JP6953195B2 - 現像装置、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Description
第1の回転方向に回転可能な現像剤担持ローラと、
該現像剤担持ローラの表面上に担持された現像剤層の厚みを規制する現像剤規制部材と、を有する現像装置において、
該現像剤規制部材は、現像剤層厚規制部と、突出し部とを有し、
該現像剤規制部材は、該現像剤層厚規制部において、該現像剤担持ローラの表面と当接部を形成し、
該突出し部は、該現像剤担持ローラに対向する側が凹形状を有しており、
該突出し部は、該当接部より該現像剤担持ローラの該第1の回転方向の上流側において、該現像剤担持ローラの表面との間に間隙を有しており、かつ、該間隙の幅をHとしたとき、該間隙は、数式(1)を満たす間隙幅Hを有する部分を有し、
該部分における間隙幅Hの最大値および最小値をそれぞれHmax及びHminとしたとき、HmaxおよびHminが、数式(2)を満たし、
該部分の連続した長さをLとしたときに、Lが、数式(3)を満たし、かつ、該部分の連続した長さLの全てにわたって、該突き出し部の該現像剤担持ローラに対向する側の表面が凹状に湾曲している、ことを特徴とする現像装置が提供される:
数式(1)
0.05mm≦H≦0.5mm
数式(2)
Hmax/Hmin≦3.0
数式(3)
L≧0.8mm。
本発明に係る現像装置は、回転可能な現像剤担持ローラと、該現像剤担持ローラの表面上に担持された現像剤層の厚みを規制する現像剤規制部材とを有する。該現像剤規制部材は、現像剤層厚規制部と、突出し部とを有する。
該現像剤層厚規制部は、該現像剤担持ローラの表面と当接部を形成し、該突出し部は、該現像剤担持ローラに対向する側が凹形状を有している。また、該突出し部と、該現像剤担持ローラの表面とは、該当接部よりも該現像剤担持ローラの回転方向の上流側において、間隙を形成している。そして、
該間隙の幅をHとしたとき、該間隙は、その幅Hが、下記数式(1)を満たす部分を有する。
数式(1)
0.05mm≦H≦0.5mm。
また、該部分におけるHの最大幅(最大値)及び最小幅(最小値)をそれぞれHmax及びHminとしたときに、HmaxおよびHminが、数式(2)を満たす:
数式(2)
Hmax/Hmin≦3.0。
さらに、該部分の連続した長さをLとしたときに、Lは、数式(3)を満たし、かつ、該部分の連続した長さLの全てにわたって、該突き出し部の該現像剤担持ローラに対向する側の表面が凹状に湾曲している:
数式(3)
L≧0.8mm。
また、「当接部」とは、現像剤層厚規制部と現像剤担持ローラの表面とが当接する部分を意味する。更に、現像剤層厚規制部が回転する現像剤担持ローラと最初に当接する箇所を当接部の「上流端」という。現像剤層厚規制部と現像剤担持ローラとの当接が終了する箇所を当接部の「下流端」という。該当接部の上流端よりもさらに上流側を「当接部より上流側」という。また、「長手方向」とは、現像剤担持ローラの回転軸に平行な方向を意味し、図2の紙面に垂直な方向を意味する。「短手方向」とは、図2のX方向を意味し、「厚さ方向」とは、図2のZ方向を意味する。
本発明の一態様に係る現像剤担持ローラは、例えば、図8に示すように、円柱状または中空円筒状の導電性の基体41の外周面に導電性弾性層42が形成され、導電性弾性層の外周面に表面層43が積層された構成とされる。現像剤担持ローラの構成はこれに限定されず、公知の現像剤担持ローラを使用することができる。
現像剤担持ローラに用いられる基体は、導電性を有し、その上に設けられる導電性弾性層を支持する機能を有する。基体の材質としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケルの如き金属;これらの金属を含むステンレス鋼、ジュラルミン、真鍮及び青銅の如き合金を挙げることができる。基体の表面には、耐傷性付与を目的として、導電性を損なわない範囲で、メッキ処理を施すことができる。さらに、基体としては、樹脂製の基材の表面を金属で被覆して表面導電性としたものや、導電性樹脂組成物から製造されたものも使用可能である。
導電性弾性層は、使用される装置において要求される弾性を現像剤担持ローラに付与するために設けられる。具体的な構成としては、中実体、発泡体のいずれであってもよい。また、導電性弾性層は、単層であっても、複数の層からなっていてもよい。例えば、現像剤担持ローラは、感光ドラム、及び現像剤と常に圧接しているので、これらの部材間において相互に与えるダメージを低減するため、低硬度、低圧縮永久歪の特性を持つ導電性弾性層が設けられる。
現像剤担持ローラには、現像剤搬送、帯電付与等の現像剤担持ローラとして必要とされる特性を満たすため、導電性弾性層の外周に表面層の如き層が設けられていてもよい。表面層は上記特性を満たすため、樹脂層であることが好ましく、表面層を構成する樹脂としては例えば、フッ素樹脂,ポリアミド樹脂,メラミン樹脂,シリコーン樹脂,ウレタン樹等及びこれらの混合物が挙げられる。
