JP2022059718A - 現像装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非磁性一成分現像方式における規制ブレードへのトナー付着を抑制しつつ、トナー薄層ムラの発生も効果的に抑制可能な現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置は、トナーのみからなる非磁性一成分現像剤を収容する現像容器と、外周面にトナーを保持するローラー部と、ローラー部の軸中心に沿って配置される回転軸と、を有し、像担持体に所定の押圧力で押圧される現像剤担持体と、ローラー部の外周面に面接触してローラー部の外周面に形成されるトナー層の層厚を規制する規制ブレードと、を備える。規制ブレードは、曲率半径が０．１ｍｍ以上の湾曲部分においてローラー部と接触しており、湾曲部分の算術平均粗さＲａが０．０５～０．３μｍ、ローラー部の十点平均粗さＲｚが２～４μｍ、ローラー部の凹凸の平均間隔Ｓｍが１２０～２９０μｍ、且つＳｍ／Ｒｚが３０～１４５であり、規制ブレードとローラー部のニップ幅が０．１～０．９５ｍｍである。【選択図】図８

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置で用いられる現像装置に関し、特に、非磁性一成分現像方式の現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置において使用される現像装置は、現像剤にトナーとキャリアとを使用した二成分現像方式、キャリアを使用せずにトナーのみを使用した一成分現像方式のものが知られている。

非磁性一成分現像方式の現像装置では、トナーが現像ローラーの表面に設けられた微細な凹凸によって搬送され、余分なトナーは規制ブレードですり切られることでトナー薄層が形成される。また、規制ブレードの下をトナーが通過する際に現像ローラーの表面とトナーが摩擦帯電する。そして、感光体と現像ローラーを接触回転させ、現像ローラーの表面のトナーは電界により感光体に現像される。

非磁性一成分現像方式は、二成分現像方式のようなマグネットや金属スリーブ、キャリアなどのデバイスが不要になるとともに直流電圧のみで十分な現像が可能である。すなわち、シンプルで低コストな構成でありながら安定した現像性能が得られるため、主に低速コンパクト機に積極的に採用されている。

上述したような非磁性一成分現像方式においては、規制ブレードでトナー層を規制する際にトナーに強い機械的ストレスが加わるため、規制ブレードの表面にトナー成分が付着（融着）する。規制ブレードへのトナー付着が発生すると均一なトナー層の形成ができなくなり、局所的にトナー薄層が薄くなる、いわゆる「薄層スジ」が発生し、最終的には出力画像が縦スジ状に白抜けする画像不具合が発生する。特に、省エネルギー化のために採用される低温定着トナー（低融点トナー）を用いる場合、トナー付着による薄層スジがより顕著に発生する。

そこで、規制部におけるトナーへの機械的ストレスを軽減する方法が提案されており、例えば特許文献１には、ゴム弾性を有する導電性部材で層厚規制ブレードを構成した現像装置が開示されている。また、特許文献２には、弾性を有する薄板状であって、少なくとも現像剤担持体との当接部に弾性体を備えた現像剤規制ブレードが開示されている。

特開２０００－１５５４６５号公報 特開２００４－１２５４２号公報

特許文献１、２のように、規制ブレードの一部または全部を弾性部材として規制圧を下げることで、トナーに加わる機械的ストレスは低下する。しかし、規制ブレードの表面へのトナー付着を回避可能な程度まで規制圧を下げると、トナー薄層が厚くなり過ぎてトナー層の層ムラが発生し易くなり、トナー帯電量も低下するという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、非磁性一成分現像方式における規制ブレードへのトナー付着を抑制しつつ、トナー薄層ムラの発生も効果的に抑制可能な現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、現像容器と、現像剤担持体と、規制ブレードと、を備え、静電潜像が形成された像担持体にトナーを供給する現像装置である。現像容器は、トナーのみからなる非磁性一成分現像剤を収容する。現像剤担持体は、外周面にトナーを保持するローラー部と、ローラー部の軸中心に沿って配置される回転軸と、を有し、像担持体に所定の押圧力で押圧される。規制ブレードは、現像剤担持体におけるローラー部の外周面に面接触してローラー部の外周面に形成されるトナー層の層厚を規制する。規制ブレードは、曲率半径が０．１ｍｍ以上の湾曲部分においてローラー部と接触しており、湾曲部分の算術平均粗さＲａが０．０５～０．３μｍである。現像剤担持体は、ローラー部の十点平均粗さＲｚが２～４μｍ、ローラー部の凹凸の平均間隔Ｓｍが１２０～２９０μｍ、且つＳｍ／Ｒｚが３０～１４５であり、規制ブレードとローラー部のニップ幅が０．１～０．９５ｍｍである。

