JP5177988B2 - 現像剤量規制ブレード及びこれを用いた現像装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真装置等の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現像剤量規制ブレード及びこの現像剤量規制ブレードを搭載した現像装置に関する。

従来から、電子写真複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ等の電子写真装置の画像形成装置には現像装置が設けられている。現像装置には、主に現像剤（トナーともいう。）を収納する現像剤容器の開口を閉塞し一部を露出して配置されるローラー状の現像剤担持体と、この現像剤担持体の表面に当接して配置され、現像剤担持体が搬送する現像剤を一定量にする現像剤量規制ブレードとが設けられる。現像剤担持体表面に付着した現像剤は、現像剤担持体の回転に伴い、現像剤量規制ブレード間を通過する際、現像剤担持体の表面からその余剰分が除去されて現像剤容器内に戻され、現像剤担持体上に薄層として形成される。同時に、現像剤は、現像剤量規制ブレードとの摩擦により、摩擦電荷（トリボとも言う）を付与され、現像剤担持体が現像剤容器から露出する部分において、現像剤担持体上からこれと対向して回転する電子写真感光体表面の静電潜像上へ移動する。

このような現像剤量規制ブレードとしては、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を有するものが使用されている。かかる現像剤量規制ブレードとして、ゴム状弾性体の板状のブレード部材を金属製の支持部材の所定位置に接着剤によって接着した構成のものが、現像剤担持体に全長に亘り均一な圧接力で圧接させることが容易であり、耐久性を有することから多用されている。ブレード部材の現像剤担持体に当接、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ている。このようなブレード部材において電荷制御面の材質として、ネガ系トナーに対しては、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が用いられ、ポジ系現像剤に対しては、シリコーンゴム等が用いられている。

更に、カラー画像の形成に用いられる非磁性トナーに対する電荷制御面は、トナー自体が磁性を持たないのでトナーに対して高い摩擦電荷を与え、且つ現像剤担持体上への薄膜の形成を可能とすることが要求される。このような電荷制御面の材質としては、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が用いられ、電荷制御面は面精度よく仕上げられる。

近年、電子写真プロセスに応用される高画質化及びフルカラー化された現像装置においては、微細な粒子のトナーが使用されるため、現像剤担持体へより均一な圧接が可能な現像剤量規制ブレードが要求されている。このため、ブレード部材、接着剤、および支持部材を、互いに実質的に同一形状で全面がちょうど重なり合った層を形成するように積層した構成の現像剤量規制ブレードが報告されている（特許文献１）。さらに、現像剤量規制ブレードのブレード先端形状を、摺動面と端面によって形成される縁部に第１斜面を形成し、ブレード部材の、支持部材との接着面と端面によって形成される縁部に第２斜面を設けた形状としたブレードが報告されている（特許文献２、３）。このようなブレードによれば、高速化、高耐久化が図られるカラー複写機やカラーレーザービームプリンターにおいても、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のを有効に抑制することができる。

しかしながら、近年の電子写真プロセスにおいては、さらなる高画質化、高速化、高耐久化された現像装置においては、適正量のトナーをより均一に現像剤担持体へ圧着することが要求されている。上記特許文献２、３に開示された現像剤量規制ブレードを採用しても、高画質化、高速化を図ったカラートナー用現像装置において、トナーを適正量に規制しつつ均一に圧着することが困難である。更なる微細なトナーを用いた場合においても、帯電付与面にカラー用トナー粒子が融着するのを抑制することができる現像剤量規制ブレードが求められている。
特開２００２−３７２８５８号公報 特開２００２−３７２８５４号公報 特開２００２−３７２８５５号公報

本発明の課題は、現像剤担持体との間に一定のトナー取込み口を確保し、現像剤担持体との当接圧を均一にすることにより、現像剤担持体上の現像剤膜を適正厚に且つ均一に形成することができる現像剤量規制ブレードを提供することにある。

さらに、その帯電付与面に現像剤、特にカラー用トナー粒子が融着するのを抑制し、スジおよびムラ等の画像不良の抑制を図ることができる現像剤量規制ブレードを提供することにある。

