JP5755175B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、現像装置、及びプロセスカートリッジに関するものである。

電子写真複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置には、感光体の表面に形成される静電潜像を現像するための現像装置が設けられている。現像装置は、現像剤としてのトナーを収容するトナー容器、トナーを担持搬送する現像剤担持体としての現像ローラ、現像ローラに当接して配置されることで現像ローラ上のトナーを一定量にする規制ブレード（現像剤量規制ブレード）を有する。
トナー容器内から現像ローラの表面へ付着したトナーは、現像ローラの回転に伴い、規制ブレードとの当接位置を通過する際、余剰分のトナーが除去されトナー容器内に戻される。この時、現像ローラ上に残ったトナーは、規制ブレードとの摩擦により、摩擦電荷（トリボともいう）を付与されることにより、感光体の表面へ移動する。
従来より、このような規制ブレードとしては、ゴム状弾性体のブレード部材を金属製の支持部材に接着剤によって接着した構成のものが知られている。このような構成によると、現像ローラの全長に亘って均一な圧接力で圧接させることが容易にでき、耐久性も良い。
また、ブレード部材の現像ローラに当接、圧接される面は、トナー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。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、シリコーンゴム、シリコーン樹脂などが用いられている。
近年、高速化が図られる高画質及びフルカラー化に対応し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、現像ローラへより均一な圧接が可能な規制ブレードが要求されている。
このため、例えば、特許文献１には、実質的に互いに同一形状のブレード部材、接着剤、及び支持部材を全面が重なり合った層を形成するように積層した構成の規制ブレードが開示されている。また、特許文献２には、ブレード部材が支持部材を少なくとも現像ローラとの当接面から先端面に亘って被覆する構成の規制ブレードが開示されている。このような規制ブレードを採用することで、現像ローラへの均一な圧接が可能となり、高画質及びフルカラー化に対応することができる。

特開２００２−３７２８５８号公報 特開２００８−９０１６０号公報

特許文献１、２に示す規制ブレード（規制部材）において、支持部材に接着、被覆されたブレード部材（被覆部材）は、現像ローラに対して一定の圧を保ちながら常に摺擦している。そのため、現像装置の使用に従い、ブレード部材は、摩耗し削り取られていく。
特に、ブレード部材の長手端部付近や、トナー漏れ防止用の端部シールと現像ローラに挟まれた部分などにおいては、現像ローラに対する圧が高くなっており、規制ブレードの中央付近である画像形成領域に比較して摩耗が進みやすい。それに加えて、規制ブレードの長手端部は、形状の変曲位置である場合や支持部材との接着面が露出している場合もあり、削れる際に、長手端部を起点として捲れるように一挙に広範囲が剥離し、支持部材が露出してしまうことがあった。
このような摩耗や剥離を原因とした支持部材の露出が画像形成領域まで及んでしまうと、露出した部分において、当接圧の均一性が保たれなくなり、スジや濃度ムラ等の画像不良が発生することがあった。

そこで、本発明は、規制部材において、被覆部材が支持部材から剥離するのを抑制し、安定した画像形成を行うことのできる現像装置及び現像装置を備えるプロセスカートリッジを提供することを目的とする。

本発明の代表的な構成は、
画像形成装置に用いられる現像装置において、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
を備え、
前記規制部材は、その長手方向において所定の長さとなるように、被覆部材に覆われた支持部材を前記支持部材の面と交差する切断方向に切断して製造されるものであって、
前記長手方向と直交する方向における前記規制部材の端部は自由端であって、
前記被覆部材は、前記規制部材の前記自由端の側において、前記支持部材の表面のうち前記現像剤担持体に面する対向面と、前記対向面とは反対側の面である非対向面と、前記長手方向と直交する方向における前記支持部材の端部に設けられた端面とを被覆し、
前記切断方向における前記支持部材の上流側の面が前記対向面とされて、前記対向面を被覆する前記被覆部材が前記現像剤担持体に当接し、
切断されて形成される前記支持部材の長手方向の端部における切断面のうち前記切断方向の上流側は、前記対向面を覆う前記被覆部材が前記切断方向の上流側から下流側に向けて延びることによって前記被覆部材に覆われ、
前記切断方向における前記切断面の下流側は前記被覆部材から露出し、
前記支持部材の前記非対向面において前記支持部材を覆う前記被覆部材は、前記規制部材の長手方向の端部において前記切断方向の下流側に向けて突出していることを特徴とする。

また、本発明は、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能であるプロセスカートリッジであって、上記現像装置と、潜像が形成される像担持体と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、被覆部材の剥離を抑制し、安定した画像形成を行うことができる。

