(57)【要約】【課題】ベルト感光体を用いた画像形成装置において、現像ニップＮ幅を大きくすることが可能で、最大画像濃度が濃く、画像品質が向上し、且つ、ベルト感光体と現像ローラの接触圧が長手方向均一で、偏磨耗が少なく、耐久性を向上させたベルト感光体を用いた画像形成装置を提供すること。【解決手段】ベルト感光体上に形成された静電潜像を、トナーを付着させて顕像化する接触現像方式の現像ローラを具備する画像形成装置において、現像ローラのベルト感光体搬送方向に対して上流側及び下流側に配置して、ベルト感光体を現像ローラに当接させる少なくとも２本以上のバックアップローラを有し、現像ローラ両端に配置したバックアップローラの接線の内側にベルト感光体が湾曲するように配置し、ベルト感光体を現像ローラに沿うように凹形状とする。【選択図】図１
2005195993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト感光体上に形成された静電潜像を、トナーを付着させて顕像化する接触現像方式の現像ローラを具備する画像形成装置において、
現像ローラのベルト感光体搬送方向に対して上流側及び下流側に配置して、ベルト感光体を現像ローラに当接させる少なくとも２本以上のバックアップローラを有し、現像ローラ両端に配置したバックアップローラの接線の内側にベルト感光体が湾曲するように配置し、ベルト感光体を現像ローラに沿うように凹形状とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
ベルト感光体上に形成された静電潜像を、トナーを付着させて顕像化する非接触現像方式の現像ローラを具備する画像形成装置において、
現像ローラのベルト感光体搬送方向に対して上流側及び下流側に配置して、ベルト感光体を現像ローラに近接させる少なくとも２本以上のバックアップローラを有し、現像ローラ両端に配置したバックアップローラの接線の内側にベルト感光体が湾曲するように配置し、現像ローラとベルト感光体との距離を規制する規制部材を有し、ベルト感光体を現像ローラに沿うように凹形状とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
ベルト感光体は、導電性樹脂の基体上に感光体層を被覆することを特徴とする請求項１又は２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、電子写真方式等の画像形成装置（複写機、ファクシミリ、プリンタ等）において、ベルト感光体上に形成された静電潜像を現像する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置であるカラープリンタは、例えば、感光体の表面に各色毎に形成した４色のトナー画像を中間転写体上に重ねて転写し、更に中間転写体上の４色の重ね合わせたトナー画像を一括して記録材に転写して、カラー画像を得る中間転写方式が提案されている。図２はこのような従来のベルト感光体を用いたカラープリンタ１００の一例を示している。
【０００３】
図２は従来のカラー画像形成装置の模式的断面図である。
【０００４】
図２において、１はベルト感光体である。ベルト感光体１は、駆動ローラ１２、テンションローラ１１、従動ローラ１３に張架され、矢印Ａ方向に回転する。
【０００５】
ベルト感光体１は、コロナ帯電器等の帯電装置２によって一様均一に帯電され、画像情報に基づいて露光装置８によって、レーザー光等の露光光８ａがベルト感光体１表面を露光して静電潜像を形成する。
【０００６】
ベルト感光体１上に形成された静電潜像は、イエロー色用の静電潜像を現像する回転可能な現像ローラ３４を配置した現像装置３Ｙにより現像され、ベルト感光体１上にイエロー色トナー画像が形成される。
【０００７】
このとき、マゼンタ色用の静電潜像を現像する回転可能な現像ローラ３３を配置した現像装置３Ｍ、シアン色用の静電潜像を現像する回転可能な現像ローラ３２を配置した現像装置３Ｃ、ブラック色用の静電潜像を現像する回転可能な現像ローラ３１を配置した現像装置３Ｂは、ＯＦＦ状態となり、ベルト感光体１上の静電潜像は、ＯＮ状態の現像装置３Ｙのイエロー色トナーのみ現像される。
【０００８】
又、バックアップローラ１４，１５，１６，１７は、現像ローラ３１，３２，３３，３４に、ベルト感光体１を介して対向配置され、ベルト感光体１の弛みを防止している。
【０００９】
そして、中間転写体としての中間転写ベルト４が、駆動ローラ４２、テンションローラ４１、従動ローラ４３，４４、１次転写ローラ５ａに張架されて矢印Ｂ方向に回転し、前記ベルト感光体１上のイエロー色トナー画像は、１次転写ローラに印加した電圧の電界によって、中間転写ベルト４上に１次転写される。
【００１０】
１次転写後、ベルト感光体１上のイエロー色残トナーは、ベルト感光体クリーニング装置６のファーブラシ６ｂ、クリーニングブレード６ａによってベルト感光体１上から除去され、帯電装置２によってベルト感光体１は、再び一様均一に帯電される。
【００１１】
ベルト感光体クリーニング装置６は、本従来例においては、ファーブラシ６ｂとクリーニングブレード６ａの両方を配置する構成であるが、画像形成装置によっては、一方のみを配置する構成でも良い。
【００１２】
