JP6602099B2 - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタなどの画像形成装置において用いられる現像装置及びプロセスカートリッジ、並びに、その画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device and a process cartridge used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system or an electrostatic recording system, and the image forming apparatus.
電子写真方式などを用いた画像形成装置は、像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像するための現像装置を有する。現像装置は、使用する現像剤の種類に応じて様々な構成が提案されているが、その中の一つに一成分現像剤（以下、「トナー」ともいう。）を用いる一成分現像方式のものがある。一成分現像方式の現像装置は、一般に、トナーを担持して搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体に担持されるトナーを規制して薄層化する規制部材とを備えている。 An image forming apparatus using an electrophotographic system has a developing device for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier with a developer. Various configurations have been proposed for developing devices depending on the type of developer to be used. One of them is a one-component developing system that uses a one-component developer (hereinafter also referred to as “toner”). There is something. In general, a one-component developing system developing device includes a developer carrying member that carries and conveys toner, and a regulating member that regulates and thins the toner carried on the developer carrying member.
例えば、特許文献１では、金属薄板からなる規制部材と、ゴム材料などからなる現像剤担持体と、を備え、金属薄板の自由端側の先端部が現像剤担持体の移動方向の上流側を向いた状態で現像剤担持体に当接する現像装置が開示されている。このような構成において、現像剤担持体に担持されるトナーは、規制部材により層厚が規制されると共に摩擦帯電させられ、像担持体に形成された静電潜像を現像する。 For example, in Patent Document 1, a regulation member made of a thin metal plate and a developer carrier made of a rubber material or the like are provided, and the tip of the free end side of the thin metal plate extends upstream in the moving direction of the developer carrier. A developing device that contacts a developer carrying member in a state of facing is disclosed. In such a configuration, the toner carried on the developer carrying member is regulated in layer thickness by the regulating member and is frictionally charged to develop the electrostatic latent image formed on the image carrying member.
ところが、現像装置が長期間にわたって使用されると、トナーを介した規制部材と現像剤担持体との摺擦により、規制部材の現像剤担持体との当接部が徐々に摩耗し、規制部材と現像剤担持体との当接状態が変化する。具体的には、規制部材の現像剤担持体との当接部の形状が摩耗により変化することで、規制部材と現像剤担持体との接触領域が拡がると共に、トナーの層厚の規制に作用する圧接力が低下する。その結果、現像剤担持体に担持されるトナーの層厚を安定して規制するのが困難になり、濃度変動などの画像不具合が生じる場合があった。 However, when the developing device is used for a long period of time, the contact portion of the regulating member with the developer carrying member gradually wears due to the friction between the regulating member and the developer carrying member via the toner, and the regulating member And the developer carrying member are in contact with each other. Specifically, the contact portion between the regulating member and the developer carrying member changes due to wear, so that the contact area between the regulating member and the developer carrying member is expanded and the toner layer thickness is regulated. The pressure contact force is reduced. As a result, it is difficult to stably regulate the layer thickness of the toner carried on the developer carrying member, and image defects such as density fluctuations may occur.
これに対して、特許文献２では、平板弾性体からなる規制部材の先端のエッジ部（端縁部）のみ又はエッジ部を含む面（エッジ部から見て現像剤担持体の移動方向の下流側の面）を現像剤担持体に当接させる構成が提案されている。この構成によれば、規制部材と現像剤担持体との接触領域が狭くなるため、摩耗による当接状態の変化を低減しやすくなる。
On the other hand, in
しかしながら、現像装置を長期間にわたって使用した場合には、規制部材の摩耗と共にトナーの特性変化等も生じるため、トナーの層厚を安定して規制するには、規制部材の現像剤担持体に対する圧接力を十分に高くした上で維持する必要がある。ところが、特許文献２のような構成では、トナーの層厚の規制のために規制部材の現像剤担持体に対する圧接力を高くすればするほど、規制部材の弾性変形により、規制部材と現像剤担持体との接触領域が拡がりやすい。よって、現像装置を長期間にわたって使用した場合に、トナーの層厚を安定して規制するのが困難になる場合がある。
However, when the developing device is used for a long period of time, the characteristics of the toner change with wear of the regulating member. Therefore, in order to stably regulate the toner layer thickness, the regulating member is pressed against the developer carrier. It is necessary to maintain it with a sufficiently high power. However, in the configuration as in
更に、図を用いて詳細に説明する。図１４（ａ）、（ｂ）は、従来の規制部材の当接状態を示す概略断面図である。図１４（ａ）は、規制部材２２１の先端のエッジ部のみを現像剤担持体２１７に当接させた状態を示している。このとき、現像剤担持体２１７の規制部材２２１に対する押し込み量が小さいため、規制部材２２１の現像剤担持体２１７に対する圧接力は比較的小さい。よって、現像装置を長期間にわたって使用した場合、規制部材２２１と現像剤担持体２１７との接触領域が狭いため摩耗による当接状態の変化は小さい。しかし、圧接力が小さいためトナーの特性変化等の影響を抑えられず、トナーの層厚を安定して規制するのが困難である。
Furthermore, it demonstrates in detail using figures. 14A and 14B are schematic cross-sectional views showing a contact state of a conventional regulating member. FIG. 14A shows a state where only the edge portion at the tip of the regulating
一方、図１４（ｂ）は、圧接力を十分大きくしたときの当接状態を示している。圧接力を十分大きくするために、現像剤担持体２１７の規制部材２２１に対する押し込み量を大きくすると、規制部材２２１が弾性変形し、規制部材２２１と現像剤担持体２１７との接触領域が拡がってしまう。つまり、規制部材２２１の先端のエッジ部を含む広い領域が現像剤担持体２１７に当接した状態となる。すると、現像装置を長期間にわたって使用した場合に、規制部材２２１の現像剤担持体２１７との当接部の摩耗の影響が大きくなり、トナーの層厚の規制に作用する圧接力が低下しやすくなる。
On the other hand, FIG. 14B shows a contact state when the pressure contact force is sufficiently increased. If the pressing amount of the
したがって、本発明の目的は、現像剤担持体に担持される現像剤を長期間にわたって安定して規制することのできる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus capable of stably regulating a developer carried on a developer carrying member over a long period of time.
上記目的は本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に回転可能に設けられ、前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像容器に支持され、前記現像剤担持体に担持される現像剤を規制する板状の弾性部材であって、前記現像容器により支持される支持部とは反対側である自由端側の先端部が前記現像剤担持体の移動方向の上流側を向いた状態で前記現像剤担持体に当接する弾性部材と、を有し、前記現像剤担持体との当接部に連続する該当接部より前記現像剤担持体の移動方向の下流側の前記弾性部材の表面を通る基準面と、前記弾性部材と前記現像剤担持体との当接位置における無負荷時の前記現像剤担持体の接平面とのなす角度は１０°以上４５°以下であり、前記弾性部材は、前記当接部を含む第１領域と、前記第１領域に連続して前記支持部側に設けられた、前記第１領域よりも剛性が低い第２領域と、を有し、前記第２領域は、前記基準面よりも前記現像剤担持体の下流側に設けられ、且つ、前記弾性部材は、前記支持部から前記先端部までの自由長さ方向における少なくとも１箇所で折り曲げられた板状部材で形成されていることを特徴とする現像装置である。 The above object is achieved by a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention provides a developer container that contains a developer, a developer carrier that is rotatably provided in the developer container, and supports and conveys the developer, and is supported by the developer container, A plate-like elastic member that regulates the developer carried on the developer carrying member, wherein a free end on the opposite side of the support portion supported by the developer container has a tip portion of the developer carrying member. An elastic member that comes into contact with the developer carrier in a state of facing the upstream side in the moving direction, and the developer carrier is moved from a corresponding contact portion that is continuous with the contact portion with the developer carrier. The angle formed by the reference plane passing through the surface of the elastic member on the downstream side in the direction and the tangential plane of the developer carrier at the time of no load at the contact position between the elastic member and the developer carrier is 10 °. 45 degrees or less, and the elastic member includes a first region including the contact portion; A second region having a rigidity lower than that of the first region, the second region being provided on the side of the support portion continuously from the first region, wherein the second region is more than the reference surface. The elastic member is provided on the downstream side of the carrier , and is formed of a plate-like member bent at at least one place in the free length direction from the support portion to the tip portion. It is a developing device.
本発明の他の態様によると、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、静電潜像が形成される像担持体と、上記本発明の現像装置と、を有することを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。 According to another aspect of the present invention, a process cartridge that is detachable from an apparatus main body of an image forming apparatus includes an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, and the developing device of the present invention. A process cartridge is provided.
また、本発明の更に他の態様によると、記録材に画像を形成する画像形成装置において、静電潜像が形成される像担持体と、上記本発明の現像装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置が提供される。 According to still another aspect of the present invention, an image forming apparatus for forming an image on a recording material includes an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, and the developing device of the present invention. An image forming apparatus is provided.
また、本発明の更に他の態様によると、記録材に画像を形成する画像形成装置において、上記本発明のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置が提供される。 According to still another aspect of the present invention, an image forming apparatus for forming an image on a recording material is provided with the process cartridge of the present invention.
本発明によれば、現像剤担持体に担持される現像剤を長期間にわたって安定して規制することができる。 According to the present invention, the developer carried on the developer carrying member can be stably regulated over a long period of time.
以下、本発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions. The scope is not intended to be limited to the following embodiments.
＜実施例１＞
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
まず、本実施例の画像形成装置の全体的な構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用した電子写真方式のフルカラーレーザープリンタ（電子写真画像形成装置）である。この画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材１２（例えば、記録シート、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置１００に接続された画像読み取り装置、あるいは画像形成装置１００に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト機器から、装置本体１００ａに入力される。
<Example 1>
1. Overall Configuration and Operation of Image Forming Apparatus First, the overall configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an
画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施例では、各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、水平方向に一列に配置されている。なお、本実施例では、各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、形成する画像の色（使用するトナーの色）が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、以下の説明において特に区別を要しない場合には、いずれかの色用に設けられた要素であることを表す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、当該要素について総括的に説明する。本実施例では、画像形成部Ｓは、後述する感光体ドラム１、帯電ローラ２、スキャナユニット３、現像ユニット４、１次転写ローラ８、クリーニング部材６などで構成される。
The
画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム型（円筒形）の電子写真感光体（感光体）である感光体ドラム１を有する。４個の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、鉛直方向と交差する方向に並設されている。感光体ドラム１は、図示矢印Ａ方向（反時計方向）に、図示しない駆動手段（駆動源）としての駆動モータにより所定の周速度で回転駆動される。そして、感光体ドラム１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ２、露光手段としてのスキャナユニット３、現像手段としての現像ユニット（現像装置）４、及びクリーニング手段としてのクリーニング部材６が配置されている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を所定の極性の所定の電位に均一に帯電させる。スキャナユニット３は、ホストコンピュータ（図示せず）から入力される画像情報に基づいてレーザ光を照射して、一様に帯電させられた感光体ドラム１の表面に静電潜像（静電像）を形成する。現像ユニット４は、現像剤としての非磁性一成分現像剤（トナー）を備えており、静電潜像をトナー像として現像（可視像化）する。各色用の現像ユニット４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。クリーニング部材６は、転写後の感光体ドラム１の表面に残った転写残トナーを除去する。
The
また、画像形成装置１００は、並設された４個の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対向して配置された、中間転写体としての中間転写ベルト５を有する。中間転写ベルト５は、感光体ドラム１上のトナー像を記録材１２上に転写するために、トナー像を担持して搬送する。中間転写ベルト５は、無端状のベルトで形成されており、従動ローラ５１、２次転写対向ローラ５２、駆動ローラ５３に掛け渡されている。中間転写ベルト５は、その外周面において全ての感光体ドラム１に当接する。中間転写ベルト５は、図示しない駆動手段（駆動源）としての駆動モータが接続された駆動ローラ５３が回転駆動されることによって、図示矢印Ｂ方向（時計方向）に所定の周速度で循環移動（回転）する。中間転写ベルト５の内周面側には、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対向するように、４個の１次転写手段としての１次転写ローラ８が並設されている。１次転写ローラ８は、中間転写ベルト５を介して感光体ドラム１に向けて押圧され、中間転写ベルト５と感光体ドラム１とが当接する１次転写部Ｎ１を形成する。また、中間転写ベルト５の外周面側において、２次転写対向ローラ５２に対向する位置には、２次転写手段としての２次転写ローラ９が配置されている。２次転写ローラ９は、中間転写ベルト５を介して２次転写対向ローラ５２に向けて押圧され、中間転写ベルト５と２次転写ローラ９とが当接する２次転写部Ｎ２を形成する。また、中間転写ベルト５の外周面側の２次転写対向ローラ５２に対向する領域で、２次転写部Ｎ２よりも中間転写ベルト５の移動方向の下流側の位置には、中間転写ベルト５を清掃する中間転写ベルトクリーニング装置１１が設けられている。
In addition, the
また、画像形成装置１００は、記録材１２の搬送方向において２次転写部Ｎ２よりも下流側に、定着ローラと加圧ローラとを備えた定着装置１０を有する。
In addition, the
本実施例では、感光体ドラム１と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニング部材６とは、一体的にカートリッジ化されてプロセスカートリッジ７を形成している。プロセスカートリッジ７は、画像形成装置１００の装置本体１００ａに設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、画像形成装置１００の装置本体１００ａに着脱可能となっている。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ７は全て同一形状を有している。
In this embodiment, the photosensitive drum 1, the charging
ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセスを用いて記録材に画像を形成するものである。電子写真画像形成装置としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（レーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタなど）、ファクシミリ装置、及びワードプロセッサなどが含まれる。また、プロセスカートリッジとは、像担持体と、これに作用するプロセス手段としての少なくとも現像手段と、を一体的にカートリッジ化し、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能としたものである。また、現像ユニットとは、像担持体上の静電潜像を現像するために用いられる現像手段を一体化した装置（現像装置）である。現像ユニットは、少なくとも現像剤担持体と規制部材とを有する。この現像ユニットは、プロセスカートリッジの一部を構成した状態で、又は現像ユニット単独で、画像形成装置の装置本体に搭載される。現像ユニットが、単独で画像形成装置の装置本体に対して着脱可能な現像カートリッジとされていてもよい。また、画像形成装置の装置本体とは、プロセスカートリッジや現像カートリッジを除いた画像形成装置の部分である。 Here, the electrophotographic image forming apparatus forms an image on a recording material using an electrophotographic image forming process. Examples of the electrophotographic image forming apparatus include an electrophotographic copying machine, an electrophotographic printer (laser beam printer, LED printer, etc.), a facsimile machine, and a word processor. The process cartridge is a cartridge in which an image carrier and at least developing means serving as process means acting on the image carrier are integrated into a cartridge, which is detachable from the apparatus main body of the image forming apparatus. The developing unit is an apparatus (developing apparatus) in which developing means used for developing the electrostatic latent image on the image carrier is integrated. The developing unit has at least a developer carrier and a regulating member. The developing unit is mounted on the main body of the image forming apparatus in a state in which a part of the process cartridge is configured or the developing unit alone. The developing unit may be a developing cartridge that can be detachably attached to the main body of the image forming apparatus. The apparatus body of the image forming apparatus is a part of the image forming apparatus excluding the process cartridge and the developing cartridge.
