JP2002049220A

JP2002049220A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002049220A
Application number: JP2000234931A
Authority: JP
Inventors: Manami Sekiguchi; 真奈実関口; Katsuhiro Sakaizawa; 勝弘境澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-08-02
Also published as: JP4573962B2

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電ローラ上に付着する転写残トナーを良好
に回収できるようにして、画像不良や帯電不良の発生を
防止することができるようにする。【解決手段】感光ドラム１を帯電する帯電ローラ７に
回転自在な連泡性発泡体から構成されるスポンジローラ
２０を当接配置したことにより、スポンジローラ２０に
付着した転写残トナーをスポンジローラ２０の気泡内に
取り込んで回収することができるので、帯電ローラ７表
面の転写残トナーによる汚れがなくなり、帯電不良が防
止されて良好な画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式や静
電記録方式によって画像形成を行なう複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の電子写真方式の画像形成
装置の一例を示す概略構成図である。この画像形成装置
は、接触帯電方式と接触現像方式を用い、クリーニング
ユニットのない画像形成装置である。

【０００３】この画像形成装置は、像担持体としての感
光ドラム１を備え、その周囲に帯電装置２、露光装置
３、現像装置４、転写ローラ５を備えており、感光ドラ
ム１と転写ローラ５間に形成される転写ニップ部Ｎの転
写材Ｐの搬送方向下流側には、定着装置６が設置されて
いる。

【０００４】感光ドラム１は、本従来例ではアルミニウ
ム製のドラム基体（不図示）上に光導電体を塗布した感
光層（不図示）を有している。感光ドラム１は、駆動モ
ータ（不図示）の駆動により所定の周速で矢印ａ方向
（時計方向）に回転駆動され、その回転過程において接
触する帯電ローラ７により負極性の一様な帯電を受け
る。

【０００５】帯電装置２は、感光ドラム１に当接する回
転自在な接触帯電部材としての弾性を有する帯電ローラ
７と、帯電ローラ７に回転自在に当接する回転自在な金
属ローラ８と、帯電ローラ７及び金属ローラ８に帯電バ
イアス電圧を印加する帯電バイアス電源９を備えてい
る。帯電ローラ７は帯電バイアス電源９から印加される
帯電バイアスによって、感光ドラム１を負極性の所定電
位に均一に帯電する。また、帯電ローラ７は、感光ドラ
ム１の回転駆動に伴い従動回転する。また、金属ローラ
８は、帯電ローラ７の回転に従動回転する。

【０００６】露光装置３は、入力される画像情報の時系
列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザ光
がレーザ出力部（不図示）から出力され、帯電された感
光ドラム１表面を走査露光Ｌすることにより、感光ドラ
ム１表面に静電潜像を形成する。

【０００７】現像装置４は、一成分現像剤としての非磁
性のトナーｔで現像を行なう接触一成分現像装置であ
り、現像容器１０の開口部に感光ドラム１と対向配置さ
れて、感光ドラム１との接触部（現像部）にトナーｔを
供給する矢印方向（反時計方向）に回転自在な現像剤担
持体としての現像ローラ１１を備えている。

【０００８】現像ローラ１１の周囲には、現像ローラ１
１に当接しトナーｔを現像ローラ１１に供給するととも
に、現像ローラ１１表面からトナーｔを剥ぎ取る回転自
在な剥ぎ取り供給ローラ１２、現像ローラ１１に当接し
現像ローラ１１表面に付着されたトナーｔに所望の帯電
量を与えるとともに、現像ローラ１１表面のトナーｔの
層厚を規制する規制ブレード１３、現像ローラ１１に現
像バイアスを印加する現像バイアス電源１４を備えてい
る。

【０００９】接触転写手段としての転写ローラ５は、感
光ドラム１表面に所定の押圧力で接触して転写ニップ部
Ｎを形成し、転写バイアス電源（不図示）から印加され
る転写バイアスにより、転写ニップ部Ｎにて感光ドラム
１表面のトナー像を用紙などの転写材Ｐに転写する。

【００１０】定着装置６は、回転自在な定着ローラ６ａ
と加圧ローラ６ｂを有しており、定着ローラ６ａと加圧
ローラ６ｂ間の定着ニップにて転写材Ｐの表面に転写さ
れたトナー像を加熱、加圧して熱定着する。

【００１１】次に、上記画像形成装置による画像形成動
作について説明する。

【００１２】ホストコンピュータ（不図示）から画像情
報が入力されると、感光ドラム１は駆動モータ（不図
示）の駆動により矢印ａ方向（時計方向）に所定の周速
で回転駆動され、帯電バイアス電源９から帯電バイアス
（例えば、−１３００Ｖ）が印加された帯電ローラ２に
より表面が一様に所定電位（例えば、−７００Ｖ）に帯
電される。そして、帯電された感光ドラム１上に露光装
置３からレーザ光による走査露光Ｌが与えられることに
より、感光ドラム１上の電位は走査露光Ｌされた部分の
電位が低下して、入力される画像信号に応じた静電潜像
が形成される。

【００１３】そして、感光ドラム１上に形成された静電
潜像に、現像部にて感光ドラム１の帯電極性（負極性）
と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４の現像
ローラ１１により、感光ドラム１の帯電極性（負極性）
と同極性に帯電されたトナーｔを付着させて、トナー像
として反転現像（可視像化）する。この際、本実施の形
態では現像ローラ１１には、現像バイアス電源１４から
−３５０Ｖの現像バイアスが印加される。

