WO2021157372A1 - 画像形成装置 - Google Patents

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WO2021157372A1
WO2021157372A1 PCT/JP2021/002018 JP2021002018W WO2021157372A1 WO 2021157372 A1 WO2021157372 A1 WO 2021157372A1 JP 2021002018 W JP2021002018 W JP 2021002018W WO 2021157372 A1 WO2021157372 A1 WO 2021157372A1
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peripheral surface
developing roller
toner
developer
developing
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PCT/JP2021/002018
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English (en)
French (fr)
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中植 隆久
弘達 川口
正人 石野
有香里 太田
友浩 玉木
和田 実
Original Assignee
京セラドキュメントソリューションズ株式会社
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Publication date
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Priority to JP2021575711A priority patent/JP7315038B2/ja
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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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    • G03G15/06Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0822Arrangements for preparing, mixing, supplying or dispensing developer
    • G03G15/0865Arrangements for supplying new developer
    • G03G15/0867Arrangements for supplying new developer cylindrical developer cartridges, e.g. toner bottles for the developer replenishing opening
    • G03G15/087Developer cartridges having a longitudinal rotational axis, around which at least one part is rotated when mounting or using the cartridge
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • GPHYSICS
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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles

Definitions

  • the present invention relates to a non-magnetic one-component developing type image forming apparatus.
  • a non-magnetic one-component developing type image forming apparatus that develops using a non-magnetic one-component developer has been known.
  • toner is conveyed by fine irregularities provided on the peripheral surface of a developing roller, and excess toner is worn away by a regulating blade (for example, Patent Document 1).
  • a regulating blade for example, Patent Document 1
  • a thin toner layer is formed on the peripheral surface of the developing roller.
  • the toner forming the toner thin layer is charged by friction with the regulation blade when passing under the regulation blade.
  • the electric field formed between the developing roller and the photoconductor moves the toner on the peripheral surface of the developing roller to the photoconductor, so that the electrostatic latent image formed on the photoconductor is developed.
  • the non-magnetic one-component developing type image forming apparatus can be configured simply and at low cost, and is therefore actively adopted mainly in low-speed compact machines.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 6376688 Patent Document 2: Japanese Patent Application No. 10-332714
  • the present invention has been made to solve the above problems, and is a non-magnetic single component capable of reducing sticking of the developer to the regulating blade and appropriately developing an electrostatic latent image.
  • An object of the present invention is to provide a developing type image forming apparatus.
  • the image forming apparatus is an image forming apparatus that develops using a non-magnetic one-component developer, and rotates around an axis to form a peripheral surface of a drum on which an electrostatic latent image is formed.
  • the photofinishing apparatus includes a photoconductor drum and a developing apparatus that supplies the developing agent to the photoconductor drum to make the electrostatic latent image manifest in the developing agent image.
  • the developing apparatus includes the developing agent. It has a housing and a first peripheral surface that is supported by the developing housing so as to be rotatable around an axis, faces the peripheral surface of the drum, and carries the developing agent, and the supported developing agent is applied to the peripheral surface of the drum.
  • a developing roller to be supplied and a regulating blade that comes into contact with the first peripheral surface and regulates the amount of the developing agent carried on the first peripheral surface are provided, and the actual contact area ratio of the first peripheral surface is determined. It is 4.5% or more and 10% or less.
  • the restricting blade has a fixed end portion fixed to the developing housing and a free end portion arranged on the opposite side of the fixed end portion and in contact with the first peripheral surface of the developing roller.
  • the free end portion includes a bending portion having a bending shape so as to be separated from the developing roller, and the bending portion has a radius of curvature of 0.1 mm or more when viewed from the axial direction of the developing roller, and at least of the regulated blades. It comes into contact with the developing roller in a region including a part of the bent portion, and the surface roughness Ra of the region is included in the range of 0.05 ⁇ m or more and 0.3 ⁇ m or less.
  • the surface roughness Ra of the region of the regulated blade including at least a part of the bent portion and in contact with the developing roller is included in the range of 0.05 ⁇ m or more and 0.3 ⁇ m or less.
  • the actual contact area ratio of the first peripheral surface is included in the range of 4.5% or more and 10% or less, and the actual contact area ratio of the first peripheral surface is regulated to the first peripheral surface more than when it is larger than 10%.
  • the area of the non-contact part with the blade is large. Therefore, in this configuration, when the amount of the developer to be supported on the first peripheral surface is regulated by the regulating blade, the actual contact area ratio of the first peripheral surface of the developer to which strong stress is applied by the regulating blade is increased. It can be moved to the non-contact portion more easily than when it is larger than 10%. Thereby, in this configuration, the possibility that the developer adheres to the regulation blade can be reduced as compared with the case where the actual contact area ratio of the first peripheral surface is larger than 10%.
  • the actual contact area ratio of the first peripheral surface is included in the range of 4.5% or more and 10% or less, and the actual contact area ratio of the first peripheral surface is less than 4.5%.
  • the area of the non-contact part between the first peripheral surface and the regulation blade is small. Therefore, in this configuration, when the amount of the developer to be supported on the first peripheral surface is regulated by the regulating blade, the developer is more than the case where the actual contact area ratio of the first peripheral surface is less than 4.5%. Can be prevented from causing unevenness in the thickness of the developer layer by moving between the non-contact portions in the vicinity.
  • the risk of the developer adhering to the regulating blade can be reduced and the electrostatic latent image can be appropriately developed without attaching the elastic member to the regulating blade as in the conventional case.
  • the regulation blade may be supported by the developing housing so that the contact line pressure with respect to the first peripheral surface is included in the range of 10 N / m or more and 60 N / m or less.
  • the regulation blades are arranged so that the contact line pressure with respect to the first peripheral surface is 10 N / m or more and 60 N / m or less. Therefore, in this configuration, when the amount of the developer to be supported on the first peripheral surface is regulated by the regulating blade, the contact line pressure of the regulating blade with respect to the first peripheral surface is less than 10 N / m or larger than 60 N / m. More appropriate stress can be applied to the developer than in the case. As a result, this configuration can reduce the risk of the developer adhering to the regulated blade and have a uniform thickness as compared with the case where the contact line pressure with respect to the first peripheral surface of the regulated blade is less than 10 N / m or larger than 60 N / m. A layer of the developer can be formed on the first peripheral surface to appropriately develop the electrostatic latent image.
  • the developer may be produced by a pulverization method.
  • the developer particles produced by the pulverization method have a lower production cost than the developer particles produced by the polymerization method, but have a lower circularity. Therefore, the particles of the developer produced by the pulverization method are more likely to be caught by the regulated blades than the particles of the developer produced by the polymerization method when a strong stress is applied by the regulating blades, and the particles are adjacent to each other. It is easy to make close contact by fitting the concave part and the convex part of. Therefore, the developer produced by the pulverization method is more likely to adhere to the regulation blade than the developer produced by the polymerization method, and the thickness of the developer layer formed on the first peripheral surface is uneven. Is likely to occur.
  • the actual contact area ratio of the first peripheral surface is 4.5% or more and 10% or less as described above.
  • the risk of the developing agent adhering to the regulating blade can be reduced, and unevenness in the thickness of the developer layer can be suppressed. .. Therefore, by applying a developer produced by a pulverization method, which is cheaper than a developer produced by a polymerization method, to an image forming apparatus, an image is formed while maintaining the image quality of the image finally formed. The cost of using the device can be reduced.
  • the melt viscosity of the developer at 90 ° C. may be included in the range of 10,000 Pa ⁇ S or more and 200,000 Pa ⁇ S or less.
  • a developer having a melt viscosity at 90 ° C. of 200,000 Pa ⁇ S or less has higher fluidity than a developer having a melt viscosity at 90 ° C. of more than 200,000 Pa ⁇ S.
  • the melt viscosity of the developer at 90 ° C. is 200,000 Pa ⁇ S or less
  • the melt viscosity of the developer subjected to strong stress by the regulation blade is higher than that of the developer at 90 ° C. Can be easily flowed to the non-contact portion.
  • the possibility that the developer adheres to the regulation blade can be reduced as compared with the case where the melt viscosity of the developer at 90 ° C. is larger than 200,000 Pa ⁇ S.
  • a developer having a melt viscosity at 90 ° C. of 10,000 Pa ⁇ S or more has a lower fluidity than a developer having a melt viscosity at 90 ° C. of less than 10,000 Pa ⁇ S.
  • the melt viscosity of the developer at 90 ° C. is 10,000 Pa ⁇ S or more, so that when a strong stress is applied to the developer by the regulating blade, the melt viscosity of the developer at 90 ° C. is less than 10,000 Pa ⁇ S. More than in some cases, the movement of the developer between nearby non-contact portions can prevent uneven thickness of the developer layer.
  • a layer of the developer having a uniform thickness is formed on the first peripheral surface as compared with the case where the melt viscosity of the developer at 90 ° C. is less than 10000 Pa ⁇ S, and the electrostatic latent image is suitable. Can be developed into.
  • non-magnetic one-component developing type image forming apparatus capable of reducing adhesion of a developing agent to a regulating blade and appropriately developing an electrostatic latent image.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of the image forming apparatus 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the image forming unit 30.
  • the image forming apparatus 1 is a monochrome printer.
  • the image forming apparatus 1 is not limited to this, and may be a copying machine, a facsimile apparatus, or a multifunction device having these functions, or may be an image forming apparatus for forming a color image.
  • the image forming apparatus 1 includes a main body housing 10 having a substantially rectangular parallelepiped housing structure, a paper feeding unit 20 housed in the main body housing 10, an image forming unit 30, and a fixing unit 40.
  • a front cover 11 is provided on the front side of the main body housing 10, and a rear cover 12 is provided on the rear side.
  • Each unit of the image forming portion 30 and the fixing portion 40 can be taken in and out from the rear surface side of the main body housing 10 by opening the rear cover 12.
  • the upper surface of the main body housing 10 is provided with a paper ejection portion 13 from which the sheet after image formation is discharged.
  • sheet means copy paper, coated paper, transparencies, cardboard, postcards, tracing paper, and other sheet materials that undergo image forming processing.
  • the paper feed unit 20 includes a paper feed cassette 21 that houses a sheet to be subjected to image forming processing. A part of the paper cassette 21 projects further forward from the front surface of the main body housing 10. The upper surface of the portion of the paper cassette 21 housed in the main body housing 10 is covered with the paper cassette top plate 21U.
  • the paper cassette 21 is provided with a paper storage space for accommodating a bundle of sheets, a lift plate for lifting the bundle of sheets for feeding, and the like.
  • a paper feeding portion 21A is provided on the upper portion of the paper feed cassette 21 on the rear end side. In the paper feeding unit 21A, a paper feeding roller 21B for feeding out the uppermost sheet of the sheet bundle in the paper feeding cassette 21 one by one is arranged.
  • the image forming unit 30 performs an image forming operation of forming a toner image (developer image) on the sheet sent out from the paper feeding unit 20.
  • the image forming unit 30 includes a photoconductor drum 31, a charging unit 32, an exposure unit 35, a developing unit 33, and a transfer roller 34 arranged around the photoconductor drum 31.
  • the photoconductor drum 31 includes a rotation axis and a peripheral surface (drum peripheral surface) that rotates around the rotation axis.
  • An electrostatic latent image is formed on the peripheral surface of the photoconductor drum 31, and a toner image in which the electrostatic latent image is manifested is supported.