また、本発明の課題は、このような現像剤量規制ブレードを備えた、現像剤によるスジおよびムラ等の画像不良を抑制できる現像装置を提供することにある。

本発明は、現像剤容器から現像剤担持体によって搬出されるカラー画像用の非磁性現像剤の量を規制する、少なくとも支持部材及びブレード部材を有する現像剤量規制ブレードにおいて、該ブレード部材の先端と現像剤担持体との間に現像剤取込み口を有し、支持部材の厚さが０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下であり、ブレード部材が、現像剤担持体との当接面を支持する当接支持面及び先端面を有する支持部材上に形成されたポリエステルエラストマーを主材とする被膜からなり、該被膜が支持部材を少なくとも当接支持面から先端面に亘り、該先端面と当接支持面とが交わる角を含み一体として被覆してなり、該被膜は、支持部材の先端面上の厚さが５μｍ以上６００μｍ以下であり、支持部材の当接支持面上の厚さが１０μｍ以上５００μｍ以下であり、少なくとも現像剤担持体との当接面において、表面粗さが十点粗さ平均（Ｒｚ）として０．１μｍ以上３．０μｍ以下であり、支持部材の当接支持面及び先端面に対して凸の状態の表面を有することを特徴とする現像剤量規制ブレードに関する。

また、本発明は、像担持体上に形成された静電潜像を可視化するのに使用する現像装置において、請求項１又は２記載の現像剤量規制ブレードが搭載されていることを特徴とする現像装置に関する。

本発明の現像剤量規制ブレードは、現像剤担持体との間に一定のトナー取込み口を確保し、現像剤担持体との当接圧を均一にすることにより、現像剤担持体上の現像剤膜を適正厚に且つ均一に形成することができる。さらに、その帯電付与面に現像剤、特にカラー用トナー粒子が融着するのを抑制し、スジおよびムラ等の画像不良の抑制を図ることができる。

また、本発明の現像装置は、上記現像剤量規制ブレードを備えることにより、現像剤によるスジおよびムラ等の画像不良を抑制できる。

本発明の現像剤量規制ブレードは、現像剤容器から現像剤担持体によって搬出される現像剤の量を規制する少なくとも支持部材及びブレード部材を有する。

上記現像剤量規制ブレードに用いられる支持部材としては、現像剤担持体との当接面を支持する当接支持面を有し、ブレード部材としての被膜の支持が可能あれば、特に制限されるものではない。

支持部材の材質としては、金属、樹脂などいずれであってもよく、具体的には、ステンレススチール、りん青銅、アルミなどの金属や、ポリエチレンテレフタレート、アクリル、ポリエチレン、ポリエステルなどの樹脂を挙げることができる。このような樹脂には所望の帯電性を有するものとするため、導電材料を加えることもできる。

支持部材の形状は、現像剤担持体と当接するブレード部材を支持するため当接支持面を有する平板状又はこれを湾曲した曲面板状であることが好ましい。

支持部材の厚さは０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下である。支持部材の厚さが０．０５ｍｍ以上であれば、現像剤担持体にブレード部材を適正な当接圧で当接させることができ、トナー粒子を必要な圧力により現像剤担持体へ圧着させ得る。一方、支持部材の厚さが０．１５ｍｍ以下であれば、現像剤担持体へブレード部材の追従を容易にさせ、現像剤粒子に必要な圧力を付与するバネ性を有するものとなる。

上記現像剤量規制ブレードに用いられるブレード部材は、現像剤担持体との当接面を支持する当接支持面を有する支持部材上に形成されたポリエステルエラストマーを主材とする被膜からなり、該被膜が少なくとも当接支持面から先端面に亘って支持部材を被覆してなるものである。被膜が支持部材の当接支持面のみならず当接支持面から先端面に亘って被覆して形成されることにより、現像剤担持体との間に一定のトナー取込み口を確保し、現像剤担持体上のトナー量を適正且つ均一にすることができる。更に、被膜は当接支持面と先端面とが交わる角（エッジ）を含み、変曲点を有しないことから、トナーの取り込みを容易とし、現像剤担持体上に均一な膜厚のトナー膜を形成することができる。

更に、被膜は支持部材の当接支持面と対向する裏面上にも形成されたものが好ましい。被膜が支持部材の裏面に形成されることにより、支持部材の反り等の変形が抑制され、現像剤量規制ブレードを全長に亘って均一な圧接力を持って現像剤担持体に圧接させることができる。

被膜の厚さとしては、支持部材の当接支持面上では、１０μｍ以上５００μｍ以下である。支持部材の当接支持面上の被膜の厚さが１０μｍ以上であれば、現像剤担持体との摩擦により磨耗して耐久性が低くなるのを抑制することができ、５００μｍ以下であれば、現像剤担持体との安定した当接圧を得ることができる。また、支持部材の先端面上では、５μｍ以上６００μｍ以下である。支持部材の先端面上の被膜の厚さが５μｍ以上であれば、耐久性が低下するのを抑制することができ、６００μｍ以下であれば、現像剤担持体上に安定した膜厚のトナー膜を形成することができる。