次に、上記のイエロー色と同様に、順次、マゼンタ色用の現像装置３Ｍ、シアン色用の現像装置３Ｃ、ブラック色用の現像装置３Ｂによって、ベルト感光体１上に各色毎に、トナー画像を形成して、中間転写ベルト４上に１次転写し、ベルト感光体１上の残トナーをクリーニングし、ベルト感光体１を帯電する工程を繰り返し、中間転写ベルト４上に４色の重ね合わせトナー画像が形成される。このとき、上述したように、現像する色の現像装置のみＯＮされ、現像する以外の他色の現像装置はＯＦＦして、各色毎に現像が繰り返される。
【００１３】
ここで、記録材が収納された記録材カセット１０から記録材が取り出されて、搬送経路Ｃを搬送し、中間転写ベルト４上の４色の重ね合わせトナー画像は、２次転写ローラ５ｂに印加した電圧の電界によって、記録材上に一括２次転写される。
【００１４】
２次転写ローラ５ｂは、２次転写時のみ中間転写ベルト４に接触し、その他時は、中間転写ベルト４から離間するような構成でも良い。又、２次転写ローラ５ｂは、常時、中間転写ベルト４に接触し、２次転写時は、トナーを記録材に転写する極性のバイアスを印加し、その他時は、トナーを反発する極性のバイアスを印加するような構成でも良い。
【００１５】
２次転写によって、４色のトナー画像を担持した記録材Ｐは、更に搬送経路Ｃを搬送し、定着装置９の加熱・加圧工程によってトナー画像が記録材上に永久定着され、プリンタ１００外部に排出され、カラー画像が得られる。
【００１６】
２次転写後、１次転写された中間転写ベルト４上の４色のトナー画像を保持するために離間していたファーブラシ７ｂ及びクリーニングブレード７ａが中間転写ベルト４に当接され、中間転写ベルト４上の残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置７のファーブラシ７ｂ、クリーニングブレード７ａによって、中間転写ベルト４上から除去され、次の画像形成工程に備える。
【００１７】
中間転写ベルトクリーニング装置７は、本従来例においては、ファーブラシ７ｂとクリーニングブレード７ａの両方を配置する構成であるが、画像形成装置によっては、一方のみを配置する構成でも良い。
【００１８】
ベルト感光体は、ドラム感光体に比べて現像装置の配置に自由度があるため、小型化が可能であるという利点、４ドラム感光体に比べて感光体クリーニング装置が１つで良いため、スペースが小さく低コストが可能であるという利点がある。
【００１９】
又、中間転写方式は、感光体上のトナー画像を記録材上に直接転写する直接転写方式と比較して、封筒や厚紙等の多様な記録材上に、良好にトナー画像を転写できるという利点がある。
【００２０】
しかしながら、前記従来の画像形成装置においては、現像ローラ近傍を図３で示すように、現像ローラ３１のベルト感光体１への押圧力を安定化すると共に、接触面積を均一に保持するためのバックアップローラ１４が金属で構成され、ベルト感光体１と現像ローラ３１との接触面積（以下、現像ニップＮ）が少なく、現像ローラ３１上のトナーがベルト感光体１に付着しにくいため、現像効率が小さく、最大画像濃度が薄い等の画像品質の低下を招くという問題があった。
【００２１】
そこで、特許文献１においては、図４で示すように、バックアップ用部材としての押圧部材９１を配置した構成が提案されている。
【００２２】
図４において、押圧部材９１は、凹形状のゴム材等の弾性体上に、摺動性を向上させるためにフッ素コーティングされている。この凹形状の押圧部材９１の現像ニップＮ２は、図３の従来例の現像ニップＮ１よりも大きくすることが可能となり、ベルト感光体１と現像ローラ３１との接触面積を広く、且つ、接触面を長手方向で均一な圧力で押し付け、接触圧を軽減でき、現像効率が大きく、最大画像濃度が濃く、画像品質が向上できるとしている。
【００２３】
【特許文献１】特開平３−２４１３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかし、図４の構成においては、各現像ローラに各１つの固定配置の押圧部材９１と、回転移動するベルト感光体１が摺擦するため、ベルト感光体１の回転トルクが大きく、駆動ローラ１２を回転させるためには、トルクが大きく高電流の高価なモーターが必要であり、高コストで省エネルギーに不利という問題があった。
【００２５】
又、回転移動するベルト感光体１との摺擦による固定配置の押圧部材９１の劣化が大きく、押圧部材９１のフッ素コーティングが磨耗して剥離し、更にベルト感光体１の回転トルクが上昇し、最後には押圧部材９１が破損してしまい、耐久性に問題があった。
【００２６】
又、この対策として、フッ素コーティングを厚くすると、凹部表面の硬度が硬化し、ベルト感光体１と現像ローラ３１との接触圧が現像ニップＮ２において長手方向で不均一となり、接触圧が局所的に集中して、ベルト感光体１又は現像ローラ３１〜３４が局所的に磨耗する偏磨耗が発生して、画像に濃度ムラや筋が発生してしまう問題があった。
【００２７】
そこで、本発明は、上述した従来技術に伴う課題を解決するため、ベルト感光体を用いた画像形成装置において、現像ニップＮ幅を大きくすることが可能で、最大画像濃度が濃く、画像品質が向上し、且つ、ベルト感光体と現像ローラの接触圧が長手方向均一で、偏磨耗が少なく、耐久性を向上させたベルト感光体を用いた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】
【００２８】
