(57)【要約】【課題】帯電部材の表面の磨耗痕の発生を抑制し、印刷品位を向上させる。【解決手段】像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材の表面と接触し、前記帯電部材の表面をクリーニングするクリーニング部材と、を備え、前記クリーニング部材は、前記帯電部材の回転方向に対して順方向に、前記帯電部材の周速度に対して周速度差を有して回転し、前記帯電部材は、前記像担持体に対して荷重がかけられて接触し、前記帯電部材に対する前記クリーニング部材の周速比は、０．９以上、０．９９以下であり、かつ、前記荷重は、２７５ｇｆ以上、３２５ｇｆ以下であり、前記クリーニング部材のセル数をＮ[個数／２５ｍｍ]、前記クリーニング部材の動摩擦係数をμとしたとき、５０≦Ｎ≦９０、かつ、０．０１Ｎ＋０．１≦μ≦０．０１Ｎ＋０．４の関係を有する。【選択図】        図１
2016045326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像を担持する像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材の表面と接触し、前記帯電部材の表面をクリーニングするクリーニング部材と、を備え、
前記クリーニング部材は、前記帯電部材の回転方向に対して順方向に、前記帯電部材の周速度に対して周速度差を有して回転し、
前記帯電部材は、前記像担持体に対して荷重がかけられて接触し、
前記帯電部材に対する前記クリーニング部材の周速比は、０．９以上、０．９９以下であり、かつ、前記荷重は、２７５ｇｆ以上、３２５ｇｆ以下であり、
前記クリーニング部材のセル数をＮ[個数／２５ｍｍ]、前記クリーニング部材の動摩擦係数をμとしたとき、
５０≦Ｎ≦９０、かつ、０．０１Ｎ＋０．１≦μ≦０．０１Ｎ＋０．４
の関係を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記帯電部材は、シャフトと、前記シャフトの外周面に設けられる発泡弾性層とを有することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の現像装置において、
前記クリーニング部材は、シャフトと、前記シャフトの外周面に設けられる発泡弾性層とを有することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の現像装置において、
更に、前記クリーニング部材の前記シャフトの両端部に設けられた第１の付勢部材を有し、
前記クリーニング部材は、前記第１の付勢部材により前記帯電部材に押圧されている
ことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の現像装置において、
前記第１の付勢部材は、前記帯電部材の軸方向における弾性層の外側に設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の現像装置において、
更に、前記帯電部材の前記シャフトの両端部に設けられた第２の付勢部材を有し、
前記帯電部材は、前記第２の付勢部材により前記像担持体に押圧されていることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の現像装置において、
前記第２の付勢部材の付勢力は、前記第１の付勢部材の付勢力よりも大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の現像装置を備えた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、像担持体を帯電させる帯電部材を有する現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置は、ローラ状の帯電部材としての帯電ローラを静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラムの表面に接触させることにより、感光体ドラムの表面を帯電させる接触ローラ方式が用いられており、帯電ローラの表面に当接するクリーニングローラを設けて帯電ローラの表面にシリカ等のトナー外添剤が堆積するのを抑制するようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０５４７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