JP3543615B2

JP3543615B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3543615B2
Application number: JP13072198A
Authority: JP
Inventors: 正吾佐藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2018-05-13
Also published as: JPH11327292A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電した非磁性１成分現像剤によって画像を形成する画像形成装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、表面に静電潜像が形成される感光ドラム等の静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面にトナー等の現像剤を搬送して前記静電潜像を現像する現像手段と、該現像剤担持体に現像剤を供給する供給手段とを備えた画像形成装置が知られている。
【０００３】
この種の画像形成装置では、供給手段から現像剤担持体に供給した現像剤を、現像剤担持体によって該現像剤担持体と静電潜像担持体が対向する現像領域に搬送し、当該現像領域にて現像剤を現像剤担持体から静電潜像が形成された静電潜像担持体の表面に移動させることにより前記静電潜像を現像している。
【０００４】
前記現像剤としては、トナーとキャリアとを含む２成分系の現像剤と、キャリアを含まない１成分系の現像剤とが知られている。近年は、画像形成装置の維持管理や小型化が容易な点から、２成分系の現像剤に代わって１成分系の現像剤が多用されるようになってきている。１成分系の現像剤では、磁力を利用してトナーを移動させる場合には、トナーに磁性体を含有させる。ところが、磁性体は不透明であるから、特にカラー現像では非磁性の現像剤を使用するのが適切である。従って、近年では、トナー等の現像剤を被記録媒体に転写して画像を形成するいわゆる電子写真方式の画像形成装置には、非磁性１成分現像剤を使用することが一般的となりつつある。
【０００５】
非磁性１成分現像剤を現像剤担持体によって現像領域に搬送し、上述のように現像剤担持体から静電潜像が形成された静電潜像担持体に非磁性１成分現像剤を移動させるためには、非磁性１成分現像剤を摩擦帯電等によって正または負に帯電させ、静電引力を利用する必要がある。
【０００６】
そこで従来は、静電潜像担持体としての感光ドラムと、現像剤担持体としての現像ローラとが対向する現像領域よりも、現像ローラの回転方向上流側に、金属で形成された層厚規制ブレードを備え、この層厚規制ブレードを現像ローラに当接させることにより、現像ローラ上の現像剤層厚を一定に規制すると共に、当接部にて現像剤を摩擦帯電する構成を採っていた。
【０００７】
しかしながら、このように層厚規制ブレードを直接現像ローラに当接させる構成では、長期間の使用により、非磁性１成分現像剤を劣化させてしまうことがあった。例えば、非磁性１成分現像剤としてトナーを用いた場合には、前記当接部でトナーと外添剤が擦られることにより、外添剤のトナー母粒子への埋まり込み等が発生したり、あるいは小粒径のトナーが層厚規制ブレードに融着したり、もしくは外添剤がトナーから離脱してしまう等の問題があった。特に、外添剤のトナー母粒子への埋まり込みは、層厚規制ブレードとしてステンレス鋼等の板状の部材を用いていた従来の構成では避けることのできない問題であった。
【０００８】
そこで、このような問題点を解決するために、層厚規制ブレードには、少なくともトナーと擦れる箇所にゴムまたは樹脂等のトナーより柔らかいか少なくとも同等の部材を用いる方式が提案され、一例として、機械的な強度に優れていることから、ウレタンゴムが使用されることが考えられた。
【０００９】
しかしながら、ウレタンゴムはトナーに対する帯電性が悪く、長期間の使用や、低温低湿環境下において帯電不良トナーを発生させ、印字かぶりを防止することが困難であるという問題があった。
【００１０】
そこで、正帯電トナーに対しても負帯電トナーに対しても帯電性に優れたシリコンゴムや正帯電トナーの帯電性に優れたフッ素を含有したゴムや樹脂を使用する方式が提案された。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シリコンゴムやフッ素系のゴムは、ウレタンゴムに比べて機械的な強度で劣るために、長期間の使用においてはトナーの摺擦によって削れてしまい、その結果、長期間に亘って一定の印字品質を保つことが困難になるという問題があった。これは、ブレード材質を樹脂にした場合でも同様であり、量的にはゴム程削れることはないが、現像剤担持体の回転方向に沿って筋状に削れてしまい、印字に縦筋が発生してしまうという問題があった。
【００１２】
