(57)【要約】【課題】接触現像方式の画像形成装置において、現像剤担持体４０１上の現像剤除去部材未当接領域Ｅに現像剤が固着した場合でも、その固着現像剤による像担持体４０１の損傷を防止し、高品質な画像を安定して得ることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体１００は、長手幅εが現像剤除去部材４０２の長手幅βよりも短く、かつ、現像剤除去部材４０２の長手幅β内に位置している。【選択図】図１
2010204283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像が形成される回転可能な像担持体と、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器の開口部に前記像担持体と接触するように回転自在に配された現像剤担持体であって、前記像担持体に形成された潜像を現像剤画像として現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を介して当接する規制部材と、前記現像剤担持体と前記規制部材との当接部よりも現像剤担持体回転方向上流側で、前記像担持体と前記現像剤担持体との接触部よりも現像剤担持体回転方向下流側において、前記現像剤担持体に当接する回転可能な現像剤除去部材と、を有する画像形成装置において、前記像担持体は、長手幅が前記現像剤除去部材の長手幅よりも短く、かつ、前記現像剤除去部材の長手幅内に位置していることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体（転写材）上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体（静電潜像担持体）上に形成した静電潜像を現像装置により現像剤画像として可視化している。このような現像装置として、乾式一成分接触現像装置が提案され実用化されている。この現像方式では、像担持体と現像剤担持体とを回転させ、適当な相対周速差で押圧もしくは接触させることで、現像剤担持体上の現像剤により像担持体上の静電潜像を現像している。また、現像剤に磁性材料が不要であるため、装置の簡略化及び小型化が容易である。さらには、非磁性現像剤を使用することでフルカラー画像形成装置に応用が可能である。図４の（ａ）に従来の乾式一成分接触現像装置の一例を示す。トナーホッパーを兼ねた現像容器４０６内には、現像剤として非磁性一成分トナー４０９（以下、トナーと記す）が充填されている。トナー４０９には帯電性、転写性、定着性向上のため適当な量の疎水性シリカが外添されている。現像容器４０６の開口部４０７ａには現像剤担持体としての現像ローラ４０１が配設されている。現像ローラ４０１は導電性を有する弾性ローラであり、矢印Ｂ方向に回転駆動される。現像容器４０６内に配された現像剤除去部材としての除去ローラ４０２は、トナーを内包することが可能なスポンジなどの弾性材料からなり、現像ローラ４０１と接触しながら矢印Ｃ方向に回転駆動される。除去ローラ４０２と現像ローラ４０１の接触部では両者が互いにカウンター方向に駆動しながら摺擦し、現像ローラ４０１上の現像残トナーの除去と次の現像工程に備えるための現像ローラ４０１上へのトナー供給が同時に行われる。現像ローラ４０１は導電性を有する弾性ローラである。接触現像方式の画像形成装置においては、現像ローラ４０１と像担持体としてのドラム１００は互いに接触しながら回転駆動される。ドラム１００はアルミニウムシリンダー上に感光層を形成した剛体であり、矢印Ａ方向に回転駆動される。そのためドラム１００が剛体である場合は、物理的接触によるドラムへの損傷を避けるため現像ローラ４０１は弾性を有するものを用いる。現像容器４０６内で除去ローラ４０２により供給された現像ローラ４０１上のトナーは、規制部材としての現像剤規制ブレード４０３を通過することにより、現像に適した均一な層厚に規制される。また、現像ローラ４０１とブレード４０３の接触部では、現像ローラ４０１とブレード４０３がトナーを介して押圧されている。そのため、現像ローラ４０１が駆動すると、現像ローラ４０１と除去ローラ４０２とブレード４０３との三者間で相互に摺擦が起こる。この摺擦による摩擦帯電により現像ローラ４０１上のトナーは現像に必要な電荷を付与される。ブレード４０３の位置を通過して層厚規制及び電荷付与された現像ローラ４０１上のトナーは、現像ローラ４０１に印加された所定の現像バイアスによりドラム１００側に選択的に移行して静電潜像を現像する。このような乾式一成分接触現像装置において除去ローラ４０２の端面が現像容器４０６の内壁と接触している場合、除去ローラ４０２のが回転駆動する際に両者の接触部のトナーは定常的に強く摺擦されることになる。