JP2001075425A

JP2001075425A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001075425A
Application number: JP24738499A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Murano; 敏郎村野; Katsuya Kamimura; 勝也上村
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーが感光ドラムの表面に固着するフィル
ミング現象が発生しない画像形成装置を提供する。【解決手段】１０は感光ドラム、１２は帯電ローラ、
１３は静電潜像書込装置、１４は現像ローラ、１５は転
写ローラ、１６は転写材、１７はクリーニングローラ、
２０ａ，２０ｂは給紙ローラ、２１ａ，２１ｂはピンチ
ローラである。トナー容器１４ｃ内には、回転可能なト
ナー供給ローラ１４ｄ、及び板ばね状のトナー層厚規制
部材１４ｅが設けられ、重合法カプセルトナーが充填さ
れている。このカプセルトナーに対して機械的な摩擦が
与えられている場合、感光ドラム１０表面における光導
電層１０ａの、転写材10、000枚当りの膜削れ量が１．
２[μm]以上であると、トナーの樹脂成分が溶融状態に
至る以前に感光ドラムの表面から剥離して、トナーフィ
ルミングの現象が防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、重合法カプセル
トナーを現像剤とする電子写真方式の画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真方式の画像形成装置にお
いては、一般に像担持体の表面を均一に帯電する帯電行
程、帯電させられた像担持体の表面に対して光書込みを
行い、そこに静電潜像を形成する露光行程、静電潜像に
現像剤、例えばトナーを付着させてトナー像を形成する
現像行程、像担持体に形成されたトナー像を転写材、例
えば印刷用紙に転写する転写行程、転写材上のトナー像
を定着する定着行程、及び転写後に像担持体の表面に残
留したトナーを除去するクリーニング行程からなる一連
のプロセスによって、用紙などの転写材に画像が形成さ
れる。さらに、転写行程後であって帯電行程前に、残像
の発生を防止するための除電行程が設けられているもの
もある。

【０００３】最近の電子写真方式では、像担持体として
感光ドラム（Image Drum：ＩＤ）を内蔵した現像（Ｅ
Ｐ：Electro-photography）一体カートリッジ方式が採
用されている。こうした画像形成装置は、複雑なＥＰプ
ロセスをトナータンクと一体のＥＰカートリッジにまと
め、感光ドラム，現像器、クリーニングユニットを消耗
品として使い捨てにして、定期保守作業から保守員を解
放することによって、電子写真方式の画像形成装置にパ
ーソナルユースの道を開いたのである。

【０００４】ところで、従来の画像形成装置におけるク
リーニング行程では、像担持体を構成する感光ドラムに
弾性ゴムブレード等の導電性部材を押し当てて、残留し
たトナーを回収するようにしていた。そして、回収され
たトナーはＥＰカートリッジ内の廃トナー容器（トナー
回収タンク）に蓄えられ、ＥＰカートリッジが寿命にな
って交換される時に、一緒に廃棄されていた。このよう
に回収されたトナーをＥＰカートリッジ内の廃トナ一容
器に蓄えておく構成であると、ＥＰカートリッジを小型
化することができない。また、最終的にはトナーをＥＰ
カートリッジとともに廃棄することになるため、自然環
境保護の観点からも好ましくない。さらに、ＥＰカート
リッジの寿命が廃トナーを収容する回収タンクの大きさ
で決まってしまうため、ＥＰカートリッジを小型化した
場合、装置自体の寿命も短くなる。そのため、このよう
な構成のＥＰカートリッジでは、印刷枚数が１0,000枚
以下の寿命しかない製品が一般的であった。

【０００５】そこで、発明者らはＥＰカートリッジの寿
命を伸ばすために、感光ドラムの表面に残留したトナー
をクリーニング装置ではなく、現像装置の現像ローラに
よって回収し、再び使用するリサイクル型の画像形成装
置を開発した。このリサイクル型の画像形成装置では、
感光ドラム上に接触するようにクリーニングローラを設
けて、残留トナーを一時的にクリーニングローラ上に移
す。その後、次の画像形成プロセスにおける転写タイミ
ングで、クリーニングローラから感光ドラムにトナーを
戻すことによって、現像行程において現像ローラでトナ
ーが再利用（リサイクル）される。このようにすれば、
画像形成装置を小型化できるとともに、ＥＰカートリッ
ジの寿命を20,000〜30,000枚程度まで伸ばすことでき
る。

【０００６】また、電子写真方式の画像形成に使用され
る卜ナーは、従来から、粉砕法によって製造されたトナ
ーが主流であった。しかし、近年になって重合トナ一
（Polymerizing Toner）が開発されており、その中でも
重合法によるカプセルトナー（Encapsulated Toner）が
注目されている。カプセルトナーとは、コア（内核）と
薄いシェル（外殼）の少なくとも二重構造を備え、一方
でコアの融点を低くしつつ、他方ではシェルの融点を高
くした低温定着構造のトナーであって、次のような特徴
を持つものである。

【０００７】１．少なくとも熱可塑性樹脂と着色剤とか
ら構成されるトナーであって、重合反応により熱可塑性
樹脂となる２種類以上の原料単量体（モノマー）を含ん
でいる。