【００１４】そして、感光ドラム１上のトナー像が感光
ドラム１と転写ローラ５間の転写ニップＮに到達する
と、このタイミングに合わせてカセット（不図示）内の
用紙などの転写材Ｐが給紙ローラ（不図示）等によって
転写ニップ部Ｎに搬送される。そして、前記トナーと逆
極性（正極性）の転写バイアスが印加された転写ローラ
５により、転写ニップ部Ｎに搬送された転写材Ｐに感光
ドラム１と転写ローラ５間に発生する静電力によって、
感光ドラム１上のトナー像が転写される。

【００１５】そして、トナー像が転写された転写材Ｐは
定着装置６に搬送され、定着ローラ６ａと加圧ローラ６
ｂ間の定着ニップにてトナー像を転写材Ｐに加熱、加圧
して熱定着した後に外部に排出され、一連の画像形成動
作を終了する。

【００１６】また、上記転写後に感光ドラム１上に残留
している転写残トナー（正規の極性と逆極性の正極性に
帯電した反転トナー）は、感光ドラム１の回転に伴い帯
電ローラ７と当接する帯電ニップに至る。そして、感光
ドラム１表面と帯電ローラ７（金属ローラ８）の電位関
係により、この転写残トナーは帯電ローラ７に付着し、
更に帯電ローラ７に当接する金属ローラ８に付着して回
収される。

【００１７】帯電ローラ７の芯金と金属ローラ８には同
一の電源（帯電バイアス電源９）から電圧が印加される
が、帯電ローラ７は芯金の外周に弾性層と抵抗層を設け
ているため、帯電ローラ７の表面電位は芯金に印加した
電圧より若干低くなる。その結果、金属ローラ８と帯電
ローラ７表面に生じた若干の電位差により、帯電ローラ
７表面に付着した転写残トナーを金属ローラ８に回収す
ることができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の画像形成装置では、転写終了後の感光ドラム１上に
は転写しきれなかったトナー（正極性に帯電した反転ト
ナー）、いわゆる転写残トナーが多少なりとも存在す
る。

【００１９】そして、上述したように感光ドラム１表面
と帯電ローラ７の電位関係により、この転写残トナーは
帯電ローラ７に付着する。その後、帯電ローラ７に付着
した転写残トナーは、当接している金属ローラ８に付着
して蓄積されていくが、使用初期時やトナーが劣化して
いない場合には、転写残トナーが少なく、金属ローラ８
に蓄積される転写残トナーが飽和するのに時間的余裕が
あるため、特に問題はないように思える。

【００２０】しかしながら、長時間使用時或いは高温条
件下の使用等によりトナーが劣化して転写残トナーが増
加するような場合には、金属ローラ８表面に転写残トナ
ーがすぐに蓄積飽和してしまい、飽和分以上の転写残ト
ナーは帯電ローラ７に付着してしまう。その結果、帯電
不良が生じ所望する潜像形成を行うことができず、画像
不良が発生する。

【００２１】また、飽和分以上の転写残トナーが帯電ロ
ーラ７にも保持しきれなくなった場合には、感光ドラム
１上に転写残トナーが付着することになり、露光不良が
生じ所望する静電潜像の形成を行なうことができなくな
る。

【００２２】また、同一画像パターンを多量に形成した
場合、帯電ローラ７及び金属ローラ８の画像部に対応す
る位置において、転写残トナーが飽和蓄積し帯電不良や
画像不良を引き起こしてしまう。また、飽和しない場合
でも、画像部と非画像部との飽和蓄積時間に差がでてく
るため、後々部分的に転写残トナーの飽和蓄積による帯
電不良や画像不良が生じてしまう。

【００２３】また、帯電ローラ７に転写残トナーが多量
に付着したまま、感光ドラム１と当接させて回転させて
いると、この当接部において摩擦や発熱によりトナーが
軟化し、当接圧によりトナーがつぶされ、帯電ローラ７
や感光ドラム１に融着してしまう。その結果、感光ドラ
ム１上の遮光による静電潜像の形成不良が生じたり、帯
電ローラ７の抵抗変動を引き起こし、帯電不良を起こし
てしまうこともある。

【００２４】そこで本発明は、帯電ローラ上に付着する
転写残トナーを回収できるようにして、画像不良や帯電
不良の発生を防止することができる画像形成装置を提供
することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、回動自在な像担持体と、前記像担持体に当
接し帯電バイアス電圧の印加により前記像担持体を帯電
する可撓性を有する回転自在な接触帯電部材とを備えた
画像形成装置において、前記接触帯電部材に回転自在な
連泡性発泡体を当接配置することを特徴としている。

【００２６】また、前記連泡性発泡体の最頂点は、前記
接触帯電部材の回転中心より下方で、前記接触帯電部材
が前記電子写真感光体に当接する帯電ニップに対して前
記接触帯電部材の回転方向下流側に位置していることを
特徴としている。

【００２７】また、前記連泡性発泡体はローラ形状であ
り、前記接触帯電部材との当接部において前記接触帯電
部材の回転方向に対して逆方向に回転することを特徴と
している。

【００２８】また、前記連泡性発泡体のゴム硬度がアス
カーＣ硬度で１５°以下であることを特徴としている。

【００２９】また、前記連泡性発泡体の１０００ｃｍ³
当たりたりの１分間の通気量が５００〜５０００ｍｌ／
（ｍｉｎ・１０００ｃｍ³）であることを特徴としてい
る。

【００３０】また、前記連泡性発泡体の前記接触帯電部
材に対する当接圧が０．０４９〜０．９８Ｎ／ｃｍであ
ることを特徴としている。

【００３１】また、前記連泡性発泡体に印加されるバイ
アス電圧と、前記接触帯電部材に印加されるバイアス電
圧の間に、電位差を有することを特徴としている。

【００３２】また、前記連泡性発泡体に直流バイアス電
圧が印加され、前記直流バイアス電圧の絶対値が、前記
接触帯電部材に印加される帯電バイアス電圧と同極性
で、且つ前記接触帯電部材に印加される帯電バイアス電
圧の絶対値以上であることを特徴としている。