本発明の第１の構成によれば、規制ブレードおよび現像ローラーの表面粗さ、ニップ幅を上記範囲とすることにより、規制ブレードの材質の変更等の設計変更やコストアップを伴わずに、比較的低融点のトナーであっても規制ブレードへのトナー付着およびそれに起因する薄層スジの発生、並びにトナー薄層ムラの両方を効果的に抑制可能となる。

本発明の現像部３３を備えた画像形成装置１の概略構成を示す側面断面図 本実施形態の画像形成装置１の画像形成部３０の概略構成を示す側面断面図 感光体ドラム３１と現像部３３の現像ローラー３３１との接触部周辺を上方から見た平面図 現像部３３における現像ローラー３３１と規制ブレード３３４との接触部分周辺の拡大断面図 規制ブレード３３４の湾曲部分３３４ｃの非線形解析結果を示す斜視図 規制ブレード３３４の湾曲部分３３４ｃの側面図 規制ブレード３３４の表面粗さの測定方法を示す図 規制ブレード３３４のＲａおよび現像ローラー３３１のＳｍ／Ｒｚと、薄層スジおよびトナー薄層ムラとの関係を示す図 規制ブレード３３４のＲａおよび規制ブレード３３４と現像ローラー３３１のニップ幅と、薄層スジおよびトナー薄層ムラとの関係を示す図 現像ローラー３３１の表面自由エネルギーを変化させたときの現像ローラー３３１に印加する現像電圧と画像濃度との関係を示すグラフ

（１．画像形成装置１の全体構成）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像部３３を備えた画像形成装置１の概略構成を示す側面断面図である。画像形成装置１（ここではモノクロプリンター）には、本発明の現像部３３が搭載されている。なお、図１において右側を画像形成装置１の前側、左側を後側とする。

画像形成装置１は、略直方体形状の筐体構造を有する本体ハウジング１０、本体ハウジング１０内に収容される給紙部２０、画像形成部３０および定着部４０を含む。本体ハウジング１０の前面側には前カバー１１が、後面側には後カバー１２が各々備えられている。画像形成部３０および定着部４０の各ユニットは、後カバー１２が開放されることで、本体ハウジング１０の後面側から出し入れ可能となる。また、本体ハウジング１０の上面には、画像形成後のシートが排出される排紙部１３が備えられている。尚、以下の説明において、「シート」との用語は、コピー用紙、コート紙、ＯＨＰシート、厚紙、葉書、トレーシングペーパーや画像形成処理を受ける他のシート材料を意味する。

給紙部２０は、画像形成処理が施されるシートを収容する給紙カセット２１を含む。給紙カセット２１は、その一部が本体ハウジング１０の前面から更に前方に突出している。給紙カセット２１のうち、本体ハウジング１０内に収容されている部分の上面は、給紙カセット天板２１Ｕによって覆われている。給紙カセット２１には、シートの束が収容される用紙収容空間、シートの束を給紙のためにリフトアップするリフト板等が備えられている。給紙カセット２１の後端側の上部には用紙繰出部２１Ａが設けられている。この用紙繰出部２１Ａには、給紙カセット２１内のシート束の最上層のシートを１枚ずつ繰り出すための給紙ローラー２１Ｂが配置されている。

画像形成部３０は、給紙部２０から送り出されるシートにトナー像（現像剤像）を形成する画像形成動作を行う。画像形成部３０は、感光体ドラム３１と、感光体ドラム３１の周囲に配置された、帯電部３２、露光部３５、現像部３３および転写ローラー３４を含む。