術においては、印刷枚数が増加するとともに帯電部材の表面に磨耗痕が現れ、印刷品位が低下するという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、帯電部材の表面の磨耗痕の発生を抑制し、印刷品位を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため、本発明は、像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材の表面と接触し、前記帯電部材の表面をクリーニングするクリーニング部材と、を備え、前記クリーニング部材は、前記帯電部材の回転方向に対して順方向に、前記帯電部材の周速度に対して周速度差を有して回転し、前記帯電部材は、前記像担持体に対して荷重がかけられて接触し、前記帯電部材に対する前記クリーニング部材の周速比は、０．９以上、０．９９以下であり、かつ、前記荷重は、２７５ｇｆ以上、３２５ｇｆ以下であり、前記クリーニング部材のセル数をＮ[個数／２５ｍｍ]、前記クリーニング部材の動摩擦係数をμとしたとき、５０≦Ｎ≦９０、かつ、０．０１Ｎ＋０．１≦μ≦０．０１Ｎ＋０．４の関係を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
このようにした本発明は、帯電部材の表面の磨耗痕の発生を抑制し、印刷品位を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例における現像装置の構成を示す概略側断面図
【図２】実施例における画像形成装置の構成を示す概略側断面図
【図３】実施例における画像形成装置の制御構成を示すブロック図
【図４】実施例における現像ローラの断面図
【図５】実施例における供給ローラの断面図
【図６】実施例における供給ローラの外観形状の説明図
【図７】実施例における現像ブレードの断面図
【図８】実施例における帯電ローラの断面図
【図９】実施例におけるクリーニングローラの断面図
【図１０】実施例における帯電ローラおよびクリーニングローラの説明図
【図１１】実施例におけるクリーニングローラのセルの説明図
【図１２】実施例における印刷画像の説明図
【図１３】実施例における評価結果の説明図
【図１４】実施例における評価結果の良好範囲の説明図
【図１５】実施例における抵抗値の測定方法の説明図
【図１６】実施例におけるスジあり印刷画像の説明図
【図１７】実施例における動摩擦係数の測定方法の説明図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明による現像装置および画像形成装置の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図２は実施例における画像形成装置の構成を示す概略側断面図である。
図２において、画像形成装置１０は、例えば電子写真方式のカラープリンタであり、現像装置１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）と、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ヘッド１３と、供給カセット３１と、ホッピングローラ３２と、搬送ローラ３３と、転写ベルトユニット３５と、転写ローラ３７と、定着器４１と、排出ローラ４２、４３と、スタッカ４４とを有している。
【００１０】
現像装置１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）は、ブラック色、イエロー色、マゼンタ色、およびシアン色の現像剤としてのトナーの画像を形成する４つの画像形成ユニットである。この現像装置１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）は、トナーカートリッジ１２から補給されたトナー１を潜像部に現像させる装置であり、ＩＤ（イメージドラム）ユニットとも呼ばれるものである。現像装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、記録媒体２０の搬送路２１に沿って図中矢印Ａが示す記録媒体２０の搬送方向における上流側から現像装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの順に一列に配設されている。現像装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、使用するトナーを除いて共通した機構を有しており、以降はこれらを総称して現像装置１１という。
