現像装置及び画像形成装置
【課題】層規制部材の動作時にも真直度を維持できるとともに、磁性体と非磁性体との段差や浮きの懸念が無く、簡易な工程で製造することが可能な現像装置、及びこれを備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明によれば、キャリアとトナーとからなる現像剤を収容するハウジング１１０と、ハウジング１１０に回転自在に設けられた円筒状の現像スリーブ１２３と、先端面が現像スリーブ１２３の周面に対して所定の間隔をおいて位置するようにハウジング１１０に配設された層規制部材１６０と、を備え、層規制部材１６０は、基材となる非磁性体層１６１と、キャリアによるトナーの帯電を補助する樹脂層１６５と、現像剤の穂切りを規制する磁性体層１６３とを積層した構造を有する、現像装置１００が提供される。
【解決手段】本発明によれば、キャリアとトナーとからなる現像剤を収容するハウジング１１０と、ハウジング１１０に回転自在に設けられた円筒状の現像スリーブ１２３と、先端面が現像スリーブ１２３の周面に対して所定の間隔をおいて位置するようにハウジング１１０に配設された層規制部材１６０と、を備え、層規制部材１６０は、基材となる非磁性体層１６１と、キャリアによるトナーの帯電を補助する樹脂層１６５と、現像剤の穂切りを規制する磁性体層１６３とを積層した構造を有する、現像装置１００が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式により２成分現像剤を用いて静電潜像を可視化する現像装置、及び、この現像装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、静電潜像を担持した潜像担持体にトナーとキャリアからなる２成分現像剤を搬送し、現像剤担持体にて現像を行う現像装置がある。このような現像装置には、現像剤担持体上の現像剤量を規制する層規制部材が設けられているが、この層規制部材は、非磁性体の基材に磁性体を溶接やビス等で貼り付けることにより形成されることが多い（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ここで、層規制部材は、現像剤担持体表面の現像剤の薄層を如何に安定して形成するかを基準として開発されており、層規制部材を形成する際には、現像剤担持体上に安定した層厚を維持できるように、層規制部材の真直度や磁性体と非磁性体との段差や浮き等の度合いが厳しく規定されている。一方で、前述したように、層規制部材を非磁性体の基材に磁性体を溶接やビス等で貼り付けることにより形成した場合、溶接歪みや締め付け歪み等が原因で高い真直度を実現しにくいことが、従来から問題として挙げられていた。
【０００４】
このような問題、すなわち、非磁性体に磁性体を溶接等で張り付ける技術により発生する層規制部材の真直度の低さの問題を改善するために、基材となる非磁性体として熱可塑性樹脂を使用して磁性体をインサート成型したり、非磁性体の先端に磁性体（フェライト微粒子）を含有したコーティング剤によりマスキングした領域のみをコーティングしたりすることにより、非磁性体と磁性体とを一体化させた層規制部材を形成することが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２では、インサート成型またはコーティングにより非磁性体と磁性体とを一体的に関連させることにより、真直度の改善を図ることができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９８７３８号公報
【特許文献２】特開２００６−１８４４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２の技術では、非磁性体として熱可塑性樹脂を使用しているため、静的な（層規制部材が動作していない状態での）真直度は改善できるが、現像剤担持体上の現像剤層の厚みを規制する際に、非磁性体として使用した樹脂の強度不足により、層規制部材の撓みが発生する、という問題があった。そして、この層規制部材の撓みにより、現像剤層の層厚にばらつきが生じ、形成された画像における画像濃度のムラ等も誘発していた。
【０００７】
また、特許文献２には、非磁性体の基材に対し、現像ローラの対向部にマスキングして磁性体をコーティングしたものも挙げられているが、マスキング等により製造工数が大幅に増加し、さらには、コーティング剤の経時劣化により現像剤の層厚の維持性が低下したり、非磁性体から剥離したコーティング剤が現像剤に混入し、画像形成時にリークによる画質欠陥等が発生するなどの問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、層規制部材の動作時にも真直度を維持できるとともに、磁性体と非磁性体との段差や浮きの懸念が無く、簡易な工程で製造することが可能な現像装置、及びこれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、キャリアとトナーとからなる現像剤を収容するハウジングと、前記ハウジングに回転自在に設けられた円筒状の現像スリーブと、先端面が前記現像スリーブの周面に対して所定の間隔をおいて位置するように前記ハウジングに配設された層規制部材と、を備え、前記層規制部材は、基材となる非磁性体層と、前記キャリアによる前記トナーの帯電を補助する樹脂層と、前記現像剤の穂切りを規制する磁性体層とを積層した構造を有する、現像装置が提供される。
【００１０】
このように、本発明に係る層規制部材は、樹脂層を有しているため、層規制部材の動作時の真直度を維持できるだけでなく、樹脂層にキャリアによるトナーの帯電補助機能を持たせることができる。従って、帯電レベルの低いトナーの飛散量を低減できる。
【００１１】
ここで、前記現像装置において、前記樹脂層が、前記キャリアの表面を被覆するコート材料と同じ材料からなることが好ましい。このように、樹脂層がキャリアのコート材料と同材料からなることにより、キャリアと同程度の帯電量をトナーに付与することができる。
【００１２】
また、前記現像装置において、前記樹脂層が、前記層規制部材を構成する層のうち、前記現像剤の搬送方向の最上流側に位置することが好ましい。このように、樹脂層が、現像剤の搬送方向の最上流側に位置することにより、樹脂層とトナーとの接触面積が広くなるため、より多くの帯電量をトナーに付与することができる。
【００１３】
また、前記現像装置において、前記層規制部材が、前記現像剤の搬送方向の下流側から、前記非磁性体層、前記磁性体層、前記樹脂層の順に積層された３層構造を有することが好ましい。このように、層規制部材が、現像剤の搬送方向の下流側から、非磁性体層、磁性体層、樹脂層の順に積層された３層構造を有することにより、樹脂層とトナーとの接触面積が広くなるとともに、層規制部材の形成の際のプレス加工の加工性をより向上させることができる。
【００１４】
また、前記現像装置において、前記樹脂層が、前記キャリアの平均粒径以上の厚みを有することが好ましい。このように、樹脂層がキャリアの平均粒径以上の厚みを有することにより、樹脂層によるキャリアへの帯電付与をより確実に行うことができる。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、前述した現像装置を備える、画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、非磁性体層と磁性体層と樹脂層とを接着してプレス加工して層規制部材を形成することで、層規制部材の動作時にも真直度を容易に維持できるとともに、磁性体と非磁性体との段差や浮きの懸念が無く、簡易な工程で製造することが可能な現像装置、及びこれを備える画像形成装置を提供することができる。また、本発明によれば、樹脂層に、現像剤の帯電を補助する機能を持たせることができる。
【００１７】
従って、本発明に係る層規制部材が設けられた現像装置、及びこれを備える画像形成装置によれば、現像剤層の層厚を安定して維持できるとともに、帯電が不足したトナーが現像装置内で飛散することによる装置内汚染やかぶり等の現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】同実施形態に係る現像ユニットの構成を示す説明図である。
【図３Ａ】同実施形態に係る層規制部材の構成例を示す説明図である。
【図３Ｂ】同実施形態に係る層規制部材の構成例を示す説明図である。
【図３Ｃ】同実施形態に係る層規制部材の構成例を示す説明図である。
【図４】同実施形態における樹脂層の厚みに対する現像剤の帯電量の変化の一例を示すグラフである。