感光体ドラム３１（像担持体）は、回転軸と、回転軸周りに回転する外周面（ドラム本体）と、を備える。感光体ドラム３１の外周面には、例えば公知の有機（ＯＰＣ）感光体で構成され、外周面に電荷発生層、電荷輸送層等で構成される感光層が形成される。感光層は、後述する帯電部３２により均一に帯電された後、露光部３５により光照射されて帯電を減衰させた静電潜像が形成され、現像部３３により静電潜像を顕在化したトナー像が担持される。

帯電部３２（帯電装置）は、感光体ドラム３１の外周面に対して所定の間隔を置いて配置され、感光体ドラム３１の外周面を非接触の状態で均一に帯電させる。具体的には、帯電部３２は、チャージワイヤー３２１およびグリッド電極３２２（いずれも図２参照）を有する。チャージワイヤー３２１は、感光体ドラム３１の回転軸方向に延びる線状の電極であり、感光体ドラム３１との間でコロナ放電を発生させる。グリッド電極３２２は、感光体ドラム３１の回転軸方向に延びる格子状の電極であり、チャージワイヤー３２１と感光体ドラム３１との間に配設される。帯電部３２は、チャージワイヤー３２１に所定の電流値の電流を流すことでコロナ放電を発生させ、且つ、グリッド電極３２２に所定電圧を印加することで、グリッド電極３２２に対向する感光体ドラム３１の外周面を、所定の表面電位に一様に帯電させる。

露光部３５（露光装置）は、レーザー光源とミラーやレンズ等の光学系機器とを有し、感光体ドラム３１の外周面に、パーソナルコンピューター等の外部装置から与えられる画像データに基づき変調された光を照射する。これにより、露光部３５は、感光体ドラム３１の外周面に、画像データに基づく画像に対応する静電潜像を形成する。

現像部３３（現像装置）は、本体ハウジング１０に着脱可能であり、感光体ドラム３１の外周面に非磁性一成分のトナー（現像剤）を供給することにより、感光体ドラム３１の外周面に形成された静電潜像を現像する。静電潜像を現像するとは、静電潜像を顕在化したトナー像（現像剤像）を形成することを示す。現像部３３の詳細な構成については後述する。

転写ローラー３４は、感光体ドラム３１の外周面に形成されたトナー像をシート上に転写させるためのローラーである。具体的には、転写ローラー３４は、軸周りに回転し、感光体ドラム３１の回転方向における現像ローラー３３１よりも下流側の位置で、感光体ドラム３１の外周面と対向する外周面を有する。転写ローラー３４は、感光体ドラム３１の外周面との間のニップ部を通過するシートに、感光体ドラム３１の外周面に担持されているトナー像を転写する。当該転写の際、転写ローラー３４にはトナーと逆極性の転写電圧が印加される。

定着部４０は、シートに転写されたトナー像を、シート上に定着させる定着処理を行う。定着部４０は、定着ローラー４１と加圧ローラー４２とを有する。定着ローラー４１は、加熱源を内部に備え、シートに転写されたトナーを所定温度に加熱する。加圧ローラー４２は、定着ローラー４１に対して圧接され、定着ローラー４１との間に定着ニップ部を形成する。トナー像が転写されたシートが定着ニップ部に通紙されると、トナー像は、定着ローラー４１による加熱および加圧ローラー４２による押圧によりシート上に定着される。

本体ハウジング１０内には、シートを搬送するための主搬送路２２Ｆおよび反転搬送路２２Ｂが備えられている。主搬送路２２Ｆは、給紙部２０の用紙繰出部２１Ａから画像形成部３０および定着部４０を経由して、本体ハウジング１０上面の排紙部１３に対向して設けられている排紙口１４まで延びている。反転搬送路２２Ｂは、シートに対して両面印刷を行う場合に、片面印刷されたシートを主搬送路２２Ｆにおける画像形成部３０の上流側に戻すための搬送路である。

主搬送路２２Ｆは、感光体ドラム３１および転写ローラー３４によって形成される転写ニップ部を、下方から上方に向かって通過するように延設される。また、主搬送路２２Ｆの、転写ニップ部よりも上流側には、レジストローラー対２３が配置されている。シートは、レジストローラー対２３にて一旦停止され、スキュー矯正が行われた後、画像転写のための所定のタイミングで転写ニップ部に送り出される。主搬送路２２Ｆおよび反転搬送路２２Ｂの適所には、シートを搬送するための搬送ローラーが複数配置されている。排紙口１４の近傍には排紙ローラー対２４が配置されている。