【００３３】また、少なくとも前記連泡性発泡体が画像
形成装置に着脱自在に装着されることを特徴としてい
る。

【００３４】また、少なくとも前記像担持体と、前記接
触帯電部材と、前記連泡性発泡体とをユニット化してプ
ロセスカートリッジを形成し、前記プロセスカートリッ
ジが画像形成装置に着脱自在に装着されることを特徴と
している。

【００３５】また、前記像担持体上に形成される静電潜
像を顕像化する現像剤の形状が球状もしくは球状に近い
形状であり、現像剤の丸さを表す係数ＳＦ−１が１００
〜１６０、現像剤表面の凹凸度合を示す係数ＳＦ−２が
１００〜１４０であることを特徴としている。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００３７】〈実施の形態１〉図１は、本発明の実施の
形態１に係る画像形成装置を示す概略構成図である。な
お、図６に示した従来例の画像形成装置と同一部材は同
一符号を付し、重複する説明は省略する。

【００３８】本画像形成装置は、像担持体としての感光
ドラム１を備え、その周囲に帯電装置２、露光装置３、
現像装置４、転写ローラ５を備えており、感光ドラム１
と転写ローラ５間に形成される転写ニップ部Ｎの転写材
Ｐの搬送方向下流側には、定着装置６が設置されてい
る。

【００３９】本実施の形態における帯電装置２は、感光
ドラム１に当接する回転自在な帯電ローラ７と、帯電ロ
ーラ７に帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源９
と、帯電ローラ７に当接し帯電ローラ７表面に付着した
転写残トナーを取り込む回転自在な連泡性発泡体として
のスポンジローラ２０を備えている。スポンジローラ２
０の最頂点は、帯電ローラ７の回転中心より下方で、帯
電ローラ７が感光ドラム１に当接する帯電ニップに対し
て帯電ローラ７の回転方向下流側に位置しており、帯電
ローラ７の回転駆動に伴って従動回転する。スポンジロ
ーラ２０の詳細については後述する。

【００４０】感光ドラム１と帯電装置２（帯電バイアス
電源９を除く帯電ローラ７とスポンジローラ２０）は、
図２に示すように、プロセスカートリッジ２１として一
体にユニット化されて、画像形成装置に対して着脱可能
に構成されており、規定枚数の画像形成により感光ドラ
ム１が寿命に達した場合などによる交換等を容易に行な
うことができる。また、本実施の形態で用いた、帯電装
置２の帯電ローラ７、現像装置４の現像ローラ１１と規
制ブレード１３、及び使用するトナーｔの詳細について
は後述する。

【００４１】そして、本実施の形態においても、上述し
た従来例の画像形成装置と同様にして画像形成動作が行
なわれる。本実施の形態では画像形成動作の説明は省略
する。

【００４２】次に、上記した帯電装置２のスポンジロー
ラ２０について説明する。

【００４３】スポンジローラ２０は、図３（ａ），
（ｂ）に示すように支持軸としての金属製の芯金２２
と、その周面に気泡部の壁面が連通している導電材分散
のウレタンゴム、シリコンゴム、ＥＰＤＭゴム、アクリ
ルゴム等からなるローラ状の発泡体層２３とで構成され
ている。

【００４４】スポンジローラ２１は、例えば以下のよう
にして製造することができる。先ず、発泡剤やカーボン
ブラック等の導電材の配合剤を一様に分散させた未加硫
・未発泡のウレタンゴム層を金属製の芯金２２上に形成
する。これらを円筒状の金型の成型キャビネット（不図
示）内にセットして加熱することにより、未加硫・未発
泡のゴム層を加硫・発泡させ、成型キャビネット内で金
型どおりの導電性スポンジ（連泡スポンジ）として成型
される。

【００４５】この際、発泡によって発生した気体は、発
泡によって形成された連通した気泡を通って金型の側面
から排出される。この段階では、芯金２２周面の貫通穴
上に形成された連泡スポンジの気泡にはスキン層があ
り、気泡は閉じた状態である。そして、この連泡スポン
ジの表面を研磨してスキン層を破ることにより、芯金２
２周面に発泡体層２３を備えた所望する外径のスポンジ
ローラ２０が得られる。

【００４６】また、上記の製造方法以外にも成型キャビ
ネット内に入れずに自由状態で、未加硫・未発泡のウレ
タンゴム層を加熱処理した後、連泡スポンジの表面を研
磨する方法も可能である。

【００４７】また、図４（ａ），（ｂ）に示すように、
芯金２２周面に複数（図では２層）の発泡体層２３ａ，
２３ｂを有するスポンジローラの場合は、上記した単層
構成の発泡体層２３の製造工程を繰り返すことで形成す
ることができる。

【００４８】本発明におけるスポンジローラ２０の発泡
体層２３（２３ａ，２３ｂ）を形成する材料としては、
ウレタンゴム、シリコンゴム、ＥＰＤＭゴム、アクリル
ゴム、ニトリルゴム、ヒドリンゴム、フッ素ゴムなどが
挙げられるが、特に指定はしない。発泡剤としては、一
般的に炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸アン
モニウムなどの無機発泡剤や、ニトロソ化合物、アゾ化
合物、スルホニルヒドラジド化合物などの有機発泡剤が
挙げられるが、特に指定はしない。