【０００８】２．最外殻の樹脂層では、ガラス転移温度
が７０〜１００[℃]である。

【０００９】３．この場合に、コア材のガラス転移温度
を５０〜７０[℃]とすることが好ましい。

【００１０】重合法カプセルトナーでは、コア材及びシ
ェル材の樹脂として、ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができ、
着色剤としては、従来のトナー用着色剤に用いられてい
る染料、顔料等が使用できる。また、コア材中には必要
に応じて、耐オフセット性を改善する目的でオフセット
防止剤が含有されている。ここで、オフセットとは、定
着行程でトナーが溶融して定着ローラ側に付着すること
をいう。このオフセット防止剤には、ポリオレフィン、
脂肪酸金属塩、高級脂肪酸、脂肪酸エステル、部分ケン
化脂肪酸エステル、高級アルコール、パラフィンワック
ス、シリコーンオイル、アミド系ワックス、シリコーン
ワニス、多価アルコールエステル、脂肪族フロロカーボ
ン等が使用される。ここで、卜ナーの大きさは７[μm]
程度で、コア材の外側におけるシェル材の厚さは0.1〜
0.5[μm]程度である。

【００１１】この重合法カプセルトナーは、シェル材の
融点が従来の粉砕法トナーと同程度であって、保存時に
も、外部から加わる程度の熱の影響を受けにくく、いわ
ゆる耐ブロッキング性に優れている。また、最外殻の樹
脂層を薄く設計すれば、低い温度で定着できる低温定着
性が得られ、従来の電子写真プリンタで使用されている
熱定着器によって定着することができる。ここでブロッ
キングとは、トナーが互いにくっつき合って塊状になる
ことをいう。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、重合法カ
プセルトナーは転写材上に画像が定着しやすいため、省
エネルギー（エコロジー）の観点からは最適なトナーで
ある。しかし、この重合法カプセルトナーは摩擦熱によ
って溶融しやすいという欠点を有している。そのため、
ＥＰカートリッジ内の感光ドラム上で、各種ローラから
重合法カプセルトナーが摩擦を受けた場合には、従来の
粉砕法トナーより溶融しやすい。

【００１３】すなわち、重合法カプセルトナーを用いた
従来の画像形成装置においては、長時間に渡ってトナー
が像担持体である感光ドラムに接触していると、トナー
表面が摩擦熱によって溶融して感光ドラムの表面に融着
し、そのトナーが固着するフィルミング現象が発生す
る。そして、このようなフィルミングが生じた場合、印
刷面に筋状の模様が現れて、画像品質の著しい低下をも
たらすという問題があった。

【００１４】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、その目的は、トナーが感光ドラ
ムの表面に固着するフィルミング現象が発生しない画像
形成装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る画像形成
装置は、重合法カプセルトナーを現像剤とする電子写真
方式の画像形成装置において、表面に感光体膜が形成さ
れた像担持体と、像担持体の表面を帯電させる帯電装置
と、像担持体の表面に光を照射して静電潜像を形成する
静電潜像書込装置と、像担持体に接触して配設され、現
像剤によって像担持体表面に可視像を形成する現像装置
と、像担持体に形成された可視像を転写材に転写するた
めの転写装置とを備え、像担持体は、感光体膜表面が転
写材10,000枚当り膜厚1.0[μm]以上の割合で削り取られ
るように構成されているものである。

【００１６】また、この発明に係る画像形成装置は、像
担持体の感光体膜を、分子量20,000以下のバインダポリ
マを含む電荷移動層によりコーティングしたものであ
る。

【００１７】また、この発明に係る画像形成装置は、像
担持体を、転写装置に搬送されてくる転写材との間での
摩擦係数が１．２以上となるように形成したものであ
る。

【００１８】さらに、この発明に係る画像形成装置は、
さらに、像担持体に接触して配設され、転写後に担持体
の表面に残留する現像剤を回収するための導電性部材を
備え、この導電性部材が、アスカーＣ２９以上の硬度を
有する発泡スポンジローラから構成されているものであ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
この発明の実施の形態について説明する。

【００２０】実施の形態１．最初に、重合法カプセルト
ナーを現像材として用いた画像形成装置の構成について
説明する。

【００２１】図１は、実施の形態１に係る画像形成装置
の要部概略構成を示す図である。図１において、１０は
矢印Ａ方向に回転する像担持体としての感光ドラムであ
る。この感光ドラム１０の表面には、感光体膜として後
に詳述する光導電層１０ａが形成されている。光導電層
１０ａには、負極性のＯＰＣ（有機感光体：organicpho
to-conductor）が使用されており、感光ドラム１０は有
機材料特有の高絶縁性を保ちながら，赤色〜近赤外域の
光に高い感度を有している。光導電層１０ａの誘電率ε
ｐは、εｐ＝３．５εｏ、光導電層１０ａの厚さｄp
は、ｄp＝２０[μm]である。ただし、真空誘電率εｏは
８．８５５×１０^-12[c/v・m]である。

【００２２】１２は、感光ドラム１０の表面を帯電させ
る帯電装置としての帯電ローラであって、導電性のゴム
からなり、所定の圧力で感光ドラム１０に接触して従動
（連れ回り）する。この帯電ローラ１２は、従動によっ
て回転させるのではなく、ギヤなどで動力を受けるよう
に構成してもよい。また、帯電ローラ１２ではなく、ブ
ラシなどの固定型接触帯電器やコロナ放電帯電器などの
非接触帯電器を使用することもできる。ここでは、電気
抵抗が１０⁵[Ω]の帯電ローラ１２を使用したが、１０⁰
〜１０⁹[Ω]程度のものも使用することができる。ここ
で電気抵抗は、帯電ローラ１２と感光ドラム１０が接触
する部分（ニップ幅×長手方向長さの部分）と導電シャ
フト１２ａとの間の電気抵抗をいう。１２ｂは導電シャ
フト１２ａに電圧を供給するための電源である。

