JP6953205B2 - 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
また、本発明は、高品位な電子写真画像の形成に資するプロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。
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、を有する現像装置であって、
該現像剤規制部材の少なくとも一部は、該現像剤担持ローラの表面に押圧接触させられて、該現像剤担持ローラと該現像剤規制部材との間で当接部を形成しており、
該当接部の、該現像剤担持ローラの周方向の当接幅Wが1.0mm以上5.0mm以下であり、
該当接部における当接圧は、該当接部の該第1の回転方向における上流側の端部から、下流側に該当接幅Wの20%以内の領域に最大値を有し、
該当接部内の、該当接部の上流端から下流側に、該当接幅Wの30%の点から、該当接部の上流端から下流側に、該当接幅Wの90%の点までの領域における当接圧が、0.08MPa以上0.18MPa以下であることを特徴とする現像装置が提供される。
本発明の一態様に係る現像装置は、第1に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。該現像剤規制部材の少なくとも一部は、該現像ローラの表面に押圧接触させられて、該現像剤担持ローラと該現像剤規制部材との間で当接部を形成している。
該当接部の、該現像剤担持ローラの周方向の当接幅Wが1.0mm以上5.0mm以下である。
また、該当接部において、当接圧は、該当接部の該第1に回転方向における上流側の端部(以降、「当接部の上流端」ともいう)から、下流側に該当接幅Wの20%以内の領域(以降、「第1の領域」ともいう)に最大値を有する。さらに、該当接部内の、該当接部の上流端から下流側に、該当接幅Wの30%の点から、該当接部の上流端から下流側に、該当接幅Wの90%の点までの領域(以降、「第2の領域」ともいう)における当接圧は、0.08MPa以上0.18MPa以下である。
更に、本発明において、「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。
現像剤担持ローラは、例えば、図5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。
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。現像剤担持ローラは、感光ドラム、及び現像剤規制部材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、例えば、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。
本発明の一態様に係る現像剤規制部材の一例を図2に示す。図2は現像剤規制部材が現像剤担持ローラの表面に当接された状態を示している。現像剤規制部材は、少なくとも支持部材32と、ブレード部材31を有し、支持部材とブレード部材は単一の材料で構成されていても、それぞれ異なる材料で構成されていてもよい。現像剤規制部材に用いられる支持部材としては、ブレード部材の支持が可能であれば、特に制限されない。尚、本発明において、支持部材及びブレード部材は、両者が互いに別箇独立した部材として存在する形態に限定されず、両者が一体化されて現像剤規制部材の支持部及びブレード部として存在する形態も含まれる。
支持部材の材質としては、特に限定されず、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。
本発明の一態様に係る現像装置は、現像剤担持ローラと現像剤規制部材との当接部における現像剤担持ローラの周方向の当接幅Wが1.0mm以上5.0mm以下であり、該当接部における当接圧が、該当接部の上流端から該当接幅Wの20%以内の領域に最大値を有し、かつ、該上流端から該当接幅Wの30〜90%の領域で0.08MPa以上0.18MPa以下であることを特徴としている。
図4(a):現像剤担持ローラの断面円と同じ円弧形状を持つ現像剤層厚規制部を、現像剤規制部材の先端部を現像剤担持ローラの表面に近づけるように傾けた状態で押し当ててなる構成。
図4(b):現像剤担持ローラの断面円と同じ円弧形状を持つ現像剤層厚規制部を、現像剤担持ローラの断面円の中心と現像剤層厚規制部の円弧の中心をずらして押し当ててなる構成。
図4(c):現像剤担持ローラの断面円と同じ円弧形状の先端側に前記断面円よりも小さい曲率半径の円弧形状を持つ現像剤層厚規制部を押し当てる方法である。