反転搬送路２２Ｂは、反転ユニット２５の外側面と、本体ハウジング１０の後カバー１２の内面との間に形成されている。尚、反転ユニット２５の内側面には、転写ローラー３４およびレジストローラー対２３の一方のローラーが搭載されている。後カバー１２および反転ユニット２５は、それらの下端に設けられた支点部１２１の軸回りに各々回動可能である。反転搬送路２２Ｂにおいてジャム（紙詰まり）が発生した場合、後カバー１２が開放される。主搬送路２２Ｆでジャムが発生した場合、或いは感光体ドラム３１のユニットや現像部３３が外部に取り出される場合には、後カバー１２に加えて反転ユニット２５も開放される。

（２．画像形成部３０の構成）
図２は、本実施形態の画像形成装置１における画像形成部３０の断面図である。図３は、感光体ドラム３１と現像部３３の現像ローラー３３１との接触部周辺を上方から見た平面図である。図４は、現像部３３における現像ローラー３３１と規制ブレード３３４との接触部分周辺の拡大断面図である。

図２および図３に示すように、現像部３３は、現像ハウジング３３０（現像容器）と、現像ローラー３３１（現像剤担持体）と、供給ローラー３３２と、攪拌パドル３３３と、規制ブレード３３４と、を備える。

現像ハウジング３３０は、内部にトナーのみからなる非磁性一成分現像剤を収容すると共に、現像ローラー３３１、供給ローラー３３２、規制ブレード３３４等を収容する。現像ハウジング３３０は、攪拌された状態の現像剤を収容する攪拌室３３５を備える。

攪拌室３３５は、攪拌された状態の非磁性一成分現像剤を収容する。攪拌室３３５には攪拌パドル３３３が配置される。攪拌パドル３３３は、トナー供給装置（図示せず）により攪拌室３３５に供給された現像剤を攪拌する。

現像ローラー３３１は、回転軸３３１ａと、ローラー部３３１ｂを備える。回転軸３３１ａは、現像ハウジング３３０の軸受部（不図示）に回転可能に支持される。ローラー部３３１ｂは、回転軸３３１ａの外周面に積層される円筒状の部材であり、基材ゴム（例えばシリコーンゴム）の表面にウレタン等の凹凸のあるコーティング材によってコート層を積層した構成である。ローラー部３３１ｂは、回転軸３３１ａの回転に伴って回転軸３３１ａと一体的に回転する。ローラー部３３１ｂの表面には、所定厚さのトナー層（現像剤層）が形成される。トナー層は、後述する規制ブレード３３４により層厚が規制（所定厚さに均一に調整）される。トナー層は、規制ブレード３３４との当接により生じる静電気により帯電する。

現像ローラー３３１は、感光体ドラム３１と対向する位置において、感光体ドラム３１の回転方向（図２の時計回り方向）における上流側から下流側に向かう方向（図２の反時計回り方向）に回転する。つまり、現像ローラー３３１は、感光体ドラム３１と対向する位置では、感光体ドラム３１と同方向に回転する。

供給ローラー３３２は、現像ローラー３３１に対向して配置される。供給ローラー３３２は、攪拌室３３５に収容された現像剤を外周面に保持する。また、供給ローラー３３２は、外周面に保持した現像剤を現像ローラー３３１に供給する。

供給ローラー３３２は、現像ローラー３３１と対向する位置において、現像ローラー３３１の回転方向（図２の反時計回り方向）における下流側から上流側に向かう方向（図２の反時計回り方向）に回転する。つまり、供給ローラー３３２は、現像ローラー３３１と対向する位置では、現像ローラー３３１と逆方向に回転する。

現像ローラー３３１は、供給ローラー３３２から現像剤の供給を受けると共に、外周面にトナー層を保持する。そして、現像ローラー３３１は、感光体ドラム３１に現像剤を供給する。現像ローラー３３１および供給ローラー３３２の軸方向（図２の紙面と直交する方向）の長さは、感光体ドラム３１の軸方向長さと略同一である。現像ローラー３３１から感光体ドラム３１にトナーを効率的に移動させるために、現像ローラー３３１に所定の現像電圧を印加することが好ましい。