そのために、トナーの劣化や凝集が促進されてしまう。これを防止するために従来、図４の（ｂ）に示すように、除去ローラ４０２の端面４０２ａと現像容器４０６の内壁４０６ａとの間に、トナー４０９の劣化及び凝集に影響を及ぼさない程度の間隙Ｓを確保した現像装置が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−９０９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は前述した従来の構成を更に発展させたものである。本発明の目的は、接触現像方式の画像形成装置において、現像剤担持体上の現像剤除去部材未当接領域に現像剤が固着した場合でも、その固着現像剤による像担持体の損傷を防止し、高品質な画像を安定して得ることができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、潜像が形成される回転可能な像担持体と、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器の開口部に前記像担持体と接触するように回転自在に配された現像剤担持体であって、前記像担持体に形成された潜像を現像剤画像として現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を介して当接する規制部材と、前記現像剤担持体と前記規制部材との当接部よりも現像剤担持体回転方向上流側で、前記像担持体と前記現像剤担持体との接触部よりも現像剤担持体回転方向下流側において、前記現像剤担持体に当接する回転可能な現像剤除去部材と、を有する画像形成装置において、前記像担持体は、長手幅が前記現像剤除去部材の長手幅よりも短く、かつ、前記現像剤除去部材の長手幅内に位置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、現像剤担持体上の現像剤除去部材未当接領域に現像剤が固着してしまった場合でも、その固着現像剤による像担持体の損傷を防止し、高品質な画像を安定して得ることができる。即ち、現像剤担持体上の現像剤固着部の対向部には、像担持体又は感光層が存在しない構成としているため、現像剤担持体上の固着現像剤による像担持体又は感光層への損傷を防止し高品質な画像を長期に渡り安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の画像形成装置の要部の長手配置の説明図
【図２】実施例１の画像形成装置の構成略図
【図３】ドラムの層構成の模式図
【図４】従来の乾式一成分接触現像装置の一例の説明図
【図５】従来の乾式一成分接触現像装置の一例の説明図）
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対的配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【０００９】
《実施例１》（画像形成装置）：図２は本発明を適用した画像形成装置例の概略断面図である。この画像形成装置１は、電子写真プロセスを用いたレーザープリンタである。画像形成装置１は、パソコン・イメージリーダ・相手方ファクシミリ装置等の外部ホスト装置３から制御回路部２へ入力する電気的画像信号に基いて記録媒体（記録メディア、転写材）９００上に画像を形成する。記録媒体９００は、画像形成装置により画像が形成されるものであって、例えば、紙、ＯＨＰシート等である。画像形成装置１の内部には、中央部に、潜像（静電潜像）が形成される回転可能な像担持体としての電子写真感光ドラム（以下、ドラムと記す）１００が配置されている。ドラム１００は、基体としてのアルミニウムシリンダー１００上に感光層を形成した剛体であり、矢印Ａ方向に回転駆動される。ドラム１００の周囲に各種のプロセス手段２００・３００・４００・５００・６００が配設されている。２００はドラム１００を一様に負極性に放電帯電させる帯電手段としての帯電装置である。３００は帯電されたドラム１００に印字情報及び画像情報に対応する静電潜像をレーザー露光により形成する画像露光手段としての露光装置である。４００はドラム１００に負極性に帯電した現像剤（以下、トナーと記す）を供給して静電潜像を反転現像によりトナー画像として可視像化する現像手段としての現像装置である。５００はドラム１００上のトナー画像を記録媒体９００に転写する転写手段としての転写装置である。６００はドラム１００上の転写残トナーなどを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置である。また、画像形成装置１の内部には、記録媒体９００を供給する給送スダンとしてのカセット（給送装置）７００、記録媒体９００上に転写されたトナー画像を固着画像として定着させる定着装置８００等が備えつけられている。
