搬送部材をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 前記現像剤担持体と当接して形成されるニップ部において、その表面が前記現像剤担持体の表面と同じ向きに向けて移動するように回転して現像剤を供給する供給部材をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の現像装置。
8. 前記規制部材は、前記現像剤担持体の表面に当接し、前記圧接面を構成する凸部を樹脂によって形成したものである
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の現像装置。
9. 前記端部シールは、前記現像枠体に貼り付けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の現像装置。
10. 前記現像枠体に収容された現像剤は、非磁性一成分トナーであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の現像装置。
11. 少なくとも潜像が形成される像担持体と、
    請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の現像装置と、
    を有する、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ。
12. 少なくとも潜像が形成される像担持体と、
    請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の現像装置と、
    を有する、記録材に画像を形成する画像形成装置。
    

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