JP4091224B2

JP4091224B2 - 現像装置及び規制部材

Info

Publication number: JP4091224B2
Application number: JP32314599A
Authority: JP
Inventors: 誠中村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: JP2001142298A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、普通紙ファクシミリ装置等の電子写真式画像形成装置や静電気録装置などにおいて現像手段として使用される現像装置の改良に関し、特に、静電潜像を一成分現像剤にて可視化するための現像装置に用いる規制部材を改良したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式の画像形成装置は、原稿反射光等の光学的な画像情報を予め一様に帯電された感光体表面に照射することにより得た静電潜像に対して、現像装置からトナーを供給することにより、静電潜像を現像し、この現像像を転写紙に転写、定着させることによって画像形成を行っている。ところで、接触一成分式の現像装置にあっては、現像ケース内に収容した一成分トナーを補給部材によって現像ローラ表面上へ供給し、回転する現像ローラ表面に補給された一成分トナーを規制部材により摺擦することにより、現像ローラとの間でトナーを摩擦帯電させるとともに、適正量（厚み）に調整する。現像ローラは、静電潜像が形成された静電潜像担持体（感光体）の表面に接触又は近接しているため、現像ローラの回転によって潜像担持体と対面する位置に移動したトナー層が順次静電潜像担持体側へ供給され静電潜像を可視像化することとなる。一成分式の現像装置に用いられる現像ローラとしては、アルミ等の金属材料から成る金属ローラや、金属ローラの表面にコーティングが施された現像ローラや、金属製の芯金上にゴム等の弾性層を形成した現像ローラや、その弾性層上にコーティングを施した現像ローラ等が一般に知られている。また、規制部材としては、例えば弾性を有した板材が用いられ、その材質は例えばステンレス、リン青銅等の金属材料、ウレタンゴム、シリコーンゴム等の樹脂やゴム等の弾性材料で形成された物が知られている。
【０００３】
ところで従来から、現像ローラの表面が前記弾性層から成る場合、現像ローラ表面のトナーを帯電させたり、現像ローラ上のトナー量を規制する手段として、金属製の規制部材が用いられる。特に近年、高画質化カラー化に伴い、ドット径のばらつきを小さくしたり、地肌汚れを少なくするために、規制部材を通過した後に現像ローラ表面に残るトナー層の帯電量を高く、均一にする必要があり、そのために、規制部材を通過した後の現像ローラ上のトナー層の層厚を薄くする傾向がある。このように現像ローラ表面のトナー帯電量を高く、均一にするために層厚を薄くするには、現像ローラ表面に規制部材を強く押しつける必要があり、このため、挟まれた状態となるトナーに対して強いストレスがかかり、長期間の使用によって規制部材表面（現像ローラとの接触箇所）にトナーが固着し易くなる。規制部材表面にトナーが固着することにより、トナー帯電量が低下すると共に、それに起因した画像不良が発生するという問題点がある。また、近年の環境問題から、省エネルギー対策として、定着温度を下げる等が検討されており、それに伴ってトナーが低融点化する方向であり、長期使用においては、さらに、規制部材へのトナー固着余裕度が低下する傾向にある。特公平７−１２００８７号公報には、トナーの帯電性を高める為に添加剤を混入させることにより画質が低下するという従来の不具合を解消するために、トナーと接触するキャリア、スリーブ、ドクターブレード等の搬送、規制、摩擦部材自体のトナーへの電荷付与特性を高めるための技術が開示されている。具体的には、トリアジン誘導体を帯電性付与材として使用する技術が開示されており、例えば、トリアジン誘導体を２個以上の縮合体として数μｍの粒子形状とした後、バインダー樹脂に溶解あるいは、分散させて、キャリア、スリーブ、ドクターブレード（規制部材）へ塗布するというものである。このような使用方法においては、トリアジン縮合体は単独で使用されており、バインダー樹脂とは化学的に結合していないため、長期の使用においては脱離が発生する場合がある。また、機械的強度（耐摩耗性）も低く、長期の使用において摩耗やトナー固着といった問題が発生しやすい。また、特開平７−１１４２１４号公報、特開平１１−０６５２７３号公報に夫々記載された技術についても同様の欠点を指摘することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明においては、現像ローラ周面に規制部材を摺接させることにより現像ローラ周面のトナー層の層厚を十分に薄く規制するように構成した現像装置において、長期使用での規制部材へのトナー固着を防止して、長期に亘ってトナー帯電性を安定させると共に、画像の劣化を防ぐことができる現像装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成する為、請求項１の発明は、規制部材本体と、前記規制部材本体が現像ローラと接する部分に被覆されている被覆層と、を有する、現像ローラの表面に付着したトナーの厚みを規制する規制部材において、前記被覆層が、アクリルポリオールまたはポリエステルポリオールとベンゾグアナミンとを縮合してなる縮合架橋物で構成されていることを特徴とする。