  • the photoconductor drum 31 is made of, for example, a known organic (OPC) photoconductor, and a functional layer such as a charge generation layer and a charge transport layer is formed on the peripheral surface thereof.
  • OPC organic
  • the charging unit 32 is arranged at a predetermined interval with respect to the peripheral surface of the photoconductor drum 31, and uniformly charges the peripheral surface of the photoconductor drum 31 in a non-contact state.
  • the charging unit 32 has a charge wire 321 (FIG. 2) and a grid electrode 322 (FIG. 2).
  • the charge wire 321 is a linear electrode extending in the rotation axis direction of the photoconductor drum 31, and generates a corona discharge with the photoconductor drum 31.
  • the grid electrode 322 is a grid-like electrode extending in the rotation axis direction of the photoconductor drum 31, and is arranged between the charge wire 321 and the photoconductor drum 31.
  • the charging unit 32 generates a corona discharge by passing a current of a predetermined current value through the charge wire 321 and applies a predetermined voltage to the grid electrode 322 to form a photoconductor drum 31 facing the grid electrode 322.
  • the peripheral surface is uniformly charged to a predetermined aging potential.
  • the exposure unit 35 has a laser light source and optical equipment such as a mirror and a lens, and irradiates the peripheral surface of the photoconductor drum 31 with light modulated based on image data given from an external device such as a personal computer. .. As a result, the exposure unit 35 forms an electrostatic latent image corresponding to the image indicated by the image data on the peripheral surface of the photoconductor drum 31.
  • the developing unit 33 (developing device) is detachable from the main body housing 10, and by supplying a non-magnetic one-component toner (developer) to the peripheral surface of the photoconductor drum 31, the peripheral surface of the photoconductor drum 31 is formed.
  • the formed electrostatic latent image is developed (exposed).
  • Developing an electrostatic latent image means forming a toner image (developer image) in which the electrostatic latent image is manifested.
  • the developing unit 33 includes a developing housing 330, a developing roller 331, a supply roller 332, a stirring paddle 333, and a regulation blade 334.
  • the developing housing 330 accommodates a non-magnetic one-component toner (developer). Specifically, based on the results examined by the present inventor, a toner produced by a pulverization method and having a melt viscosity at 90 ° C. of 10,000 Pa ⁇ S or more and 200,000 Pa ⁇ S or less is applied. The contents of the study conducted by the present inventor will be described later.
  • the developing roller 331 is supported by the developing housing 330 so as to be rotatable around an axis, and has a peripheral surface (first peripheral surface) facing the peripheral surface of the photoconductor drum 31.
  • the developing roller 331 is composed of a cylindrical member such as silicone rubber. Further, the peripheral surface of the developing roller 331 is coated with an uneven coating member such as urethane.
  • the developing roller 331 rotates in the direction from the upstream side to the downstream side (counterclockwise in FIG. 2) in the rotation direction of the photoconductor drum 31 (clockwise in FIG. 2) at a position facing the photoconductor drum 31. That is, the developing roller 331 rotates in the same direction as the photoconductor drum 31 at the position facing the photoconductor drum 31.
  • the supply roller 332 rotates about an axis in the developing housing 330 and has a peripheral surface facing the peripheral surface of the developing roller 331.
  • the supply roller 332 rotates in the direction from the downstream side to the upstream side (counterclockwise in FIG. 2) in the rotation direction of the developing roller 331 (counterclockwise in FIG. 2) at a position facing the developing roller 331. That is, the supply roller 332 rotates in the direction opposite to that of the developing roller 331 at the position facing the developing roller 331.
  • the stirring paddle 333 rotates about the axis (clockwise in FIG. 2) to stir the toner inside the developing housing 330.
  • the toner in the developing housing 330 is supplied to the peripheral surface of the supply roller 332 arranged in the developing housing 330.
  • the regulation blade 334 comes into contact with the peripheral surface of the developing roller 331 at a position upstream of the position where the photoconductor drum 31 and the developing roller 331 face each other in the rotational direction of the developing roller 331. Thereby, the regulation blade 334 regulates the amount of toner supported on the peripheral surface of the developing roller 331. Further, the regulation blade 334 charges the toner by rubbing the toner supported on the peripheral surface of the developing roller 331.
  • Such a regulating blade 334 includes a fixed end portion fixed to the developing housing 330 and a free end portion arranged on the side opposite to the fixed end portion and in contact with the peripheral surface (first peripheral surface) of the developing roller 331. Has.
  • the developing unit 33 rotates the developing roller 331, the supply roller 332, and the stirring paddle 333 around the axis.
  • the developing unit 33 supplies the toner stirred by the stirring paddle 333 in the developing housing 330 to the peripheral surface of the supply roller 332 and supports the toner.
  • the developing unit 33 supplies and supports the toner supported on the peripheral surface of the supply roller 332 to the peripheral surface of the developing roller 331.
  • the developing unit 33 supplies the toner, which is supported on the peripheral surface of the developing roller 331, charged by the regulating blade 334, and whose amount is regulated, to the peripheral surface of the photoconductor drum 31.
  • the transfer roller 34 is a roller for transferring the toner image formed on the peripheral surface of the photoconductor drum 31 onto the sheet. Specifically, the transfer roller 34 rotates about an axis and has a peripheral surface facing the peripheral surface of the photoconductor drum 31 at a position downstream of the developing roller 331 in the rotation direction of the photoconductor drum 31.
  • the transfer roller 34 transfers the toner image supported on the peripheral surface of the photoconductor drum 31 to a sheet that passes through the nip portion between its peripheral surface and the peripheral surface of the photoconductor drum 31.
  • a transfer bias having a polarity opposite to that of the toner is applied to the transfer roller 34.
  • the fixing unit 40 performs a fixing process for fixing the toner image transferred to the sheet on the sheet.
  • the fixing portion 40 has a fixing roller 41 and a pressure roller 42.
  • the fixing roller 41 has a heating source inside, and heats the toner transferred to the sheet at a predetermined temperature.
  • the pressure roller 42 is pressed against the fixing roller 41 to form a fixing nip portion between the pressing roller 42 and the fixing roller 41.
  • the toner image is fixed on the sheet by heating by the fixing roller 41 and pressing by the pressure roller 42.
  • the main body housing 10 is provided with a main transport path 22F and a reverse transport path 22B for transporting the sheet.
  • the main transport path 22F is provided as a paper ejection port 14 facing the paper ejection portion 13 on the upper surface of the main body housing 10 from the paper feeding portion 21A of the paper feeding unit 20 via the image forming portion 30 and the fixing portion 40.
  • the reverse transfer path 22B is a transfer path for returning the single-sided printed sheet to the upstream side of the image forming unit 30 in the main transfer path 22F when double-sided printing is performed on the sheet.
  • the main transport path 22F is extended so as to pass through the transfer nip portion formed by the photoconductor drum 31 and the transfer roller 34 from below to above. Further, a resist roller pair 23 is arranged on the upstream side of the main transport path 22F with respect to the transfer nip portion. The sheet is temporarily stopped by the resist roller pair 23, skew correction is performed, and then the sheet is sent out to the transfer nip portion at a predetermined timing for image transfer.
  • a plurality of transport rollers for transporting the sheet are arranged at appropriate positions on the main transport path 22F and the reverse transport path 22B.
  • a paper ejection roller pair 24 is arranged in the vicinity of the paper ejection port 14.
  • the reversing transport path 22B is formed between the outer surface of the reversing unit 25 and the inner surface of the rear cover 12 of the main body housing 10.
  • One roller of the transfer roller 34 and the resist roller pair 23 is mounted on the inner surface of the reversing unit 25.
  • the rear cover 12 and the reversing unit 25 can each rotate around the axis of the fulcrum portion 121 provided at the lower end thereof.
  • a jam paper jam
  • the rear cover 12 is opened.
  • the reversing unit 25 is opened in addition to the rear cover 12.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus 1.
  • the image forming apparatus 1 includes a control unit 90, an operation unit 50, a communication unit 60, and a storage unit 70 in addition to the above-mentioned paper feeding unit 20, image forming unit 30, and fixing unit 40.
  • the control unit 90 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) for storing a control program, a RAM (Random Access Memory) used as a work area of the CPU, and the like.
  • the control unit 90 is electrically connected to the operation unit 50, the communication unit 60, the storage unit 70, and the like.
  • the operation unit 50 is a user interface for allowing the user to perform various operations of the image forming apparatus 1. Specifically, the operation unit 50 displays information on the operation of the image forming apparatus 1 such as a liquid crystal display displaying information on the image forming apparatus 1 such as an operating state (for example, printing) of the image forming apparatus 1 and printing conditions. It is equipped with a touch panel for inputting and various operation keys.
  • the communication unit 60 is an interface circuit for realizing data communication with an external device. For example, a print instruction and image data for printing transmitted from an external personal computer are given to the control unit 90 via the communication unit 60.
  • the storage unit 70 is a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive). Under the control of the control unit 90, the storage unit 70 is used to control image data for printing transmitted from an external device such as a personal computer and given to the control unit 90 via the communication unit 60, and control of each unit. Data such as data is stored.
  • an HDD Hard Disk Drive
  • SSD Solid State Drive
  • the control unit 90 acquires a print instruction input by the user using the operation unit 50 or a print instruction received by the communication unit 60 from an external device by executing the control program stored in the ROM by the CPU.
  • the control unit 90 controls the image forming unit 30 and the fixing unit 40 in accordance with the acquired printing instruction to perform a printing process for forming an image on the sheet.
  • the toner may adhere (fuse) to the regulating blade 334. ..
  • toner adheres to the regulation blade 334 it becomes impossible to form a toner layer having a uniform thickness on the peripheral surface of the developing roller 331, and a phenomenon called thin streaks in which the toner layer is locally thinned on the peripheral surface of the developing roller 331 occurs. do.
  • thin-layer streaks occur, the electrostatic latent image formed on the peripheral surface of the photoconductor drum 31 is not properly developed, and white streaks may be seen in the image formed on the sheet.
  • the stress applied to the toner by the regulation blade 334 is reduced by attaching an elastic member to the regulation blade 334 as in the conventional technique.
  • the cost required to configure the regulation blade 334 is high.
  • the region where the peripheral surface of the developing roller 331 and the elastic member actually contact is not considered. Therefore, if the area where the peripheral surface of the developing roller 331 and the elastic member actually contact is too small, the stress applied to the toner is reduced too much, and the toner layer formed on the peripheral surface of the developing roller 331 becomes too thick. , There is a risk that the amount of charge of the toner forming the toner layer will be too low.
  • the present inventor adjusts the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 and the contact line pressure of the regulating blade 334 with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 without attaching an elastic member to the regulating blade 334. , We have diligently studied to reduce the adhesion of toner to the regulation blade 334 and to develop the electrostatic latent image appropriately.
  • Table 1 is a diagram showing an example of experimental conditions.
  • the present inventor puts the developing roller 331, the regulating blade 334, and the toner satisfying the experimental conditions shown in Table 1 when three types of toners having different melt viscosities at 90 ° C. are housed in the developing housing 330, respectively.
  • the printing process was further carried out under the same environment. An experiment was conducted in which the printing process was performed at.
  • the amount of toner regulated by the regulating blade 334 is adjusted by the contact line pressure of the regulating blade 334 with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 and the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331.
  • the contact line pressure of the regulating blade 334 with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 is the contact pressure per unit length of the regulating blade 334 at the contact position between the regulating blade 334 and the peripheral surface of the developing roller 331.
