JP4977517B2 - 現像剤量規制ブレードと現像剤量規制ブレードの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真装置等の像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視化するのに使用される現像剤の量を規制する現像剤量規制ブレード及びこの現像剤量規制ブレードの製造方法に関する。

従来から、電子写真複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置の画像形成装置には現像装置が設けられている。現像装置には、主に現像剤（トナーともいう）を収納する現像剤容器の開口を閉塞し一部を露出して配置されるローラー状の現像剤担持体と、この現像剤担持体の表面に当接して配置され、現像剤担持体が搬送する現像剤を一定量にする現像剤量規制ブレードとが設けられる。現像剤担持体表面に付着した現像剤は、現像剤担持体の回転に伴い、現像剤量規制ブレード間を通過する際、現像剤担持体の表面からその余剰分が除去されて現像剤容器内に戻され、現像剤担持体上に薄層として形成される。同時に、現像剤は、現像剤量規制ブレードとの摩擦により、摩擦電荷（トリボとも言う）を付与され、現像剤担持体が現像剤容器から露出する部分において、現像剤担持体上からこれと対向して回転する電子写真感光体表面の静電潜像上へ移動する。

このような現像剤量規制ブレードとしては、現像剤担持体に圧接されるブレード部材とこのブレード部材を所定の位置に支持する支持部材とを有するものが使用されている。かかる現像剤量規制ブレードとして、ゴム状弾性体の板状のブレード部材を金属製の支持部材の所定位置に接着したものが、現像剤担持体に全長に亘り均一な圧接力で圧接させることが容易であり、耐久性を有することから多用されている。ブレード部材の現像剤担持体に当接、圧接される面は、現像剤の摩擦電荷を制御する機能を有していることから、電荷制御面とも呼ばれている。このようなブレード部材において電荷制御面の材質として、ネガ系トナーに対しては、例えば、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、ポリアミドエラストマー等が用いられ、ポジ系現像剤に対しては、シリコーンゴム等が用いられている。

更に、カラー画像の形成に用いられる非磁性トナーに対する電荷制御面は、トナー自体が磁性を持たないのでトナーに対して高い摩擦電荷を与え、且つ現像剤担持体上への薄膜の形成を可能とすることが要求される。このような電荷制御面の材質としては、ウレタンゴム、ポリアミド樹脂、ポリアミドエラストマー、シリコーンゴム、シリコーン樹脂などが用いられ、電荷制御面は面精度よく仕上げられる。

近年、電子写真プロセスに応用される高画質化及びフルカラー化された現像装置においては、微細な粒子のトナーが使用されるため、現像剤担持体へより均一な圧接が可能な現像剤量規制ブレードが要求されている。このため、ブレード部材、接着剤、および支持部材を、互いに実質的に同一形状で全面がちょうど重なり合った層を形成するように積層した構成の現像剤量規制ブレードが報告されている（特許文献１）。また、ブレード先端形状を、摺動面と端面によって形成される縁部に第１斜面を形成し、ブレード部材の、支持部材との接着面と端面によって形成される縁部に第２斜面を設けた形状としたブレードが報告されている（特許文献２、３）。このようなブレードを用いれば、高速化、高耐久化が図られるカラー複写機やカラーレーザービームプリンタにおいても、現像剤量規制ブレードの帯電付与面にカラー用トナー粒子が融着するのを有効に抑制することができる。

しかしながら、近年の電子写真プロセスにおける、さらなる高画質化、高速化、高耐久化された現像装置においては、適正量のトナーをより均一に現像剤担持体へ圧着することが要求されている。上記特許文献２、３に開示された現像剤量規制ブレードを採用しても、高画質化、高速化を図ったカラートナー用現像装置において、トナーを適正量に規制しつつ均一に圧着することが要求される。また、更なる微細なトナーを用いた場合においても、帯電付与面にカラー用トナー粒子が融着するのを抑制することができる現像剤量規制ブレードが求められている。また、この現像剤量規制ブレードを形成するための製造方法が求められている。
特開２００２−３７２８５８号公報 特開２００２−３７２８５４号公報 特開２００２−３７２８５５号公報

本発明の課題は、現像剤担持体との間に一定のトナー取込み口を確保し、現像剤担持体との当接圧を均一にすることにより、現像剤担持体上の現像剤膜を適正な厚さにかつ均一に形成することにある。さらに、その帯電付与面に現像剤、特にカラー用トナー粒子が融着するのを抑制し、スジおよびムラ等の画像不良の抑制を図ることができることにある。したがって、上記課題を解決する現像材料規制ブレードとこの現像剤量規制ブレードを連続的に形成することにより低コストで加工できる製造方法を提供することにある。