上記目的は、下記の本発明に係る無端状定着ベルト又は定着装置にて達成される。
（１）ベルト感光体上に形成された静電潜像を、トナーを付着させて顕像化する接触現像方式の現像ローラを具備する画像形成装置において、現像ローラのベルト感光体搬送方向に対して上流側及び下流側に配置して、ベルト感光体を現像ローラに当接させる少なくとも２本以上のバックアップローラを有し、現像ローラ両端に配置したバックアップローラの接線の内側にベルト感光体が湾曲するように配置し、ベルト感光体を現像ローラに沿うように凹形状とする画像形成装置である。
（２）ベルト感光体上に形成された静電潜像を、トナーを付着させて顕像化する非接触現像方式の現像ローラを具備する画像形成装置において、現像ローラのベルト感光体搬送方向に対して上流側及び下流側に配置して、ベルト感光体を現像ローラに近接させる少なくとも２本以上のバックアップローラを有し、現像ローラ両端に配置したバックアップローラの接線の内側にベルト感光体が湾曲するように配置し、現像ローラとベルト感光体との距離を規制する規制部材を有し、ベルト感光体を現像ローラに沿うように凹形状とする画像形成装置である。
（３）ベルト感光体は、導電性樹脂の基体上に感光体層を被覆する上記（１）又は（２）記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２９】
（１）請求項１記載の発明によれば、接触現像系において、現像ニップＮ幅を大きくすることが可能となり、現像効率が向上し、最大画像濃度が濃い高品質の画像を得ることができる。又、現像ローラとベルト感光体との接触圧が長手方向で均一となるので、現像ローラと感光体の偏磨耗の発生も無く耐久性を向上できるとともに、長手方向の画像濃度を均一にすることができる。更に、ベルト感光体を現像ローラに当接させるバックアップ部材がベルト感光体と従動回転するため、ベルト感光体の回転トルクを小さくでき、低コストのモーターが使用でき、低コストの画像形成装置を提供できるとともに、バックアップ部材の磨耗・破損の発生が無く、耐久性を向上することができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、非接触現像系において、現像ニップＮ幅を大きくすることが可能となり、現像効率が向上し、最大画像濃度が濃い高品質の画像を得ることができる。又、ベルト感光体の現像ローラへの押圧力が長手方向で均一となるので、長手方向の画像濃度を均一にすることができる。更に、ベルト感光体を現像ローラに近接させるバックアップ部材がベルト感光体と従動回転するため、ベルト感光体の回転トルクを小さくでき、低コストのモーターが使用でき、低コストの画像形成装置を提供できるとともに、バックアップ部材の磨耗・破損の発生が無く、耐久性を向上することができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、剛性の小さいベルト感光体を提供することができるので、現像ニップＮ幅を容易に大きくすることが可能であり、最大画像濃度を向上させた高品質の画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下の添付図面に基づき本発明における実施の形態に関して説明する。
【００３１】
＜実施の形態１＞
図１、図５〜図１０により本発明に係る実施形態１について説明する。
【００３２】
図５は画像形成装置における本実施形態に係る現像装置及びベルト感光体の概略構成を示す模式的断面図である。画像形成装置の他の部分は、図２の画像形成装置と同様のため、省略してある。
【００３３】
図５は各現像ローラ３１〜３４に、ベルト感光体１を当接させるバックアップローラ５１〜５８を、各現像ローラのベルト感光体搬送方向の上流側と下流側に１本ずつ配置し、各現像ローラに対して各２本ずつのバックアップローラを配置している。
【００３４】
図１は本実施形態に係る図５の接触現像方式の現像ローラ近傍主要部の模式的断面図である。代表として、現像装置３Ｂの現像ローラ３１近傍を示す。
【００３５】
本実施形態は、図１で示すように、バックアップローラ５１と５２の接線Ｄの内側にベルト感光体１が湾曲するように、現像ローラ３１が配置され、ベルト感光体１が現像ローラ３１に巻き付けられ、ベルト感光体１が現像ローラ３１に沿う凹形状となるように構成することによって、従来例の接触現像方式の図３で示す現像ニップＮ１よりも大きな現像ニップＮ３を得ることが可能となる。
【００３６】
よって、現像ニップ幅の拡大によって、現像効率が大きくなり、最大画像濃度が濃い高画質の画像を得ることができる。
【００３７】
又、ベルト感光体１の現像ローラ３１への押圧力は、テンションローラ１１によるベルト感光体１のテンションと、前記接線Ｄ内へのベルト感光体１の湾曲量（現像ローラ３１に対するバックアップローラ５１，５２の位置）、ベルト感光体１の剛性によって決定・調整され、現像ニップＮ３部に前記押圧力の長手方向不均一の要因となるバックアップ部材が存在しないので、長手方向で均一となる。従って、長手方向で画像濃度を均一にできるとともに、現像ローラ３１とベルト感光体１の偏磨耗の発生もなく、耐久性を向上することができる。
【００３８】
