JP7020853B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真画像形成装置に関する。

電子写真プロセスを用いたレーザプリンタ等の画像形成装置において、現像剤として一成分トナーを用いた現像方式として、弾性層を有する現像ローラを用いた接触現像方式が従来から知られている。弾性ローラである現像ローラでトナーを担持し、該現像ローラを感光ドラム表面に接触させることで現像を行う。現像ローラへのトナーの供給は、現像ローラに接触する供給ローラにより行う。供給ローラは、現像容器内からトナーを搬送し、現像ローラに付着させるとともに、現像ローラに残ったトナーを一旦除去する機能も担う。現像ローラ上に付着したトナーの層規制及び摩擦帯電による電荷付与は、トナー規制部材を現像ローラに当接することにより行う。トナー規制部材としては、金属薄板を片持ちで支持し、その対向部の腹面を現像ローラに当接するブレード形状のものを用いることが提案されている。トナー規制部材により現像ローラ上にコートされたトナーは、現像ローラ上に印加されたバイアスの電位により、感光ドラム上に形成された静電潜像を現像する（特許文献１）。さらに、トナーコート層の安定化のため、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ローラの移動方向下流側の面）を現像ローラに当接させる構成が提案されている（特許文献２）。

特開昭６２―１１８３７２号公報 特開昭６４－５７２７８号公報

例えば、ブレード形状の規制部材である規制ブレードを用いる場合には、規制ブレードを片持ち支持し、規制ブレードの現像ローラとの対向部の腹面を現像ローラへ当接させる。これにより、現像剤の所望の帯電量が得られるように設定される。このような規制部材を用いる場合には、ゴースト画像不良を生じ易くなることがある。ゴースト画像とは、現像ローラの前周回に現像したトナー像の履歴が次周回以降に、均一な中間調画像中に現像ローラ周期の位相差をもって濃度差として現れる現象である。つまり、ゴースト画像不良を生じるということは、現像しないままの数周回動作した状態と、現像直後で、トナー供給及び規制ブレードを１回だけ通過後の状態において、コート層のトナー乗り量、またはトナー帯電量が異なることを意味する。

例えば、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）を現像ローラに供給するために、現像ローラと摺擦するように設けられた供給ローラを具備する現像装置が知られている（特許文献２）。このような供給ローラは、現像履歴を生じさせないように、トナーの供給と同時に現像残りトナーを剥ぎ取る。結果、このような現像装置を用いる場合、現像履歴の影響を受けにくく、現像ゴーストが抑制される。しかしながら、上記供給ローラを用いる場合、トナーが機械的なストレスを受けトナー劣化を加速する。具体的には、トナーの帯電量の低下及びトナー表面の凹凸の平滑化により付着力の増加を加速し、現像ゴースト等の画像弊害を生じる場合がある。

本発明は、継時的に安定し、現像歴に依らず良好な画像を形成可能な現像装置、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を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の現像装置は、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体を回転可能に支持し、現像剤を収容する現像容器と、
前記現像容器に設けられ、前記現像剤担持体に担持された現像剤の厚みを規制する規制部材と、
を有する現像装置であって、
前記規制部材は、
一端が前記現像容器に固定され、前記一端から前記現像剤担持体の回転方向とは逆方向に延び、他端が自由端となる支持部材と、
前記支持部材の他端側に固定され、前記現像剤担持体の表面に当接する当接部材と、
を有し、
前記当接部材は、
前記現像剤担持体の周面に略沿った凹曲面形状を有する当接曲面と、
前記当接曲面よりも前記現像剤担持体の回転方向における上流側において、前記現像剤担持体の表面に対して当接せずに対向する対向面と、
を有し、
前記当接曲面の前記現像剤担持体の表面に対する当接圧は、前記回転方向における下流側に向かうにつれて小さくなり、
前記現像剤担持体の回転軸方向に見たときに、
前記当接曲面の少なくとも一部が形成する円弧の半径Ｒｂと、前記現像剤担持体の周面の半径Ｒｄとが、
Ｒｂ＞Ｒｄ
の関係を満たし、かつ
前記円弧を通る仮想円の中心Ｐｂが、以下の領域（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）の全てを満たす領域に位置することを特徴とする現像装置。
領域（ｉ）：前記現像剤担持体の中心Ｐｄと点Ｔｅとを通過する仮想直線Ｌｔｐ及び前記現像剤担持体の回転方向における前記仮想直線Ｌｔｐの上流側の範囲を含む領域。
領域（ｉｉ）：前記点Ｔｅを中心とし、前記半径Ｒｂを半径として形成される仮想円Ｃｐ及び前記仮想円Ｃｐの外側の範囲を含む領域。
領域（ｉｉｉ）：前記中心Ｐｄを通り、前記仮想直線Ｌｔｐとなす角が０より大きく４５度以下の仮想直線を含む領域。
ここで、前記点Ｔｅは、前記当接曲面の前記回転方向における上流側の端部であることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明のプロセスカートリッジは、
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であって、
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体に担持された前記静電潜像を現像する、上記の現像装置と、
を有することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体に担持された前記静電潜像を現像する、上記の現像装置と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、経時的に安定し、現像履歴に依らず良好な画像を得ることができる。

本発明の実施例に係る画像形成装置概略断面図 本実施例に係るプロセスカートリッジ概略断面図 本実施例における規制ブレードを説明する概略断面図 本実施例における規制ブレードにより形成される当接圧分布説明図 本実施例における規制ブレードを説明する概略断面図 比較例２における規制ブレードを説明する概略図 比較例３における規制ブレードを説明する概略図 比較例４における規制ブレードを説明する概略図 比較例５における規制ブレードを説明する概略図 比較例１に係るプロセスカートリッジ概略図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の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、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
べきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