画像形成時には、画像形成動作開始信号に応じて、感光体ドラム１が回転駆動されると共に、感光体ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電処理される。一様に帯電処理された感光体ドラム１の表面は、スキャナユニット３から出力される画像情報に応じたレーザ光によって走査露光される。これによって、感光体ドラム１の表面に画像情報に従った静電潜像（静電像）が形成される。感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像は、現像ユニット４によりトナー像として現像される。本実施例では、イメージ部露光と反転現像とによりトナー像が形成される。すなわち、現像ユニット４は、感光体ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーを、感光体ドラム１の表面の一様に帯電処理された後に露光により電荷が減衰した部分（画像部、露光部）に付着させる。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、１次転写部Ｎ１において、１次転写ローラ８の作用により中間転写ベルト５上に転写（１次転写）される。このとき、１次転写ローラ８には、図示しない１次転写バイアス電源（高圧電源）から、現像時のトナーの帯電極性（トナーの正規帯電極性）とは逆極性の電圧が印加される。例えばフルカラー画像形成時には、以上のプロセスが各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次行われ、中間転写ベルト５上で各色のトナー像が順次重ね合わされる。
At the time of image formation, the photosensitive drum 1 is rotationally driven in accordance with an image forming operation start signal, and the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by the charging
一方、中間転写ベルト５上へのトナー像の形成と同期が取られて、記録材１２が２次転写部Ｎ２へと搬送される。そして、中間転写ベルト５上のトナー像は、２次転写部Ｎ２において、２次転写ローラ９の作用により記録材１２上に転写（２次転写）される。このとき、２次転写ローラ９には、図示しない２次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規帯電極性とは逆極性の電圧が印加される。
On the other hand, in synchronization with the formation of the toner image on the intermediate transfer belt 5, the
トナー像が転写された記録材１２は、定着装置１０に搬送される。定着装置１０は、定着ローラと加圧ローラとの接触部に形成される定着ニップにおいて記録材１２に熱及び圧力を加え、トナー像を記録材１２上に定着（固着）させる。その後、記録材１２は画像形成装置１００の装置本体１００ａの外部に排出（出力）される。
The
また、１次転写部Ｎ１で中間転写ベルト５上に１次転写されずに感光体ドラム１上に残った１次転写残トナーは、クリーニング部材６により感光体ドラム１上から除去されて後述する回収トナー収容部に回収される。一方、２次転写部Ｎ２で記録材１２上に２次転写されずに中間転写ベルト５上に残った２次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１により中間転写ベルト５上から除去されて回収される。
Further, the primary transfer residual toner that is not primarily transferred onto the intermediate transfer belt 5 at the primary transfer portion N1 and remains on the photosensitive drum 1 is removed from the photosensitive drum 1 by the cleaning
なお、画像形成装置１００は、単独又はいくつかの（全てではない）所望の画像形成部のみを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。
Note that the
また、本実施例では、現像剤として非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、現像剤として磁性一成分現像剤（磁性トナー）を用いてもよい。 In this embodiment, a non-magnetic one-component developer (non-magnetic toner) is used as the developer. However, the present invention is not limited to this. For example, a magnetic one-component developer (magnetic toner) may be used as the developer.
２．プロセスカートリッジの構成
次に、本実施例の画像形成装置１００に装着されるプロセスカートリッジ７の構成及び動作について説明する。
2. Configuration of Process Cartridge Next, the configuration and operation of the process cartridge 7 mounted on the
なお、現像ユニットあるいはプロセスカートリッジの構成や動作について、上、下、垂直、水平といった方向を表す用語は、特に断りのない場合には、それらの通常の使用状態において見た時の方向を表す。現像ユニットあるいはプロセスカートリッジの通常の使用状態とは、適正に配置された装置本体１００ａに対して適正に装着され、画像形成動作に供し得る状態である。
Note that terms such as upward, downward, vertical, and horizontal regarding the configuration and operation of the developing unit or process cartridge indicate the direction when viewed in their normal use state unless otherwise specified. The normal use state of the developing unit or the process cartridge is a state in which the developing unit or the process cartridge is properly attached to the properly disposed apparatus
図２は、本実施例のプロセスカートリッジ７の概略断面図である。図２は、感光体ドラム１の回転軸線方向に直交する断面を示す。なお、本実施例では、収容しているトナーの種類（色）を除いて、各色用のプロセスカートリッジ７の構成及び動作は実質的に同一である。 FIG. 2 is a schematic sectional view of the process cartridge 7 of this embodiment. FIG. 2 shows a cross section orthogonal to the rotational axis direction of the photosensitive drum 1. In the present embodiment, the configuration and operation of the process cartridge 7 for each color are substantially the same except for the type (color) of the toner contained therein.
プロセスカートリッジ７は、それぞれ別枠体で構成される、感光体ドラム１などを備えた感光体ユニット１３と、後述する現像ローラ１７などを備えた現像ユニット４と、が一体となって構成される。
The process cartridge 7 includes a
感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。クリーニング枠体１４には、図示しない軸受を介して感光体ドラム１が回転可能に取り付けられている。感光体ドラム１は、アルミニウム製のドラム基体上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感光体層を有している。そして、感光体ドラム１は、駆動源（図示せず）により、所定の周速度で図示矢印Ａ方向（反時計方向）に回転駆動される。本実施例では、感光体ドラム１は、直径２４ｍｍの負帯電性の有機感光体ドラムであり、周速度１００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。
The
クリーニング枠体１４には、感光体ドラム１の外周面（表面）に接触するようにして、帯電ローラ２とクリーニング部材６とが配設されている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面に所定の圧接力で当接しており、感光体ドラム１の表面との摩擦により感光体ドラム１に対して従動回転する。そして、帯電ローラ２の回転軸には、図示しない帯電バイアス電源（高圧電源）から所定の電圧が印加される。本実施例では、帯電ローラ２の回転軸に対し−１０００Ｖの直流電圧が印加される。このとき、感光体ドラム１の表面電位をトレック株式会社製の表面電位計Ｍｏｄｅｌ３４４で測定すると、−４５０Ｖ程度であった。また、クリーニング部材６は、感光体ドラム１の表面に所定の圧接力で当接している。クリーニング部材６によって、回転する感光体ドラム１の表面から掻き取られて除去された１次転写残トナーは、クリーニング枠体１４内に形成された回収トナー収容部１４ａに回収される。
The
一方、現像ユニット４は、現像ユニット４内の各種要素を支持する枠体である現像枠体１８（現像容器）を有する。現像枠体１８内には、非磁性一成分現像剤（トナー）が収容されている。現像ユニット４には、現像剤を担持する現像剤担持体としての現像ローラ１７が設けられている。また、現像ユニット４には、現像剤を現像ローラ１７に供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ２０が設けられている。また、現像ユニット４には、現像ローラ１７の外周面（表面）に担持される現像剤の層厚を規制する規制部材としての現像ブレード２１が設けられている。
On the other hand, the developing unit 4 includes a developing frame 18 (developing container) that is a frame that supports various elements in the developing unit 4. A nonmagnetic one-component developer (toner) is accommodated in the developing
トナーとしては、体積平均粒径が５μｍ〜８μｍのものが好ましい。ここで、トナーの体積平均粒径は、ベックマン・コールター株式会社製の精密粒度分布測定装置Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ３で測定した。本実施例では、懸濁重合法で製造した負帯電性を有する非磁性のトナーで、体積平均粒径が６．５μｍ程度のものを用いた。なお、本実施例では懸濁重合法で製造したトナーを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、粉砕法や、乳化重合法などの他の重合法を用いて製造されたトナーなどであってもよい。また、トナーの表面性を改質するために、トナーの表面に無機物を付着させて使用することができる。無機物としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが使用可能であり、これらのうち１種類を単独で、又は２種類以上を組み合わせて用いることが好ましい。また、無機物は、トナーの表面に無機物からなる表層を形成してもよいし、無機微粒子を付着させて使用してもよい。本実施例では、体積平均粒径が２０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の１．５％程度と、酸化チタン粒子をトナー重量の０．１％程度、トナーの表面に均一に付着させた。
The toner preferably has a volume average particle diameter of 5 μm to 8 μm. Here, the volume average particle diameter of the toner was measured with a precision particle size distribution measuring
現像ローラ１７は、表面にトナーを担持して感光体ドラム１との対向部まで搬送し、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像を現像する。現像ローラ１７は、感光体ドラム１と所定の当接幅で接触し、感光体ドラム１の周速度よりも速い周速度で図示矢印Ｄ方向（時計方向）に回転駆動される。すなわち、本実施例では、現像ローラ１７と感光体ドラム１とは、対向部（接触部）において互いの移動方向が同方向（本実施例では上から下に向かう方向）となるように回転する。本実施例では、現像ローラ１７は、感光体ドラム１の周速度の約１．５倍の周速度で回転駆動される。また、現像ローラ１７には、図示しない現像バイアス電源（高圧電源）から所定の直流電圧が印加される。本実施例では、現像ローラ１７の芯金に−３００Ｖの直流電圧が印加される。なお、本実施例では、現像ローラ１７は感光体ドラム１に接触して現像を行うものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、現像ローラ１７が感光体ドラム１に対して所定の間隔を保って近接して配置された状態で現像を行う構成であってもよい。
The developing
現像ローラ１７には、単層ローラ又は複数層構成のローラが使用可能である。単層ローラとしては、芯金上に弾性材料としてのシリコーンゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴムなどのゴム材料により弾性層を形成したものが使用可能である。複数層構成のローラとしては、弾性層の表面にシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂などを塗工して表層を形成したものが使用可能である。感光体ドラム１に対して安定した弾性接触を行うためには、現像ローラ１７の弾性層の硬度がアスカーＣ硬度で４０°〜７０°であることが好ましい。また、現像効率の低下などの画像不良を発生させないためには、現像ローラ１７の体積抵抗値が１０４Ω〜１０９Ωであることが好ましい。本実施例では、直径６ｍｍの芯金上に層厚３ｍｍのシリコーンゴムから成る弾性層を形成し、その表面にアクリル・ウレタン系樹脂を塗工して表層とした、直径１２ｍｍの現像ローラ１７を用いる。また、本実施例では、現像ローラ１７の硬度はアスカーＣ硬度で５５°、体積抵抗値は１０６Ωである。
The developing
なお、現像ローラ１７の体積抵抗値は次のようにして測定される。直径３０ｍｍの鏡面金属製円筒部材と現像ローラとを当接荷重１．０ｋｇｆ（片側０．５ｋｇｆ）で現像ローラ長手方向全域にわたって当接させた状態で、鏡面金属製円筒部材を１．０ｒｐｓの周速度で回転させる。そして、現像ローラの芯金と鏡面金属製円筒部材との間に−５０Ｖの直流電圧を印加し、接地側に接続した１ｋΩの抵抗の両端電圧を測定して、測定した電圧値から電流値及び現像ローラの抵抗値を算出する。
The volume resistance value of the developing