  • the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 is the ratio of the area of the peripheral surface of the developing roller 331 excluding the recesses to the area of the peripheral surface of the developing roller 331. That is, the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 represents the true contact area with respect to the apparent contact area between the peripheral surface of the developing roller 331 and the regulation blade 334.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a method for calculating the actual contact area ratio.
  • a triangular prism-shaped glass prism 80 having outer surfaces 801 and 802 orthogonal to each other and an outer surface 803 intersecting the outer surfaces 801 and 802 at 45 ° may be prepared. That is, the cross section of the prism 80 is a right-angled isosceles triangle.
  • the developing roller 331 may be arranged so that the peripheral surface of the developing roller 331 comes into contact with the outer surface 803 of the prism 80 at a contact line pressure of 1 N / m.
  • the peripheral surface and the outer surface 803 of the developing roller 331 projected on the outer surface 802 of the prism 80 may be taken with a microscope.
  • a white LED light source "IHM-25" manufactured by Raymac Co., Ltd. may be used.
  • the microscope "KH-8700” manufactured by Hirox Co., Ltd. may be used.
  • FIG. 5A. , 5B and 5C an image of the contact portion between the peripheral surface and the outer surface 803 of the developing roller 331 having the actual contact area ratios of 12.4%, 9.4%, and 4.5% on the peripheral surface is taken in FIG. 5A. , 5B and 5C.
  • the black region in the captured image is the outer surface of the prism 80 because the peripheral surface of the developing roller 331 and the outer surface 803 of the prism 80 are actually in contact with each other. This is the region where the white light emitted through the 801 is absorbed. That is, it is considered that the black region is a region excluding the concave portion on the peripheral surface of the developing roller 331.
  • the regulation blade 334 is arranged so that the contact line pressure with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 is 10 N / m or more and 60 N / m or less. Further, as the developing roller 331, one having an actual contact area ratio of the peripheral surface of 4.5% or more and 10% or less is applied.
  • the values of the contact line pressure and the actual contact area ratio are the results examined by the present inventor in order to reduce the adhesion of toner to the regulation blade 334 and to appropriately develop the electrostatic latent image. It is determined based on.
  • the present inventor employs "ECOSYS FS 140" manufactured by Kyocera Document Solutions Co., Ltd. as the image forming apparatus 1 used in the above experiment, and replaces the developing roller 331 of the image forming apparatus 1 according to the content of the experiment to regulate the image forming apparatus 1.
  • the arrangement of the blades 334 was adjusted according to the content of the experiment.
  • the present inventor conducted the above experiment in the case where three types of toners having a melt viscosity at 90 ° C. of 1,000,000 Pa ⁇ s, 200,000 Pa ⁇ s and 10,000 Pa ⁇ s were housed in the developing housing 330, respectively.
  • the present inventor has developed a developing roller 331 having an actual contact area ratio of the peripheral surface of 3.3%, 4.5%, 6%, 9.4%, 10.5%, 12.4%, and 14%.
  • the contact line pressure of the regulation blade 334 with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 is 5N / m, 10N / m, 15N / m, 20N / m, 30N / m, 40N / m, 50N / m.
  • the above experiment was carried out by arranging the regulation blades 334 so as to be 60 N / m and 70 N / m, respectively.
  • An experiment was conducted in which the printing process was repeated for 200 minutes.
  • a developing roller 331 manufactured by NOK Co., Ltd. was adopted.
  • the material of the developing roller 331 shown in Table 1 indicates that the material of the cylindrical main body of the developing roller 331 is silicone rubber, and the material of the coating member on the peripheral surface of the main body is urethane. That is, the present inventor adjusted the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 by making the number of urethane particles used as the coating member on the peripheral surface of the developing roller 331 different.
  • the hardness of the developing roller 331 shown in Table 1 indicates the hardness measured by "MD-1capa" manufactured by Polymer Instruments Co., Ltd.
  • the resistance value of the developing roller 331 shown in Table 1 is such that the peripheral surface of the developing roller 331 is placed in contact with a metal roller whose one end is grounded, and a voltage of + 100 V is applied to the developing roller 331 while rotating the developing roller 331. It is a resistance value calculated from the value of the current flowing through the developing roller 331.
  • the material of the regulation blade 334 shown in Table 1 is SUS304, which is also called 18Cr-8Ni or 18 chrome stainless steel.
  • the present inventor has in each of the initial printing process and the printing process performed after the printing process for 200 minutes, the thickness of the toner layer formed on the peripheral surface of the developing roller 331 and the image quality of the image formed on the sheet. was visually confirmed. Then, the present inventor sets the confirmation result as a two-dimensional coordinate in which the horizontal axis is the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 and the vertical axis is the contact line pressure with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 of the regulation blade 334. I made a graph plotted in.
  • FIG. 6A is a graph showing the confirmation results when the above experiment was performed using a toner having a melt viscosity at 90 ° C. of 1,000,000 Pa ⁇ s.
  • FIG. 6B is a graph showing the confirmation results when the above experiment was performed using a toner having a melt viscosity at 90 ° C. of 200,000 Pa ⁇ s.
  • FIG. 6C is a graph showing the confirmation results when the above experiment was performed using a toner having a melt viscosity at 90 ° C. of 10000 Pa ⁇ s.
  • ⁇ , ⁇ and ⁇ indicate toner layers formed on the peripheral surface of the developing roller 331 in each of the initial printing process and the printing process performed after the printing process for 200 minutes by the present inventor.
  • the result of visually confirming the thickness of the sheet and the image quality of the image formed on the sheet is shown.
  • indicates that the toner layer formed on the peripheral surface of the developing roller 331 is uniform in both of the above two printing processes, and the image quality of the image formed on the sheet is normal without any problem. Indicates that it was in a state.
  • indicates that in at least one of the above two printing processes, a slight thin layer streak is generated on the toner layer formed on the peripheral surface of the developing roller 331, or is formed on the peripheral surface of the developing roller 331.
  • the thickness of the toner layer was uneven, it is shown that the image quality of the image formed on the sheet was in a practically acceptable state in both of the above two printing processes.
  • X indicates that in either of the above two printing processes, a slight thin streak is generated on the toner layer formed on the peripheral surface of the developing roller 331, or the toner layer formed on the peripheral surface of the developing roller 331 has a slight streak.
  • the thickness was uneven, and the image formed on the sheet also showed abnormalities such as white streaks and uneven density, indicating that there was a problem in practical use.
  • the present inventor regulated that when a toner having a melt viscosity at 90 ° C. of 1,000,000 Pa ⁇ s is used, the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 is 4.5% or more. It has been found that if the contact line pressure with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 of the blade 334 is 10 N / m or more, an image can be formed on the sheet with an image quality that does not cause a practical problem. However, when the inventor confirmed the image formed on the sheet in this experiment, the sheet was found to be dirty.
  • the present inventor has found that when a toner having a melt viscosity at 90 ° C. of 200,000 Pa ⁇ s is used, the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 is 4.5% or more and 12.4%. It was found that if the contact line pressure with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 of the regulating blade 334 is 10 N / m or more and 50 N / m or less, an image can be formed on the sheet with an image quality that does not cause a practical problem. Further, from the confirmation result shown in FIG. 6B, the present inventor has found that when a toner having a melt viscosity at 90 ° C.
  • the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 is 4.5% or more and 10%. If it is as follows, it was found that an image can be formed on the sheet with an image quality that does not cause a problem in practical use even if the contact line pressure with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 of the regulation blade 334 is 50 N / m or more and 60 N / m or less. When the inventor confirmed the image formed on the sheet in this experiment, no stain was found on the sheet. From this, in the fixing portion 40 of the image forming apparatus 1 used in this experiment, a toner having a melt viscosity of 200,000 Pa ⁇ s at 90 ° C. can be appropriately fixed to the sheet, and practically, the fixing property of the toner is improved. I evaluated that there was no problem.
  • the present inventor has found that when a toner having a melt viscosity at 90 ° C. of 10000 Pa ⁇ s, which is lower than 200,000 Pa ⁇ s, is used, the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 is 4.5. If the contact line pressure with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 of the regulating blade 334 is 10 N / m or more and 60 N / m or less, an image can be formed on the sheet with an image quality that does not cause a problem in practical use. Was found. When the inventor confirmed the image formed on the sheet in this experiment, no stain was found on the sheet.
  • the present inventor found that when a toner having a melt viscosity at 90 ° C. of 10,000 Pa ⁇ s or more and 200,000 Pa ⁇ s or less is used, the melt viscosity of the toner is low, that is, The higher the fluidity of the toner, the more the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 and the peripheral surface of the developing roller 331 of the regulating blade 334 can form an image on the sheet with an image quality that does not cause a problem in practical use. It was found that the range of contact line pressure becomes narrower.
  • the present inventor has an actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 of 4.5% or more and 10% or less, and the contact line pressure of the regulating blade 334 with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 is 10 N / m. If it is 60 N / m or more, an image can be formed on the sheet with an image quality that does not cause a problem in practical use regardless of which toner has a melt viscosity at 90 ° C. of 10000 Pa ⁇ s or more and 200,000 Pa ⁇ s or less, and the toner fixability. It was found that no problem occurred.
  • FIG. 7 is a diagram showing the first evaluation result.
  • the present inventor uses a toner having a melt viscosity of 10000 Pa ⁇ s or more and 200,000 Pa ⁇ s or less at 90 ° C., which has no problem in fixability.
  • the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 is 4.5% or more and 10% or less
  • the contact line pressure of the regulating blade 334 with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 is 10 N / m or more and 60 N / m. It was found that the following conditions can reduce the possibility of toner adhering to the regulation blade 334, appropriately develop the electrostatic latent image, and cause no problem in the image formed on the sheet.
  • the present inventor has a contact line pressure of 60 N with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 of the regulating blade 334 as shown in FIG. It was found that even if it is less than / m, when the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 is larger than 10%, thin streaks occur in the toner layer on the peripheral surface of the developing roller 331. This is considered to be due to the following reasons.
  • the toner under the regulating blade 334 is moved to the recess on the peripheral surface of the developing roller 331 and supported. Therefore, the larger the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331, the smaller the recesses under the regulation blade 334 where the toner moves, and the greater the stress applied to the toner. As a result, it is considered that the larger the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331, the larger the amount of toner adhering to the regulation blade 334, and the more thin streaks are likely to occur in the toner layer on the peripheral surface of the developing roller 331. ..
  • the present inventor has a contact line pressure of 60 N with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 of the regulating blade 334 as shown in FIG. It was found that even if the pressure is less than / m, when the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 is less than 4.5%, the thickness of the toner layer on the peripheral surface of the developing roller 331 becomes uneven. Further, when a toner having a melt viscosity of 10000 Pa ⁇ s or more and 200,000 Pa ⁇ s or less at 90 ° C.
  • the present inventor has a contact line pressure of 10 N with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 of the regulating blade 334 as shown in FIG. It was found that when the pressure is less than / m, the thickness of the toner layer on the peripheral surface of the developing roller 331 becomes uneven even if the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 is 4.5% or more and 10% or less. did. These are considered to be due to the following reasons.
  • the present inventor used a toner having a melt viscosity of 10,000 Pa ⁇ s or more and 200,000 Pa ⁇ s or less at 90 ° C., and also used a peripheral surface of the developing roller 331 of the regulation blade 334.
