JP4754258B2 - 現像剤量規制ブレード及び現像装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視化するのに使用される
現像剤の量を規制するブレード、及びこれを搭載する現像装置に関するものである。

図４には、現像装置の概略構成を示した。現像剤容器４２内の例えば一成分の現像剤４６（トナーとも言う）は、ｃ方向に回転する弾性ローラ４５により現像剤像担持体４３（現像スリーブ又は現像ローラーとも言う）に圧着される。
その後、現像剤像担持体４３をｂ方向に回転することにより、現像剤はａ方向に回転する電子写真感光体４１まで搬出される。この様な機構において、現像剤像担持体４３には現像剤量規制ブレード４４のブレード部材４７が当接されており、搬出される現像剤の量が規制されて現像剤の薄膜が形成されると同時に、当接部において現像剤に所定の摩擦電荷（トリボとも言う）が付与される。

従来、現像剤量規制ブレードは、一般に、ゴム板、金属性薄板、樹脂板、およびこれらの積層体から形成される。現像剤量規制ブレードは、現像剤担持体に圧接されるブレード部材と、このブレード部材を所定の位置に支持する支持部材とから作製され、ブレード部材の現像剤担持体に圧接される面は、現像剤の摩擦電荷を制御する機能を有していることから、電荷制御面とも呼ばれる。また、電荷制御面の表層を電荷制御層と呼ぶこともある。

ネガ系トナーに対して用いられるブレード部材としては、例えば、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、ポリアミドエラストマー等の板材が用いられている。また、ポジ系トナーに対して用いられる現像剤量規制ブレードとしては、金属製薄板に電荷制御したシリコーンゴムなどの帯電付与層を積層したものが用いられている。（特許文献１、２）
また、現像剤量規制ブレードとして、例えばリン青銅やＳＵＳ等の金属部材を用いると、現像剤量規制ブレードと現像剤担持体の間で電荷をかけることにより、トナーの帯電性に関係なく使用できる。

更に、カラー画像の形成で用いられる非磁性トナーについては、トナー自体が磁性を持たないので、トナーに高い摩擦電荷を与えて、現像スリーブや現像ローラ上で薄膜を形成しなければならない。この場合、電荷制御層に用いられている材料としては、ウレタンゴム、ポリアミド樹脂、ポリアミドエラストマー、シリコーンゴム、シリコーン樹脂などを挙げることができ、電荷制御面は面精度良く仕上げられる。

近年、電子写真プロセスを応用した高画質化およびフルカラー化された現像装置においては、微粒なトナーが使用されるため、現像スリーブ及び現像ローラへトナーをより均一に圧着することが要求されている。特に、電荷制御面の表面粗さの影響により、画像ムラ及びスジなどの画像不良が発生する場合がある。
また、カラー複写機やカラーレーザービームプリンターの高速化や高耐久化がもとめられており、従来レベルの構成では不十分であり、現像剤量規制ブレードの帯電付与面にカラー用トナー粒子が融着するという様な不具合が発生した。

さらに、高画質化およびフルカラー化された現像装置においては、微粒な重合トナーが使用されるため、トナーに対して均一で十分な摩擦帯電をさせることが要求されている。
特に、使用間隔が空いたときは、トナーへの摩擦帯電が不十分で不均一になりやすく、現像ブレードにて、トナーを現像剤像担持体へ均一に乗せても、ボタ落ちするという様な不具合が発生した。
特開２００２−３７２８５６号公報 特開２００２−３７２８５８号公報

この様な状況に鑑み、本発明においては、現像剤（トナー）に対して、均一に十分な摩擦帯電が行えるような、ブレード部材の表面が平滑で、当接圧を精度良く制御してトナー粒子に対して適正な圧力を実現できるブレード部材を提供することを目的とする。さらに、このブレード部材が採用された現像装置を使用することにより、現像剤によるスジ及びムラ等の画像不良を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、現像剤容器から現像剤を搬出する該現像剤担持体に圧接される金属板で構成されている現像剤量規制ブレードとして、
該金属板は板厚０．１〜０．２ｍｍのリン青銅薄板であり、その少なくとも該現像剤担持体に当接される側の電荷制御面としての表面に、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）または該金属の合金からなる群より選ばれる１種以上を含む、０．１μｍ〜１０μｍの厚さのめっき薄膜が形成され、該薄膜表面のビッカース硬度が１０°〜１８０°である
ことを特徴とする現像剤量規制ブレードを用いる。

この、ブレード表面（電荷制御面）のめっき薄膜は、おもに電解処理めっき、溶解処理めっきおよび化学処理めっきの少なくとも何れか一方の製造方法により形成されていることを特徴とする現像剤量規制ブレードであるが、この製造方法に限定されるものではない。