又、バックアップ部材がバックアップローラでベルト感光体１と従動で回転するため、ベルト感光体１の回転トルクが小さく、安価なモーターを使用でき、低コストの画像形成装置を提供できるとともに、従来のバックアップ部材である押圧部材９１において発生していた磨耗・破損の発生が無く、耐久性を向上することができる。
【００３９】
実際に、プロセススピード１００ｍｍ／ｓｅｃ、４０μｍの導電性の薄膜アルミニウム基材上に、２０μｍの感光体層を持つベルト感光体１、φ２０ｍｍのアルミニウム材上にベルト感光体１とのトルク低減のために薄膜の中抵抗樹脂を被覆した現像ローラ３１、現像ローラ３１に当接した不図示のブレードによって現像ローラ３１上にトナーの薄膜が形成される１成分接触現像方式、φ１０ｍｍの鉄材のバックアップローラ１４，５１，５２を用いた。そして、現像ローラ３１の周速をベルト感光体１搬送速度の１２０％の順方向回転とし、現像ローラ３１に直流の所定バイアスを印加して、ベルト感光体１の所定電位によるベタ画像を現像して、中間転写ベルト４に１次転写、記録材上に２次転写し、定着装置９により定着させ、記録材上のモノカラートナー画像の画像濃度をＸ−Ｒｉｔｅで測定した。
【００４０】
従来例の図３の構成においては、現像ニップＮ１幅約２ｍｍで、画像濃度１．５であった。又、この設定において、現像ローラ３１の周速をベルト感光体１の搬送速度の１３５％時に画像濃度１．７を得た。
【００４１】
本実施形態の図１の構成においては、バックアップローラ５１，５２の軸間距離を３０ｍｍとして、ベルト感光体１を、前記バックアップローラ５１，５２の接線内側２ｍｍの位置に、ベルト感光体１の湾曲部が配置されるように設定し、現像ニップＮ３幅約３ｍｍで、画像濃度１．７を得た。又、この設定において、現像ローラ３１の周速をベルト感光体１の搬送速度の１０５％時に画像濃度１．５を得た。
【００４２】
従来例の図４の構成においては、現像ニップＮ２幅約３ｍｍで、画像濃度１．７であった。又、この設定において、現像ローラ３１の周速をベルト感光体１の搬送速度の１０５％時に画像濃度１．５を得た。
【００４３】
画像濃度の数値は、大きい数値の方が画像濃度が濃い（高い）。
【００４４】
ここで、前記現像ニップ幅は、所定電位のベルト感光体１を、現像ローラ３１に対向させた状態で静止させたまま、現像ローラ３１に印加する直流の所定バイアスを、ＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとして、ベルト感光体１上にトナーを付着させ、そのトナー幅を測定した。
【００４５】
上記検討結果から、図３の従来例に比べて、図１の本実施形態は、現像ニップＮ幅が大きくなり、現像効率が向上して、画像濃度を濃くすることができた。図４の従来例に比べて、図１の本実施形態は、現像ニップＮ幅が同等で、画像濃度も同等であった。
【００４６】
画像形成装置の目標最大画像濃度が１．５（同１．７）の場合には、図３の従来例によれば、現像ローラ３１の周速が１２０％（同１３５％）必要に対して、本実施形態の図１によれば、現像ローラの周速を１０５％（同１２０％）に減少させることが可能である。従って、現像ローラ３１とベルト感光体１の摺擦による磨耗、不図示のブレードとトナーの摺擦によるトナー劣化、不図示のブレードと現像ローラ３１の摺擦による磨耗、現像ローラ３１の回転トルク等を減少させることができるので、耐久性も向上することができた。
【００４７】
上記では、現像装置３Ｂの現像ローラ３１に関して述べたが、他の色の現像装置３Ｃ，３Ｍ，３Ｙに関しても同様の検討結果であった。
【００４８】
又、図４の従来例においては、ベルト感光体１の回転トルクは、駆動ローラ１２部で測定して、約１００Ｎであった。
【００４９】
同様に、図３の従来例においては約２０Ｎで、図１の本実施形態においては約２５Ｎであった。
【００５０】
上記検討結果から、図４の従来例に比べて、図１の本実施形態は、ベルト感光体１の回転トルクを約１／４に減少させることができ、図３の従来例とほぼ同等であった。
【００５１】
更に、上記３種（図１、図３及び図４）の構成で、ベルト感光体１を空回転耐久させたところ、図４の従来例においては、５０時間で押圧部材９１の表層が削れて、ベルト感光体１の回転トルクは１５０Ｎとなり、６０時間で押圧部材９１が破損してしまった。それに対して、図３の従来例と図１の本実施形態例においては、１００時間後においても、部材の劣化及びベルト感光体１の回転トルクの上昇が発生しなかった。
【００５２】
以上の結果から、図１の本実施形態は、従来例の問題点であった現像ニップＮの拡大による現像効率の向上と、耐久性の両立を達成することができた。
【００５３】
図１においては、バックアップローラ５１，５２を、現像ローラ３１にベルト感光体を介して当接しない構成に関して述べたが、本実施形態の他の形態例として、図６に示すように、バックアップローラ５１，５２を、現像ローラ３１にベルト感光体１を介して当接するような構成でも、現像ニップＮ４を、図３の従来例の現像ニップＮ１より大きくする効果、図４の従来例に対する耐久性向上効果は同等である。
【００５４】
本実施形態の他の形態例として、図７に示すように、バックアップローラ５１，５２の外径は、２本同一でなくても良く、ベルト感光体１を介して、一方は現像ローラ３１に当接、他方は非当接とするような構成でも、現像ニップＮ５を、図３の従来例の現像ニップＮ１より大きくする効果、図４の従来例に対する耐久性向上効果は同等である。
【００５５】