この問題を解決するために、層厚規制ブレードにはウレタンゴムを使用した上で、層厚規制ブレードに電圧を印加することによって、現像ローラとの層厚規制ブレードとの間に電位差を生じさせることにより、逆極性トナーを選別したり、トナーへ電荷注入することにより、ウレタンゴムのトナーに対する帯電性の悪さを補う手法が提案された。
【００１３】
しかしながら、ウレタンゴムに導電性を持たせようとすると、次のような問題が発生した。例えば特開昭６２−２６２８８０号公報に開示された装置のように、導電性微粒子を分散させることによってウレタンゴムに導電性を持たせようとすると、板バネにウレタンゴムを貼り付けて層厚規制ブレードを構成する場合のようにウレタンゴムの厚さを薄くする必要がある場合には、導電性微粒子の分散が均一になり難く、抵抗が不均一となり、印字に筋状のむらが生じるという問題があった。
【００１４】
また、導電性微粒子を分散させると、ウレタンゴム自体の流動性が低下し、ウレタンゴムの型への注入が困難で、製造が困難になるという問題があった。
【００１５】
本発明は、前記の問題点に鑑みなされたものであり、層厚規制手段の少なくとも非磁性１成分現像剤との接触部にウレタンゴムを使用することにより、外添剤のトナー母粒子への埋まり込みの防止と層厚規制ブレードのトナーとの摺擦による削れの防止を両立させつつ、ウレタンゴムを使用した場合でもトナーに対する良好な帯電性を維持することができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の画像形成装置は、前記課題を解決するために、表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面に帯電した非磁性１成分現像剤を搬送し、前記静電潜像を現像する現像剤担持体とを備え、前記静電潜像担持体の表面に現像された前記非磁性１成分現像剤を、被記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、導電性の板バネ部材とその板バネ部材に電気的に接続されたイオン導電性のウレタンゴムとから構成され、前記イオン導電性のウレタンゴムが前記現像剤担持体に当接するように前記現像剤担持体に圧接され、前記現像剤担持体上の前記非磁性１成分現像剤に、前記現像剤担持体との圧接位置にて接触し、前記非磁性１成分現像剤の層厚を規制する層厚規制手段と、前記現像剤担持体に対して直流電圧を印加する第１電圧印加手段と、少なくとも現像実行時においては、前記層厚規制手段に対して、前記第１電圧印加手段により印加される直流電圧以上の同極性の直流電圧を印加する第２電圧印加手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項１に記載の画像形成装置によれば、現像剤担持体に担持された非磁性１成分現像剤は、現像剤担持体により静電潜像担持体との対向領域へと搬送されることになるが、この搬送過程において、現像剤担持体に圧接するように設けられた層厚規制手段と接触する。しかし、層厚規制手段は、少なくとも非磁性１成分現像剤との接触部が、イオン導電性のウレタンゴムで形成されているので、機械的強度が高く、例えば粉砕トナーのような角張った箇所のあるトナーを用いた場合でも、層厚規制手段の削れを著しく減少させる。一方、ウレタンゴムは少なくともトナー以下の硬度なので、トナーと接触した場合でも、外添剤のトナーの母粒子に対する埋まり込みを生じさせない。また、本発明のウレタンゴムはイオン導電性であるため、層厚規制手段に適切な弾性力をもたせるようにウレタンゴムを薄く形成した場合でも、導電性ウレタンゴムの抵抗を均一にすることができる。その結果、電圧の印加によるトナーへの電荷注入を均一に行うことができるので、印字のむらを防止することができる。
【００１８】
また、層厚規制手段は、導電性の板バネ部材にイオン導電性のウレタンゴムが取り付けられているので、板バネ部材の弾性力及びウレタンゴムの弾性力により、トナーを必要以上に押圧することがなく、トナーと接触した場合でも、外添剤のトナーの母粒子に対する埋まり込みを生じさせない。また、板バネ部材とイオン導電性のウレタンゴムは電気的に接続されているので、導電性の板バネ部材に電圧を印加することにより、イオン導電性のウレタンゴムを介して確実にトナーへの電荷注入を行うことができ、また正常のトナーとは逆極性に帯電したトナーの通過を確実に規制することができる。更に、ウレタンゴムはイオン導電性であるため、導電性ウレタンゴムの抵抗を均一にすることができる。その結果、電圧の印加によるトナーへの電荷注入を均一に行うことができるので、印字のむらを防止することができる。
【００１９】
また、層厚規制手段は、上述したように少なくとも前記非磁性１成分現像剤との接触部が、イオン導電性のウレタンゴムで形成されているので、前記第２電圧印加手段による直流電圧の印加により、トナーに対して良好に電荷の注入を行うことができ、ウレタンゴムを用いた場合でも、トナーを十分に帯電させることができる。また、正常なトナーとは逆極性に帯電したトナーは、前記接触部において現像領域への搬送が確実に妨げられるので、帯電不良のトナーが現像領域に搬送されることがなく、印字かぶり等を発生させることがない。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用された画像形成装置としてのレーザプリンタの主要構成部品の斜視図、図２はこのレーザプリンタの概略側断面図である。