【図５】同実施形態におけるトナー／キャリア混合比とトナー飛散量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
まず、図１に基づいて、本発明の好適な実施形態に係る現像装置の一例としての現像ユニット１００を備える画像形成装置１の概略構成及び動作について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の概略構成を示す説明図である。
【００２１】
＜１．画像形成装置の概略構成及び動作＞
（１−１．画像形成装置の概略構成）
本実施形態に係る現像ユニット１００は、例えば、図１に示すようなタンデム方式の画像形成装置に設けることができる。画像形成装置１は、図１に示すように、筐体５内に設けられた、記録媒体搬送ユニット１０と、中間転写体として転写ベルト２０を備える転写ユニットと、静電潜像を担持する感光体ドラム３０と、感光体ドラム３０上に形成された静電潜像を現像する現像ユニット１００と、定着ユニット４０とから構成される。
【００２２】
記録媒体搬送ユニット１０は、最終的に画像が形成される記録媒体を収容するとともに、記録媒体を記録媒体搬送路上に搬送する。記録媒体は例えば用紙Ｐであり、カセットに積層して収容される。記録媒体搬送ユニット１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が形成されて二次転写領域に到達するタイミングで、用紙Ｐを二次転写領域に到達させる。
【００２３】
転写ユニットは、後述する現像ユニット１００により形成されたトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写領域に搬送する。転写ユニットは、転写ベルト２０と、転写ベルト２０を懸架する懸架ローラ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと、感光体ドラム３０とともに転写ベルト２０を挟持する一次転写ローラ２２と、懸架ローラ２０ｄとともに転写ベルト２０を挟持する二次転写ローラ２４とからなる。
【００２４】
転写ベルト２０は、懸架ローラ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄにより循環移動される無端状のベルトである。一次転写ローラ２２は、転写ベルト２０の内周側から感光体ドラム３０を押圧するように設けられる。一方、二次転写ローラ２４は、転写ベルト２０の外周側から懸架ローラ２０ｄを押圧するように設けられる。また、図１には示していないが、転写ユニットは、転写ベルト２０に付着したトナーを除去するベルトクリーニング装置などをさらに備えていてもよい。
【００２５】
感光体ドラム３０は、周面に画像が形成される静電潜像担持体であり、例えばＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ ＰｈｏｔｏＣｏｎｄｕｃｔｏｒ）からなる。本実施形態に係る画像形成装置１は、カラー画像を形成可能な装置であり、例えばマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色に対応して、４つの感光体ドラム３０が転写ベルト２０の回転方向に設けられている。各感光体ドラム３０の周上には、図１に示すように、帯電ローラ３２と、露光ユニット３４と、現像ユニット１００と、クリーニングユニット３８とが設けられている。
【００２６】
帯電ローラ３２は、感光体ドラム３０の表面を所定の電位に均一に帯電する。露光ユニット３４は、帯電ローラ３２により帯電した感光体ドラム３０の表面を形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム３０の表面のうち露光ユニット３４により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。現像ユニット１００は、トナータンク３６（３６Ｍ、３６Ｙ、３６Ｃ、３６Ｂ）により供給されたトナーで感光体ドラム３０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。なお、現像ユニット１００の詳細な構成については後述する。
【００２７】
クリーニングユニット３８は、感光体ドラム３０上に形成されたトナー像が転写ベルト２０に一次転写された後に、感光体ドラム３０上に残存するトナーを回収する。クリーニングユニット３８としては、例えばクリーニングブレードを設け、感光体ドラム３０の周面にクリーニングブレードを当接させることにより、感光体ドラム３０上の残トナーを削ぎ落とすようにすることができる。なお、感光体ドラム３０の周上には、感光体ドラム３０の回転方向において、クリーニングユニット３８と帯電ローラ３２との間に、感光体ドラム３０の電位をリセットする除電ランプ（図示せず。）を配置することもできる。
【００２８】
定着ユニット４０は、転写ベルト２０から記録媒体へ二次転写されたトナー像を記録媒体に付着させ、定着させる。定着ユニット４０は、例えば、加熱ローラ４２と、加圧ローラ４４とから構成される。加熱ローラ４２は、回転軸周りに回転可能な円筒状の部材であり、その内部には例えばハロゲンランプなどの熱源が設けられている。加圧ローラ４４は、回転軸周りに回転可能な円筒状の部材であり、加熱ローラ４２を押圧するように設けられる。加熱ローラ４２および加圧ローラ４４の外周面には、例えばシリコンゴム等の耐熱弾性層が設けられる。定着ユニット４０は、加熱ローラ４２と加圧ローラ４４との接触領域である定着ニップ部に記録媒体を通過させることにより、トナー像を記録媒体に溶融定着させる。
【００２９】
また、画像形成装置１には、定着ユニット４０によりトナー像が定着された記録媒体を装置外部へ排出するための排出ローラ５２、５４が設けられている。
【００３０】
（１−２．画像形成装置の動作）
このような画像形成装置１は、まず、画像形成装置１が操作されると、被記録画像の画像信号が制御部（図示せず。）に送信される。次いで、制御部は、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラ３２により感光体ドラム３０の表面を所定の電位に均一に帯電させた後、露光ユニット３４により感光体ドラム３０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。
【００３１】
一方、現像ユニット１００では、トナーとキャリアとを混合攪拌して十分に帯電させた後、現像ローラ（図１の符号１１０）に現像剤を担持させる。そして、現像ローラ１２０の回転により現像剤が感光体ドラム３０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ１２０に担持された現像剤のうちのトナーが、感光体ドラム３０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像を現像する。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム３０と転写ベルト２０とが対向する領域において、感光体ドラム３０から転写ベルト２０へ一次転写される。転写ベルト２０には、４つの感光体ドラム３０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ２０ｄと二次転写ローラ２４とが接触する領域において、記録媒体搬送ユニット１０から搬送された記録媒体に二次転写される。
【００３２】
積層トナー像が二次転写された記録媒体は、定着ユニット４０へ搬送される。記録媒体を加熱ローラ４２と加圧ローラ４４との間で熱および圧力が加えながら通過させることにより、積層トナー像が記録媒体に溶融定着する。その後、記録媒体は、排出ローラ５２、５４により画像形成装置１の外部へ排出される。一方、転写ベルト２０は、ベルトクリーニング装置を備える場合、積層トナー像が記録媒体へ二次転写された後、転写ベルト２０に残存するトナーがベルトクリーニング装置により除去される。
【００３３】
なお、図１に示したタンデム方式の画像形成装置１は、本実施形態係る現像ユニット１００を使用した画像形成装置の一例であり、本実施形態に係る現像ユニット１００は、種々の方式の画像形成装置に適用することができる。
【００３４】