本発明に係る現像剤規制部材は、現像剤層厚規制部と突出し部とを有し、該突出し部は、現像剤担持ローラに対向する側の表面が凹状に曲っている。現像剤規制部材の代表的な構成は、ブレード部材と支持部材とからなり、ブレード部材が現像剤層厚規制部と突出し部とを有するものである。現像剤規制部材の一例を図2に示す。図2において、現像剤規制部材8は、支持部材32と、ブレード部材31を有し、ブレード部材31の先端方向には突出し部31cが設けられている。
支持部材の材質としては、特に限定されず、クロメート処理の如き表面処理が施された表面処理鋼板、ステンレス鋼、りん青銅、アルミニウムなどの金属や、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂などの樹脂を挙げることができる。樹脂を使用する場合で導電性が必要とされる場合は、樹脂に導電材料を加えることが好ましい。
ブレード部材の材質も特に限定されず、ゴム、熱可塑性エラストマーの如き弾性材料、各種樹脂が挙げられる。具体的には以下のものが挙げられる。ゴム弾性を有する熱硬化性ポリウレタンゴム、シリコーンゴム、液状ゴムの如きゴム;ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂等の如き熱可塑性樹脂;ポリエステルエラストマー、ポリウレタンエラストマー、ポリアミドエラストマーの如き熱可塑性エラストマー。
支持部材やブレード部材や接着剤層には、必要に応じて導電剤を付与することができる。導電剤としては、イオン導電剤やカーボンブラックのような電子導電剤が挙げられる。
現像剤規制部材の突出し部は、現像剤担持ローラに対向する側が、凹形状を有している。具体的には、例えば、現像剤担持ローラに対応する側の表面が、凹状に曲っている。このことにより、現像剤担持ローラの表面に対して数式(1)及び(2)を満たす間隙を、現像剤担持ローラの回転方向の長い距離に亘って、確保することが可能になる。突出し部の形状としては、直線が折れ曲った形状、湾曲した形状などをとりうるが、湾曲した形状が好ましい。湾曲した形状である場合は角が存在しないため、突出し部の表面側の現像剤を円滑に循環させせることができる。更に、突出し部の表面の湾曲形状は、現像剤担持ローラの断面円の同心円上にある円弧形状であることが好ましい。その場合、現像剤担持ローラの表面に対して小幅の間隙を、一定の状態で、現像剤担持ローラの回転方向の長い距離に亘って、確保することが可能になる。突出し部の形状としては、例えば、図2〜図7等に示す形状が挙げられる。
本発明の一態様に係る現像装置の一例を図1に示す。この現像装置9は、現像剤34を収納する現像容器6と、前記現像剤34を搬送する現像剤担持ローラ1と、前記現像剤担持ローラの表面の現像剤層の厚みを規制する現像剤規制部材8で構成されている。必要に応じて現像剤供給ローラ7等が、備えられていてもよい。
当該部分の間隙の幅(H)が、0.05mmより小さい場合は、現像剤を強く詰めた状態が強固になりすぎるため、現像剤の循環が不足し、現像剤担持ローラから剥ぎ取られた現像剤と現像剤容器から供給される現像剤の帯電量が均一になり難い。また、当該部分の間隙の幅(H)が0.5mmより大きい場合は、突出し部の間隙領域に現像剤が詰まった状態にならず現像剤同士の摺擦が不足する。そのため、白ベタ画像の現像後の帯電量の高くなりすぎた現像剤を現像剤担持ローラの表面から剥ぎ取る効果が得られない。
当該部分の間隙の幅(H)は、より好ましくは、0.05mm以上0.3mm以下である。この範囲であると、現像剤担持ローラの表面の現像剤の剥ぎ取りと、突出し部の間隙領域での現像剤の循環がより良く行われる。
本発明の一態様に係るプロセスカートリッジは、本発明に係る現像装置を有し、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されている。本発明の一態様に係るプロセスカートリッジの一例を図9に示す。図9に示すプロセスカートリッジは、現像装置9、感光体5、クリーニング装置12を有し、これらが一体化されて電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に設けられる。現像装置9としては以下に説明する電子写真画像形成装置の画像形成ユニットと同様のものを挙げることができる。本発明のプロセスカートリッジは、上記構成の他、感光体上の現像剤像を記録材に転写する転写部材などを上記の部材と共に一体的に設けた構成とすることもできる。