【００２８】
本実施形態におけるレーザプリンタの本体ケース１は、合成樹脂で形成されており、図１に示すように、メインフレーム１ａと、このメインフレーム１ａの四周（前後及び左右両側）外面を覆うメインカバー体１ｂとからなり、メインフレーム１ａとメインカバー体１ｂとを一体的に射出成形等により形成したものである。
【００２９】
また、メインフレーム１ａには、上面から露光ユニットとしてスキャナユニット２と、画像形成部としてのプロセスカートリッジ３と、定着部としての定着ユニット４と、給紙ユニット５とが装着される。
【００３０】
そして、駆動モータとギヤ列とを含む駆動系ユニット６は、メインカバー体１ｂの図１の左側内面とそれに近接するメインフレーム１ａの左側の間との収納凹所１ｄ内に本体ケース１の下方から挿入して装着固定される。更に、メインフレーム１ａ及びメインカバー体１ｂの上面を覆うための合成樹脂製の本体カバーとしてのトップカバー７には、メインフレーム１ａの右側に上向きに突出する操作パネル部１ｃを貫通させる孔７ａと、給紙ユニット５の基部を貫通させるための孔７ｂとが穿設されている。排紙トレイ８の基部はトップカバー７の前端の左右両側に突設したブラケット９（図１で一方のみ示す）に上下揺動可能に装着されており、不使用の場合には、排紙トレイ８をトップカバー７の上面側に折り畳んで覆うことができる。
【００３１】
給紙ユニット５におけるフィダー部ケース５ａ内には、積層された状態で被記録媒体としての記録紙Ｐがセットされる。図２に示すように、記録紙Ｐの先端側は、フィダー部ケース５ａ内のばね１０ａで付勢された支持板１０にて給紙ローラ１１に向かって押圧されている。このため、駆動系ユニット６から動力伝達されて回転する給紙ローラ１１と分離パッド１２とによって、記録紙Ｐを１枚ずつ分離して上下一対のレジストローラ１３，１４に送ることが可能である。
【００３２】
プロセスカートリッジ３は、レジストローラ１３，１４にて給送されてくる前記分離された記録紙Ｐの表面にトナーＴ（図３）により画像を形成する。更に、定着ユニット４は、トナーＴの画像が形成された記録紙Ｐを、加熱ローラ１５と押圧ローラ１６とにて挟持することで加熱して、記録紙Ｐ上のトナー画像を定着する。定着ユニット４のケース内における下流側に配置された排紙ローラ１７とピンチローラ１８とからなる排紙部は、トナー画像が定着された記録紙Ｐを排紙トレイ８に排出する。給紙ローラ１１から排紙部までが、被記録媒体搬送ルートである。なお、給紙ユニット５には斜め上方向に開口する手挿口５ｂが設けられ、フィダー部ケース５ａ内の記録紙Ｐとは別の記録紙を、前記記録媒体搬送ルートへ挿入して印刷できるようにされている。
【００３３】
本体ケース１における上面開放箱体状のメインフレーム１ａの平面視ほぼ中央部に配置するプロセスカートリッジ３の下方の部位には、スキャナユニット２の上支持板２ａが、メインフレーム１ａの底板部の上面側に一体的に形成したステー部にビス等にて固定される。そして、露光ユニットとしてのスキャナユニット２には、合成樹脂等の上支持板２ａの下面側に、レーザ発光部（図示せず）、ポリゴンミラー２０、レンズ２１、反射鏡２２等が配置されている。前記上支持板２ａには、静電潜像担持体としての感光ドラム２３の軸線に沿って延びるように穿設された横長スキャナ孔を覆う硝子板２４が設けられている。レーザ発光部から出射されたレーザビームＬは、ポリゴンミラー２０、反射鏡２２、レンズ２１、硝子板２４等を介してプロセスカートリッジ３における感光ドラム２３の外周面に照射される。
【００３４】
図２及び図３に示すように、プロセスカートリッジ３は、感光ドラム２３とその上面に当接した転写ローラ２５、給紙方向において感光ドラム２３よりも上流側に配置された現像剤担持体としての現像ローラ２７、及びその更に上流側に配置された供給ローラ２８を有する現像器、更にその上流側に配置したトナーカートリッジ２９、また感光ドラム２３よりも下流側に配置したクリーニングローラ３０等からなっている。プロセスカートリッジ３は、これらの構成要素が合成樹脂製のケース３４に組み込まれることによってカートリッジ化されており、このカートリッジ化したプロセスカートリッジ３は、メインフレーム１ａに着脱可能に装着されている。なお、感光ドラム２３、現像ローラ２７、及び供給ローラ２８は、何れも図２における時計回りに回転する。
【００３５】
プロセスカートリッジ３と定着ユニット４との間には、感光ドラム２３を除電するための除電ランプ３０ａが設けられている。また、感光ドラム２３の下方には帯電器２６が設けられている。帯電器２６は、タングステン等から放電用ワイヤ２６ａとグリッド電極２６ｂとを備える周知の正帯電用のスコロトロン型帯電器であり、スキャナユニット２の上支持板２ａ上面に一体に設けられている。