本実施形態の他の形態例として、図８に示すように、バックアップローラ７１を追加する構成でも、現像ニップＮ６を、図３の従来例の現像ニップＮ１より大きくする効果、図４の従来例に対する耐久性向上効果は同等である。
【００５６】
更に、図９は、画像形成装置における本実施形態の他の形態例に係る現像装置及びベルト感光体の概略構成を示す模式的断面図である。画像形成装置の他の部分は、図２の画像形成装置と同様のため、省略してある。
【００５７】
図９は各現像ローラ３１〜３４に、ベルト感光体１を当接させるバックアップローラ８１〜８４を、各現像ローラのベルト感光体搬送方向の下流側にのみ配置してある。
【００５８】
図１０は本実施形態の他の形態例に係る図９の現像ローラ近傍主要部の模式的断面図である。代表として、現像装置３Ｂの現像ローラ３１と現像装置３Ｃの現像ローラ３２の近傍を示す。
【００５９】
図１０で示すように、バックアップローラ８１と８２の接線Ｄの内側にベルト感光体１を配置することによって、現像ニップＮ７を大きく取ることが可能となり、現像効率の向上、最大画像濃度の向上ができる。従って、図１の各現像ローラに対してバックアップローラを各２本ずつ配置する構成でなくとも、図１０に示すような構成によれば、同様の効果を少数のバックアップローラで得ることができる。
【００６０】
又、バックアップローラ８１も削除して、テンションローラ１１や駆動ローラ１２を、バックアップローラを配置したのと同様なベルト感光体１位置となるように配置して、ベルト感光体１を現像ローラ３１〜３４に巻き付けるようにすることで、最小でバックアップローラ８２〜８４の３本のみを配置することで、低コストで図１と同様の効果を得ることが可能である。
【００６１】
本実施形態は、接触現像方式に関して述べたが、非磁性トナー又は磁性トナー、１成分トナー又は２成分トナー、左記の組み合わせを用いた接触現像においても同様の効果が得られる。
【００６２】
又、本実施形態のベルト感光体は、薄膜のアルミニウムとしたが、他の鉄やＳＵＳ、ニッケル等の導電性金属材としても良く、厚みも画像形成装置構成に応じて任意に設定して良い。同様に、現像ローラやバックアップローラに関しても、材料、径等は現像装置構成に応じて任意に設定して良い。
【００６３】
＜実施の形態２＞
図１１〜図１４により本発明に係る実施形態２について説明する。
【００６４】
実施形態１は、図１で示すように、接触現像方式の構成に関して述べた。
【００６５】
本実施形態は、図１１で示すように、現像ローラ端部に、現像ローラとベルト感光体との距離を規制する規制部材（以下、端部コロ）を配置した非接触現像方式の構成に関して説明する。
【００６６】
図１１は本実施形態に係る非接触現像方式の現像ローラ及びベルト感光体の概略構成を示す模式図である。
【００６７】
図１１は現像ローラ３１の端部に、端部コロ６０を配置し、現像ローラ３１とベルト感光体１間を所定距離に維持している。他の現像ローラ３２〜３４も同様の構成である。
【００６８】
図１２は図２の従来例における非接触現像方式の現像ローラ近傍主要部の模式的断面図である。代表として、現像装置３Ｂの現像ローラ３１近傍を示す。
【００６９】
図１３は図５の本実施形態に係る非接触現像方式の現像ローラ近傍主要部の模式的断面図である。代表として、現像装置３Ｂの現像ローラ３１近傍を示す。
【００７０】
図１４は図４の従来例における非接触現像方式の現像ローラ近傍主要部の模式的断面図である。代表として、現像装置３Ｂの現像ローラ３１近傍を示す。
【００７１】
本実施形態は、図１３で示すように、バックアップローラ５１と５２の接線Ｄの内側にベルト感光体１が湾曲するように、端部コロ６０が配置され、ベルト感光体１が現像ローラ３１近傍に巻き付けられて、ベルト感光体１が現像ローラ３１に沿う凹形状となるように構成することによって、従来例の非接触現像方式の図１２で示す現像ニップＮ８よりも大きな現像ニップＮ９を得ることが可能となる。
【００７２】
よって、現像ニップ幅の拡大によって、現像効率が大きくなり、最大画像濃度が濃い高画質の画像を、非接触現像方式においても得ることができる。
【００７３】
又、ベルト感光体１の現像ローラ３１への押圧力は、テンションローラ１１によるベルト感光体１のテンションと、前記接線Ｄ内へのベルト感光体１の湾曲量（現像ローラ３１に対するバックアップローラ５１，５２の位置）、ベルト感光体１の剛性によって決定・調整され、現像ニップＮ９部に前記押圧力の長手方向不均一の要因となるバックアップ部材が存在しないので、従来の図１２において発生した長手方向で現像ローラ３１とベルト感光体１間距離の不均一が発生せず、濃度ムラが発生せず、長手方向で均一な画像濃度とすることが可能となり、画像品質を向上することができる。
【００７４】
又、バックアップ部材がバックアップローラでベルト感光体１と従動で回転するため、ベルト感光体１の回転トルクが小さく、安価なモーターを使用でき、低コストの画像形成装置を提供できるとともに、従来のバックアップ部材である押圧部材９１において発生していた磨耗・破損の発生が無く、耐久性を向上することができる。
【００７５】