本発明の一態様に係る電子写真画像形成装置は、本発明に係る現像装置を有する。本発明の電子写真画像形成装置の一例を図10に示す。図10において、イエロートナー(現像剤)、マゼンダトナー(現像剤)、シアントナー(現像剤)、ブラックトナー(現像剤)の各色現像剤毎に設けられている画像形成ユニットa〜dが設けられる。各画像形成ユニットa〜dには、それぞれ矢印方向に回転する静電潜像担持体としての感光体5が設けられている。各感光体5の周囲には、帯電装置11、不図示の露光手段、現像装置9が設けられている。帯電装置11は、感光体5を一様に帯電するための装置である。露光手段は、一様に帯電処理した感光体5にレーザー光10を照射して静電潜像を形成する手段である。現像装置9は、静電潜像を形成した感光体5に現像剤を供給し静電潜像を現像する装置である。
1.現像剤規制部材の製造
ブレード部の材料としてポリエステル熱可塑性樹脂(TPEE)(東レ・デュポン株式会社製;商品名ハイトレル4047N)を用いた。支持部材には、SUS‐304‐1/2H材の短手方向15.2mm、厚さ0.08mmの長尺シートを使用した。
基体として、外径6mm、長さ270mmのSUS304製の軸芯体にプライマー(商品名:DY35−051;東レダウコーニング社製)を塗布、焼付けしたものを用意した。この基体を金型内に配置し、下記表1に示す材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を、金型内に形成されたキャビティに注入した。
上記現像剤規制部材No.1と上記現像剤担持ローラNo.1を図1に示す現像装置に取り付けて、間隙の最大幅Hmax、間隙の最小幅Hminが共に0.2mmとなるようにし、割合Hmax/Hminが1.0となるようにした。また、数式(1)及び(2)を満たす該間隙の、現像剤担持ローラの表面の回転方向の連続した長さL(以下、「剥ぎ取り領域の長さL」と称する。)が1.0mmとなるように設定した。
図7は、現像剤規制部材と現像剤担持ローラとの当接部を現像剤規制部材の長手方向に垂直な断面方向から見た図である。デジタルマイクロスコープ(キーエンス社製;VHX−5000)を用いてこの画面を500倍に拡大して観察した。間隙の幅Hが0.05mm以上0.5mm以下、且つ、割合Hmax/Hminが3.0以下となる間隙の長さLを、現像剤担持ローラの表面上で測定した。測定は、現像剤担持ローラの表面上に沿って0.1mmピッチで行った。
電子写真画像形成装置(商品名:CLJ CP4525、HP社製)用のプロセスカートリッジの現像装置に、現像剤担持ローラNo.1及び現像剤規制部材No.1を組み込み、温度15℃、相対湿度10%の低温低湿環境下に24時間放置した。次に、評価用画像の印刷を行い、現像ゴーストの評価を行った。
ランクA:ハーフトーン画像において、濃度差が0.04未満である。
ランクB:ハーフトーン画像において、濃度差が0.04以上0.08未満である。
ランクC:ハーフトーン画像において、濃度差が0.08以上である。
現像剤担持ローラに対向する側の突出し部の表面の曲率半径Rを6.05mm(実施例2)または6.50mm(実施例3)、突出し部の長さL0を1.0mmとする以外は、実施例1と同様にして、現像剤規制部材No.2を得た。間隙の最大幅Hmax、最小幅Hmin、割合Hmax/Hmin、剥ぎ取り領域の長さLは、表4に示す間隙を形成するように設定した。上記以外は、実施例1と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
図3に示すように、突出し部先端で最小幅Hmin:0.10mm、突出し部根元で最大幅Hmax:0.20mm、割合Hmax/Hmin:2.0となる間隙を形成するように設定した。それ以外は、実施例1と同様にして、現像剤規制部材No.4を作製し、更に現像装置を作製し、測定、評価した。
図4に示すように、突出し部先端で最大幅Hmax:0.20mm、突出し部根元で最小幅Hmin:0.10mm、割合Hmax/Hmin:2.0となる間隙を形成するように設定した。それ以外は、実施例1と同様にして、現像剤規制部材No.5を作製し、更に現像装置を作製し、測定、評価した。
Hmax、Hmin、及び割合Hmax/Hminを、表4に示す間隙を形成するように設定した以外は実施例4と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
Hmax、Hmin、及び割合Hmax/Hminを、表4に示す間隙を形成するように設定した以外は実施例5と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
現像剤規制部材は、現像剤担持ローラ側の突出し部の表面の曲率半径Rを6.20mmとし、突出し部の長さL0を、それぞれ、0.8mm(実施例8)、3.0mm(実施例9)または2.0mm(実施例10)とした。それ以外は、実施例1と同様にして、現像剤規制部材No.8〜10を得た。また、剥ぎ取り領域の長さLを0.8mmとなるように設定した。上記以外は、実施例1と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
