JP3048222B2 - 現像剤規制部材及び現像装置 - Google Patents

現像剤規制部材及び現像装置

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JP3048222B2
JP3048222B2 JP8131875A JP13187596A JP3048222B2 JP 3048222 B2 JP3048222 B2 JP 3048222B2 JP 8131875 A JP8131875 A JP 8131875A JP 13187596 A JP13187596 A JP 13187596A JP 3048222 B2 JP3048222 B2 JP 3048222B2
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    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0806Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller
    • G03G15/0812Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller characterised by the developer regulating means, e.g. structure of doctor blade

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は複写機、プリンタ等
の画像形成装置に用いられる現像装置及び現像装置に用
いられ現像剤を規制する現像剤規制部材に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置において
は、像担持体上に形成した静電潜像を、現像装置により
トナー像として可視化することを行っている。
【0003】このような現像装置の一つとして、乾式一
成分現像装置が種々提案されまた実用化されている。し
かし、いずれの現像装置でも現像剤担持体上に一成分現
像剤であるトナーの薄層を形成するのは困難である。
【0004】然るに画像の解像力、鮮明度等の向上が求
められている現在、トナーの薄層形成方法及びその装置
に関する開発は必須となっておりまたこれに対していく
つかの方策が提案されている。
【0005】例えば特開昭54−43038号公報に示
されるように、現像剤担持体の現像スリーブにゴムまた
は金属製の弾性ブレードを当接させ、この弾性ブレード
と現像スリーブとの当接部の間にトナーを通過させて規
制することにより、現像スリーブ上にトナーの薄層を形
成し、かつ当接部での摩擦でトナーに十分なトリボを付
与させるものがある。
【0006】また上記の弾性ブレードにより非磁性トナ
ーを規制するときには、現像スリーブ上にトナーを供給
するトナー供給部材が別途必要になる。これは、磁性ト
ナーの場合には現像スリーブ内の磁石の磁力により現像
スリーブ上にトナーを供給できるが、非磁性トナーの場
合には磁力によるトナーの供給が行えないためである。
【0007】そこで本出願人は、特開昭58−1165
59号公報で図4に示す現像装置を提案した。この提案
の従来の現像装置では、一成分現像剤として非磁性トナ
ー23を収容した現像容器24内に弾性ブレード25よ
りも現像スリーブ26の回転方向上流側の位置で現像ス
リーブ26に当接するファーブラシ構造の弾性ローラ2
7を設置して、現像スリーブ26上の現像に消費されず
に残存したトナー23を弾性ローラ27により剥ぎとる
とともに現像スリーブ26上に新たなトナー23を供給
するようにしている。
【0008】上述した構成をとることにより、現像スリ
ーブ26上に非磁性トナー23の薄層を良好に形成する
ことができ、像担持体上の静電潜像を良好に現像するこ
とが可能となった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、更なる高画質
化及び省エネ化へむけて、これに答えるべく小粒径化及
び低融点化したトナーを用いる必要があり、この様なト
ナーを用い現像動作を多数回繰り返した際、以下のよう
な問題が生じた。
【0010】(1)SUS、リン青銅、等の金属薄板を
弾性ブレードとして用いると、硬度が高すぎるために長