【００１１】
ＬＥＤヘッド１３は、現像装置１１の上方に配置された露光装置である。このＬＥＤヘッド１３は、現像装置１１の像担持体としての各感光ドラム１４の表面を露光して静電潜像を形成するものである。
供給カセット３１は、画像形成装置１０の下部に設けられ、記録媒体２０（例えば、印刷用紙）を積層して収納するものである。
ホッピングローラ３２は、供給カセット３１に積層された記録媒体２０を１枚ずつ分離させて給紙するものである。このホッピングローラ３２は、記録媒体２０を１枚ずつ搬送路２１へ送り出す。
【００１２】
搬送ローラ３３は、ホッピングローラ３２により搬送路２１へ送り出された記録媒体２０を転写ベルトユニット３５へ搬送するものである。
転写ベルトユニット３５は、記録媒体２０を吸着して保持する転写ベルト３６を有し、その転写ベルト３６により記録媒体２０を各現像装置１１に沿って搬送する。
転写ローラ３７は、各感光ドラム１４との間で転写ベルト３６を挟みこむように４つ配設されている。この転写ローラ３７には、対向配置された感光ドラム１４との間で電界を形成するための電圧が印加され、この電圧により各感光ドラム１４に形成されたトナー像が記録媒体２０に転写される。
【００１３】
定着器４１は、記録媒体２０に熱と圧力を加える加熱ローラ４１ａとバックアップローラ４１ｂとを有し、熱と圧力によりトナー像が転写された記録媒体２０にトナー像を定着させる。
排出ローラ４２、４３は、記録媒体２０の搬送方向における定着器４１の下流側に配置され、定着器４１から搬送された記録媒体２０を装置外へ排出するものである。
スタッカ４４は、画像形成装置１０の上部に設けられ、排出ローラ４２、４３により排出された記録媒体２０を積載するものである。
【００１４】
図１は実施例における現像装置の構成を示す概略側断面図です。
図１において、現像装置１１は、潜像体が形成され像を担持する像担持体としての感光ドラム１４と、感光ドラム１４の表面を帯電させる帯電部材としての帯電ローラ１５と、帯電ローラ１５の表面と接触し、その表面上に堆積したトナー外添剤を掻き落す（クリーニングする）ためのクリーニング部材としてのクリーニングローラ６１と、感光ドラム１４上のチャージアップされた潜像部分にトナー１を現像させる現像ローラ１６と、現像ローラ１６にトナー１を供給するトナー供給ローラ１７と、現像ローラ１６上に供給されたトナーを薄層形成する現像ブレード１９と、感光ドラム１４上の転写残トナーを回収するためのクリーニングブレード５１とから構成されている。また、現像ローラ１６の近傍には、トナー漏れを防ぐシール材５９が設けられている。
【００１５】
なお、感光ドラム１４、帯電ローラ１５、クリーニングローラ６１、現像ローラ１６、およびトナー供給ローラ１７は、図中矢印が示す方向に回転する。
図４は実施例における現像ローラの断面図であり、図１に示す現像ローラ１６を回転軸に直交する面で切り取った断面図である。
図４において、現像ローラ１６は、ＳＵＳ（ステンレス）等の導電性のシャフト（芯金）１６ａ上に、弾性層１６ｂが周設され、その弾性層１６ｂ上にトナーを帯電させるように表面層１６ｃが周設された構成となっている。
【００１６】
弾性層１６ｂは、ポリエーテル系ウレタン樹脂で形成され、例えば電子導電剤であるカーボンブラックおよび炭酸カルシウムやシリカ等の絶縁性無機微粒子が配合されている。この弾性層１６ｂのアスカーＣ硬度は、７４〜８４[°]程度であることが望ましい。弾性層１６ｂの硬度を表すアスカーＣ硬度は、例えばアスカーＣ硬度計（高分子計器株式会社製）によって、ローラ外周の頂点に測定器の圧子を接触させることで測定することができる。
【００１７】
表面層１６ｃは、現像ローラ１６をウレタン溶液、もしくはイソシアネート溶液にディッピングすることで弾性層１６ｂ上に溶液を浸漬させている。また、ローラ表面（表面層１６ｃ）の十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４）（以下、「Ｒｚ」という。）は、例えば５．０[μｍ]程度であることが望ましい。十点平均粗さＲｚは、表面粗さ測定器であるサーフコーダＳＥＦ３５００（株式会社小坂研究所製）によって計測できる数値である。なお、表面粗さ測定器（サーフコーダＳＥＦ３５００）の触針半径は２[μｍ]、触針圧力は０．７[ｍＮ]、触針の送り速さは０．１[ｍｍ／ｓｅｃ]とした。また、測定針は現像ローラ１６の円周に沿って動く設定とした。