図6(a)に示すように、現像剤担持ローラ側の突出し部の表面が折れ曲り形状とし、突出し部の長さL0を、先端側突出し部長さL01、中央突出し部長さL02、根元側突出し長さL03に3等分した現像剤規制部材No.11を作製した。また、L01とL02およびL02とL03の突出し部表面側の成す角度は170°とした。上記以外は、実施例1と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
現像剤担持ローラに対向する側の突出し部の表面の曲率半径Rを6.30mmとし、突出し部の長さL0を1.0mmとする以外は、実施例1と同様にして、現像剤規制部材No.12を得た。また、Hmax:0.30mm、Hmin:0.30mm、となるように設定した。上記以外は、実施例1と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
現像剤規制部材の現像剤担持ローラに対向する側の突出し部の表面の曲率半径Rを6.30mmとし、突出し部の長さL0を1.0mmとした。また、図3に示すように、突出し部の先端の間隙がHmin:0.10mm、突出し部の現像剤層厚規制部側の間隙がHmax:0.30mm、割合Hmax/Hmin:3.0となる間隙が形成されるように設定した。それ以外は、実施例4と同様にして、現像剤規制部材No.13を得た。次いで、実施例1と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
現像剤規制部材の現像剤担持ローラに対向する側の突出し部の表面の曲率半径Rを6.30mmとし、突出し部の長さL0を1.0mmとした。また、図4に示すように、突出し部の先端の間隙がHmax:0.30mm、突出し部の現像剤層厚規制部側の間隙がHmin:0.10mm、割合Hmax/Hmin:3.0となる間隙が形成されるように設定した。それ以外は、実施例5と同様にして、現像剤規制部材No.14を得た。次いで、実施例1と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
現像剤層厚規制部の長さWが、それぞれ、1.0mm(実施例15)、3.0mm(実施例16)または5.0mm(実施例17)となるように設定した以外は実施例1と同様にして現像剤規制部材No.15〜17を作製した。次いで、実施例1と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
現像剤担持ローラに対向する側の突出し部の表面の曲率半径Rを6.20mm、突出し部の長さL0を4.0mmに変更した以外は実施例1と同様にして現像装置を作製し、測定、評価した。
この実施例は、支持部材とブレード部材が同一の材料で形成された図6(b)に示す現像剤規制部材を使用した例である。
下記表3の成分(1)の欄に示す2種類の材料を温度80℃で3時間、攪拌しながら反応させてNCO%8.50%のプレポリマーを得た。このプレポリマーに、表3の成分(2)の欄に示す5種類の材料を混合してポリウレタンエラストマー原料組成物を調製した。成形用金型のキャビティに、この組成物を注入し、温度130℃で2分間かけて硬化させた後に脱型して、弾性部材を得た。この弾性部材を、長手方向:226mm、短手方向:15.2mm、厚み:2.0mmのサイズに切断した。次いで更に加工して、現像剤担持ローラに対向する側の突出し部の表面の曲率半径Rが6.20mm、突出し部の長さL0が1.0mmの、図6(b)に示す現像剤規制部材No.19を得た。
上記現像剤規制部材を用いた以外は、実施例1と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
図6(c)に示すように、支持部材とブレード部材が同一の材料で形成された現像剤規制部材を使用した。SUS‐304‐1/2H材製の材料を短手方向15.2mm、長手方向226mm、厚さ0.08mmの部材をプレス加工して現像剤規制部材No.20を作製した。上記以外は、実施例1と同様にして、現像剤担持ローラおよび現像剤規制部材を現像装置に組み込み、測定、評価した。
現像剤規制部材は、現像剤担持ローラに対向する側の突出し部の表面を直線形状とし、突出し部の表面の中央部の間隙が最小幅Hmin:0.20mmになる間隙が形成されるように設定した現像剤規制部材No.21を作製した。上記以外は、実施例1と同様にして、現像剤担持ローラおよび現像剤規制部材を現像装置に組み込み、測定、評価した。
現像剤規制部材は、曲率半径Rを6.03mmとし、間隙の最大幅Hmax、最少幅Hminが共に0.03mmになる間隙が形成されるように設定した。上記以外は、実施例1と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