さらに該現像剤量規制ブレード表面（電荷制御面）へのめっき薄膜の形成を、反対の面にも行なうことにより、反対の面も電荷制御面として使用できる。

以上の結果、現像剤（トナー）に対して、均一に十分な摩擦帯電が行えるようになり、
かつ、ブレード部材の表面が平滑で、当接圧を精度良く制御してトナー粒子に対して適正な圧力を実現することにより、現像剤量を均一に制御することができるようになった。
さらに、本発明の現像剤量規制ブレードを配設することにより、例えば一成分現像剤を使用した場合においても、現像剤によるスジ及びムラ等の画像不良を抑制できる。

本発明において、現像剤（トナー）に対して、均一に十分な摩擦帯電が行えるようになり、
かつ、ブレード部材の表面が平滑で、当接圧を精度良く制御してトナー粒子に対して適正な圧力を実現することにより、現像剤量を均一に制御することができるようになった。
また、この方法が採用された現像装置を使用することにより、現像剤によるスジ及びムラ等の画像不良を抑制できるようになった。

本発明にかかる現像剤量規制ブレードは、現像剤容器から現像剤を搬出する該現像剤担持体に圧接される金属板で構成されている現像剤量規制ブレードであって、該金属板の少なくとも該現像剤担持体に当接される側の表面（電荷制御面）に、該金属板を構成する材料と異なる金属でめっき薄膜が形成されていることを特徴とする。

近年、電子写真プロセスを応用した高画質化およびフルカラー化された現像装置においては、微粒なトナーが使用されるため、現像スリーブ及び現像ローラへトナーをより均一に圧着することが要求されている。特に、電荷制御面の表面粗さの影響により、画像ムラ及びスジなどの画像不良が発生する場合がある。
また、カラー複写機やカラーレーザービームプリンターの高速化や高耐久化がもとめられており、従来レベルの構成では不十分であり、現像剤量規制ブレードの帯電付与面にカラー用トナー粒子が融着するという様な不具合が発生した。

さらに、高画質化およびフルカラー化された現像装置においては、微粒な重合トナーが使用されるため、トナーに対して均一で十分な摩擦帯電をさせることが要求されている。
特に、使用間隔が空いたときは、トナーへの摩擦帯電が不十分で不均一になりやすく、現像ブレードにて、トナーを現像剤像担持体へ均一に乗せても、ボタ落ちするという様な不具合が発生した。

この様な状況に鑑み、本発明にて提案される現像剤量規制ブレードは、現像剤（トナー）に対して、均一に十分な摩擦帯電が行えるようなブレード部材を選定し、
現像剤を均一に制御するために、このブレード部材の表面が平滑で、当接圧を精度良く制御してトナー粒子に対して適正な圧力を実現させ、
さらに、この現像剤量規制ブレードが採用された現像装置を使用することにより、現像剤がブレード表面に融着することによるスジ及びムラ等の画像不良を抑制しなければならない。

これより、現像剤容器から現像剤を搬出する該現像剤担持体に圧接される金属板で構成されている現像剤量規制ブレードとして、該金属板の少なくとも該現像剤担持体に当接される側の表面（電荷制御面）に、該金属板の構成材料と異なる金属でめっき薄膜が形成されていることを特徴とする現像剤量規制ブレードを用いる。この現像剤量規制ブレードを用いて現像装置を構成することができる。

このとき、該めっき薄膜は、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）または該金属の合金からなる群より選ばれる１種以上を含む。

また、めっき薄膜の厚が０．１μｍ〜１０μｍであり、５μｍ以上がより好ましい。また、ビッカース硬度が１０°〜１８０°であり、ブレード表面（電荷制御面＝めっき薄膜表面）の十点平均粗さ（Ｒｚ）が、１μｍ以下である。

このブレード表面（電荷制御面）のめっき薄膜は、電解処理、溶解処理および化学処理の少なくとも何れか一方の製造方法により形成されていることを特徴とする現像剤量規制ブレードである。

さらに該現像剤量規制ブレード表面（電荷制御面）への金属めっきを、反対の面にも行なうことにより、反対の面も電荷制御面として使用できる。図１は、本発明の現像剤量規制ブレードの概略を示したものであり、支持部材１２にめっき薄膜１１を形成した構成になっている。