以上、本実施形態に係る現像ユニット１００を備える画像形成装置１の概略構成について説明した。本実施形態に係る現像ユニット１００は、規制部材の動作時にも真直度を容易に維持できるとともに、現像剤の帯電を補助する機能を有する層規制部材１６０を備えることを特徴とする。以下、図２、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに基づいて、本実施形態に係る現像ユニット１００の構成および層規制部材１６０の構成について説明する。なお、図２は、本実施形態に係る現像ユニット１００の構成を示す説明図である。図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、本実施形態に係る層規制部材１６０の構成例を示す説明図である。
【００３５】
＜２．現像ユニットの構成＞
本実施形態にかかる現像ユニット１００は、図２に示すように、ハウジング１１０と、現像ローラ１２０と、第１攪拌搬送部材１３０と、第２攪拌搬送部材１４０と、（以下、第１攪拌搬送部材１３０と第２攪拌搬送部材１４０とを合わせて、攪拌搬送部と称する場合もある。）層規制部材１６０と、を主に備える。
【００３６】
（２−１．ハウジング）
ハウジング１１０は、トナーとキャリアとからなる現像剤（２成分現像剤）を収容する筐体であり、その内部に、後述する現像ローラ１２０、第１攪拌搬送部材１３０、第２攪拌搬送部材１４０、層規制部材１６０等が設けられている。
【００３７】
（２−２．現像ローラ）
現像ローラ１２０は、感光体ドラム３０の周面上に形成された静電潜像に対してトナーを供給する現像剤担持体である。現像ローラ１２０は、現像スリーブ１２３と、現像スリーブ１２３の内部に配置されたマグネット１２１と、からなる。現像スリーブ１２３は、ハウジング１１０に回転自在に設けられた非磁性の金属からなる円筒状の部材である。現像ローラ１２０では現像スリーブ１２３のみが回転し、現像スリーブ１２３内に配置されたマグネット１２１はハウジング１１０に固定されている。また、現像ローラ１２０には、現像バイアスを印加する現像バイアス印加部（図示せず。）が設けられている。
【００３８】
マグネット１２１は、複数の磁極を有しており、例えば感光体ドラム３０と対向する領域、すなわち感光体ドラム３０に形成された静電潜像を現像する領域までおよび現像領域から第１攪拌搬送部材１３０と対向する位置までは、異なる磁極を交互に配置して設けることができる。これは、現像剤を現像スリーブ１２３上で磁気力により搬送するためである。また、現像領域では、現像剤の磁気ブラシの穂を起てて、当該磁気ブラシを感光体ドラム３０の静電潜像に接触または近接させるため、現像領域に極位置または極間を配置することもできる。一方、現像ローラ１２０が第１攪拌搬送部材１３０と対応する位置には、同極性の磁極を周方向に隣接するように配置する。この同極性の磁極により極間では当該現像スリーブ１２３の回転方向に対する接線方向および法線方向の磁力が小さくなる。このため、現像剤は、現像スリーブ１２３の回転に伴って、現像ローラ１２０と第１攪拌搬送部材１３０とが対向する位置で現像スリーブ１２３から剥離される。
【００３９】
（２−３．攪拌搬送部材）
攪拌搬送部は、現像剤を構成する磁性体のキャリアと非磁性体または弱磁性体のトナーとを攪拌して、キャリアとトナーとを帯電させる領域である。攪拌搬送部は、第１攪拌搬送部材１３０と第２攪拌搬送部材１４０とを備える。
【００４０】
第１攪拌搬送部材１３０は、現像ローラ１２０と略垂直方向に対向して配置されており、混合攪拌された現像剤を現像ローラ１２０へ供給する。第１攪拌搬送部材１３０は、第１支持軸１３１と、第１攪拌翼１３３とからなる。第１支持軸１３１は、ハウジング１１０の内壁にベアリングを介して回転可能に設けられる。第１攪拌翼１３３は、第１支持軸１３１の外周面に設けられ、第１支持軸１３１の長手方向に配置された螺旋状の傾斜面からなる。
【００４１】
第２攪拌搬送部材１４０は、現像剤を混合攪拌して現像剤を十分に帯電させる役割を担っており、帯電した現像剤を第１攪拌搬送部材１３０へ搬送する。第２攪拌搬送部材１４０は、第１攪拌搬送部材１３０と同様に、第２支持軸１４１と、第２攪拌翼１４３とからなる。第２支持軸１４１は、ハウジング１１０の内壁にベアリングを介して回転可能に設けられる。第２攪拌翼１４３は、第２支持軸１４１の外周面に設けられ、第２支持軸１４３の長手方向に配置された螺旋状の傾斜面からなる。
【００４２】
第１攪拌搬送部材１３０と第２攪拌搬送部材１４０とは、第１支持軸１３１と第２支持軸１４１とが略平行となるように、例えば略水平方向（現像ローラ１２０と第１攪拌搬送部材１３０とが隣接する方向に対して略直交する方向）に並んで配置される。第１攪拌搬送部材１３０と第２攪拌搬送部材１４０との間には仕切り壁１０２（図１を参照）が設けられている。仕切り壁１０２は、第１攪拌搬送部材１３０と第２攪拌搬送部材１４０とが各攪拌搬送部材の両端において連通するように設けられている。
【００４３】
第２攪拌搬送部材１４０によって攪拌しながら搬送された現像剤は、第１攪拌搬送部材１３０により攪拌、搬送されながら現像ローラ１２０の周面に移行する。第２攪拌搬送部材１４０には、トナー濃度を検出するためのトナー濃度センサ（図示せず。）が設けられており、搬送路内のトナー濃度が低下するとトナータンク３６から現像剤供給部１５０を介して搬送路内に現像剤が供給される。
【００４４】
（２−４．層規制部材）
層規制部材１６０は、現像ローラ１２０の現像スリーブ１２３と感光体ドラム３０とが対向する位置を基準として現像スリーブ１２３の回転方向上流側に、その先端面が現像スリーブ１２３の周面に対して所定の間隔をおいて位置するようにハウジング１１０に配設されている。層規制部材１６０は、現像スリーブ１２３の周面上に付着した現像剤を均一な厚さの層に均す、すなわち、現像剤の穂切りを規制する役割を有し、基材となる非磁性体層と、樹脂層と、現像剤の穂切りを規制する磁性体層とを積層した構造を有する。本実施形態に係る現像ユニット１００は、層規制部材１６０が、その動作時にも真直度を容易に維持できるとともに、現像剤の帯電を補助する機能を有することを特徴としているが、そのための構成を以下で詳細に説明する。
【００４５】
＜３．層規制部材の構成＞
図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、層規制部材１６０は、基材となる非磁性体層１６１と、現像剤の穂切りを規制する磁性体層１６３と、キャリアによるトナーの帯電を補助する樹脂層１６５と、積層した構造を有する。前述したように、層規制部材１６０は、その先端面が現像スリーブ１２３の周面に対して所定の間隔をおいて位置しているが、この所定の間隔は、現像スリーブ１２３の周面上の現像剤層を所望の層厚とできるような間隔であり、現像条件に応じて適宜設定することができる。
【００４６】
非磁性体層１６１は、基材となる非磁性体の金属板であり、層規制部材１６０の剛性を保つ機能を有する。非磁性体層１６１の材質としては、非磁性体であれば特に限定はされないが、例えば、アルミ材やＳＵＳ材の３００番台などを使用することができる。また、非磁性体層１６１は、その剛性を保つという機能を実現するために、磁性体層１６０よりも厚く形成され、現像ローラ１２０の回転方向の下流側に配置される。
【００４７】
磁性体層１６３は、非磁性体層１６１に対して現像ロール１２０の回転方向の上流側に配置された磁性体の板であり、現像剤の穂切りを規制する機能を有する。磁性体層１６３の材質としては、磁性体であれば特に限定はされないが、例えば、ＳＵＳ４３０等のＳＵＳ材の４００番台を使用することができる。
【００４８】
樹脂層１６５は、トナーと接触してトナーを摩擦帯電させることにより、キャリアによるトナーの帯電を補助する機能を有し、本実施形態に係る層規制部材１６０の特徴的な構成である。一般的に、２成分現像剤を使用する場合、キャリアによる帯電のみでは、トナーの帯電レベルが低いことが多い。そのため、十分に帯電していないトナーが現像スリーブ１２３の周面上に到達せずに、現像ユニット１００内を飛散して、装置内の汚染やかぶり等の現象を引き起こすことがある。これに対して、本実施形態に係る層規制部材１６０では、樹脂層１６５にキャリアによるトナーの帯電を補助する機能を持たせることにより、帯電レベルの低いトナーの数を減らし、トナーの飛散を抑制している。
【００４９】
この樹脂層１６５は、キャリアと同等の帯電性をトナーに付与するために、現像剤のキャリアの表面を被覆するコート材料と同じ材料からなることが好ましい。キャリアのコート材料としては、一般的には、アクリル樹脂、スチレン樹脂、スチレン−アクリル樹脂共重合体、シリコーン樹脂などが使用されているが、本実施形態に係る現像剤では、トナーに帯電性を付与できるものであれば特に限定はされず、他の樹脂を使用してもよい。
【００５０】