【００１０】
帯電装置２００は、帯電ローラ２０１と、帯電ローラ支持部材（不図示）と、ばね部材（不図示）と、帯電バイアス電源２０２を主要部として備えている。帯電ローラ２０１は、芯金２０１ａに、厚さ約３ｍｍのウレタンゴム等からなる導電性弾性層２０１ｂと、その上に厚さ数μｍのウレタンゴムにカーボンブラックを分散させた高抵抗層２０１ｃから構成される。帯電ローラ支持部材は導電性で、帯電ローラ２０１を両端部にて回転自在に支持する。ばね部材は、これら支持部材を介して、帯電ローラ２０１をドラム１００に対して押し付ける。画像形成装置本体に設けられた帯電バイアス電源２０２は、ばね部材及び帯電ローラ支持部材を介して帯電ローラ２０１に電圧を印加する。帯電ローラ２０１は、ドラム１００に接触して、ドラム１００の回転と共に従動回転するように設置されている。帯電ローラ２０１は帯電バイアス電源２０２により、約−１０００Ｖの直流電圧を印加され、ドラム１００上の表面電位を暗電位（ＶＤ）−５００Ｖに帯電する。ドラム１００は、帯電装置２００によってその表面がＶＤに帯電された後、露光装置３００により印字情報及び画像情報等に対応する露光を受け、静電潜像が形成される。ドラム１００の露光された部分の電位は明電位（ＶＬ）−１００Ｖとなる。
【００１１】
現像装置４００は、仕切り部４０５によって非磁性トナー４０９を貯留するホッパー部４０６と、現像室４０７に区画されている。ホッパー部４０６と現像室４０７とが現像剤を収容する現像容器である。そして、ホッパー部４０６には撹拌装置４０４が矢印Ｄ方向に回転可能に配置され、現像室４０７にトナーを送り込む。現像室４０７には、現像ローラ４０１と、除去ローラ４０２と、金属製の現像剤規制ブレード４０３が配置されている。現像ローラ４０１が、像担持体であるドラム１００に形成された潜像を現像剤画像として現像する現像剤担持体である。除去ローラ４０２が、現像剤担持体としての現像ローラ４０１に当接する回転可能な現像剤除去部材である。現像剤規制ブレード４０３が、現像剤担持体としての現像ローラ４０１に現像剤を介して当接する規制部材である。現像ローラ４０１は、Φ１６のシリコンゴムを基層とし、アクリル・ウレタン系ゴムを表面にコートした二層構成を備えており、ドラム１００の静電潜像に対して現像を行う。除去ローラ４０２は、現像ローラ４０１と摺擦することによりトナーを供給するΦ１６のウレタンスポンジを備えている。除去ローラ４０２として、他には、発泡骨格スポンジ構造や芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものなどが現像ローラ４０１へのトナーの供給及び未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。除去ローラ４０２の現像ローラ４０１に対する当接幅（ローラ回転方向における当接幅）としては１〜８ｍｍが有効であり、本実施例では該当接幅を３ｍｍに設定した。金属製の現像剤規制ブレード４０３は、現像ローラ４０１上のトナー層厚を規制するとともに、現像に必要な電荷をトナーに付与する。また、上記撹拌装置４０４、現像ローラ４０１及び除去ローラ４０２は、外部から駆動が掛けられる構成になっており、現像プロセス中は、常に回転してトナーをドラム１００に供給できるようになっている。現像ローラ４０１と除去ローラ４０２の駆動速度に関しては両者の当接部で相対速度を持たせるのが好ましい。本実施例では、現像ローラ４０１の駆動速度を８０ｍｍ／ｓ、除去ローラ４０２の駆動速度を５０ｍｍ／ｓとし、両者の相対速度が１３０ｍｍ／ｓとなるようにした。現像ローラ４０１は、ドラム１００に接触して現像を行うように設置されている。現像ローラ４０１は、現像バイアス電源４０８により、約−３００Ｖの直流電圧を印加され、ドラム１００上に形成された静電潜像に対して反転現像を行い、静電潜像をトナー画像に可視像化させる。現像時に消費されなかった未現像トナーは、現像ローラ４０１の回転と共に再び現像室４０７内に回収された後、現像ローラ４０１と除去ローラ４０２との接触部において、その大半が除去ローラ４０２により現像ローラ４０１の表面から剥ぎ取られる。この剥ぎ取られたトナーは、除去ローラ４０２の回転に伴って現像室４０７内のトナーと混合されるため現像室４０７内のトナーの帯電電荷は分散される。除去ローラ４０２は、現像ローラ４０１と現像剤規制ブレード４０３との当接部よりも現像剤担持体回転方向上流側で、ドラム１００と現像ローラ４０１との接触部よりも現像剤担持体回転方向下流側において、現像ローラ４０１に当接して��る。
【００１２】