画像形成部３０には、現像ハウジング３３０を挟んで感光体ドラム３１と反対側（図２の右下側、図３の下側）に、押圧部材３６１と押圧バネ３６２から成る押圧機構３６が配置されている。押圧機構３６は、現像ハウジング３３０の長手方向の２箇所（感光体ドラム３１の軸方向中央からそれぞれ８５ｍｍの位置）に配置されている。画像形成部３０に現像部３３を装着すると、現像ハウジング３３０に押圧部材３６１が圧接されて感光体ドラム３１に近づく方向（図２の左上方向、図３の上方向）に押圧され、現像ローラー３３１が感光体ドラム３１に所定の押圧力で押圧される。なお、現像部３３および感光体ドラム３１には現像ローラー３３１と感光体ドラム３１との間の距離を規制する機構、即ち、感光体ドラム３１に対する現像ローラー３３１の押圧力を規制する機構は存在しない。

規制ブレード３３４は、金属製の薄板状の部材である。規制ブレード３３４は、基端部３３４ａが現像ハウジング３３０に固定され、先端部３３４ｂが自由端となるよう構成される。規制ブレード３３４は、感光体ドラム３１と現像ローラー３３１とが対向する位置よりも現像ローラー３３１の回転方向における上流側の位置で現像ローラー３３１の外周面に接触する。

規制ブレード３３４は撓み変形可能であり、現像ローラー３３１の周方向において規制ブレード３３４と現像ローラー３３１の接触部分（ニップ）が存在する。規制ブレード３３４は、所定の規制圧およびニップ幅Ｗで現像ローラー３３１（ローラー部３３１ｂ）の外周面に当接する。

図４に示すように、規制ブレード３３４が一定の規制圧（接触線圧）で現像ローラー３３１に当接するので、現像ローラー３３１の外周面に担持されたトナー層が均一な厚さに調整される。これにより、規制ブレード３３４は、現像ローラー３３１の外周面トナーの量を規制する。また、規制ブレード３３４は、現像ローラー３３１の外周面に担持されたトナーを摩擦することで、トナーを帯電させる。規制ブレード３３４の現像ローラー３３１に対する接触線圧とは、規制ブレード３３４と現像ローラー３３１の外周面との接触位置における規制ブレード３３４の単位長さ当たりの接触圧である。

（３．規制ブレード３３４および現像ローラー３３１の構成）
以下、本実施形態の現像部３３の特徴部分である規制ブレード３３４および現像ローラー３３１の構成について説明する。前述したような規制ブレード３３４へのトナー付着に起因する薄層スジの発生は、規制ブレード３３４の先端部３３４ｂおよび現像ローラー３３１の表面粗さ、並びに規制ブレード３３４と現像ローラー３３１のニップ幅Ｗ（周方向の接触幅）と密接な関連がある。

そこで、規制ブレード３３４および現像ローラー３３１の表面粗さと薄層スジの発生との関係について調査した。試験方法としては、規制ブレード３３４の先端部３３４ｂの表面の算術平均粗さＲａ、現像ローラー３３１の十点平均粗さＲｚに対する凹凸の平均間隔Ｓｍの比（Ｒａ／Ｓｍ）を変化させて、現像ローラー３３１の表面の薄層スジおよびトナー薄層ムラの発生を目視により観察した。

現像ローラー３３１は、基材層として層厚３．５ｍｍのシリコーンゴム層にウレタンコーティグを施した外径１３ｍｍ、軸方向長さ２３２ｍｍ、硬度４５°、抵抗値７．１［ｌｏｇΩ］のローラー部３３１ｂと、シャフト径６ｍｍの回転軸３３１ａとを有するローラー（ＮＩＣＫ社製）を用い、現像ローラー３３１の線速を１９５ｍｍ／ｓｅｃとした。硬度はマイクロゴム硬度計（ＭＤ－１、高分子計器社製）を用いて測定した。抵抗値は現像ローラー３１１を金属ローラーに接触させて回転させ、１００Ｖの直流電圧を印加して測定した。