また、樹脂層１６５は、キャリアによるトナーの帯電を補助する機能をより十分に発揮させるため、現像剤のキャリアの平均粒径以上の厚みを有することが好ましい。樹脂層１６５の厚みがキャリアの平均粒径よりも大きければ、トナーに十分な帯電性を付与することができる。一方、樹脂層１６５の厚みの上限は特に規定しないが、樹脂層１６５の厚みが厚過ぎると、層規制部材１６０全体の厚みも大きくなるため、層規制部材１６０を形成する際のプレス加工の加工性が低下する可能性があるため、この点を考慮して樹脂層１６５の厚みを設定することが好ましい。なお、本実施形態におけるキャリアの平均粒径は、１次粒子の数平均直径のことであり、Ｌａｓｅｒ回折法により測定された値である。
【００５１】
本実施形態に係る層規制部材１６０は、前述した非磁性体層１６１、磁性体層１６３および樹脂層１６５を、エポキシ樹脂系の接着剤等を用いて接着して積層させ、複数層を有する板状の複合材料とした後に、プレス加工して所望の形状にすることにより形成される。このように、各層を接着して複合材料を形成した後に、プレス加工を施して層規制部材１６０を形成することにより、非磁性体と磁性体との間の段差や浮きの懸念が無く、層規制部材１６０の真直度を容易に向上させることができる。また、複合材料は、各層を接着剤により接着させるため、従来用いられていた溶接等とは異なり、非磁性体層１６１や磁性体層１６３を構成する金属と、樹脂層１６５を構成する樹脂との接合が可能となるので、層規制部材１６０の樹脂層１６５に現像剤の帯電補助機能を持たせることが可能となる。このように、本実施形態に係る層規制部材１６０によれば、真直度の維持は勿論のこと、現像剤の帯電補助機能をも併せて付与することができる。なお、層規制部材１６０は、その強度を確保するために、通常、略Ｌ字形状に加工されるが、本実施形態では、積層した複合材料を単にプレス加工するだけで、容易に所望の形状に加工することができる。
【００５２】
また、層規制部材１６０における非磁性体層１６１、磁性体層１６３、樹脂層１６５の配置の順序は、現像ローラ１２０の回転方向の最下流側、言い換えると、現像剤の搬送方向の最下流側に、基材となる非磁性体層１６１を配置することを除けば、特に規定するものではない。例えば、図３Ａに示すように、現像剤の搬送方向の最下流側に非磁性体層１６１を配置し、現像剤の搬送方向の上流側に樹脂層１６５を、さらに上流側に磁性体層１６３を配置してもよい。また、図３Ｂに示すように、現像剤の搬送方向の最下流側に非磁性体層１６１を配置し、現像剤の搬送方向の上流側に磁性体層１６３を、さらに上流側に樹脂層１６５を配置してもよい。さらに、図３Ｃに示すように、現像剤の搬送方向の最下流側に非磁性体層１６１を配置し、現像剤の搬送方向の上流側に樹脂層１６５を、さらに上流側に磁性体層１６３を、そのさらに上流側に樹脂層１６５をもう一層配置してもよい。
【００５３】
以上のような各層の配置のいずれでも、本実施形態に係る層規制部材１６０の機能を発揮することはできるが、樹脂層１６５の帯電補助機能をより十分に発揮させるためには、図３Ｂや図３Ｃに示すように、樹脂層１６５が、層規制部材１６５を構成する層のうち、現像剤の搬送方向の最上流側に位置することが好ましい。このように、樹脂層１６５が現像剤の搬送方向の最上流側に位置することにより、図３Ａに示すような配置よりも、樹脂層１６５とトナーとの接触面積が大きくなり、摩擦帯電の効果が向上するためである。
【００５４】
さらに、層規制部材１６０を形成する際のプレス加工の加工性を考慮すると、図３Ｂに示すように、層規制部材１６０が、現像剤の搬送方向の下流側から、非磁性体層１６１、磁性体層１６３、樹脂層１６５の順に積層された３層構造を有することがさらに好ましい。図３Ｃに示すように、層規制部材１６０が４層以上の構造であると層規制部材１６０全体の厚みが大きくなるため、図３Ｂに示すような３層構造の場合と比べると、若干加工性が低下する傾向にある。
【００５５】
＜４．層規制部材の効果＞
従来の層規制部材には、安定した現像スリーブ上の現像剤層の層厚規制のみを追求するものが多いが、以上述べたような本実施形態に係る層規制部材１６０は、主機能である層厚規制の安定性は勿論のことながら、現像剤の帯電補助機能を持つことで、帯電レベルの低いトナーの現像ユニット１００外への吐き出し量や装置内汚染を低減することができる。以下、図４および図５を参照しながら、本実施形態に係る層規制部材１６０の効果について説明する。なお、図４は、樹脂層１６５の厚みに対する現像剤の帯電量の変化を示すグラフである。図５は、トナー／キャリア混合比（Ｔ／Ｄ）とトナー飛散量との関係を示すグラフである。
【００５６】
図４は、本実施形態に係る層規制部材を適用し、樹脂層の厚みを変更した際の現像剤の帯電量を示したものである。図４に示した現像剤の帯電量の評価方法は以下の通りである。
【００５７】
初期のＴ／Ｄを７％に設定した現像ユニットを準備し、その現像ユニットのトナー補給口にトナーを１ｇ投入した。その後、現像ユニットを１分空転した後の現像スリーブの周面上の現像剤を採取し、電界飛翔式帯電量測定装置（ＤＩＴ社製）にて現像剤の帯電量＝Ｑ／Ｍ（単位：μＣ／ｇ）の測定を行った。上記一連の作業を樹脂層の厚みを変更した層規制部材（ドクターブレード）を交換しながら繰り返し行い、プロットした結果、図４に示すように、従来例の樹脂層が存在しない層規制部材と比較し、樹脂層の厚みに対して比例的に現像剤の帯電量の上昇を実現できることがわかった。なお、本評価における層規制部材の構造としては、図３Ｂに示した構造と同様のものを用いた。
【００５８】
図５は、Ｔ／Ｄを変更した際のトナー飛散量を測定した結果を、本実施形態に係る層規制部材を適用した本発明例と、非磁性体に磁性体のみを貼り付けた（樹脂層の存在しない）層規制部材を適用した従来例とで比較したものである。図５に示したトナー飛散量の評価方法は以下の通りである。
【００５９】
トナー飛散量の測定方法は、現像ユニット内の現像剤のＴ／Ｄを任意の値に設定し、飛散トナー採取用のシリコーンチューブ（内径Φ４ｍｍ、外径Φ６ｍｍ）を現像スリーブの回転方向下流側で、かつ、現像剤搬送領域の両端部、および現像ユニットの長手方向の中央位置の３箇所に設置し、現像ユニットが３０秒駆動した際の飛散トナー量をＴＳＩ社製のＤｕｓｔ Ｔｒａｋ Ｍｏｄｅｌ８５２０（吸入量：１．７Ｌ／ｍｉｎ）を使用して測定した。上記の作業をＴ／Ｄを変更しながら繰り返し行い、現像ユニットの長手方向に沿った３箇所の測定位置における平均トナー飛散量の合計値をプロットした結果を図５に示した。なお、本評価における層規制部材の構造としては、図３Ｂに示した構造と同様のものを用いた。
【００６０】
図５に示すように、いずれの例においても、Ｔ／Ｄの値が大きくなる、すなわち、トナーの配合比が多くなると帯電量が少なくなるので、トナーの飛散量は増加したが、トナー帯電補助機能を有する樹脂層が設けられた層規制部材を使用した本発明例は、樹脂層を有しない従来例と比べ、Ｔ／Ｄの増加に対するトナー飛散量が遥かに低減されていることがわかる。
【００６１】
以上、図４および図５に示した評価結果からわかるように、本実施形態に係る層規制部材を使用すると、層厚規制の安定性は勿論のこと、トナーの飛散量を低減させることができるため、帯電レベルの低いトナーの現像ユニット１００外への吐き出し量や装置内汚染を低減することができる。
【００６２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６３】
１ 画像形成装置
１００ 現像ユニット（現像装置）
１１０ ハウジング
１２０ 現像ローラ
１２１ マグネット
１２３ 現像スリーブ
１３０ 第１攪拌搬送部材
１４０ 第２攪拌搬送部材
１６０ 層規制部材
１６１ 非磁性体層
１６３ 磁性体層
１６５ 樹脂層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式により２成分現像剤を用いて静電潜像を可視化する現像装置、及び、この現像装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、静電潜像を担持した潜像担持体にトナーとキャリアからなる２成分現像剤を搬送し、現像剤担持体にて現像を行う現像装置がある。このような現像装置には、現像剤担持体上の現像剤量を規制する層規制部材が設けられているが、この層規制部材は、非磁性体の基材に磁性体を溶接やビス等で貼り付けることにより形成されることが多い（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ここで、層規制部材は、現像剤担持体表面の現像剤の薄層を如何に安定して形成するかを基準として開発されており、層規制部材を形成する際には、現像剤担持体上に安定した層厚を維持できるように、層規制部材の真直度や磁性体と非磁性体との段差や浮き等の度合いが厳しく規定されている。一方で、前述したように、層規制部材を非磁性体の基材に磁性体を溶接やビス等で貼り付けることにより形成した場合、溶接歪みや締め付け歪み等が原因で高い真直度を実現しにくいことが、従来から問題として挙げられていた。
