(57)【要約】【課題】  良好な画像が得られる画像形成装置を提供することである。【解決手段】  第１の回転体から第２の回転体に現像剤を供給する画像形成装置において、第１の回転体の現像剤担持面を導電性の弾性材料で構成し、第２の回転体の現像剤担持面を導電性の非弾性材料で構成し、第１と第２の回転体の現像剤担持面を接触させて、第１の回転体の現像剤担持面を１ｍｍ圧縮変形させたとき、第１と第２の回転体の間に作用する押圧力を第１の回転体の軸方向に関する接触領域の長さで除して定義される第１の回転体の硬度が０．００５〜０．０１８Ｎ/ｍｍの範囲にあり、第１の回転体に直流１００ボルトを印加して測定される抵抗値Ｒを接触領域の長さＬで除して定義される電気抵抗Ｒ/Ｌが４．５×１０−２〜１．０×１０３〔Ω/ｍｍ〕の範囲にある。【選択図】図１
2005107105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状の現像剤担持面を有する第１と第２の回転体を両者の現像剤担持面を接触させた状態で並列に配置し、第１の回転体の現像剤担持面から第２の回転体の現像剤担持面に現像剤を供給する現像剤供給機構を備えた画像形成装置において、
上記第１の回転体の現像剤担持面を導電性の弾性材料で構成し、
上記第２の回転体の現像剤担持面を導電性の非弾性材料で構成し、
上記第１と第２の回転体の上記現像剤担持面を接触させて、第１の回転体の現像剤担持面を１ｍｍ圧縮変形させたとき、
上記第１と第２の回転体の間に作用する押圧力を上記第１の回転体の軸方向に関する接触領域の長さで除して定義される第１の回転体の硬度が０．００５〜０．０１８Ｎ/ｍｍの範囲にあり、かつ、上記第１の回転体に直流１００ボルトを印加して測定される抵抗値Ｒを上記接触領域の長さＬで除して定義される電気抵抗Ｒ/Ｌが４．５×１０−２〜１．０×１０３〔Ω/ｍｍ〕の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記電気抵抗Ｒ/Ｌが４．５×１０−１〜４．５×１０１〔Ω/ｍｍ〕の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体現像剤を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ及びそれらの機能を複合的に組み合わせた複合機などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光体に平行に配置された現像ローラと、この現像ローラに平行に配置された供給ローラとを備え、供給ローラから現像ローラに現像剤を供給するとともに、現像ローラに保持された現像剤を用いて感光体上の静電潜像を現像する画像形成装置が知られている。また、供給ローラから現像ローラに対して現像剤を安定供給するために、供給ローラの外周現像剤担持面を弾性材料で形成すると共に現像ローラの外周現像剤担持面を非弾性材料で形成し、弾性材料からなる供給ローラの現像剤担持面を現像ローラの現像剤担持面に圧接した画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２３６４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、供給ローラを現像ローラに圧接した形態の画像形成装置では、現像剤が重合トナーなどの小粒径トナーである場合、現像ローラに対する現像剤の供給を必ずしも良好に行うことができなかった。また、小粒径のトナーは比較的硬度が低いため、現像ローラと供給ローラの接触領域で破損すること多く、その破損したトナーがかぶりとなって画像上に現れるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明は、上述の画像形成装置及びそれに類似した形態の画像形成装置において、２つの現像剤担持面の間で現像剤を良好に受け渡しできる及び小粒径トナーに与えられるストレスを最小限に留めることができる構成を提供することを課題とする。
【０００５】