【００１８】
弾性層１６ｂの外周は、例えばφ２２[ｍｍ]であり、シャフト１６ａの外周は、例えばφ１８[ｍｍ]である。
また、現像ローラ１６の全体抵抗は３．５[ｌｏｇΩ]程度であることが望ましい。全体抵抗値の測定方法は、図１５に示すように、導電性円柱６０に現像ローラ１６を長手方向に均等になるように荷重５００[ｇｆ]で接触させ、また図中矢印が示す方向に導電性円柱６０と現像ローラ１６を回転させ、ＤＣ−４００[Ｖ]を印加させたときの抵抗値を現像ローラ１６の全体抵抗値[ｌｏｇΩ]とした。
【００１９】
図５は実施例における供給ローラの断面図であり、図１に示す供給ローラ１７を回転軸に直交する面で切り取った断面図である。図６は実施例における供給ローラの外観形状の説明図である。
図５において、供給ローラ１７は、導電性シャフト（芯金）１７ａと、弾性層１７ｂとにより形成されており、導電性シャフト（芯金）１７ａの材質はＳＵＳ材に無電解ニッケルメッキ処理を施したものである。また弾性層１７ｂは、導電性シリコーンゴム発泡体層である。
【００２０】
供給ローラ１７の形状は、図６に示すように、長手（回転軸）方向の端部１７ｂ、１７ｃの外径が中央部１７ａの外径と比較して小さいクラウン形状をなしている。供給ローラ１７の中央部１７ａの外径は、例えばφ１４．６[ｍｍ]、中央部１７ａに対する端部１７ｂ、１７ｃの外径の差（以下、「クラウン量」という。）は、０．６[ｍｍ]程度が望ましい。
弾性層１７ｂの発泡体の密度は、発泡倍率および平均発泡セル径により異なり、特に限定されるものではないが、平均発泡セル径は、例えば２００〜４００[μｍ]であることが望ましい。
【００２１】
発泡セル径は、発泡剤の量や種類の変更、加硫時間や温度をコントロールすることで所望の値が得られる。発泡剤としては、重炭酸ナトリウム等の無機発泡剤、アゾジカルボンアミド等の有機発泡剤が一般的である。また、半導電性を付与するためにカーボンブラックを添加している。
供給ローラ１７の生成方法としては、まず有機溶剤等で洗浄して油分を除去した導電性シャフト（芯金）１７ａと導電性シリコーンゴム発泡体で形成した弾性層１７ｂを押し出し成形機で一体化し、次に赤外線オーブン等に通し発泡、硬化させる。その後、約１８０〜２２５[℃]で５〜１０[時間]程度、２次加硫処理を行い、研磨機で所望の形状を得る。
【００２２】
図７は実施例における現像ブレードの断面図である。
図７において、現像ブレード１９は、湾曲したエッジ部分である当接部１９ａで現像ローラ１６の表面に当接しており、当接部１９ａの曲率半径Ｒは、例えば０．３０[ｍｍ]程度である。また、現像ブレード１９は現像ローラ１６に対して、例えば単位長さ当たり２６[ｇｆ／ｃｍ]程度の線圧をかけて現像ローラ１６上に付着するトナー１を一定の層厚に規制する。なお、現像ブレード１９は、板厚０．０６〜０．１０[ｍｍ]程度のＳＵＳ材で形成されたものである。
【００２３】
図１に示す感光ドラム１４は、厚さ０．８[ｍｍ]程度、外径４０[ｍｍ]程度のアルミニウム素管上に、膜厚０．５[μｍ]程度の電荷発生層、膜厚１８[μｍ]程度の電荷輸送層を設けたものを使用した。電荷発生層に用いられる電荷発生物質としてはセレンおよびその合金、セレン化ヒ素化合物、硫化カドミニウム、酸化亜鉛、その他の無機光導電物質、フタロシアニン、アゾ色素、キナクリドン、多環キノン、ビリリウム塩、チアピリリウム塩、インジゴ、チオインジゴ、アントアントロン、ピラントロン、シアニン等の各種有機顔料、染料が望ましい。
【００２４】
また、電荷輸送層に使用される電荷輸送物質としては、例えばカルバゾール、インドール、オキサゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾールなどの複素環化合物、アニリン誘導体、ヒドラゾン化合物、芳香族アミン誘導体、スチルベン誘導体、或いはこれらの化合物からなる基を主鎖もしくは側鎖に有する重合体等の電子供与性物質が望ましい。
【００２５】
図８は実施例における帯電ローラの断面図である。
図８において、帯電ローラ１５は、図１に示す感光ドラム１４の表面を均一に帯電させるためのローラであり、例えばステンレス等の導体を軸とした芯金（シャフト）１５ａの外周面に、アクリロニトリルブタヂエンゴム、エピクロルヒドリンエチレンオキシドゴム等の導電性の弾性体が弾性層（発泡弾性層）１５ｂとして被覆されて設けられており、感光ドラム１４に接触するように配置されている。
【００２６】