  • the contact line pressure is set to 10 N / m or more and 60 N / m or less, the toner layer formed on the peripheral surface of the developing roller 331 should be made uniform so as not to cause any problem in the image quality of the image formed on the sheet. It was found that it is more preferable to set the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 to 6% or more and less than 9%.
  • the present inventor used a toner having a melt viscosity of 10,000 Pa ⁇ s or more and 200,000 Pa ⁇ s or less at 90 ° C. based on the confirmation results shown in FIGS. 6B and 6C, and the actual contact area of the peripheral surface of the developing roller 331.
  • the regulation blade 334 is used to make the toner layer formed on the peripheral surface of the developing roller 331 uniform and not cause any problem in the image quality of the image formed on the sheet. It was found that it is more preferable to set the contact line pressure with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 to 30 N / m or more and 50 N / m or less.
  • FIG. 8 is a diagram showing the shape of the tip (free end) of the regulation blade 334 of the developing unit 33 and the contact area with the developing roller 331 according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing how the surface roughness of the regulation blade 334 is measured.
  • FIG. 10 is a diagram showing a second evaluation result.
  • the regulation blade 334 has its fixed end supported by the developing housing 330 as shown in FIG. 2, while its free end (tip) of the developing roller 331. It is composed of a bent portion (curved surface) having a radius of curvature of 0.3 mm when viewed from the axial direction and having a bent shape so as to be separated from the developing roller 331.
  • the bent portion is formed by subjecting the tip end portion of the base material of the regulation blade 334 having a linear shape to a bending process (R bending process).
  • the peripheral surface of the developing roller 331 is regulated as shown by the region CP (contact region) in FIG. It was confirmed that it also contacted the bent portion at the tip of the blade 334.
  • the surface roughness of the portion where the tip is bent and the portion where the base end is not bent is due to the processing strain in the portion where the tip is bent. It becomes rough. Therefore, in an experiment, in order to make the surface roughness of the regulation blade 334 finer including such a bent portion of the tip, it is necessary to polish the bent portion of the tip as well. Therefore, in the present embodiment, buffing is adopted as an example of the polishing treatment for the regulated blade 334.
  • the surface of the regulated blade 334 was polished by the buffing, and the surface roughness was measured to prepare samples having different surface roughness from each other.
  • the surface roughness of the regulation blade 334 is such that the regulation blade 334 is placed on a horizontal plane so that the surface roughness of the bent portion at the tip in contact with the developing roller 331 can be measured by the measuring needle 85.
  • a jig (not shown) that can be fixed at an angle of 45 degrees was prepared.
  • Mitutoyo S-3100 was used as a measuring instrument for measuring the surface roughness of the regulation blade 334.
  • the measurement conditions at this time were JIS standard 2001, measurement length 4.8 mm, cutoff 0.8 mm, and measurement speed 0.5 mm / sec.
  • the present inventor adjusts the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 according to the degree of polishing the peripheral surface of the developing roller 331 without coating the peripheral surface of the developing roller 331 with a member different from the main body. It was confirmed that the same findings as above can be obtained even in the case of.
  • the central particle size of the toner was set to 6.8 ⁇ m, but the present inventor also described the above even when the central particle size of the toner is 6.0 ⁇ m or more and 8.0 ⁇ m or less.
  • a similar experiment was conducted, and it was confirmed that the same findings as above could be obtained. If the central particle size of the toner is less than 6.0 ⁇ m, the manufacturing cost of the toner increases, and if the central particle size of the toner is larger than 8.0 ⁇ m, the consumption of the toner increases and the fixability to the sheet increases. Get worse. Therefore, the present inventor conducted the experiment only when the central particle size of the toner was 6.0 ⁇ m or more and 8.0 ⁇ m or less.
  • the circularity of the toner was 0.96, but the present inventor has the same effect as above even when the circularity of the toner is 0.93 or more and 0.97 or less.
  • the hardness of the developing roller 331 was measured by "MD-1capa” manufactured by Kosei Keiki Co., Ltd. and set to 45 °.
  • the present inventor measures the hardness of the developing roller 331 by the same method, and even when the measured hardness of the developing roller 331 is 40 ° or more and 60 ° or less, the same experiment as described above is performed. It was confirmed that the same findings as in the above can be obtained. If the hardness of the developing roller 331 is less than 40 °, pressure contact marks due to permanent deformation remain on the peripheral surface of the photoconductor drum 31 and the regulation blade 334, which causes a problem in the image quality of the image formed on the sheet.
  • the present inventor conducted the experiment only when the hardness of the developing roller 331 was 40 ° or more and 60 ° or less.
  • the present inventor also conducted the same experiment as above even when the melt viscosity of the toner contained in the developing housing 330 at 90 ° C. was larger than 200,000 Pa ⁇ s and 250,000 Pa ⁇ s or less, and the same findings as above were obtained. Was confirmed to be obtained.
  • the sheet was soiled as in the above experiment using a toner having a melt viscosity of 1,000,000 Pa ⁇ s at 90 ° C. , The fixability of the toner to the sheet was poor. Therefore, the present inventor has evaluated that a toner having a melt viscosity at 90 ° C. of more than 250,000 Pa ⁇ s causes a problem in practical use.
  • the present inventor evaluated the adoption of the toner produced by the pulverization method as follows.
  • the toner particles produced by the pulverization method have a lower production cost than the toner particles produced by the polymerization method, but have a lower circularity. Therefore, the toner particles produced by the pulverization method are more likely to be caught by the regulation blade 334 than the toner particles produced by the polymerization method when a strong stress is applied by the regulation blade 334, and the particles are adjacent to each other. It is easy to make close contact by fitting the concave part and the convex part of.