規制ブレード３３４の材質はＳＵＳ３０４であり、自由長を１０ｍｍとした。規制ブレード３３４の先端部３３４ｂには曲げ加工が施され、湾曲部分３３４ｃが形成される。この湾曲部分３３４ｃが現像ローラー３３１の外周面に当接する。湾曲部分３３４ｃの曲率半径は０．１ｍｍ以上である。

図５および図６は、それぞれ規制ブレード３３４の湾曲部分３３４ｃの非線形解析結果を示す斜視図および側面図である。図５および図６に示すように、規制ブレード３３４は、曲げ加工した部分（湾曲部分３３４ｃ）と曲げ加工していない部分とで表面粗さが異なり、曲げ加工したほうがＲ加工歪みにより表面粗さが粗くなる。また、湾曲部分３３４ｃを含む規制ブレード３３４の表面粗さをより細かくするためには、湾曲部分３３４ｃを含めて研磨処理することが必要である。本実施形態では、研磨処理の一例としてバフ研磨を施した。また、湾曲部分３３４ｃの曲率半径Ｒは０．３ｍｍとした。

規制ブレード３３４の湾曲部分３３４ｃの表面粗さは、表面粗さ測定機（Ｓ－３１００、ミツトヨ社製）を用いて測定し、測定条件は、ＪＩＳ規格２００１年（測定長さ４．８ｍｍ、カットオフ０．８ｍｍ、測定速度０．５ｍｍ／ｓｅｃ）とした。

図７は、規制ブレード３３４の表面粗さの測定方法を示す図である。図７に示すように規制ブレード３３４を４５°の角度で固定し、測定箇所（湾曲部分３３４ｃ）に測定子５０を上方から垂直に接触させる。規制ブレード３３４の測定角度は、湾曲部分３３４ｃの表面粗さを測定できる角度であれば４５°に限定されるものではない。規制圧（接触線圧）は、規制ブレード３３４の現像ローラー３３１への食い込み量と厚みを変更することで調整した。

トナーは、中心粒径６．８μｍ、円形度０．９６、９０℃における溶融粘度が２００，０００Ｐａ・ｓである、粉砕法により製造したポリエステル製トナーを用いた。中心粒径は粒度分布計（ＬＳ－２３０、ベックマンコールター社製）を用いて測定した。円形度は湿式フロー式粒子径・形状分析装置（ＦＰＩＡ－３０００、シスメックス社製）を用いて測定した。溶融粘度はフローテスター（ＣＦＴ－５００ＥＸ、島津製作所社製）を用いて測定した。

図８は、規制ブレード３３４のＲａおよび現像ローラー３３１のＳｍ／Ｒｚと、薄層スジおよびトナー薄層ムラとの関係を示す図である。図８に示すように、規制ブレード３３４の湾曲部分３３４ｃの算術平均粗さＲａが０．３μｍ以上の場合は規制ブレード３３４へのトナー付着による薄層スジが発生する。一方、算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以下の場合はトナー薄層にムラが発生する。従って、規制ブレード３３４の湾曲部分３３４ｃの算術平均粗さＲａを０．０５～０．３μｍの範囲とすることで、薄層スジおよびトナー薄層ムラの両方を抑制することができる。

また、現像ローラー３３１の表面の十点平均粗さＲｚを２～４μｍとすることで、現像性の耐久変化を抑止し、凹凸の平均間隔Ｓｍを１２０～２９０μｍ、且つ十点平均粗さＲｚに対する凹凸の平均間隔Ｓｍの比（Ｒａ／Ｓｍ）を３０～１４５の範囲とすることで、適正な画像濃度を維持できる。

図９は、規制ブレード３３４のＲａおよび規制ブレード３３４と現像ローラー３３１のニップ幅と、薄層スジおよびトナー薄層ムラとの関係を示す図である。ニップ幅の測定は、規制ブレード３３４の現像ローラー３３１との当接面をマーカーで着色しておき、規制ブレード３３４と接触させた状態で現像ローラー３３１を回転させ、トナー中に含まれる研磨剤によって削られるマーカー部分の幅によって測定した。

図９に示すように、規制ブレード３３４と現像ローラー３３１のニップ幅が０．１ｍｍ以下である場合、トナー薄層が安定して形成されず、トナー薄層ムラが発生する。一方、ニップ幅が０．９５ｍｍ以上である場合、薄層スジが発生する。従って、規制ブレード３３４と現像ローラー３３１のニップ幅を０．１～０．９５ｍｍの範囲とすることで、薄層スジおよびトナー薄層ムラの両方を抑制することができる。