手方向での当接が不均一になりやすく現像スリーブ上の
トナーのコーティングムラを招きやすい。また硬度が高
すぎるが故にトナー過大な力が局所的にトナー加わるこ
とや表面の離型性の悪いことにより、現像動作をくりか
えすと弾性ブレードの現像スリーブ当接面にトナーが融
着する。その結果現像スリーブ上のトナーのコーティン
グムラやスジが生じ、画像不良を招いてしまう。
【0011】(2)従来のウレタンゴム、シリコンゴム
等を板状にしたものを単独で用いたり、或いは経時で安
定した当接を得るためにこれらのゴムを金属薄板上に接
着成形した弾性ブレードを用いると、(1)の問題は防
げるがトナーへの摩擦帯電能力が不足し、トナーのトリ
ボが不十分になる。その結果画像上の問題としてカブリ
の発生を招いたり、ひどい場合は現像スリーブからトナ
ーが飛散し画像形成装置内に汚すといった問題を生じ
る。
【0012】そこで弾性ブレード自身に摩擦帯電能力の
高い材料を用いる必要があり、正極性のトナーに対して
は、電子受容性の高い材料、負極性のトナーに対して
は、電子供与性の高い材料を選んでいる。
【0013】ところが、このうち特に負極性トナー用に
はシリコーンゴム、ウレタンゴム等の基材中に電子供与
性の高い電荷制御材を含有したものを用いるとの提案が
各種なされているが、トナーへのトリボ付与の点でまだ
不十分であり、特に高湿環境下におけるカブリ画像の発
生を防止するには至らなかった。
【0014】このカブリ画像の発生を防ぐためには更に
電子供与性の高い材料がよく、ナイロン等のポリアミド
樹脂を用いるが、このポリアミド樹脂は弾性を有してい
ないため、無論板状にしたものを単独で用いることは不
可能であり、圧力を規制する支持層としての金属薄板上
にコーティング或いは板状の樹脂を接着するなどして用
いることが考えられる。
【0015】この様な構成をとることで現像動作初期状
態でのカブリ画像の発生は防止できたが結局上記した金
属薄板単独で用いた場合と同様の初期状態での現像スリ
ーブ上のトナーコーティングムラや現像動作を繰り返し
た際の弾性ブレード表面へのトナー融着の発生を招いて
しまった。この原因は無論ポリアミド樹脂の硬度が高す
ぎる為に弾性ブレード通過時のトナーに過大な力を加え
たために生じたものである。そこで弾性ブレードとして
硬度ダウンの目的で例えば金属薄板上に弾性層としてウ
レタンゴムを接着しその表面に帯電付与層として上記ポ
リアミド樹脂を薄くコーティングした構成をとった場合
でも、前記した金属薄板上に直接ポリアミド樹脂を設け
る構成よりは、スリーブ上のトナーコーティングの安定
性は向上するが、この構成でも結局高温環境下で現像動
作を繰り返した際にはその表層のポリアミド樹脂自体の
硬度が高いが故にこの部分の影響でトナー融着が発生し
好ましくなかった。
【0016】したがって、弾性ブレードにもとめられる
特性としては、トナーに対して帯電付与の点で優れ、且
つ適正な硬度を有することで当接部においてトナーに過
大な力を加えることなくトナーを適正層厚で通過させる
ことであり、上記した従来の材料および構成ではこれら
の特性を十分満足していないためにカブリおよびトナー
融着を防ぎきれなかったのである。
【0017】そこで、弾性ブレードを負極性トナーに対
して良好な摩擦帯電能力を有するポリアミド成分と、更
に弾性を有するポリエーテル成分とを含有したポリアミ
ドエラストマーで構成することを出願人は特願平7−1
55511号公報で先に提案した。
【0018】しかしながら、単にこの材料をもちいるだ
けではカブリおよびトナー融着を防止することは不十分
であり、その性能を十二分に発揮させるためには更に用
いるポリアミドエラストマーの硬度を適切な範囲に規定
することが必要であることが判明した。
【0019】すなわち硬度低すぎた場合は、所望の摩擦
帯電能力が得られず特に高湿環境下でのカブリの発生を
招く。これは硬度が低いものはポリアミドエラストマー
の構造上ポリアミド成分の含有率が低いために弾性ブレ
ードとして負極性トナーに対する電子供与性が低すぎた
ために生じたものである。
【0020】また硬度が高すぎると前述した従来例のポ
リアミド樹脂のように弾性ブレード通過時のトナーに過
大な力を加えてしまうためトナーの融着によるコーティ
ングムラを招いてしまうのである。
【0021】