転写装置５００は、Φ１２のＥＰＤＭスポンジからなる転写ローラ５０１と、転写ローラ５０１に電圧を印加する転写バイアス電源５０２とを備えている。転写ローラ５０１に印加される電圧は、画像形成時に定電圧制御される。転写ローラ５０１とドラム１００とが対向する転写位置において、ドラム１００上のトナー画像は記録媒体９００に転写される。給送装置であるカセット７００内に収納されたシート状の記録媒体９００は、給送ローラ７０１によって、ドラム１００に対するトナー画像の形成と同期して、レジストローラ７０２まで供給される。そして、この記録媒体９００は、レジストローラ７０２によってドラム１００上に形成されたトナー画像の先端と同期して、転写ローラ５０１とドラム１００の間に搬送される。転写ローラ５０１には、約＋２０００Ｖの直流電圧を印加され、ドラム１００上のトナー画像が記録媒体９００に転写される。記録媒体９００に転写されたトナー画像は、記録媒体９００とともに定着装置８００に搬送され、熱と圧力により記録媒体に定着されて記録画像となる。そして、その記録媒体９００が画像形成物として画像形成装置外に排出される。一方、記録媒体９００が転写装置５００を通過した後のドラム１００上の転写残トナーは、ポリウレタンゴムからなるクリーニング部材であるクリーニングブレード６０１によりドラム１００上から取り除かれる。そして、取り除かれたトナーは廃トナー収容部６０３に収容される。６０２はスクイシートである。その後、ドラム１００の表面は次の画像形成に備えるため、再び帯電装置２００により帯電が行われる。
【００１３】
（ドラム１００の層構成）：ここで、本実施例における静電潜像像担持体である前記ドラム１００について詳細に説明する。図３はドラム１００の層構成の模式図である。このドラム１００は、導電性の支持体１１の上に電子写真感光層（電荷発生層）１２が形成されている。そして、その感光層１２の上に更に表面層（電荷輸送層）１３が形成されている。用いられる電荷輸送材料としては各種のトリアリールアミン系化合物、ヒドラゾン系化合物、スチルベン系化合物、ピラゾリン系化合物、オキサゾール系化合物、トリアリルメタン系化合物、チアゾール系化合物などがあげられる。また、バインダー樹脂としては、例えばポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリビニルカルバゾール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂などが主として用いられる。また、ポリビニルアセテート樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、塩化ビニリデン・アクリロニトリロコポリマー樹脂、ポリビニルベンザール樹脂などが主として用いられる。本実施例では、上記電荷発生層と電荷輸送層を有する部分を、感光層と呼ぶものとする。
【００１４】
（長手配置）：次に、上記画像形成装置の長手配置について図１を用いて説明する。ここで、現像ローラ４０１の長手幅（回転軸線方向の寸法）をα、除去ローラ４０２の長手幅をβ、現像剤規制ブレード４０３の長手幅をγ、現像室４０７の開口部長手幅をδ、ドラム１００のシリンダー長手幅（回転軸線方向の寸法）をεとする。そして本実施例においては、α＝２３２ｍｍ、β＝２２０ｍｍ、γ＝２２８ｍｍ、δ＝２２６ｍｍ、ε＝２１８ｍｍとなっており、これら五者の相対的関係は、「β＞δ＞α＞γ＞ε」となっている。以下に、まず、現像ローラ４０１、除去ローラ４０２、現像剤規制ブレード４０３、現像室４０７の開口部４０７ａ、の長手配置について詳細に説明する。現像室４０７の開口部４０７ａの内側壁４０７ｂと除去ローラ４０２の端面４０２ａの間には摺擦による現像剤劣化を防止するために長手方向両端とも３ｍｍの空隙Ｓを設けてある。現像ローラ４０１は現像室４０７の開口部４０７ａの蓋も兼ねているため、現像ローラ４０１の長手幅αは、現像室４０７の開口部長手幅δ＝２２６ｍｍよりも６ｍｍ長くして、α＝２３２ｍｍとなっている。現像ローラ４０１上へのトナーコートは現像室４０７の開口部長手幅δの全長域においてなされるので、現像ローラ４０１上のトナーコートの長手幅は現像室４０７の開口部長手幅δと同じ２２６ｍｍとなっている。現像剤規制ブレード４０３は、現像ローラ４０１上のトナー層厚を規制するためにトナーコート幅よりも広く設ける必要があるので、ブレード４０３の長手幅γは、トナーコートの長手幅２２６ｍｍよりも２ｍｍ長くしてγ＝２２８ｍｍとなっている。現像ローラ４０１、除去ローラ４０２、現像剤規制ブレード４０３、現像室４０７の開口部４０７ａ、の相対的長手関係が上記のとき、現像ローラ４０１上のトナーコート領域端部には除去ローラ４０２が当接しない現像剤除去部材未当接領域Ｅが形成される。この現像剤除去部材未当接領域Ｅを以下においては未当接領域Ｅと記す。