【０００４】
このような問題、すなわち、非磁性体に磁性体を溶接等で張り付ける技術により発生する層規制部材の真直度の低さの問題を改善するために、基材となる非磁性体として熱可塑性樹脂を使用して磁性体をインサート成型したり、非磁性体の先端に磁性体（フェライト微粒子）を含有したコーティング剤によりマスキングした領域のみをコーティングしたりすることにより、非磁性体と磁性体とを一体化させた層規制部材を形成することが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２では、インサート成型またはコーティングにより非磁性体と磁性体とを一体的に関連させることにより、真直度の改善を図ることができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９８７３８号公報
【特許文献２】特開２００６−１８４４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２の技術では、非磁性体として熱可塑性樹脂を使用しているため、静的な（層規制部材が動作していない状態での）真直度は改善できるが、現像剤担持体上の現像剤層の厚みを規制する際に、非磁性体として使用した樹脂の強度不足により、層規制部材の撓みが発生する、という問題があった。そして、この層規制部材の撓みにより、現像剤層の層厚にばらつきが生じ、形成された画像における画像濃度のムラ等も誘発していた。
【０００７】
また、特許文献２には、非磁性体の基材に対し、現像ローラの対向部にマスキングして磁性体をコーティングしたものも挙げられているが、マスキング等により製造工数が大幅に増加し、さらには、コーティング剤の経時劣化により現像剤の層厚の維持性が低下したり、非磁性体から剥離したコーティング剤が現像剤に混入し、画像形成時にリークによる画質欠陥等が発生するなどの問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、層規制部材の動作時にも真直度を維持できるとともに、磁性体と非磁性体との段差や浮きの懸念が無く、簡易な工程で製造することが可能な現像装置、及びこれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、キャリアとトナーとからなる現像剤を収容するハウジングと、前記ハウジングに回転自在に設けられた円筒状の現像スリーブと、先端面が前記現像スリーブの周面に対して所定の間隔をおいて位置するように前記ハウジングに配設された層規制部材と、を備え、前記層規制部材は、基材となる非磁性体層と、前記キャリアによる前記トナーの帯電を補助する樹脂層と、前記現像剤の穂切りを規制する磁性体層とを積層した構造を有する、現像装置が提供される。
【００１０】
このように、本発明に係る層規制部材は、樹脂層を有しているため、層規制部材の動作時の真直度を維持できるだけでなく、樹脂層にキャリアによるトナーの帯電補助機能を持たせることができる。従って、帯電レベルの低いトナーの飛散量を低減できる。
【００１１】
ここで、前記現像装置において、前記樹脂層が、前記キャリアの表面を被覆するコート材料と同じ材料からなることが好ましい。このように、樹脂層がキャリアのコート材料と同材料からなることにより、キャリアと同程度の帯電量をトナーに付与することができる。
【００１２】
また、前記現像装置において、前記樹脂層が、前記層規制部材を構成する層のうち、前記現像剤の搬送方向の最上流側に位置することが好ましい。このように、樹脂層が、現像剤の搬送方向の最上流側に位置することにより、樹脂層とトナーとの接触面積が広くなるため、より多くの帯電量をトナーに付与することができる。
【００１３】
また、前記現像装置において、前記層規制部材が、前記現像剤の搬送方向の下流側から、前記非磁性体層、前記磁性体層、前記樹脂層の順に積層された３層構造を有することが好ましい。このように、層規制部材が、現像剤の搬送方向の下流側から、非磁性体層、磁性体層、樹脂層の順に積層された３層構造を有することにより、樹脂層とトナーとの接触面積が広くなるとともに、層規制部材の形成の際のプレス加工の加工性をより向上させることができる。
【００１４】
また、前記現像装置において、前記樹脂層が、前記キャリアの平均粒径以上の厚みを有することが好ましい。このように、樹脂層がキャリアの平均粒径以上の厚みを有することにより、樹脂層によるキャリアへの帯電付与をより確実に行うことができる。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、前述した現像装置を備える、画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、非磁性体層と磁性体層と樹脂層とを接着してプレス加工して層規制部材を形成することで、層規制部材の動作時にも真直度を容易に維持できるとともに、磁性体と非磁性体との段差や浮きの懸念が無く、簡易な工程で製造することが可能な現像装置、及びこれを備える画像形成装置を提供することができる。また、本発明によれば、樹脂層に、現像剤の帯電を補助する機能を持たせることができる。
【００１７】
従って、本発明に係る層規制部材が設けられた現像装置、及びこれを備える画像形成装置によれば、現像剤層の層厚を安定して維持できるとともに、帯電が不足したトナーが現像装置内で飛散することによる装置内汚染やかぶり等の現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】同実施形態に係る現像ユニットの構成を示す説明図である。
【図３Ａ】同実施形態に係る層規制部材の構成例を示す説明図である。
【図３Ｂ】同実施形態に係る層規制部材の構成例を示す説明図である。
【図３Ｃ】同実施形態に係る層規制部材の構成例を示す説明図である。
【図４】同実施形態における樹脂層の厚みに対する現像剤の帯電量の変化の一例を示すグラフである。
【図５】同実施形態におけるトナー／キャリア混合比とトナー飛散量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
まず、図１に基づいて、本発明の好適な実施形態に係る現像装置の一例としての現像ユニット１００を備える画像形成装置１の概略構成及び動作について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の概略構成を示す説明図である。
【００２１】
＜１．画像形成装置の概略構成及び動作＞
（１−１．画像形成装置の概略構成）
本実施形態に係る現像ユニット１００は、例えば、図１に示すようなタンデム方式の画像形成装置に設けることができる。画像形成装置１は、図１に示すように、筐体５内に設けられた、記録媒体搬送ユニット１０と、中間転写体として転写ベルト２０を備える転写ユニットと、静電潜像を担持する感光体ドラム３０と、感光体ドラム３０上に形成された静電潜像を現像する現像ユニット１００と、定着ユニット４０とから構成される。
【００２２】
記録媒体搬送ユニット１０は、最終的に画像が形成される記録媒体を収容するとともに、記録媒体を記録媒体搬送路上に搬送する。記録媒体は例えば用紙Ｐであり、カセットに積層して収容される。記録媒体搬送ユニット１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が形成されて二次転写領域に到達するタイミングで、用紙Ｐを二次転写領域に到達させる。
【００２３】
転写ユニットは、後述する現像ユニット１００により形成されたトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写領域に搬送する。転写ユニットは、転写ベルト２０と、転写ベルト２０を懸架する懸架ローラ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと、感光体ドラム３０とともに転写ベルト２０を挟持する一次転写ローラ２２と、懸架ローラ２０ｄとともに転写ベルト２０を挟持する二次転写ローラ２４とからなる。
【００２４】