帯電ローラ１５の形状は、長手（軸）方向の両端部の外径が中央部の外径と比較して小さいクラウン形状をなしている。軸（芯金）１５ａの外径は、例えばφ８[ｍｍ]であり、帯電ローラ１５の中央部の外径は、例えばφ１２[ｍｍ]、クラウン量は０．０９[ｍｍ]程度が望ましい。
【００２７】
弾性層１５ｂのアスカーＣ硬度は、７０〜８０[°]程度が望ましい。また、帯電ローラ１５の表面の十点平均粗さＲｚは、例えば１０．７５[μｍ]程度であることが望ましい。さらに、帯電ローラ１５の全体抵抗は、６．００[ｌｏｇΩ]程度が望ましい。測定条件は、図１５に示した測定方法と同様に、導電性円柱６０に帯電ローラ１５を長手方向に均等になるように荷重３００[ｇｆ]で接触させ、また図中矢印が示す方向に導電性円柱６０と帯電ローラ１５を回転させ、ＤＣ−５００[Ｖ]を印加させたときの抵抗値を帯電ローラ１５の全体抵抗値[ｌｏｇΩ]とした。
【００２８】
図９は実施例におけるクリーニングローラの断面図である。
図９において、クリーニングローラ６１は、金属製の芯金（シャフト）６１ａと、ウレタンスポンジ製の弾性層（発泡弾性層）６１ｂとにより構成され、芯金６１ａの外周面に弾性層６１ｂが被覆されて設けられている。芯金６１ａの外径は、φ６[ｍｍ]、クリーニングローラ６１の外径は、φ９[ｍｍ]程度のストレート形状（軸方向における端部の外径と中央部の外径が略同一）が望ましい。
【００２９】
図１０は実施例における帯電ローラおよびクリーニングローラの説明図であり、図１に示す現像装置１１における帯電ローラ１５およびクリーニングローラ６１の配置の説明図である。なお、図中の矢印Ｂ、Ｃ、Ｄは、帯電ローラ１５、クリーニングローラ６１および感光ドラム１４の回転方向を示している。
図１０において、帯電ローラ１５は、帯電ローラ１５の軸方向における弾性層１５ｂの外側である芯金１５ａの両端部に設けられた第２の付勢部材としての圧力調整バネ６６によって軸受け部材６５を介して荷重を受け、感光ドラム１４に一定の圧力で押圧されて接触し、駆動ギア６３によって感光ドラム１４からの動力が伝達されている。
【００３０】
クリーニングローラ６１は、クリーニングローラ６１の軸方向における弾性層６１ｂの外側である芯金６１ａの両端部に設けられた第１の付勢部材としての圧力調整バネ６８によって軸受け部材６７を介して荷重を受け、帯電ローラ１５に一定の圧力で押圧されて接触し、駆動ギア６４によって帯電ローラ１５から動力を伝達している。このクリーニングローラ６１は、図中矢印Ｂが示す帯電ローラ１５の回転方向に対して図中矢印Ｃが示す順方向に、帯電ローラ１５の周速度に対して周速度差を有して回転する。なお、クリーニングローラ６１の帯電ローラ１５に対する周速比は、駆動ギア６３と駆動ギア６４のギア比を調整することで変更することが可能である。
【００３１】
圧力調整バネ６６の付勢力は、圧力調整バネ６８の付勢力より大きく、その圧力調整バネ６６および圧力調整バネ６８の配置および荷重は、それぞれ軸方向において左右対称となっており、帯電ローラ１５における圧力調整バネ６６の荷重は、例えば２７５〜３２５[ｇｆ]、クリーニングローラ６１における圧力調整バネ６８の荷重は、例えば４０〜１００[ｇｆ]程度となっている。
【００３２】
図１に示すトナー１は、乳化重合法によって製造されたスチレンアクリル共重合樹脂と着色剤とワックスとを混合し、凝集してできるトナー粒子（ベーストナー）にシリカ、酸化チタン微粉末を外添してミキサーで混合したものである。円形度は、０．９４〜０．９８、粒径は５．５〜７．５[μｍ]程度である。
【００３３】
図３は実施例における画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
図３において、画像形成装置１０に設けられた記録制御部８０は、図２に示す各現像装置１１の帯電ローラ１５に帯電電圧を印加する帯電電圧制御部８１と、現像ローラ１６に現像電圧を印加する現像電圧制御部８２と、供給ローラ１７に供給電圧を印加する供給電圧制御部８３と、規制ブレード１９に規制ブレード電圧を印加する規制ブレード電圧制御部８５と、転写ローラ３７に転写電圧を印加する転写電圧制御部８６とを制御する。
【００３４】
また、記録制御部８０は、入力された画像データに応じてＬＥＤヘッド１３を発光させるＬＥＤ発光制御部８７と、定着器４１のヒータを制御する定着制御部８８とを制御する。
さらに、記録制御部８０は、図２に示す各現像装置１１の感光ドラム１４を回転させるモータ、並びに図２に示す記録媒体２０を給紙搬送するホッピングローラ３２、搬送ローラ３３、転写ローラ３７および排出ローラ４２、４３を回転させる各モータを駆動制御するモータ制御部９０を制御する。