このとき支持部材としては、リン青銅板を用い、その板厚は、０．１〜０．２ｍｍが好ましい。

また、このときの金属めっきの種類としては、ビッカース硬度４０〜６０（Ｈｖ）の錫（Ｓｎ）と５５〜１５０°の銀（Ａｇ）がより好ましい。

このめっき薄膜を設けた現像剤量規制ブレード１０は、ａ方向に回転する現像剤担体１３により摩擦が生じて、ニップしている部分１５のめっき薄膜が削られてしまうことから、金属めっき厚は、５μｍ以上がより好ましい。

また、現像剤担持体上に現像剤（トナー）を均一に乗せ、現像剤（トナー）に対して均一に十分な摩擦帯電が行えるように、現像剤量規制ブレードの金属めっき表面は、十点平均粗さ（Ｒｚ）が、０．３μｍ以下がより好ましい。

図２、３には、本発明の現像剤量規制製造方法の例を示した。
図２には電解処理によるめっき方法（電着）の例を示し、図３には溶解処理によるめっき方法（ホットディップ）の例を示した。

電解処理では、現像剤量規制ブレードの支持部材２４と金属めっき用の金属板２３を、硫酸・硝酸・シアン浴等の酸性のめっき液２５に浸して、支持部材側に陰極２２をつなげ、金属めっき用の金属板側に陽極２１をつないで、電流を流すことにより、支持部材上にめっき薄膜が形成される。この電流を流す時間によって、めっき薄膜の厚を調整することが可能である。

溶解処理では、ロール状の現像剤量規制ブレードの支持部材３１を、めっき用金属が溶解されためっき浴３２に通したのち、冷却装置３５を通して冷却させた製品を巻き取ることによりめっき薄膜を形成する。
このとき、めっき浴に浸かっている時間が長いと、支持部材が溶けて切れてしまうため、短時間しか通すことができないので、めっき薄膜の厚さの上限が決まってくる。

上記２種類の金属めっきの処理方法とも、支持部材の両面にめっき層を形成することから、反対の面も電荷制御面として使用できる現像剤量規制ブレードが製造できる。

これらの、加工方法を用いることにより、従来、使用されているブレード部材にポリアミドエラストマー等の樹脂を用いた現像剤量規制ブレードより、安い製造費で加工できる。

図４には、本発明の現像剤量規制ブレードを用いた現像装置の例を示した。４２は、例えば一成分の現像剤４６を収容した現像剤容器で、本現像装置は、現像剤容器４２に現像剤担持体４３として、図中矢印ａ方向に回転する像担持体の電子写真感光体４１と対向設置した現像スリーブを備え、電子写真感光体４１上の静電潜像を現像し、トナー像として可視化するようになっている。現像剤担持体４３は、図で見て右略半周面を現像剤容器４２内に突入し、左略半周面を現像剤容器４２外へ露出して、電子写真感光体４１に対向するように、回転自在に横設れている。現像剤
担持体４３と電子写真感光体４１との間には微小間隔が設けられる。現像剤担持体４３は、電子写真感光体４１の回転方向ａに対し、矢印ｂ方向に回転駆動される。

現像剤容器４２内には、現像剤担持体（現像スリーブ）４３の上方位置に本発明の現像剤量規制ブレード４４が設けられ、ブレード部材４７によりも現像スリーブ４３の回転方向上流側の位置に弾性ローラ４５が設けられる。

現像剤量規制ブレード４４は、現像スリーブ４３の回転方向上流側に向けて下がる向きに傾斜して設けられ、現像スリーブ４３の上部外周面に回転方向に対向して当接される。

弾性ローラ４５は、現像スリーブ４３の電子写真感光体４１と反対側の部分に当接され、且つ回転可能に支持される。

現像装置は、上記構成にて、弾性ローラ４５が矢印ｃ方向に回転し、弾性ローラ４５の回転によりトナー４６を担持して現像スリーブ４３の近傍に供給し、現像スリーブ４３と弾性ローラ４５とが当接する当接部（ニップ部）において、弾性ローラ４５上のトナー４６が現像スリーブ４３と摺擦されることにより、現像スリーブ４３上に付着する。

その後、現像スリーブ４３の回転に伴い、現像スリーブ４３上に付着したトナー４６は、現像剤量規制ブレード４４と現像スリーブ４３との当接部でこれらの間に侵入し、ここを通過する際に現像スリーブ４３の表面とブレード部材４７の両者により摺擦されて、十分に摩擦帯電を受ける。

帯電されたトナー４６は、ブレード部材４７及び現像スリーブ４３の当接部を抜け出して、現像スリーブ４３上で薄層を形成し、電子写真感光体４１と微小間隙を開けて対向した現像部へと搬送される。そして現像部において現像スリーブ４３と電子写真感光体４１との間に、現像バイアスとして、例えば直流に交流を重畳した交互電圧を印加することにより、現像スリーブ４３上のトナー４６が電子写真感光体４１の静電潜像に対応して転移し、静電潜像に付着、現像してトナー像として可視化する。