【００１５】
この未当接領域Ｅでは、一度現像ローラ４０１上にコートしたトナーは、現像ローラ４０１が駆動される限り除去ローラ４０２による剥ぎ取り作用を受けることなくブレード４０３を幾度となく通過することになる。このとき未当接領域Ｅのトナーは、現像ローラ４０１と現像剤規制ブレード４０３間で発生する摩擦熱や押圧力により徐々に現像ローラ４０１上に固着していく。現像ローラ４０１とドラム１００が接触して現像工程を行う所謂接触現像方式の場合、固着トナーの対向部にドラム１００が存在する図５に示すような長手配置では、ドラム１００は固着トナーとの度重なる摺擦により損傷を受けることになる。ドラム１００の損傷が進行すると、ドラム表面の感光層が深さ方向に全て削り取られ帯電電荷を保持できなくなる部分が発生し、その部分で横スジ状の画像不良が発生する場合がある。これを今少し詳しく説明する。現像剤除去部材と現像容器壁との間に設けられた間隙には、現像剤担持体の周面に対して現像剤除去部材が当接しない領域が存在する。この未当接領域では、現像工程終了後に現像剤担持体上に残存する現像剤を現像剤除去部材で除去することができない。従って、一度未当接領域に付着した現像剤は機械的に除去されることなく、現像剤担持体が回転駆動する限り規制部材と現像剤担持体によって摺擦され続けることになる。この結果、現像剤担持体上の未当接領域の現像剤は、該摺擦時に発生する摩擦熱や機械的衝撃などにより現像剤担持体上に固着してしまうことがあった。このように現像剤担持体上に現像剤が固着してしまった場合、像担持体と現像剤担持体が互いに接触しながら現像工程を行う所謂接触現像方式の画像形成装置においては次のような事態を生じるおそれがある。即ち、現像剤担持体上に形成された固着現像剤と像担持体との摺擦により像担持体表面の感光層が削り取られてしまう。この削れが進行すると、やがては像担持体上の感光層が深さ方向に全て削り取られてしまい、帯電電位を保持することが出来なくなる部分が発生し、横スジ状の画像不良（所謂ドラムリーク）が発生してしまうおそれがある。
【００１６】
これに対して、本実施例の画像形成装置１においては、ドラム１００のシリンダー長手幅はε＝２１８ｍｍと除去ローラ４０２の長手幅β＝２２０ｍｍよりも２ｍｍ狭く、かつ、ドラム１００は除去ローラ４０２よりも内側に配置されている。即ち、ドラム１００は、長手幅ε＝２１８ｍｍが除去ローラ４０２の長手幅β＝２２０ｍｍよりも短く、かつ、除去ローラ４０２の長手幅内に位置している。そのため、図１のように、ドラム１００が現像ローラ４０１上の未当接領域Ｅの固着トナーと接触又は摺擦することが無い。したがって、ドラム１００が上記の固着トナーとの接触又は摺擦により損傷を受けるのを防止することができるため、長期に渡り安定して良好な画像を形成することが可能となる。
【００１７】
（実験結果）：ここで、図１に示した本実施例の長手構成と、図５に示した従来の長手構成について、ドラムリーク発生までの枚数を比較した実験結果を示す。実験には、上記画像形成装置１を用い、低温低湿環境（１５℃／１０％Ｒｈ）下で１枚間欠モードでＡ４紙をプリントし続け、ドラムリークが発生するまでのプリント枚数をカウントした。その結果、図５に示した従来の長手構成の場合、１５０００枚プリントした時点でハーフトーン画像上にドラムリークが発生した。これに対し、本実施例の長手構成においては、１５０００枚プリントした時点でもドラムリークの発生は見られなかった。さらにその後２００００枚までプリントを継続してもドラムリークの発生は見られなかった。
【符号の説明】
【００１８】
１００・・・感光ドラム（像担持体）、１００ａ・・・シリンダー、１００ｂ・・・感光層、２００・・・帯電装置、３００・・・露光装置（レーザースキャナ）、４００・・・現像装置、４０１・・・現像ローラ（現像剤担持体）、４０２・・・現像剤除去部材（除去ローラ）、４０３・・・規制部材（現像剤規制ブレード）、４０４・・・撹拌装置、４０５・・・仕切り板、４０６・・・トナーホッパー、４０７・・・現像室、４０８・・・現像電源、４０９・・・現像剤（トナー）、５００・・・転写装置、６００・・・クリーニング装置、７００・・・給送装置、８００・・・定着装置、９００・・・記録媒体（記録メディア）１１・・・導電性支持体、１２・・電荷発生層、１３・・電荷輸送層
【図１】
2010204283.tif 000003
【図２】
2010204283.tif 000004
【図３】
2010204283.tif 000005
【図４】
2010204283.tif 000006
【図５】
2010204283.tif 000007