【課題を解決するための手段】主たる本発明は、ポリア
ミド成分とポリエーテル成分を有しショアーD硬度25
度以上65度以下の弾性体を薄板上に設けたことを特徴
とする現像剤規制部材である。また、他の主たる本発明
は、負帯電性の一成分現像剤を収容する現像容器と、該
現像容器の開口部に設けられ現像剤を担持搬送する現像
剤担持体と、該現像剤担持体に当接し現像剤担持体上の
現像剤層厚を規制すると共に現像剤を摩擦帯電させる現
像剤規制部材とを有する現像装置において、前記現像剤
規制部材は、前記現像剤担持体に当接する側に、ポリア
ミド成分とポリエーテル成分を有しショアーD硬度25
度以上65度以下の弾性体を具備することを特徴とする
現像装置である。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【0023】(実施例1)図1は本発明を実施した現像
装置を用いた画像形成装置の断面図、図2は現像装置の
断面図である。図1に於いて、潜像担持体としての感光
ドラム1は、矢印A方向に回転し、感光ドラム1を帯電
処理するための帯電装置2によって一様に帯電され、感
光ドラム1に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザ
ー光学装置より出射されたレーザー光3により露光さ
れ、その表面に静電潜像が形成される。
【0024】この静電潜像を感光ドラム1に対して近接
配置され、プロセスカートリッジとして、画像形成装置
に対し着脱可能である現像装置4によって現像し、トナ
ー像として可視化する(本実施例では露光部にトナー像
を形成するいわゆる反転現像を行っている)。
【0025】可視化された感光ドラム1上のトナー像
は、転写ローラ9によって記録媒体である紙13に転写
され、転写されずに感光ドラム1上に残存した転写残ト
ナーはクリーニングブレード10によりかきとられ廃ト
ナー容器11に収納され、クリーニングされた感光ドラ
ム1は上述作用を繰り返し画像形成を行う。
【0026】一方トナー像を転写された紙13は定着装
置12により定着処理され、装置外に排紙されプリント
動作が終了する。
【0027】本発明のかかる現像装置4について図2に
基づいてさらに説明する。
【0028】図2において、14は一成分現像剤として
負帯電性の非磁性トナー8を収容した現像容器で、本現
像装置4は、現像容器14内の長手方向に延在する開口
部に位置し感光ドラム1と対向設置された現像剤担持体
としての現像スリーブ5を備え、感光ドラム1上の静電
潜像を現像して可視化するようになっている。
【0029】上記現像装置4において、該現像スリーブ
5は、上記開口部にて図に示す右略半周面を現像容器1
4内に突入し、左略半周面を現像容器14外に露出して
横設されている。この現像容器14外へ露出した面は、
現像装置4の左方に位置する感光ドラム1にわずかな微
小間隔を有して対向している。現像スリーブ5は矢印B
方向に回転駆動され、その表面は、トナー8との摺擦確
率を高くし、かつ、トナー8の搬送を良好に行うための
適度な凹凸を有している。
【0030】そして、その上方位置には、弾性ブレード
7が、押さえ板金15に支持され自由端側の先端近傍を
現像スリーブ5の外周面に面接触にて当接されるよう設
けられており、当接方向としては、当接部に対して先端
側が現像スリーブ5の回転方向上流側に位置するいわゆ
るカウンター方向になっている。
【0031】この弾性ブレード7は、バネ弾性を有する
SUSまたはリン青銅の金属薄板17上に弾性体16と
してのポリアミド含有ゴム(以下、ポリアミドエラスト
マーと称する)を接着もしくは射出成形して設けたもの
であり、この金属薄板は、現像スリーブ5に対する弾性
ブレード7の圧接力を維持しポリアミドエラストマーに
より負極性トナー8に対する帯電性を持たせたものであ
る。この弾性ブレード7の材質及び作製方法等に関して
は後に詳述する。
【0032】弾性ローラ6は、上記弾性ブレード7の現
像スリーブ5表面との当接部に対し現像スリーブ5回転
方向上流側に当接され、かつ回転可能に支持されてい
る。
【0033】以上のような本現像装置4において、現像
動作時に、現像容器14内のトナー8は、撹拌部材18
の矢印C方向の回転に伴い弾性ローラ6方向に送られ
る。
【0034】さらにトナー8は弾性ローラ6が矢印D方
向に回転することにより、現像スリーブ5近傍に運ば