前述のとおり、規制ブレード３３４の規制圧によってもトナーに対するストレスが変化する。規制圧が６０Ｎ／ｍよりも強い場合は規制力が強すぎて薄層スジが発生する。一方、規制圧が１０Ｎ／ｍより弱い場合は規制力が弱すぎてトナー薄層が安定して形成されず、トナー薄層にムラが発生する。従って、規制ブレード３３４の規制圧（接触線圧）を１０～６０Ｎ／ｍとすることで、薄層スジおよびトナー薄層ムラの両方を抑制することができる。

以上説明したように、規制ブレード３３４および現像ローラー３３１の表面粗さ、ニップ幅、規制圧を上記範囲とすることにより、規制ブレード３３４の材質の変更等の設計変更やコストアップを伴わずに、比較的低融点のトナーであっても規制ブレード３３４へのトナー付着、およびそれに起因する薄層スジの発生を効果的に抑制可能となる。

（４．その他の構成）
図１０は、現像ローラー３３１の表面自由エネルギーを変化させたときの現像ローラー３３１に印加する現像電圧と画像濃度（１Ｄ）との関係を示すグラフである。表面自由エネルギー（surface free energy）とは、固体における液体での表面張力に相当するもので、固体の表面自体が持つ分子のエネルギーのことである。図１０において、現像ローラー３３１の表面自由エネルギーが１２ｍＪ／ｍ²の場合を◇のデータ系列、２１ｍＪ／ｍ²の場合を□のデータ系列、３０ｍＪ／ｍ²の場合を△のデータ系列で示している。

図１０に示すように、現像ローラー３３１の表面自由エネルギーが高くなるほど現像電圧の使用可能領域ＯＷは狭くなる傾向にある。これは、現像ローラー３３１の表面自由エネルギーが高くなるにつれてハーフトーン画像の白抜けが発生する現像ローラー３３１の押圧力の上限値が低下するためである。現像ローラー３３１の表面自由エネルギーは５ｍｊ／ｍ²以上２７ｍｊ／ｍ²以下が好ましい。

また、規制ブレード３３４によって規制されるトナーの量は、現像ローラー３３１の外周面の接触面積率によっても変化する。現像ローラー３３１の外周面の接触面積率とは、現像ローラー３３１の外周面の面積に対する当該外周面における凹部（非接触部）を除いた領域の面積の占める割合である。つまり、現像ローラー３３１の周面の接触面積率は、現像ローラー３３１の外周面と規制ブレード３３４との見掛け上の接触面積に対する、真の接触面積を表すものである。接触面積率は４．５～１０％が好ましく、６～８％がより好ましい。

規制ブレード３３４の規制圧は１０～６０Ｎ／ｍが好ましく、１５～２５Ｎ／ｍがより好ましい。なお、現像ローラー３３１の製法は特に限定されず、現像ローラー３３１の表面粗さは粒子を含むコート層をコーティングして調整してもよいし、研磨のみで粗さを調整してもよい。

また、本実施形態では粉砕法により製造されたトナー（粉砕トナー）を使用したが、重合法により製造されたトナー（重合トナー）を使用することもできる。重合トナーは円形度が高い真球形状のため転がり抵抗が少なく、規制部でのストレスが低いため、規制ブレード３３４への付着、薄層スジの発生に対して耐性が高い。そのため、本発明は重合トナーに比べて低コストである粉砕トナーを用いる非磁性一成分現像方式において特に有効である。

また、本実施形態ではトナーの中心粒径を６．８μｍとしたが、図８および図９に示した結果は中心粒径が６．０～８．０μｍの範囲で同様の結果が得られることを確認している。中心粒径の範囲の選択理由は、中心粒径が６．０μｍより小さくなるとトナーの製造コストアップにつながり、８．０μｍより大きいとトナー消費量が増えて定着性が悪化し、好ましくないためである。