被膜の材質としては、トナー種、粒子径などにより選択することができ、トナー帯電付与性が良好な材質であることが好ましい。具体的には、ポリエステルエラストマーを主材とする。また、ポリエステルエラストマーには、所定の帯電性をトナーに付与するために、導電材料等の添加剤を加えることもできる。導電剤料としては、カーボンブラック、金属材料等を挙げることができる。

更に、上記被膜には必要に応じて、電荷付与剤、粗し粒子などの添加剤を含有させることができる。

上記被膜は、少なくとも現像剤担持体との当接面において、表面粗さが十点粗さ平均（Ｒｚ）として０．１μｍ以上３．０μｍ以下である。被膜の表面粗さが０．１μｍ以上であれば、被膜表面の微細な傷や凹凸が画像上に影響を及ぼすのを抑制することができ、３．０μｍ以下であれば、現像剤担持体上にスジやムラが抑制された均一な現像剤層を形成することができる。

ここで表面粗さの十点粗さ平均（Ｒｚ）は、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準じた接触式表面粗さ計により測定した測定値を採用することができる。

このような被膜は、支持部材上に接着剤層を介して形成されることが好ましい。接着剤層は支持部材と被膜との接合を強固にし、現像剤量規制ブレードの耐久性の向上を図ることができる。接着剤層の材質としては、例えば、ホットメルト系として、ポリウレタン系、ポリエステル系、エチレンビニルアルコール系（ＥＶＡ系）、ポリアミド系等を挙げることができる。

上記被膜の形成は、押出成形、塗布成形、シートの貼り合せ成形などによることができる。具体的には、押出成形による場合、必要に応じて接着剤を塗布した支持部材を成形型に設置し、成型キャビティに未硬化の上記エラストマーや樹脂組成物を注入して加熱、硬化する。また、塗布法による場合、未硬化の上記エラストマーや樹脂を含有する塗布液を調製し、浸漬、コーティング、噴霧等により支持部材上に塗膜を形成し、適宜加熱、硬化する。また、シートの貼り合せ成形による場合、押出し成形等でシート状に成形した上記エラストマーや樹脂組成物を接着剤を塗布した支持部材に貼り合わせる。

上記支持部材とブレード部材とを用いて作成される現像剤量規制ブレードとしては、具体的には、図１、図２に示すものを挙げることができる。図１に示す現像剤量規制ブレード１３は、支持部材１２と、接着剤１１を含むブレード部材１０とで構成される。ブレード部材１０は、支持部材１２の当接支持面１２ａと先端面１２ｃとが交わる角（エッジ）１２ｂを含み、当接支持面１２ａから先端面１２ｃ上を一体として被覆する被膜として形成されている。このような現像剤量規制ブレード１３は、現像剤容器１４に固定され、現像剤容器の開口端と接する固定点１６を支点として現像剤担持体の表面を圧接力Ｆで圧接するようになっている。このような構成を有することにより、現像剤量規制ブレード１３は現像剤担持体との間に適量のトナー粒子を導入する取り込み口を形成することができ、現像剤担持体上に均一且つ充分な帯電量の現像剤層を形成することができる。

図２に示す現像剤量規制ブレード２３は、支持部材２２と、接着剤２１を含むブレード部材２０とで構成される。ブレード部材２０は、支持部材２２の当接支持面２２ａと先端面２２ｃとの角（エッジ）２２ｂを含み、当接支持面２２ａから先端面２２ｃ、裏面２２ｄ上を一体として被覆する被膜として形成されている。被膜は被膜の厚さは、例えば、図３に示すように、支持部材の当接支持面２２ａ及び裏面２２ｄ上の厚さＴとして、１０μｍ以上５００μｍ以下の範囲、先端面２２ｃ上の厚さＬとして、５μｍ以上６００μｍ以下の範囲から選択される。

このような現像剤量規制ブレード２３は、現像容器１４に固定され、現像容器の開口端に接する固定点２６を支点として現像剤担持体の表面を圧接力Ｆで圧接するようになっている。このような構成を有することにより、現像剤量規制ブレードは現像剤担持体上に均一且つ充分な帯電量の現像剤層を形成し、更に、支持部材に反りが発生するのを抑制することができる。