れ、現像スリーブ5と弾性ローラ6との当接部におい
て、弾性ローラ6上に担持されているトナー8は、現像
スリーブ5と摺擦されることによって、摩擦帯電をう
け、現像スリーブ5上に付着する。
【0035】その後、現像スリーブ5の矢印B方向の回
転に伴い、弾性ブレード7の圧接下に送られ、ここで適
正なトリボ(摩擦帯電量)をうけるとともに現像スリー
ブ5上に薄層形成された後感光ドラム1との対向部であ
る現像部へ搬送される。
【0036】現像部において消費されなかった未現像ト
ナーは、現像スリーブ5の回転とともに現像スリーブ5
の下部より回収される。この回収部分にはシール部材1
9が設けられ、未現像トナーの現像容器14内への通過
を許容するとともに、現像容器14内のトナー8が現像
スリーブ5の下部から漏出するのを防止する。
【0037】この回収された現像スリーブ5上の未現像
トナーは、弾性ローラ6と現像スリーブ5との当接部に
おいて、現像スリーブ5表面から剥ぎ取られる。この剥
ぎ取られたトナーの大部分は、弾性ローラ6の回転に伴
い搬送され現像容器14内のトナー8と混ざりあい、ト
ナーの帯電電荷が分散される。同時に弾性ローラ6の回
転により現像スリーブ5上に新たなトナーが供給され前
述の作用を繰り返す。
【0038】上記現像部において感光ドラム1上の潜像
は、現像スリーブ5と感光ドラム1の両者間に電源20
によって直流を重畳した交流電圧(現像ACバイアス)
を印加し、トナー像として現像される。
【0039】次に本実施例における現像装置4における
各構成要素の具体例を以下に述べる。
【0040】現像スリーブ5は、直径16mmのアルミ
ニウム製スリーブ表面に球形ガラスビーズ(#600)
による定形ブラスト処理を施し、表面粗さRzが約3μ
mとしたものを用い、感光ドラム1との間隙が300μ
mになるように対向し、感光ドラム1の周速50mm/
sに対して若干早めた周速80mm/sで回転させた。
【0041】トナー8は、非磁性一成分現像剤であり、
平均粒径8μmのものをもちいた。
【0042】弾性ローラ6は、スポンジ構造や芯金上に
レーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構
造のものが、現像スリーブ5へのトナー8の供給及び未
現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましく、本実施例にお
いては、芯金上にゴムスポンジを設けた直径12mmの
弾性ローラ6を用いた。この弾性ローラ6を現像スリー
ブ5に対して当接させ更に現像スリーブ5と同一方向に
不図示の駆動手段により回転駆動させた。
【0043】次に本発明に係る弾性ブレード7に関して
詳述する。
【0044】ポリアミドエラストマーは、前述したよう
にポリアミドとポリエーテルをエステル結合あるいはア
ミド結合させたものである。
【0045】ポリアミド成分としてはポリアミド6,
6.6,6.12,11,12,12.12またはそれ
らモノマーの重縮合から得られるコポリアミドからな
り、好ましくはポリアミドの末端アミノ基を二塩基酸等
によりカルボキシル化されたものが用いられる。二塩基
酸としては、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、スベリ
ン酸、セバシン酸、ドデカンニ酸等の脂肪族飽和ジカル
ポン酸、マレイン酸等の脂肪族不飽和ジカルポン酸、フ
タル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、および
上記二塩基酸とエチレングリコール、ブタンジオール、
ヘキサンジオール、オクタンジオール等のジオールから
なるポリジカルボン酸等が用いられる。
【0046】またポリエーテル成分としては単独重合ま
たは共重合したポリエチレングリコール、ポリプロピレ
ングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリ
エーテルジオールや両末端がアミノ化されたポリエーテ
ルジアミンなどが用いられる。
【0047】本実施例においては、バネ弾性特性を有す
る厚さ0.1mmのリン青銅製の金属薄板17上に厚さ
1mmとなるように弾性体16としてポリアミドエラス
トマーを成型している。具体的にはポリアミドエラスト