本発明は、現像剤容器から現像剤担持体によって搬出される現像剤の量を規制する少なくとも支持部材及びブレード部材を有する現像剤量規制ブレードの製造方法において、ブレード先端形状を形成するための押出し用金型にあって、コイルスタンドに張力を張った状態でセットされた該支持部材を形成するための薄板状金属部材を、液状の該ブレード部材を配するための成形キャビティに、挿入設置する工程（金属部材設置工程）、溶融し液状化させた該ブレード部材を前記支持部材の少なくとも前記現像剤担持体と接する当接支持面と先端面とが交わる角を被覆し、少なくとも当接支持面から先端面に亘って支持部材を被覆するように該押出し用金型の該成形キャビティに押出し接合する工程（ブレード部材押出・被覆工程）、前記薄板状金属部材の端部に被覆された該ブレード部材を冷却し固化する工程（冷却固化工程）、及び前記薄板状金属部材および該端部に被覆された該ブレード部材を同時に定尺に切断する工程（切断工程）、を有することを特徴とする現像剤量規制ブレードの製造方法に関する。

また、上記材料被覆工程において、前記液状のブレード部材が前記支持部材と一体になって吐出する押出し用金型の吐出口を調整してブレードの形状を調整することを特徴とする現像剤量規制ブレードの製造方法に関する。

さらに、上記現像剤量規制ブレードの製造方法にて形成されることを特徴とする現像剤量規制ブレードに関する。

本発明の現像剤量規制ブレードの製造方法は、溶融し液状化させたブレード部材とともにブレード支持部材を押出し用金型の成形キャビティに挿入・接合・被覆することにより、現像剤量規制ブレードを連続的に形成するため、低コストで加工することができる。

また、上記製造方法により形成された現像剤量規制ブレードは、現像剤担持体との間に一定のトナー取込み口を確保し、現像剤担持体との当接圧を均一にすることにより、現像剤担持体上の現像剤膜を適正厚にかつ均一に形成することができる。さらに、その帯電付与面に現像剤、特にカラー用トナー粒子が融着するのを抑制し、スジおよびムラ等の画像不良の抑制を図ることができる。

本発明の現像剤量規制ブレードの製造方法としては、具体的には、一例として図１に示すものを挙げることができる。図１に示す装置は、支持部材を形成する薄板状金属部材１０１を装置に投入するためのコイルスタンド１１０と、ブレード部材１０３を溶融して押出すための押出し機１１３と、液状化したブレード部材１０３を支持部材に接合し被覆するための押出し用金型１１２と、液状化したブレード部材１０３を固化するための冷却機１１４と、支持部材やブレード部材が接合した支持部材を搬送するためのロール１１５と、現像剤量規制ブレード１０４の形状に成形する切断機とからなる装置で構成される。

また、支持部材とブレード部材１０３の接着性が弱い時は、必要に応じて、接着剤１０２を塗布するための塗布機１１１を押出し用金型１１２の前工程に設けることが好ましい。

コイルスタンドのセットされた支持部材を形成する薄板状金属部材は、張力を張った状態で、一定の速度で押出し用金型１１２に送られ、金型内で支持部材として位置決めされる(金属部材設置工程)。

また、同時に押出し機内で溶融された液状のブレード部材１０３は、一定の吐出量で押出し用金型１１２の成形キャビティに押出される（ブレード部材押出工程）。このとき、金型内でブレード部材１０３は、支持部材を部分的に被覆するように配置される。

液状化されたブレード部材１０３と支持部材は、押出し用金型１１２内の成形キャビティにおいて、金型内を温めることにより、支持部材を形成する薄板上金属部材の端部上に部分的に被覆し接合する。ブレード部材１０３と支持部材の接合力を高めるために、支持部材１０１を押出し用金型１１２の成型キャビティに挿入する前に温めることが好ましい。ブレード部材１０３と支持部材１０１の間に接着剤を用いるとさらに好ましい。すなわち、ブレード部材が接着剤層を介して支持部材上に形成されるとさらに好ましい。

次に、支持部材と接合された液状ブレード部材１０３を冷却することにより、現像剤量規制ブレード１０４の支持部材の当接面から先端の形状を形成する(冷却固化工程)。

このとき、支持部材とともに液状のブレード部材１０３が吐出する押出し用金型の吐出口において、形状を変更することにより、現像剤量規制ブレード１０４の支持部材の当接面から先端の形状が調整可能になる。