【００２３】１３は、帯電させられた感光ドラム１０表
面に光を照射して静電潜像を形成する静電潜像書込装置
である。この実施の形態１では、静電潜像書込装置１３
としてＬＥＤアレイを使用しているが、その他にレーザ
ビーム走査装置、液晶シャッタアレイ等を使用すること
もできる。

【００２４】１４は、現像装置のトナー担持体を構成す
る現像ローラであり、所定の圧力で感光ドラム１０に接
触し、矢印Ｂ方向に回転する。この実施の形態１では導
電性ゴムローラを使用している。この現像ローラ１４に
は、電気抵抗が１０⁶[Ω]のゴムローラが使用されてい
るが、１０⁰〜１０⁹[Ω]程度のものであればよい。ま
た、電気抵抗は帯電ローラ１２の電気抵抗と同様に定義
されるものであって、現像ローラ１４の感光ドラム１０
に接触する部分と導電シャフト１４ａとの間の電気抵抗
をいう。１４ｂは導電シャフト１４ａに電圧を供給する
ための電源であり、この電源１４ｂによって感光ドラム
１０の画像部の電位と非画像部の電位との中間の電位
が、現像バイアスとして現像ローラ１４に付与されるよ
うになっている。

【００２５】現像ローラ１４上では、図示しない手段に
よって数十ミクロンに薄層化された現像剤、例えば重合
法カプセルトナーは、現像ローラ１４の回転に伴って感
光ドラム１０との接触部分である現像領域に入り、感光
ドラム１０に付着して現像が行われて、可視像が形成さ
れる。この重合法カプセルトナーについては後に詳述す
るが、感光ドラム１０の帯電極性と同極性の負電荷を有
し、静電潜像書込装置１３によって露光された画像部分
に付着して、反転現像によるトナー像を形成するもので
ある。

【００２６】１５は、転写装置としての転写ローラであ
り、感光ドラム１０から図示しない手段によって矢印Ｃ
方向に搬送されてくる転写材１６上にトナー像を転写す
るものである。この転写ローラ１５は、所定の圧力で感
光ドラム１０と接触して従動可能に設けられている。１
５ｂは、導電シャフト１５ａに電圧を供給する電源であ
る。転写ローラ１５以外であっても、転写装置として実
質的に同じ機能を有する他の手段を使用してもよい。ま
た、実施の形態１の転写ローラ１５は、電気抵抗が１０
⁸[Ω]のものを使用したが、１０⁰〜１０⁹[Ω]程度のも
のも使用することができる。この電気抵抗は帯電ローラ
１２の場合と同様に定義され、転写ローラ１５の感光ド
ラム１０に接触する部分と導電シャフト１５ａとの間の
電気抵抗をいう。

【００２７】１７は、転写行程が終了した後に感光ドラ
ム１０の表面に残留したトナーを回収するクリーニング
ローラである。このクリーニングローラ１７は所定の圧
力で感光ドラム１０に接触して従動可能に設けられてい
る。クリーニングローラ１７は導電性の発泡ウレタンス
ポンジで形成されるが、その他の導電性の回転部材、例
えば導電性カーボンを含有したシリコーンゴムローラな
どで形成することもできる。また、クリーニングローラ
ではなく、弾性ゴムブレードを使用したクリーニング装
置であっても良い。

【００２８】ここでは、クリーニングローラ１７は電気
抵抗が１０⁵[Ω]の発泡ウレタンスポンジを使用した
が、１０⁰〜１０⁹[Ω]程度のものであっても使用でき
る。また、クリーニングローラ１７の電気抵抗は、帯電
ローラ１２の場合と同様に定義され、クリーニングロー
ラ１７の感光ドラム１０に接触する部分と導電シャフト
１７ａとの間の電気抵抗をいう。１７ｂは導電シャフト
１７ａに電圧を供給する電源であり、図示しない制御手
段によって電圧及びその極性が制御される。

【００２９】なお、トナー像が転写された転写材１６は
感光ドラム１０から分離され、図示しない定着装置に搬
送され、定着が終了した後に印刷物として画像形成装置
の外に排出されるように構成されている。

【００３０】つぎに、実施の形態１の画像形成装置にお
いて使用される感光ドラムについて説明する。

【００３１】図２は、感光ドラムの断面構成を示す斜視
図である。

【００３２】１０は、像担持体としてのＯＰＣ（有機感
光体）ドラムである。３は、外径Φが３０[mm]、表面粗
さ（roughness）Ｒｚが0.5〜0.7[μm]に加工された、主
成分がアルミニウムからなる円筒形の基体である。この
基体３上に、厚さ1.0[μm]の中間層４が、アルコキシメ
チルナイロンと共重合ナイロンを混合したものをバイン
ダポリマとして、酸化チタンを分散させて形成されてい
る。更に、この中間層４の上に、厚さ0.3[μm]の電荷発
生層５が、ポリビニルブチラール樹脂をバインダとす
る、オキシチタニウムフタロシアニンの分散液に浸漬塗
布することによって形成されている。次いで、電荷発生
層５の上には、厚さ約１８[μm]の電荷移動層６が、ポ
リカーボネート樹脂をバインダとして、ブタジエンとジ
フェニルヒドラゾン化合物を分散させた電荷輸送材料に
よって形成されている。