具体的に、本発明は、無端状の現像剤担持面を有する第１と第２の回転体を両者の現像剤担持面を接触させた状態で並列に配置し、第１の回転体の現像剤担持面から第２の回転体の現像剤担持面に現像剤を供給する現像剤供給機構を備えた画像形成装置において、
上記第１の回転体の現像剤担持面を導電性の弾性材料で構成し、
上記第２の回転体の現像剤担持面を導電性の非弾性材料で構成し、
上記第１と第２の回転体の上記現像剤担持面を接触させて、第１の回転体の現像剤担持面を１ｍｍ圧縮変形させたとき、
上記第１と第２の回転体の間に作用する押圧力を上記第１の回転体の軸方向に関する接触領域の長さで除して定義される第１の回転体の硬度が０．００５〜０．０１８Ｎ/ｍｍの範囲にあり、かつ、上記第１の回転体に直流１００ボルトを印加して測定される抵抗値Ｒを上記接触領域の長さＬで除して定義される電気抵抗Ｒ/Ｌが４．５×１０−２〜１．０×１０３〔Ω/ｍｍ〕、好ましくは４．５×１０−１〜４．５×１０１〔Ω/ｍｍ〕の範囲にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
このように構成された本発明の画像形成装置によれば、２つの現像剤担持面の間で現像剤を良好に受け渡しでき、また小粒径トナーに与えられるストレスを最小限に留めることができるため、小粒径トナーが破損することがなく、その結果良好な画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、粉体現像剤を使用する画像形成装置（例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ又は及びそれらの機能を複合的に組み合わせた複合機）１０を示している。画像形成装置１０は静電潜像担持体（以下、「感光体」という。）１２を有する。感光体１２は矢印１４方向に回転駆動可能に支持されており、その周囲には回転方向に沿って順番に、感光体１２の外周面に所定の電位を付与する帯電装置、帯電された感光体外周面に画像を露光して静電潜像を形成する露光装置、現像剤を用いて静電潜像を可視像化する現像装置、可視像化された現像剤像を紙などのシートに転写する転写装置、転写後の感光体上に残留する未転写現像剤を回収する回収装置が配置されている。このような一般的な構成は従来の画像形成装置と同一である。したがって、本発明を説明するうえで必要な現像装置以外の構成は図面から省略されている。また、本実施の形態では円筒状のドラム感光体を使用しているが、無端ベルト状の感光体に代えてもよい。
【０００８】
現像装置１６は筐体１８を備えている。筐体１８の中には、現像ローラ（第２の回転体）２０と、供給ローラ（第１の回転体）２２と、攪拌部材２４が配置されている。現像ローラ２０は、外周に無端状現像剤担持面２６を有し、微小な現像ギャップからなる現像領域２８を介して感光体１２と平行に配置されており、矢印３０方向に回転駆動自在に支持されている。供給ローラ２２は、外周に無端状現像剤担持面３２を有し、現像ローラ２０と平行に配置されており、矢印３４方向に回転駆動自在に支持されている。これら２つのローラのうち、現像ローラ２０の現像剤担持面２６は導電性の非弾性材料で形成され、供給ローラ２２の現像剤担持面３２は導電性の弾性材料で形成されている。図示するように、現像ローラ２０と供給ローラ２２は接触領域３６において相互に圧接されて供給ローラ２２の現像剤担持面３２が圧縮変形している。また、現像ローラ２０と供給ローラ２２は電源３８に接続されており、両者の間に所定の直流電圧が印加できるようにしてある。現像ローラ２０の周囲には、その回転方向に沿って接触領域３６から現像領域２８に至るまでの領域に現像剤規制ブレード４０が設置されており、このブレード４０の一端側が現像ローラ２０の現像剤担持面２６に圧接している。攪拌部材２４は、供給ローラ２２との間に設置された隔壁４２により仕切られた現像剤収容室４４に収容されて矢印４６方向に回転自在に支持されており、この現像剤収容室４４に収容された現像剤（トナー）４８が攪拌部材２４の回転とともに隔壁開口５０を介して供給ローラ２２に供給されるようにしてある。
【０００９】