【００３６】
感光ドラム２３の外周面には、帯電器２６にて帯電された感光層に、スキャナユニット２により画像情報に従って変調されたレーザビームＬが走査されることによって静電潜像が形成される。すなわち、スキャナユニット２は静電潜像形成手段に相当する。図３の拡大図に示すように、トナーカートリッジ２９内に収納された現像剤としてのトナーＴは、撹拌体３１にて撹拌されて放出された後、供給ローラ２８を介して現像ローラ２７の外周面に担持され、層厚規制ブレード３２によって現像ローラ２７外周面の層の厚さが規制される。感光ドラム２３の静電潜像は、現像ローラ２７からトナーＴが付着されることによって顕像化（現像）される。なお、このトナーＴの構成、前記現像の機構等については、後に詳述する。
【００３７】
トナーＴによって感光ドラム２３に形成された像（トナー画像）は、感光ドラム２３の電位とは逆電位の転写バイアスが印加された転写ローラ２５と感光ドラム２３との間を通る記録紙Ｐに転写され、トナー画像を形成する。そして、感光ドラム２３上に残ったトナーＴはクリーニングローラ３０で一時的に回収された後、所定のタイミングで感光ドラム２３に戻され、現像ローラ２７によりプロセスカートリッジ３内に回収される。
【００３８】
なお、スキャナユニット２の上支持部２ａ（図２）には、上向きに突出するトナーセンサ３３を設け、発光部と受光部との対からなるトナーセンサ３３がプロセスカートリッジ３におけるトナーカートリッジ２９の下面凹所内に臨んで、トナーカートリッジ２９内のトナーＴの有無を検出できるようになっている。
【００３９】
図２に戻って、メインフレーム１ａの前部位とメインカバー体１ｂの前部位との連設部下面側には、冷却ファン３５を収納するための収納部３６と、記録紙Ｐの通過方向と直交する左右方向に延びる通風ダクト３７とが連通して形成される。そして、通風ダクト３７の上面板部３７ａを断面下向きＶ字状に形成し、この上面板部３７ａをプロセスカートリッジ３と定着ユニット４との間に位置させて、定着ユニット４における加熱ローラ１５から発生する熱がプロセスカートリッジ３側に直接伝達しないように遮断する。
【００４０】
また、冷却ファン３５で発生した冷却風は、通風ダクト３７内を通ってメインフレーム１ａの一側下面を伝い、電源部３９及び駆動系ユニット６の前記駆動モータを冷却する一方、上面板部３７ａの内、プロセスカートリッジ３側に開口した複数箇所のスリット孔から吹き出し、該冷却風は、プロセスカートリッジ３と定着ユニット４の間を通過して上昇し、トップカバー７に複数穿設した排気孔４０（図１）から装置外に排出される。
【００４１】
（現像機構の構成）
次に、前記トナー画像の現像機構の構成について説明する。
【００４２】
本実施形態の静電潜像担持体としての感光ドラム２３は、ポリカーボネイト等から構成されており、例えば、接地されたアルミニウム製の円筒スリーブ外周部に、ポリカーボネイトに光導電性樹脂を分散させた光導電層を形成して構成される。
【００４３】
現像剤担持体としての現像ローラ２７は、シリコンゴムを基材として円柱状に構成され、更にカーボンの微粒子を含むと共に、表面にフッ素を含有した樹脂またはゴム材のコート層が形成されている。なお、現像ローラ２７は、必ずしも基材をシリコンゴムで構成しなくてもよく、ウレタンゴムで構成しても良い。そして、表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）は、５μｍ以下に設定しており、トナーの平均粒径である９μｍよりも小さくなるように構成している。また、現像ローラ２７には第１電圧印加手段としての電源４０により所定の電圧が印加されており、感光ドラム２３との間に所定の電位差を有するように構成されている。
【００４４】
供給ローラ２８は、導電性のスポンジローラであり、現像ローラ２７に対してスポンジの弾性力によって押圧接触するように配置されている。なお、供給ローラ２８としては、この他にも、導電性シリコンゴムあるいはウレタンゴム等の適宜の部材を使用することができる。
【００４５】
層厚規制手段としての層厚規制ブレード３２は、導電性を有するステンレス鋼等で形成され、基端がプロセスカートリッジ３のケース３４に固定された支持部３２ａと、その支持部３２ａの先端に設けられ、イオン導電性のウレタンゴムで形成された接触部３２ｂとを備えている。接触部３２ｂは支持部３２ａの弾性力により現像ローラ２７に圧接される。接触部３２ｂの形状は、図３に示すように、断面が略半月状の凸形状となるように形成している。また、本実施形態においては、層厚規制ブレード３２に対しても第２電圧印加手段としての電源４１により所定の電圧を印加している。この電圧値の詳細については後述する。
【００４６】