［実施例］
図１、図２を参照して、本発明の実施例に係る画像形成装置について説明する。図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。図１に示す画像形成装置は、電子写真プロセス利用のフルカラーレーザプリンタである。図２は、本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの概略構成を示す模式的断面図である。

ここで、画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセスを用いて現像剤（トナー）により記録材（記録媒体）に画像を形成するものである。例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（ＬＥＤプリンタ、レーザビームプリンタなど）、電子写真ファクシミリ装置、及び、電子写真ワードプロセッサ、及び、それら複合機（マルチファンクションプリンタ）などが含まれる。また、記録材とは、画像を形成される物であって、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート、プラスチックシート、布等の記録メディアである。

本実施例に係る画像形成装置において、像担持体である感光ドラム１は、矢印ｒ方向に回転され、帯電装置である帯電ローラ２によって一様な電位Ｖｄに帯電される。次に、感光ドラム１は、露光装置であるレーザ光学装置３からのレーザ光により露光され、その表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４によって現像され、トナー像として可視化される。可視化された感光ドラム１上のトナー像は、一次転写装置５によって中間転写体６に転写されたのち、二次転写装置７によって記録メディアである紙（記録材）８に転写される。転写されずに感光ドラム１に残存した転写残トナーは、クリーニング装置であるクリーニングブレード９により掻き取られる。クリーニングされた感光ドラム１は上述の作用を繰り返し、画像形成を行う。一方、トナー像を転写された紙８は、定着装置１０によって定着された後、機外に排出される。

図２に示すように、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、現像装置４と、クリーニングブレード９とは、一体に構成され、画像形成装置本体（以下、装置本体）に対し着脱可能なプロセスカートリッジ（以下、カートリッジ）１１として構成されている。装置本体には不図示のカートリッジ１１の装着部が４つ用意されている。そして中間転写体６の移動方向上流側から順に、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが充填された４つのカートリッジ１１が装着されており、中間転写体６に順次転写することでカラー画像を形成することができる。なお、プロセスカートリッジとしては、電子写真感光体と、この電子写真感光体に作用するプロセス手段としての帯電装置、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つを一体的にカートリッジ化した他の構成も適宜採用することができる。また、現像装置４を単独で、装置本体あるいはプロセスカートリッジ１１に対して着脱可能に構成してもよい。ここで、装置本体とは、画像形成装置の構成のうちプロセスカートリッジ等の着脱自在な構成を除いた部分である。

感光ドラム１は、導電性基体であるＡｌシリンダ上に、正電荷注入防止層、電荷発生層、電荷輸送層の順に重ねて塗工された有機感光体が積層されて形成されている。また、感光ドラム１の電荷輸送層としてアリレートを用い、電荷輸送層の膜厚は１５μｍに調整した。電荷輸送層は、電荷輸送材料を結着剤と共に溶剤に溶解させて形成される。有機の電荷輸送材料の例としては、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリフェニレンオキシド、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、及び不飽和樹脂等が挙げられる。これらの電荷輸送材料は１種類、または２種類以上組み合わせて用いることができる。

帯電ローラ２は、導電性支持体である芯金に半導電性のゴム層が設けられており、この
帯電ローラの抵抗は、約１０^５Ωの抵抗を示す。

現像装置４は、現像剤であるトナー１２と、現像剤収容部である現像容器１３と、現像ローラ１４と、現像ローラ１４にトナー１２を供給する供給ローラ１５と、現像ローラ１４上のトナーを規制する規制部材である規制ブレード１６と、を備える。現像ローラ１４と供給ローラ１５は、それぞれ回転可能に現像容器１３に支持されている。現像ローラ１４と供給ローラ１５は、モータ等の不図示の動力源から伝達される回転駆動力を受けて、互いに当接する当接部においてお互いが逆方向の速度を持つような方向にそれぞれ回転する。

現像剤担持体としての現像ローラ１４は、導電性支持体である外径φ６（ｍｍ）の芯金電極１４ａの周囲に、導電剤が配合された導電性のゴム層１４ｂを設け、現像ローラ１４基体の外径はφ１１．５（ｍｍ）とした。ここで、ゴム層の材質はシリコンゴム、ウレタンゴム、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン共重合体）、ヒドリンゴム、又はこれらが混合されたゴム、一般的にゴムが使用可能である。本実施例においてはシリコンゴムを２．５ｍｍ，ウレタン層１０ｕｍ形成した。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、本例においてはカーボン粒子を用いた。また、現像ローラ全体の硬度調整のためには、シリコンゴム量と充填剤であるシリカ量を調整することで、所望の硬度を有する現像ローラを作製した。

供給ローラ１５は、導電性支持体である外径φ５（ｍｍ）の芯金電極１５ａの周囲に、発泡ウレタン層１５ｂが設けられている。発泡ウレタン層１５ｂを含んだ供給ローラ１５全体の外径はφ１３（ｍｍ）である。供給ローラ１５と現像ローラ１４の侵入量は１．２ｍｍである。発泡ウレタン層１５ｂには、この周囲に存在するトナー１２の粉圧が作用し、さらに供給ローラ１５が回転することで、トナー１２が発泡ウレタン層内に取り込まれる。トナー１２を含んだ供給ローラ１５は、現像ローラ１４との当接部において現像ローラ１４にトナー１２を供給し、さらに摺擦することでトナー１２に予備的な摩擦帯電電荷を与える。一方、現像ローラ１４へトナー供給を行う供給ローラ１５は、現像部で現像されずに現像ローラ１４上に残留したトナーを引きはがす役割も有する。