  • the toner produced by the pulverization method is more likely to adhere to the regulation blade 334 than the toner produced by the polymerization method, and the thickness of the toner layer formed on the peripheral surface of the developing roller 331 is uneven. Is likely to occur.
  • the actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 is 4.5% or more and 10% or less
  • the regulation blade 334 When the contact line pressure with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 is 10 N / m or more and 60 N / m or less, when the amount of toner carried on the peripheral surface of the developing roller 331 is regulated by the regulating blade 334, the regulating blade 334 is used.
  • the possibility of toner adhering can be reduced, and unevenness in the thickness of the toner layer can be suppressed. Therefore, by applying the toner produced by the pulverization method, which is cheaper than the toner produced by the polymerization method, to the image forming apparatus 1, the image forming apparatus can maintain the image quality of the finally formed image. The usage cost of 1 can be reduced.
  • the toner produced by the polymerization method may be adopted.
  • the image forming apparatus is configured to be able to eliminate the poor fixing property of the toner having a high melt viscosity on the sheet, for example, by providing a fixing roller 41 capable of melting the toner having a high melt viscosity at a high temperature.
  • the melt viscosity of the toner at 90 ° C. and the contact line pressure of the regulating blade 334 with respect to the peripheral surface of the developing roller 331 are arbitrary, and the actual contact area ratio of the peripheral surface is 4.5% or more and 10% or less.
  • the roller 331 may be adopted.
  • the present inventor conducted the same experiment as above on these image forming devices, and as a result of performing the same confirmation as above, a confirmation result substantially similar to the confirmation result shown in FIG. 7A was obtained. That is, the present inventor has an actual contact area ratio of the peripheral surface of the developing roller 331 of 4.5% or more regardless of the melt viscosity of the toner at 90 ° C. and the contact line pressure of the regulating blade 334 with respect to the peripheral surface of the developing roller 331. When it was 10% or less, it was confirmed that the toner layer formed on the peripheral surface of the developing roller 331 was uniform and no problem occurred in the image quality of the image formed on the sheet.
  • Image forming apparatus 31 Photoreceptor drum 33: Developing unit 331: Developing roller 334: Regulatory blade

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Abstract

画像形成装置1は、非磁性一成分の現像剤を用いて現像を行う。画像形成装置1は、軸周りに回転し、静電潜像が形成されるドラム周面を有し、当該ドラム周面に前記静電潜像を顕在化した現像剤像を担持する感光体ドラム31と、軸周りに回転し、前記ドラム周面と対向する第一周面を有し、当該第一周面に担持した前記現像剤を前記ドラム周面に供給することで、前記静電潜像を前記現像剤像に顕在化する現像ローラー331と、前記第一周面と接触し、前記第一周面に担持させる前記現像剤の量を規制する規制ブレード334と、を備える。前記第一周面の実接触面積率は、4.5%以上10%以下である。

Description

画像形成装置
 本発明は、非磁性一成分現像方式の画像形成装置に関する。
 従来から、非磁性一成分の現像剤を用いて現像を行う非磁性一成分現像方式の画像形成装置が知られている。非磁性一成分現像方式の画像形成装置では、現像ローラーの周面に設けられた微細な凹凸によってトナーが搬送され、規制ブレードによって余分なトナーが擦り切られる(例えば特許文献1)。このようにして、現像ローラーの周面にトナー薄層が形成される。また、当該トナー薄層を形成するトナーは、規制ブレードの下を通過するときに、規制ブレードとの摩擦によって帯電される。その後、現像ローラーと感光体との間に形成された電界によって、現像ローラーの周面にあるトナーが感光体に移動することで、感光体に形成された静電潜像が現像される。
 トナーおよびキャリアを含む二成分の現像剤を用いて現像を行う場合、マグネットや金属スリーブ、キャリア等のデバイスが必要となる。しかし、非磁性一成分の現像剤を用いて現像を行う場合には、これらのデバイスは不要であり、直流成分のバイアスを現像ローラーに印加するだけで十分に現像を行うことができる。このように、非磁性一成分現像方式の画像形成装置は、簡素且つ低コストに構成できるため、主に、低速のコンパクト機に積極的に採用されている。
 しかし、非磁性一成分現像方式の画像形成装置では、図11に示すように、規制ブレード334によって現像ローラー331の周面に形成するトナー層の厚さを規制する際に、トナーに強いストレスが加わり、規制ブレード334の一部にトナーの固着物99(融着物)が発生する虞がある。
 規制ブレードにトナーが固着すると、現像ローラーの周面に均一な厚さのトナー層を形成することができなくなり、現像ローラーの周面において局所的にトナー層が薄くなる、薄層スジという現象が発生する。薄層スジが発生すると、感光体に形成された静電潜像が適切に現像されず、シートに形成される画像に白い筋が見られる虞がある。省エネ化のため、低温でシートに定着可能な所謂柔らかいトナーを用いると、規制ブレードにトナーが固着し易くなり、薄層スジがより顕著に発生する。
 そこで、従来から、規制ブレードによってトナーに加わるストレスを軽減する技術が提案されている。例えば、規制ブレードに弾性部材を貼り付けることが提案されている(例えば、特許文献2)。
 特許文献1:特許第6376688号公報
 特許文献2:特願平10-332714号公報
 しかし、特許文献2の技術では、トナーに加わるストレスが軽減されるものの、現像ローラーの周面と弾性部材とが互いに接触する領域について考慮されていない。このため、前記接触する領域が小さすぎると、トナーに加わるストレスが軽減され過ぎ、現像ローラーの周面に形成されるトナー層が厚くなり過ぎるとともに、当該トナー層を形成するトナーの帯電量が低下し過ぎる虞がある。一方、前記接触する領域が大きすぎると、弾性部材によって強いストレスが加えられたトナーが非接触の領域に流動できず、当該トナーが弾性部材に付着し過ぎる虞がある。これらの場合、感光体の周面に形成された静電潜像が適切に現像されず、最終的にシートに形成される画像に問題が生じる虞がある。
 本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、規制ブレードへの現像剤の固着を低減し、且つ、静電潜像を適切に現像することができる非磁性一成分現像方式の画像形成装置を提供することを目的とする。
 本発明の一局面に係る画像形成装置は、非磁性一成分の現像剤を用いて現像を行う画像形成装置であって、軸周りに回転し、静電潜像が形成されるドラム周面を有する感光体ドラムと、前記感光体ドラムに前記現像剤を供給して前記静電潜像を現像剤像に顕在化する現像装置と、を備え、前記現像装置は、前記現像剤を収容する現像ハウジングと、軸周りに回転可能なように前記現像ハウジングに支持され、前記ドラム周面と対向し前記現像剤を担持する第一周面を有し、担持した前記現像剤を前記ドラム周面に供給する現像ローラーと、前記第一周面と接触し、前記第一周面に担持させる前記現像剤の量を規制する規制ブレードと、を備え、前記第一周面の実接触面積率は、4.5%以上10%以下である。また、前記規制ブレードは、前記現像ハウジングに固定される固定端部と当該固定端部とは反対側に配置され前記現像ローラーの前記第一周面に接触する自由端部とを有し、前記自由端部は前記現像ローラーから離れるような曲げ形状を有する曲げ部を含み、前記曲げ部は前記現像ローラーの軸方向から見て0.1mm以上の曲率半径を有し、前記規制ブレードのうち少なくとも前記曲げ部の一部を含む領域で前記現像ローラーに接触し、前記領域の表面粗さRaが0.05μm以上0.3μm以下の範囲に含まれる。
 本構成では、規制ブレードのうち少なくとも曲げ部の一部を含み現像ローラーに接触する領域の表面粗さRaが0.05μm以上0.3μm以下の範囲に含まれている。そして、第一周面の実接触面積率が4.5%以上10%以下の範囲に含まれ、第一周面の実接触面積率が10%より大きい場合よりも、第一周面と規制ブレードとの非接触部の面積が大きい。このため、本構成は、規制ブレードによって第一周面に担持させる現像剤の量を規制する際に、規制ブレードによって強いストレスが加えられた現像剤を、第一周面の実接触面積率が10%より大きい場合よりも容易に前記非接触部に移動させることができる。これにより、本構成は、第一周面の実接触面積率が10%より大きい場合よりも、規制ブレードに現像剤が付着する虞を低減できる。
 一方、本構成では、第一周面の実接触面積率が4.5%以上10%以下の範囲に含まれ、第一周面の実接触面積率が4.5%未満である場合よりも、第一周面と規制ブレードとの非接触部の面積が小さい。このため、本構成は、規制ブレードによって第一周面に担持させる現像剤の量を規制する際に、第一周面の実接触面積率が4.5%未満である場合よりも、現像剤が近傍の非接触部間で移動することで、現像剤の層の厚さにムラが生じることを抑制できる。これにより、本構成は、第一周面の実接触面積率が4.5%未満である場合よりも、均一な厚さの現像剤の層を第一周面に形成し、静電潜像を適切に現像できる。
 このように、本構成によれば、従来のように、規制ブレードに弾性部材を取り付けなくても、規制ブレードに現像剤が付着する虞を低減できるとともに、静電潜像を適切に現像できる。
 上記の構成において、前記規制ブレードは、前記第一周面に対する接触線圧が10N/m以上60N/m以下の範囲に含まれるように前記現像ハウジングに支持されていてもよい。
 本構成では、規制ブレードは、第一周面に対する接触線圧が10N/m以上60N/m以下となるように配置されている。このため、本構成は、規制ブレードによって第一周面に担持させる現像剤の量が規制される際に、規制ブレードの第一周面に対する接触線圧が10N/m未満又は60N/mより大きい場合よりも適切なストレスを現像剤に加えることができる。これにより、本構成は、規制ブレードの第一周面に対する接触線圧が10N/m未満又は60N/mより大きい場合よりも、規制ブレードに現像剤が付着する虞を低減できるとともに、均一な厚さの現像剤の層を第一周面に形成し、静電潜像を適切に現像できる。
 上記の構成において、前記現像剤は、粉砕法によって製造されたものであってもよい。
 粉砕法によって製造された現像剤の粒子は、重合法で製造された現像剤の粒子よりも製造コストは低いが、円形度は低い。したがって、粉砕法によって製造された現像剤の粒子は、規制ブレードによって強いストレスが加えられた際に、重合法で製造された現像剤の粒子よりも、規制ブレードに引っ掛かり易く、また、隣り合う粒子の凹部と凸部が嵌合することで密着し易い。このため、粉砕法によって製造された現像剤は、重合法で製造された現像剤よりも、規制ブレードに付着し易く、また、第一周面に形成される現像剤の層の厚さにムラが生じ易い。