【００４９】また、導電剤は、電子導電剤とイオン導電
剤に大別でき、電子導電剤としてはカーボンブラック、
金属酸化物などが挙げられ、イオン導電剤としては第４
級アンモニウム塩、脂肪族アルコールサルフェート塩な
どが挙げられるが、特に指定はしない。

【００５０】また、弾性体としては、特に単層構造に限
定する必要はなく、必要で有れば図４（ａ），（ｂ）に
示したような２層以上の複数層でもよい。例えば、気泡
径を芯金２２からローラ表面に向かうに従い小さくする
ような層構成にすると、帯電ローラ７との当接部近傍で
剥ぎ取った転写残トナーをよりスムーズにローラ中心部
に移動させることができる。

【００５１】本実施の形態におけるスポンジローラ２０
の特性値として、以下のようなものが好ましい。

【００５２】スポンジローラ２０の発泡体層２３の抵抗
値は１０⁵Ω以下であり、ゴム硬度はアスカーＣ硬度で
１５°以下、更に好ましくはアスカーＣＳＣ２硬度で５
０°以下である。あまり抵抗が高いと帯電ローラ７との
当接による摺擦により、帯電ローラ７に付着しているト
ナーがチャージアップして機械的に剥ぎ取れなくなる場
合があるからである。

【００５３】また、上記した連泡スポンジの平均セル径
はトナーの粒径・形状にもよるが、気泡内にトナーを十
分に取り込むためには粉体平均粒径の１０倍以上が好ま
しい。また、帯電ローラ７に対する侵入量は発泡体層２
３の層厚未満は必至であり、発泡体層２３の層厚にもよ
るがその層厚の半分以下がより好ましい。

【００５４】スポンジローラ２０の帯電ローラ７との当
接圧（線圧）は０．０４９〜０．９８Ｎ／ｃｍが好まし
い。帯電ローラ７との当接圧が０．０４９Ｎ／ｃｍ以下
であると、帯電ローラ７との当接部において剥ぎ取り不
良が生じ、剥ぎ取れなかったトナーが帯電ローラ７表面
に残っていると帯電不良を起こしてしまう場合がある。
逆に帯電ローラ７との当接圧が０．９８Ｎ／ｃｍ以上で
あると、回転トルクが増大したり、摺擦力が大きくなる
ため、スポンジローラ２０内に取り込まれたトナーが摺
擦により軟化して帯電ローラ７表面に融着してしまう危
険性がある。

【００５５】ちなみに当接圧（線圧）の測定は次のよう
な方法で行なった。引き抜き板として長さ１００ｍｍ×
幅１５ｍｍ×厚さ３０μｍのＳＵＳ薄板を、挟み板とし
て長さ１８０ｍｍ×幅３０ｍｍ×厚さ３０μｍのＳＵＳ
薄板を長さが半分になるように折ったものを用意し、そ
の折った挟み板の間に引き抜き板を挿入する。その状態
で挟み板を帯電ローラ７とスポンジローラ２０との間に
挿入する。そして、引き抜き板に取り付けたばねばかり
を引っ張って、引き抜き板を一定速度で引き抜き、その
ときのばねばかりの示す値を読み取る。このばねばかり
の値を引き抜き板の幅である１．５ｃｍで除することに
より、帯電ローラ７とスポンジローラ２０の当接圧（線
圧）を測定することができる。

【００５６】発泡体層２３の連泡度の目安として、発泡
体層２３の１０００ｃｍ³当たりの１分間の通気量は５
００〜５０００ｍｌ／（ｍｉｎ・１０００ｃｍ³）であ
り、さらに好ましくは１０００〜４０００ｍｌ（ｍｉｎ
・１０００ｃｍ³）である。５００ｍｌ／（ｍｉｎ・１
０００ｃｍ³）以下であると、硬度が高くなっていき帯
電ローラ７との当接圧が高くなってしまうだけでなく、
含有できるトナー量も少ないため、頻繁に交換しなけれ
ばならなくなってしまう。また、５０００ｍｌ／（ｍｉ
ｎ・１０００ｃｍ³）以上であると、気泡が連通しすぎ
て所望の平均セル径を維持できず、回収したトナーを気
泡内に保持しきれなくなるからである。

【００５７】そして、本実施の形態では、直径４ｍｍの
金属製の芯金２２上に導電材としてカーボンブラックを
分散配合した層厚４ｍｍの連泡性ウレタンスポンジゴム
からなる単層の発泡体層２３を有するスポンジローラ２
０を用いた。このスポンジローラ２０は、発泡体層２３
内中に吸引できるトナーｔの量は約３０ｇ程度である。

【００５８】また、本実施の形態のスポンジローラ２０
の条件は、以下のように設定した。抵抗値は１０⁵Ω程
度、ゴム硬度はアスカーＣＳＣ２硬度で１５°程度、発
泡体層２３の表層における平均気泡径は２００μｍ、帯
電ローラ７との当接圧（線圧）は０．１９６Ｎ／ｃ
ｍ、発泡体層２３の連泡度を表す通気量は１８００
（ｍｉｎ・１０００ｃｍ³）である。

【００５９】本実施の形態の帯電ローラ７は、金属など
の導電性基体上に下から弾性層、導電層、抵抗層を有し
ている。

【００６０】弾性層の硬度は柔軟性による感光ドラム１
との密着性及び振動吸収性の点からＪＩＳＡＧＳ−７
０６に基づいたゴム硬度で３０°以下が好ましい。また
弾性層の層厚は２ｍｍ以上が好ましい。