本実施例に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図 本実施例に係る現像装置の構成を示す概略断面図 本実施例に係る規制ブレードを示す拡大断面図 本実施例に係る規制ブレードの製造方法を示す概略斜視図 本実施例に係る規制ブレードの製造装置を示す概略断面図 本実施例に係る規制ブレードの全体図 本実施例に係る規制ブレードの長手端部の拡大断面図 本実施例に係る規制ブレードの当接状態を示す図

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を例示的に説明する。ただし、本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨ものではない。

（画像形成装置）
まず、図１を用いて、本実施例に係る現像装置を備える画像形成装置の構成について説明する。本実施例においては、画像形成装置の一例としてレーザビームプリンタを用いて説明するが、本発明に係る現像装置は、電子写真複写機、ファクシミリ等に適用することもできる。図１は、本実施例に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。本実施例に係る画像形成装置は、駆動源（不図示）により図１中矢印Ａ方向に回転駆動される像担持体としての感光体ドラム２０を備えている。本実施例において、感光体ドラム２０としては、アルミニウム製のシリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光体を用いた。そして、図１に示すように、感光体ドラム２０の周囲には、現像装置１、帯電ローラ２１、転写ローラ２２、露光
装置２３、クリーニング装置２４が配置されている。なお、本実施例において、感光体ドラム２０及びこれに作用するプロセス手段である現像装置１、帯電ローラ２１、クリーニング装置２４は一体となってプロセスカートリッジを形成する。プロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。

帯電手段である帯電ローラ２１は、表面の導電性ゴムを感光体ドラム２０に加圧接触することで図１中矢印Ｂ方向に従動回転する。また、帯電ローラ２１の芯金には、所定の直流電流が印加されており、感光体ドラム２０の表面には、一様な暗部電位が形成される。露光手段である露光装置２３は、画像情報に基づいて出射されたレーザ光を感光体ドラム２０の表面に照射する。感光体ドラム２０上のレーザ光が照射された部分は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、表面電位が低下する。その結果、レーザ光が照射される露光部（画像部）が所定の明部電位であり、レーザ光が照射されない非露光部（非画像部）が所定の暗部電位である静電潜像が感光体ドラム２０の表面に形成されることとなる。現像装置１は、感光体ドラム２０の表面に形成された静電潜像を現像することにより現像剤像としてのトナー像を形成する。図１中矢印Ｃ方向に回転可能に設けられる転写ローラ２２は、不図示の一次転写バイアス電源（高圧電源）から現像剤の正規の帯電電極とは逆極性のバイアスが印加され、感光体ドラム２０上に形成されるトナー像を紙等の転写材Ｐ（図２参照）に転写する。また、転写材Ｐに転写されずに感光体ドラム２０上に残ったトナーはクリーニング装置２４によって回収される。

（現像装置）
次に、図１及び図２を用いて、本実施例に係る現像装置の構成について説明する。図２は、本実施例に係る現像装置の構成を示す概略断面図である。本実施例においては、トナーとして非磁性一成分トナーを用いて、現像方式として一成分接触現像方式を採用する。現像装置１は、現像剤担持体としての現像ローラ２、トナー供給ローラ３、トナー量規制ブレード（規制部材、以下、単に規制ブレードという）１０を有している。現像ローラ２は、感光体ドラム２０に接触して、図中矢印Ｄ方向に回転可能に設けられている。図１に示すように、現像ローラ２と感光体ドラム２０とは、当接部（対向部）において互いに表面が同方向に移動するようにそれぞれ回転している。トナー供給ローラ３は、図中矢印Ｅ方向に回転可能に設けられており、現像装置１の内部に収容されているトナー４を現像ローラ２に供給する。規制ブレード１０は、現像ローラ２に当接することで、現像ローラ２上（現像剤担持体上）のトナー量（現像剤量）を規制し、電荷付与を行う。

規制ブレード１０は、ブレード部材（被覆部材）１２とそれを支持する支持部材１１からなる。そして、規制ブレード１０は、支持部材１１のバネ弾性を利用して、ブレード部材１２の表面が現像ローラ２の長手方向の全長に亘って所定の圧力で当接するように配置されている。現像ローラ２上のトナーは、現像ローラ２の回転により、規制ブレード１０
と現像ローラとの当接部に搬送され、摩擦帯電されることで電荷を付与されると同時にその層厚が規制される。層厚が規制された現像ローラ２上のトナーは、現像ローラ２の回転により、感光体ドラム２０との当接部に搬送され、感光体ドラム２０上に形成される静電潜像を可視化する。その結果、感光体ドラム２０上に現像剤像としてのトナー像が形成されることとなる。