【００３３】ここで、中間層４、電荷発生層５、電荷移
動層６によってＯＰＣドラム１０の光導電層１０ａを構
成する場合に、分子量が１0,000、20,000、４0,000、８
0,000の４種類のポリカーボネート樹脂を用意して電荷
移動層６を製作し、それぞれをSample１、Sample２、Sa
mple３、Sample４の感光ドラムとした。これら各サンプ
ルSample１、Sample２、Sample３、Sample４の表面粗さ
を測定したところ、いずれもＲｚ＝０．１５[μm]であ
った。この表面粗さの測定には、株式会社小坂製作所製
ＳＥ３４００を使用した。

【００３４】つぎに、リサイクル設計された画像形成装
置におけるＥＰカートリッジについて説明する。

【００３５】図３は、ＥＰカートリッジの断面構成を示
す概略図である。

【００３６】図３において、１０は感光ドラム、１２は
帯電ローラ、１３は静電潜像書込装置、１４は現像ロー
ラ、１５は転写ローラ、１６は転写材、１７はクリーニ
ングローラ、２０ａ，２０ｂは一対の給紙ローラ、２１
ａ，２１ｂは一対のピンチローラである。ここでは、い
ずれの部材にも図１で説明した部材と対応するものに
は、同一の符号を付けてある。また、トナー容器１４ｃ
内には、回転可能なトナー供給ローラ１４ｄ、及び現像
ローラ１４に圧接された板ばね状のトナー層厚規制部材
１４ｅが設けられ、重合法カプセルトナーが充填されて
いる。

【００３７】ここで、カプセルトナーの基本構造につい
て説明する。コア粒子は、樹脂原料となるモノマーに帯
電制御剤、着色剤、重合開始剤等を添加し、これら分散
質として、水等の分散媒中に分散させた油滴と重合反応
させることで得られる。このようなコア粒子の製造法
は、単層重合法トナーの製造工程と同じであるが、カプ
セルトナーの場合には、ここで出来上がったコア粒子
に、さらにシェルとなるモノマーを添加し、シェルの重
合反応を行う。その後の工程は、単層重合法トナーと同
じで、洗浄、乾燥、外添処理を行って、コア（核）とシ
ェル（殼）からなる２層構造のカプセルトナーが得られ
る。

【００３８】重合法カプセルトナーの樹脂材料として
は、コア、シェルともスチレン−アクリル共重合系のも
のを使用することによって、一般の重合法トナーより軟
化点が２０[℃]程度低くできる。一般に用いられる粉砕
トナーや単層重合トナーの軟化点は１２０[℃]程度であ
るが、この実施の形態で使用される重合法カプセルトナ
ーの軟化点は、１００[℃]であった。

【００３９】つぎに、実施の形態１に係る画像形成装置
の動作について説明する。

【００４０】まず、帯電ローラ１２によって感光ドラム
１０の表面が一様かつ均一に帯電させられ、続いて、静
電潜像書込装置１３によって感光ドラム１０の表面が露
光され、感光ドラム１０上に静電潜像が形成される。一
方、トナー容器１４ｃ内において図示しないトナー撹拌
シャフトが回転させられると、トナー容器１４ｃからト
ナーがトナー供給ローラ１４ｄに供給され、トナー供給
ローラ１４ｄの矢印方向の回転に伴って搬送され、現像
ローラ１４に供給される。このとき、現像ローラ１４は
感光ドラム１０に対して約１．３倍の周速度で回転させ
ている。

【００４１】この現像ローラ１４に供給されたトナー
は、現像ローラ１４の矢印Ｂ方向の回転に伴ってトナー
層を形成して搬送され、板ばね状のトナー層厚規制部材
１４ｅによってトナー層が薄層化される。続いて、現像
ローラ１４上のトナーは、感光ドラム１０上に形成され
た静電潜像に静電的に付着させられ、静電潜像を現像し
てトナー像を形成する。そして、感光ドラム１０上のト
ナー像は転写ローラ１５によって転写材１６に転写され
る。

【００４２】卜ナー像が転写された転写材１６は感光ド
ラム１０から分離され、図示しない定着装置に搬送さ
れ、定着が終了した後に印刷物として画像形成装置の外
に排出される。一方、転写時に転写されずに用紙に残留
したトナーは、トナーと逆極性の電圧が印加されて、ク
リーニングローラ１７に付着させられる。

【００４３】この実施の形態１では、負帯電型のトナー
が使用されており、残留トナーの電荷の極性も負であ
る。そこで、クリーニングローラ１７に正極性のクリー
ニング電圧を印加することによって、感光ドラム１０の
表面に残留しているトナーがクリーニングローラ１７に
一旦付着され、そこに蓄積される。その後、非印刷時に
クリーニング電圧をオフ、或いは負電圧に反転して、残
留トナーが感光ドラム１０に戻される。感光ドラム１０
に戻されたトナーは、現像電界中で現像ローラ１４によ
って回収され、再使用される。なお、クリーニングロー
ラ１７は感光ドラム１０より１．３倍の周速度で回転し
ているので、ここでは残留トナーが機械的にも剥離され
ることになる。