本発明の現像装置は、上記現像剤量規制ブレードを用いたものである。その一例として図４に示すものを挙げることができる。図４に示す現像装置には、一成分の現像剤４６を収容した現像剤容器４２と、その内部に弾性ローラー４５、現像剤担持体４３が回転可能に設けられ、弾性ローラー４５は、現像剤担持体にニップ幅を有して配置される。現像剤担持体４３は、現像剤容器４２の開口部を閉塞するように、ほぼ半周面を現像剤容器４２内に他の半周面を現像剤容器４２外に露出して設けられ、現像容器から露出した部分において、像担持体である感光体４１と、微小間隔を設けて対向配置される。現像剤担持体は、感光体との間隔の微調整を行う移動手段により移動可能となっており、これにより現像剤担持体上の現像剤の感光体への移動を良好にすることができる。更に、現像剤担持体に当接するように本発明の現像剤量規制ブレード４４が現像剤容器４２の開口端部に固定されて設けられる。

このような現像装置において、弾性ローラー４５が矢印ｃ方向に回転し、ｂ方向に回転する現像剤担持体４３上に圧着される。現像剤担持体上に圧着された現像剤は、現像剤担持体４３のｂ方向への回転に伴い現像剤量規制ブレード４４と現像剤担持体４３間に進入し、ここを通過する際に、現像材担持体４３の表面と現像剤量規制ブレードのブレード部材とにより摺擦され、摩擦帯電される。帯電された現像剤は現像剤担持体上に薄層とされ、現像剤担持体の回転に伴ない現像剤容器外へ搬送される。現像剤担持体４３上の現像剤はａ方向に回転する感光体４１の静電潜像上に移動、付着し、静電潜像をトナー像として現像、可視化する。静電潜像の現像に消費されず現像剤担持体４３上に残存する現像剤は、現像剤担持体４３の回転と共に現像剤担持体の下部より現像剤容器４２内に回収され、弾性ローラー４５とのニップ部において現像剤担持体４３上から剥ぎ取られる。同時に弾性ローラー４５の回転により現像剤担持体４３上に現像剤容器中の新たな現像剤が供給され、新たな現像剤は現像剤量規制ブレード間を通過して感光体へ搬送される。一方、現像剤担持体から剥ぎ取られた現像剤の大部分は、弾性ローラー４５の回転に伴い現像剤容器４２内の現像剤中に搬送されて混ざり合い、その帯電電荷が分散される。

このような現像装置が適用され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を挙げることができる。

以下に、本発明の現像剤量規制ブレードを、具体的に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。
［参考例１〜３］
［現像剤規制ブレード作製］
支持部材として、厚さ０．１ｍｍのリン青銅シート（原田伸銅所社製）を、図５に示すような、押出口形状が１０ｍｍ×０．５ｍｍの長方形の成形口を有する特殊金型を使用した押出成形機（プラ技研社製）に挿入した。ブレード部材の原料として、ＪＩＳ Ｄ６２５３で規定されるショアーＤ硬度４０°のポリアミドエラストマー（ダイセル・デグサ社製：ダイアミドＥ４０）を用い、これを２００〜２７０℃で溶融し、押出成形機内の支持部材を走行させつつ成形キャビティに順次注入した。ポリアミドエラストマーを固化し、支持部材とブレード部材とを一体化し、図１に示す支持部材の当接支持面と先端面に被膜を形成した現像剤量規制ブレード用シートを得た。樹脂の押出し量とリン青銅シートの送り速度を変えることにより、支持部材上のブレード部材の被膜厚さの調整を行った。得られた現像剤量規制ブレード用シートを長さ２００ｍｍ、幅２３ｍｍのブレード寸法にプレス切断し、現像剤量規制ブレードのサンプル（参考例１〜３）とした。

このブレード用シートのブレード部材表面の十点粗さ平均（Ｒｚ）を、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準じた接触式の表面粗さ計により測定したところ、０．３μｍであった。

［現像剤量規制ブレードによる画像評価］
次に、得られた現像剤量規制ブレードのサンプルを、レーザービームプリンター（キヤノン社製：Ｓａｔｅｒａ）に、使用現像剤量規制ブレードに替えて搭載し、常温常湿条件の環境下（温度２３℃、湿度５０％）でベタ黒画像を出力した。出力画像におけるスジ及びムラ等の観察をし、サンプルの現像剤量規制の均一性及び適量性を、以下の基準により評価した。結果を表１に示す。
［スジ］
スジが全く見られない（○）、スジがほとんど見られない（△）、スジが確認される（×）
［ムラ］
充分な濃度がある（○）、濃度が多少不足する（△）、濃度が不足する（×）。