また、トナーカートリッジ２９に収納されたトナーＴは、正帯電性の非磁性１成分現像剤であり、機械的粉砕法により微粒子化したポリエステル樹脂にカーボンブラック等の周知の着色剤、及びニグロシン、トリフェニルメタン、４級アンモニウム塩等の荷電制御剤を添加してなる平均粒径９μｍのトナー母粒子を有している。そして、前記トナーＴは、そのトナー母粒子の表面にシリカを外添剤として添加して構成されている。また、前記外添剤としてのシリカには、シランカップリング剤等による周知の疎水化処理が施され、平均粒径が１０ｎｍで、その添加量はトナー母粒子の０．６重量％である。
【００４７】
以上のような構成により、現像ローラ２７と感光ドラム２３との対向部において、感光ドラム２３上に形成されたプラス極性（正帯電）の静電潜像に対して、正に帯電したトナーＴを反転現像方式で良好に現像することができ極めて高画質な画像を形成できる。
【００４８】
但し、本実施形態のような小粒径のトナーを用いた場合には、外添剤のトナー母粒子への埋まり込み、あるいは外添剤の離脱、もしくはトナーの層厚規制ブレードへの融着等の問題が発生する恐れがある。
【００４９】
特に従来の画像形成装置においては、層厚規制ブレードとして金属製のブレードを用いていたので、このような問題が顕著に発生していた。
【００５０】
そこで、本実施形態においては、図３に示すように、層厚規制ブレード３２をステンレス鋼等で形成した支持部３２ａ上に、ウレタンゴムで形成された接触部３２ｂを設け、当該接触部３２ｂが現像ローラ２７上のトナーＴと接触するように構成した。
【００５１】
このように、本実施形態においては、層厚規制ブレード３２のうち、少なくともトナーと擦れる箇所にウレタンゴムを用いることにより、当該箇所において、小粒径のトナーを用いた場合でも、外添剤のトナー母粒子への埋まり込み、あるいは外添剤の離脱、もしくはトナーの層厚規制ブレードへの融着等の問題を確実に防止することができる。
【００５２】
層厚規制ブレード３２の接触部に用いる部材としては、他にもシリコンゴムやフッ素を含有したゴムまたは樹脂が考えられるが、これらはウレタンゴムに比べて機械的強度で劣るため、長期間使用するとトナーとの摺擦によって削れてしまい、その結果一定の印字品質を長期間に亘って保つことが困難であるという問題があった。例えば、前記接触部に現像ローラの回転方向に沿った削れが生じると、印字にも縦筋が発生してしまう。特に、トナーとして粉砕トナーを用いた場合には、トナーに角張った箇所が多く、このような削れが発生し易い。
【００５３】
従って、このような問題を発生させないためには、層厚規制ブレード３２の接触部の部材としては、機械的強度に優れているウレタンゴムが好ましいことが判る。但し、ウレタンゴムはトナーに対する帯電性が悪く、長期間に亘る使用時において、あるいは低温低湿環境下において帯電不良トナーを発生させ、印字かぶりを防止することが困難になる恐れがある。
【００５４】
そこで、本実施形態においては、層厚規制ブレード３２のトナーとの接触部３２ｂをイオン導電性を有するウレタンゴムで形成すると共に、電源４１により所定の電圧を印加して、現像ローラ２７との間に所定の電位差を生じさせることにより、逆極性トナーを選別したり、トナーに対する電荷の注入を行って、良好な帯電性を得ている。
【００５５】
ウレタンゴムに導電性を持たせる手法には、例えば特開昭６２−２６２８８０号公報に開示されているように、導電性微粒子をウレタンゴムに分散させるものがあるが、ウレタンゴムを薄くする必要のある場合には、導電性微粒子の分散を均一にすることが困難で抵抗が不均一になる。その結果、印字に筋状のむらが生じるという問題があった。また、導電性微粒子を分散させると、ウレタンゴム自体の流動性が低下し、ウレタンゴムの型への注入が困難で、層厚規制ブレードの製造が困難になるという問題があった。特に、本実施形態のように、トナーに対する適度な押圧力を得るために、板状の支持部にウレタンゴムを貼り付ける構成とする場合には、このような問題を生じさせる手法は採用することができない。
【００５６】
これに対し、本実施形態のようにウレタンゴムにイオン導電性を付与する手法は、ウレタンゴムを薄くする必要のある場合でも、このような問題を生じさせることがない。本実施形態では、一例として、過塩素酸リチウムあるいは過塩素酸ナトリウム等を液体の状態でウレタンゴムに添加することによりイオン導電性ウレタンゴムを作成した。
【００５７】
従って、本実施形態において、ウレタンゴムに極めて均質な導電性を付与することが可能であり、抵抗を均一にすることができ、印字に筋状のむらを生じさせることがない。また、導電性微粒子を分散させた場合に比べて、流動性を低下させることもなく、型への注入も容易で、板状の支持部にウレタンゴムを貼り付ける構成の層厚規制ブレードを容易に製造することができる。
【００５８】
本実施形態においては、一例として、厚さ３ｍｍのイオン導電性ウレタンゴムを作成して層厚規制ブレード３２に用いた。また、成型の際には、支持部３２ａを型に入れて成型するインサート成型を用いても良いが、イオン導電性のウレタンゴムを予め図３に示すような凸形状に形成した上で支持部３２ａに導電性を有する接着剤により接着しても良い。
【００５９】