【００４４】図４は、現像ローラの感光ドラムへの圧接
力に対する負荷トルクを示す図である。横軸は現像ロー
ラ１４の圧接力であり、感光ドラム１０の接触部におけ
る線圧であらわされる。縦軸は、感光ドラムの回転時の
負荷トルクを示している。現像ローラ１４の圧接力を１
００〜２５０[gr/cm]の範囲で変えたとき、感光ドラム
の負荷トルクは、現像ローラ１４の圧接力に比例して変
化する。

【００４５】ＥＰカートリッジ内では、図３に示すよう
に、現像ローラ１４は感光ドラム１０に圧接しながら回
転するものであって、現像ローラ１４が感光ドラム１０
に対して離間しないように、ＥＰカートリッジは現像ロ
ーラ１４の軸部と感光ドラム１０の取り付け固定軸との
軸間距離が一定に設計されている。したがって、このＥ
Ｐカートリッジに現像ローラ１４と感光ドラム１０を設
置するとき、現像ローラ１４及び感光ドラム１０のそれ
ぞれの外径が最大のものを取り付けると、現像ローラ１
４の圧接力が２５０[gr/cm]となり、５０〜２５０[gr/c
m]程度のバラツキのある圧接力は、一般的な値である。
また、実際には、回転時の負荷トルクは、現像ローラ１
４の圧接力と現像ローラ１４上に存在するトナー層の種
類や厚さによって変化し、感光ドラム１０の摩擦係数に
はほとんど依存しない。即ち、感光ドラム１０の摩擦係
数が低いからといって、現像ローラ１４との接触時の摩
擦力が小さくなって、回転時の負荷トルクが少なくなる
ことはない。

【００４６】このように構成され、動作する画像形成装
置において、上述したSample１、Sample２、Sample３、
Sample４の感光ドラム１０を用いて、それぞれ三万枚の
連続印刷を行ない、感光ドラム１０表面の状態を比較し
てみた。

【００４７】印刷に先立って、各感光ドラム１０の用紙
に対する摩擦係数を測定した。

【００４８】図５は、感光ドラム１０の表面の摩擦係数
を測定する測定方法を示す説明図である。

【００４９】図５に示す摩擦係数測定装置では、感光ド
ラム１０が回転不可の状態で固定されている。８は用紙
であり、Ｘｅｒｏｘ社製４２００のＡ４用紙を用いた。
９は圧力センサである。Ｗは負荷となる重りであり、１
００[gr.]のものを用いた。圧力センサ９を矢印Ｍ方向
に１０［mm/sec］の速さで移動させて、圧力センサ９の
値を読み取って、所定の変換式にしたがって摩擦係数を
算出した。

【００５０】各サンプルSample１、Sample２、Sample
３、Sample４の摩擦係数の測定結果は、次の表１に示す
通りである。

【００５１】

【表１】次に、上述の画像形成装置を用いて印字を行った結果に
ついて説明する。

【００５２】最初に、画像形成装置における感光ドラム
１０の表面に形成された光導電層１０ａの膜削れ量につ
いて説明する。

【００５３】ここでは、現像ローラ１４上に上述した重
合法カプセルトナーを２５[μm]の厚さで形成するよう
に設定した。また、現像ローラ１４と感光ドラム１０の
圧接力は、２５０[gr/cm]に設定した。このような条件
において、Sample１の感光ドラム１０を使用して、Ｘｅ
ｒｏｘ社製４２００のＡ４用紙を転写材とする連続印刷
を行って、転写材5,000枚毎の感光ドラム１０の表面状
態（感光ドラム表面へのトナー固着の有無）、及び膜削
れ量を測定した。膜削れ量ΔＴは、初期の光導電層１０
ａの膜厚Ｔ１[μm]と試験後の膜厚Ｔ２[μm]とを計測し
て、それらの差（Ｔ１−T２）として求めた。

【００５４】図６には、ポリカーボネート樹脂の分子量
と感光ドラムの膜削れ量との関係を示す。膜削れ量は、
印刷枚数に比例しているだけでなく、ポリカーボネート
樹脂の分子量との間には反比例関係が成立して、ポリカ
ーボネート樹脂の分子量が大きいサンプルほど、膜削れ
量が少なくなっていることが分かる。

【００５５】また、同様にサンプル（Sample２）、及び
比較例の感光ドラムであるサンプル（Sample３，Sample
４）を取り付けて、同様のＡ４用紙に３０，０００枚の
連続印刷をおこなって、5,000枚毎に各感光ドラム１０
の表面状態（感光ドラム表面へのトナー固着の有無）、
及び膜削れ量を測定した。これらの測定結果を表２に示
す。

【００５６】

【表２】表２において、ポリカーボネート樹脂の分子量が40,000
のサンプル（Sample３）、及び80,000のサンプル（Samp
le４）では、膜削れ量がそれぞれ０．９[μm]，０．７
[μm]であったが、感光ドラム上ではトナーの固着が発
生していた。一方、分子量が10,000のサンプル（Sample
１）、及び20,000のサンプル（Sample２）では、膜削れ
量がそれぞれ１．５[μm]，１．２[μm]とやや大きかっ
たが、トナーの固着は発生していなかった。そして分子
量が10,000のサンプル（Sample１）、及び20,000のサン
プル（Sample２）の感光ドラムでは、摩擦係数がそれぞ
れ１．３，１．２といずれも１より大きな値であった。