転写ベルト２０は、懸架ローラ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄにより循環移動される無端状のベルトである。一次転写ローラ２２は、転写ベルト２０の内周側から感光体ドラム３０を押圧するように設けられる。一方、二次転写ローラ２４は、転写ベルト２０の外周側から懸架ローラ２０ｄを押圧するように設けられる。また、図１には示していないが、転写ユニットは、転写ベルト２０に付着したトナーを除去するベルトクリーニング装置などをさらに備えていてもよい。
【００２５】
感光体ドラム３０は、周面に画像が形成される静電潜像担持体であり、例えばＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ ＰｈｏｔｏＣｏｎｄｕｃｔｏｒ）からなる。本実施形態に係る画像形成装置１は、カラー画像を形成可能な装置であり、例えばマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色に対応して、４つの感光体ドラム３０が転写ベルト２０の回転方向に設けられている。各感光体ドラム３０の周上には、図１に示すように、帯電ローラ３２と、露光ユニット３４と、現像ユニット１００と、クリーニングユニット３８とが設けられている。
【００２６】
帯電ローラ３２は、感光体ドラム３０の表面を所定の電位に均一に帯電する。露光ユニット３４は、帯電ローラ３２により帯電した感光体ドラム３０の表面を形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム３０の表面のうち露光ユニット３４により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。現像ユニット１００は、トナータンク３６（３６Ｍ、３６Ｙ、３６Ｃ、３６Ｂ）により供給されたトナーで感光体ドラム３０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。なお、現像ユニット１００の詳細な構成については後述する。
【００２７】
クリーニングユニット３８は、感光体ドラム３０上に形成されたトナー像が転写ベルト２０に一次転写された後に、感光体ドラム３０上に残存するトナーを回収する。クリーニングユニット３８としては、例えばクリーニングブレードを設け、感光体ドラム３０の周面にクリーニングブレードを当接させることにより、感光体ドラム３０上の残トナーを削ぎ落とすようにすることができる。なお、感光体ドラム３０の周上には、感光体ドラム３０の回転方向において、クリーニングユニット３８と帯電ローラ３２との間に、感光体ドラム３０の電位をリセットする除電ランプ（図示せず。）を配置することもできる。
【００２８】
定着ユニット４０は、転写ベルト２０から記録媒体へ二次転写されたトナー像を記録媒体に付着させ、定着させる。定着ユニット４０は、例えば、加熱ローラ４２と、加圧ローラ４４とから構成される。加熱ローラ４２は、回転軸周りに回転可能な円筒状の部材であり、その内部には例えばハロゲンランプなどの熱源が設けられている。加圧ローラ４４は、回転軸周りに回転可能な円筒状の部材であり、加熱ローラ４２を押圧するように設けられる。加熱ローラ４２および加圧ローラ４４の外周面には、例えばシリコンゴム等の耐熱弾性層が設けられる。定着ユニット４０は、加熱ローラ４２と加圧ローラ４４との接触領域である定着ニップ部に記録媒体を通過させることにより、トナー像を記録媒体に溶融定着させる。
【００２９】
また、画像形成装置１には、定着ユニット４０によりトナー像が定着された記録媒体を装置外部へ排出するための排出ローラ５２、５４が設けられている。
【００３０】
（１−２．画像形成装置の動作）
このような画像形成装置１は、まず、画像形成装置１が操作されると、被記録画像の画像信号が制御部（図示せず。）に送信される。次いで、制御部は、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラ３２により感光体ドラム３０の表面を所定の電位に均一に帯電させた後、露光ユニット３４により感光体ドラム３０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。
【００３１】
一方、現像ユニット１００では、トナーとキャリアとを混合攪拌して十分に帯電させた後、現像ローラ（図１の符号１１０）に現像剤を担持させる。そして、現像ローラ１２０の回転により現像剤が感光体ドラム３０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ１２０に担持された現像剤のうちのトナーが、感光体ドラム３０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像を現像する。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム３０と転写ベルト２０とが対向する領域において、感光体ドラム３０から転写ベルト２０へ一次転写される。転写ベルト２０には、４つの感光体ドラム３０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ２０ｄと二次転写ローラ２４とが接触する領域において、記録媒体搬送ユニット１０から搬送された記録媒体に二次転写される。
【００３２】
積層トナー像が二次転写された記録媒体は、定着ユニット４０へ搬送される。記録媒体を加熱ローラ４２と加圧ローラ４４との間で熱および圧力が加えながら通過させることにより、積層トナー像が記録媒体に溶融定着する。その後、記録媒体は、排出ローラ５２、５４により画像形成装置１の外部へ排出される。一方、転写ベルト２０は、ベルトクリーニング装置を備える場合、積層トナー像が記録媒体へ二次転写された後、転写ベルト２０に残存するトナーがベルトクリーニング装置により除去される。
【００３３】
なお、図１に示したタンデム方式の画像形成装置１は、本実施形態係る現像ユニット１００を使用した画像形成装置の一例であり、本実施形態に係る現像ユニット１００は、種々の方式の画像形成装置に適用することができる。
【００３４】
以上、本実施形態に係る現像ユニット１００を備える画像形成装置１の概略構成について説明した。本実施形態に係る現像ユニット１００は、規制部材の動作時にも真直度を容易に維持できるとともに、現像剤の帯電を補助する機能を有する層規制部材１６０を備えることを特徴とする。以下、図２、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに基づいて、本実施形態に係る現像ユニット１００の構成および層規制部材１６０の構成について説明する。なお、図２は、本実施形態に係る現像ユニット１００の構成を示す説明図である。図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、本実施形態に係る層規制部材１６０の構成例を示す説明図である。
【００３５】
＜２．現像ユニットの構成＞
本実施形態にかかる現像ユニット１００は、図２に示すように、ハウジング１１０と、現像ローラ１２０と、第１攪拌搬送部材１３０と、第２攪拌搬送部材１４０と、（以下、第１攪拌搬送部材１３０と第２攪拌搬送部材１４０とを合わせて、攪拌搬送部と称する場合もある。）層規制部材１６０と、を主に備える。
【００３６】
（２−１．ハウジング）
ハウジング１１０は、トナーとキャリアとからなる現像剤（２成分現像剤）を収容する筐体であり、その内部に、後述する現像ローラ１２０、第１攪拌搬送部材１３０、第２攪拌搬送部材１４０、層規制部材１６０等が設けられている。
【００３７】
（２−２．現像ローラ）
現像ローラ１２０は、感光体ドラム３０の周面上に形成された静電潜像に対してトナーを供給する現像剤担持体である。現像ローラ１２０は、現像スリーブ１２３と、現像スリーブ１２３の内部に配置されたマグネット１２１と、からなる。現像スリーブ１２３は、ハウジング１１０に回転自在に設けられた非磁性の金属からなる円筒状の部材である。現像ローラ１２０では現像スリーブ１２３のみが回転し、現像スリーブ１２３内に配置されたマグネット１２１はハウジング１１０に固定されている。また、現像ローラ１２０には、現像バイアスを印加する現像バイアス印加部（図示せず。）が設けられている。
【００３８】
マグネット１２１は、複数の磁極を有しており、例えば感光体ドラム３０と対向する領域、すなわち感光体ドラム３０に形成された静電潜像を現像する領域までおよび現像領域から第１攪拌搬送部材１３０と対向する位置までは、異なる磁極を交互に配置して設けることができる。これは、現像剤を現像スリーブ１２３上で磁気力により搬送するためである。また、現像領域では、現像剤の磁気ブラシの穂を起てて、当該磁気ブラシを感光体ドラム３０の静電潜像に接触または近接させるため、現像領域に極位置または極間を配置することもできる。一方、現像ローラ１２０が第１攪拌搬送部材１３０と対応する位置には、同極性の磁極を周方向に隣接するように配置する。この同極性の磁極により極間では当該現像スリーブ１２３の回転方向に対する接線方向および法線方向の磁力が小さくなる。このため、現像剤は、現像スリーブ１２３の回転に伴って、現像ローラ１２０と第１攪拌搬送部材１３０とが対向する位置で現像スリーブ１２３から剥離される。