マーをポリアミド成分として12−ナイロンを用い二塩
基酸としてドデカンニ酸と反応させ、ポリエーテル成分
としてポリテトラメチレングリコールを用い合成させ、
所定時間乾燥した後、射出成形により溶融温度200
℃、金型温度30℃で金属薄板17を装備した金型に直
接成型し、弾性ブレード7を作製した。
【0048】本発明者らはこのポリアミドエラストマー
の適正硬度範囲を明確にするために各種硬度の異なるポ
リアミドエラストマーを金属薄板17上に設けたものを
上記方法で試作した。なお硬度の単位としては一般的に
樹脂の硬度を表すのに用いられるショアーD硬度(AS
TM D2240)を用いた。
【0049】この適正ショアーD硬度範囲を調べるに当
たり、試作した弾性ブレードを本実施例の現像装置に当
接圧が20gとなるように装着し、高温高湿環境下(3
5℃/90%RH)での3000枚のプリント動作を行
い、特に画像上のカブリ及び現像スリーブ5上のトナー
コーティング状態を観察し評価した。
【0050】この際現像動作時には電源20から現像ス
リーブ5に印加する現像バイアスとして周波数2000
Hz、ピーク・ピーク間電圧1600Vの交流電圧に−
400Vの直流電圧を重畳させ、感光ドラム1上の潜像
の表面電位を非露光部−600V、露光部−150Vに
し露光部へ反転現像を行った。
【0051】評価結果を次表に示す。
【0052】
【表1】
【0053】表より明らかなようにショアーD硬度が2
0度の場合プリント動作初期から画像上のカブリが発生
し、このカブリはショアーD硬度が25度以上で発生し
ない。この原因は前述したようにショアーD硬度の低い
ポリアミドエラストマーはその構造上ポリアミド成分の
含有率が低いために負極性トナーに対する電子供与性が
低すぎたためである。
【0054】このポリアミド成分の含有率はポリアミド
エラストマーに対する重量百分率で20%以上が好まし
い。
【0055】またショアーD硬度が70度の場合300
0枚のプリント動作で現像スリーブ5上のトナーコーテ
ィングムラ及びスジが発生してしまった。これに対しシ
ョアーD硬度が65度以下ならコーティングムラは発生
しなかった。このムラの原因は弾性ブレード7表面への
トナー融着によるものであり、ポリアミドエラストマー
の硬度が高すぎるが故に局所的にトナーに過大な力が加
わったためである。更に表中に比較例としてショアーD
硬度74度のポリアミド樹脂の評価結果も記載してある
が、初期状態から現像スリーブ5への若干コーティング
ムラが生じており、プリント動作を繰り返すと約100
0枚でコーティングスジが発生してしまった。この様に
初期状態からコーティングムラが発生した原因はかたす
ぎることと、ゴム弾性を有していないために長手方向で
均一な当接ニップが得られなかった為であり、更に耐久
でのコーティングスジの発生も高硬度故の著しいトナー
融着によるものである。
【0056】したがってポリアミドエラストマーとして
ショアーD硬度が25度以上65度以下とすることによ
り、高温高湿環境下でトナーに対する所望の摩擦帯電能
を得られることが出来、プリント動作を繰り返した後の
ブレード表面へのトナー融着を防止することが可能とな
る。その結果初期状態から均一なトナーコーティングを
安定して得ることができた。
【0057】(実施例2)次に本発明の第2の実施例
を、現像装置21の概略断面図である図4を用いて説明
する。
【0058】本実施例においては、弾性ブレード22と
して実施例1とは異なり金属薄板17を無くし、1.5
mmの厚さのポリアミドエラストマー製の板ブレード2
2を用いている。
【0059】つまり、本実施例においては、ポリアミド
エラストマー自身のバネ弾性により現像スリーブ5へ当
接させる構成をとったものである。実施例1に記したよ
うにポリアミドエラストマーはポリエーテル成分により
弾性を持たせているため本実施例のように圧力を規制す
る金属薄板をなくし簡易構成にすることが可能となる。
【0060】ポリアミドエラストマーの適正硬度範囲は
実施例1と同様にショアーD硬度が25度以上65度以
下であり、これによって実施例1と同様の効果が得られ
る。
【0061】またこの場合、ブレード厚は1.0mm以
上が好ましい。
【0062】なお無論実施例1、2において用いた各部
材に関して、本発明の範囲内で適宜選択可能である。
【0063】さらに実施例1、2においては画像形成装