【００５７】このようにＥＰカートリッジにおいて、感
光ドラム１０に導電性ゴムからなる現像ローラ１４が押
し当てられることによって、カプセルトナーに対して機
械的な摩擦が与えられている場合でも、感光ドラム１０
表面における光導電層１０ａの、転写材10,000枚当りの
膜削れ量が１．２[μm]以上であると、トナーの樹脂成
分が溶融状態に至る以前に感光ドラムの表面から剥離し
て、そこにトナーが固着するというトナーフィルミング
の現象が防止できる。逆に、転写材10,000枚当りの膜削
れ量が０．９[μm]以下であると、感光ドラム１０の表
面凹凸部に付着したトナーが長時間に渡って摩擦される
ことによって、その樹脂成分が一部溶融状態になること
によって固着する現象が発生するのである。

【００５８】従来では、感光ドラム表面の凹凸部に付着
したカプセルトナーが長時間に渡って摩擦されると、ト
ナーの樹脂成分が一部溶融状態になって、感光ドラムの
表面で固着した状態となっていたが、感光ドラム１０の
表面が適度に摩耗するように構成されていることによっ
て、トナーが固着状態になる前に感光ドラム１０から剥
離されるからである。そして、感光ドラム１０が、そこ
に接触する現像ローラ１４と適度な周速差をもって回転
しているため、現像ローラ１４との間での摩擦によって
感光ドラム１０が適度な膜べりを起こしていることも、
カプセルトナーのフィルミング現象の防止に寄与してい
る。

【００５９】以上に説明した実施の形態１では、重合法
カプセルトナーを現像剤とする電子写真方式の画像形成
装置において、使用する感光ドラム１０の膜削れ量が
１．２[μm]／10,000枚以上であると、感光ドラム１０
の表面にトナーが固着する、いわゆるトナーフィルミン
グの現象を防止できる。したがって、リサイクル設計さ
れたＥＰカートリッジ内のカプセルトナーが無くなるま
で、印刷面に筋状の模様が現れることなく、画像品質を
維持することができる。

【００６０】なお、感光ドラム１０の表面に残留するト
ナーを回収するクリーニングローラや弾性ゴムブレード
によっても、感光ドラムの表面に接触して同様に摩擦に
よる感光ドラムの膜べりが生じるから、トナーフィルミ
ング現象の防止に寄与するものである。これらについて
は、次に説明する。

【００６１】実施の形態２．つぎに、本発明の実施の形
態２について図面を用いて説明する。

【００６２】図７は、実施の形態２の画像形成装置にお
いて使用されるクリーニングローラの断面構成を示す図
である。

【００６３】クリーニングローラ１７は、金属製のシャ
フト１７ａ、及びその周りに固着されたローラ本体１７
ｃよりなっている。ローラ本体１７ｃは、導電剤を配合
した半導電性のスポンジ体となっており、後に詳述する
ように、発泡シリコン、発泡ポリウレタン等により形成
される。ローラ本体１７ｃの表面には、発泡によってお
のおの独立した複数の穴が形成されている。画像形成装
置のその他の構成については、実施の形態１において図
１乃至図３により説明したものと同様であって、それら
の説明を省略する。

【００６４】つぎに、実施の形態２に係る画像形成装置
の動作について説明する。

【００６５】まず、帯電ローラによって感光ドラムの表
面が一様かつ均一に帯電させられ、続いて、静電潜像書
込装置によって感光ドラムの表面が露光され、感光ドラ
ム上に静電潜像が形成される。一方、トナー容器内にお
いてトナー撹拌シャフトが回転させられると、トナー容
器からトナーがトナー供給ローラに供給され、トナー供
給ローラの回転に伴って搬送され、現像ローラに供給さ
れる。このとき、現像ローラは感光ドラムに対して約
１．３倍の周速度で回転させている。

【００６６】この現像ローラに供給されたトナーは、現
像ローラの回転に伴ってトナー層を形成して搬送され、
板ばね状のトナー層厚規制部材によってトナー層が薄層
化される。続いて、現像ローラ上のトナーは、感光ドラ
ム上に形成された静電潜像に静電的に付着させられ、静
電潜像を現像してトナー像を形成する。そして、感光ド
ラム上のトナー像は転写ローラによって転写材に転写さ
れる。

【００６７】卜ナー像が転写された転写材は感光ドラム
から分離され、定着装置に搬送され、定着が終了した後
に印刷物として画像形成装置の外に排出される。一方、
転写時に転写されずに用紙に残留したトナーは、トナー
と逆極性の電圧が印加されて、クリーニングローラ１７
に付着させられる。そこで、クリーニングローラ１７に
プラスの極性の電圧が印加されると、感光ドラムの表面
に残留しているトナーがクリーニングローラ１７に付着
させられる。

【００６８】そして、クリーニングローラ１７に回収さ
れたトナーは、次の画像形成プロセスの転写タイミング
までの間に、クリーニングローラ１７に残留トナーと同
極性の電圧を印加するか、クリーニング電圧をオフにす
ることによって、感光ドラム１０に戻され、現像ローラ
によって回収される。