トナー供給ローラ２０は、現像ローラ１７との対向部及びその近傍において、現像ユニット４内のトナーを現像ローラ１７の表面に供給すると共に、現像に供されずに現像ローラ１７の表面に残留したトナーを、現像ローラ１７の表面から剥ぎ取る作用をなす。トナー供給ローラ２０は、現像ローラ１７の外周面（表面）に所定の当接幅で接触した状態で配置され、現像ローラ１７の周速度よりも遅い周速度で図示矢印Ｅ方向（時計方向）に回転駆動される。すなわち、本実施例では、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７とは、対向部（接触部）において互いの移動方向が逆方向となるように回転する。本実施例では、トナー供給ローラ２０は、現像ローラ１７の周速度の約０．８５倍の周速度で回転駆動される。また、トナー供給ローラ２０には、図示しない供給バイアス電源（高圧電源）から所定の電圧が印加される。本実施例では、トナー供給ローラ２０の芯金に−３００Ｖの直流電圧が印加される。なお、本実施例では、トナー供給ローラ２０は、現像ローラ１７の周速度よりも遅い周速度で回転駆動されるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、現像ローラ１７の周速度よりも速い周速度で回転駆動される構成などであってもよい。
The
トナー供給ローラ２０としては、導電性の芯金の外周に発泡体を形成した弾性スポンジローラなどが使用可能である。発泡体の材料としては、例えば、発泡ウレタンゴム、発泡ＥＰＤＭゴム、発泡シリコーンゴムなどの発泡骨格状スポンジ構造を持つものが使用可能である。本実施例では、直径５ｍｍの芯金上に発泡骨格状スポンジ構造で比較的低硬度のポリウレタンフォームを層厚４ｍｍで形成した、直径１３ｍｍのトナー供給ローラ２０を用いる。
As the
現像ブレード２１は、現像ローラ１７の表面に担持されるトナーの層厚を規制すると共に、摩擦帯電によってそのトナーに電荷を付与する作用をなす。現像ブレード２１は、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７との接触部よりも現像ローラ１７の移動方向の下流側において、現像ローラ１７の表面に接触した状態で配置されている。また、現像ブレード２１には、図示しない規制バイアス電源（高圧電源）から所定の直流電圧が印加される。本実施例では、現像ブレード２１に−５００Ｖの直流電圧が印加される。すなわち、現像ブレード２１には、現像ローラ１７に印加される電圧よりも、トナーの正規帯電極性側に高い電圧が印加される。ただし、これに限定されるものではなく、現像ブレード２１に印加される電圧は、現像ブレード２１の材質やトナーの特性等に応じて、適宜調整可能である。現像ブレード２１については、後述して更に詳しく説明する。
The developing
画像形成動作において、現像ユニット４内のトナーは、トナー供給ローラ２０に担持されて搬送され、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７との接触部においてトナー供給ローラ２０の作用により現像ローラ１７に供給される。そして、現像ローラ１７に供給されたトナーは、現像ローラ１７に担持されて搬送され、現像ブレード２１によって層厚が規制されると共に、摩擦帯電により電荷が付与される。現像ローラ１７上の薄層化されたトナーは、現像ローラ１７に担持されて搬送される。そして、このトナーは、現像ローラ１７と感光体ドラム１との接触部において、感光体ドラム１上に形成された静電潜像を現像し、トナー像を形成する。また、現像ローラ１７上の現像に供されなかったトナーは、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７との接触部において、トナー供給ローラ２０の作用により現像ローラ１７上から剥ぎ取られる。この剥ぎ取られたトナーは、現像枠体１８内へと戻されるが、一部のトナーはトナー供給ローラ２０により担持されて搬送され、新たにトナー供給ローラ２０に供給されたトナーと共に再び現像ローラ１７に供給される。
In the image forming operation, the toner in the developing unit 4 is carried and conveyed by the
３．規制部材の構成
次に、本実施例における規制部材としての現像ブレード２１の構成及び作用について更に詳しく説明する。
3. Next, the configuration and operation of the developing
図３（ａ）は本実施例の現像ブレード２１と現像ローラ１７とが無負荷で接触した状態を示す概略断面図、図３（ｂ）は本実施例の現像ブレード２１と現像ローラ１７とが所定の圧接力をもって接触した状態を示す概略断面図である。図３は、現像ローラ１７の回転軸線方向に直交する断面を示す。
3A is a schematic cross-sectional view showing a state where the developing
現像ブレード２１は、板状の弾性部材２１ａと、弾性部材２１ａを支持する支持部材２１ｂと、を有する。弾性部材２１ａは、支持部２１ａ２において、現像枠体１８に固定された支持部材２１ｂにより、片持ちで固定して支持される。弾性部材２１ａは、現像枠体１８により支持される支持部２１ａ２とは反対側である自由端側の先端部において、現像ローラ１７に当接する。本実施例では、図３（ａ）に示すように弾性部材２１ａと現像ローラ１７が無負荷で接触した状態から、図３（ｂ）に示すように弾性部材２１ａに対して現像ローラ１７の芯金を一定量押し込むことで、弾性部材２１ａを現像ローラ１７に圧接させる。このとき、弾性部材２１ａが現像ローラ１７に圧接されて変形することで生じる弾性復元力により、所定の圧接力が得られる。現像ブレード２１は、現像ローラ１７と現像ブレード２１との当接位置Ｔにおいて、弾性部材２１ａの自由端側の先端部が、現像ローラ１７の移動方向の上流側を向いた状態（カウンター方向）で現像ローラ１７に当接するように設けられる。つまり、弾性部材２１ａは、自由端側の先端部が、現像枠体１８による支持部２１ａ２よりも現像ローラ１７の移動方向の上流側に位置するようにして現像ローラ１７に当接する。これにより、現像ローラ１７に担持されて搬送されてきたトナーを弾性部材２１ａと現像ローラ１７との当接位置に取り込む量を少なくすることができ、トナーの粉圧による圧接力の低下を低減することができる。
The developing
弾性部材２１ａには、ステンレス鋼、リン青銅、アルミニウム合金などの金属製薄板や、高硬度の導電性樹脂などで形成された薄板など、弾性（ばね性）を有する材料で形成された板状部材が使用可能である。また、支持部材２１ｂには、弾性部材２１ａよりも厚い金属板などの板状部材で形成されたものが使用可能である。本実施例では、厚さ１．２ｍｍの鉄板を断面Ｌ字形状に屈曲させた支持部材２１ｂに、厚さ０．０８ｍｍのステンレス鋼薄板からなる弾性部材２１ａを固定して構成された現像ブレード２１を用いる。また、本実施例では、現像ローラ１７のステンレス鋼薄板で形成された弾性部材２１ａに対する押し込み量（無負荷で接触した状態からの押し込み量）を１．２ｍｍとした。
The
弾性部材２１ａは、所定の角度で現像ローラ１７に当接するよう設ける。具体的には、図３（ａ）に示すように、弾性部材２１ａが無負荷の状態で現像ローラ１７に接触したときの角度θが１０°〜４５°（１０°以上４５°以下）となるように設ける。角度θは、現像ローラ１７との当接部２１ａ１に連続する該当接部より現像ローラ１７の移動方向の下流側の弾性部材２１ａの表面Ｐを通る面Ｑと、弾性部材２１ａと現像ローラ１７との当接位置Ｔにおける無負荷時の現像ローラ１７の接平面Ｒとのなす角度である。なお、上記表面Ｐを通る面Ｑを「基準面」ともいう。
The
これにより、弾性部材２１ａの先端のエッジ部近傍のみが現像ローラ１７と当接するようになり、弾性部材２１ａと現像ローラ１７との接触領域を狭くすることができる。そのため、弾性部材２１ａの現像ローラ１７との当接部２１ａ１の摩耗による形状変化を小さくすることができる。
As a result, only the vicinity of the edge portion at the tip of the
角度θが１０°より小さいと、現像ブレード２１と現像ローラ１７とが所定の圧接力をもって接触した場合に、弾性部材２１ａの弾性変形により弾性部材２１ａと現像ローラ１７との接触領域が拡がりやすくなる。そのため、弾性部材２１ａの現像ローラ１７との当接部２１ａ１の摩耗による形状変化が大きくなり、弾性部材２１ａと現像ローラ１７との接触領域が更に拡がると共に、トナーの層厚の規制に作用する圧接力が低下するようになる。一方、角度θが４５°より大きいと、弾性部材２１ａの先端部が現像ローラ１７の回転によって巻き込まれやすくなり、トナーの層厚を安定して規制するのが困難になる。また、特に金属板の型による打ち抜き（プレス加工）で製造した金属製薄板を弾性部材２１ａとして使用する場合などには、破断面のバリがトナーの層厚の規制に影響しやすくなり、規制後のトナーの薄層に縦筋などが発生しやすくなる。本実施例では、角度θが１５°となるように設けた。
If the angle θ is smaller than 10 °, when the developing
また、弾性部材２１ａは、現像ローラ１７との当接部２１ａ１を含む第１領域Ｌａと、第１領域Ｌａに連続して現像枠体１８による支持部２１ａ２側（支持部側）に設けられた、第１領域Ｌａよりも剛性が低い第２領域Ｌｂと、を有する。そして、第２領域Ｌｂは、上記表面Ｐを通る面（基準面）Ｑよりも現像ローラ１７の移動方向の下流側に設けられる。
The
第２領域Ｌｂの方が第１領域Ｌａよりも剛性が低いため、弾性部材２１ａが現像ローラ１７に圧接されたときの弾性部材２１ａの弾性変形方向は、第２領域Ｌｂの弾性変形方向に近くなる。そこで、第２領域Ｌｂを、上記表面Ｐを通る面（基準面）Ｑよりも現像ローラ１７の移動方向の下流側に設けることで、弾性部材２１ａの弾性変形方向を図示矢印Ｆ方向から図示矢印Ｇ方向にした。ここで、図示矢印Ｇ方向は、図示矢印Ｆ方向よりも弾性部材２１ａと現像ローラ１７との当接位置Ｔにおける無負荷時の現像ローラ１７の接平面Ｒの法線に近い方向である。これにより、弾性部材２１ａの弾性変形による接触領域の拡がりが小さくなる。一方、現像ローラ１７との当接部２１ａ１を含む第１領域Ｌａは、例えば曲げ加工等により第２領域Ｌｂよりも剛性が高くなるため、弾性部材２１ａが現像ローラ１７に圧接されたときの弾性変形が比較的小さくなる。よって、弾性部材２１ａの現像ローラ１７との当接部２１ａ１近傍の弾性変形による接触領域の拡がりが小さくなる。
Since the rigidity of the second region Lb is lower than that of the first region La, the elastic deformation direction of the
このように、本発明では、弾性部材２１ａが無負荷の状態で現像ローラ１７に接触したときの角度θが１０°〜４５°（１０°以上４５°以下）となるように設ける。更に弾性部材２１ａは、現像ローラ１７との当接部２１ａ１を含む第１領域Ｌａと、第１領域Ｌａに連続して現像枠体１８による支持部２１ａ２側（支持部側）に設けられた、第１領域Ｌａよりも剛性が低い第２領域Ｌｂと、を有する。そして、第２領域Ｌｂは、上記表面Ｐを通る面（基準面）Ｑよりも現像ローラ１７の移動方向の下流側に設けられる。これにより、弾性部材２１ａの弾性変形による接触領域の拡がりが小さくなり、図３（ｂ）に示すように、弾性部材２１ａの先端のエッジ部近傍のみが現像ローラ１７と当接した状態、すなわち接触領域が狭い状態のまま圧接力を大きくすることができる。その結果、弾性部材２１ａの現像ローラ１７との当接部２１ａ１の摩耗による形状変化を小さくすることができる。よって、現像ユニット４が長期間にわたって使用された場合でも、弾性部材２１ａと現像ローラ１７との接触領域の拡がり及びトナーの層厚の規制に作用する圧接力の低下を小さくすることができる。
As described above, in the present invention, the angle θ when the
本実施例では、弾性部材２１ａは、無負荷時における支持部２１ａ２（基端部）から現像ローラ１７との当接部２１ａ１（先端部）までの距離、所謂自由長さが１０ｍｍである平板状のステンレス鋼薄板を用いて形成した。そして、本実施例では、このステンレス鋼薄板を、先端から３．０ｍｍの所で、先端側を現像ローラ１７側に１０°折り曲げた。このとき、弾性部材２１ａの先端から折り曲げ部２１ａ３までが第１領域Ｌａ、折り曲げ部２１ａ３から支持部材２１ｂによる支持部２１ａ２までが第２領域Ｌｂとなる。つまり、本実施例では、弾性部材２１ａは、支持部２１ａ２から先端部までの自由長さ方向における少なくとも１箇所で折り曲げられた板状部材で形成されている。そして、自由長さ方向において支持部２１ａ２から最も近い折り曲げ部までの弾性部材２１ａの領域が第２領域Ｌｂである。また、自由長さ方向においてその折り曲げ部から先端部までの弾性部材２１ａの領域が第１領域Ｌａである。このとき、自由長さ方向における第２領域Ｌｂの長さの方が、自由長さ方向における第１領域Ｌａの長さよりも長い。特に、本実施例では、弾性部材２１ａは、支持部２１ａ２から先端部までの自由長さ方向において１箇所で折り曲げられており、その折り曲げ部２１ａ３は現像ローラ１７とは逆側に凸に折り曲げられている。
In this embodiment, the
なお、弾性部材２１ａの形状や寸法は、本実施例のものに限定されるものではない。例えば、折り曲げ部２１ａ３の位置や折り曲げ角度が異なるものなどであってもよい。
The shape and dimensions of the
また、弾性部材２１ａの現像ローラ１７との当接部２１ａ１は、曲率半径が小さい方が好ましい。これは、曲率半径が大きくなると、現像ローラ１７に担持されて搬送されてきたトナーを弾性部材２１ａと現像ローラ１７との当接位置に取り込む量が多くなり、トナーの粉圧による圧接力の低下が大きくなるためである。本実施例では、プレス加工で製造したステンレス鋼薄板の抜きダレ部（現像ローラ１７側に凸形状の湾曲面）を、弾性部材２１ａの現像ローラ１７との当接部２１ａ１として用いる。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、研磨などで適宜の曲率半径に仕上げた領域などを、弾性部材２１ａの現像ローラ１７との当接部２１ａ１として用いてもよい。
Further, the contact portion 21a1 of the
以上のように、本実施例によれば、現像ブレード２１と現像ローラ１７とが高い圧接力をもって接触した場合でも、弾性部材２１ａの弾性変形による現像ブレード２１と現像ローラ１７との接触領域の拡がりを小さくすることができる。そのため、現像ユニット４が長期間にわたって使用された場合でも、現像ブレード２１の現像ローラ１７との当接部２１ａ１の摩耗による形状変化、すなわち当接状態の変化を小さくすることができる。よって、トナーの層厚の規制に作用する圧接力の低下が小さく、安定したトナーの層厚の規制が可能となる。また、このように弾性部材２１ａの形状を変更することで、現像ブレード２１の配置の自由度も増すことができる。
As described above, according to this embodiment, even when the developing
＜実施例２＞
本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。したがって、本実施例において、実施例１のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
<Example 2>
The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, elements having the same or corresponding functions or configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施例では、現像ローラ１７の弾性部材２１ａに対する押し込み量（無負荷で接触した状態からの押し込み量）を１．６ｍｍとした。すなわち、実施例１に比べて弾性部材２１ａの現像ローラ１７に対する圧接力が大きい構成とした。
In this embodiment, the pressing amount of the developing
＜実施例３＞
本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例２のものと同じである。したがって、本実施例において、実施例２のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
<Example 3>
The basic configuration and operation of the image forming apparatus of the present embodiment are the same as those of the second embodiment. Therefore, in the present embodiment, elements having the same or corresponding functions or configurations as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施例では、弾性部材２１ａとしてのステンレス鋼薄板を、先端から３．０ｍｍの所で、先端側を現像ローラ１７側に５°折り曲げた。このとき、弾性部材２１ａが無負荷の状態で現像ローラ１７に接触したときの角度θは１０°となる。すなわち、実施例２に比べて弾性部材２１ａと現像ローラ１７との接触領域が少し広い構成とした。