【００３９】
（２−３．攪拌搬送部材）
攪拌搬送部は、現像剤を構成する磁性体のキャリアと非磁性体または弱磁性体のトナーとを攪拌して、キャリアとトナーとを帯電させる領域である。攪拌搬送部は、第１攪拌搬送部材１３０と第２攪拌搬送部材１４０とを備える。
【００４０】
第１攪拌搬送部材１３０は、現像ローラ１２０と略垂直方向に対向して配置されており、混合攪拌された現像剤を現像ローラ１２０へ供給する。第１攪拌搬送部材１３０は、第１支持軸１３１と、第１攪拌翼１３３とからなる。第１支持軸１３１は、ハウジング１１０の内壁にベアリングを介して回転可能に設けられる。第１攪拌翼１３３は、第１支持軸１３１の外周面に設けられ、第１支持軸１３１の長手方向に配置された螺旋状の傾斜面からなる。
【００４１】
第２攪拌搬送部材１４０は、現像剤を混合攪拌して現像剤を十分に帯電させる役割を担っており、帯電した現像剤を第１攪拌搬送部材１３０へ搬送する。第２攪拌搬送部材１４０は、第１攪拌搬送部材１３０と同様に、第２支持軸１４１と、第２攪拌翼１４３とからなる。第２支持軸１４１は、ハウジング１１０の内壁にベアリングを介して回転可能に設けられる。第２攪拌翼１４３は、第２支持軸１４１の外周面に設けられ、第２支持軸１４３の長手方向に配置された螺旋状の傾斜面からなる。
【００４２】
第１攪拌搬送部材１３０と第２攪拌搬送部材１４０とは、第１支持軸１３１と第２支持軸１４１とが略平行となるように、例えば略水平方向（現像ローラ１２０と第１攪拌搬送部材１３０とが隣接する方向に対して略直交する方向）に並んで配置される。第１攪拌搬送部材１３０と第２攪拌搬送部材１４０との間には仕切り壁１０２（図１を参照）が設けられている。仕切り壁１０２は、第１攪拌搬送部材１３０と第２攪拌搬送部材１４０とが各攪拌搬送部材の両端において連通するように設けられている。
【００４３】
第２攪拌搬送部材１４０によって攪拌しながら搬送された現像剤は、第１攪拌搬送部材１３０により攪拌、搬送されながら現像ローラ１２０の周面に移行する。第２攪拌搬送部材１４０には、トナー濃度を検出するためのトナー濃度センサ（図示せず。）が設けられており、搬送路内のトナー濃度が低下するとトナータンク３６から現像剤供給部１５０を介して搬送路内に現像剤が供給される。
【００４４】
（２−４．層規制部材）
層規制部材１６０は、現像ローラ１２０の現像スリーブ１２３と感光体ドラム３０とが対向する位置を基準として現像スリーブ１２３の回転方向上流側に、その先端面が現像スリーブ１２３の周面に対して所定の間隔をおいて位置するようにハウジング１１０に配設されている。層規制部材１６０は、現像スリーブ１２３の周面上に付着した現像剤を均一な厚さの層に均す、すなわち、現像剤の穂切りを規制する役割を有し、基材となる非磁性体層と、樹脂層と、現像剤の穂切りを規制する磁性体層とを積層した構造を有する。本実施形態に係る現像ユニット１００は、層規制部材１６０が、その動作時にも真直度を容易に維持できるとともに、現像剤の帯電を補助する機能を有することを特徴としているが、そのための構成を以下で詳細に説明する。
【００４５】
＜３．層規制部材の構成＞
図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、層規制部材１６０は、基材となる非磁性体層１６１と、現像剤の穂切りを規制する磁性体層１６３と、キャリアによるトナーの帯電を補助する樹脂層１６５と、積層した構造を有する。前述したように、層規制部材１６０は、その先端面が現像スリーブ１２３の周面に対して所定の間隔をおいて位置しているが、この所定の間隔は、現像スリーブ１２３の周面上の現像剤層を所望の層厚とできるような間隔であり、現像条件に応じて適宜設定することができる。
【００４６】
非磁性体層１６１は、基材となる非磁性体の金属板であり、層規制部材１６０の剛性を保つ機能を有する。非磁性体層１６１の材質としては、非磁性体であれば特に限定はされないが、例えば、アルミ材やＳＵＳ材の３００番台などを使用することができる。また、非磁性体層１６１は、その剛性を保つという機能を実現するために、磁性体層１６０よりも厚く形成され、現像ローラ１２０の回転方向の下流側に配置される。
【００４７】
磁性体層１６３は、非磁性体層１６１に対して現像ロール１２０の回転方向の上流側に配置された磁性体の板であり、現像剤の穂切りを規制する機能を有する。磁性体層１６３の材質としては、磁性体であれば特に限定はされないが、例えば、ＳＵＳ４３０等のＳＵＳ材の４００番台を使用することができる。
【００４８】
樹脂層１６５は、トナーと接触してトナーを摩擦帯電させることにより、キャリアによるトナーの帯電を補助する機能を有し、本実施形態に係る層規制部材１６０の特徴的な構成である。一般的に、２成分現像剤を使用する場合、キャリアによる帯電のみでは、トナーの帯電レベルが低いことが多い。そのため、十分に帯電していないトナーが現像スリーブ１２３の周面上に到達せずに、現像ユニット１００内を飛散して、装置内の汚染やかぶり等の現象を引き起こすことがある。これに対して、本実施形態に係る層規制部材１６０では、樹脂層１６５にキャリアによるトナーの帯電を補助する機能を持たせることにより、帯電レベルの低いトナーの数を減らし、トナーの飛散を抑制している。
【００４９】
この樹脂層１６５は、キャリアと同等の帯電性をトナーに付与するために、現像剤のキャリアの表面を被覆するコート材料と同じ材料からなることが好ましい。キャリアのコート材料としては、一般的には、アクリル樹脂、スチレン樹脂、スチレン−アクリル樹脂共重合体、シリコーン樹脂などが使用されているが、本実施形態に係る現像剤では、トナーに帯電性を付与できるものであれば特に限定はされず、他の樹脂を使用してもよい。
【００５０】
また、樹脂層１６５は、キャリアによるトナーの帯電を補助する機能をより十分に発揮させるため、現像剤のキャリアの平均粒径以上の厚みを有することが好ましい。樹脂層１６５の厚みがキャリアの平均粒径よりも大きければ、トナーに十分な帯電性を付与することができる。一方、樹脂層１６５の厚みの上限は特に規定しないが、樹脂層１６５の厚みが厚過ぎると、層規制部材１６０全体の厚みも大きくなるため、層規制部材１６０を形成する際のプレス加工の加工性が低下する可能性があるため、この点を考慮して樹脂層１６５の厚みを設定することが好ましい。なお、本実施形態におけるキャリアの平均粒径は、１次粒子の数平均直径のことであり、Ｌａｓｅｒ回折法により測定された値である。
【００５１】
本実施形態に係る層規制部材１６０は、前述した非磁性体層１６１、磁性体層１６３および樹脂層１６５を、エポキシ樹脂系の接着剤等を用いて接着して積層させ、複数層を有する板状の複合材料とした後に、プレス加工して所望の形状にすることにより形成される。このように、各層を接着して複合材料を形成した後に、プレス加工を施して層規制部材１６０を形成することにより、非磁性体と磁性体との間の段差や浮きの懸念が無く、層規制部材１６０の真直度を容易に向上させることができる。また、複合材料は、各層を接着剤により接着させるため、従来用いられていた溶接等とは異なり、非磁性体層１６１や磁性体層１６３を構成する金属と、樹脂層１６５を構成する樹脂との接合が可能となるので、層規制部材１６０の樹脂層１６５に現像剤の帯電補助機能を持たせることが可能となる。このように、本実施形態に係る層規制部材１６０によれば、真直度の維持は勿論のこと、現像剤の帯電補助機能をも併せて付与することができる。なお、層規制部材１６０は、その強度を確保するために、通常、略Ｌ字形状に加工されるが、本実施形態では、積層した複合材料を単にプレス加工するだけで、容易に所望の形状に加工することができる。
【００５２】
また、層規制部材１６０における非磁性体層１６１、磁性体層１６３、樹脂層１６５の配置の順序は、現像ローラ１２０の回転方向の最下流側、言い換えると、現像剤の搬送方向の最下流側に、基材となる非磁性体層１６１を配置することを除けば、特に規定するものではない。例えば、図３Ａに示すように、現像剤の搬送方向の最下流側に非磁性体層１６１を配置し、現像剤の搬送方向の上流側に樹脂層１６５を、さらに上流側に磁性体層１６３を配置してもよい。また、図３Ｂに示すように、現像剤の搬送方向の最下流側に非磁性体層１６１を配置し、現像剤の搬送方向の上流側に磁性体層１６３を、さらに上流側に樹脂層１６５を配置してもよい。さらに、図３Ｃに示すように、現像剤の搬送方向の最下流側に非磁性体層１６１を配置し、現像剤の搬送方向の上流側に樹脂層１６５を、さらに上流側に磁性体層１６３を、そのさらに上流側に樹脂層１６５をもう一層配置してもよい。