この記録制御部８０は、画像形成装置１０全体の制御を司るＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等で構成された制御手段としてのコントローラ８によって制御される。
【００３５】
次に、図１を用いて残留トナーのクリーニングプロセスを説明する。
図１において、転写後の感光ドラム１４には、若干の転写残トナーとして残留トナー６９が残る場合があるが、この残留トナー６９は、クリーニングプロセスにおいてクリーニングブレード５１によって除去される。
クリーニングブレード５１は、感光ドラム１４の回転軸方向に沿って平行に配置され、その先端部が感光ドラム１４の表面に当接するように、その根元部分が剛性の高い支持基板に取り付けられて固定されている。このクリーニングブレード５１が感光ドラム１４の表面に当接したままの状態で感光ドラム１４が回転軸を中心に回転するとき、クリーニングブレード５１は感光ドラム１４から転写されずに残った残留トナー６９を感光ドラム１４の表面から除去する。このクリーニングプロセスを経て感光ドラム１４は繰返し利用される。
【００３６】
しかしながら、クリーニングブレード５１によって感光ドラム１４上の残留トナー６９を完全に除去できるわけでなく、除去され難い非常に小さな異物、主にトナーの添加剤として使用されるシリカ等はクリーニングブレード５１をすり抜けることがあり、帯電ローラ１５の表面に堆積する。
この堆積物が除去されずに残留する部分が生じると、帯電ローラ１５の周表面に堆積物がスジ状に残留してしまう。このように堆積物が残留する部分では、感光ドラム１４に十分な帯電を与えられないため、感光ドラム１４表面の周面に形成された静電潜像にスジ状のムラが発生し、これをトナーで現像したトナー現像にもスジ状のムラが生じてしまう。
【００３７】
そこで、本実施例では、帯電ローラ１５表面の磨耗痕または堆積物の残留を抑制する対策としてクリーニングローラ６１の物性を帯電ローラ１５に対してストレスが少なくなるように改善する。
上述した構成の作用について説明する。
本実施例では、表１に示すクリーニングローラを使用して評価を行った。以下に、クリーニングローラの評価について、図１、図２、図９、および図１１を参照しながら説明する。
【００３８】
【表１】
2016045326.tif 000003
【００３９】
評価に使用したクリーニングローラ６１は、図９に示す弾性層６１ｂのセル数[個数／２５ｍｍ]と動摩擦係数μを変化させて作製している。
ここで、セル数とは、弾性層６１ｂの所定の長さ内に存在する発泡セルの個数であり、本実施例では、弾性層６１ｂの２５ｍｍの長さの中に存在する発泡セルの個数である。なお、セル数は１インチの長さの中に存在する発泡セルの個数として定義しても良い。
本実施例では、まず弾性層６１ｂの３か所において１０ｍｍの長さ内に存在する発泡セル数を計測し、その平均値ｎ[個数／１０ｍｍ]を算出する。次に、算出した平均値ｎ[個数／１０ｍｍ]に２．５を乗算してセル数Ｎ[個数／２５ｍｍ]を算出し、弾性層６１ｂの２５ｍｍの長さの中に存在するセル数Ｎ[個数／２５ｍｍ]とする。
【００４０】
図１１（ａ）は、セル数が４個の（少ない）ときの弾性層６１ｂであり、Ｒはセル６１１の直径、Ｍは隣接するセル６１１間の距離（すなわち、弾性層６１ｂの骨格の幅）を表している。また、図１１（ｂ）は、セル数が５．５個の（多い）ときの弾性層６１ｂであり、ｒはセル６１１の直径、ｍは隣接するセル６１１間の距離を表している。
弾性層６１ｂのセル数は、発泡セル径を変化させて調整を行う。発泡セル径は、発泡剤の量や種類の変更、加硫時間や温度をコントロールすることで所望の値が得られる。発泡剤としては、重炭酸ナトリウム等の無機発泡剤、アゾジカルボンアミド等の有機発泡剤が一般的である。
【００４１】
また、弾性層６１ｂのセル数の測定は、光学顕微鏡等により弾性層６１ｂの２５ｍｍの長さの中に存在する発泡セルの数を計数することにより行う。
本実施例では、弾性層６１ｂのセル数を増加させて、１つ１つのセル６１１を細かく小さくすることにより、弾性層６１ｂの骨格の幅を細くし、帯電ローラ１５との弾性層６１ｂの接触面で柔軟に変形し、柔らかく接触させるようにしてクリーニングローラ６１の物性値を変更している。
【００４２】