【００６９】実施の形態２では、このクリーニングロー
ラ１７には発泡ポリウレタン、発泡シリコン等のスポン
ジローラを用いている。例えば発泡ポリウレタンは、ポ
リイソシアネートプレポリマーとポリエーテル系ポリオ
ールとを主体とした主原料と、シリコーンをアルキルベ
ンゼン溶媒に溶かした整泡剤である低粘性混合液等を配
合して調整溶液を作り、これを反応成形してウレタンゴ
ムスポンジ体であるローラ本体１７ｃを成形し、このロ
ーラ本体１７ｃにシャフト１７ａを装着して製作される
ものである。

【００７０】ここで、発泡スポンジローラを構成する場
合に、上述したポリイソシアネートプレポリマーとポリ
エーテル系ポリオールとの配合割合を変えて、それぞれ
硬度が異なる４種類のクリーニングローラ（Sample５、
Sample６、Sample７、Sample８）を製作した。

【００７１】このように構成され、動作する画像形成装
置において、上述したSample５、Sample６、Sample７、
Sample８のクリーニングローラ１７を用いて、それぞれ
三万枚の連続印刷を行ない、感光ドラム１０表面の状態
を比較してみた。

【００７２】まず、サンプルSample５、Sample６、Samp
le７、Sample８の硬度を測定したところ、アスカ−Ｃで
それぞれ１８，２３，２９，４０であった。つぎに、実
施の形態１で使用した摩擦係数０．７の感光ドラム（Sa
mple４）に対する、クリーニングローラの変形量と押し
付け力を測定した。ＥＰカートリッジに組み込まれた各
サンプルSample５、Sample６、Sample７、Sample８のク
リーニングローラ毎の測定結果は、表３に示す通りであ
る。

【００７３】

【表３】ＥＰカートリッジ内では、図３に示すように、クリーニ
ングローラ１７は感光ドラムに圧接しながら回転するも
のであって、その際に、クリーニングローラ１７と感光
ドラムとの圧接力は、表３に示す押し付け力に等しい。
また、クリーニングローラ１７は、長さが２０［ｃm]程
度であって、単位長さの接触部での線圧として圧接力を
あらわすと、５５〜７０［ｇｒ／ｃm]となる。すなわ
ち、表３に示すように、発泡スポンジローラの硬度が異
なっていても、圧接力はそれほど変化していない。しか
し、クリーニングローラの変形量は、発泡スポンジロー
ラの硬度が高くなるに従って低下していることが分か
る。したがって、発泡スポンジローラの硬度が高くなる
に従って、感光ドラムに対する単位面積当たりの力（す
なわち圧力）が大きくなっているといえる。

【００７４】次に、画像形成装置を用いて印字を行った
結果について説明する。

【００７５】ここでは、現像ローラ上に上述した重合法
カプセルトナーを２５[μm]の厚さで形成するように設
定した。また、現像ローラと感光ドラムの圧接力は、２
５０[gr/cm]に設定した。このような条件において、Sam
ple４の感光ドラムを使用して、Ｘｅｒｏｘ社製４２０
０のＡ４用紙を転写材とする連続印刷を行って、転写材
5,000枚毎の感光ドラムの表面状態（感光ドラム表面へ
のトナー固着の有無）、及び膜削れ量を測定した。膜削
れ量ΔＴは、初期の光導電層１０ａの膜厚Ｔ１[μm]と
試験後の膜厚Ｔ２[μm]とを計測して、それらの差（Ｔ
１−T２）として求めた。

【００７６】これらの測定結果を表４に示す。

【００７７】

【表４】表４に示すように、クリーニングローラ１７の硬度を硬
くすると、感光ドラムの膜削れ量が増える傾向がある。
そして、クリーニングローラ１７の硬度が２３以下（ア
スカ−Ｃ）では、感光ドラムの膜削れ量が少なかったた
めに、感光ドラム上にトナーの固着が発生していた。一
方、クリーニングローラの硬度が２９以上（アスカ−
Ｃ）では、感光ドラム上にトナーの固着は発生していな
かった。

【００７８】このようにＥＰカートリッジにおいて、像
担持体を構成する感光ドラムの残留トナーをクリーニン
グローラ１７などにより一時的に回収する場合、クリー
ニング行程で感光ドラム表面における光導電層の、転写
材10,000枚当りの膜削れ量が１．０[μm]以上である
と、トナーの樹脂成分が溶融状態に至る以前に感光ドラ
ムの表面から剥離して、そこにトナーが固着するという
トナーフィルミングの現象が防止できる。逆に、転写材
10,000枚当りの膜削れ量が０．８[μm]以下であると、
感光ドラムの表面凹凸部に付着したトナーが長時間に渡
って摩擦されることによって、その樹脂成分が一部溶融
状態になることによって固着する現象が発生するのであ
る。

【００７９】なお、図３に示すようなトナーカートリッ
ジとドラムカートリッジが一体型である画像形成装置に
おいては、膜べり量を１．０[μm]／１０，０００枚と
しても、ドラム使用限界（寿命）となる以前にトナーカ
ートリッジ中のトナーは無くなってしまうので、Sample
８のクリーニングローラを用いて、膜削れ量が大きくて
も問題はない。