供給ローラ１５から現像ローラ１４へ供給されたトナー１２は、規制ブレード１６が現像ローラ１４と当接する位置に達し、所望の帯電量とトナー層厚に調整される。規制ブレード１６は、厚さ８０μｍのＳＵＳブレードであり、現像ローラ１４の回転に逆らう向き（カウンター方向に向くように）に配置されている。この規制ブレード１６により、現像ローラ１４上のトナー１２は規制され、均一なトナー層厚を得るとともに、摺擦による摩擦帯電により所望の電荷量を得る。また、規制ブレード１６には、不図示の電源から供給される電力により、現像ローラ１４に対して－２００Ｖの電位差を有するように電圧が印加される。この電位差は、トナーコート層を安定化させるためのものである。

規制ブレード１６により現像ローラ１４上に形成されたトナー層は、感光ドラム１と当接する現像部へ搬送され、現像部において、反転現像が行われる。当接位置Ａにおいて、現像ローラ１４端部の不図示のコロによって、現像ローラ１４の感光ドラム１への侵入量は４０μｍに設定される。感光ドラムに押しつけられることにより現像ローラ１４表面は変形することで、現像ニップを形成し安定した当接状態により現像を行うことができる。現像ローラ１４は、感光ドラム１とその現像ニップにおいて、感光ドラム１に対して１６０％の周速比を持って同方向に回転する。このような周速差を設ける理由は、現像するトナー量を安定させる役割を有する。

本実施例における具体的な電圧設定について述べる。帯電ローラ２に－１０５０Ｖを印加して感光ドラム１表面を－５００Ｖに均一に帯電することで、暗電位（Ｖｄ）を形成し
、印字部は、露光手段であるレーザにより－１００Ｖ（明電位・Ｖｌ）に調整した。このとき、現像ローラ１４に－３００Ｖの電圧（Ｖｄｃ）を印加することで、ネガ極性のトナーが明電位へ転移する反転現像が行われる。また、｜Ｖｄ－Ｖｄｃ｜をＶｂａｃｋと呼び、Ｖｂａｃｋを２００Ｖとした。

トナー１２は、１成分非磁性トナーであり、結着樹脂、電荷制御剤を含むように調整され、流動化剤などを外添剤として添加することでネガ極性を有するように作製した。トナー１２は、重合法により作製され、平均粒径は約６μｍに調整した。

≪実施例及び比較例≫
（実施例）
図３～図５を参照して、本発明の実施例における規制ブレード１６について説明する。図３（ａ）は、本実施例における規制ブレード１６及びその周辺の構成を説明する模式的断面図である。図３（ｂ）は、本実施例における規制ブレード１６の構成を説明する模式的断面図である。図３（ｃ）は、本実施例における規制ブレード１６の先端部の模式的断面図である。図４は、本実施例における規制ブレードにより形成される当接圧分布を説明する図である。

図３に示すように、本実施例における規制ブレード１６は、板状の弾性部材１６ａと、弾性部材１６ａを支持する支持部材１６ｂと、弾性部材１６ａ先端に設けられた可撓性を有する当接部材１６ｃと、を有する。弾性部材１６ａは、一端が、現像容器（現像枠体）１３に固定された支持部材１６ｂに支持される支持部として支持部材１６ｂ（現像容器１３）に固定され、該固定端から現像ローラ１４回転方向とは逆方向に延び、他端が自由端となる片持ち梁構成を有する。弾性部材１６ａは、支持部材１６ｂに支持される他端側とは反対側である自由端側の先端部において、可撓性の当接部材１６ｃを介して現像ローラ１４に当接する。当接部材１６ｃは、現像ローラ１４の回転軸方向に見た断面構成において、現像ローラ１４回転方向上流側から下流側に向かって順に、対向面１６ｃ２と、段差
面１６ｃ１と、当接曲面１６ｃ３とを有する。対向面１６ｃ２は、段差面１６ｃ１の現像ローラ１４回転方向上流側において、現像ローラ１４表面に対して所定の間隔を空けて対向（離間）する（現像ローラ１４表面と接触しない）ように設けられている。当接曲面１６ｃ３は、段差面１６ｃ１の現像ローラ１４回転方向下流側において、現像ローラ１４表面（周面）に略沿った凹曲面形状を有し、現像ローラ１４表面に当接するように設けられている。現像ローラ１４の回転軸方向に見たときの、当接部材１６ｃの支持部材１６ｂ表面からの高さ（厚み）は、当接曲面１６ｃ３における高さ（厚み）が、対向面１６ｃ２における高さ（厚み）よりも高く（厚く）なっている。また、当接曲面１６ｃ３における高さ（厚み）は、現像ローラ１４の回転方向における下流側に向かうにつれて高く（厚く）なる。本構成では、弾性部材１６ａ及び当接部材１６ｃと現像ローラ１４が無負荷で接触した状態から、規制ブレード１６を、現像ローラ１４に対して一定量押し込むことで、現像ローラ１４に圧接させる。規制ブレード１６は、現像ローラ１４と規制ブレード１６との当接位置において、弾性部材１６ａの自由端側の先端部が、現像ローラ１４の移動方向上流側を向いた状態（カウンター方向）で現像ローラ１４に当接するように設けられる。