【００６１】導電層は体積抵抗率が１０⁷Ω・ｃｍ以下
が好ましく、金属蒸着膜、導電性粒子分散樹脂、導電性
樹脂などを用いることができる。導電層の層厚は帯電ロ
ーラ７の柔軟性の点から２ｍｍ以下であることが好まし
い。

【００６２】抵抗層は、体積抵抗率が１０⁷〜１０¹²Ω
・ｃｍ程度で導電層よりも高くなるように構成されてお
り、半導電性樹脂や導電性粒子分散絶縁層などを用いる
ことができる。抵抗層の膜厚は帯電性の点から５００μ
ｍ以下が好ましい。

【００６３】そして、本実施の形態では、ステンレスな
どの直径６ｍｍの導電性芯金上に、３ｍｍ厚の弾性層、
１０μｍ厚の導電層、１００μｍ厚の抵抗層を有する帯
電ローラ７を用いた。また、帯電ローラ７は本実施の形
態のように３層構造である必要はなく、単層もしくは３
層以上でもかまわない。層構成材料も特に限定するもの
ではないが、帯電ローラ７表面の離型性が高い方が容易
に転写残トナーを剥ぎ取ることができる。

【００６４】また、本実施の形態では、帯電バイアス電
源９から帯電ローラ７に印加される帯電バイアスは−１
３００Ｖであり、感光ドラム１上の非画像部電位は−７
００Ｖ、画像部電位は−１５０Ｖである。なお、本実施
の形態では、帯電バイアス電源９から帯電ローラ７に直
流電圧を印加しているが、直流電圧と交流電圧を重畳し
た帯電バイアスを印加するようにしてもよい。

【００６５】このように、本実施の形態の画像形成装置
は、上記したスポンジローラ２０が当接される帯電ロー
ラ７を備えた帯電装置２を備えており、転写後に感光ド
ラム１上に残留している転写残トナー（正極性に帯電し
ている反転トナー）は感光ドラム１の回転により、感光
ドラム１と帯電ローラ７の当接部（帯電ニップ）近傍に
到達し、感光ドラム１の表面電位と帯電バイアスから形
成される電界によって、帯電ローラ７表面に付着する。

【００６６】帯電ローラ７に付着した転写残トナー（反
転トナー）は、帯電ローラ７とスポンジローラ２０の当
接部分では発泡体層２３表面の凹凸と摺擦することによ
って、帯電ローラ７から剥ぎ取られる。発泡体層２３は
低硬度なので、剥ぎ取りに十分な当接幅を確保しても当
接圧を低くすることができる。また、帯電ローラ７との
当接部を通過するとスポンジローラ２０は弾性力により
形状が復元するが、その際にスポンジローラ２０表面
や、発泡体層２３内に存在するトナーはその内部側へ吸
引されていく。

【００６７】また、本実施の形態では、スポンジローラ
２０の最頂点が帯電ローラ７の回転中心より下方に配置
しているので、帯電ローラ７との当接部近傍での発泡体
層２３内に入った転写残トナー（反転トナー）は重力に
よって発泡体層２３の内側に移動し、剥ぎ取った転写残
トナーが帯電ローラ７上に再塗布されることはない。

【００６８】本実施の形態の現像装置４の現像ローラ１
１は、ステンレスなどの直径８ｍｍの導電性芯金上に弾
性体を成型して、外径１６ｍｍに形成されている。弾性
体は下層にシリコーンゴム、表層に１０μｍ程度のポリ
アミド樹脂の２層構造とし、硬度が３５°程度（アスカ
ーＣ）、体積抵抗が１０⁷Ωｃｍ程度である。

【００６９】現像ローラ１１表面の動摩擦係数は０．０
２〜０．８であり、好ましくは０．０２〜０．４であ
る。本実施の形態の動摩擦係数は約０．１程度である。
動摩擦係数が高いと、トナーの過剰帯電や剥ぎ取り不良
など様々な問題が生じるからである。

【００７０】上記動摩擦係数とは、以下のような方法に
より測定した現像ローラ１１表面のステンレス薄板に対
する動摩擦係数である。ステンレス薄板に対して、現像
ローラ１１表面の動摩擦係数を測定した理由は、感光ド
ラム１もアルミニウム等の基板上に厚さ数十μｍ程度の
感光層を有するものを用いているため、また、規制ブレ
ード１３として本実施の形態ではステンレス板金を用い
ているため、現像ローラ１１表面の動摩擦係数としては
ステンレス薄板に対するものを用いて比較することが現
状に近くより適切と判断したためである。

【００７１】また、現像ローラ１１の弾性体は本実施の
形態のように２層構造である必要はなく、単層もしくは
２層以上でかまわない。また、材質も特に限定するもの
ではなく、一般的に用いられているゴム材や樹脂でも構
わない。また、体積抵抗は1０¹⁰Ωｃｍ以下が好まし
い。体積抵抗が1０¹⁰Ωｃｍ以下であるとトナーの過剰
なチャージアップを防止できるためである。

【００７２】現像ローラ１１の表面粗さは、使用するト
ナーの粒径と相関が有るが、トナー粒径が重量平均粒径
約７μｍでは十点平均粗さＲｚで３〜１５μｍが好まし
い。３μｍ以下であると十分なトナー搬送力が得られ
ず、１５μｍ以上であると感光ドラム１上の静電潜像を
トナー像として可視化した時に、現像ローラ１１上の凹
凸が画質に影響をあたえることがあるためである。トナ
ー粒径がより小さくなる場合には、十点平均粗さＲｚも
やや小さくすることが好ましい。