【００８０】また、実施の形態２の場合は、感光ドラム
の表面に残留したトナーを現像装置の現像ローラによっ
て回収する画像形成装置において、クリーニングローラ
を設けた装置であるが、クリーニングローラの硬度をア
スカーＣで、２９以上にすることによって、実施の形態
１で説明したSample３，４のような、表面の摩擦係数が
１．２より低い感光ドラムを使用しても、感光ドラムの
表面が適度に摩耗するのでにトナーが固着する、いわゆ
るトナーフィルミングの現象を防止できた。

【００８１】以上に説明した実施の形態２では、重合法
カプセルトナーを現像剤とする電子写真方式の画像形成
装置において、像担持体に接触してクリーニングローラ
を配設して、転写行程後の像担持体の表面に残留した現
像剤を一時的に回収する時に、クリーニングローラの種
類を選ぶことにより、具体的には硬度を選定して使用す
ることによって、感光ドラムの表面にトナーが固着す
る、いわゆるトナーフィルミングの現象を防止できる。

【００８２】すなわち、感光ドラムの膜削れ量が１．０
[μm]／１０，０００枚以上になるように、感光ドラム
の種類に応じてクリーニングローラの硬度を選定するこ
とにより、感光ドラムの表面にトナーが固着する、いわ
ゆるトナーフィルミングの現象を防止できる。

【００８３】なお、クリーニングローラ以外であって
も、感光ドラムに摩擦を与える部材を設けて機械的に残
留トナーを回収しても、同様の効果がある。

【００８４】この発明は、上述した２つの実施の形態に
限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々
に変形して実施することが可能であり、これらを本発明
の範囲から排除するものではない。

【００８５】

【発明の効果】この発明は、以上に説明したように構成
されているので、以下に示すような効果を奏する。

【００８６】請求項１に係る画像形成装置によれば、像
担持体を、感光体膜表面が転写材10,000枚当り膜厚1.0
[μm]以上の割合で削り取られるように構成したので、
トナーが感光ドラムの表面に固着するフィルミング現象
が発生せず、良好な画像品質を保持することができる。

【００８７】請求項２に係る画像形成装置によれば、像
担持体の感光体膜を、分子量２０，０００以下のバイン
ダポリマを含む電荷移動層によりコーティングしたの
で、トナーが感光ドラムの表面に固着するフィルミング
現象が発生せず、良好な画像品質を保持することができ
る。

【００８８】請求項３に係る画像形成装置によれば、像
担持体を、転写装置に搬送されてくる転写材との間での
摩擦係数が１．２以上となるように形成したので、トナ
ーが感光ドラムの表面に固着するフィルミング現象が発
生せず、良好な画像品質を保持することができる。

【００８９】請求項４に係る画像形成装置によれば、像
担持体に接触して配設され、転写後に担持体の表面に残
留する現像剤を回収するための導電性部材を備え、この
導電性部材が、アスカーＣ２９以上の硬度を有する発泡
スポンジローラから構成されているので、トナーが感光
ドラムの表面に固着するフィルミング現象が発生せず、
良好な画像品質を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る画像形成装置の概略構成
を示す図である。

【図２】実施の形態１の画像形成装置において使用さ
れる感光ドラムの断面構成を示す斜視図である。

【図３】ＥＰカートリッジの断面構成を示す概略図で
ある。

【図４】現像ローラの感光ドラムへの圧接力に対する
負荷トルクを示す図である。

【図５】感光ドラムの表面の摩擦係数を測定する測定
方法を示す説明図である。

【図６】ポリカーボネート樹脂の分子量と感光ドラム
の膜削れ量との関係を示す

【図７】実施の形態２の画像形成装置において使用さ
れるクリーニングローラの断面構成を示す図である。

【符号の説明】

１０感光ドラム、１０ａ光導電層、１２帯電
ローラ、１３静電潜像書込装置、１４現像ロー
ラ、１５転写ローラ、１６転写材、１７クリ
ーニングローラ、１７ａ導電シャフト、２０ａ，
２０ｂ一対の給紙ローラ、２１ａ，２１ｂ一対の
ピンチローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重合法カプセルトナーを現像剤とする電
子写真方式の画像形成装置において、表面に感光体膜が形成された像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、前記像担持体の表面に光を照射して静電潜像を形成する
静電潜像書込装置と、前記像担持体に接触して配設され、前記現像剤によって
前記像担持体表面に可視像を形成する現像装置と、前記像担持体に形成された可視像を転写材に転写するた
めの転写装置とを備え、前記像担持体は、感光体膜表面が転写材10,000枚当り膜
厚1.0[μm]以上の割合で削り取られるように構成されて
いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記像担持体の感光体膜を、分子量２
０，０００以下のバインダポリマを含む電荷移動層によ
りコーティングしたことを特徴とする請求項１に記載の
画像形成装置。
【請求項３】前記像担持体を、前記転写装置に搬送さ
れてくる転写材との間での摩擦係数が１．２以上となる
ように形成したことを特徴とする請求項１又は２のいず
れかに記載の画像形成装置。
【請求項４】前記請求項１乃至３のいずれかに記載の
画像形成装置であって、さらに、前記像担持体に接触して配設され、転写後に前
記担持体の表面に残留する現像剤を回収するための導電
性部材を備え、この導電性部材が、アスカーＣ２９以上の硬度を有する
発泡スポンジローラから構成されていることを特徴とす
る画像形成装置。