In this embodiment, a stainless steel thin plate as the
＜比較例１＞
本比較例の構成は、以下に特に説明する点を除いて実施例１のものと実質的に同じである。本比較例において実施例１のものに対応する機能あるいは構成を有する要素には同一符号を付す。
<Comparative Example 1>
The configuration of this comparative example is substantially the same as that of Example 1, except as specifically described below. In this comparative example, elements having functions or configurations corresponding to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
図４（ａ）は本比較例の現像ブレード２１と現像ローラ１７とが無負荷で接触した状態を示す概略断面図、図４（ｂ）は本比較例の現像ブレード２１と現像ローラ１７とが所定の圧接力をもって接触した状態を示す概略断面図である。図４は、現像ローラ１７の回転軸線方向に直交する断面を示す。
4A is a schematic cross-sectional view showing a state in which the developing
本比較例では、自由長さが１０ｍｍである平板状のステンレス鋼薄板を弾性部材２１ａとして用いる。そして、本比較例では、角度θは５°とした。また、図４（ａ）に示すように、弾性部材２１ａの支持部２１ａ２から現像ローラ１７との当接部２１ａ１までの領域は、表面Ｐを通る面（基準面）Ｑの延長線上に位置する。そのため、図４（ｂ）に示すように、現像ブレード２１と現像ローラ１７とが所定の圧接力をもって接触した場合には、弾性部材２１ａの弾性変形による弾性部材２１ａと現像ローラ１７との接触領域の拡がりが大きい。すなわち、実施例１に比べて弾性部材２１ａと現像ローラ１７との接触領域が広くなる。
In this comparative example, a flat stainless steel plate having a free length of 10 mm is used as the
＜比較例２＞
本比較例の構成は、以下に特に説明する点を除いて比較例１のものと実質的に同じである。本比較例において比較例１のものに対応する機能あるいは構成を有する要素には同一符号を付す。
<Comparative Example 2>
The configuration of this comparative example is substantially the same as that of comparative example 1 except for the points specifically described below. In this comparative example, elements having functions or configurations corresponding to those of Comparative Example 1 are denoted by the same reference numerals.
本比較例では、現像ローラ１７の弾性部材２１ａに対する押し込み量（無負荷で接触した状態からの押し込み量）を１．６ｍｍとした。すなわち、比較例１に比べて弾性部材２１ａの現像ローラ１７に対する圧接力が大きい構成とした。
In this comparative example, the pressing amount of the developing
４．実施例と比較例との対比
次に、本実施例の効果を比較例と対比して更に説明する。本実施例及び比較例の構成について、現像ユニット４を長期間にわたり使用した際の、現像ブレード２１により層厚が規制された後の現像ローラ１７上のトナー量の変動を評価した。
4). Comparison between Example and Comparative Example Next, the effect of this example will be further described in comparison with the comparative example. With respect to the configurations of the present example and the comparative example, the fluctuation of the toner amount on the developing
本評価では、まず、現像ユニット４にトナーを充填する。そして、Ａ４サイズの全面白画像を２０枚連続的に印刷した後に、現像ブレード２１により層厚が規制された後の現像ローラ１７上のトナー量Ｍ０を測定する。次に、Ａ４サイズの記録紙で画像比率１％の横線画像を１３０００枚間欠的に印刷する。ここで、間欠印刷とは、所定枚数印刷後に現像ユニット４の動作を一旦停止させ、それから再度印刷動作を行う印刷方法を意味する。つまり、印刷動作の開始直後及び終了直前に、非印字状態のまま現像ユニット４が駆動する時間が生じる。本評価では、２枚連続印刷後に現像ユニット４の動作を一旦停止させ、それから再度印刷動作を行うように設定した。その後、現像ブレード２１により層厚が規制された後の現像ローラ１７上のトナー量Ｍ１を測定する。ここで、現像ローラ１７上のトナー量は、現像ローラ１７上のトナーを内部にフィルタを有する吸引式ファラデーゲージで吸引捕集して、そのときのフィルタの質量増加をトナーの捕集面積で除して求めた。つまり、Ｍ０、Ｍ１は、現像ローラ１７上の単位面積当たりのトナー量（ｍｇ／ｃｍ２）を示す。そして、以下の式よりトナー量の変化量（ｍｇ／ｃｍ２）を算出して評価した。
トナー量の変化量（ｍｇ／ｃｍ２）＝Ｍ１−Ｍ０
すなわち、トナー量の変化量とは、現像ブレード２１により層厚が規制された後の現像ローラ１７上のトナー量が、現像ユニット４の使用開始時から変化した量を示す。
In this evaluation, first, the developing unit 4 is filled with toner. Then, after 20 continuous A4 size white images are continuously printed, the toner amount M0 on the developing
Change amount of toner amount (mg / cm 2 ) = M1−M0
That is, the change amount of the toner amount indicates an amount of change in the toner amount on the developing
なお、本評価は全て同一の単色で印刷して行った。また、本評価は全て２３℃、５０％ＲＨ環境下で行った。 All the evaluations were performed by printing in the same single color. Moreover, all this evaluation was performed in 23 degreeC and 50% RH environment.
表１に、本評価の結果を示す。また、評価基準は以下の通りである。
○：トナー量の変化量が０．１０ｍｇ／ｃｍ２以下
△：トナー量の変化量が０．１０ｍｇ／ｃｍ２より大きく０．１４ｍｇ／ｃｍ２未満
×：トナー量の変化量が０．１４ｍｇ／ｃｍ２以上
Table 1 shows the results of this evaluation. The evaluation criteria are as follows.
○: Change amount of toner amount is 0.10 mg / cm 2 or less Δ: Change amount of toner amount is greater than 0.10 mg / cm 2 and less than 0.14 mg / cm 2 ×: Change amount of toner amount is 0.14 mg / cm 2 cm 2 or more
表１に示すように、比較例１及び比較例２において、現像ブレード２１により層厚が規制された後の現像ローラ１７上のトナー量の変化量は、０．１４ｍｇ／ｃｍ２以上であった。また、比較例２は、弾性部材２１ａの現像ローラ１７に対する圧接力が比較例１に比べて大きいにもかかわらず、比較例１よりも安定したトナーの層厚の規制が困難であった。この理由は、次のように考えられる。比較例１及び比較例２では、現像ブレード２１と現像ローラ１７とが所定の圧接力をもって接触した場合、弾性部材２１ａの弾性変形による弾性部材２１ａと現像ローラ１７との接触領域の拡がりが大きい。すなわち、実施例１〜３に比べて比較例１及び比較例２は、弾性部材２１ａと現像ローラ１７との接触領域が広くなる。更に比較例２は、弾性部材２１ａの現像ローラ１７に対する圧接力が比較例１に比べて大きいため、比較例１よりも弾性部材２１ａと現像ローラ１７との接触領域が広くなる。そのため、比較例１及び比較例２は、現像ユニット４が長期間にわたって使用された場合、現像ブレード２１の現像ローラ１７との当接部２１ａ１の摩耗による形状変化が大きくなる。よって、現像ブレード２１と現像ローラ１７との接触領域が更に拡がると共に、トナーの層厚の規制に作用する圧接力が低下する。その結果、現像ローラ１７に担持されるトナーの層厚を安定して規制するのが困難になる。
As shown in Table 1, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the change amount of the toner amount on the developing
これに対して、実施例１〜３において、現像ブレード２１により層厚が規制された後の現像ローラ１７上のトナー量の変化量は、０．１４ｍｇ／ｃｍ２未満であった。また、実施例２は、弾性部材２１ａの現像ローラ１７に対する圧接力が実施例１に比べて大きく、実施例１よりも安定したトナーの層厚の規制が可能であった。また、実施例３は、弾性部材２１ａが無負荷の状態で現像ローラ１７に接触したときの角度θが実施例２に比べて少し小さく、弾性部材２１ａと現像ローラ１７との接触領域が少し広くなるが、安定したトナーの層厚の規制が可能であった。これらは、本発明によれば、現像ブレード２１と現像ローラ１７とが高い圧接力をもって接触した場合でも、弾性部材２１ａの弾性変形による現像ブレード２１と現像ローラ１７との接触領域の拡がりを小さくすることができるためである。よって、現像ユニット４が長期間にわたって使用された場合でも、現像ブレード２１の現像ローラ１７との当接部２１ａ１の摩耗による形状変化、すなわち当接状態の変化を小さくすることができる。その結果、トナーの層厚の規制に作用する圧接力の低下が小さく、安定したトナーの層厚の規制が可能となる。
In contrast, in Examples 1 to 3, the amount of change in the toner amount on the developing
以上のように、本発明によれば、現像ローラ１７に担持されるトナーを長期間にわたって安定して規制することができる。
As described above, according to the present invention, the toner carried on the developing
＜実施例４＞
本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。したがって、本実施例において、実施例１のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。図５は、本実施例の現像ブレード２１の概略断面図である。また、図６（ａ）、（ｂ）は、本実施例の変形例の現像ブレード２１の概略断面図である。図５及び図６は、現像ローラ１７の回転軸線方向に直交する断面を示す。
<Example 4>
The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, elements having the same or corresponding functions or configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 5 is a schematic sectional view of the developing
本実施例の現像ブレード２１は、弾性部材２１ａの第１領域Ｌａに折り曲げ部２１ａ４を有し、現像ローラ１７とは逆側に凸形状を形成したものである。このように、弾性部材２１ａは、支持部２１ａ２から先端部までの自由長さ方向において少なくとも２箇所で折り曲げられていてもよい。この場合、自由長さ方向において支持部２１ａ２から最も近い折り曲げ部は現像ローラ１７側（現像剤担持体側）に凸に折り曲げられており、自由長さ方向において先端部から最も近い折り曲げ部は現像ローラ１７とは逆側に凸に折り曲げられている。
The developing
本実施例では、弾性部材２１ａとしてのステンレス鋼薄板を、プレス加工により先端から３．０ｍｍの所で先端側を現像ローラ１７とは逆側に１０°、先端から１．５ｍｍの所で先端側を現像ローラ１７側に２０°折り曲げた。このように、本実施例においても、弾性部材２１ａが無負荷の状態で現像ローラ１７に接触したときの角度θが１５°となるように設けた。
In this embodiment, a stainless steel thin plate as the
ただし、第１領域Ｌａの形状は、これに限定されるものではない。例えば、図６（ａ）に示すように、折り曲げ部２１ａ４の位置や折り曲げ角度が異なるものなどであってもよい。また、例えば、図６（ｂ）に示すように、第１領域Ｌａが現像ローラ１７とは逆側に凸形状を形成するように湾曲されたものなどであってもよい。
However, the shape of the first region La is not limited to this. For example, as shown to Fig.6 (a), what differs in the position and bending angle of the bending part 21a4 may be sufficient. For example, as shown in FIG. 6B, the first region La may be curved so as to form a convex shape on the opposite side to the developing
なお、折り曲げ部２１ａ３は、現像ローラ１７と接触しないように設ける。これは、折り曲げ部２１ａ３が現像ローラ１７と接触すると、弾性部材２１ａの現像ローラ１７との当接部２１ａ１にかかる圧接力が低下し、現像ローラ１７に担持されるトナーの層厚を安定して規制するのが困難になるためである。
The bent portion 21a3 is provided so as not to contact the developing
以上のように、本実施例によれば、弾性部材２１ａの第１領域Ｌａの剛性が高くなり、弾性部材２１ａの現像ローラ１７との当接部２１ａ１近傍の弾性変形による接触領域の拡がりが更に小さくなる。よって、長期間にわたってより安定したトナーの層厚の規制が可能となる。また、弾性部材２１ａの第１領域Ｌａに折り曲げ部や湾曲部を設けると、塑性変形領域が広くなって弾性部材２１ａの現像ローラ１７との当接部２１ａ１の長手方向における真直度が高くなる。よって、当接状態のバラツキが小さくなり、長手方向により均一なトナーの層厚の規制が可能となる。
As described above, according to this embodiment, the rigidity of the first region La of the
＜実施例５＞
本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。したがって、本実施例において、実施例１のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
<Example 5>