また、層厚規制ブレード３２への電圧の印加は電源４１により行っており、この電圧の絶対値は、現像ローラ２７に印加する電圧の絶対値以上としている。本実施形態では、現像ローラ２７に３００Ｖのバイアス電圧を印加し、層厚規制ブレード３２には、３００Ｖ〜５００Ｖの電圧を印加するように構成している。このように構成することにより、層厚規制ブレード３２によって、正常なトナーとは逆極性に帯電したトナーが現像領域に搬送されることを確実に防止することができる。また、層厚規制ブレード３２からトナーＴへの電荷注入を行うことができるので、ウレタンゴムのトナーに対する帯電性の悪さを補って、トナーに十分な帯電量を付与することができる。
【００６０】
また、導電性ウレタンゴムの抵抗値については次のような条件に従う必要がある。導電性ウレタンゴムの抵抗値をＲ、印字時の現像ローラ２７への印加電圧をＶdev、層厚規制ブレード３２への印加電圧をＶblade、印字中の１秒間に層厚規制ブレード３２を通過するトナーの総帯電量をＱdevとした時に、
【数１】
Ｒ×Ｑdev＜＜ΔＶ＝｜(Ｖblade−Ｖdev)｜
という式を満足する必要がある。上式の左辺は、トナーを帯電させることにより生じる層厚規制ブレード３２の電圧降下分を表しており、右辺は、層厚規制ブレード３２と現像ローラ２７との間の電位差を表している。従って、上式を満足すれば、帯電させることによりトナーに奪われた電荷を層厚規制ブレード３２に十分に補給することができ、層厚規制ブレード３２によるトナーへの電荷注入を良好に行うことができる。なお、ここで「＜＜」は、左辺の値が右辺の値の１０分の１程度であることを示すものとする。
【００６１】
イオン導電性ウレタンゴムは、体積抵抗で１０⁶Ωｃｍが下限であり、この体積抵抗値よりも低い値にすることは困難である。従って、前記数式による条件を満足させるためには、この下限値に近い値で使用する必要がある。本実施形態では、一例として、導電性ウレタンゴムの抵抗値を１０⁷Ωｃｍ以下に設定した。
【００６２】
更に、本実施形態の現像ローラ２７は、シリコンゴムを基材として円柱状に構成され、更にカーボンの微粒子を含むと共に、表面にフッ素を含有した樹脂またはゴム材のコート層が形成されている。そして、表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）は、５μｍ以下に設定しており、トナーの平均粒径である９μｍよりも小さくなるように構成している。また、層厚規制ブレード３２の接触部３２ｂの形状は、図３に示すように、断面が略半月状の凸形状に形成している。
【００６３】
このように構成することにより、層厚規制ブレード３２と現像ローラ２７との対向領域において、帯電量が十分ではないトナーＴに対する掻き取り能力が向上すると共に、現像ローラ２７上のトナー層厚を常に一定に維持することができる。従って、現像領域には、十分に帯電したトナーＴのみを一定の層厚で搬送することができ、高品質な現像を可能とする。特に、層厚規制ブレード３２は、現像ローラ２７上のトナーに対して前記凸形状部により線状の接触部先端により当接することになるので、前記掻き取り能力は現像ローラ２７のトナーに対して広い面で当接する腹当て当接方式よりも高くなっている。また、現像ローラ２７表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）もトナーの平均粒径よりも小さく設定されているため、トナーＴの帯電量が不十分であるにも拘わらず、現像ローラ２７の凹所により搬送される不具合を解消することができ、前記層厚規制ブレード３２の構成と相俟って、十分に帯電したトナーＴのみを現像領域に搬送させることができる。
【００６４】
以上のように、層厚規制ブレード３２のトナーとの接触部３２ｂをウレタンゴムで構成することにより、接触部３２ｂからトナーに対して与えられる押圧力を適切に軽減することができ、外添剤のトナー母粒子への埋まり込みを確実に防止することができる。また、ウレタンゴムは機械的強度に優れているため、層厚規制ブレード３２の接触部３２ｂ自体の削れを防止することができ、印字に縦筋等を発生させることがない。更に、接触部３２ｂを構成するウレタンゴムは、イオン導電性であり、電源により所定の電圧が印加されているので、正常なトナーとは逆極性に帯電したトナーの現像領域への搬送を確実に防止ししつつ、トナーへ電荷注入を行うことができるので、帯電不良のトナーの発生を確実に防止することができる。従って、印字かぶりの発生を確実に防止することができる。しかも、イオン導電性であるため、導電性微粒子をゴムに分散させる場合に比べて、ウレタンゴムを薄く形成する場合でも、導電性ウレタンゴムの抵抗を均一にすることができ、印字に筋状のむらを生じさせることがない。また、導電性微粒子をゴムに分散させる場合に比べて、ウレタンゴム自体の流動性を低下させることがなく、型への注入が容易であり、容易に製造することができる。
【００６５】