また、本実施形態ではトナーの円形度を０．９６としたが、図８および図９に示した結果は円形度が０．９３～０．９７の範囲で同様の結果が得られることを確認している。円形度が０．９３以下の場合は画像品質が低下する傾向にある。円形度が０．９７以上である場合は製造コストが大幅にアップするため、それぞれ好ましくない。

また、本実施形態では現像ローラー３３１の硬度を４５°としたが、図８および図９に示した結果は現像ローラー３３１の硬度が４０～６０°の範囲で同様の結果が得られることを確認している。現像ローラー３３１の硬度が４０°よりも低い場合は感光体ドラム３１や規制ブレード３３４の押圧部での永久変形による圧接痕が残るため品質的に問題がある。現像ローラー３３１の硬度が６０°より高い場合はトナーストレスが急激に上昇するため、薄層スジが発生する確率が急増する。

また、本実施形態ではトナーを構成するメインレジンであるポリエステルとして、９０℃における溶融粘度が２００，０００Ｐａ・ｓのものを使用したが、図８および図９に示した結果は９０℃における溶融粘度が１０，０００～２５０，０００Ｐａ・ｓの範囲で同様の結果が得られることを確認している。溶融粘度が２５０，０００Ｐａ・ｓ以上である場合はトナーの定着性が悪くなるため、省エネルギーの観点から好ましくない。

その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、画像形成装置１の例として、モノクロプリンターについて説明したが、例えば、タンデム方式やロータリー式のカラープリンターにも適用できる。また、複写機、ファクシミリ或いはこれらの機能を備えた複合機等の画像形成装置にも適用できる。ただし、感光体ドラム３１と、非磁性一成分現像方式の現像部３３を備える必要はある。

また、上記実施形態における感光体ドラム３１は、支持体として円筒状の素管を利用したが、他の形状の支持体を利用しても良い。他の形状としては、板状、無端ベルト状であってもよい。また、上記実施形態における感光体ドラム３１は、感光層としてアモルファスシリコンを利用したが、例えば、支持体からの電荷の注入を阻止する電荷注入阻止層を有しても良い。

本発明は、非磁性トナーを用いた非磁性一成分現像方式の現像装置に利用可能である。本発明の利用により、規制ブレードの表面へのトナー付着を抑制しつつ、トナー層の層ムラの発生も効果的に抑制可能な現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することができる。

１ 画像形成装置
３０ 画像形成部
３１ 感光体ドラム（像担持体）
３２ 帯電部
３３ 現像部（現像装置）
３３０ 現像容器
３３１ 現像ローラー（現像剤担持体）
３３１ａ 回転軸
３３１ｂ ローラー部
３３２ 供給ローラー
３３４ 規制ブレード
３３４ａ 基端部
３３４ｂ 先端部
３３４ｃ 湾曲部分
３５ 露光部
３６ 押圧機構
３６１ 押圧部材
３６２ 押圧バネ

Claims (7)

1. トナーのみからなる非磁性一成分現像剤を収容する現像容器と、
   外周面に前記トナーを保持するローラー部と、前記ローラー部の軸中心に沿って配置される回転軸と、を有し、像担持体に所定の押圧力で押圧される現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体における前記ローラー部の外周面に面接触して前記ローラー部の外周面に形成されるトナー層の層厚を規制する規制ブレードと、
   を備え、静電潜像が形成された前記像担持体にトナーを供給する現像装置であって、
   前記規制ブレードは、曲率半径が０．１ｍｍ以上の湾曲部分において前記ローラー部と接触しており、前記湾曲部分の算術平均粗さＲａが０．０５～０．３μｍであり、前記ローラー部の十点平均粗さＲｚが２～４μｍ、前記ローラー部の凹凸の平均間隔Ｓｍが１２０～２９０μｍ、且つＳｍ／Ｒｚが３０～１４５であり、前記規制ブレードと前記ローラー部のニップ幅が０．１～０．９５ｍｍであることを特徴とする現像装置。
2. 前記ローラー部に対する前記規制ブレードの接触線圧が１０～６０Ｎ／ｍであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記トナーとして、粉砕法により製造された粉砕トナーを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
4. 前記トナーの中心粒径が６．０～８．０μｍであることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記トナーの円形度が０．９３～０．９７であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の現像装置。
6. 前記トナーの９０℃における溶融粘度が１０，０００～２００，０００Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の現像装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置。

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