【００５３】
以上のような各層の配置のいずれでも、本実施形態に係る層規制部材１６０の機能を発揮することはできるが、樹脂層１６５の帯電補助機能をより十分に発揮させるためには、図３Ｂや図３Ｃに示すように、樹脂層１６５が、層規制部材１６５を構成する層のうち、現像剤の搬送方向の最上流側に位置することが好ましい。このように、樹脂層１６５が現像剤の搬送方向の最上流側に位置することにより、図３Ａに示すような配置よりも、樹脂層１６５とトナーとの接触面積が大きくなり、摩擦帯電の効果が向上するためである。
【００５４】
さらに、層規制部材１６０を形成する際のプレス加工の加工性を考慮すると、図３Ｂに示すように、層規制部材１６０が、現像剤の搬送方向の下流側から、非磁性体層１６１、磁性体層１６３、樹脂層１６５の順に積層された３層構造を有することがさらに好ましい。図３Ｃに示すように、層規制部材１６０が４層以上の構造であると層規制部材１６０全体の厚みが大きくなるため、図３Ｂに示すような３層構造の場合と比べると、若干加工性が低下する傾向にある。
【００５５】
＜４．層規制部材の効果＞
従来の層規制部材には、安定した現像スリーブ上の現像剤層の層厚規制のみを追求するものが多いが、以上述べたような本実施形態に係る層規制部材１６０は、主機能である層厚規制の安定性は勿論のことながら、現像剤の帯電補助機能を持つことで、帯電レベルの低いトナーの現像ユニット１００外への吐き出し量や装置内汚染を低減することができる。以下、図４および図５を参照しながら、本実施形態に係る層規制部材１６０の効果について説明する。なお、図４は、樹脂層１６５の厚みに対する現像剤の帯電量の変化を示すグラフである。図５は、トナー／キャリア混合比（Ｔ／Ｄ）とトナー飛散量との関係を示すグラフである。
【００５６】
図４は、本実施形態に係る層規制部材を適用し、樹脂層の厚みを変更した際の現像剤の帯電量を示したものである。図４に示した現像剤の帯電量の評価方法は以下の通りである。
【００５７】
初期のＴ／Ｄを７％に設定した現像ユニットを準備し、その現像ユニットのトナー補給口にトナーを１ｇ投入した。その後、現像ユニットを１分空転した後の現像スリーブの周面上の現像剤を採取し、電界飛翔式帯電量測定装置（ＤＩＴ社製）にて現像剤の帯電量＝Ｑ／Ｍ（単位：μＣ／ｇ）の測定を行った。上記一連の作業を樹脂層の厚みを変更した層規制部材（ドクターブレード）を交換しながら繰り返し行い、プロットした結果、図４に示すように、従来例の樹脂層が存在しない層規制部材と比較し、樹脂層の厚みに対して比例的に現像剤の帯電量の上昇を実現できることがわかった。なお、本評価における層規制部材の構造としては、図３Ｂに示した構造と同様のものを用いた。
【００５８】
図５は、Ｔ／Ｄを変更した際のトナー飛散量を測定した結果を、本実施形態に係る層規制部材を適用した本発明例と、非磁性体に磁性体のみを貼り付けた（樹脂層の存在しない）層規制部材を適用した従来例とで比較したものである。図５に示したトナー飛散量の評価方法は以下の通りである。
【００５９】
トナー飛散量の測定方法は、現像ユニット内の現像剤のＴ／Ｄを任意の値に設定し、飛散トナー採取用のシリコーンチューブ（内径Φ４ｍｍ、外径Φ６ｍｍ）を現像スリーブの回転方向下流側で、かつ、現像剤搬送領域の両端部、および現像ユニットの長手方向の中央位置の３箇所に設置し、現像ユニットが３０秒駆動した際の飛散トナー量をＴＳＩ社製のＤｕｓｔ Ｔｒａｋ Ｍｏｄｅｌ８５２０（吸入量：１．７Ｌ／ｍｉｎ）を使用して測定した。上記の作業をＴ／Ｄを変更しながら繰り返し行い、現像ユニットの長手方向に沿った３箇所の測定位置における平均トナー飛散量の合計値をプロットした結果を図５に示した。なお、本評価における層規制部材の構造としては、図３Ｂに示した構造と同様のものを用いた。
【００６０】
図５に示すように、いずれの例においても、Ｔ／Ｄの値が大きくなる、すなわち、トナーの配合比が多くなると帯電量が少なくなるので、トナーの飛散量は増加したが、トナー帯電補助機能を有する樹脂層が設けられた層規制部材を使用した本発明例は、樹脂層を有しない従来例と比べ、Ｔ／Ｄの増加に対するトナー飛散量が遥かに低減されていることがわかる。
【００６１】
以上、図４および図５に示した評価結果からわかるように、本実施形態に係る層規制部材を使用すると、層厚規制の安定性は勿論のこと、トナーの飛散量を低減させることができるため、帯電レベルの低いトナーの現像ユニット１００外への吐き出し量や装置内汚染を低減することができる。
【００６２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６３】
１ 画像形成装置
１００ 現像ユニット（現像装置）
１１０ ハウジング
１２０ 現像ローラ
１２１ マグネット
１２３ 現像スリーブ
１３０ 第１攪拌搬送部材
１４０ 第２攪拌搬送部材
１６０ 層規制部材
１６１ 非磁性体層
１６３ 磁性体層
１６５ 樹脂層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーとからなる現像剤を収容するハウジングと、
前記ハウジングに回転自在に設けられた円筒状の現像スリーブと、
先端面が前記現像スリーブの周面に対して所定の間隔をおいて位置するように前記ハウジングに配設された層規制部材と、
を備え、
前記層規制部材は、基材となる非磁性体層と、前記キャリアによる前記トナーの帯電を補助する樹脂層と、前記現像剤の穂切りを規制する磁性体層とを積層した構造を有することを特徴とする、現像装置。
【請求項２】
前記樹脂層が、前記キャリアの表面を被覆するコート材料と同じ材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記樹脂層が、前記層規制部材を構成する層のうち、前記現像剤の搬送方向の最上流側に位置することを特徴とする、請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記層規制部材が、前記現像剤の搬送方向の下流側から、前記非磁性体層、前記磁性体層、前記樹脂層の順に積層された３層構造を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記樹脂層が、前記キャリアの平均粒径以上の厚みを有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置を備える、画像形成装置。
【請求項１】
キャリアとトナーとからなる現像剤を収容するハウジングと、
前記ハウジングに回転自在に設けられた円筒状の現像スリーブと、
先端面が前記現像スリーブの周面に対して所定の間隔をおいて位置するように前記ハウジングに配設された層規制部材と、
を備え、
前記層規制部材は、基材となる非磁性体層と、前記キャリアによる前記トナーの帯電を補助する樹脂層と、前記現像剤の穂切りを規制する磁性体層とを積層した構造を有することを特徴とする、現像装置。
【請求項２】
前記樹脂層が、前記キャリアの表面を被覆するコート材料と同じ材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記樹脂層が、前記層規制部材を構成する層のうち、前記現像剤の搬送方向の最上流側に位置することを特徴とする、請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記層規制部材が、前記現像剤の搬送方向の下流側から、前記非磁性体層、前記磁性体層、前記樹脂層の順に積層された３層構造を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記樹脂層が、前記キャリアの平均粒径以上の厚みを有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置を備える、画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３３０３１（Ｐ２０１２−１３３０３１Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３６６３（Ｐ２０１０−２８３６６３）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]