 しかし、本構成によれば、現像剤が粉砕法によって製造されたものであっても、上述のように、第一周面の実接触面積率が4.5%以上10%以下であるので、規制ブレードによって第一周面に担持させる現像剤の量が規制される際に、規制ブレードに現像剤が付着する虞を低減できるとともに、現像剤の層の厚さにムラが生じることを抑制できる。このため、重合法で製造された現像剤よりも安価な粉砕法によって製造された現像剤を、画像形成装置に適用することで、最終的に形成される画像の画質を維持しつつ、画像形成装置の利用コストを低減することができる。
 上記の構成において、前記現像剤の90℃における溶融粘度は、10000Pa・S以上200000Pa・S以下の範囲に含まれていてもよい。
 90℃における溶融粘度が200000Pa・S以下の現像剤は、90℃における溶融粘度が200000Pa・Sより大きい現像剤よりも流動性が高い。本構成では、現像剤の90℃における溶融粘度が200000Pa・S以下であるので、規制ブレードによって強いストレスが加えられた現像剤を、現像剤の90℃における溶融粘度が200000Pa・Sより大きい場合よりも容易に前記非接触部に流動させることができる。これにより、本構成は、現像剤の90℃における溶融粘度が200000Pa・Sより大きい場合よりも、現像剤が規制ブレードに付着する虞を低減できる。
 一方、90℃における溶融粘度が10000Pa・S以上の現像剤は、90℃における溶融粘度が10000Pa・S未満の現像剤よりも流動性が低い。本構成では、現像剤の90℃における溶融粘度が10000Pa・S以上であるので、規制ブレードによって強いストレスが現像剤に加えられた際に、現像剤の90℃における溶融粘度が10000Pa・S未満である場合よりも、現像剤が近傍の非接触部間で移動することで、現像剤の層の厚さにムラが生じることを抑制できる。これにより、本構成は、現像剤の90℃における溶融粘度が10000Pa・S未満である場合よりも、均一な厚さの現像剤の層を第一周面に形成し、静電潜像を適切に現像できる。
 本発明によれば、規制ブレードへの現像剤の付着を低減でき、且つ、静電潜像を適切に現像できる非磁性一成分現像方式の画像形成装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の断面図である。 画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 実接触面積率の算出方法の一例を示す図である。 実接触面積率が12.4%の現像ローラーの周面の撮影画像の一例を示す図である。 実接触面積率が9.4%の現像ローラーの周面の撮影画像の一例を示す図である。 実接触面積率が4.5%の現像ローラーの周面の撮影画像の一例を示す図である。 90℃における溶融粘度が1000000Pa・sのトナーを用いて上記実験を行った場合の確認結果を示すグラフである。 90℃における溶融粘度が200000Pa・sのトナーを用いて上記実験を行った場合の確認結果を示すグラフである。 90℃における溶融粘度が10000Pa・sのトナーを用いて上記実験を行った場合の確認結果を示すグラフである。 第1の評価結果を示す図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の規制ブレードの先端の形状および現像ローラーへの接触領域を示す図である。 規制ブレードの表面粗さを測定する様子を示す図である。 第2の評価結果を示す図である。 規制ブレードによって現像ローラーの周面に担持させる現像剤の量を規制する動作を示す図である。
 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、画像形成装置1の内部構造を示す断面図である。図2は、画像形成部30の断面図である。本実施形態では、画像形成装置1は、モノクロプリンターであるものとする。しかし、画像形成装置1は、これに限らず、複写機、ファクシミリ装置、或いは、これらの機能を備える複合機であってもよく、また、カラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。
 画像形成装置1は、略直方体形状の筐体構造を有する本体ハウジング10、本体ハウジング10内に収容される給紙部20、画像形成部30及び定着部40を含む。本体ハウジング10の前面側には前カバー11が、後面側には後カバー12が各々備えられている。画像形成部30及び定着部40の各ユニットは、後カバー12が開放されることで、本体ハウジング10の後面側から出し入れ可能となる。また、本体ハウジング10の上面には、画像形成後のシートが排出される排紙部13が備えられている。尚、以下の説明において、「シート」との用語は、コピー用紙、コート紙、OHPシート、厚紙、葉書、トレーシングペーパーや画像形成処理を受ける他のシート材料を意味する。
 給紙部20は、画像形成処理が施されるシートを収容する給紙カセット21を含む。給紙カセット21は、その一部が本体ハウジング10の前面から更に前方に突出している。給紙カセット21のうち、本体ハウジング10内に収容されている部分の上面は、給紙カセット天板21Uによって覆われている。給紙カセット21には、シートの束が収容される用紙収容空間、シートの束を給紙のためにリフトアップするリフト板等が備えられている。給紙カセット21の後端側の上部には用紙繰出部21Aが設けられている。この用紙繰出部21Aには、給紙カセット21内のシート束の最上層のシートを1枚ずつ繰り出すための給紙ローラー21Bが配置されている。
 画像形成部30は、給紙部20から送り出されるシートにトナー像(現像剤像)を形成する画像形成動作を行う。画像形成部30は、感光体ドラム31と、感光体ドラム31の周囲に配置された、帯電部32、露光部35、現像部33及び転写ローラー34を含む。
 感光体ドラム31は、回転軸と、回転軸回りに回転する周面(ドラム周面)と、を備える。感光体ドラム31の周面には、静電潜像が形成されるとともに、当該静電潜像を顕在化したトナー像が担持される。感光体ドラム31は、例えば公知の有機(OPC)感光体で構成され、周面に電荷発生層、電荷輸送層等の機能層が形成される。
 帯電部32は、感光体ドラム31の周面に対して所定の間隔を置いて配置され、感光体ドラム31の周面を非接触の状態で均一に帯電させる。具体的には、帯電部32は、チャージワイヤー321(図2)及びグリッド電極322(図2)を有する。チャージワイヤー321は、感光体ドラム31の回転軸方向に延びる線状の電極であり、感光体ドラム31との間でコロナ放電を発生させる。グリッド電極322は、感光体ドラム31の回転軸方向に延びる格子状の電極であり、チャージワイヤー321と感光体ドラム31との間に配設される。帯電部32は、チャージワイヤー321に所定の電流値の電流を流すことでコロナ放電を発生させ、且つ、グリッド電極322に所定電圧を印加することで、グリッド電極322に対向する感光体ドラム31の周面を、所定のエージング電位に一様に帯電させる。
 露光部35は、レーザー光源とミラーやレンズ等の光学系機器とを有し、感光体ドラム31の周面に、パーソナルコンピューター等の外部装置から与えられる画像データに基づき変調された光を照射する。これにより、露光部35は、感光体ドラム31の周面に、前記画像データが示す画像に対応する静電潜像を形成する。
 現像部33(現像装置)は、本体ハウジング10に着脱自在であり、感光体ドラム31の周面に非磁性一成分のトナー(現像剤)を供給することにより、感光体ドラム31の周面に形成された静電潜像を現像(顕在化)する。静電潜像を現像するとは、静電潜像を顕在化したトナー像(現像剤像)を形成することを示す。具体的には、現像部33は、現像ハウジング330と、現像ローラー331と、供給ローラー332と、攪拌パドル333と、規制ブレード334と、を有する。
 現像ハウジング330は、非磁性一成分のトナー(現像剤)を収容する。具体的には、本発明者が検討した結果に基づき、当該トナーには、粉砕法によって製造された90℃における溶融粘度が10000Pa・S以上200000Pa・S以下のものが適用される。本発明者が行った検討の内容については後述する。
 現像ローラー331は、軸周りに回転可能なように現像ハウジング330に支持され、感光体ドラム31の周面と対向する周面(第一周面)を有する。現像ローラー331は、例えばシリコーンゴム等の円筒状の部材で構成される。また、現像ローラー331の周面は、ウレタン等の凹凸のあるコーティング部材によってコーティングされている。現像ローラー331は、感光体ドラム31と対向する位置において、感光体ドラム31の回転方向(図2では時計回り)における上流側から下流側に向かう方向(図2では反時計回り)に回転する。つまり、現像ローラー331は、感光体ドラム31と対向する位置では、感光体ドラム31と同じ方向に回転する。
 供給ローラー332は、現像ハウジング330内において軸周りに回転し、現像ローラー331の周面と対向する周面を有する。供給ローラー332は、現像ローラー331と対向する位置において、現像ローラー331の回転方向(図2では反時計回り)における下流側から上流側に向かう方向(図2では反時計回り)に回転する。つまり、供給ローラー332は、現像ローラー331と対向する位置では、現像ローラー331とは逆の方向に回転する。
 攪拌パドル333は、軸周り(図2では時計回り)に回転し、現像ハウジング330の内部でトナーを攪拌する。これにより、現像ハウジング330内に配置された供給ローラー332の周面に、現像ハウジング330内のトナーが供給される。
 規制ブレード334は、感光体ドラム31と現像ローラー331とが対向する位置よりも現像ローラー331の回転方向における上流側の位置で現像ローラー331の周面に接触する。これにより、規制ブレード334は、現像ローラー331の周面に担持されたトナーの量を規制する。また、規制ブレード334は、現像ローラー331の周面に担持されたトナーを摩擦することで、トナーを帯電させる。このような規制ブレード334は、現像ハウジング330に固定される固定端部と、当該固定端部とは反対側に配置され現像ローラー331の周面(第一周面)に接触する自由端部とを有する。
 つまり、現像部33は、現像ローラー331、供給ローラー332、及び攪拌パドル333を軸周りに回転させる。現像部33は、現像ハウジング330内で攪拌パドル333によって攪拌されたトナーを供給ローラー332の周面に供給し、担持させる。現像部33は、供給ローラー332の周面に担持されたトナーを現像ローラー331の周面に供給し、担持させる。そして、現像部33は、現像ローラー331の周面に担持され、規制ブレード334によって帯電され、量が規制されたトナーを、感光体ドラム31の周面に供給する。
 転写ローラー34は、感光体ドラム31の周面に形成されたトナー像をシート上に転写させるためのローラーである。具体的には、転写ローラー34は、軸周りに回転し、感光体ドラム31の回転方向における現像ローラー331よりも下流側の位置で、感光体ドラム31の周面と対向する周面を有する。
 転写ローラー34は、自身の周面と感光体ドラム31の周面との間のニップ部を通過するシートに、感光体ドラム31の周面に担持されているトナー像を転写する。当該転写の際、転写ローラー34には、トナーと逆極性の転写バイアスが印加される。
 定着部40は、シートに転写されたトナー像を、シート上に定着させる定着処理を行う。定着部40は、定着ローラー41と加圧ローラー42とを有する。定着ローラー41は、加熱源を内部に備え、シートに転写されたトナーを所定温度で加熱する。加圧ローラー42は、定着ローラー41に対して圧接され、定着ローラー41との間に定着ニップ部を形成する。トナー像が転写されたシートが定着ニップ部に通紙されると、トナー像は、定着ローラー41による加熱及び加圧ローラー42による押圧により、シート上に定着される。
 本体ハウジング10内には、シートを搬送するために、主搬送路22F及び反転搬送路22Bが備えられている。主搬送路22Fは、給紙部20の用紙繰出部21Aから画像形成部30及び定着部40を経由して、本体ハウジング10上面の排紙部13に対向して設けられている排紙口14まで延びている。反転搬送路22Bは、シートに対して両面印刷を行う場合に、片面印刷されたシートを主搬送路22Fにおける画像形成部30の上流側に戻すための搬送路である。
 主搬送路22Fは、感光体ドラム31及び転写ローラー34によって形成される転写ニップ部を、下方から上方に向かって通過するように延設される。また、主搬送路22Fの、転写ニップ部よりも上流側には、レジストローラー対23が配置されている。シートは、レジストローラー対23にて一旦停止され、スキュー矯正が行われた後、画像転写のための所定のタイミングで、前記転写ニップ部に送り出される。主搬送路22F及び反転搬送路22Bの適所には、シートを搬送するための搬送ローラーが複数配置されている。排紙口14の近傍には排紙ローラー対24が配置されている。
 反転搬送路22Bは、反転ユニット25の外側面と、本体ハウジング10の後カバー12の内面との間に形成されている。尚、反転ユニット25の内側面には、転写ローラー34及びレジストローラー対23の一方のローラーが搭載されている。後カバー12及び反転ユニット25は、それらの下端に設けられた支点部121の軸回りに各々回動可能である。反転搬送路22Bにおいてジャム(紙詰まり)が発生した場合、後カバー12が開放される。主搬送路22Fでジャムが発生した場合、或いは感光体ドラム31のユニットや現像部33が外部に取り出される場合には、後カバー12に加えて反転ユニット25も開放される。
 図3は、画像形成装置1の電気的構成を示すブロック図である。図3に示すように、画像形成装置1は、上述した給紙部20、画像形成部30及び定着部40に加え、制御部90、操作部50、通信部60及び記憶部70を備える。
 制御部90は、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)、CPUの作業領域として使用されるRAM(Random Access Memory)等から構成されている。制御部90には、上述した給紙部20、画像形成部30及び定着部40に加え、操作部50、通信部60及び記憶部70等が電気的に接続されている。
 操作部50は、ユーザーに画像形成装置1の各種操作を行わせるためのユーザーインターフェイスである。具体的には、操作部50は、画像形成装置1の動作状態(例えば、印刷中)等、画像形成装置1に関する情報を表示する液晶ディスプレイ、印刷条件等、画像形成装置1の動作に関する情報を入力させるためのタッチパネル、及び各種の操作キーを備えている。
 通信部60は、外部機器とのデータ通信を実現させるためのインターフェイス回路である。例えば、外部のパーソナルコンピューターから送信された印刷指示及び印刷用の画像データは、通信部60を介して制御部90に与えられる。
 記憶部70は、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等の記憶装置である。記憶部70には、制御部90による制御の下、例えばパーソナルコンピューター等の外部機器から送信され、通信部60を介して制御部90に与えられた印刷用の画像データや、各部の制御に用いるデータ等のデータが記憶される。
 制御部90は、前記CPUがROMに記憶された制御プログラムを実行することで、ユーザーが操作部50を用いて入力した印刷指示又は通信部60が外部機器から受信した印刷指示を取得する。制御部90は、当該取得した印刷指示に従って、画像形成部30及び定着部40を制御して、シートに画像を形成する印刷処理を行う。