このように接合された支持部材とブレード部材１０３を、定尺に接合することにより、現像剤量規制ブレード１０４の形状に成形される。

なお、本願発明では、ブレード部材の先端形状の安定な形成を企図したものであり、もし形成において不安定要素を容認するならば、ブレード部材の液滴塗布後に形状を保つように乾燥固化する方法もある。

本発明の現像剤量規制ブレードは、現像剤容器から現像剤担持体によって搬出される現像剤の量を規制する少なくとも支持部材及びブレード部材を有する。

上記現像剤量規制ブレードに用いられる支持部材としては、現像剤担持体との当接面を支持する当接支持面を有し、ブレード部材としての被膜の支持が可能あれば、特に制限されるものではない。

支持部材の材質としては金属材料を挙げることができる。具体的には、ステンレススチール、りん青銅、アルミなどを挙げることができる。

支持部材の形状は、現像剤担持体と当接するブレード部材を支持するため当接支持面を有する平板状又はこれを湾曲した曲面板状であることが好ましい。

支持部材の厚さは０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下であることが好ましい。支持部材の厚さが０．０５ｍｍ以上であれば、現像剤担持体にブレード部材を適正な当接圧で当接させることができ、トナー粒子を必要な圧力により現像剤担持体へ圧着させ得る。一方、支持部材の厚さが０．１５ｍｍ以下であれば、現像剤担持体へブレード部材の追従を容易にさせ、現像剤粒子に必要な圧力を付与するバネ性を有するものとなる。

上記現像剤量規制ブレードに用いられるブレード部材は、現像剤担持体との当接面を支持する当接支持面を有する支持部材上に形成された樹脂またはエラストマーを含んでなる材料とする被膜からなる。さらに、少なくとも当接支持面から先端面に亘って支持部材を被覆してなるものである。被膜が支持部材の当接支持面のみならず当接支持面から先端面に亘って被覆して形成されることにより、現像剤担持体との間に一定のトナー取込み口を確保し、現像剤担持体上のトナー量を適正且つ均一にすることができる。更に、ブレード部材は当接支持面と先端面とが交わる角（エッジ）を被覆して、角のない形状であることが、トナーの取り込みを容易とし、現像剤担持体上に均一な膜厚のトナー膜を形成することができるため、好ましい。

また、被膜は支持部材の当接支持面と対向する裏面上にも形成されたものが好ましい。被膜が支持部材の裏面に形成されることにより、支持部材の反り等の変形が抑制され、現像剤量規制ブレードを全長に亘って均一な圧接力を持って現像剤担持体に圧接させることができる。

ブレード部材の厚さは、支持部材の当接支持面上では１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。被覆したブレード部材の支持部材の当接支持面上における厚さが１０μｍ以上であれば現像剤担持体との摩擦により磨耗して耐久性が低くなるのを抑制することができ、５００μｍ以下であれば現像剤担持体との安定した当接圧を得ることができる。支持部材の先端面上では、５μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましい。被覆したブレード部材の支持部材の先端面上における厚さが５μｍ以上であれば耐久性が低下するのを抑制することができ、６００μｍ以下であれば現像剤担持体上に安定した膜厚のトナー膜を形成することができる。

ブレード部材の材質としては、トナー種、粒子径などにより選択することができ、トナー帯電付与性が良好な材質であることが好ましい。具体的には、ポリアミド、ポリアミドエラストマー、ポリエステル、ポリエステルエラストマー、ポリエステルテレフタレート、ポリウレタン、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、メラミン樹脂等、トナーに対して帯電付与性が高いものを選択できる。これらの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらのエラストマーや樹脂材料には、所定の帯電性をトナーに付与するために、導電材料等の添加剤を加えることもできる。導電剤料としては、カーボンブラック、金属材料等を挙げることができる。

更に、上記被覆したブレード部材の被膜には必要に応じて、電荷付与剤・粗し粒子などの添加剤を含有させることができる。

上記被膜は、少なくとも現像剤担持体との当接面において、表面粗さが十点粗さ平均（Ｒｚ）として０．１μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましい。被膜の表面粗さが０．１μｍ以上であれば、被膜表面の微細な傷や凹凸が画像上に影響を及ぼすのを抑制することができ、３．０μｍ以下であれば、現像剤担持体上にスジやムラが抑制された均一な現像剤層を形成することができる。

ここで表面粗さの十点粗さ平均（Ｒｚ）は、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義される接触式の表面粗さ計により測定した測定値を採用することができる。