このように構成された現像装置によれば、現像剤収容室４４に収容されている現像剤４８は、攪拌部材２４の回転に基づいて攪拌され、隔壁開口５０を介して供給ローラ２２に供給される。供給ローラ２２の現像剤担持面３２に保持された現像剤は、供給ローラ２２の回転に基づいて搬送され、接触領域３６及びその近傍で現像ローラ２０に供給される。現像ローラ２０の現像剤担持面２６に保持された現像剤は、ブレード４０の接触部に搬送され、この接触部を通過する際にブレード４０と接触して摩擦帯電する。したがって、ブレード接触部を通過した現像ローラ２０の外周現像剤担持面２６には一様に帯電された現像剤の薄層が形成されている。続いて、現像剤４８は感光体１２に対向する現像領域２８に搬送され、そこで静電潜像の現像に利用される。その後、現像領域２８を通過した現像剤担持面２６は再び接触領域３６に戻り、そこで現像によって消費された量に相当する量の現像剤が補充される。
【００１０】
接触領域３６における現像剤の供給は、供給ローラ２２の弾性圧接力に基づいて現像剤４８が現像ローラ２０に押し付けられる作用（物理的作用）と、現像ローラ２０と供給ローラ２２の間に印加されている電圧によって形成される電界の作用（電気的作用）に基づいて行われる。したがって、現像ローラ２０に対する供給ローラ２２の圧接力と、現像ローラ２０と供給ローラ２２との間の電気抵抗は、現像剤４８の供給性に対して重要な役割を果たす。当然、破損し易い小径重合トナーを用いた場合、現像ローラ２０に対する供給ローラ２２の押圧力が小さいほどトナーの破損は少ない。そこで、接触領域３６における物理的作用と電気的作用が現像剤の供給性や画質等に及ぼす影響を評価した。
【実験】
【００１１】
１．実験環境：
実験に使用した画像形成装置は、ミノルタＱＭＳ株式会社製のmagicolor2300DLである。弾性と電気抵抗が異なる材料で現像剤担持面を形成した複数の供給ローラを用意し、それぞれの供給ローラについて現像ローラとの間に直流１００ボルトを印加して４５００枚の耐刷試験を行った。実験を行った環境は、温度２３℃、湿度４０％であった。
【００１２】
２．供給ローラ：
供給ローラの弾性体層は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分を混合攪拌することにより、気泡を混合させながら硬化させて得たポリウレタンフォームを利用した。ポリウレタンフォームに導電性を付与するために、カーボンブラックなどの導電性粒子を含むラテックスからなる導電性樹脂溶液を、ポリウレタンフォームに含浸させた。次に、導電性を付与したポリウレタンフォームに芯金を挿通し、その芯金を中心にポリウレタンフォームを円筒形に研磨して供給ローラを形成した。異なる弾性を付与するために、ポリウレタンフォームの硬化時の攪拌を調整し、気泡の量と大きさを調整した。また、異なる電気抵抗を付与するために、導電性粒子の種類と量を調整した。なお、供給ローラに異なる弾性と電気抵抗を付与する方法は上述の方法に限るものでない。
【００１３】
３．弾性と抵抗：
供給ローラの弾性及び現像ローラと供給ローラとの間の弾性と抵抗は、図２に示す装置を用いて測定した。図示するように、測定装置１１０は水平に配置された固定基台１１２を有する。固定基台１１２は所定の間隔をあけて配置された一対のローラ支持部１１４を上面に備えており、これらローラ支持部１１４に測定対象の供給ローラ１１６の両端が支持される。測定装置１１０は、支持部１１４の下にロードセル１１８を備えており、支持部１１４にかかる荷重を測定するようにしてある。図面上で固定基台１１２の上方には、可動基台１２０が上下に移動可能に支持されている。可動基台１２０の下面は所定の間隔をあけて配置された一対の支持部１２２を備えており、これらの支持部１２２によって現像ローラ１２４が供給ローラ１１６と平行に両端支持されるようにしてある。可動基台１２０はまた押圧機構（図示せず）に連結されており、この押圧機構によって現像ローラ１２４が供給ローラ１１６に対して矢印１２６方向に押圧できるようにしてある。押圧機構によって現像ローラ１２４から供給ローラ１１６に付与される押圧力Ｆは、固定基台１１２の支持部１１４の下に設けたロードセル１１８によって測定される。なお、現像ローラ１２４には、その軸方向長さが供給ローラ１１６のそれよりも長いものが使用されており、供給ローラ１１６は軸方向に関してその全長（軸方向長さＬ）に亘って現像ローラ１２４と接触して圧縮変形される。