実際に、プロセススピード１００ｍｍ／ｓｅｃ、４０μｍの導電性の薄膜アルミニウム基材上に、２０μｍの感光体層を持つベルト感光体１、φ２０ｍｍのアルミニウム材上をサンドブラストして表面に凹凸を付けた現像ローラ３１、現像ローラ３１に当接した不図示のブレードによって現像ローラ３１上にトナーの薄膜が形成される１成分非接触現像方式、φ１０ｍｍの鉄材のバックアップローラ１４，５１，５２、現像ローラ３１表面とベルト感光体１表面との距離を３００μｍとなるように設定した端部コロ６０を用いた。そして、現像ローラ３１の周速をベルト感光体１搬送速度の１５０％の順方向回転とし、現像ローラ３１に直流に交流を重畳した所定バイアスを印加してベルト感光体１の所定電位によるベタ画像を現像して、中間転写ベルト４に１次転写、記録材上に２次転写し、定着装置９により定着させ、記録材上のモノカラートナー画像の画像濃度をＸ−Ｒｉｔｅで測定した。
【００７６】
従来例の図１２の構成においては、現像ニップＮ８幅約２ｍｍで、画像濃度１．５であった。又、この設定において、現像ローラ３１の周速をベルト感光体１の搬送速度の１７０％時に画像濃度１．７を得た。
【００７７】
本実施形態の図１３の構成においては、バックアップローラ５１，５２の軸間距離を３０ｍｍとして、ベルト感光体１を、前記バックアップローラ５１，５２の接線の内側２ｍｍにベルト感光体１の湾曲部が配置されるように設定し、現像ニップＮ９幅約３ｍｍで、画像濃度１．７を得た。又、この設定において、現像ローラ３１の周速をベルト感光体１の搬送速度の１３０％時に画像濃度１．５を得た。
【００７８】
従来例の図１４の構成においては、現像ニップＮ１０幅約３ｍｍで、画像濃度１．７であった。又、この設定において、現像ローラ３１の周速をベルト感光体１の搬送速度の１３０％時に画像濃度１．５を得た。
【００７９】
ここで、前記現像ニップ幅は、所定電位のベルト感光体１を、現像ローラ３１に対向させた状態で静止させたまま、現像ローラ３１に印加する直流に交流を重畳した所定バイアスにおいて、トナーがベルト感光体１に移動する側の交流の最大バイアス値を、直流で現像ローラ３１に印加するように、ＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとして、ベルト感光体１上にトナーを付着させ、そのトナー幅を測定した。
【００８０】
上記検討結果から、図１２の従来例に比べて、図１３の本実施形態は、現像ニップＮ幅が大きくなり、現像効率が向上して、画像濃度を濃くすることができた。図１４の従来例に比べて、図１３の本実施形態は、現像ニップ幅が同等で、画像濃度も同等であった。
画像形成装置の目標最大画像濃度が１．５（同１．７）の場合には、図１２の従来例によれば、現像ローラ３１の周速が１５０％（同１７０％）必要に対して、本実施形態の図１３によれば、現像ローラの周速を１３０％（同１５０％）に減少させることが可能である。従って、現像ローラ３１と端部コロ６０の摺擦による磨耗、不図示のブレードとトナーの摺擦によるトナー劣化、不図示のブレードと現像ローラ３１の摺擦による磨耗、現像ローラ３１の回転トルク等を減少させることができるので、耐久性も向上することができた。
【００８１】
上記では、現像装置３Ｂの現像ローラ３１に関して述べたが、他の色の現像装置３Ｃ，３Ｍ，３Ｙに関しても同様の検討結果であった。
【００８２】
又、図１４の従来例においては、ベルト感光体１の回転トルクは、駆動ローラ１２部で測定して、約８０Ｎであった。
【００８３】
同様に、図１２の従来例においては約１６Ｎで、図１３の本実施形態においては約２０Ｎであった。
【００８４】
上記検討結果から、図１４の従来例に比べて、図１３の本実施形態は、ベルト感光体１の回転トルクを約１／４に減少させることができ、図１２の従来例とほぼ同等であった。
【００８５】
更に、上記３種（図１２、図１３及び図１４）の構成で、ベルト感光体１を空回転耐久させたところ、図１４の従来例においては、５０時間で押圧部材９１の表層が削れて、ベルト感光体１の回転トルクは１４０Ｎとなり、６０時間で押圧部材９１が破損してしまった。それに対して、図１２の従来例と図１３の本実施形態例においては、１００時間においても、部材の劣化及びベルト感光体１の回転トルクの上昇が発生しなかった。
【００８６】
以上の結果から、図１３の本実施形態は、従来例の問題点であった現像ニップＮの拡大による現像効率の向上と、耐久性の両立を達成することができた。
【００８７】
図１３においては、バックアップローラ５１，５２を、端部コロ６０にベルト感光体を介して当接しない構成に関して述べたが、本実施形態の他の形態例として、図６の接触現像方式と同様に、図は省略するが、非接触現像方式においても、バックアップローラ５１，５２を端部コロ６０にベルト感光体１を介して当接するような構成でも、現像ニップＮを従来例の現像ニップＮ８より大きくする効果、図１４の従来例に対する耐久性向上効果は同等である。
【００８８】
本実施形態の他の形態例として、図７の接触現像方式と同様に、図は省略するが、非接触現像方式においても、バックアップローラ５１，５２の外径は、２本同一でなくても良く、ベルト感光体１を介して、一方は端部コロ６０に当接、他方は非当接とするような構成でも、現像ニップＮを、図１２の従来例の現像ニップＮ８より大きくする効果、図１４の従来例に対する耐久性向上効果は同等である。
【００８９】
本実施形態の他の形態例として、図８の接触現像方式と同様に、図は省略するが、非接触現像方式においても、バックアップローラ７１を追加する構成でも、現像ニップＮを、図１２の従来例の現像ニップＮ８より大きくする効果、図１４の従来例に対する耐久性向上効果は同等である。