弾性部材１６ａ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。
支持部材１６ｂには、弾性部材１６ａ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１６ｂに、厚さ０．０８ｍｍのステンレス鋼薄板からなる弾性部材１６ａを固定した。
当接部材１６ｃの材質は、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹
脂等を使用できる。またステンレス鋼、リン青銅、アルミニウム合金等の金属を使用することもできる。本実施例では、アクリル樹脂を用いた。また当接部材１６ｃには、適宜、電気抵抗調整を行うため、導電剤を含有できる。導伝剤は、金属酸化物やカーボンブラック等により調整可能である。本実施例では、導伝剤としてカーボンブラックを用いた。当接部材１６ｃは、押出成型や金型成型により、形状を調整して製造可能である。本実施例では、金型成型により所望の形状を得た。また材質が上記金属の場合は、削り出し等により調整可能である。

≪段差面、対向面、当接曲面≫
図３（ｂ）に示すように、規制ブレード１６の先端は、先端部と現像ローラ１４との間に隙間（ひさし部）を形成するため、段差面１６ｃ１及び現像ローラ回転方向上流側に現像ローラ表面に対して所定の間隔を有した対向面１６ｃ２により構成する。本例において段差面の高さは２００μｍ、対向面１６ｃ２（短手方向の長さ）は１５００μｍとした。

本例における段差面１６ｃ１及び対向面１６ｃ２の作用について説明する。現像ローラ１４へ供給されたトナー１２は、規制ブレード１６と現像ローラ１４の当接部を通過できず規制されるとひさし部に滞留する。滞留したトナー１２は、現像ローラ１４の最表面のトナーとは逆方向への流れが生じるため、入れ替わり性が向上する。加えてトナー劣化や高い帯電性を有したトナーの場合、現像ローラ１４とトナーの付着力が高いため、当接部入口で高い規制力が必要である。過剰な当接圧を設定することなく、高い規制力を得るためには、図に示すように当接部入口に所定の当接圧を設定する必要がある。これにより当接部入口を通過せず、ひさし部に滞留するトナーが安定的に形成可能なため、入れ替わり性の維持を可能とする。すなわち、所望の入口当接圧、ひさし空間を機能分離し、高い規制力と入れ替わり性を安定して得るための構成として、本例においては段差面１６ｃ１及び対向面１６ｃ２を有する簡易な構成を用いた。

更に本例においては、現像ローラ１４に沿って当接する当接曲面１６ｃ３を形成し、現像ローラ１４と当接する当接部での摩擦帯電機会の増加によりトナー帯電性低下を抑制する。また、過剰なトナーへのストレスを低減するため、当接曲面１６ｃ３の現像ローラ１４表面に対する当接圧は、現像ローラ１４の回転方向における下流ほど小さいことが好ましい。また、十分な帯電機会を得るためには、当接部（規制ブレード１６（当接曲面１６ｃ３）と現像ローラ１４との接触部分）の短手方向の幅は、１０００μｍ以上（１．０ｍｍ以上）であることが好ましく、さらには１５００μｍ以上であることがより好ましい。理由は、従来技術である比較例１では、当接部の短手方向の幅が概略５００μｍ程度であり、規制ブレードを２回から３回以上通過するのと同等の帯電機会を得るためと考えられる。ここで、当接部の短手方向の幅とは、当接部を現像ローラ１４の回転軸方向に見た断面において、当接部の一端（接触部分と非接触部分の境目の一方）と他端（接触部分と非接触部分の境目の他方）とを結んだ仮想線分１６ｃ４の長さＬ１である。

＜当接圧測定＞
図４に示すグラフは、上述した現像ローラ１４と規制ブレード１６の当接圧測定は、ニッタ製タクタイルセンサー用いて測定した結果をプロットしたものである。図の横軸は、当接部入口を０とし、現像ローラ１４短手方向の円周長を示している。本実施例において当接圧分布を計測すると、当接曲面１６ｃ３と現像ローラ１４が接触する領域において、現像ローラ１４の回転方向における上流側の端部近傍にピークを有し、すなわち当接圧の最大値が現れ、下流側に向かうほど当接圧が小さくなる圧分布が形成されることが確認された。

＜当接面形成方法＞
上記当接圧分布を形成するためには、現像ローラ１４への規制ブレード１６の仮想侵入量が下流ほど小さくすることで、安定当接を形成することができる。本例では仮想侵入量
の当接部最上流位置で１．２ｍｍとし、現像ローラ回転方向の下流に向かって徐々に小さくなるように設定した。ここで、仮想侵入量とは、現像ローラ１４が組み込まれていない無負荷状態の規制ブレード１６に対し、同じく、規制ブレード１６が組み込まれていない無負荷状態の現像ローラ１４を仮想的に重ねたときの両者の仮想的な重なり量を意味する。

さらに、本例において当接を安定化させるためには、現像ローラ１４の周面の半径Ｒｄ（ｍｍ）より規制ブレード１６の当接部（当接曲面１６ｃ３）が形成する円弧の曲率半径Ｒｂ（ｍｍ）が大きいことが好ましい（Ｒｂ＞Ｒｄ）。これにより図４のような所望の当接圧を得ることができる。本例において現像ローラ１４の半径Ｒｄは、５．７５ｍｍ、規制ブレード１６の当接曲面１６ｃ３の曲率半径Ｒｂは、７．５ｍｍとした。なお、本実施例では、当接曲面１６ｃ３を曲率半径がＲｂで一定の円弧（半径Ｒｂの仮想真円と重なる円弧）としたが、当接曲面１６ｃ３の構成はこれに限定されない。例えば、曲率半径が変化するような円弧、すなわち一部に曲率半径Ｒｂとなる部分を有する円弧（一部に曲率半径Ｒｂとなる部分を有する楕円と重なる円弧）としてもよい。あるいは、部分的に曲率半径Ｒｂの仮想真円と重なる領域を有する曲線で構成してもよい。すなわち、本実施例で説明する当接曲面１６ｃ３による効果と同様の効果を得られる限りにおいて、当接曲面１６ｃ３の形状は、本実施例で示す形状に限定されず、種々の形状を採用し得る。