上記支持部材とブレード部材とを用いて作製される現像剤量規制ブレードとしては、具体的には図２に示すものを挙げることができる。

図２に示す現像剤量規制ブレード２３は、支持部材２２と、ブレード部材２０と、接着部材２１からなるブレード部材で構成される。ブレード部材２０は、支持部材２２の当接支持面２２ａと先端面２２ｃとの角（エッジ）２２ｂを被覆し、当接支持面２２ａから先端面２２ｃ、裏面２２ｄ上に一体として形成されている。このような現像剤量規制ブレード２３は、現像剤容器２４に固定され、現像剤容器の開口端と接する固定点２６を支点として現像剤担持体の表面を圧接力Ｆで圧接するようになっている。このような構成を有することにより、現像剤量規制ブレード２３は現像剤担持体との間に適量のトナー粒子を導入する取り込み口を形成することができ、現像剤担持体上に均一且つ充分な帯電量の現像剤層を形成することができる。更に、支持部材に反りが発生するのを抑制することができる。

本発明の現像装置は、上記現像剤量規制ブレードを用いたものである。その一例として図４に示すものを挙げる。図４に示す現像装置には、一成分の現像剤４６を収容した現像剤容器４２と、その内部に弾性ローラー４５、現像剤担持体４３が回転可能に設けられ、弾性ローラー４５は現像剤担持体にニップ幅を有して配置される。現像剤担持体４３は、現像剤容器４２の開口部を閉塞するようにほぼ半周面を現像剤容器４２内に他の半周面を現像剤容器４２外に露出して設けられ、現像容器から露出した部分において像担持体である感光体４１と微小間隔を設けて対向配置される。現像剤担持体は、感光体との間隔の微調整を行う移動手段により移動可能となっており、これにより現像剤担持体上の現像剤の感光体への移動を良好にすることができる。更に、現像剤担持体に当接するように本発明の現像剤量規制ブレード４４が現像剤容器４２の開口端部に固定されて設けられる。

このような現像装置において、弾性ローラー４５が矢印ｃ方向に回転し、ｂ方向に回転する現像剤担持体４３上に圧着される。現像剤担持体上に圧着された現像剤は、現像剤担持体４３のｂ方向への回転に伴い現像剤量規制ブレード４４と現像剤担持体４３間に進入する。そしてここを通過する際に現像材担持体４３の表面と現像剤量規制ブレードのブレード部材とにより摺擦され、摩擦帯電される。帯電された現像剤は現像剤担持体上に薄層とされ、現像剤担持体の回転に伴い現像剤容器外へ搬送される。現像剤担持体４３上の現像剤はａ方向に回転する感光体４１の静電潜像上に移動、付着し、静電潜像をトナー像として現像、可視化する。静電潜像の現像に消費されず現像剤担持体４３上に残存する現像剤は、現像剤担持体４３の回転と共に現像剤担持体の下部より現像剤容器４２内に回収され、弾性ローラー４５とのニップ部において現像剤担持体４３上から剥ぎ取られる。同時に弾性ローラー４５の回転により現像剤担持体４３上に現像剤容器中の新たな現像剤が供給され、新たな現像剤は現像剤量規制ブレード間を通過して感光体へ搬送される。一方、現像剤担持体から剥ぎ取られた現像剤の大部分は、弾性ローラー４５の回転に伴い現像剤容器４２内の現像剤中に搬送されて混ざり合い、その帯電電荷が分散される。

このような現像装置が適用される電子写真装置としては、複写機、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ、あるいは、電子写真製版システムなどの電子写真応用装置などを挙げることができる。

以下に、本発明の現像剤量規制ブレードの製造方法を、具体的に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。

［実施例１］
現像剤量規制ブレードの製造を行うにあたり、図１に示すような装置を用いた。

支持部材として、厚さ０．１ｍｍのリン青銅シート（原田伸銅所社製）を使用し、ブレード部材の原料として、ＪＩＳ Ｄ６２５３で規定されるショアーＤ硬度４０°のポリアミドエラストマー（ダイセル・デグサ社製：ダイアミドＥ４０）を用いた。

まず、ブレード部材を押出成形機（プラ技研社製）内にて２００〜２７０℃で溶融しつつ、図３に示す１０ｍｍ×０．５ｍｍの長方形の押出し用金型の成型キャビティに挿入した。また同時に、この押出し用金型に支持部材を走行させつつ成形キャビティに順次注入し、ブレード部材と支持部材を接合しつつ、支持部材の端部の部分的に被覆した。このとき、押出し用金型の温度は２５０℃に設定した。