また、クリーニングローラ６１の動摩擦係数μは、弾性層６１ｂの発泡材の材料の変更や弾性層６１ｂの表面に潤滑性紛体を塗布することにより調整を行う。なお、動摩擦係数μを小さくするためには、発泡材の材料を軟質なもの（硬度が低いもの）を用い、または潤滑性紛体を多く塗布する。本実施例では、発泡材の材料としてポリエーテル系ポリウレタンフォームという軟質なウレタンフォームを使用した。
【００４３】
動摩擦係数μの測定は、図１７に示すように、テンションゲージ７１（株式会社イマダ製ＤＩＧＩＴＡＬＦＯＲＣＥ  ＧＡＵＧＥ  ＺＰ−５０Ｎ）をステージ７２（オリエンタルモータ株式会社製、小型直動シリーズＳＰＬ４２）に固定し、回転可能に支持されたクリーニングローラ６１と所定の角度θ（本実施例では、９０[°]）でベルト７３を接触させ、そのベルト７３の一方の端部をテンションゲージ７１に接続し、他方の端部を重り７４に接続し、この状態でステージ７２を１．２[ｍｍ／ｓｅｃ]で５秒間、図中矢印が示す方向にスライドさせたときに、テンションゲージ７１に係る荷重Ｋを読取ることにより行った。なお、重り７４の重量Ｗは、２０[ｇ]のものを用いた。
【００４４】
そして、動摩擦係数μを以下の式で算出した。
動摩擦係数μ＝１／θ[ｒａｄ]×ｌｎ（Ｋ／Ｗ）
なお、ｌｎは自然対数を表している。
また、従来のクリーニングローラ６１のセル数は約５５[個数／２５ｍｍ]であり、動摩擦係数μは約１．２であった。
【００４５】
次に、本実施例の評価方法を説明する。
表１に示すＮｏ１〜５６のクリーニングローラ６１を現像装置１１に実装し、Ａ４判の白紙の短手方向を搬送方向（長手方向はクリーニングローラ６１の軸方向）、いわゆる横送り方向として４００００枚程度印刷する。印刷環境は、例えば温度２３[℃]、湿度３０[％]である。
４００００枚印刷後、Ａ３ノビの普通紙で図１２に示すハーフトーン印刷を行う。印刷時に、各部材に印加した電圧は、現像ローラ１６に−２００[Ｖ]、供給ローラ１７に−３００[Ｖ]、帯電ローラ１５に−１０００[Ｖ]、現像ブレード１９に−３００[Ｖ]である。
【００４６】
また、画像形成装置１０の印刷速度は、例えば一般的な普通紙（坪量６８〜７５[ｇ／ｃｍ２]）を片面印刷で４５[ｐｐｍ（ページ／分）]とした。
さらに、クリーニングローラ６１の帯電ローラ１５に対する周速比は０．９５、帯電ローラ１５の感光ドラム１４に対する荷重は３００[ｇｆ]とした。
４００００枚印刷後に、帯電ローラ１５の表面に磨耗痕もしくはトナー外添剤がスジ状に堆積していれば、印刷したハーフトーン画像に、図１６に示すような印刷方向に沿ってスジ１０１が発生する。
このスジ１０１の発生は、磨耗痕もしくはトナー外添剤の堆積によって帯電ローラ１５表面上に異常が見られる部分において感光ドラム１４に付与する帯電が不足するために発生するものである。
【００４７】
ここで、クリーニングローラ６１の帯電ローラ１５に対する周速比を０．９５、帯電ローラ１５の感光ドラム１４に対する荷重を３００[ｇｆ]とした理由を説明する。
本実施例では、クリーニングローラ６１の帯電ローラ１５に対する周速比を０．９０〜０．９９の範囲とした上で、帯電ローラ１５の感光ドラム１４に対する荷重を２７５〜３２５[ｇｆ]の範囲としたときに良好な印刷結果を得ることができるためである。
これは、クリーニングローラ６１の帯電ローラ１５に対する周速比が、０．９９よりも大きく、すなわち１．０に近くなると、帯電ローラ１５に堆積する外添剤のクリーニング性が悪くなり、クリーニングローラ６１の帯電ローラ１５に対する周速比が、０．９０よりも小さくなると、クリーニングローラ６１の帯電ローラ１５に対する周速の速度差が大きくなるため帯電ローラ１５の磨耗痕が顕著になるためである。
【００４８】
また、帯電ローラ１５の感光ドラム１４に対する荷重が、３２５[ｇｆ]よりも大きくなると、感光ドラム１４から帯電ローラ１５に堆積する外添剤の量が顕著になり、帯電ローラ１５の感光ドラム１４に対する荷重が、２７５[ｇｆ]よりも小さくなると、帯電ローラ１５が感光ドラム１４に対して均等に帯電できなくなり、著しい帯電ムラが発生することで画像上の濃度ムラが顕著になるためである。
上記の評価結果を表２および図１３に示す。
【００４９】
【表２】
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【００５０】
本実施例では、帯電ローラ１５表面の磨耗痕およびトナー外添剤の堆積の判定を同時に行う。これは、クリーニングローラ６１が帯電ローラ１５に与えるストレスを小さくすると、帯電ローラ１５上におけるトナー外添剤のクリーニング性能が低下するためである。