The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, elements having the same or corresponding functions or configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
弾性部材２１ａが現像枠体１８に固定して支持されている場合には、現像ローラ１７の弾性部材２１ａに対する押し込み量を大きくして圧接力を大きくする必要がある。そのため、押し込み量によっては当接状態が大きく変化することがある。そこで、本実施例では、弾性部材２１ａが現像枠体１８に回動可能（揺動可能）に支持されるようにして、付勢手段により現像ブレード２１を回動（揺動）させることで現像ローラ１７に向けて付勢する構成とする。
When the
図７は、本実施例の現像ユニット４の概略断面図である。また、図８は、本実施例の現像ブレード２１の概略断面図である。図７及び図８は、それぞれ現像ローラ１７の回転軸線方向に直交する断面を示す。
FIG. 7 is a schematic sectional view of the developing unit 4 of this embodiment. FIG. 8 is a schematic sectional view of the developing
支持部材２１ｂは、長手方向（現像ローラ１７の軸線方向）の両端部に揺動支点軸２３を有している。揺動支点軸２３は、支持部材２１ｂを回動可能にする軸部であって、現像枠体１８に回動可能に支持されている。これにより、弾性部材２１ａを含む現像ブレード２１全体が、揺動支点軸２３の軸線Ｚを回動中心として回動可能（揺動可能）となる。
The
なお、本実施例では支持部材２１ｂに揺動支点軸２３を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、揺動支点軸２３を有した揺動枠体を別途設け、支持部材２１ｂの任意の場所に取り付けるなどしてもよい。
In this embodiment, the
現像枠体１８と支持部材２１ｂとの間には、長手方向（現像ローラ１７の軸線方向）にわたってシール部材２５が設けられている。シール部材２５は、現像枠体１８と支持部材２１ｂにより一定量圧縮されることで、現像枠体１８と支持部材２１ｂの間からトナーが漏れるのを防止する。本実施例では、シール部材２５としてＥＰＤＭ混合物の発泡体を用いる。
A
また、現像枠体１８と支持部材２１ｂとの間には、支持部材２１ｂを押圧することで、揺動支点軸２３の軸線Ｚを回動中心として現像ブレード２１に対してモーメントを付加する加圧バネ２４（付勢手段）が設けられている。本実施例では、加圧バネ２４として圧縮バネを用いる。そして、加圧バネ２４により、断面Ｌ字形状に屈曲した支持部材２１ｂのうち、弾性部材２１ａが固定支持された面と直交する面を図示矢印Ｉ方向に押圧する。そして、揺動支点軸２３の軸線Ｚを回動中心として現像ブレード２１に反時計回りのモーメントを付加する。これにより、弾性部材２１ａが現像ローラ１７に圧接する。すなわち、弾性部材２１ａの現像ローラ１７に対する圧接力は、揺動支点軸２３の軸線Ｚを回動中心とした力のモーメントのつり合いで決まり、加圧バネ２４による押圧力を大きくすると圧接力を大きくすることができる。そのため、現像ローラ１７の弾性部材２１ａに対する押し込み量は一定のままで、圧接力を大きくすることが可能となる。つまり、圧接力を大きくしても当接状態の変化が小さい。
Further, a pressure is applied between the developing
なお、本実施例では加圧バネ２４として圧縮バネを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、引張コイルバネや板バネなどを用いてもよい。また、加圧バネ２４は、弾性部材２１ａを直接押圧するように設けてもよいが、剛性の高い支持部材２１ｂを押圧するように設ける方が好ましい。これは、加圧バネ２４が弾性部材２１ａを直接押圧した場合には、弾性部材２１ａに歪みなどの予期せぬ変形が生じやすくなるためである。本実施例では、加圧バネ２４は支持部材２１ｂを押圧するように設ける。
In this embodiment, a compression spring is used as the
以上のように、本実施例によれば、実施例１と同様の効果が得られると共に、更に現像ローラ１７の弾性部材２１ａに対する押し込み量の影響（圧接力を大きくしたときの当接状態の変化）が低減できる。よって、長期間にわたってより安定したトナーの層厚の規制が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the influence of the pressing amount of the developing
＜実施例６＞
本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。したがって、本実施例において、実施例１のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
<Example 6>
The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, elements having the same or corresponding functions or configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
実施例１では、ステンレス鋼薄板で形成された弾性部材２１ａを用いている。実施例１で使用されているような一般的なステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の硬度は、トナー表面に外添剤として付着させている酸化ケイ素粒子等の無機微粒子の硬度よりも低い。本実施例の弾性部材２１ａに用いるステンレス鋼薄板のナノインデンター硬さを測定したところ、およそ７ＧＰａであった。また、本実施例の外添剤に用いられる酸化ケイ素粒子の代替品として、溶融石英ガラスを用いてナノインデンター硬さを測定したところ、およそ１０ＧＰａであった。そのため、実施例１の構成においても、現像ブレード２１と現像ローラ１７との接触領域におけるトナーを介した摺擦により、現像ブレード２１の現像ローラ１７との当接部２１ａ１は摩耗し、形状変化が少しは発生する。なお、ナノインデンター硬さは次のようにして測定される。測定には、株式会社エリオニクス製のナノインデンターＥＮＴ１１００ａを用いた。硬度測定用の圧子としてはＢｅｒｋｏｖｉｃｈ圧子を使用し、所定の測定荷重をかけて得られた荷重−変位曲線からナノインデンター硬さを算出した。ここで、測定荷重は、測定対象となる材料の下地の影響が出ないように、圧子の押し込み深さが測定対象となる材料の厚みの１／１０程度になるように決めている。なお、ナノ粒子そのものの硬度測定は困難であるので、外添剤に用いられる粒子の硬度は全て膜状又は板状の同じ材料を代替品にして測定した。本実施例では、測定材料の厚みに合わせて、測定荷重を０．１ｍＮ〜５．０ｍＮの間で選びながら測定を行った。また、測定は全て２６℃、５０％ＲＨ環境下で行った。
In Example 1, the
よって、本実施例では、少なくとも現像ローラ１７との当接部２１ａ１を含む現像ブレード２１の表面の硬度（ナノインデンター硬さ）が、摩耗要因であるトナー表面の無機微粒子の硬度よりも高い構成とする。
Therefore, in this embodiment, the hardness (nanoindenter hardness) of the surface of the developing
図９は、本実施例の現像ブレード２１の概略断面図である。図９は、現像ローラ１７の回転軸線方向に直交する断面を示す。
FIG. 9 is a schematic sectional view of the developing
弾性部材２１ａの表面には、少なくとも現像ローラ１７との当接部２１ａ１を含む領域に、トナー表面の無機微粒子の硬度よりも高い硬度を有する表層２２が設けられている。ここで、表層２２は、第１領域Ｌａのみに設ける方が好ましい。これは、第２領域Ｌｂを含む領域に表層２２を設けると、現像ブレード２１と現像ローラ１７とが所定の圧接力をもって接触した場合に、弾性部材２１ａの弾性変形が妨げられ、現像ブレード２１と現像ローラ１７との安定した弾性接触が得られないためである。本実施例では、弾性部材２１ａの現像ローラ１７との当接部２１ａ１を含む第１領域Ｌａの全ての表面に表層２２を設けた。ただし、これに限定されるものではない。例えば、第１領域Ｌａにおいて、弾性部材２１ａの現像ローラ１７との当接部２１ａ１から現像ローラ１７と対向する表面にかけての領域にのみ表層２２を設ける構成などであってもよい。
On the surface of the
表層２２は、単層又は複数層で構成される。単層構成としては、弾性部材２１ａの表面に、例えばＤＬＣ、ＣｒＮ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＳｉＣなどトナー表面の無機微粒子の硬度よりも高い硬度を有する材料により硬質層を形成したものが使用可能である。複数層構成としては、硬質層と弾性部材２１ａの表面との間に中間層や傾斜構造を有する層を設け、硬質層と弾性部材２１ａの表面との密着性を向上させたものが使用可能である。また、表層２２の層厚は０．１〜２０μｍが好ましい。これは、層厚が０．１μｍ未満であると、弾性部材２１ａの長手方向全域にわたって均一な膜を形成することが困難になるためである。一方、層厚が２０μｍを超えると、弾性部材２１ａの弾性変形により硬質層にクラックが発生し、剥離しやすくなる場合があるためである。
The
本実施例では、弾性部材２１ａの表面にＳｉＣの中間層を設け、その表面にアークイオンプレーティング法によりｔａ−Ｃ（水素フリーＤＬＣ）層を形成した、層厚１．０μｍの表層２２を用いる。アークイオンプレーティング法は、真空アーク放電を利用してターゲット（成膜材料）を蒸発、イオン化させ、基板上にイオンを堆積させて成膜を行う方法である。本実施例では、成膜材料として固体カーボン（グラファイト）を使用し、処理温度１５０℃以下で成膜を行った。
In the present embodiment, a
本実施例のＤＬＣのナノインデンター硬さを測定したところ、およそ５５ＧＰａであり、摩耗要因であるトナー表面の無機微粒子の硬度よりも高かった。よって、現像ユニット４が長期間にわたって使用された場合でも、現像ブレード２１の現像ローラ１７との当接部２１ａ１の摩耗を低減することができる。
When the nanoindenter hardness of the DLC of this example was measured, it was about 55 GPa, which was higher than the hardness of the inorganic fine particles on the toner surface, which is a cause of wear. Therefore, even when the developing unit 4 is used for a long period of time, it is possible to reduce wear of the contact portion 21a1 of the developing
本実施例ではアークイオンプレーティング法により形成したｔａ−Ｃ膜を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、ＤＬＣの種類としては、ａ−Ｃ、水素化ｔａ−Ｃ、水素化ａ−Ｃ、ＧＬＣなど他の種類のものであってもよい。また、成膜方法としては、スパッタリング法、イオン化蒸着法、低温プラズマイオン注入法、プラズマＣＶＤ法などを採用してもよい。 In this embodiment, the ta-C film formed by the arc ion plating method is used, but the present invention is not limited to this. For example, the type of DLC may be other types such as a-C, hydrogenated ta-C, hydrogenated a-C, and GLC. Further, as a film forming method, a sputtering method, an ionized vapor deposition method, a low temperature plasma ion implantation method, a plasma CVD method, or the like may be employed.
なお、本実施例では、弾性部材２１ａの表面の少なくとも現像ローラ１７との当接部２１ａ１を含む領域に、トナー表面の無機微粒子の硬度よりも高い硬度を有する表層２２を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、表面硬化処理や他の皮膜処理等により、弾性部材２１ａの少なくとも現像ローラ１７との当接部２１ａ１を含む領域の硬度を高くしたものなどであってもよい。また、例えば、弾性部材２１ａに、トナー表面の無機微粒子の硬度よりも高い硬度を有する材料で形成された薄板を使用する構成などであってもよい。
In this embodiment, the
以上のように、本実施例によれば、実施例１と同様の効果が得られると共に、更に現像ブレード２１の現像ローラ１７との当接部２１ａ１の摩耗を低減することができ、長期間にわたってより安定したトナーの層厚の規制が可能となる。ただし、一般的に、現像ブレード２１に印加される電圧は、正規帯電極性に帯電したトナー及びトナーの正規帯電極性と同極性に帯電した外添剤を現像ブレード２１の表面から引き剥がすように作用する。現像ブレード２１の表面抵抗が高いと、この現像ブレード２１に印加される電圧の作用が弱くなり、現像ブレード２１の表面にトナーや外添剤が付着したまま残って融着しやすくなる。しかしながら、本実施例では、現像ブレード２１と現像ローラ１７との接触領域が狭い状態のまま維持されるため、接触領域近傍は圧接力が集中して摺擦が強くなっており、現像ブレード２１の表面にトナーや外添剤が付着しても剥がされやすい。
As described above, according to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the wear of the contact portion 21a1 of the developing
＜実施例７＞
本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例６のものと同じである。したがって、本実施例において、実施例６のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
<Example 7>
The basic configuration and operation of the image forming apparatus of the present embodiment are the same as those of the sixth embodiment. Therefore, in the present embodiment, elements having the same or corresponding functions or configurations as those of the sixth embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施例では、弾性部材２１ａの表面にＳｉＣの中間層を設け、その表面にスパッタリング法によりａ−Ｃ（水素フリーＤＬＣ）層を形成した、層厚１．０μｍの表層２２を用いる。スパッタリング法は、ターゲット（成膜材料）にイオンをぶつけて成膜材料を叩き出し、基板上に堆積させて成膜を行う方法である。本実施例では、成膜材料として固体カーボン（グラファイト）を使用し、処理温度２００℃程度で成膜を行った。
In this embodiment, a
本実施例のＤＬＣのナノインデンター硬さを測定したところ、およそ２３ＧＰａであり、摩耗要因であるトナー表面の無機微粒子の硬度よりも高かった。そのため、実施例６と同様の効果が得られる。 When the nanoindenter hardness of the DLC of this example was measured, it was about 23 GPa, which was higher than the hardness of the inorganic fine particles on the toner surface, which is a cause of wear. Therefore, the same effect as in Example 6 can be obtained.