 以下、本発明者が、規制ブレード334へのトナーの固着を低減でき、且つ、静電潜像を適切に現像できるようにするために行った検討の内容について詳述する。
 上記構成において、規制ブレード334によって現像ローラー331の周面に形成するトナー層の厚さを規制する際にトナーに強いストレスが加わると、規制ブレード334にトナーが付着(融着)する虞がある。規制ブレード334にトナーが付着すると、現像ローラー331の周面に均一な厚さのトナー層を形成できなくなり、現像ローラー331の周面において局所的にトナー層が薄くなる薄層スジという現象が発生する。薄層スジが発生すると、感光体ドラム31の周面に形成された静電潜像が適切に現像されず、シートに形成される画像に白い筋が見られる虞がある。
 そこで、従来技術と同様、規制ブレード334に弾性部材を貼り付けることによって、規制ブレード334がトナーに加えるストレスを軽減するとする。しかし、この場合、規制ブレード334を構成するのに要するコストが高くなる。また、従来技術では、現像ローラー331の周面と弾性部材とが実際に接触する領域について考慮されていない。このため、現像ローラー331の周面と弾性部材とが実際に接触する領域が小さすぎると、トナーに加わるストレスが軽減され過ぎ、現像ローラー331の周面に形成されるトナー層が厚くなり過ぎるとともに、当該トナー層を形成するトナーの帯電量が低下し過ぎる虞がある。一方、前記接触する領域が大きすぎると、弾性部材によって強いストレスが加えられたトナーが非接触の領域に流動できず、当該トナーが弾性部材に付着し過ぎる虞がある。これらの場合、感光体ドラム31の周面に形成された静電潜像が適切に現像されず、最終的にシートに形成される画像に問題が生じる虞がある。
 そこで、本発明者は、規制ブレード334に弾性部材を貼り付けることなく、現像ローラー331の周面の実接触面積率及び規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧を調整することにより、規制ブレード334へのトナーの付着を低減し、且つ、静電潜像を適切に現像することについて鋭意検討を行った。
 表1は、実験条件の一例を示す図である。
 <表1>
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 具体的には、本発明者は、90℃における溶融粘度が異なる三種類のトナーをそれぞれ現像ハウジング330に収容した場合において、表1に示す実験条件を満たす現像ローラー331、規制ブレード334及びトナーを使用し、更に、現像ローラー331の周面の実接触面積率及び規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧をそれぞれ異ならせて印刷処理を200分間繰り返した後、更に、同環境下で印刷処理を行うという実験を行った。
 尚、規制ブレード334によって規制されるトナーの量は、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧と、現像ローラー331の周面の実接触面積率と、によって調整される。規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧とは、規制ブレード334と現像ローラー331の周面との接触位置における規制ブレード334の単位長さ当たりの接触圧である。現像ローラー331の周面の実接触面積率とは、現像ローラー331の周面の面積に対する当該周面における凹部を除いた領域の面積の占める割合である。つまり、現像ローラー331の周面の実接触面積率は、現像ローラー331の周面と規制ブレード334とのみかけの接触面積に対する、真の接触面積を表すものである。
 なお、現像ローラー331の周面の実接触面積率は、以下のように算出すればよい。図4は、実接触面積率の算出方法の一例を示す図である。図4に示すように、互いに直交する外面801、802と、外面801及び外面802とそれぞれ45°で交差する外面803とを有する三角柱形状のガラス製のプリズム80を用意すればよい。つまり、プリズム80の断面は、直角二等辺三角形となっている。そして、現像ローラー331は、プリズム80の外面803に対して、現像ローラー331の周面が接触線圧1N/mで接触するように配置すればよい。そして、プリズム80の外面801を介して現像ローラー331の周面と外面803との接触部に白色光を照射することで、プリズム80の外面802に投影される現像ローラー331の周面と外面803との接触部の画像を、顕微鏡によって撮影すればよい。例えば、白色光を照射する光源には、株式会社レイマック製の白色LED光源「IHM-25」を使用すればよい。また、顕微鏡には、HiROX社製の「KH-8700」を使用すればよい。
 上述のようにして、周面の実接触面積率が12.4%、9.4%、4.5%の現像ローラー331の周面と外面803との接触部を撮影した画像を、図5A、図5B、図5Cに示す。図5A、図5B、図5Cに示すように、当該撮影した画像における黒色の領域は、現像ローラー331の周面とプリズム80の外面803とが実際に接触しているために、プリズム80の外面801を介して照射された白色光が吸収された領域である。つまり、当該黒色の領域は、現像ローラー331の周面における凹部を除いた領域であると考えられる。換言すれば、当該撮影された画像において黒色ではない領域は、現像ローラー331の周面とプリズム80の外面803とが接触していない領域であり、現像ローラー331の周面における凹部の領域と考えられる。このため、上記の撮影した画像を二値化処理し、当該二値化処理後の画像の面積に対する前記黒色の領域の面積の比率(=黒色の領域の面積/二値化処理後の画像の面積)を、現像ローラー331の周面の実接触面積率として算出すればよい。
 本実施形態では、規制ブレード334は、現像ローラー331の周面に対する接触線圧が10N/m以上60N/m以下となるように配置されている。また、現像ローラー331には、周面の実接触面積率が4.5%以上10%以下のものが適用されている。当該接触線圧及び実接触面積率の値は、規制ブレード334へのトナーの付着を低減でき、且つ、静電潜像を適切に現像できるようにするために、本発明者が検討した結果に基づき定められている。
 本発明者は、上記実験に用いる画像形成装置1として、京セラドキュメントソリューションズ社製の「ECOSYS FS・140」を採用し、当該画像形成装置1の現像ローラー331を実験内容に応じて交換し、規制ブレード334の配置を実験内容に応じて調整した。本発明者は、90℃における溶融粘度が、1000000Pa・s、200000Pa・s、10000Pa・sの三種類のトナーをそれぞれ現像ハウジング330に収容した場合について上記実験を行った。本発明者は、周面の実接触面積率が、3.3%、4.5%、6%、9.4%、10.5%、12.4%、14%である現像ローラー331をそれぞれ取り付けた場合に、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧が、5N/m、10N/m、15N/m、20N/m、30N/m、40N/m、50N/m、60N/m、70N/mのそれぞれとなるように規制ブレード334を配置して上記実験を行った。つまり、本発明者は、168(=3(トナーの種類の数)×7(実接触面積率の値の数)×8(接触線圧の値の数))個の環境下で、それぞれ、200分間印刷処理を繰り返す実験を行った。
 尚、表1に示すように、上記実験では、NOK株式会社製の現像ローラー331を採用した。表1に示す現像ローラー331の材質は、現像ローラー331の円筒状の本体の材質がシリコーンゴムであり、本体の周面のコーティング部材の材質がウレタンであることを示す。つまり、本発明者は、現像ローラー331の周面のコーティング部材として用いるウレタンの粒子数を異ならせることで、現像ローラー331の周面の実接触面積率を調整した。表1に示す現像ローラー331の硬度は、高分子計器株式会社製の「MD-1capa」によって測定した硬度を示す。表1に示す現像ローラー331の抵抗値は、現像ローラー331の周面を、一端が接地された金属ローラーに接触させて配置し、現像ローラー331を回転させながら現像ローラー331に+100Vの電圧を印加したときに、現像ローラー331に流れる電流値から算出した抵抗値である。表1に示す規制ブレード334の材質は、SUS304であり、18Cr-8Niや18クロムステンレスとも呼ばれるものである。
 そして、本発明者は、初回の印刷処理及び200分間の印刷処理後に行った印刷処理のそれぞれにおいて、現像ローラー331の周面に形成されるトナー層の厚さ及びシートに形成された画像の画質を目視により確認した。そして、本発明者は、その確認結果を、横軸を現像ローラー331の周面の実接触面積率とし、縦軸を規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧とする二次元座標にプロットしたグラフを作成した。
 図6Aは、90℃における溶融粘度が1000000Pa・sのトナーを用いて上記実験を行った場合の確認結果を示すグラフである。図6Bは、90℃における溶融粘度が200000Pa・sのトナーを用いて上記実験を行った場合の確認結果を示すグラフである。図6Cは、90℃における溶融粘度が10000Pa・sのトナーを用いて上記実験を行った場合の確認結果を示すグラフである。
 図6A~図6Cにおいて、〇、△及び×は、本発明者が、初回の印刷処理及び200分間の印刷処理後に行った印刷処理のそれぞれにおいて、現像ローラー331の周面に形成されるトナー層の厚さ及びシートに形成された画像の画質を目視により確認した結果を示している。具体的には、〇は、上記の二つの印刷処理の何れにおいても、現像ローラー331の周面に形成されるトナー層が均一であり、シートに形成された画像の画質は何ら問題がない正常状態であったことを示す。△は、上記の二つの印刷処理のうちの少なくとも一方において、現像ローラー331の周面に形成されるトナー層に軽微な薄層スジが生じた、又は、現像ローラー331の周面に形成されるトナー層の厚さにムラが生じたが、上記の二つの印刷処理の何れにおいても、シートに形成された画像の画質は実用上問題ない状態であったことを示す。×は、上記の二つの印刷処理の何れにおいても、現像ローラー331の周面に形成されるトナー層に軽微な薄層スジが生じ、又は、現像ローラー331の周面に形成されるトナー層の厚さにムラが生じ、シートに形成された画像にも白い筋や濃度ムラ等の異常が見られ、実用上問題がある状態であったことを示す。
 本発明者は、図6Aに示した確認結果から、90℃における溶融粘度が1000000Pa・sのトナーを用いる場合、現像ローラー331の周面の実接触面積率が4.5%以上であり、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧が10N/m以上であれば、実用上問題のない画質でシートに画像を形成できることを知見した。しかし、本発明者は、本実験においてシートに形成された画像を確認した際に、シートに汚れが見られた。このことから、本実験に用いた画像形成装置1の定着部40では、90℃における溶融粘度が1000000Pa・sのトナーを適切にシートに定着させることができず、実用上、当該トナーの定着性に問題があると評価した。
 本発明者は、図6Bに示した確認結果から、90℃における溶融粘度が200000Pa・sのトナーを用いる場合、現像ローラー331の周面の実接触面積率が4.5%以上12.4%以下であり、且つ、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧が10N/m以上50N/m以下であれば、実用上問題のない画質でシートに画像を形成できることを知見した。また、本発明者は、図6Bに示した確認結果から、90℃における溶融粘度が200000Pa・sのトナーを用いる場合、現像ローラー331の周面の実接触面積率が4.5%以上10%以下であれば、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧が50N/m以上60N/m以下であっても、実用上問題のない画質でシートに画像を形成できることを知見した。尚、本発明者は、本実験においてシートに形成された画像を確認した際には、シートに汚れが見られなかった。このことから、本実験に用いた画像形成装置1の定着部40では、90℃における溶融粘度が200000Pa・sのトナーを適切にシートに定着させることができ、実用上、当該トナーの定着性に問題がないと評価した。
 本発明者は、図6Cに示した確認結果から、90℃における溶融粘度が200000Pa・sよりも低い10000Pa・sのトナーを用いる場合、現像ローラー331の周面の実接触面積率が4.5%以上10%以下であり、且つ、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧が10N/m以上60N/m以下であれば、実用上問題のない画質でシートに画像を形成できることを知見した。尚、本発明者は、本実験においてシートに形成された画像を確認した際には、シートに汚れが見られなかった。このことから、本実験に用いた画像形成装置1の定着部40では、90℃における溶融粘度が10000Pa・sのトナーを適切にシートに定着させることができ、実用上、当該トナーの定着性に問題がないと評価した。
 また、本発明者は、図6B及び図6Cに示した確認結果を比較した結果、90℃における溶融粘度が10000Pa・s以上200000Pa・s以下のトナーを用いる場合、トナーの溶融粘度が低く、つまり、トナーの流動性が高くなるほど、実用上問題のない画質でシートに画像を形成可能にするための、現像ローラー331の周面の実接触面積率及び規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧の範囲は狭くなることを知見した。また、本発明者は、現像ローラー331の周面の実接触面積率が4.5%以上10%以下であり、且つ、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧が10N/m以上60N/m以下であれば、90℃における溶融粘度が10000Pa・s以上200000Pa・s以下の何れのトナーを用いても、実用上問題のない画質でシートに画像を形成でき、トナーの定着性にも問題が生じないことを知見した。
 図7は、第1の評価結果を示す図である。上述したように、本発明者は、図6A~図6Cに示した確認結果から、定着性に問題がない90℃における溶融粘度が10000Pa・s以上200000Pa・s以下のトナーを用いる場合、図7に示すように、現像ローラー331の周面の実接触面積率が4.5%以上10%以下であり、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧が10N/m以上60N/m以下であれば、規制ブレード334にトナーが付着する虞を低減できるとともに、静電潜像を適切に現像でき、シートに形成された画像に問題が生じないことを知見した。