規制ブレード１６と現像ローラ１４の当接部の短手方向の幅、及び、規制ブレード１６の当接曲面１６ｃ３の曲率半径Ｒｂは、以下のように計測した。予め現像装置４にトナー１２を除去した規制ブレード１６を組込む。この状態で当接部の形状測定は、レーザ変位計（株式会社キーエンス製ＶＫ－Ｘ２００）を用いた。次に、トナー１２をコートした現像ローラ１４を組込み後、現像ローラ１４を数回回転させる。その後、現像ローラ１４を取り出し、規制ブレード１６表面のトナー付着部分から、当接の位置を測定する。予め計測していた当接部とトナー付着部を比較し、当接部入口、出口、その中央位置の三点を算出し、三点を通る円として曲率半径Ｒｂ及び中心位置Ｐｂを算出する。本例において当接部の短手方向の幅は２０００μｍとした。

図５（ａ）～図５（ｄ）は、本実施例における規制ブレード１６と現像ローラ１４の配置関係を説明するための模式的断面図である。本発明の発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、当接曲面１６ｃ３が安定して当接部を形成するためには、下記構成とすることがより好ましいことを見出した。その構成とは、図５（ｄ）に示すように、当接部（当接曲面１６ｃ３）の最上流位置である点をＴｅ、現像ローラ径Ｒｂ、その中心をＰｄとしたとき、当接曲面１６ｃ３を通る仮想円の中心Ｐｂが下記領域（ｉ）～（ｉｉｉ）の全てを満たす構成である。
領域（ｉ）：現像ローラ１４の中心Ｐｄと点Ｔｅとを通過する仮想直線Ｌｔｐを境界とし、仮想直線Ｌｔｐ及び現像ローラ１４回転方向における仮想直線Ｌｔｐの上流側の範囲を含む領域。
領域（ｉｉ）：点Ｔｅを中心とし、当接曲面１６ｃ３の半径Ｒｂを半径として形成される仮想円Ｃｐを境界とし、仮想円Ｃｐ及び仮想円Ｃｐの外側の範囲を含む領域。
領域（ｉｉｉ）：現像ローラ１４の中心Ｐｄを通り、仮想直線Ｌｔｐとなす角が０より大きく４５度以下の仮想直線を含む領域。

各領域について説明する。まず、便宜的に図５（ａ）に示す領域Ａについて説明する。領域Ａは、当接部最上流位置Ｔｅを通る現像ローラ１４上の接線と平行であり、現像ローラ１４中心Ｐｄを通る仮想直線Ｌｎを境界とし、仮想直線Ｌｎ上及び、当接部最上流位置Ｔｅを含まない領域を表す。領域Ａ内にＰｂが存在したとき、当接曲面１６ｃ３が現像ローラ１４を押し込むことで当接する条件を満たすことを意味する。次に、領域（ｉ）は、仮想直線Ｌｔｐを境界とし、仮想直線Ｌｔｐ上、及び、現像ローラ回転方向に対し、仮想
直線Ｌｔｐ上よりも上流側の領域を示している。領域Ａに加え領域（ｉ）内にＰｂが存在したとき、当接曲面１６ｃ３が現像ローラ１４回転方向下流側にて当接する条件を満たすことを意味する。

次に、領域（ｉｉ）は、図５（ｂ）に示すように、点Ｔｅを中心とし、当接曲面１６ｃ３の半径Ｒｂにて形成する仮想円Ｃｐを境界とし、仮想円Ｃｐ円周上、及び、その外側の領域を示めしている。仮想円Ｃｐは、半径Ｒｂ、当接部の最上流位置Ｔｅと点Ｔｅ以外の現像ローラのもう１点を通るときに、形成する仮想円の中心の軌跡を表す。すなわち、仮想円Ｃｐの円周上にＰｂが存在するとは、当接曲面１６ｃ３が現像ローラ１４周面の円周上の２点（含む点Ｔｅ）にて当接する条件を満たす。加えて、仮想円Ｃｐの円周の外側及び領域Ａの重なり領域にＰｂが存在するとは、当接曲面１６ｃ３が現像ローラ１４へ押し込むことで当接する条件を満たすことを意味する。

最後に、図５（ｃ）に示す領域（ｉｉｉ）について説明する。領域（ｉｉｉ）は、現像ローラ１４の中心Ｐｂを通り、仮想直線Ｌｔｐとなす角が０～４５度以下の仮想直線上の領域を示している。領域Ａを考慮し、かつ、当接曲面１６ｃ３の中心Ｐｂが仮想直線Ｌｔｐになす角α＝４５度の仮想線上に位置する場合であり、仮想直線Ｌｎと現像ローラ１４が交差する点及び点Ｔｅを当接曲面１６ｃ３が通る条件であり、当接安定性を得ることができる。

以上説明したように、当接安定性を得るためには、領域Ａ，（ｉ）～（ｉｉｉ）に当接曲面１６ｃ３の中心Ｐｂが存在する必要がある。ただし、領域Ａは領域（ｉ）～（ｉｉｉ）に包括されるため、実質的には、図５（ｄ）に示す領域（ｉ）～（ｉｉｉ）を満たせばよい。