＜実施例８＞
次に、本発明の更に他の実施例について説明する。本実施例８−１〜８−７の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。したがって、本実施例において、実施例１のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
<Example 8>
Next, still another embodiment of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatuses of Examples 8-1 to 8-7 are the same as those of Example 1. Therefore, in this embodiment, elements having the same or corresponding functions or configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施例では、トナーの表面に付着させる無機微粒子の種類及び量をそれぞれ変更している。 In this embodiment, the kind and amount of inorganic fine particles to be attached to the surface of the toner are changed.
実施例８−１では、体積平均粒径が２０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の１．５％程度と、体積平均粒径が１０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の０．９％程度と、酸化チタン粒子をトナー重量の０．１％程度、トナーの表面に均一に付着させた。 In Example 8-1, silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 20 nm are about 1.5% of the toner weight, and silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 10 nm are about 0.9% of the toner weight. The titanium oxide particles were uniformly attached to the toner surface by about 0.1% of the toner weight.
実施例８−２では、体積平均粒径が２０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の１．８％程度と、酸化チタン粒子をトナー重量の０．１％程度、トナーの表面に均一に付着させた。 In Example 8-2, silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 20 nm are uniformly attached to the toner surface by about 1.8% of the toner weight and titanium oxide particles by about 0.1% of the toner weight. It was.
実施例８−３では、体積平均粒径が２０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の１．５％程度と、体積平均粒径が５０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の０．７％程度と、酸化チタン粒子をトナー重量の０．１％程度、トナーの表面に均一に付着させた。 In Example 8-3, silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 20 nm are about 1.5% of the toner weight, and silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 50 nm are about 0.7% of the toner weight. The titanium oxide particles were uniformly attached to the toner surface by about 0.1% of the toner weight.
実施例８−４では、体積平均粒径が２０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の１．５％程度と、体積平均粒径が６０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の０．８％程度と、酸化チタン粒子をトナー重量の０．１％程度、トナーの表面に均一に付着させた。 In Example 8-4, silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 20 nm are about 1.5% of the toner weight, and silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 60 nm are about 0.8% of the toner weight. The titanium oxide particles were uniformly attached to the toner surface by about 0.1% of the toner weight.
実施例８−５では、体積平均粒径が２０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の１．５％程度と、体積平均粒径が１００ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の１．０％程度と、酸化チタン粒子をトナー重量の０．１％程度、トナーの表面に均一に付着させた。 In Example 8-5, silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 20 nm are about 1.5% of the toner weight, and silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 100 nm are about 1.0% of the toner weight. The titanium oxide particles were uniformly attached to the toner surface by about 0.1% of the toner weight.
実施例８−６では、体積平均粒径が２０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の１．５％程度と、体積平均粒径が１５０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の２．０％程度と、酸化チタン粒子をトナー重量の０．１％程度、トナーの表面に均一に付着させた。 In Example 8-6, silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 20 nm are about 1.5% of the toner weight, and silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 150 nm are about 2.0% of the toner weight. The titanium oxide particles were uniformly attached to the toner surface by about 0.1% of the toner weight.
実施例８−７では、体積平均粒径が２０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の１．５％程度と、体積平均粒径が１００ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の２．０％程度と、酸化チタン粒子をトナー重量の０．１％程度、トナーの表面に均一に付着させた。 In Example 8-7, silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 20 nm are about 1.5% of the toner weight, and silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 100 nm are about 2.0% of the toner weight. The titanium oxide particles were uniformly adhered to the toner surface by about 0.1% of the toner weight.
＜実施例９＞
本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。したがって、本実施例において、実施例１のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
<Example 9>
The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, elements having the same or corresponding functions or configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施例では、荷電制御粒子をトナーの表面に付着させて用いる。以下に、本実施例で用いた荷電制御粒子の製造方法及びトナーの表面への付着方法について述べる。 In this embodiment, the charge control particles are used while being adhered to the surface of the toner. Hereinafter, a method for manufacturing the charge control particles used in this embodiment and a method for attaching the toner to the surface will be described.
５．荷電制御粒子の製造方法
冷却管、撹拌機、温度計、及び窒素導入管を取り付けた反応器に、
・スチレン １００．０部
・５−ビニルサリチル酸 ２１．０部
・ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート ７．２部
（パーブチルＩ−７５、日油社製）
・プロプレングリコールモノメチルエーテルアセテート ２００．０部
を仕込み、３０分間窒素バブリングを行った。反応混合物を窒素雰囲気下、１２０℃で６時間加熱し、重合反応を完結させた。反応液を室温まで冷却後、溶媒を減圧留去した。得られた固体をアセトン−メタノールで２回再沈殿し、５０℃、０．１ｋＰａ以下で減圧乾燥させることにより荷電制御粒子を得た。
5). Production method of charge control particles In a reactor equipped with a cooling pipe, a stirrer, a thermometer, and a nitrogen introduction pipe,
Styrene 100.0 parts 5-vinyl salicylic acid 21.0 parts tert-butyl peroxyisopropyl carbonate 7.2 parts (Perbutyl I-75, manufactured by NOF Corporation)
-200.0 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate was charged, and nitrogen bubbling was performed for 30 minutes. The reaction mixture was heated at 120 ° C. for 6 hours under a nitrogen atmosphere to complete the polymerization reaction. After cooling the reaction solution to room temperature, the solvent was distilled off under reduced pressure. The obtained solid was reprecipitated twice with acetone-methanol and dried under reduced pressure at 50 ° C. and 0.1 kPa or less to obtain charge control particles.
１Ｈ ＮＭＲ分析、中和滴定から得られた荷電制御粒子は、５−ビニルサリチル酸ユニットを全単量体単位中に１０ｍｏｌ％含有していることを確認した。また、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）分析より重量平均分子量（Ｍｗ）は１４５００であった。 It was confirmed that the charge control particles obtained from 1 H NMR analysis and neutralization titration contained 10 mol% of 5-vinylsalicylic acid unit in all monomer units. Moreover, the weight average molecular weight (Mw) was 14500 from the size exclusion chromatography (SEC) analysis.
上記で得られた荷電制御粒子５部をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）８部に溶解し、Ｎ，Ｎ−ジメチル−２−アミノエタノール０．４部を加えた後、室温で激しく撹拌しながら純水 ２８部をゆっくりと滴下した。得られた分散液から減圧下、５０℃でＴＨＦを留去し、荷電制御粒子の水分散体を得た。 5 parts of the charge control particles obtained above were dissolved in 8 parts of tetrahydrofuran (THF), 0.4 parts of N, N-dimethyl-2-aminoethanol was added, and then 28 parts of pure water was stirred vigorously at room temperature. Was slowly added dropwise. From the obtained dispersion, THF was distilled off at 50 ° C. under reduced pressure to obtain an aqueous dispersion of charge control particles.
分散体の固形分濃度は２０質量％であり、動的光散乱法（日機装社製ナノトラックによる測定）による個数平均粒径は３０ｎｍであった。 The solid content concentration of the dispersion was 20% by mass, and the number average particle diameter determined by a dynamic light scattering method (measured by Nanotrack manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) was 30 nm.
６．荷電制御粒子のトナーへの付着工程
トナーをアニオン系界面活性剤水溶液の中に移し、トナーを分散させ、固形分濃度５．０質量％の分散液を得る。作成した分散液の固形分１００．０部に対し荷電制御粒子Ａの水分散体（０．９５部）を添加し撹拌する。更に撹拌しながら希塩酸を添加し、ｐＨ０．９５に調整することでトナーの表面に荷電制御粒子を凝集、固着させた。
6). Step of Adhering Charge Control Particles to Toner Transfer the toner into an aqueous anionic surfactant solution and disperse the toner to obtain a dispersion having a solid content concentration of 5.0% by mass. An aqueous dispersion (0.95 parts) of charge control particles A is added to 100.0 parts of the solid content of the prepared dispersion and stirred. Further, dilute hydrochloric acid was added with stirring, and the pH was adjusted to 0.95, whereby the charge control particles were aggregated and fixed on the surface of the toner.
その後、上記分散液をろ過器で水分をろ別し、これをイオン交換水１２００部中に投入して撹拌し、再び分散液とした後、ろ過器で固液分離した。この操作を３回行なった後、最終的に固液分離した粒子を、３０℃の乾燥機で十分に乾燥してトナーに荷電制御粒子が付着した粒子を得た。 Thereafter, the dispersion was filtered to remove moisture, and this was put into 1200 parts of ion-exchanged water and stirred to obtain a dispersion again, followed by solid-liquid separation with a filter. After this operation was performed three times, the finally solid-liquid separated particles were sufficiently dried with a dryer at 30 ° C. to obtain particles in which the charge control particles adhered to the toner.
その後、実施例１と同様の工程で、体積平均粒径が２０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の１．５％程度と、酸化チタン粒子をトナー重量の０．１％程度、トナーの表面に均一に付着させた。 Thereafter, in the same process as in Example 1, the silicon oxide particles having a volume average particle diameter of about 20 nm are about 1.5% of the toner weight, and the titanium oxide particles are about 0.1% of the toner weight on the toner surface. Uniformly adhered.
なお、荷電制御粒子は本実施例の荷電制御粒子に限定されるものではなく、既知のもののうち１種類を単独で、又は２種類以上を組み合わせて、帯電特性の調節に用いることが可能である。荷電制御粒子の種類としては、例えば、以下のようなものが挙げられる。 Note that the charge control particles are not limited to the charge control particles of the present embodiment, and it is possible to use one of known ones alone or in combination of two or more for adjusting charging characteristics. . Examples of the types of charge control particles include the following.
負帯電性の荷電制御粒子としては、スルホン酸基、スルホン酸塩基、又はスルホン酸エステル基を有する高分子化合物、サリチル酸誘導体、及びその金属錯体、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸や、その金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールなどのフェノール誘導体類、尿素誘導体、ホウ素化合物、カリックスアレーンなどが挙げられる。 Negatively charged charge control particles include polymer compounds having sulfonic acid groups, sulfonic acid groups, or sulfonic acid ester groups, salicylic acid derivatives, and metal complexes thereof, monoazo metal compounds, acetylacetone metal compounds, aromatic oxycarboxylic acids. Aromatic mono- and polycarboxylic acids, metal salts thereof, anhydrides, esters, phenol derivatives such as bisphenol, urea derivatives, boron compounds, calixarene, and the like.
また、正帯電性の荷電制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩などによるニグロシン変性物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物、トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルホン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどの４級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩などのオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料（レーキ化剤としては、りんタングステン酸、りんモリブデン酸、りんタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物など）、高級脂肪酸の金属塩、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノスズオキサイド、ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートなどのジオルガノスズボレート類などが挙げられる。 Examples of positively chargeable charge control agents include nigrosine and fatty acid metal salts modified nigrosine, guanidine compounds, imidazole compounds, tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphthosulfonate, tetrabutylammonium tetrafluoroborate. Quaternary ammonium salts such as, and onium salts such as phosphonium salts thereof and their lake pigments, triphenylmethane dyes and these lake pigments (as rake agents include phosphotungstic acid, phosphomolybdic acid, Phosphotungstic molybdate, tannic acid, lauric acid, gallic acid, ferricyanide, ferrocyanide, etc.), metal salts of higher fatty acids, dibutyltin oxide, dioctyltin oxide, dicyclohexyltin oxide, etc. Organotin oxide, dibutyl tin borate, dioctyl tin borate, and the like diorgano tin borate such as dicyclohexyl tin borate.