【００１４】
４．定義（硬度、電気抵抗Ｒ/Ｌ）：
測定装置１１０を用い、現像ローラと供給ローラの現像剤担持面を接触させて供給ローラの現像剤担持面を１ｍｍ圧縮変形させた。そして、現像ローラと供給ローラの間に作用する押圧力Ｆを供給ローラの軸方向に関する接触領域の長さＬで除した値を、供給ローラの「硬度」と定義した。また、この現像ローラに換えて現像ローラと同径の導電性金属ローラを測定装置１１０に取り付けて、金属ローラと供給ローラの現像剤担持面を接触させて供給ローラの現像剤担持面を１ｍｍ圧縮変形させるとともに、金属ローラと供給ローラとの間に流れる電流値を測定し、印加した電圧１００ボルトを電流値で除した抵抗Ｒを求め、この抵抗値を接触領域の長さＬで除した値（Ｒ/Ｌ）を「電気抵抗Ｒ/Ｌ」と定義した。
【００１５】
５．現像剤の供給性：
供給ローラから現像ローラに供給される現像剤の量を測定した。具体的には、耐刷試験前と耐刷試験後、白べた画像を印刷するとともにその印刷を途中で中断し、そのとき現像ローラ担持されている現像剤を捕集して重量を測定し、その重量を捕集面積で除して単位面積あたりの現像剤供給量とした。当然、現像ローラ上の複数箇所で現像剤を捕集して複数の現像剤供給量を求め、それらの平均値を現像剤供給量とした。なお、白べた画像の印刷では現像ローラに担持されている現像剤が印刷に使用されることがない。したがって、現像ローラの表面に担持されている現像剤の量は供給ローラから現像ローラに供給される現像剤の量に相当するため、現像ローラに担持された単位面積あたりの現像剤の量は供給ローラの供給性を評価する指標となる。
【００１６】
実験で使用した画像形成装置の場合、理想的な現像剤供給量は５〜７ｇ／ｍ２と理解されている。したがって、測定した現像剤供給量が５〜７ｇ／ｍ２の場合は供給性が「良」、４〜５ｇ／ｍ２又は７〜８ｇ／ｍ２の場合は供給性が「可」、４ｇ／ｍ２未満又は８ｇ／ｍ２を超える場合は供給性が「不可」とした。評価結果は、他の評価結果とあわせて図３の表に示してある。なお、表中、「良」は○、「可」は△、「不可」は×の記号を用いて表してある。
【００１７】
６．供給安定性：
供給ローラから現像ローラに対する現像剤の供給安定性を評価した。具体的には、耐刷試験前に測定した多数の現像剤供給量測定値の中の最大値と最小値を求めるとともにそれらの差（耐刷試験前の差）を求め、また耐刷試験後に測定した多数の現像剤供給量測定値の中の最大値と最小値（共に絶対値）を求めるとともにそれらの差（耐刷試験後の差）を求めた。そして、耐刷試験前の差と耐刷試験後の差との和を計算し、この和を安定性評価の指標とした。以下、その和を「安定性評価値」という。
【００１８】
実験で使用した画像形成装置の場合、理想的な安定性評価値は約４ｇ／ｍ２未満と理解されている。したがって、測定した安定性評価値が０〜４ｇ／ｍ２の場合は安定性が「良」、４ｇ／ｍ２を超える場合は安定性が「不可」とした。評価結果は、他の評価結果とあわせて図３の表に示してある。なお、表中、「良」は○、「不可」は×の記号を用いて表してある。
【００１９】
７．帯電性：
供給ローラから現像ローラに供給された現像剤帯電量の安定性（帯電性）を評価した。具体的には、耐刷試験前と耐刷試験後、白べた画像を印刷するとともにその印刷を途中で中断し、そのとき現像ローラ担持されている現像剤をフィルターを介して吸引捕集して重量を測定し、その重量を捕集面積で除して単位面積あたりの現像剤供給量を求めた。また、現像剤を捕集する前に一旦現像ローラを接地した後、現像ローラをエレクトロメータに接続し、現像剤を吸引捕集する際に接地側へ流れる現像剤の逆電荷量を測定し、この逆電荷量の正負記号を反転した値を上記捕集した重量で除して現像剤の重量当たりの帯電量（μＣ/ｇ）とした。次に、耐刷試験前の単位重量あたりの帯電量と耐刷試験後の単位重量あたりの帯電量との差を計算し、その差を帯電性評価の指標とした。以下、その差を「帯電変動量」という。
【００２０】