置本体に着脱可能な現像装置からなるプロセスカートリ
ッジとして用いたが、画像形成装置本体内に固定され、
トナーのみを補給するような構成の現像装置として用い
てもよく、また現像装置と感光ドラム、クリーニングブ
レード、廃トナー収容容器、帯電装置を一体で形成し画
像形成装置本体に対し着脱可能なプロセスカートリッジ
として用いても良い。
【0064】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特に負極性トナーに対して高湿下において十分な摩擦帯
電能を有することにより画像カブリを防ぎ、高温下にお
いて現像動作を繰り返した際に発生するトナー融着によ
るトナーコーティングムラに起因する画像ムラ、画像ス
ジ等の発生を防ぐことができ、現像剤担持体上に良好な
現像剤薄層を安定して形成する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施例1の現像装置を用いた画像
形成装置の概略断面図。
【図2】本発明に係る実施例1の現像装置の概略断面
図。
【図3】本発明に係る実施例2の現像装置の概略断面
図。
【図4】本発明の従来例の非磁性一成分現像装置の概略
断面図。
【符号の説明】
1 感光ドラム 2 帯電装置 3 レーザー光 4、21 現像装置 5、26 現像スリーブ 6、27 弾性ローラ 7、25 弾性ブレード 8、23 トナー 9 転写ローラ 10 クリーニングブレード 11 廃トナー収容容器 12 定着装置 13 紙(転写材) 14、24 現像容器 15 押さえ板金 16 弾性体 17 金属薄板 18 撹拌部材 19 シール部材 20 電源 22 板ブレード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 泰成 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 斎藤 益朗 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小林 哲也 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 中川 剛 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 山本 有洋 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−106212(JP,A) 特開 平5−11584(JP,A) 実開 昭61−196255(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/08 504

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリアミド成分とポリエーテル成分を有
    しショアーD硬度25度以上65度以下の弾性体を薄板
    上に設けたことを特徴とする現像剤規制部材。
  2. 【請求項2】 前記弾性体はポリアミドとポリエーテル
    がエステル結合あるいはアミド結合してなることを特徴
    とする請求項1に記載の現像剤規制部材。
  3. 【請求項3】 負帯電性の一成分現像剤を収容する現像
    容器と、該現像容器の開口部に設けられ現像剤を担持搬
    送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に当接し現像剤
    担持体上の現像剤層厚を規制すると共に現像剤を摩擦帯
    電させる現像剤規制部材とを有する現像装置において、 前記現像剤規制部材は、前記現像剤担持体に当接する側
    に、ポリアミド成分とポリエーテル成分を有しショアー
    D硬度25度以上65度以下の弾性体を具備することを
    特徴とする現像装置。
  4. 【請求項4】 前記弾性体はポリアミドとポリエーテル
    がエステル結合あるいはアミド結合してなることを特徴
    とする請求項3に記載の現像装置。
  5. 【請求項5】 前記現像剤担持体には、直流電圧を重畳
    した交流電圧が印加されることを特徴とする請求項3又
    は請求項4に記載の現像装置。
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