＜実施例１０＞
本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。したがって、本実施例において、実施例１のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
<Example 10>
The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, elements having the same or corresponding functions or configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施例の現像ローラ１７には、以下に説明するような構成のものを用いる。図１０は、本実施例の現像ローラ１７の概略構成を示す図である。また、図１１は、本実施例の現像ローラ１７の抵抗率測定の概略構成を示す図である。
The developing
本実施例の現像ローラ１７は、弾性層と、弾性層の周りに形成される表面層とを有する。そして、表面層はアルミナを含有し、表面層の体積抵抗率が弾性層の体積抵抗率よりも高くなるように設けた。
The developing
本実施例におけるアルミナとは、αアルミナやγアルミナ等の酸化アルミニウム、ベーマイトや擬ベーマイト等の酸化アルミニウム水和物、水酸アルミニウム、後述するアルミニウムアルコキシドの加水分解、縮合反応により得られるアルミニウム化合物を示す。コロイダルアルミナ溶液の安定性からベーマイト、擬ベーマイトであることが好ましく、また表面層形成の安定性からは後述するアルミニウムアルコキシドの加水分解、縮合反応により得られる酸化アルミニウム化合物であることが好ましい。しかし、これに限定されるものではなく、既知のアルミナを用いても構わない。 Alumina in this example refers to aluminum oxide such as α-alumina and γ-alumina, aluminum oxide hydrate such as boehmite and pseudoboehmite, aluminum hydroxide, aluminum compound obtained by hydrolysis and condensation reaction of aluminum alkoxide described later. Show. From the stability of the colloidal alumina solution, boehmite and pseudoboehmite are preferable, and from the stability of surface layer formation, an aluminum oxide compound obtained by hydrolysis and condensation reaction of aluminum alkoxide described later is preferable. However, the present invention is not limited to this, and known alumina may be used.
以下では、本実施例の現像ローラ１７の作製方法について説明する。
Hereinafter, a method for producing the developing
本実施例では外径φ６ｍｍの導電性支持体となる芯金電極１７ａの周囲に、導電剤が配合された導電性ゴム層等で構成される基体１７ｂ１と、アルミナを含有するアルミナ表面層１７ｂ２と、からなる弾性層１７ｂを設け、外径φ１２ｍｍの現像ローラ１７とした。ここで、ゴム層の材質は、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン共重合体）ゴム、ヒドリンゴム、又はこれらが混合されたゴムなど、一般的なゴム材料が使用可能である。本実施例では、厚み３ｍｍのシリコーンゴム層と厚み１０ｕｍのウレタン層を形成して基体１７ｂ１とした。また、導電剤としては、カーボン粒子、金属粒子、イオン導電粒子等を分散させることで、所望の抵抗値を得ることができる。本実施例では、カーボン粒子を用いた。また、シリコーンゴム量と充填剤であるシリカ量とを調整することで現像ローラ１７全体の硬度調整を行い、所望の硬度を有する現像ローラ１７を作製した。次に、コロイダルアルミナ溶液を調整し、上述の基体１７ｂ１をコロイダルアルミナ溶液へディッピング処理することで、厚み１．５ｕｍのアルミナ表面層１７ｂ２を形成した。ここで、コロイダルアルミナ溶液は、日産化学製アルミナゾル液５２０（平均粒径２０ｎｍ、ベーマイト）とエタノールを体積比率１：４となるように攪拌、混合して調整したものを用いた。また、本実施例では、ディッピング処理前に基体１７ｂ１表面にＵＶ照射を行い、コロイダルアルミナ溶液の塗工性及び密着性を向上させている。そして、アルミナ表面層１７ｂ２を形成後、１４０℃、１５分の乾燥を行った。
In this embodiment, a base 17b1 composed of a conductive rubber layer or the like in which a conductive agent is blended around a cored
本実施例の現像ローラ１７は、抵抗値が５×１０５Ωのものを用いた。また、本実施例では、アルミナ表面層１７ｂ２の抵抗率が５×１０１１Ωｃｍ、基体１７ｂ１の抵抗率が１×１０８Ωｃｍで、アルミナ表面層１７ｂ２の抵抗率が基体１７ｂ１の抵抗率よりも高くなっている。
The developing
現像ローラ１７の抵抗率測定は以下のように行った。図１１に示すように、現像ローラ１７表面に幅５ｍｍの導電テープを１ｍｍ間隔で３本巻き、３本の導電テープのうち中央に位置する導電テープＤ２と現像ローラ１７の芯金間に、後述する電圧を電源Ｓ０から印加する。そして、中央の導電テープＤ２以外の２つの導電テープＤ１及びＤ３は接地し、中央の導電テープＤ２と現像ローラ１７の芯金間に流れる電流を電流計Ｓ１により検知することで、現像ローラ１７の動径方向の体積抵抗率を測定する。ここで、印加電圧は、直流電圧に交流電圧を重畳したものを用いる。本実施例では、直流電圧２０Ｖに、Ｖｐｐ１Ｖで周波数を１Ｈｚ〜１ＭＨｚまで変化させた交流電圧を重畳し、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅプロットにより各層の体積抵抗値を算出した。更に、現像ローラ１７の断面を切り出し、ＳＥＭ観察により各層の厚みを１０点測定して各層の平均厚みを算出し、各層の体積抵抗値から各層の体積抵抗率を導出した。なお、抵抗率測定は全て３０℃、８０％ＲＨ環境下にて行った。
The resistivity of the developing
発明者らが鋭意検討を重ねた結果、アルミナ表面層１７ｂ２の抵抗率を基体１７ｂ１の抵抗率よりも高くすることで、良好な画像が得られることが分かった。 As a result of extensive studies by the inventors, it has been found that a favorable image can be obtained by making the resistivity of the alumina surface layer 17b2 higher than the resistivity of the substrate 17b1.
まず、画像濃度及び階調性変動に対する効果について説明する。一般的に、安定した画像濃度及び階調性を得るためには、画像形成時の感光体ドラムと現像ローラとの間の電位差が適切な値になるように、基体１７ｂ１の抵抗率を調整する。しかしながら、本実施例では、アルミナ表面層１７ｂ２の抵抗率が基体１７ｂ１の抵抗率よりも高く設けられているため、画像濃度及び階調性変動を抑えることができると考えられる。 First, the effect on the image density and gradation variation will be described. Generally, in order to obtain a stable image density and gradation, the resistivity of the substrate 17b1 is adjusted so that the potential difference between the photosensitive drum and the developing roller at the time of image formation becomes an appropriate value. . However, in this embodiment, since the resistivity of the alumina surface layer 17b2 is higher than the resistivity of the substrate 17b1, it is considered that fluctuations in image density and gradation can be suppressed.
図を用いて、更に詳細に説明する。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、画像形成時の感光体ドラム１と現像ローラ１７との間の電流経路を示す図である。図１２は、現像ローラ１７の回転軸線方向に直交する断面を示す。
Further details will be described with reference to the drawings. 12A, 12B, and 12C are diagrams illustrating a current path between the photosensitive drum 1 and the developing
図１２（ａ）に示すように、現像ローラ１７上のトナーは電荷を有している。現像作用により現像ローラ１７上から感光体ドラム１上へトナーが移動する際、現像ローラ１７表面から現像ローラ１７の芯金方向へ、トナーは電荷と逆極性の電荷が移動するトナーの総電荷量と等しい電荷量だけ移動する。アルミナ表面層１７ｂ２の抵抗率が基体１７ｂ１の抵抗率よりも低く設けられている場合、この電流は、図１２（ｃ）に示すように、アルミナ表面層１７ｂ２内の表面方向を流れやすくなる。その結果、現像ローラ１７と感光体ドラム１の当接部前後における電圧降下が大きくなって電界強度が変動し、画像濃度や階調性が変化する。更に、アルミナ表面層１７ｂ２の厚みが増加すると、表面方向を流れる電流がより増加し、現像ローラ１７と感光体ドラム１の当接部における電界強度の変動がより大きくなる。一方、本実施例では、アルミナ表面層１７ｂ２の抵抗率が基体１７ｂ１の抵抗率よりも高く設けられているため、図１２（ｂ）に示すように、表面方向への回り込み電流を抑制できる。よって、現像ローラ１７と感光体ドラム１の当接部における電界強度の変動を抑制でき、安定した画像濃度及び階調性を得ることができる。また、アルミナ表面層１７ｂ２の表面方向への回り込み電流を抑制し、且つ現像ローラ１７全体の抵抗値が著しく増加するのを抑制するためには、アルミナ表面層１７ｂ２の平均厚みが５．０ｕｍ以下であることが好ましい。アルミナ表面層１７ｂ２の平均厚みが５．０ｕｍより大きいと、回り込み電流は抑制できるものの、アルミナ表面層１７ｂ２の電圧降下が大きくなる。よって、現像ローラ１７と感光体ドラム１の当接部でトナー層にかかる電界強度が低下し、現像ローラ１７上から感光体ドラム１上へ移動するトナー量が減少して画像濃度が低下する。
As shown in FIG. 12A, the toner on the developing
次に、現像ローラ１７と感光体ドラム１の当接部で生じる、トナー電荷の減衰に対する効果について説明する。
Next, the effect on the attenuation of the toner charge generated at the contact portion between the developing
図１３は、全白画像形成時の現像ローラ１７上のトナーの電荷量分布を示すグラフ図である。図１３上側に本実施例の現像ローラ１７上のトナーの電荷量分布を、図１３下側に実施例１の現像ローラ１７上のトナーの電荷量分布を示している。また、横軸はトナー電荷量（Ｑはトナー一個の電荷量、ｄはトナーの粒径）を、縦軸は粒子カウント数を示す。
FIG. 13 is a graph showing the charge amount distribution of the toner on the developing
本実施例及び実施例１について、全白画像形成中に本体電源を切り、現像ローラ１７と感光体ドラム１の当接部前後における現像ローラ１７上のトナーの電荷量分布をそれぞれ測定し、該当接部通過によるトナーの電荷量分布の変化を評価した。なお、トナーの電荷量分布測定には、ホソカワミクロン株式会社製のＥ−ＳＰＡＲＴアナライザを用いた。
For this example and Example 1, the main body power supply was turned off during the formation of the all-white image, and the toner charge amount distribution on the developing
図１３に示すように、本実施例では、現像ローラ１７と感光体ドラム１の当接部前後における現像ローラ１７上のトナーの電荷量が、実施例１よりも高かった。また、本実施例では、現像ローラ１７と感光体ドラム１の当接部通過による現像ローラ１７上のトナーの電荷量減衰が見られなかった。これは、以下の理由によると考えられる。
As shown in FIG. 13, in this embodiment, the charge amount of the toner on the developing
トナーの電荷量減衰は、現像ローラ１７と感光体ドラム１の間に形成される電界強度が大きいほど大きい。また、現像ローラ１７と感光体ドラム１の当接部、すなわち現像ローラ１７と感光体ドラム１の間に形成される電界強度が大きい領域を、現像ローラ１７上のトナーが通過する時間が長いほど、トナーの電荷量減衰は大きくなる。本実施例では、アルミナ表面層１７ｂ２の抵抗が高いため、現像ローラ１７と感光体ドラム１の間に形成される電界強度が過剰に大きくなるのを抑制することができる。よって、トナーの電荷量減衰を抑制できる。また、トナーの電荷量減衰の抑制効果を得るためには、アルミナ表面層１７ｂ２の平均厚みが０．０１ｕｍ以上であることが好ましい。これは、アルミナ表面層１７ｂ２の平均厚みが０．０１ｕｍ未満では、基体１７ｂ１を十分に覆うことができず、被覆が十分でない領域においてトナーの電荷量減衰を抑制できなくなるためである。
The toner charge amount attenuation increases as the electric field strength formed between the developing
さらに、トナーの電荷量減衰の抑制効果及び画像濃度変動の抑制効果を安定して得るためには、アルミナ表面層１７ｂ２の平均厚みが０．１ｕｍ以上２．５ｕｍ以下であることがより好ましい。これは、平均厚みが０．１ｕｍ未満では、アルミナ表面層１７ｂ２の厚みムラにより、わずかにトナーの電荷量減衰の影響が出るためである。現像ローラ１７と感光体ドラム１の当接部でトナーの電荷が失われると、電界によりトナーを制御できなくなり、非画像部にトナーが転移する、所謂カブリが発生しやすくなる。この現象は、トナーの電荷量減衰の影響を受けやすく、特に電荷量減衰が顕著な高湿環境下においては、アルミナ表面層１７ｂ２の厚みムラも無視できなくなる。一方、平均厚みが２．５ｕｍより大きいと、局所的に厚みのある部分が存在し、画像濃度の均一性がわずかに低下することがある。
Further, in order to stably obtain the toner charge amount attenuation suppressing effect and the image density fluctuation suppressing effect, the average thickness of the alumina surface layer 17b2 is more preferably 0.1 μm or more and 2.5 μm or less. This is because, if the average thickness is less than 0.1 μm, the thickness of the alumina surface layer 17b2 is slightly affected by the toner charge amount attenuation. When the toner charge is lost at the contact portion between the developing
また、アルミナ表面層１７ｂ２の抵抗率は、１×１０１０Ωｃｍ以上１×１０１４Ωｃｍ以下であることが好ましい。これは、抵抗率が１×１０１０Ωｃｍ未満では、アルミナ表面層１７ｂ２の厚みムラにより、トナーの電荷量減衰の影響が出やすくなるためである。一方、抵抗率が１×１０１４Ωｃｍより大きいと、アルミナ表面層１７ｂ２の局所的に厚みのある部分の影響が大きくなり、画像濃度の均一性が低下しやすくなる。 The resistivity of the alumina surface layer 17b2 is preferably 1 × 10 10 Ωcm or more and 1 × 10 14 Ωcm or less. This is because when the resistivity is less than 1 × 10 10 Ωcm, the thickness of the alumina surface layer 17b2 is likely to be affected by the charge amount attenuation of the toner. On the other hand, when the resistivity is larger than 1 × 10 14 Ωcm, the influence of the locally thick portion of the alumina surface layer 17b2 becomes large, and the uniformity of the image density tends to be lowered.