【００７３】本実施の形態の現像装置４の規制ブレード
１３は、ステンレス製の薄板（厚さ約０．１ｍｍ）の先
端部から約２ｍｍの位置を現像ローラ１１と反対方向に
折り曲げたものであり、該折り曲げ部が現像ローラ１１
に若干食い込む状態で接触する。このときの接触圧（線
圧）は、０．０９８〜０．４５Ｎ／ｃｍが好適である。

【００７４】０．０９８Ｎ／ｃｍ以下になると、トナー
に対して適切な帯電付与ができず、「かぶり」となって
画質の低下をまねいたり、転写されないトナーの増加に
よりスポンジローラ２０の寿命を短くするからである。
０．４５Ｎ／ｃｍ以上になると、圧力・摩擦熱等により
低融点トナーの場合には溶融したり、トナーに混合され
ている外添剤がトナー表面から剥離しやすくなるなどト
ナー劣化を促進させてしまう。

【００７５】なお、本実施の形態の規制ブレード１３で
は、ステンレス製の薄板を現像ローラ１１にエッジ当接
させて用いたが、金属薄板を現像ローラ１１に面当接さ
せるようにしてもよい。

【００７６】このように、本実施の形態の画像形成装置
は、上記した現像ローラ１１と規制ブレード１３を備え
た現像装置４を備えており、現像部において現像に消費
されずに現像ローラ１１上に残ったトナーは、現像ロー
ラ１１の回転によって現像ローラ１１とともに現像容器
１０内に戻される。そして、現像ローラ１１と剥ぎ取り
供給ローラ１２の当接部において、現像ローラ１１上の
トナーは現像ローラ１１と剥ぎ取り供給ローラ１２の摺
擦によって剥ぎ取られ現像容器１０内に回収される。そ
れと同時に、剥ぎ取り供給ローラ１２の回転によって、
現像ローラ１１上に現像容器１０内から新たなトナーｔ
が供給されて、再び規制ブレード１３と現像ローラ１１
の当接部に搬送される。

【００７７】また、本実施の形態では、現像バイアス電
源１４から現像ローラ１１に印加される現像バイアス電
圧は−３５０Ｖである。なお、本実施の形態では、現像
バイアス電源１４から現像ローラ１１に直流電圧を印加
しているが、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイア
スを印加するようにしてもよい。

【００７８】本実施の形態で使用されるトナーｔの形状
は、球状及び／又は紡錘形が好適である。なぜならスポ
ンジローラ２０の気泡内への取り込み、また、多くの気
泡を通過させるには凹凸のない方が効率よく、その結果
気泡に詰まることなく常時安定した剥ぎ取りを行なうこ
とができる。

【００７９】トナーｔの球形度の指標として、形状係数
ＳＦ−１の値が１００〜１６０であり、形状係数ＳＦ−
２の値が１００〜１４０であることが好ましい。これら
の形状係数を示すＳＦ−１、ＳＦ−２の値は、日立製作
所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い倍率５００倍に
拡大したトナー像を１００個無作為にサンプリングし、
その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製画
像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入して解析を行い、下
式より算出し得られた値から定義した。

【００８０】ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）^２／ＡＲＥ
Ａ｝×（π／４）×１００ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１／４
π）×１００ただし、ＡＲＥＡ：トナー投影面積、ＭＸＬＮＧ：トナ
ーの絶対最大長、ＰＥＲＩ：トナーの周長である。

【００８１】トナーｔの形状係数ＳＦ−１はトナー粒子
の丸さの度合を示し、球形から徐々に不定形となる。ま
た、ＳＦ−２はトナー粒子の凹凸度合を示し、トナー表
面の凹凸が顕著となる。ＳＦ−１が１６０を越える場合
には、トナーｔの形状が不定形となるため、スポンジロ
ーラ２０の発泡体層２３内でトナーｔが移動しにくくな
りその内部までトナーｔが吸引できないことがある。

【００８２】また、トナーｔの粒径に関しては、下記の
式で表される個数分布における変動係数（Ａ）が３５％
以下であることが好ましい。

【００８３】変動係数（Ａ）＝（Ｓ／Ｄ１）×１００ただし、Ｓはトナー粒子の個数分布における標準偏差値
を示し、Ｄ１はトナー粒子の個数平均粒径（μｍ）であ
る。

【００８４】トナーの個数分布における変動係数が大き
くなるにつれて粒径分布の幅がひろくなり、個数分布に
おける変動係数（Ａ）が３５％以上であると非常に大き
な粒径のトナーがスポンジ表面に詰まってしまい、スポ
ンジローラ２０の発泡体層２３内部までトナーｔが吸引
できないことがあるからである。

【００８５】また、本実施の形態で用いるトナーｔの特
性としては、上記の個数分布における変動係数（Ａ）が
３５％以下である条件に加えて、重量平均粒径が１０μ
ｍ以下、好ましくは４μｍ〜８μｍであることが好まし
い。重量平均粒径が４μｍ未満のトナー粒子において
は、転写効率の低下から感光ドラム１上に転写残のトナ
ー粒子が多く、トナー粒子の重量平均粒径が１０μｍを
超える場合には、感光ドラム１表面や規制ブレード１３
などへの融着が起きやすい。また、トナー粒子の個数分
布における変動係数が３５％を超えると更にその傾向が
強まる。