 また、本発明者は、90℃における溶融粘度が10000Pa・s以上200000Pa・s以下のトナーを用いる場合、図7に示すように、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧が60N/m以下であっても、現像ローラー331の周面の実接触面積率が10%より大きいときは、現像ローラー331の周面のトナー層に薄層スジが生じることを知見した。これは、以下の理由によるものと考えられる。
 規制ブレード334によって現像ローラー331の周面のトナー層を規制する際、規制ブレード334下のトナーは、現像ローラー331の周面の凹部に移動されて担持される。このため、現像ローラー331の周面の実接触面積率が大きいほど、規制ブレード334下のトナーの移動先となる凹部が少なくなり、当該トナーに加わるストレスが大きくなる。これにより、現像ローラー331の周面の実接触面積率が大きいほど、規制ブレード334に付着するトナーの量が多くなり、現像ローラー331の周面のトナー層に薄層スジが生じ易くなると考えられる。
 一方、本発明者は、90℃における溶融粘度が10000Pa・s以上200000Pa・s以下のトナーを用いる場合、図7に示すように、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧が60N/m以下であっても、現像ローラー331の周面の実接触面積率が4.5%未満になると、現像ローラー331の周面のトナー層の厚さにムラが生じることを知見した。また、本発明者は、90℃における溶融粘度が10000Pa・s以上200000Pa・s以下のトナーを用いる場合、図7に示すように、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧が10N/m以下になると、現像ローラー331の周面の実接触面積率が4.5%以上10%以下であっても、現像ローラー331の周面のトナー層の厚さにムラが生じることを知見した。これらは、以下の理由によるものと考えられる。
 現像ローラー331の周面の実接触面積率が小さいほど、現像ローラー331の周面の凹部が多くなり、規制ブレード334によってストレスが加えられたトナーが各凹部間で流動し易くなる。これにより、現像ローラー331の周面の実接触面積率が小さいほど、現像ローラー331の周面のトナー層の厚さにムラが生じ易くなると考えられる。また、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧が10N/m以下の場合、規制ブレード334によってトナーに加えられるストレスが小さすぎるため、現像ローラー331の周面の実接触面積率が小さいほど、現像ローラー331の周面の各凹部間でトナーが流動し易くなり、現像ローラー331の周面のトナー層の厚さにムラが生じ易くなると考えられる。
 また、本発明者は、図6B及び図6Cに示した確認結果から、90℃における溶融粘度が10000Pa・s以上200000Pa・s以下のトナーを用い、また、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧を10N/m以上60N/m以下にする場合、現像ローラー331の周面に形成されるトナー層を均一にし、シートに形成される画像の画質に何ら問題を生じさせないためには、現像ローラー331の周面の実接触面積率を6%以上9%未満にすることがより好ましいことを知見した。
 また、本発明者は、図6B及び図6Cに示した確認結果から、90℃における溶融粘度が10000Pa・s以上200000Pa・s以下のトナーを用い、また、現像ローラー331の周面の実接触面積率が4.5%以上10%以下の場合、現像ローラー331の周面に形成されるトナー層を均一にし、シートに形成される画像の画質に何ら問題を生じさせないためには、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧を30N/m以上50N/m以下にすることがより好ましいことを知見した。
 更に、本発明者は、更なる検討の結果、規制ブレード334が現像ローラー331に接触する部分の表面粗さが薄層スジの発生有無に関連することを新たに知見した。図8は、本実施形態に係る現像部33の規制ブレード334の先端(自由端部)の形状および現像ローラー331への接触領域を示す図である。図9は、規制ブレード334の表面粗さを測定する様子を示す図である。図10は、第2の評価結果を示す図である。
 図8を参照して、本実施形態に係る規制ブレード334は、その固定端部が図2に示すように現像ハウジング330に支持される一方、その自由端部(先端部)は現像ローラー331の軸方向から見て0.3mmの曲率半径を有し現像ローラー331から離れるような曲げ形状を有する曲げ部(曲面)からなる。当該曲げ部は、直線形状を有する規制ブレード334の基材の先端部に曲げ加工(R曲げ加工)を施すことで形成される。また、現像部33において、このような規制ブレード334の現像ローラー331に対する接触状態を非線形解析で解析した結果、図8の領域CP(接触領域)で示すように、現像ローラー331の周面が規制ブレード334の先端の曲げ部にも接触することが確認された。なお、規制ブレード334においては、先端の曲げ加工を施した部分と基端側の曲げ加工を施していない部分とでは、先端の曲げ加工を施した部分の方が加工ひずみによりその表面粗さが粗くなる。そこで、実験上、このような先端の曲げ部分を含めて、規制ブレード334の表面粗さを細かくするためには、先端の曲げ部分も含めて研磨処理することが必要となる。そこで、本実施形態では、規制ブレード334に対する研磨処理の一例としてバフ研磨が採用された。
 当該バフ研磨によって規制ブレード334の表面を研磨するとともに、その表面粗さを測定することで、互いに表面粗さの異なるサンプルを作成した。ここで、図9に示すように、規制ブレード334の表面粗さは、現像ローラー331と接触する先端の曲げ部分の表面粗さを測定針85によって測定できるように規制ブレード334を水平面に対して45度傾けて固定可能な不図示の治具を準備した。その上で、規制ブレード334の表面粗さの測定には、ミツトヨ製S-3100を測定器として使用した。この際の測定条件は、JIS規格2001年、測定長さ4.8mm、カットオフ0.8mm、測定速度0.5mm/secで行った。
 以上の事前検討の上、規制ブレード334の先端部(特に、前記曲げ部を含み現像ローラー331の周面に接触する領域)の表面粗さを変化させたサンプルを準備して、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧が10N/m以上60N/m以下の範囲に設定した上で、先の第1の評価結果と同様の評価を行った結果、図11に示すように、規制ブレード334が現像ローラー331に当接する当接領域CPの表面粗さ(Ra)が、薄層スジの発生有無に影響することを確認することができた。
 図11に示すように、規制ブレード334の先端部の表面粗さRaが0.05以上0.3μm以下の範囲において薄層スジおよびトナー層厚ムラの観点での問題が発生しない。上記の表面粗さRaが0.3μmを超える場合には薄層スジが発生し、0.05μm未満の範囲ではトナー薄層にムラ(トナー層厚ムラ)が発生することが知見された。なお、規制ブレード334の先端部の曲げ部分の曲率半径が0.1mm以上の範囲において上記と同様の効果が得られた。
 尚、本発明者は、現像ローラー331の周面を本体とは別の部材でコーティングせずに、現像ローラー331の周面を研磨する度合いによって現像ローラー331の周面の実接触面積率を調整した場合でも、上記と同じ知見が得られることを確認した。
 また、表1に示す実験条件では、トナーの中心粒径を6.8μmとしていたが、本発明者は、トナーの中心粒径が6.0μm以上8.0μm以下である場合にも、上記と同様の実験を行い、上記と同様の知見が得られることを確認した。尚、トナーの中心粒径が6.0μm未満になると、当該トナーの製造コストは高くなり、トナーの中心粒径が8.0μmより大きくなると、当該トナーの消費量が増え、シートへの定着性が悪化する。このため、本発明者は、トナーの中心粒径が6.0μm以上8.0μm以下である場合についてのみ実験を行った。
 また、表1に示す実験条件では、トナーの円形度を0.96としていたが、本発明者は、トナーの円形度が0.93以上0.97以下である場合にも、上記と同様の実験を行い、上記と同様の知見が得られることを確認した。尚、トナーの円形度が0.93未満になると、シートに形成される画像の画質が低下し、トナーの円形度が0.97より大きくなると、当該トナーの製造コストは大幅に高くなる。このため、本発明者は、トナーの円形度が0.93以上0.97以下である場合についてのみ実験を行った。
 また、表1に示す実験条件では、現像ローラー331の硬度を高分子計器株式会社製の「MD-1capa」によって測定し、45°としていた。しかし、本発明者は、現像ローラー331の硬度を同様の方法で測定し、当該測定した現像ローラー331の硬度が40°以上60°以下である場合にも、上記と同様の実験を行い、上記と同様の知見が得られることを確認した。尚、現像ローラー331の硬度が40°未満になると、感光体ドラム31の周面や規制ブレード334に、永久変形による圧接痕が残り、シートに形成される画像の画質に問題が生じる。一方、現像ローラー331の硬度が60°よりも大きくなると、トナーに加わるストレスが急増し、現像ローラー331の周面に薄層スジが発生する確率が急増する。このため、本発明者は、現像ローラー331の硬度が40°以上60°以下である場合についてのみ実験を行った。
 また、本発明者は、現像ハウジング330に収容するトナーの90℃における溶融粘度が200000Pa・sよりも大きく250000Pa・s以下である場合にも、上記と同様の実験を行い、上記と同様の知見が得られることを確認した。尚、90℃における溶融粘度が250000Pa・sよりも大きいトナーを用いて上記実験を行った結果、上述した90℃における溶融粘度が1000000Pa・sのトナーを用いた実験と同様、シートに汚れが生じ、当該トナーのシートへの定着性が悪かった。このため、本発明者は、90℃における溶融粘度が250000Pa・sよりも大きいトナーについては、実用上問題が生じるものと評価した。
 また、本発明者は、粉砕法によって製造されたトナーを採用することについて、以下のように評価した。粉砕法によって製造されたトナーの粒子は、重合法で製造されたトナーの粒子よりも製造コストは低いが、円形度は低い。したがって、粉砕法によって製造されたトナーの粒子は、規制ブレード334によって強いストレスが加えられた際に、重合法で製造されたトナーの粒子よりも、規制ブレード334に引っ掛かり易く、また、隣り合う粒子の凹部と凸部が嵌合することで密着し易い。このため、粉砕法によって製造されたトナーは、重合法で製造されたトナーよりも、規制ブレード334に付着し易く、また、現像ローラー331の周面に形成されるトナーの層の厚さにムラが生じ易い。
 しかし、上述のように、粉砕法によって製造されたトナーを採用した場合であっても、現像ローラー331の周面の実接触面積率が4.5%以上10%以下であり、規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧が10N/m以上60N/m以下であれば、規制ブレード334によって現像ローラー331の周面に担持させるトナーの量が規制される際に、規制ブレード334にトナーが付着する虞を低減できるとともに、トナーの層の厚さにムラが生じることを抑制できる。このため、重合法で製造されたトナーよりも安価な粉砕法によって製造されたトナーを、画像形成装置1に適用することで、最終的に形成される画像の画質を維持しつつ、画像形成装置1の利用コストを低減することができる。
 尚、上記実施形態では、粉砕法によって製造されたトナーを採用する例について説明したが、重合法によって製造されたトナーを採用してもよい。また、画像形成装置が、例えば溶融粘度の高いトナーを高温で溶融可能な定着ローラー41を備える等、溶融粘度の高いトナーのシートへの定着性の悪さを解消可能に構成されているとする。この画像形成装置では、トナーの90℃における溶融粘度及び規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧は任意とし、周面の実接触面積率が4.5%以上10%以下の現像ローラー331を採用するようにしてもよい。
 本発明者は、これらの画像形成装置においても上記と同様の実験を行い、上記と同様の確認を行った結果、図7Aに示す確認結果と略同様の確認結果を得た。つまり、本発明者は、トナーの90℃における溶融粘度及び規制ブレード334の現像ローラー331の周面に対する接触線圧によらず、現像ローラー331の周面の実接触面積率が4.5%以上10%以下である場合に、現像ローラー331の周面に形成されるトナー層が均一であり、シートに形成される画像の画質に何ら問題を生じないことを確認した。
 1   :画像形成装置
 31  :感光体ドラム
 33  :現像部
 331 :現像ローラー
 334 :規制ブレード

Claims (6)

  1.  非磁性一成分の現像剤を用いて現像を行う画像形成装置であって、
     軸周りに回転し、静電潜像が形成されるドラム周面を有する感光体ドラムと、
     前記感光体ドラムに前記現像剤を供給して前記静電潜像を現像剤像に顕在化する現像装置と、
     を備え、
     前記現像装置は、
     前記現像剤を収容する現像ハウジングと、
     軸周りに回転可能なように前記現像ハウジングに支持され、前記ドラム周面と対向し前記現像剤を担持する第一周面を有し、担持した前記現像剤を前記ドラム周面に供給する現像ローラーと、
     前記第一周面と接触し、前記第一周面に担持させる前記現像剤の量を規制する規制ブレードと、
     を備え、
     前記第一周面の実接触面積率は、4.5%以上10%以下である、
     画像形成装置。
  2.  前記規制ブレードは、前記第一周面に対する接触線圧が10N/m以上60N/m以下の範囲に含まれるように前記現像ハウジングに支持されている、
     請求項1に記載の画像形成装置。
  3.  前記規制ブレードは、前記現像ハウジングに固定される固定端部と当該固定端部とは反対側に配置され前記現像ローラーの前記第一周面に接触する自由端部とを有し、
     前記自由端部は、前記現像ローラーから離れるような曲げ形状を有する曲げ部を含むみ、前記曲げ部の曲率半径は0.1mm以上である、
     請求項2に記載の画像形成装置。
  4.  前記規制ブレードは、少なくとも前記曲げ部の一部を含む領域において前記現像ローラーの前記周面に接触し、前記領域の表面粗さRaが0.05μm以上0.3μm以下の範囲に含まれる、
     請求項3に記載の画像形成装置。
  5.  前記現像剤は、粉砕法または重合法によって製造され、円形度が0.93以上0.97以下、あるいは中心粒径が6.0μm以上8.0μm以下の現像剤である、
     請求項1に記載の画像形成装置。
  6.  前記現像剤の90℃における溶融粘度は、10000Pa・S以上200000Pa・S以下の範囲に含まれている、
     請求項1に記載の画像形成装置。
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