＜実施例１１＞
本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。したがって、本実施例において、実施例１のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
<Example 11>
The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, elements having the same or corresponding functions or configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施例では、現像ブレード２１に−３００Ｖの直流電圧が印加される。すなわち、現像ブレード２１と現像ローラ１７の芯金とが等電位になるように設ける。
In this embodiment, a DC voltage of −300 V is applied to the developing
７．実施例と比較例との対比２
次に、実施例１及び実施例８〜１１の効果を比較例１と対比して更に説明する。本実施例及び比較例の構成について、現像ユニット４を長期間にわたり使用した際の縦スジ評価を行った。
7). Comparison between Example and Comparative Example 2
Next, the effects of Example 1 and Examples 8 to 11 will be further described in comparison with Comparative Example 1. About the structure of a present Example and a comparative example, the vertical stripe evaluation at the time of using the image development unit 4 over a long period of time was performed.
本評価では、まず、現像ユニット４にトナーを充填する。そして、Ａ４サイズの全面白画像を１０００枚間欠的に印刷した後に、Ａ４サイズの２５％濃度ハーフトーン画像を１枚印刷する。以後、Ａ４サイズの全面白画像を５００枚間欠的に印刷する毎にＡ４サイズの２５％濃度ハーフトーン画像を１枚印刷する工程を、Ａ４サイズの全面白画像の累積印刷枚数が１５０００枚になるまで繰り返した。その後、目視により画像評価を行い、ハーフトーン画像上に３本以上の縦スジが認識され始める全面白画像の累積印刷枚数を評価した。
In this evaluation, first, the developing unit 4 is filled with toner. Then, after 1000 sheets of A4 size full-color white images are intermittently printed, one sheet of
なお、本評価は全て同一の単色で印刷して行った。また、本評価は全て１５℃、１０％ＲＨ環境下で行った。表２に本評価の結果を示す。 All the evaluations were performed by printing in the same single color. Moreover, all this evaluation was performed in 15 degreeC and 10% RH environment. Table 2 shows the results of this evaluation.
表２に示すように、実施例１は、比較例１よりもハーフトーン画像上に縦スジが発生するタイミングが遅かった。これは、以下の理由によるものと考えられる。 As shown in Table 2, in Example 1, the timing at which vertical stripes occurred on the halftone image was later than that in Comparative Example 1. This is considered to be due to the following reasons.
発明者らが鋭意検討を重ねた結果、現像ブレード２１と現像ローラ１７の当接部近傍に融着したトナーの樹脂等が、該当接部におけるトナーの搬送を妨げることで、現像ローラ１７上の長手方向のトナーの層厚にスジ状のムラを発生させていることがわかった。
As a result of extensive studies by the inventors, the toner resin or the like fused in the vicinity of the contact portion between the developing
比較例１では、現像ユニット４が長期間にわたって使用された場合、現像ブレード２１の現像ローラ１７との当接部２１ａ１の摩耗による形状変化が大きくなる。よって、現像ブレード２１と現像ローラ１７との接触領域が更に拡がると共に、トナーの層厚の規制に作用する圧接力が低下する。このとき、圧接力の低い領域では、弾性部材２１ａ表面付近のトナーが滞留しやすくなり、弾性部材２１ａ表面に付着して融着しやすくなる。
In Comparative Example 1, when the developing unit 4 is used for a long period of time, the shape change due to wear of the contact portion 21a1 of the developing
これに対して、実施例１では、現像ユニット４が長期間にわたって使用された場合でも、現像ブレード２１の現像ローラ１７との当接部２１ａ１の摩耗による形状変化、すなわち当接状態の変化を小さくすることができる。そのため、トナーの層厚の規制に作用する圧接力の低下が小さく、弾性部材２１ａ表面付近のトナーが滞留しにくい。よって、弾性部材２１ａ表面にトナーが付着して融着しにくくすることができ、縦スジが発生するタイミングを遅らせることができたものと考えられる。
On the other hand, in the first embodiment, even when the developing unit 4 is used for a long period of time, the shape change due to wear of the contact portion 21a1 of the developing
また、実施例８−１〜８−３は、実施例１よりもハーフトーン画像上に縦スジが発生するタイミングを遅らせることができた。これは、以下の理由によるものと考えられる。 In addition, in Examples 8-1 to 8-3, the timing at which vertical streaks occur on the halftone image can be delayed as compared with Example 1. This is considered to be due to the following reasons.
実施例８−１〜８−３は、実施例１と比較してトナー表面に付着している無機微粒子の量が多い（無機微粒子による表面被覆率が高い）。そのため、現像ブレード２１と現像ローラ１７との接触領域におけるトナーを介した摺擦時に、現像ブレード２１における現像ローラ１７との当接部２１ａ１を研磨する力が強くなる。よって、弾性部材２１ａ表面に付着したトナー等の清掃効果を高めることができ、トナーの融着による縦スジの発生タイミングをより遅らせることができたものと考えられる。
In Examples 8-1 to 8-3, the amount of inorganic fine particles adhering to the toner surface is larger than that in Example 1 (the surface coverage by the inorganic fine particles is high). For this reason, the force of polishing the contact portion 21a1 of the developing
また、実施例８−４〜８−７は、実施例８−１〜８−３よりもハーフトーン画像上に縦スジが発生するタイミングを遅らせることができた。これは、以下の理由によるものと考えられる。 In addition, in Examples 8-4 to 8-7, the timing at which vertical stripes were generated on the halftone image could be delayed as compared with Examples 8-1 to 8-3. This is considered to be due to the following reasons.
実施例８−４〜８−７は、実施例８−１〜８−３と比較して、トナー表面に付着している無機微粒子の体積平均粒径が６０ｎｍ以上と大きい。そのため、現像ブレード２１と現像ローラ１７との接触領域におけるトナーを介した摺擦時に、現像ブレード２１における現像ローラ１７との当接部２１ａ１を研磨する力がさらに強くなる。よって、弾性部材２１ａ表面に付着したトナー等の清掃効果がより高くなり、トナーの融着による縦スジの発生タイミングをより遅くらせることができたものと考えられる。また、トナー表面に付着している無機微粒子の体積平均粒径が大きいほど、その効果が大きい。なお、トナー表面に付着している無機微粒子の体積平均粒径が６０ｎｍ以上と大きい場合について、実施例８−５と実施例８−７を比較し、検討を行った。この場合であっても、トナー表面に付着している無機微粒子の量が多い（無機微粒子による表面被覆率が高い）方が、ハーフトーン画像上に縦スジが発生するタイミングを遅くらせることができた。
In Examples 8-4 to 8-7, the volume average particle diameter of the inorganic fine particles adhering to the toner surface is as large as 60 nm or more, compared with Examples 8-1 to 8-3. Therefore, the force of polishing the abutting portion 21a1 of the developing
また、実施例９も、実施例１よりもハーフトーン画像上に縦スジが発生するタイミングを遅らせることができた。これは、以下の理由によるものと考えられる。 Also, in Example 9, the timing at which vertical streaks occur on the halftone image can be delayed as compared with Example 1. This is considered to be due to the following reasons.
実施例９は、トナー表面に荷電制御粒子を付着させており、トナーの摩擦帯電量が高い。そのため、鏡像力による現像ローラ１７上へのトナーの保持が強くなり、現像ローラ１７表面の移動によるトナーの搬送力が強くなる。つまり、現像ブレード２１と現像ローラ１７との接触領域において、弾性部材２１ａ表面付近のトナーが滞留しにくくなる。よって、弾性部材２１ａ表面にトナーが付着し、融着しにくくすることができ、縦スジが発生するタイミングを遅らせることができたものと考えられる。
In Example 9, charge control particles are attached to the toner surface, and the frictional charge amount of the toner is high. For this reason, the toner is held on the developing
また、実施例１０も、実施例１よりもハーフトーン画像上に縦スジが発生するタイミングを遅らせることができた。これは、以下の理由によるものと考えられる。 Also, in Example 10, the timing at which vertical streaks occur on the halftone image can be delayed as compared with Example 1. This is considered to be due to the following reasons.
実施例１０は、現像ローラ１７にアルミナ表面層１７ｂ２を設けているため、トナーの帯電量が高くなる。よって、実施例９と同様に、弾性部材２１ａ表面にトナーが付着して融着しにくくすることができ、縦スジが発生するタイミングを遅らせることができたものと考えられる。
In Example 10, since the alumina surface layer 17b2 is provided on the developing
また、実施例１１も、実施例１よりもハーフトーン画像上に縦スジが発生するタイミングを遅らせることができた。これは、以下の理由によるものと考えられる。 Also, in Example 11, the timing at which vertical streaks occur on the halftone image can be delayed as compared with Example 1. This is considered to be due to the following reasons.
実施例１１は、現像ブレード２１に−３００Ｖの直流電圧を印加して、現像ブレード２１と現像ローラ１７の芯金とが等電位になるように設けている。そのため、現像ブレード２１と現像ローラ１７との接触領域において、現像ブレード２１と現像ローラ１７との間の電位差により、弾性部材２１ａ表面に帯電量の低いトナーや逆極性に帯電したトナーが引き寄せられて付着するのが低減される。よって、弾性部材２１ａ表面にトナーが付着して融着しにくくなり、縦スジが発生するタイミングを遅らせることができたものと考えられる。
In Example 11, a DC voltage of −300 V is applied to the developing
以上のように、実施例８〜１１によれば、実施例１と同様の効果が得られると共に、更に弾性部材２１ａ表面にトナーが付着して融着するのを抑制することができる。よって、長期間にわたってより高品質な画像が出力可能となる。
As described above, according to Examples 8 to 11, the same effects as those of Example 1 can be obtained, and furthermore, toner can be prevented from adhering to and fusing to the surface of the
＜その他＞
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
<Others>
As mentioned above, although this invention was demonstrated according to the specific Example, this invention is not limited to the above-mentioned Example.
例えば、上述の実施例では、正規帯電極性が負極性である感光体ドラムやトナーを用いたが、これに限定されるものではなく、正規帯電極性が正極性である感光体ドラムやトナーを用いてもよい。その場合には、必要に応じて帯電ローラや現像ローラを始めとする各部材に印加する電圧の極性を変える必要がある。当業者は斯かる変更を容易に行うことができる。 For example, in the above-described embodiment, the photosensitive drum or toner having a normal charging polarity of negative polarity is used. However, the present invention is not limited to this, and a photosensitive drum or toner having a normal charging polarity of positive polarity is used. May be. In that case, it is necessary to change the polarity of the voltage applied to each member such as the charging roller and the developing roller as necessary. Those skilled in the art can easily make such changes.
４ 現像ユニット
７ プロセスカートリッジ
１３ 感光体ユニット
１７ 現像ローラ
１８ 現像枠体
２０ トナー供給ローラ
２１ 現像ブレード
２１ａ 弾性部材
２１ｂ 支持部材
２３ 揺動支点軸
２４ 加圧バネ
２５ シール部材
１００ 画像形成装置
１００ａ 装置本体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 Developing unit 7
Claims (21)
前記現像容器に回転可能に設けられ、前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像容器に支持され、前記現像剤担持体に担持される現像剤を規制する板状の弾性部材であって、前記現像容器により支持される支持部とは反対側である自由端側の先端部が前記現像剤担持体の移動方向の上流側を向いた状態で前記現像剤担持体に当接する弾性部材と、
を有し、
前記現像剤担持体との当接部に連続する該当接部より前記移動方向の下流側の前記弾性部材の表面を通る基準面と、前記弾性部材と前記現像剤担持体との当接位置における無負荷時の前記現像剤担持体の接平面とのなす角度は１０°以上４５°以下であり、
前記弾性部材は、前記当接部を含む第１領域と、前記第１領域に連続して前記支持部側に設けられた、前記第１領域よりも剛性が低い第２領域と、を有し、前記第２領域は、前記基準面よりも前記下流側に設けられ、且つ、
前記弾性部材は、前記支持部から前記先端部までの自由長さ方向における少なくとも１箇所で折り曲げられた板状部材で形成されていることを特徴とする現像装置。 A developer container containing a developer;
A developer carrier that is rotatably provided in the developer container and carries the developer, and a plate-like elasticity that is supported by the developer container and regulates the developer carried on the developer carrier. A free end of the support member supported by the developer container, the front end of the member facing the upstream side in the moving direction of the developer carrier. A contact elastic member;
Have
A reference plane passing through the surface of the elastic member downstream in the moving direction from a corresponding contact portion continuous with the contact portion with the developer carrier, and a contact position between the elastic member and the developer carrier. The angle formed by the tangent plane of the developer carrying member when no load is 10 ° or more and 45 ° or less,
The elastic member includes a first region including the contact portion, and a second region having a rigidity lower than that of the first region, which is provided on the support unit side continuously to the first region. The second region is provided on the downstream side of the reference surface , and
The developing device according to claim 1, wherein the elastic member is formed of a plate-like member that is bent at at least one point in the free length direction from the support portion to the tip portion .
前記弾性部材を回動させて前記弾性部材を前記現像剤担持体に押圧する方向に付勢する付勢手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の現像装置。 The elastic member is rotatably supported by the developing container,
An apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it has a biasing means for biasing said elastic member by rotating the elastic member in a direction for pressing the developer carrier .
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