（規制ブレード）
さらに、図３を用いて、本実施例に係る規制ブレードについて説明する。図３は、本実施例に係る規制ブレードを示す拡大断面図である。ここで、図３に示すように、支持部材１１の表面のうち、現像ローラ２に当接する側の面を当接支持面１１ａ（対向面）、先端の面（長手方向と直交する方向における端部の端面）を先端面１１ｂ、当接支持面の裏側の面を裏面１１ｃ（非対向面）と定義する。支持部材１１は、その表面にブレード部材１２を形成可能なものであれば特に材料に制限はない。支持部材１１の形状としては、平面状又はそれを湾曲した曲面板状であることが好ましい。ブレード部材１２は、樹脂又はエラストマを主材とする被膜からなる。被膜からなるブレード部材１２は、支持部材１１の当接支持面１１ａから先端面１１ｂ、裏面１１ｃ上を一体として覆っていることが好ましい。そのような構成をとることで、現像ローラ２との摺擦による摩擦により、ブレード部材１２が支持部材１１から剥離してしまうことを抑制することができる。

（規制ブレードの製造方法）
次に、図４乃至図６を用いて、本実施例に係る規制ブレードの製造方法について説明する。図４は、本実施例に係る規制ブレードの製造方法を示す概略斜視図である。図５は、本実施例に係る規制ブレードの製造装置を示す概略断面図である。図６は、本実施例に係る規制ブレードの全体図である。まず、支持部材１１の材料としての板状部材である厚さ０．１ｍｍのリン青銅薄板（株式会社原田伸銅所製）を図４の矢印Ｆ方向に搬送し、特殊金型５１を使用した押出成形機（株式会社プラ技研製）に挿入する。特殊金型５１は、図５に示すように、押出口形状が５ｍｍ×０．３ｍｍの長方形の成形口である成形領域５２を有する金型である。

そして、押出成形機内において板状部材を走行させつつ、ブレード部材１２の原料をブレード部材注入手段１００によって特殊金型５１の成形領域５２に順次注入する。本実施例において、ブレード部材１２の原料として、ＪＩＳ Ｄ６２５３で規定されるショア―Ｄ硬度４０°のポリアミドエラストマ（ダイセル・デグザ株式会社製、商品名：ダイアミドＥ４０）を用いて、これを２００〜２７０℃で溶融して成形領域５２に注入した。

そして、ポリアミドエラストマを固化することでブレード部材１２を板状部材に一体成形する。さらに、ブレード部材１２が一体成形された板状部材が押出口から押し出されることで規制ブレード用シートが得られる。さらに、ブレード切断手段２００によって、ブレード部材１２の長手方向の全長においてブレード部材１２が現像ローラ２に当接可能な長さになるように、規制ブレード用シートを切断する。本実施例においては、規制ブレード用シートを、長さ２３０ｍｍ、幅１５ｍｍの寸法に、図４中の矢印Ｇ方向に切断することで、図６に示す規制ブレード１０を得た。

次に、図７及び図８を用いて、規制ブレード１０の現像ローラ２への当接方法について説明する。図７は、図６中の点線Ｌでの断面図のうち、規制ブレードの長手端部を示した断面図である。図８は、規制ブレードが現像ローラに当接した状態を示す図である。ここで、図７に示すように、規制ブレード１０のうち、ブレード切断手段２００によって切断が開始される側（切断方向における上流側）の面を面ａとし、切断が終了する側の面を面ｂとする。また、支持部材１１を被覆するブレード部材１２のうち、図７の断面図中の面ａ側をブレード部材１２ａとし、面ｂ側をブレード部材１２ｂとする。図７に示すように、規制ブレード１０の長手端部は、ブレード切断手段２００による切断によって図７中の矢印Ｇ方向にダレが生じ、ブレード部材１２ａとブレード部材１２ｂとで長手端部の形状が異なっている。すなわち、図７に示すように、支持部材１１の長手端面（規制ブレード１０が切断されることで形成される支持部材１１の長手方向端部の切断面）は、面ａ側ではブレード部材１２ａに覆われることとなるが、面ｂ側ではブレード部材１２ｂに覆われることなく露出している。

面ｂを現像ローラ２と当接させた場合には、ブレード部材１２ｂの端部が現像ローラ２に対して侵入する方向に湾曲しているため、規制ブレード１０の長手端部において、現像ローラ２との当接圧が高くなってしまう。また、規制ブレード１０の製造上、支持部材１１の長手端面の面ｂ側は、ブレード部材１２ｂに覆われることなくブレード部材１２ｂと支持部材１１との当接面が露出してしまっている。そのため、ブレード部材１２ｂの長手端部を起点としてブレード部材１２ｂが支持部材１１から剥離しやすい。

一方、面ａを現像ローラ２と当接させた場合には、ブレード部材１２ａの端部が現像ローラ２に対して離れる方向に湾曲しているため、規制ブレード１０の長手端部において、面ｂを当接した場合と比較して、現像ローラ２との当接圧を低くできる。また、図７に示すように、支持部材１１の長手端面の面ａ側は、ブレード部材１２ａで覆われているため、ブレード部材１２ａと支持部材１１の当接面が露出していない。したがって、現像ローラ２との摺擦を繰り返した場合にでも、ブレード部材１２が支持部材１１から剥離しにくい。