【００９０】
更に、本実施形態の他の形態例として、実施形態１で説明した図９及び図１０の接触現像方式と同様に、図は省略するが、非接触現像方式においても、各現像ローラに対してバックアップローラを各２本ずつ配置する構成でなくとも、図９及び図１０に示すような構成を非接触現像方式に適用すれば、同様の効果を少数のバックアップローラで得ることができる。
【００９１】
図９のバックアップローラ８１も削除して、テンションローラ１１や駆動ローラ１２を、バックアップローラを配置したのと同様なベルト感光体１位置となるように配置して、ベルト感光体１を端部コロ６０に巻き付けるようにすることで、最小でバックアップローラ８２〜８４の３本のみを配置することで、低コストで図１３と同様の効果を得ることが可能である。
【００９２】
本実施形態は、非接触現像方式に関して述べたが、非磁性トナーまたは磁性トナー、１成分トナー又は２成分トナー、左記の組み合わせを用いた非接触現像においても同様の効果が得られる。
【００９３】
又、本実施形態のベルト感光体は、薄膜のアルミニウムとしたが、他の鉄やＳＵＳ、ニッケル等の導電性金属材としても良く、厚みも画像形成装置構成に応じて任意に設定して良い。同様に、現像ローラやバックアップローラに関しても、材料、径等は現像装置構成に応じて任意に設定して良い
＜実施の形態３＞
図１５〜図１７により本発明に係る実施形態３について説明する。
【００９４】
実施形態１及び実施形態２は、図１５で示すように、ベルト感光体１の構成が４０μｍの導電性の金属材１ｂ上に２０μｍの感光体層１ａを被覆した構成に関して説明した。
【００９５】
しかしながら、金属材１ｂの剛性が大きいので、実施形態１及び実施形態２で説明したように、バックアップローラによって、ベルト感光体を湾曲させて凹形状とする場合に、曲率が小さく現像ローラの巻き付け角を大きくすると、金属材１の剛性が大きいので、現像ローラの曲率に沿うように湾曲させるのが困難で、現像ローラや端部コロからベルト感光体が浮いてしまったり、更には、非常に曲率が小さく現像ローラの巻き付け角を大きくすると、金属材１ｂが破損してしまうという問題が発生した。
【００９６】
又、金属材１ｂの剛性を小さくするために、金属材１ｂの厚みを更に小さくすると、金属材１ｂの剛性が小さくなるが、逆に強度が低下して、塑性変形を起こし、ベルト感光体１が伸びてしまい、最悪、感光体層１ａに亀裂が入ってしまう問題が発生した。
【００９７】
そこで、本実施形態は、図１６で示すように、４０μｍの、金属よりも剛性の小さい導電性の樹脂材１ｃ上に、２０μｍの感光体層１ａを被覆したベルト感光体７０の構成に関して説明する。
【００９８】
前記導電性樹脂材１ｃとして、本実施形態においては、例えば導電性ポリイミド等の樹脂を使用する。
【００９９】
図１７は本実施形態に係る接触現像方式の現像ローラ近傍主要部の模式的断面図である。代表として、現像装置３Ｂの現像ローラ３１近傍を示す。
【０１００】
図１５の従来例としての金属材１ｂを用いたベルト感光体１を用いた図１においては、現像ニップＮ３幅は約３ｍｍであった。同様な構成で、図１６の導電性樹脂材１ｃとして導電性ポリイミドを用いたベルト感光体７０を用いた図１７においては、現像ニップＮ１１幅は約４ｍｍであった（現像ニップ幅測定は、実施形態１で説明した方法を用いた）。
【０１０１】
従って、同様な構成で、剛性が小さい導電性樹脂材１ｃのベルト感光体７０を用いることによって、更に現像ニップを大きくとることが可能となり、現像効率が大きく、最大画像濃度が濃く、且つ、長手方向で画像濃度が均一な画像品質を向上した画像を得ることができる。
【０１０２】
又、現像効率の向上によって、ベルト感光体の搬送速度に対する現像ローラの周速を小さくすることができるので、現像スリーブと他部材との摺擦による磨耗を小さくでき、耐久性を向上することができる。
【０１０３】
更に、曲率の小さい現像ローラの巻き付け角を大きくしても破損が発生しないので、幅広の現像ニップを確保することが可能となり、現像効率を向上させる効果が大きくなる。
【０１０４】
実際に、実施形態１の接触現像において、現像ローラ周速１０５％で同様に画像濃度を測定すると、実施形態１の図１５のベルト感光体１を用いた図１の構成においては、現像ニップＮ３幅約３ｍｍで、画像濃度１．５を得た。
【０１０５】
本実施形態の図１６のベルト感光体７０を用いた図１と同様構成の図１７においては、現像ニップＮ１１幅約４ｍｍで、画像濃度１．７を得た。
【０１０６】
又、実施形態２の非接触現像においても、同様に本実施形態のベルト感光体７０を用いることによって、現像ニップが大きくなり、画像濃度が濃くなった。
【０１０７】
以上の結果から、図１６の導電性樹脂材１ｃのベルト感光体７０を用いる本実施形態は、図１５の導電性金属材１ｂのベルト感光体１を用いる実施形態１及び実施形態２と比較して、容易に現像ニップを大きくすることが可能であり、更に現像ローラの周速を減少させることができるので、従来例の問題点であった現像ニップＮの拡大による現像効率の向上と、耐久性の両立を、より容易に達成することができた。
【０１０８】
本実施形態においては、導電性ポリイミドを用いたが、導電性フィラーを添加した導電性フッ素系樹脂等、他の樹脂を用いても良い。導電性樹脂としては、剛性が小さいく、伸びも小さい樹脂を採用するのが好適である。