請求項２の発明は、前記被覆層が、コーティングにより３０μｍ以下の膜厚に形成されていることを特徴とする。請求項３の発明は、表面に静電潜像が形成された像担持体表面にトナーを供給して前記静電潜像を可視化する現像ローラと、前記現像ローラ表面に付着したトナーの厚みを規制する規制部材と、を有する現像装置において、前記規制部材として、請求項１または請求項２に記載の規制部材が備えられていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。図１は本発明に係わる規制部材を用いた現像装置の一実施形態を示す概略断面図である。この一成分式現像装置は、例えば現像ケース１内にトナーＴ、トナー攪拌部材２、ローラ状のトナー補給部材３、板状のトナー層規制部材（以下、規制部材、と称する）４、現像ローラ５を備えた概略構成を有しており、現像ローラ５はその周面の一部を像担持体としての感光体１０の周面に接触、或は近接した状態で対面し、他の一部を現像ケース１内に収容されている。現像ローラ５、芯軸の周囲にスポンジ層を形成してなる補給部材３は、ケース１の前後の側板によって回転自在に軸支され、板バネ状のトナー攪拌部材２はその上部をケース１により支持され、下部は遊端状になっていてその面を現像ローラ周面に圧接させている。トナーＴはトナー攪拌部材２、及び補給部材３を介して現像ローラ５の表面に供給される。現像ローラ５の表面上に供給されたトナーは、さらに、トナー層規制部材４によって所定量に薄層化され、現像ローラ５を回転させて感光体１０に搬送される。現像ローラ５は感光体１０の表面に接触し、図示しない電極を介して感光体１０の帯電電位と光書き込み後（露光後）の残留電位の中間のバイアス電圧が印加される。現像ローラ５上のトナーが感光体１０との接触部に搬送され、感光体電位と現像バイアスによる現像電界に応じて、帯電したトナーが感光体１０に付着し静電潜像が可視像化される。現像ローラ５は、金属の芯金上にゴム層を形成し、更にゴム層上にトナー帯電性、トナー固着性等を考慮してコーティング層を設けた構成を備えている。トナーとしては、例えばポリエステル系トナーを用いる。
【０００７】
規制部材４を構成する規制部材本体４ａの材質としては、金属（ステンレス等）を用い、規制部材本体４ａが現像ローラ５と接触する部分（図中Ａで示した部分の下面）に種々の材料から成る被覆層４ｂをコーティング等によって形成した。なお、規制部材本体４ａの材質は、ステンレスに限らず、リン青銅等、種々の金属を使用することでき、また、ウレタンゴム、シリコーンゴム等の弾性材料（ゴム、樹脂等）を用いることもできる。また、規制部材本体４ａ上へのコーティングによる被覆層４ｂの形成方法としては、例えば種々の樹脂を溶剤中で適当な粘度に希釈したものを、ディッピング、スプレーコート、バーコート、ロールコートなどの種々公知のコーティング方法により塗布する方法を用いることができる。被覆層４ｂの膜厚に関しては、３０μｍ以下であることが望ましく、３０μｍを越えた膜厚になると、規制部材本体４ａの弾性変形に追従できなくなりばかりでなく、併せて現像ローラ５とトナーＴとの強いストレスにより被覆膜４ｂに割れが発生し耐久性が低下する。
【０００８】
以下、本発明の実施例について説明する。規制部材本体４ａの適所に成膜される被覆層４ｂを構成する材質としては、ヒドロキシル基（水酸基）を有する樹脂またはプレポリマーの内の少なくとも一種類に対して、トリアジン系樹脂、トリアジン系樹脂誘導体、或はトリアジン系縮合物のうちの一種類以上を混合して成る縮合架橋物が好ましい。トリアジン系樹脂、トリアジン誘導体としては、メラミン、グアナミン化合物等を挙げることができ、その縮合物は、例えば、グアナミン誘導体の脱水、脱アルコール反応による縮合反応物である。これらの物質の１種又は２種以上を、主鎖末端もしくは、側鎖末端に水酸基を有する樹脂、例えば、アクリルポリオール樹脂、ポリエステルポリオール樹脂、エポキシポリオール樹脂、フェノール樹脂等から選ばれる１種類または、２種類以上の樹脂と混合することにより耐摩耗性の良好なコーティング膜を得ることができる。特に、後者の場合、架橋反応により、強固なコーティング膜（被覆層４ｂ）が形成され摩耗性が向上する。これらの物質を含有する材料を規制部材本体表面にコーティングすることにより、現像ローラ表面上の薄層トナーに対して長期に亘って安定した高い帯電量を付与することが可能となり、規制部材４へのトナーの固着を防止することができる。図３は各実施例１、２と各比較例１〜６を示した図であり、トナー帯電量の安定性と、規制部材へのトナー固着状態を長期に渡り評価した結果を示している。各実施例１、２は、夫々、アクリルポリオール樹脂、ポリエステルポリオール樹脂とベンゾグアナミンとの縮合架橋物を規制部材本体表面にコーティングした場合のトナー帯電量（μＣ／ｇ）とトナー固着状態の程度（○△×）を、実機における使用量（通紙量ｋ）との関係で示している。なお、規制部材本体４ａの材質はステンレス製とした。比較例２、３、５、６及び実施例１、２のコーティングの膜厚は２５μｍとした。また、トナー固着に関して、○は固着無し、△はわずかに固着あり（画像には影響ない）、×は固着がひどく画像にスジが発生、をそれぞれ示す。