図4(d):現像剤担持ローラの断面円と同じ円弧形状の先端側に凸部を有する形状を持つ現像剤層厚規制部を押し当ててなる構成。
現像装置において、現像剤規制部材と現像剤担持ローラとの当接部における現像剤担持ローラの周方向の当接幅Wは、1.0mm以上5.0mm以下である。当接幅Wは、より好ましくは、1.0mm以上2.0mm以下である。当接幅Wが1.0mm未満である場合、現像剤規制部材と現像剤との摺擦距離が過度に短くなる。その結果、現像剤への電荷付与不足となり、カブリ等の画像不良が発生する。また、当接幅Wが5.0mmを超える場合、現像剤規制部材と現像剤との摺擦距離が過度に長くなり、現像剤が劣化しやすくなる。その結果、現像剤自体が電荷を保持しにくくなり、濃度薄などの画像不良が発生する。
現像装置において、現像剤規制部材と現像剤担持ローラとの当接部における当接圧は、該当接部の、現像剤担持ローラの第1の回転方向bに対して上流側の端部(当接部の上流端、図2における点A)から当接幅Wの20%以内の領域、すなわち、「第1の領域」(例えば、図2における領域201)において最大値を有する。現像剤層厚規制部では、現像剤が現像剤規制部材と当接し始める上流部で、適正な現像剤の層厚を現像剤担持ローラ上に規制した上で、現像剤規制部材との摺擦により適正な電荷が現像剤に付与される。現像剤層の厚みを規制してから電荷付与することで、現像剤に無駄無く適正な電荷を与えることができる。
現像装置において、前記当接部の上流端から該第1の回転方向の下流側の、当接幅Wの30%の点から、前記当接部の上流端から該第1の回転方向の下流側の、当接幅Wの90%の点までの領域、すなわち、「第2の領域」(例えば、図2における領域202である)における当接圧は、0.08MPa以上0.18MPa以下である。本発明の現像装置は、当接部31aにおける当接圧を、第1の領域において最大値とすることで現像剤層の厚みを規制している。また、第2の領域における当接圧を0.08〜0.18MPaの範囲内とすることで、第2領域にて現像剤に適正に電荷を付与するものである。
プロセスカートリッジは、本発明の一態様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。本発明のプロセスカートリッジの一例を図6に示す。図6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としては以下の電子写真画像形成装置にて説明する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、上記の構成の他、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。
電子写真画像形成装置は、本発明の一態様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7に示す。図7の電子写真画像形成装置において、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る画像形成ユニットa〜dが設けられている。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、感光体5を一様に帯電するための帯電装置11、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不図示の露光手段、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現像装置9が設けられている。
1.現像剤規制部材の製造
ブレード部材の材料として、熱可塑性エステル樹脂(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。支持部材の材料として、厚さ0.08mmのステンレス鋼(SUS‐304‐1/2H材)を、幅15mmの長尺シートとして使用した。
基体として、外径6mm、長さ270mmのステンレス鋼(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、現像装置を作製した。
図4(a)に示すように、現像剤規制部材の先端部を、現像剤担持ローラの表面に近づけるように傾けた状態で押し当てて、当接部における当接圧の最大値が0.5Mpaで、当接部の上流端にあり、該上流端から当接幅Wの30〜90%の領域の当接圧が0.15〜0.1MPaになるように当接した。当接幅、当接圧分布を測定し、評価した。当接圧の分布を図3(a)に示す。図3において縦軸は当接圧P(MPa)であり、横軸は当接部の上流端の位置を0mmとする当接部の幅方向の位置D(mm)を示す。
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上記現像装置を組み込み、以下の画像評価を行った。