【００８６】本実施の形態では、ＳＦ−１の値が１３
０、ＳＦ−２の値が１２０であり、重量平均粒径が約７
μｍ、個数分布における変動係数が２０％のトナーｔを
用いた。

【００８７】このように、上述した本実施の形態におけ
る画像形成装置では、クリーニングユニットや廃トナー
容器がないクリーナレスの構成でも、帯電ローラ７に付
着した転写残トナーをスポンジローラ２０で良好に回収
することができるので、長期にわたって帯電ローラ７表
面のトナーによる汚染を防止して良好な画像形成を行な
うことができ、且つ画像形成装置の小型化及び簡易化を
図ることができる。

【００８８】また、スポンジローラ２０の発泡体層２３
内中に回収できるトナー（転写残トナー）の量は約３０
ｇ程度であり、また、５％印字率画像の１０００枚当た
りの転写残トナー量は約５〜７ｇ程度であるので、印字
途中の紙詰まりや印字率の高い画像出力する場合を考慮
しても、例えば５％印字画像を約３０００枚出力する毎
にプロセスカートリッジ２１を交換すれば、スポンジロ
ーラ２０に吸引されているトナーが再び吐き出されて帯
電ローラ７や感光ドラム１をトナーで汚すことが防止さ
れて、常に良好な画像形成を行なうことができる。

【００８９】また、スポンジローラ２０の耐用枚数に合
わせてプロセスカートリッジ２１を交換することによ
り、感光ドラム１の耐用寿命もそれに合わせて短く設定
できるため、低コストで感光ドラム１を製造することが
可能となる。更に、スポンジローラ２０の層厚を変える
ことで、転写残トナーの回収量を調整することが可能と
なり、プロセスカートリッジ２１の製品寿命を所望する
期間に設定することができる。

【００９０】〈実施の形態２〉図５は、本発明の実施の
形態２に係る画像形成装置を示す概略構成図である。な
お、図１乃至図４に示した実施の形態１の画像形成装置
と同一部材は同一符号を付し、重複する説明は省略す
る。

【００９１】本実施の形態では、帯電装置２のスポンジ
ローラ２０に回収バイアス電源２４からバイアス電圧を
印加するようにした。また、スポンジローラ２０をプロ
セスカートリッジ２１とは別にして、交換可能な単独ユ
ニットとした。他の構成は実施の形態１と同様であり、
本実施の形態ではそれらの説明は省略する。

【００９２】帯電バイアス電源９から帯電ローラ７に印
加される帯電バイアスの電位よりも負極性側の電位を、
回収バイアス電源２４からスポンジローラ２０に印加す
ることにより、スポンジローラ２０の当接による帯電ロ
ーラ７表面に付着しているトナー（転写残トナー）の物
理的な剥ぎ取り回収に加えて、電界効果でスポンジロー
ラ２０に正極性の反転トナー（転写残トナー）を付勢す
ることができ、帯電ローラをより効率よく清掃すること
ができる。

【００９３】また、回収バイアス電源２４から負極性の
バイアス電圧をスポンジローラ２０に印加することによ
り、スポンジローラ２０表面からその内部の芯金２２ま
での半径方向のスポンジの電圧降下による電位差によっ
て、発泡体層２３内に回収された正極性の反転トナー
（転写残トナー）をより確実に発泡体層２３内の内側に
移動させることもできる。更に、電界作用による回収効
果が存在することによって、スポンジローラ２０の帯電
ローラ７に対する当接圧を低減しても十分な剥ぎ取り回
収を行なうことができる。

【００９４】本実施の形態に適しているスポンジローラ
２０の特性は、実施の形態１と略同様であるが、抵抗値
は実施の形態１の場合より高く１０⁸Ω以上であり、好
ましくは１０¹⁰Ω以上である。これは、帯電ローラ７と
スポンジローラ２０の当接部での導通を防止するためで
ある。

【００９５】また、帯電ローラ７表面とスポンジローラ
２０表面との電位差は放電しきい値未満であり、好まし
くは｜２００｜Ｖ以下である。これは、放電しきい値以
上だと放電が起きてしまい、帯電ローラ７とスポンジロ
ーラ２０にピンホールができてしまったり、感光ドラム
１を正常に帯電できない場合が有るからである。

【００９６】本実施の形態では、回収バイアス電源２４
からスポンジローラ２０に−１４００Ｖ、帯電バイアス
電源９から帯電ローラ７に−１３００Ｖ、現像バイアス
電源１４から現像ローラ１１に−３５０Ｖをそれぞれ印
加し、感光ドラム１上の非画像部電位を−７００Ｖ、画
像部電位を−１５０Ｖとした。

【００９７】上記構成の本実施の形態の画像形成装置で
は、スポンジローラ２０に回収できるトナー量は約３０
〜３５ｇ程度で、実施の形態１の場合よりも少し多かっ
た。これは、本実施の形態では、帯電ローラ７とスポン
ジローラ２０間の電界効果によって正極性に帯電したト
ナーを発泡体層２３内により確実に保持できるからであ
る。

【００９８】また、本実施の形態では、５％印字率画像
の１０００枚当たりの転写残トナー量は、約５〜７ｇ程
度であり、また、５％印字率画像の１０００枚当たりの
転写残トナー量は約５〜７ｇ程度であるので、印字途中
の紙詰まりや印字率の高い画像出力する場合を考慮して
も、例えば５％印字画像を約４０００枚出力する毎にユ
ニット化されているスポンジローラ２０を交換すれば、
スポンジローラ２０に吸引されているトナーが再び吐き
出されて帯電ローラ７や感光ドラム１をトナーで汚すこ
とが防止されて、常に良好な画像形成を行なうことがで
きる。