［実施例４、５］
ブレード部材の原料として、ＪＩＳ Ｄ６２５３で規定されるショアーＤ硬度４０°のポリエステルエラストマー（東レ・デュポン社製：ハイトレル）を、ポリアミドエラストマー（ダイセル・デグサ社製：ダイアミドＥ４０）に替えて用いた他は、参考例１と同様に現像剤規制ブレードを作製した。得られたブレード部材表面の十点粗さ平均（Ｒｚ）は０．３μｍであった。

得られた現像剤量規制ブレードについて、参考例１と同様にして画像評価を行った。結果を表１に示す。

［比較例１］
ブレード部材を作製せず、参考例１と同様の支持部材を用いて現像剤量規制ブレードを作製した。現像剤量規制ブレードの表面粗さは、０．７μｍであった。

得られた現像剤量規制ブレードについて参考例１と同様にして画像評価を行った。結果を表１に示す。

［比較例２、３］
面転写シートを用いずに、鏡面（Ｒｚ＝０．２μｍ）に仕上げた温度４０℃の金型に、参考例１で用いたブレード部材の原料を用い、射出成形し、幅５ｍｍ、厚さ９００μｍの板状成形物を作製した。この板状成形物を、厚さ０．１ｍｍのリン青銅シート（原田伸銅所社製）に固定し、長手方向の長さ２００ｍｍ、幅２３ｍｍの現像剤量規制ブレードを作製した。得られた現像剤量規制ブレードの表面の十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）は０．３ｍであった。参考例１と同様に画像評価を行った。結果を表１に示す。

結果から明らかなように、本発明現像剤量規制ブレードは、スジ・ムラが抑制された画像を得ることができ、現像剤を適正量に且つ均一に現像剤担持体上に形成できることが分った。

本発明の現像剤量規制ブレードの一例を示す概略構成図である。 本発明の現像剤量規制ブレードの他の例を示す概略構成図である。 本発明の現像剤量規制ブレードの他の例を示す概略構成図である。 本発明の現像装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の現像剤量規制ブレードの製造装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１０、２０ ブレード部材（被膜）
１１、２１ 接着部材
１２、２２ 支持部材
１２ａ、２２ａ 当接支持面
１２ｂ、２２ｂ 角（エッジ）
１２ｃ、２２ｃ 先端面
２２ｄ 裏面
１３、２３、４４ 現像剤量規制ブレード
１４、４２ 現像剤容器
１５、４３ 現像剤担持体
１６、２６ 固定点
１６ 現像剤
４１ 感光体（像担持体）
４５ 弾性ローラー
４６ 現像剤
５１ 特殊金型
５２ 成形口
Ｆ 現像剤量規制ブレードの現像剤担持体への圧接力
Ｌ 先端面上の被膜の厚さ
Ｔ 当接支持面上の被膜の厚さ

Claims (3)

1. 現像剤容器から現像剤担持体によって搬出されるカラー画像用の非磁性現像剤の量を規制する、少なくとも支持部材及びブレード部材を有する現像剤量規制ブレードにおいて、該ブレード部材の先端と現像剤担持体との間に現像剤取込み口を有し、支持部材の厚さが０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下であり、ブレード部材が、現像剤担持体との当接面を支持する当接支持面及び先端面を有する支持部材上に形成されたポリエステルエラストマーを主材とする被膜からなり、該被膜が支持部材を少なくとも当接支持面から先端面に亘り、該先端面と当接支持面とが交わる角を含み一体として被覆してなり、該被膜は、支持部材の先端面上の厚さが５μｍ以上６００μｍ以下であり、支持部材の当接支持面上の厚さが１０μｍ以上５００μｍ以下であり、少なくとも現像剤担持体との当接面において、表面粗さが十点粗さ平均（Ｒｚ）として０．１μｍ以上３．０μｍ以下であり、支持部材の当接支持面及び先端面に対して凸の状態の表面を有することを特徴とする現像剤量規制ブレード。
2. ブレード部材が、支持部材の当接支持面と対向する裏面上に形成された被膜を有することを特徴とする請求項１記載の現像剤量規制ブレード。
3. 像担持体上に形成された静電潜像を可視化するのに使用する現像装置において、請求項１又は２記載の現像剤量規制ブレードが搭載されていることを特徴とする現像装置。

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