現像装置の現像容器内にブラック用の現像剤100gを充填した。次いで、プロセスカートリッジを電子写真画像形成装置に組み込み、温度15℃、相対湿度10%の低温低湿環境下に24時間放置した。その後、印字率が2%の画像の連続出力を繰り返した。999枚の連続出力毎にベタ白画像を1枚出力し、これを10000枚まで繰り返し、以下の方法でカブリ値を10回測定した。カブリ値は、反射濃度計TC−6DS/A(商品名、東京電色社製)を用いて、画像形成前の記録材の反射濃度R1と、ベタ白画像を出力した記録材の反射濃度R2を測定し、反射濃度の増加分「R2−R1」をカブリ値とした。反射濃度は、記録材の画像印刷領域の左上端、右上端、左下端、右下端(それぞれ、画像印刷領域境界から2cm)と中央の5点において測定した。画像形成前の記録材では5点の測定値の相加平均値を反射濃度R1とした。ベタ白画像を出力した記録材では、5点の測定値のうち最大値を反射濃度r2とした。このようにして得られた10個のr2の相加平均値としてR2を算出し、次いでカブリ値を算出し、以下の基準で評価した。
ランクA:カブリ値が1.0未満である。
ランクB:カブリ値が1.0以上かつ3.0未満である。
ランクC:カブリ値が3.0以上かつ5.0未満である。
ランクD:カブリ値が5.0以上である。
現像剤層厚規制部の円弧の長さを表5に示す値に変更した以外は実施例1と同様にして現像装置の作製、測定及び評価を実施した。
当接圧の最大値及び上流端から当接幅Wの30〜90%の領域の当接圧を表5に示す値に変更した以外は実施例1と同様にして現像装置の作製、測定及び評価を実施した。
現像剤規制部の円弧の中心位置と、現像剤担持ローラの外径の中心位置とを、ずらすことで、現像剤規制部材の先端部が現像剤担持ローラの表面に当接するように押し当て、当接圧の最大値が0.5Mpaで当接幅Wの上流端にあり、該上流端から当接幅Wの30〜90%の領域の当接圧が0.16〜0.1MPaになるように当接した。これら以外は実施例1と同様にして、現像装置の作製、測定及び評価を実施した。
押出し用金型の成形キャビティの形状を所定の形状に加工し、現像剤規制部材の現像剤層厚規制部の表面に、2種類の内側に凹の円弧が形成された現像剤規制部材No.9を得た。即ち、現像剤規制部材の現像剤層厚規制部の先端部の表面に半径5.0mm、長さ0.6mmの円弧、後端部側の表面に半径6.0mm、長さ1.4mmの円弧を形成した。
押出し用金型の成形キャビティの形状を所定の形状に加工して、現像剤規制部材の現像剤層厚規制部の表面に凸部が形成された現像剤規制部材No.10を得た。即ち、現像剤規制部材の現像剤層厚規制部の先端部を含む表面に高さが0.1mm、長さが0.4mmの凸部を形成し、後端部側の表面に半径6.0mm、長さ1.8mmの凹の円弧を形成した。
ブレード部材として熱可塑性ウレタン樹脂(商品名:ミラクトランXN−2001;東ソー株式会社製)を使用して現像剤規制部材No.11を得た。これ以外は実施例1と同様にして、現像装置の作製、測定及び評価を実施した。
現像剤規制部材の先端部を実施例1よりも傾ける角度を小さくした状態で、現像剤担持ローラの表面に近づけて押し当てて、当接圧が上流端から当接幅Wの10%の位置に0.5Mpaの最大値を有し、上流端から当接幅Wの30〜90%の領域の当接圧が0.16〜0.1MPaになるように当接した。これら以外は実施例1と同様にして、現像装置の作製、測定及び評価を実施した。
現像剤規制部材の先端部を実施例4よりも傾ける角度を小さくした状態で、現像剤担持ローラの表面に近づけて押し当てて、当接圧が上流端から当接幅Wの20%の位置に0.5Mpaの最大値を有し、上流端から当接幅Wの30〜90%の領域の当接圧が0.17〜0.1MPaになるように当接した。これら以外は実施例1と同様にして、現像装置の作製、測定及び評価を実施した。
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9(a)に示す現像剤規制部材を使用した例である。
現像剤規制部材用の材料として厚さ0.08mm、幅15mmのステンレス鋼(SUS‐304‐1/2H材)の長尺シートを使用した。この長尺シートを長手方向の長さ220mmで切断し、プレス加工により、現像剤層厚規制部の表面を内側に凹の円弧形状とし、円弧の半径を6.0mm、円弧の長さを2.0mmに加工した。その後クロメート処理を施した表面処理鋼板に溶接固定し、現像剤規制部材No.16(図9(a))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、現像装置を作製した。次いで、現像剤規制部材の先端部を現像剤担持ローラの表面に近づけるように傾けた状態で押し当てて、当接圧の最大値が0.5Mpaで当接部Wの上流端にあり、上流端から当接幅Wの30〜90%の領域の当接圧が0.15〜0.1MPaになるように当接した。これら以外は実施例1と同様にして、現像装置の作製、測定及び評価を実施した。