また、本例において当接安定性得るためには、なす角αが０～４５度の仮想直線上に中心Ｐｂが存在するときに当接安定性を得られる。αが４５度を超える場合、当接の侵入量が大きいため、トナー劣化が進行する。従って、当接安定性を考慮すると当接曲面１６ｃ３の中心Ｐｂは、仮想直線Ｌｔｐになす角αが０度より大きく、４５度以下であることが好ましい。さらに当接安定性を得るためには、なす角αが５度以上、３０度以下であることがより好ましい。

図３（ｃ）を参照して、段差部１６ｃ１と当接曲面１６ｃ３との境目を連続的につなぐ曲面（円弧面）ＳＥについて説明する。曲面ＳＥの曲率半径Ｒｓは、当接曲面１６ｃ３の先端の当接圧を得え、その下流側の当接圧を軽圧で安定して形成するためには、０．０１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、０．０５ｍｍより大きく、１．０ｍｍ以下である。曲率半径Ｒｓ０．０１ｍｍ未満では当接入口の当接圧分布のピーク幅が小さくなり、長手で当接ムラが生じやすく、１．０ｍｍを超える場合、当接入口の当接圧がなまるため、十分な規制力を得ることができない。

（比較例１）
図１０は、比較例１（従来技術）におけるトナー規制部材の構成を説明するための模式的断面図である。トナー規制部材としての現像ブレードは、現像容器１３に固定された支持板金にリン青銅板やステンレス板などの薄板弾性部材１６ａを片持ちで支持し、その対向部の自由端側を現像ローラ１４に対して当接させている。本比較例では、薄板弾性部材にステンレス板を用い、図１０に示すように、薄板弾性部材の自由長先端がエッジで現像ローラ１４表面に当接させている。

（比較例２（特開平０１－３０４４７５号公報に開示の構成））
図６は、比較例２におけるトナー規制部材の構成を説明する模式的断面図である。本比
較例は、基本的には、比較例１に準ずるが、現像ローラへの当接条件が異なる。具体的には、図６に示すよう、薄板弾性部材であるトナー規制部材１６の自由長先端は、現像ローラ１４表面に対して間隔を有している。さらに当接幅１５００μｍ有し当接するように設定した。

（比較例３（特開２０１５－１７２７３７に開示の構成））
図７は、比較例３におけるトナー規制部材の構成を説明する模式的断面図である。本比較例は、基本的には、実施例１に準ずるが、以下の点が異なる。具体的には、図７に示すように、当接部に突起部１６ｄを形成し、これが現像ローラ１４に当接することでトナーを規制する構成である。

（比較例４（特開２０１３－８００９に開示の構成））
図８は、比較例４におけるトナー規制部材の構成を説明する模式的断面図である。本比較例は、基本的には、比較例１に準ずるが、以下の点が異なる。図８に示すように、薄板弾性部材１６ａの自由長先端に湾曲部を有する。現像ローラ１４への当接は、湾曲部位置での当接部１及び現像ローラ回転方向下流の当接部２にて当接する。

（比較例５（特開平１１－３１６４９９に開示の構成））
図９は、比較例５におけるトナー規制部材の構成を説明する模式的断面図である。トナー規制部材としての現像ブレードは、現像容器に固定された支持板金に、リン青銅板やステンレス板などの薄板弾性部材１６ａを片持ちで支持する。薄板弾性部材の自由長側先端は、現像ローラ１４周面に沿うような形状を形成し、現像ローラ１４へ当接する。また、現像ローラ１４との当接部は、規制ブレードの自由端が現像ローラ回転方向下流側へ向かう、いわゆる、順方向当接とした。

≪評価方法≫
本実施例における評価方法について説明する。各評価は、レーザプリンタＭＦ７２６Ｃｄｗ（キヤノン株式会社製）を用いて実施した。

（高湿環境下カブリ評価）
カブリとは、本来印字しない白部（未露光部）においてトナーがわずか現像され地汚れのように現れる画像不良のことである。カブリ量の評価方法は、以下のように行った。
ベタ白画像、印字中に、画像形成装置を停止する。現像後、かつ、転写前の感光ドラム上のトナーを一旦透明性のテープに転写し、トナーが付着したテープを記録紙などに貼り付ける。また同一の記録紙上に、トナー付着していないテープも同時に貼り付ける。その記録紙に貼り付けられたテープの上から、光学反射率測定機（東京電飾社製ＴＣ－６ＤＳ）によりグリーンフィルタによる光学反射率を測定し、トナー付着していないテープの反射率から差し引いてカブリ分の反射率量を求めカブリ量として評価した。カブリ量はテープ上を３点以上測定しその平均値を求めた。
Ａ：カブリ量が１．０％未満である。
Ｂ：カブリ量が１．０～３．０％未満である。
Ｃ：カブリ量が３．０～５．０％未満である。
Ｄ：カブリ量が５．０以上である。
カブリ評価は、試験環境３０℃、８０％ＲＨ、２０００枚印字終了後、２４時間放置後に行った。印字テストは、画像比率５％の横線画像を連続的に通紙して行った。ここで、画像比率５％の横線とは、具体的に、１ドットライン印字後、１９ドットライン非印字を繰り返す画像を用いた。