また、層厚規制ブレード３２のトナーとの接触部３２ｂをウレタンゴムで構成したことによる効果の一つとして、粉砕トナーを使用した場合でも、当該接触部３２ｂの削れを発生させることがないことが挙げられる。つまり、粉砕トナーは、重合トナー等に比べてトナー母粒子が硬く、外添剤の埋まり込みが少ないので、長期間に亘って良好な現像を行うことが可能である。また、重合トナー等に比べて安価であり、低コスト化を実現することが可能である。更に、重合トナー等に比べてカラー化が容易であるという利点も有している。また、粉砕トナーにはポリエステルを用いることができ、スチレン等に比べて平滑性が高く、透過性の高いトナーを製造することができる。従って、例えばＯＨＰシートに適した画像形成が可能である。また、角張った箇所の多い粉砕トナーを用いることで、ウレタンゴムの接触部にトナーの成分によるフィルミングが生じても、粉砕トナーが通過することでフィルミングが削り取られるため、接触部に恒久的なフィルミングが生じることがない。
【００６６】
但し、重合トナーを用いることも可能である。例えば、懸濁重合によて球状に形成したスチレン−アクリル系樹脂に、カーボンブラック等の周知の着色剤、及びニグロシン、トリフェニルメタン、４級アンモニウム塩等の荷電制御剤を添加してなる平均粒径９μｍのトナー母粒子を有すると共に、そのトナー母粒子の表面にシリカを外添剤として添加して構成した懸濁重合トナーが挙げられる。この場合、前記外添剤としてのシリカには、シランカップリング剤等による周知の疎水化処理を施し、平均粒径を１０ｎｍ程度、その添加量はトナー母粒子の０．６重量％とすれば良い。懸濁重合トナーは、極めて球状に近いトナーであり、しかも、平均粒径が１０ｎｍの疎水性処理したシリカを０．６重量％、外添剤として添加されているので、極めて流動性に優れている。そのため、摩擦帯電により十分な帯電量が得られ、転写効率が良い。従って、極めて高画質な画像を形成できる。なお、懸濁重合トナーは、個々の機械的強度が弱いことで知られている。また、平均粒径が３０ｎｍ以下の外添剤は、非磁性１成分現像剤の流動性を良好に高めて極めて高画質な画像形成を可能とするものの、圧力が加わった時にトナー母粒子に埋まり込み易いことで知られている。しかし、上述したように、本実施形態の層厚規制ブレード３２は、トナーとの接触部３２ｂがウレタンゴムにより構成されているので、このような懸濁重合トナーを用いた場合でも、外添剤のトナー母粒子への埋まり込みだけでなく、外添剤の離脱、あるいはトナーの層厚規制ブレードへの融着等の問題を発生させることがない。
【００６７】
次に、本実施形態の画像形成装置におけるに動作について説明する。まず、供給ローラ２８及び現像ローラ２７が互いに回転し、両者の間でトナーＴが擦れると、正に摩擦帯電する。また、現像ローラ２７は表面がトナーＴの平均粒径よりも小さな十点平均粗さ（Ｒｚ）を有する滑らかな円柱状であり、正に帯電したトナーＴは鏡像力によって現像ローラ２７の表面に付着する。更に供給ローラ２８は導電製のスポンジローラで構成されているので、十分な量のトナーＴが現像ローラ２７に供給される。従って、供給ローラ２８及び現像ローラ２７によって、トナーＴを正に帯電させて感光ドラム２３の表面まで搬送することが容易にかつ良好に実施できる。
【００６８】
また、以上のような搬送過程において、接触部３２ｂが導電性ウレタンゴムで形成された層厚規制ブレード３２により、トナーＴは外添剤のトナー母粒子に対する埋まり込み等を起こすことなく、層厚規制ブレード３２からの電荷注入等により、十分に帯電する。しかも、層厚規制ブレード３２に印加される所定の電圧、及び層厚規制ブレード３２の凸形状と現像ローラ２７の所定の表面粗さにより、前記接触部３２ｂにおいては、正常なトナーとは逆極性に帯電したトナーの層厚規制ブレード３２の通過が確実に防止される。従って、十分に帯電されたトナーＴのみが一定の層厚に規制されて現像領域に搬送されることになり、かつ、層厚規制ブレード３２の損傷がないので、現像ローラの軸方向におけるトナーの帯電分布は均一なものとなる。
【００６９】
一方、感光ドラム２３の光導電層にはプラス極性（正帯電）の静電潜像が形成されており、上述のように良好に正の帯電量に帯電し、一定の層厚に規制されたトナーＴが、感光ドラム２３と現像ローラ２７とが対向する現像領域に搬送されると、電源４０により形成された感光ドラム２３と現像ローラ２７との電位差により、反転現像方式で良好に現像が行われる。そして、このように現像されたトナー画像を、前述のように転写ローラ２５との対向位置で記録紙Ｐに転写することにより、記録紙Ｐに極めて高品質な画像を安定して形成することができる。
【００７０】
なお、本発明は、前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、外添剤としては前記シリカの他、アルミナ、酸化チタン等、種々の外添剤を使用することができ、外添剤の平均粒径を３０ｎｍ以下として０．５重量％以上添加しても良い。
【００７１】