押出し用金型から、吐出したポリアミドエラストマーを固化し、図２に示す支持部材の当接支持面と先端面に被膜を形成した現像剤量規制ブレード用シートを得た。

樹脂の押出し量とリン青銅シートの送り速度を変えることにより、支持部材上のブレード部材の被膜厚さの調整を行った。得られた現像剤量規制ブレード用シートを長さ２００ｍｍ、幅２３ｍｍのブレード寸法にプレス切断し、現像剤量規制ブレードとした。

このブレード部材表面の十点粗さ平均（Ｒｚ）を、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義される接触式の表面粗さ計により測定したところ、０．３μｍであった。

この製造方法にて形成された現像剤量規制ブレードは、現像剤担持体との間に一定のトナー取込み口を確保し、現像剤担持体との当接圧を均一にすることができる。したがって、現像剤担持体上の現像剤膜を適正厚に且つ均一に形成することができるブレード形状が、連続的かつ低コストで可能になる。

［比較例１］
ポリアミドエラストマー（ダイセル・デグサ社製、商品名：ダイアミド Ｅ４０）を２５０℃で射出成形し、長手方向の長さ２００ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ１ｍｍのブレード部材を作製した。なお、使用した金型の内面は鏡面様で、ブレード部材表面の十点粗さ平均（Ｒｚ）を、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義される接触式の表面粗さ計により測定したところ、０．３μｍであり、金型温度は４０℃とした。

得られたブレード部材を、長手方向の長さ２００ｍｍ、幅２３ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのリン青銅シートの端部に接着し、図５に示すような構造の現像剤量規制ブレードを作製した。

この製造方法にて形成された現像剤量規制ブレードは、ブレード部材の成形工程と、ブレード部材と支持部材との接着工程と別々になり、連続成形ができないため、加工時における不良が発生しやすく、また製造コストが高くなる。

本発明の現像剤量規制ブレードの製造装置を示す概略構成図である。 本発明の現像剤量規制ブレードの例を示す概略構成図である。 本発明の現像剤量規制ブレードの製造装置を示す概略構成図である。 本発明の現像装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の現像剤量規制ブレードの例を示す概略構成図である。

符号の説明

２０ ブレード部材（被膜）
２１ 接着部材
２２ 支持部材
２２ａ 当接支持面
２２ｂ 角（エッジ）
２２ｃ 先端面
２２ｄ 裏面
２３、４４ 現像剤量規制ブレード
２４、４２ 現像剤容器
２５、４３ 現像剤担持体（現像スリーブ・現像ローラ）
２６ 固定点
３１ 押出し用金型
３２ 吐出口
４１ 感光体（像担持体）
４５ 弾性ローラー
４６ 現像剤（トナー）
５１ 取付け部材
Ｆ 現像剤量規制ブレードの現像剤担持体への圧接力

Claims (4)

1. 現像剤容器から現像剤担持体によって搬出される現像剤の量を規制する少なくとも支持部材及びブレード部材を有する現像剤量規制ブレードの製造方法において、
   ブレード先端形状を形成するための押出し用金型にあって、コイルスタンドに張力を張った状態でセットされた該支持部材を形成するための薄板状金属部材を、液状の該ブレード部材を配するための成形キャビティに、挿入設置する工程（金属部材設置工程）、
   溶融し液状化させた該ブレード部材を前記支持部材の少なくとも前記現像剤担持体と接する当接支持面と先端面とが交わる角を被覆し、少なくとも当接支持面から先端面に亘って支持部材を被覆するように該押出し用金型の該成形キャビティに押出し接合する工程（ブレード部材押出・被覆工程）、
   前記薄板状金属部材の端部に被覆された該ブレード部材を冷却し固化する工程（冷却固化工程）、及び
   前記薄板状金属部材および該端部に被覆された該ブレード部材を同時に定尺に切断する工程（切断工程）、
   を有することを特徴とする現像剤量規制ブレードの製造方法。
2. 前記材料被覆工程において、前記液状のブレード部材が前記支持部材と一体になって吐出する押出し用金型の吐出口を調整してブレードの形状を調整することを特徴とする請求項１記載の現像剤量規制ブレードの製造方法。
3. 前記ブレード部材が、樹脂またはエラストマーを含んでなる材料であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像剤量規制ブレードの製造方法。
4. 前記ブレード部材が、ポリアミド、ポリアミドエラストマー、ポリエステル、ポリエステルエラストマー、ポリエステルテレフタレート、ポリウレタン、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、メラミン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含んでなる材料であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像剤量規制ブレードの製造方法。

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