（低温低湿時の端部コート不良評価）
トナー劣化により凝集しやすくなったトナーは規制ブレードにより規制しにくくなり、
トナーコート層の乗り量が増加（特に端部で顕著）することで端部コート不良を生じる。トナーコート層の長手の均一性を評価するため、中間調画像及びベタ白画像による評価を実施した。１５．０℃、１０％ＲＨにおいて、２０００枚印字直後に、ベタ白画像、中間調画像を連続通紙した。印字テストは、画像比率５％の横線画像を連続的に通紙して行った。以下の基準により評価を行った。
Ａ：いずれの画像においても、画像の両端に縦帯状の濃淡ムラが認識できない。
Ｂ：中間調画像において、画像の両端に縦帯状の濃淡ムラが認識される。
Ｃ：ベタ白画像において、画像の両端に縦帯状の濃淡ムラが認識される。
本評価において、中間調画像とは、主走査方向の１ラインを記録し、その後４ライン非記録する繰返す微視的には縞模様であり、全体として中間調の濃度を表現している。

（現像ゴースト評価）
現像ローラへの現像剤の供給及び剥ぎ取り性を、現像ゴーストにより評価した。現像ローラの周速度とプロセススピードを考慮して、現像ローラの回転周期で現れる現像ゴースト画像を評価した。具体的には、転写材Ｐの先端で５ｍｍ四方、２５ｍｍ四方のベタ黒のパッチ画像を印字し、後続の均一な中間調画像中におけるパッチ画像の現像ローラの回転周期に現れる濃度差を目視で認識できる場合には、現像ゴーストによる画像不良があるものと判断した。本評価において、中間調画像とは、主走査方向の１ラインを記録し、その後４ライン非記録を繰返す微視的には縞模様であり、全体として中間調の濃度を表現している。ここでは、その画像評価を以下の基準で行った。
Ａ：何れのパッチに対しても濃度差が認識されない。
Ｂ：一方のパッチにおいて現像ローラ１周目のみ、中間調画像中に濃度差が認識される。
（※パッチ部が薄い：Ｂ／Ｎ、パッチ部が濃い：Ｂ／Ｐと表中に記載）
Ｃ：両方のパッチにおいて現像ローラ１周目以降も、中間調画像中に濃度差が認識される。
評価は、２０００枚の印字テスト直後に行った。印字テストは、画像比率（印字率）５％の横線の記録画像を連続的に印字して行った。

以下、表１に各評価結果を示す。
（表１）

≪比較技術に対する本発明の優位性≫
比較例１は、規制ブレードの先端を当接させ、ブレードの規制力を大きくした例である。耐久後のトナー劣化は、トナー帯電能の低下及び表面上に形成された無機微粒子の凹凸が埋め込まれトナーの付着力増加する要因が大きい。比較例１で耐久後トナーの付着力が
増加しても端部コート不良が生じない理由は、ブレード規制力が高いためと考えられる。一方、トナー規制力が高いにも関わらず、耐久後の現像ゴースト（ポジゴースト）が発生する。ポジゴースト発生理由について述べる。中間調画像の潜像を埋めるために必要な電荷量を考えるとトナーの帯電量が低い場合、トナー移行量が多く、トナー帯電量が高い場合はトナー移行量が少なくなる。パッチ印字後は、現像ローラへ供給直後、１度だけ規制ブレードを通過した状態のため、現像ローラ上トナーの電荷量は低めとなる。一方、パッチを非印字の場合、現像ローラ上トナーは現像部で現像されず残留し、規制ブレードを複数回通過した状態となるため、トナー電荷量は大きくなる。パッチ印字後の現像ローラ上のトナー帯電量は低く、トナー移行量が多いため、非印字部に比べ、中間調画像濃度が濃く、ポジゴーストとして識別される。加えて、非印字後のトナーコート層に小粒径分が多い場合、小粒径トナーは帯電量が大きくなりやすくなるため、よりポジゴーストを顕在化させる。比較例１は規制力が高いため、粒径の大きいトナーが小さいトナーより規制されやすく、粒径選択制が高くなり、トナーコート層の小粒径化が進行するためポジゴーストが発生したと考えられる。

一方、比較例３は、段差面と対向面を有することで、当接部入口の規制力に加え、対向面におけるトナーの粉圧による入れ替え性を向上させた例である。そのため、端部規制不良を抑制できているが、耐久後の現像ゴースト（ネガゴースト）を生じる。ネガゴーストの発生要因について述べる。トナーの帯電量が非常に小さい場合、現像効率が低下し、トナー移行量が減少する。パッチ印字後はトナーの帯電量が小さく、現像効率低下により中間調画像濃度が低くなり、ネガゴーストが発生すると考えられる。さらに耐久後はトナー劣化による帯電能低下も加味され著しい悪化を生じる。比較例３は当接部の幅が小さいためトナー帯電量が低い。加えてトナーの入れ替え性を強化した結果、規制ブレード通過前のトナー帯電量が小さくなりやすく、規制ブレードを１回通過では十分な帯電付与を与えることができず、ネガゴーストの悪化を生じる。トナーの帯電能低下は高温高湿下のかぶりの増加にも表れている。比較例１、３ともに当接部が小さいため、トナーへの帯電付与能が低く、かぶりが増加しているが、比較例３は比較例１よりさらにかぶりが増加している。理由は、上述したようにトナーの入れ替えを強化した結果、帯電付与能が著しく低下したためと考えられる。

一方、実施例１においては、かぶり、端部コート不良、耐久ゴーストともになく良好な画像を得ることができる。理由は、比較例３同様、段差面及び対向面を有することで、トナーの入れ替わり性を強化するとともに、トナー付与機会を増やすため、当接部の幅を確保することで、耐久後のトナーに対しても適切に電荷付与を行うことができるためである。さらに、当接部上流に規制に必要な当接圧を有し、その下流は軽圧当接であるため、過剰なトナー劣化を抑制し、経時的に安定した良好な画像を得ることができる。