磨耗痕は、×（画像にスジが発生する）、△（画像にスジは発生しないが、帯電ローラ１５表面に磨耗痕が目立つ）、○（画像にスジの発生がなく、帯電ローラ１５表面に磨耗痕もない）の基準で判定する。
【００５１】
また、外添剤の堆積は、×（画像にスジが発生する）、△（画像にスジは発生しないが、帯電ローラ１５表面に外添剤の堆積が目立つ）、○（画像にスジの発生がなく、帯電ローラ１５表面に外添剤の堆積もない）の基準で判定する。
なお、画像のスジの判定は、磨耗痕または外添剤の堆積での判定の悪い方を採用するものとする。
【００５２】
図１４は実施例における評価結果の良好範囲の説明図であり、判定結果をグラフにしたものである。
図１４において、磨耗痕によるスジ、および外添剤の堆積によるスジの両方を抑制する良好な範囲のセル数Ｎおよび動摩擦係数μは、式１および式２で表される。ここで、セル数をＮ[個数／２５ｍｍ]とする。
５０≦Ｎ[個数／２５ｍｍ]≦９０  ・・・式１
０．０１Ｎ＋０．１≦動摩擦係数μ≦０．０１Ｎ＋０．４  ・・・式２
【００５３】
なお、クリーニングローラ６１の帯電ローラ１５に対する周速比が、０．９０〜０．９９の範囲であれば、式１および式２の良好な範囲を満たすことができるが、０．９９よりも大きく、すなわち１．０に近くなると、帯電ローラ１５に堆積する外添剤のクリーニング性が悪くなり、式１および式２の良好な範囲を満たすことができない。
一方、クリーニングローラ６１の帯電ローラ１５に対する周速比が、０．９０よりも小さくなると、クリーニングローラ６１の帯電ローラ１５に対する周速の速度差が大きくなるため帯電ローラ１５の磨耗痕が顕著になり、式１および式２の良好な範囲を満たすことができない。
【００５４】
また、帯電ローラ１５の感光ドラム１４に対する荷重が、２７５〜３２５[ｇｆ]の範囲であれば、式１および式２の良好な範囲を満たすことができるが、３２５[ｇｆ]よりも大きくなると、感光ドラム１４から帯電ローラ１５に堆積する外添剤の量が顕著になり、式１および式２の良好な範囲を満たすことができない。
一方、帯電ローラ１５の感光ドラム１４に対する荷重が、２７５[ｇｆ]よりも小さくなると、帯電ローラ１５が感光ドラム１４に対して均等に帯電できなくなり、著しい帯電ムラが発生することで画像上の濃度ムラが顕著になる。
【００５５】
したがって、上述した式１および式２は、クリーニングローラ６１の帯電ローラ１５に対する周速比をＴ、帯電ローラ１５の感光ドラム１４に対する荷重をＳ[ｇｆ]としたとき、以下の式３を満たした上で、以下の式４を満たすとき有効である。
０．９０≦Ｔ≦０．９９    ・・・式３
２７５≦Ｓ[ｇｆ]≦３２５  ・・・式４
【００５６】
以上説明したように、本実施例では、帯電ローラに対して周速差をもつクリーニングローラを設けた現像装置において、クリーニングローラの帯電ローラに対する周速比をＴ、帯電ローラの感光ドラムに対する荷重をＳ[ｇｆ]、クリーニングローラのセル数をＮ[個数／２５ｍｍ]、クリーニングローラの動摩擦係数をμとしたとき、０．９０≦周速比Ｔ≦０．９９、かつ２７５≦荷重Ｓ[ｇｆ]≦３２５の関係を満たし、クリーニングローラの物性値を、５０≦セル数Ｎ[個数／２５ｍｍ]≦９０、かつ０．０１Ｎ＋０．１≦動摩擦係数μ≦０．０１Ｎ＋０．４の範囲内に設定することにより、帯電ローラの磨耗痕を回避しつつ外添剤の堆積による画像上のスジを抑制することができ、印刷品位を向上させることができるという効果が得られる。
【００５７】
なお、本実施例では、画像形成装置をタンデム方式の直接印刷方式を採用した画像形成装置として説明したが、それに限られることなく、いわゆる中間転写方式の画像形成装置としても良く、また画像形成装置をプリンタとして説明したが、複写機、ファクシミリ装置または複合機（ＭＦＰ）等としても良い。
【符号の説明】
【００５８】
１０  画像形成装置
１１  現像装置
１２  トナーカートリッジ
１３  ＬＥＤヘッド
１４  感光ドラム
１５  帯電ローラ
１６  現像ローラ
１７  トナー供給ローラ
１９  現像ブレード
５１  クリーニングブレード
６１  クリーニングローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2016045326.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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