【００９９】また、スポンジローラ２０を感光ドラム１
や帯電ローラ７とは別なユニットにすることにより、ユ
ーザーは定期的にユニット化されているスポンジローラ
２０のみを交換すればよく、ユーザーのメンテナンスコ
スト負担を軽減することができる。

【０１００】また、実施の形態１の場合よりも低い当接
圧条件（例えば０．１４Ｎ／ｃｍ程度）でスポンジロー
ラ２０を帯電ローラ７に当接しても、電界作用による回
収効果によって実施の形態１と同様もしくはそれ以上の
剥ぎ取り回収を行なうことができる。

【０１０１】このように本実施の形態においても、帯電
ローラ７に付着した転写残トナーをスポンジローラ２０
で良好に回収することができるので、長期にわたって帯
電ローラ７表面のトナーによる汚染を防止して良好な画
像形成を行なうことができ、且つ画像形成装置の小型化
及び簡易化を図ることができる。

【０１０２】また、上述した各実施の形態では、スポン
ジローラ２０を構成する発泡体層をローラ形状とした
が、これに限定されるものではなく、例えばブロック状
でもよい。

【０１０３】また、上述した各実施の形態では、スポン
ジローラ２０を含むプロセスカートリッジ２１やユニッ
ト化されているスポンジローラ２０を所定印字枚数毎に
交換するとしたが、交換時期を知る方法として印字画素
累計や重量検知など他の方法でもよい。

【０１０４】また、上述した各実施の形態では、現像装
置４は負極性の反転接触現像系の例であったが、これ以
外にも正規現像系又は正極性の反転現像系又は非接触現
像系の現像装置でもよい。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、接
触帯電部材に回転自在な連泡性発泡体を当接配置したこ
とにより、接触帯電部材に付着した現像剤の残りを連泡
性発泡体の気泡内に取り込んで回収することができるの
で、接触帯電部材の現像剤による汚れが防止され、長期
にわたって帯電不良が防止されて良好な画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示
す概略構成図。

【図２】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置のプ
ロセスカートリッジを示す概略図。

【図３】（ａ）は本発明の実施の形態１に係る画像形成
装置の帯電装置のスポンジローラを示す縦断面図、
（ｂ）は本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の帯
電装置のスポンジローラを示す横断面図。

【図４】（ａ）は本発明の実施の形態１に係る画像形成
装置の帯電装置のスポンジローラの変形例を示す縦断面
図、（ｂ）は本発明の実施の形態１に係る画像形成装置
の帯電装置のスポンジローラの変形例を示す横断面図。

【図５】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置を示
す概略構成図。

【図６】従来例における画像形成装置を示す概略構成
図。

【符号の説明】

１感光ドラム（像担持体）２帯電装置３露光装置４現像装置５転写ローラ６定着装置６ａ定着ローラ６ｂ加圧ローラ７帯電ローラ（接触帯電部材）９帯電バイアス電源１１現像ローラ１４現像バイアス電源２０スポンジローラ（連泡性発泡体）２１プロセスカートリッジ２２芯金２３、２３ａ、２３ｂ発泡体層２４回収バイアス電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回動自在な像担持体と、前記像担持体に
当接し帯電バイアス電圧の印加により前記像担持体を帯
電する可撓性を有する回転自在な接触帯電部材とを備え
た画像形成装置において、前記接触帯電部材に回転自在な連泡性発泡体を当接配置
する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記連泡性発泡体の最頂点は、前記接触
帯電部材の回転中心より下方で、前記接触帯電部材が前
記電子写真感光体に当接する帯電ニップに対して前記接
触帯電部材の回転方向下流側に位置している、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記連泡性発泡体はローラ形状であり、
前記接触帯電部材との当接部において前記接触帯電部材
回転方向に対して逆方向に回転する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】前記連泡性発泡体のゴム硬度がアスカー
Ｃ硬度で１５°以下である、ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の画像形成装
置。
【請求項５】前記連泡性発泡体の１０００ｃｍ³当た
りたりの１分間の通気量が５００〜５０００ｍｌ／（ｍ
ｉｎ・１０００ｃｍ³）である、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の画像形
成装置。
【請求項６】前記連泡性発泡体の前記接触帯電部材に
対する当接圧が０．０４９〜０．９８Ｎ／ｃｍである、ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の画
像形成装置。
【請求項７】前記連泡性発泡体に印加されるバイアス
電圧と、前記接触帯電部材に印加されるバイアス電圧の
間に、電位差を有する、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載
の画像形成装置。
【請求項８】前記連泡性発泡体に直流バイアス電圧が
印加され、前記直流バイアス電圧の絶対値が、前記接触
帯電部材に印加される帯電バイアス電圧と同極性で、且
つ前記接触帯電部材に印加される帯電バイアス電圧の絶
対値以上である、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７
記載の画像形成装置。
【請求項９】少なくとも前記連泡性発泡体が画像形成
装置に着脱自在に装着される、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又
は８記載の画像形成装置。
【請求項１０】少なくとも前記像担持体と、前記接触
帯電部材と、前記連泡性発泡体とをユニット化してプロ
セスカートリッジを形成し、前記プロセスカートリッジ
が画像形成装置に着脱自在に装着される、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８又は９記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記像担持体上に形成される静電潜像
を顕像化する現像剤の形状が球状もしくは球状に近い形
状であり、現像剤の丸さを表す係数ＳＦ−１が１００〜
１６０、現像剤表面の凹凸度合を示す係数ＳＦ−２が１
００〜１４０である、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９又は１０記載の画像形成装置。