比較例２、４、５は、それぞれ当接部を大きくすることで、耐久後のトナーに対して帯電付与能を向上させることができる例である。そのため、高湿環境下でのかぶり量の増加を抑制している。しかし、端部コート不良や耐久ゴーストを著しく悪化させる。理由は、当接部のトナー劣化が進行し、トナーの付着力増加を生じるためである。結果、トナー／トナー間の凝集や現像ローラへの付着力増加により、トナーの入れ替え効率が著しく低下する。結果、端部コート不良や耐久ゴーストの悪化を生じる。比較例２は、対向部と段差部の明確な差がないため、対向部の入れ替え及び当接入口での規制力が弱いことも画像不良悪化要因と考えられる。同様に、比較例４は、対向部によるひさし形成が不十分のため入れ替え性が劣る。比較例５は、当接入口の当接圧が小さいため規制力が弱い。結果、端部コート不良や耐久ゴーストの悪化を生じる。

以上、説明したように、本実施例においては、高規制力とひさし内でのトナー滞留による入れ替わり性の強化、トナーの帯電付与性の確保を、簡易な規制ブレードの構成により
得ることが可能となり、継時的に安定し、良好な画像を得ることができる。

１…感光ドラム、４…現像装置、１１…カートリッジ、１２…トナー、１３…現像容器、１４…現像ローラ、１５…供給ローラ、１６…規制ブレード、１６ａ…薄層弾性板、１６ｂ…支持部材、１６ｃ…可撓性当接部材、１６ｃ１…段差面、１６ｃ２…対向面、１６ｃ３…当接曲面

Claims (12)

1. 現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体を回転可能に支持し、現像剤を収容する現像容器と、
   前記現像容器に設けられ、前記現像剤担持体に担持された現像剤の厚みを規制する規制部材と、
   を有する現像装置であって、
   前記規制部材は、
   一端が前記現像容器に固定され、前記一端から前記現像剤担持体の回転方向とは逆方向に延び、他端が自由端となる支持部材と、
   前記支持部材の他端側に固定され、前記現像剤担持体の表面に当接する当接部材と、
   を有し、
   前記当接部材は、
   前記現像剤担持体の周面に略沿った凹曲面形状を有する当接曲面と、
   前記当接曲面よりも前記現像剤担持体の回転方向における上流側において、前記現像剤担持体の表面に対して当接せずに対向する対向面と、
   を有し、
   前記当接曲面の前記現像剤担持体の表面に対する当接圧は、前記回転方向における下流側に向かうにつれて小さくなり、
   前記現像剤担持体の回転軸方向に見たときに、
   前記当接曲面の少なくとも一部が形成する円弧の半径Ｒｂと、前記現像剤担持体の周面の半径Ｒｄとが、
   Ｒｂ＞Ｒｄ
   の関係を満たし、かつ
   前記円弧を通る仮想円の中心Ｐｂが、以下の領域（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）の全てを満たす領域に位置することを特徴とする現像装置。
   領域（ｉ）：前記現像剤担持体の中心Ｐｄと点Ｔｅとを通過する仮想直線Ｌｔｐ及び前記現像剤担持体の回転方向における前記仮想直線Ｌｔｐの上流側の範囲を含む領域。
   領域（ｉｉ）：前記点Ｔｅを中心とし、前記半径Ｒｂを半径として形成される仮想円Ｃｐ及び前記仮想円Ｃｐの外側の範囲を含む領域。
   領域（ｉｉｉ）：前記中心Ｐｄを通り、前記仮想直線Ｌｔｐとなす角が０より大きく４５度以下の仮想直線を含む領域。
   ここで、前記点Ｔｅは、前記当接曲面の前記回転方向における上流側の端部。
2. 前記現像剤担持体の回転軸方向に見た断面において、無負荷状態の前記現像剤担持体と無負荷状態の前記規制部材とを仮想的に重ねたときの両者の仮想的な重なり量が、前記回転方向における下流側に向かうにつれて小さくなることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤担持体の回転軸方向に見たときの、
   前記当接部材の前記支持部材の表面からの高さは、前記当接曲面における前記高さが、前記対向面における高さよりも高く、
   前記当接曲面における前記高さは、前記回転方向における下流側に向かうにつれて高くなることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記当接曲面の前記現像剤担持体の表面に対する当接圧の最大値は、前記当接曲面と前記現像剤担持体とが接触する領域の、前記回転方向における上流側に現れることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記現像剤担持体の回転軸方向に見たときに、前記当接曲面は、中心を前記中心Ｐｂとし、半径を前記半径Ｒｂとする仮想円と重なることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記現像剤担持体の回転軸方向に見たときに、前記当接曲面と前記対向面とをつなぐ段差面と、前記当接曲面との境目に、０．０５ｍｍより大きい曲率半径の円弧面を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 前記現像剤担持体の回転軸方向に見たときに、前記現像剤担持体と前記当接曲面とが接触する領域の一端と他端とを結ぶ仮想線分の長さが、１．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の現像装置。
8. 前記現像容器で収容する現像剤が、１成分非磁性トナーであることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の現像装置。
9. 前記支持部材は、弾性を有する弾性部材であることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の現像装置。
10. 前記当接部材は、可撓性を有する可撓部材であることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の現像装置。
11. 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であって、
    静電潜像が形成される像担持体と、
    前記像担持体に担持された前記静電潜像を現像する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の現像装置と、
    を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
12. 静電潜像が形成される像担持体と、
    前記像担持体に担持された前記静電潜像を現像する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の現像装置と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。

Images