本実施例に係る規制ブレード１０は、面ａ側のブレード部材１２ａが現像ローラ２と当接する構成を採用することを特徴とするものである。また、剥離抑制の効果を高めるために、ブレード部材１２としての被膜の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。被膜の厚さが１０μｍ以上であれば、切断時に生じるダレによって支持部材１１の長手端面をブレード部材１２ａで覆うことができるためである。本実施例においては、規制ブレード１０の製造時において、樹脂の押出量と板状部材の送り速度を調整することにより、支持部材１１上のブレード部材１２の厚さを１００μｍとした。

（実験結果）
本発明の効果を実証するために実験を行った。具体的には、上記説明した現像装置を画像形成装置に搭載し、常温常湿条件（温度２３℃、湿度５０％）の環境下において、２枚ずつ間隔を開けて印字を行う２枚間欠印字耐久試験を行った。また、この試験においては、画像比率１％の横線の記録画像を印字した。そして、印字枚数が５０００枚、１００００枚、１５０００枚、２００００枚、２５０００枚の時点での画像不良評価と、規制ブレード１０の剥離評価を行った。画像不良評価用の画像にはベタ黒画像とハーフトーンを使用した。また、剥離評価については、現像装置１を解体し、規制ブレード１０と現像ローラ２との当接面が見える状態にした上で、目視によって規制ブレード１０を観察することにより行った。

試験の結果を以下に示すようなランク付けを行い、支持部材１１からのブレード部材１２の剥離を評価した。
Ａ：ブレード部材１２の摩耗や剥離に起因する支持部材１１の露出が無い。
Ｂ：規制ブレード１０の端部において、ブレード部材１２の摩耗や剥離に起因する支持部材１１の露出が見られる。
Ｃ：規制ブレード１０のうち、画像形成領域に当たる部分において支持部材１１の露出が見られ、スジやムラ等の画像不良が発生している。

また、効果の比較例として、切断方向における下流側の面ｂ側のブレード部材１２ｂを現像ローラ２と当接させて同様の実験を行った。実験結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例の構成においては、１５０００枚を印字した時点において、規制ブレード１０の長手方向の端部において支持部材１１の露出が見られた。さらに、２００００枚を印字した時点においては、端部のみでなく画像形成を行う中央付近の領域においても支持部材１１の露出が見られ、画像不良が発生することとなった。一方、本実施
例の構成においては、２５０００枚を印字した時点においても、支持部材１１の露出は見られず、安定して画像形成を行うことができた。

以上説明したように、本実施例の規制ブレード１０は、長手端部においてブレード部材１２が支持部材１１から剥離することを抑制することができる。その結果、安定した画像形成が可能な現像装置を備える画像形成装置を提供することができる。

なお、本実施例においては、現像装置１は感光体ドラム２０とともにプロセスカートリッジを形成し、このプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。しかし、現像装置１が単体でカートリッジ（現像カートリッジ）を構成し、この現像カートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能な構成としてもよい。また、現像装置１を画像形成装置に備え付けにしてもよい。

現像装置…１、現像ローラ…２、トナー…４、規制ブレード…１０、支持部材…１１、ブレード部材…１２

Claims (4)

1. 画像形成装置に用いられる現像装置において、
   現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
   を備え、
   前記規制部材は、その長手方向において所定の長さとなるように、被覆部材に覆われた支持部材を前記支持部材の面と交差する切断方向に切断して製造されるものであって、
   前記長手方向と直交する方向における前記規制部材の端部は自由端であって、
   前記被覆部材は、前記規制部材の前記自由端の側において、前記支持部材の表面のうち前記現像剤担持体に面する対向面と、前記対向面とは反対側の面である非対向面と、前記長手方向と直交する方向における前記支持部材の端部に設けられた端面とを被覆し、
   前記切断方向における前記支持部材の上流側の面が前記対向面とされて、前記対向面を被覆する前記被覆部材が前記現像剤担持体に当接し、
   切断されて形成される前記支持部材の長手方向の端部における切断面のうち前記切断方向の上流側は、前記対向面を覆う前記被覆部材が前記切断方向の上流側から下流側に向けて延びることによって前記被覆部材に覆われ、
   前記切断方向における前記切断面の下流側は前記被覆部材から露出し、
   前記支持部材の前記非対向面において前記支持部材を覆う前記被覆部材は、前記規制部材の長手方向の端部において前記切断方向の下流側に向けて突出していることを特徴とする現像装置。
2. 前記対向面を覆い前記現像剤担持体と当接する前記被覆部材の厚さが１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記被覆部材は樹脂又はエラストマであることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
   潜像が形成される像担持体と、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置と、
   を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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