現像部において現像に消費されずに現像スリーブ４３上に残存したトナー４６は、現像スリーブ４３の回転と共に現像スリーブ４３の下部より現像剤容器４２内に回収される。

回収されたトナー４６は、弾性ローラ４５によって現像スリーブ４３との当接部で現像スリーブ４３から剥ぎ取られる。同時に弾性ローラ４５の回転により現像スリーブ４３上に新たなトナー４６が供給され、新たなトナー４６は、再び現像スリーブ４３とブレード部材４７との当接部へ搬送される。

一方、剥ぎ取られたトナー４６の大部分は、弾性ローラ４５の回転に伴い現像剤容器４２内のトナー４６中に搬送されて混ざり合い、剥ぎ取られたトナー４６の帯電電荷が分散される。

図５には、本発明の現像装置を採用するのに適した電子写真装置の一例を示した。５１は像担持体としての感光体であり、本例のものはアルミニウムなどの導電性支持体と、その外周面に形成した感光層を基本構成層とするドラム型の電子写真感光体である。支軸を中心に図面上時計方向に所定の周速度をもって回転駆動される。

帯電部材５２は、この感光体５１面に接して感光体面を所定の極性、電位に一様に一次帯電処理するコロナ放電器である。これは、帯電ローラであっても良い。

帯電部材５２で均一に帯電処理を受けた感光体５１面は、次いで、露光手段Ｌにより目的画像情報の露光（レーザービーム走査露光，原稿画像のスリット露光など）を受けることで、その周面に目的の画像情報に対応した静電潜像５３が形成される。

その潜像は、次いで、現像装置５４によりトナー画像として順次に可視像化されていく。
このトナー画像は、次いで、転写手段５５により不図示の給紙手段部から感光体５１の回転と同期どりされて適正なタイミングをもって感光体５１と転写手段５５との間の転写部へ搬送された転写材Ｐの面に、順次に転写されていく。本例の転写手段５５はコロナ放電器（ローラタイプであっても良い）であり、転写材Ｐの裏からトナーと逆極性の帯電を行うことで感光体５１面側のトナー画像が転写材Ｐの表面側に転写されていく。また、４色のトナーを用いてカラー画像を出力するカラーＬＢＰなどにおいては、４色のカラー画像をそれぞれ現像し可視化するために、一旦ローラーやベルト等の中間転写体にトナーを転写し、トナー画像が転写材Ｐの表面側に転写されていく。

トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは、感光体５１面から分離されて加熱定着ロール５８へ先送されて像定着を受け、画像形成物として出力される。

像転写後の感光体５１面は、クリーニング手段５６で転写残りトナーなどの付着汚染物の除去を受けて洗浄面化されて繰り返して作像に供される。

なお、感光体、帯電部材、現像装置及びクリーニング手段のような電子写真装置の複数の要素をプロセスカートリッジに一体的に組み込ませることもできる。
そうすることで、プロセスカートリッジは、装置本体に対して着脱可能とすることができる。例えば、感光体及び現像装置と必要に応じて帯電部材及びクリーニング手段等をプロセスカートリッジに一体的に組み込み、装置本体のレールなどの案内手段を用いて着脱自在に構成できる。

本発明の現像装置を使用しうる電子写真装置としては、複写機、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ、あるいは、電子写真製版システムなどの電子写真応用装置などが挙げられる。

以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。
なお、特に明記しない限り、「部」および「％」は「質量部」および「質量％」をそれぞれ表し、試薬等は市販の高純度品を使用した。

（実施例１）
現像剤量規制ブレードの支持部材として、板厚０．１ｍｍのリン青銅シートを使用し、金属めっきとしては、９９．９９％の銀（Ａｇ）を使用し、めっき液としては、シアン浴を使用し、電解処理を行うことにより、ブレード形状より大きく切り取った現像剤量規制ブレードの支持部材にめっき厚５μｍの銀めっき薄膜を施した。

また、このときの銀めっき表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）は、０．１〜０．４μｍであった。今回、表面粗さを測定した測定器は、超深度形状測定顕微鏡（キーエンス製）を用いた。
このめっきされた支持部材を、所定のブレード寸法にプレス切断して、現像剤量規制ブレードを作製した。なお、現像剤量規制ブレードの長手方向の長さは２００ｍｍ、幅は２３ｍｍとした。
レーザービームプリンター（商品名：Ｓａｔｅｒａ、キヤノン製）に装着し、現像ローラを駆動した際、耐久後の現像ローラ上のトナーのコート状態を観察し、目視によるスジ及びムラ等の有無の確認をした。結果は、良好（○）、やや良い（〇△）、少し悪い（△）、悪い（×）、かなり悪い（××）の５段階で評価した。