【０００９】
比較例１は、ステンレス製規制部材本体４ａの表面にコーティングを一切施さなかった場合であり、この規制部材４を実機に搭載して使用を継続した場合、初期（５ｋ未満）だけはトナー固着が発生せず、使用量が記録紙５ｋ分を越えると固着が開始し、１０ｋでは固着状態が悪化して画質に悪影響が発生した。比較例２においては、ＰＭＭＡ、即ちアクリル樹脂の耐摩耗性が悪いため、コーティングの摩耗が発生し、２０ｋの時点で画像不良となった。比較例３においては、２０ｋの時点で、メラミン縮合物粉末の脱離により、トナー帯電量の低下及び、それに伴いトナー固着が発生し、画質が低下した。比較例４においては、２０ｋの時点で現像ローラ上にトナー固着が発生し始めた。なお、図示しない比較例７として、実施例１で用いたコーティング材料（アクリルポリオール／ベンゾグアナミン）の膜厚を３２μｍにした（他の条件は実施例１と同じ）。この場合、膜厚が３０μｍを越えているので、２０ｋの時点でコーティング膜に割れが発生した。被覆層４ｂに割れが発生した後の規制部材は、規制部材本体４ａを構成する材料が露出するので、使用に耐え得なくなることが明らかである。各実施例１、２においては、規制部材により現像ローラ表面のトナー層を強く加圧しつつ薄層化する状況下で、通紙枚数が増大したとしても、十分に高いトナー帯電量を維持することができ、また、同様に通紙枚数が増大しても規制部材４に対するトナー固着が発生しないことが判明した。つまり、被覆膜４ａとして本実施形態に示した物質を使用することにより、トナーの帯電性の向上の他に、耐摩耗性の向上によるコーティングの耐久性向上と、それに起因した長期的なトナー固着防止を実現することができる。このように実施例１、２による実験結果と、比較例１〜７の実験結果との比較により、アクリルポリオール樹脂またはポリエステルポリオール樹脂とベンゾグアナミンの縮合架橋物より形成される物質を規制部材本体４ａの表面層にコーティングして被覆層４ｂを形成することにより、トナーの帯電性が向上し、その結果規制部材の現像ローラへの当接圧を低減させることができたためトナー固着の余裕度が向上した。
【００１０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、現像ローラ周面に規制部材を摺接させることにより現像ローラ周面のトナー層の層厚を十分に薄く規制するように構成した現像装置において、長期使用での規制部材へのトナー固着を防止して、長期に亘ってトナー帯電性を安定させると共に、画像の劣化を防ぐことができる現像装置を提供することができる。即ち、まず請求項１及び３記載の発明では、規制部材本体の少なくとも現像ローラと接触する部分に、アクリルポリオールまたはポリエステルポリオールとベンゾグアナミンとを縮合してなる縮合架橋物がコーティングされるため、現像ローラとの摺接部のトナー帯電性を向上させることができ、コーティング膜の機械的特性向上と、規制部材の当接圧の低減を図ることができるので、通紙量２５ｋ分の使用を行った後でもトナーの固着がなく、長期使用に亘って規制部材へのトナー固着を防止することができる。請求項２記載の発明では、コーティング膜の厚さを３０μｍ以下にすることにより、長期使用時の規制部材の曲げのストレスと現像ローラ上のトナーのストレスを受けてもコーティング膜の割れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る現像装置の概略断面図。
【図２】現像ローラと規制部材との当接状態を示す図。
【図３】実施例と比較例との関係を示す図。
【符号の説明】
１現像ケース
２トナー攪拌部材
３トナー補給部材
４トナー層規制部材
４ａ規制部材本体
４ｂ被覆層
５現像ローラ

Claims

規制部材本体と、前記規制部材本体が現像ローラと接する部分に被覆されている被覆層と、を有する、現像ローラの表面に付着したトナーの厚みを規制する規制部材において、前記被覆層が、アクリルポリオールまたはポリエステルポリオールとベンゾグアナミンとを縮合してなる縮合架橋物で構成されていることを特徴とする規制部材。
前記被覆層が、コーティングにより３０μｍ以下の膜厚に形成されていることを特徴とする請求項１記載の規制部材。
表面に静電潜像が形成された像担持体表面にトナーを供給して前記静電潜像を可視化する現像ローラと、前記現像ローラ表面に付着したトナーの厚みを規制する規制部材と、を有する現像装置において、前記規制部材として、請求項１または請求項２に記載の規制部材が備えられていることを特徴とする現像装置。