現像剤規制部材は、曲率半径Rを6.60mmとし、間隙の最大幅Hmax、最少幅Hminが共に0.6mmになる間隙が形成されるように設定した。上記以外は、実施例1と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
現像剤規制部材は、突出し部の長さL0を0.5mmとし、剥ぎ取り領域の長さLが0.5mmになる間隙が形成されるように設定した。上記以外は、実施例1と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
図3に示すように、突出し部先端の間隙が最小幅Hmin:0.05mm、突出し部根元の間隙が最大幅Hmax:0.20mm、割合Hmax/Hminが4.0となる間隙が形成されるように設定した。それ以外は、実施例1と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
図4に示すように、突出し部先端の間隙が最大幅Hmax:0.20mm、突出し部根元の間隙が最小幅Hmin:0.05mm、割合Hmax/Hminが4.0となる間隙が形成されるように設定した。それ以外は、実施例1と同様にして、現像装置を作製し、測定、評価した。
8‥‥現像剤規制部材
9‥‥現像装置
31a‥‥現像剤層厚規制部
31b‥‥段差部
31c‥‥突出し部
H‥‥間隙の幅
L‥‥数式(1)及び(2)を満たす間隙の、現像剤担持ローラの表面の回転方向の連続した長さ
W‥‥現像剤層厚規制部の現像剤担持ローラの回転方向の長さ
Claims (11)
- 第1の回転方向に回転可能な現像剤担持ローラと、
該現像剤担持ローラの表面上に担持された現像剤層の厚みを規制する現像剤規制部材と、を有する現像装置において、
該現像剤規制部材は、現像剤層厚規制部と、突出し部とを有し、
該現像剤規制部材は、該現像剤層厚規制部において、該現像剤担持ローラの表面と当接部を形成し、
該突出し部は、該現像剤担持ローラに対向する側が凹形状を有しており、
該突出し部は、該当接部より該現像剤担持ローラの該第1の回転方向の上流側において、該現像剤担持ローラの表面との間に間隙を有しており、かつ、該間隙の幅をHとしたとき、該間隙は、数式(1)を満たす間隙幅Hを有する部分を有し、
該部分における間隙幅Hの最大値および最小値をそれぞれHmax及びHminとしたとき、HmaxおよびHminが、数式(2)を満たし、
該部分の連続した長さをLとしたときに、Lが、数式(3)を満たし、かつ、該部分の連続した長さLの全てにわたって、該突き出し部の該現像剤担持ローラに対向する側の表面が凹状に湾曲している、ことを特徴とする現像装置:
数式(1)
0.05mm≦H≦0.5mm
数式(2)
Hmax/Hmin≦3.0
数式(3)
L≧0.8mm。 - 前記凹状に湾曲している表面の形状が、前記現像剤担持ローラの断面円の同心円上にある円弧形状である請求項1に記載の現像装置。
- 前記現像剤層厚規制部と前記突出し部との間に段差を有する請求項1または2に記載の現像装置。
- 前記間隙幅Hが、0.05mm以上0.3mm以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の現像装置。
- 前記長さLが、3.0mm以下である請求項1〜4のいずれか一項に記載の現像装置。
- 前記現像剤層厚規制部の前記現像剤担持ローラの回転方向の長さWが、1.0mm以上5.0mm以下である請求項1〜5のいずれか一項に記載の現像装置。
- 前記現像剤規制部材は支持部材とブレード部材とを有し、該ブレード部材が前記現像剤層厚規制部と前記突出し部を有する請求項1〜6のいずれか一項に記載の現像装置。
- 前記支持部材の一端にブレード部材が配置され、該支持部材が前記突出し部の位置まで延在している請求項7に記載の現像装置。
- 前記ブレード部材が熱可塑性エラストマーである請求項8に記載の現像装置。
- 電子写真画像形成装置の本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
請求項1〜9の何れか一項に記載の現像装置を備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 現像装置を備える電子写真画像形成装置であって、
該現像装置は、請求項1〜9の何れか一項に記載の現像装置であることを特徴とする電子写真画像形成装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016150121 | 2016-07-29 | ||
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