また、平均粒径が３０ｎｍ以上（望ましくは４０ｎｍ以上）の外添剤をトナー母粒子の０．８重量％以下、前記外添剤と混合してトナーＴに添加しても良い。この種の外添剤は、添加し過ぎると、却ってトナーＴの流動性を阻害してしまうが、小さい外添剤（例えば平均粒径が３０ｎｍ以下の外添剤）のトナー母粒子への埋まり込みを抑制することができる。この大小の外添剤を混合して添加することによってトナーＴの流動性が一層良好に確保され、一層良好な画像を一層安定して形成することができる。また、トナー母粒子の平均粒径は、６μｍ〜１０μｍの範囲で変更しても良い。
【００７２】
更に、本発明は、原稿に反射されたレーザビームＬによって静電潜像を形成するコピー機等の画像形成装置にも、また、更に、本発明は、粉砕トナーあるいは懸濁重合トナー以外の非磁性１成分現像剤を用いた画像形成装置、例えば、乳化重合等によって得られた他の重合トナーを用いた画像形成装置にも、同様に適用することができる。トナーＴをこのような構成とした場合にも、比較的良好な流動性が得られ、前記トナーＴにやや劣るものの同様な効果が得られる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の画像形成装置によれば、静電潜像を現像した非磁性１成分現像剤を、被記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、層厚規制手段の少なくとも非磁性１成分現像剤との接触部を、イオン導電性のウレタンゴムで形成したので、非磁性１成分現像剤における外添剤のトナー母粒子に対する埋まり込み等の劣化、及び層厚規制手段のトナーとの摺擦による損傷を確実に防止することができる。また、ウレタンゴムはイオン導電性であるため、層厚規制手段に適切な弾性力をもたせるようにウレタンゴムを薄く形成した場合でも、導電性ウレタンゴムの抵抗を均一にすることができる。その結果、電圧の印加によるトナーへの電荷注入を均一に行うことができるので、印字のむら及びかぶりの無い極めて高品質な画像形成を行うことができる。
【００７４】
また、層厚規制手段のトナーの接触部にウレタンゴムを用いた場合でも、トナーを十分に帯電させることができる。また、正常なトナーとは逆極性に帯電したトナーは、前記接触部において現像領域への搬送が確実に妨げられるので、帯電不良のトナーが現像領域に搬送されることがなく、印字かぶり等の発生を確実に防止することができる。
【００７５】
また、層厚規制手段を、導電性の板バネ部材にイオン導電性のウレタンゴムを取り付けて構成したので、板バネ部材とウレタンゴムの弾性力により外添剤のトナーの母粒子に対する埋まり込みを生じさせない。また、板バネ部材とイオン導電性のウレタンゴムは電気的に接続されているので、導電性の板バネ部材に電圧を印加することにより、イオン導電性のウレタンゴムを介して確実にトナーへの電荷注入を行うことができ、また正常のトナーとは逆極性に帯電したトナーの通過を確実に規制することができる。更に、ウレタンゴムはイオン導電性であるため、導電性ウレタンゴムの抵抗を均一にすることができる。その結果、電圧の印加によるトナーへの電荷注入を均一に行うことができるので、印字のむらを確実に防止することができる。
【００７６】
【００７７】
【００７８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるレーザビームプリンタの主要構成要素の斜視図である。
【図２】図１のレーザビームプリンタの概略側断面図である。
【図３】図１のレーザビームプリンタにおける現像機構の構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
１…レーザビームプリンタ
３…プロセスカートリッジ
２３…感光ドラム
２７…現像ローラ
２８…供給ローラ
２９…トナーカートリッジ
３２…層厚規制ブレード
３２ａ…支持部
３２ｂ…接触部
４０，４１…電源

Claims

表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面に帯電した非磁性１成分現像剤を搬送し、前記静電潜像を現像する現像剤担持体とを備え、前記静電潜像担持体の表面に現像された前記非磁性１成分現像剤を、被記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、
導電性の板バネ部材とその板バネ部材に電気的に接続されたイオン導電性のウレタンゴムとから構成され、前記イオン導電性のウレタンゴムが前記現像剤担持体に当接するように前記現像剤担持体に圧接され、前記現像剤担持体上の前記非磁性１成分現像剤に、前記現像剤担持体との圧接位置にて接触し、前記非磁性１成分現像剤の層厚を規制する層厚規制手段と、
前記現像剤担持体に対して直流電圧を印加する第１電圧印加手段と、
少なくとも現像実行時においては、前記層厚規制手段に対して、前記第１電圧印加手段により印加される直流電圧以上の同極性の直流電圧を印加する第２電圧印加手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。