また、耐久後の現像ブレード表面のトナー融着も、無し（○）、ほとんど無し（〇△）、少し有り（△）、有り（×）、かなり有り（××）の５段階で評価した。

さらに、材料費を抜いた製造コストを、すごく安い（〇）、安い（〇△）、適度にかかる（△）、高い（×）、すごく高い（××）の５段階で評価した。

（実施例２）
現像剤量規制ブレードの支持部材として、板厚０．１ｍｍのリン青銅シートを使用し、金属めっきとしては、９９．９９％の錫（Ｓｎ）を使用し、溶解処理を行うことにより、ロール形状の現像剤量規制ブレードの支持部材に、めっき厚５μｍの錫めっき薄膜を施した。このめっきされた支持部材を、所定のブレード寸法にプレス切断して、現像剤量規制ブレードを作製した。なお、現像剤量規制ブレードの長手方向の長さは２００ｍｍ、幅は２３ｍｍとした。その後、この現像剤量規制ブレードを用いて、実施例１と同様に実装試験を行った。

（比較例１）
現像剤量規制ブレードの支持部材として、板厚０．１ｍｍのリン青銅シートを使用し、所定のブレード寸法にプレス切断して、現像剤量規制ブレードを作製した。なお、現像剤量規制ブレードの長手方向の長さは２００ｍｍ、幅は２３ｍｍとした。
その後、この現像剤量規制ブレードを用いて、実施例１〜２と同様に実装試験を行った。
以上の試験結果を表１に示した。

※このビッカース硬度は、金属固有の数値

表１より明らかな通り、金属めっきされた現像剤量規制ブレードを用いることにより、リン青銅のみの現像剤量規制ブレードより、現像スジやトナー融着にたいして、良好であることが分った。
また、ブレード部材にポリアミドエラストマー樹脂を用いた現像剤量規制ブレードの現像スジやトナー融着レベルと近い品質で、製造コストが格段に安くできることが分った

本発明の現像剤量規制ブレードを説明するための模式的断面図である。 本発明の現像剤量規制ブレードの製造方法を説明するための模式的断面図である。（電解処理） 本発明の現像剤量規制ブレードの製造方法を説明するための模式的断面図である。（溶解処理） 現像装置を説明するための模式的断面図である。 電子写真装置を説明するための模式的断面図である。

符号の説明

１０ 現像剤量規制ブレード
１１ めっき薄膜
１２ 支持部材
１３ 現像剤担持体
１４ 現像剤容器
１５ ニップ
２１ 陽極
２２ 陰極
２３ 金属めっき用の金属版
２４ 支持部材
２５ めっき液
２６ めっき槽
３１ ブレード部材
３２ めっき浴
３３ めっき槽
３４ 熱源
３５ 冷却装置
３６ 製品巻取りロール
４１ 電子写真感光体
４２ 現像剤容器
４３ 現像剤担持体
４４ 現像剤量規制ブレード
４５ 弾性ローラ
４６ 現像剤
４７ ブレード部材
５１ 感光体
５２ 帯電部材
５３ 静電潜像
５４ 現像装置
５５ 転写手段

Claims (4)

1. 現像剤容器から現像剤を搬出する該現像剤担持体に圧接される金属板で構成されている現像剤量規制ブレードにおいて、
   該金属板は板厚０．１〜０．２ｍｍのリン青銅薄板であり、その少なくとも該現像剤担持体に当接される側の電荷制御面としての表面に、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）または該金属の合金からなる群より選ばれる１種以上を含む、０．１μｍ〜１０μｍの厚さのめっき薄膜が形成され、該薄膜表面のビッカース硬度が１０°〜１８０°である
   ことを特徴とする現像剤量規制ブレード。
2. 前記めっき薄膜は、電解処理、溶解処理および化学処理の少なくとも何れか一方によりめっきすることにより形成されたことを特徴とする請求項１に記載の現像剤量規制ブレード。
3. 該電荷制御面の反対の面もめっき薄膜を形成することにより、反対の面も電荷制御面として使用できることを特徴とする請求項１または２に記載の現像剤量規制ブレード。
4. 現像剤容器から現像剤を搬出する現像剤担持体と、該現像剤担持体に圧接される現像剤量規制ブレードとを具備する現像装置において、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の現像剤量規制ブレードを具備する現像装置。

Images