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9(b)に示す現像剤規制部材を使用した例である。
下記表4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4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(割り型)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、現像剤規制部材を得た。この成形用金型(割り型)のキャビティの形状は、現像剤規制部材の現像剤層厚規制部を、現像剤担持ローラの表面に対して円弧形状とし、円弧の半径を6.0mm、円弧の長さを2.0mmに加工可能な形状を有する。得られた現像剤規制部材は、長手方向220mm、短手方向15mm、厚み2.0mmに成形し、クロメート処理を施した表面処理鋼板にホットメルトにて固定し、現像剤規制部材No.17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、現像装置を作製した。次いで、現像剤規制部材の先端部を、現像剤担持ローラの表面に近づけるように傾けた状態で押し当てて、当接圧の最大値が0.5Mpaで当接部の上流端にあり、上流端から当接幅Wの30〜90%の領域の当接圧が0.15〜0.1MPaになるように当接した。これら以外は実施例1と同様にして、現像装置の作製、測定及び評価を実施した。
押出し用金型の成形キャビティの形状を所定の形状に加工し、現像剤規制部材の現像剤層厚規制部を、現像剤担持ローラの表面に対向する表面が内側に凹の円弧形状で、円弧の半径を6.0mm、円弧の長さを0.8mm、5.2mm、または2.0mmに成形した。これ以外は実施例1と同様にして、現像装置を作製した。
押出し用金型の成形キャビティの形状を所定の形状に加工し、現像剤規制部材の現像剤層厚規制部を、現像剤担持ローラの表面に対向する表面が内側に凹の円弧形状で、円弧の半径を6.5mm、円弧の長さを2.0mmに成形した。これ以外は実施例1と同様にして、現像装置を作製した。
8‥‥現像剤規制部材
9‥‥現像装置
31‥‥ブレード部材
31a‥‥現像剤層厚規制部
32‥‥支持部材
Claims (9)
- 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、を有する現像装置であって、
該現像剤規制部材の少なくとも一部は、該現像剤担持ローラの表面に押圧接触させられて、該現像剤担持ローラと該現像剤規制部材との間で当接部を形成しており、
該当接部の、該現像剤担持ローラの周方向の当接幅Wが1.0mm以上5.0mm以下であり、
該当接部における当接圧は、該当接部の該第1の回転方向における上流側の端部から、下流側に該当接幅Wの20%以内の領域に最大値を有し、
該当接部内の、該当接部の上流端から下流側に、該当接幅Wの30%の点から、該当接部の上流端から下流側に、該当接幅Wの90%の点までの領域における当接圧が、0.08MPa以上0.18MPa以下であることを特徴とする現像装置。 - 前記現像剤規制部材の当接部が、前記現像剤担持ローラの表面に対して凹状の曲面を有している請求項1に記載の現像装置。
- 前記当接圧の最大値の位置が、前記上流端である請求項1または2に記載の現像装置。
- 前記当接圧の最大値が0.2MPa以上、1.0MPa以下である請求項1〜3のいずれかの一項に記載の現像装置。
- 前記現像剤規制部材は、少なくとも支持部材及びブレード部材を有し、該ブレード部材は弾性部材から構成されている請求項1〜4のいずれかの一項に記載の現像装置。
- 前記弾性部材が熱可塑性エラストマーである請求項5に記載の現像装置。
- 前記現像剤担持ローラが、円柱状または円筒状の導電性の基体と、その外周面に形成された導電性弾性層と、該導電性弾性層の外周面に形成された表面層と、を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の現像装置。
- 請求項1〜7のいずれかの一項に記載の現像装置を備えることを特徴とする、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。
- 請求項1〜7のいずれかの一項に記載の現像装置を備えることを特徴とする電子写真画像形成装置。
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