【０１０９】
以上、本発明の実施形態に関して説明したが、
１）実施形態１〜実施形態３における諸数値は、実施形態の説明を簡略化するための一例であって、前記諸数値は、画像形成装置の構成及び設定等に応じて、任意に定めることができる。
【０１１０】
２）本発明は、実施形態１〜実施形態３で説明した画像形成装置（現像装置、中間転写ベルト）に限定されるものではなく他の形態のベルト感光体を用いた画像形成装置にも適用することができる。以下３）〜４）に、その例を示す。
【０１１１】
３）例えば、中間転写体では無く、ベルト感光体から直接、記録材にベルト感光体上の画像を転写する方式の画像形成装置にも本発明を適用することができる。
【０１１２】
４）又、本実施形態はカラー画像形成装置に関して述べたが、ベルト感光体を用いたモノカラー、例えば白黒画像形成装置においても本発明を適用することができる。この場合には、現像装置が１つなので、バックアップローラを付加しても良く、ベルト感光体の駆動ローラ及びテンションローラを、本発明で説明したバックアップローラの代用としても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、電子写真方式を採用する複写機、ファクシリ、プリンタ等の画像形成装置に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る現像ローラ近傍を示す模式的断面図である。
【図２】従来の画像形成装置を示す模式的断面図である。
【図３】従来の現像ローラ近傍を示す模式的断面図である。
【図４】従来の他の形態の現像ローラ近傍を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る画像形成装置の要部を示す模式的断面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る他の形態の現像ローラ近傍を示す模式的断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る他の形態の現像ローラ近傍を示す模式的断面図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る他の形態の現像ローラ近傍を示す模式的断面図である。
【図９】本発明の実施形態１に係る他の形態の画像形成装置の要部を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の実施形態１に係る他の形態の現像ローラ近傍を示す模式的断面図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係る現像ローラ近傍を示す模式図である。
【図１２】従来の他の形態の現像ローラ近傍を示す模式的断面図である。
【図１３】本発明の実施形態２に係る現像ローラ近傍を示す模式的断面図である。
【図１４】従来の他の形態の現像ローラ近傍を示す模式的断面図である。
【図１５】従来のベルト感光体を示す模式的断面図である。
【図１６】本発明の実施形態３に係るベルト感光体を示す模式的断面図である。
【図１７】本発明の実施形態３に係る現像ローラ近傍を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１      ベルト感光体（導電性金属基材）
１ａ    感光体層
１ｂ    導電性金属基材
１ｃ    導電性樹脂基材
３Ｂ    ブラック色トナー用現像装置
３Ｃ    シアン色トナー用現像装置
３Ｍ    マゼンタ色トナー用現像装置
３Ｙ    イエロー色トナー用現像装置
４      中間転写ベルト
１１    テンションローラ
１２    駆動ローラ
１３    従動ローラ
１４〜１７  バックアップローラ
３１〜３４  現像ローラ
５１〜５８  バックアップローラ
６０    端部コロ
７０    ベルト感光体（導電性樹脂基材）
７１    バックアップローラ
８１〜８４  バックアップローラ
９１    押圧部材
Ｄ      バックアップローラ接線
Ｎ      現像ニップ（Ｎ１〜Ｎ１１）
【図１】
2005195993.tif 000003
【図２】
2005195993.tif 000004
【図３】
2005195993.tif 000005
【図４】
2005195993.tif 000006
【図５】
2005195993.tif 000007
【図６】
2005195993.tif 000008
【図７】
2005195993.tif 000009
【図８】
2005195993.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005195993.tif 000012
【図１１】
2005195993.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2005195993.tif 000016
【図１５】
2005195993.tif 000017
【図１６】
2005195993.tif 000018
【図１７】
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