実験で使用した画像形成装置の場合、理想的な帯電変動量は約４μＣ／ｇ未満と理解されている。したがって、帯電変動量が０〜４μＣ／ｇ未満の場合は帯電性が「良」、４μＣ／ｇを超える場合は帯電性が「不可」とした。評価結果は、他の評価結果と合せて図３の表に示してある。なお、表中、「良」は○、「不可」は×の記号を用いて表してある。
【００２１】
８．画像濃度変動：
画像形成装置で作成された画像の画像濃度を耐刷試験開始直後と耐刷試験後の画像についてそれぞれ測定し、両測定値の差（画像濃度差）を画像濃度変動を評価する指標とした。画像濃度の測定は反射濃度測定法を用いた。そして、画像濃度差が０．２未満の場合は画像濃度変動が「適正範囲」、画像濃度差が０．２以上で０．３未満の場合は画像濃度変動が「許容範囲」、画像濃度差が０．３以上の場合は画像濃度変動が「不適」とした。評価結果は、他の評価結果とあわせて図３の表に示してある。なお、表中、「適正範囲」は○、「許容範囲」は△、「不適」は×の記号を用いて表してある。
【００２２】
９．かぶり：
画像形成装置で作成される画像に表れるかぶりを評価した。具体的には、耐刷試験後に白紙印刷（無画像印刷）を実行するとともにその印刷を途中で中断し、そのとき感光体の表面に担持されている現像剤を捕集してその量を測定した。現像剤の捕集は、感光体に透明フィルムシートを貼りつけてこれに感光体上の現像剤を付着させた。次に、現像剤が付着したフィルムシートをミノルタ株式会社製ＭＴペーパに貼り付け、そのシートの彩度Ｃ＊をミノルタ株式会社製色彩色差計ＣＲ２４１で測定した。そして、彩度Ｃ＊が３未満の場合はかぶりが「適正範囲」、彩度Ｃ＊が３以上で５未満の場合はかぶりが「許容範囲」、彩度Ｃ＊が５を超える場合はかぶりが「不可」とした。評価結果は、他の評価結果とあわせて図３の表に示してある。なお、表中、「適正範囲」は○、「許容範囲」は△、「不適」は×の記号を用いて表してある。
【００２３】
１０．総合評価：
以上の評価項目をもとに各実施例と比較例を総合評価した。具体的には、すべての項目について「良」又は「適正範囲」の評価が得られた例については総合評価「適正」、「可」又は「許容範囲」の評価結果が与えられたもののすべての評価項目について「不可」又は「不適」の評価が得られなかった例については総合評価「許容範囲」、いずれか一つでも評価項目に「不可」又は「不適」の評価結果が与えられた例については総合評価「不可」を与えた（図３参照）。
【００２４】
１１．適正範囲：
図３の評価結果から明らかなように、許容範囲の画像を得るために、供給ローラの硬度は０．００５〜０．０１８Ｎ/ｍｍの範囲にあり、電気抵抗Ｒ/Ｌは４．５×１０−２〜１．０×１０３Ω/ｍｍの範囲にあることが必要である。また、適正範囲の画像を得るために、供給ローラの硬度は０．００５〜０．０１８Ｎ/ｍｍの範囲にあり、電気抵抗Ｒ/Ｌは４．５×１０−１〜４．５×１０１Ω/ｍｍの範囲にあることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る画像形成装置に搭載される現像装置を示す図である。
【図２】供給ローラの硬度と抵抗を測定する装置を示す図である。
【図３】供給ローラの適正範囲を示す図表である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  現像装置、  １２  感光体、  １４  回転方向、  １６  現像装置、  １８  筐体、  ２０  現像ローラ、  ２２  供給ローラ、  ２４  撹拌部材、  ２６  現像剤担持面、  ２８  現像領域、  ３０  回転方向、  ３２  現像剤担持面、  ３４  回転方向、  ３６  接触領域、  ３８  電源、  ４０  ブレード、  ４２  隔壁、  ４４  現像剤収容室、  ４６  回転方向、  ４８  現像剤、  ５０  隔壁開口、
１１０  測定装置、  １１２  固定基台、  １１４  支持部、  １１６  ロードセル、  １１８  供給ローラ、  １２０  可動基台、  １２２  支持部、  １２４  現像ローラ、  １２６  押圧方向。
【図１】
2005107105.tif 000003
【図２】
2005107105.tif 000004
【図３】
2005107105.tif 000005