JP2014085441A - 感光体、現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な構成やコストアップなしで、クリーニングブレードのブレードめくれにより帯電手段が感光体から離間するのを確実に防止し、当該離間による全ベタ画像の発生を確実に防止する。
【解決手段】クリーニングブレード５の先端部５ｂが外周面に接触する感光体素管２ａと、感光体素管２ａの軸方向端部に所定の結合力で結合されて感光体素管２ａを回転させる回転トルクを受け入れる端部材２ｂを有する感光体２である。端部材２ｂから感光体素管２ａに伝達可能な最大トルクを、前記結合力を所定の大きさに制限することで制限し、感光体素管２ａとクリーニングブレード５の間の摩擦係数の増大に伴い端部材２ｂと感光体素管２ａの間に生じる回転トルクが前記所定の大きさを超えると、端部材２ｂと感光体素管２ａの間ですべりが発生するようにした。
【選択図】図６

Description

本発明は、電子写真方式のコピー機、ファクシミリ、プリンタおよびこれらの機能を複数有する複合機に使用される感光体と、当該感光体を使用した現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置に関する。

周知のように、電子写真方式による画像形成装置においては、感光体上に形成された静電潜像がトナーによって顕像化され、この顕像化された像が転写紙などの記録媒体に転写された後、定着装置で加圧・加熱されることにより記録媒体に定着される。転写後の感光体表面に付着した残留トナーは、ゴム弾性体で成形されたクリーニングブレードの先端部を感光体表面に押し当てることによって除去される。

感光体表面に対するクリーニングブレードの押し当て方は、カウンタ接触、トレーリング接触及び回転接触がある。感光体の回転方向に対向する状態でブレード先端を接触させるカウンタ接触は、ブレード押圧力と感光体表面との摩擦係数の関係でブレード先端が反転して接触状態が悪化しやすい。所謂ブレードめくれである。

特に、感光体が有機光導電性感光層を有する場合、感光体表面とトナーの間の接触エネルギーが大きいためブレードめくれが起こりやすい。省エネのため低融点トナーを使用すると、感光体上の摩擦係数が徐々に上昇するため、さらにブレードめくれが起こりやすい。

このようなブレードめくれを防止するため、従来、感光体表面との間の摩擦係数を低減するためにエッジ部を含むブレード端面に潤滑剤を保持させるようにしたり、ブレードのエッジ部をなす２つの面をなす角度を規定してエッジ部での変形量を抑えるようにしたりしている。しかし、ブレードめくれを確実に防止するまでに至っていないのが実情である。

一方、この種の画像形成装置では、感光体、現像部及びトナー収容部をユニット化したプロセスユニットが一般的に採用されているが、プロセスユニットは省スペース化とユーザ操作性の観点から、他のユニットと比べて小型化の要求が特に高い。プロセスユニットのトナー収容部は、ユニットの交換頻度の制約から小型化には自ずと限界がある。このため、ユニットの小型化は専ら現像部の小型化にかかっている。

現像部まわりのレイアウトを小型化するため、感光体を基準としてその回転方向上流側にクリーニングブレードを配置し、下流側に帯電ローラを近接配置する構成が知られている。しかし、このような構成では、経時による感光体表面の摩擦係数の上昇や、感光体表面の摩擦係数のバラツキ等によりブレードめくれがいったん発生すると、このめくれたブレードの先端部が下流側の帯電ローラに当たって帯電ローラを押し上げる可能性が高い。帯電ローラが押し上げられて感光体から離間すると、帯電不良を起こして全ベタ画像が発生する。そして当該全ベタ画像が出力され続けた場合、本来の画像履歴が残らないだけでなく、過剰に回収された廃トナーが廃トナー搬送経路の許容量を越え、機内にトナーが飛散してしまう。

ブレードめくれ乃至全ベタ画像の発生を防止する手段としては、例えば特許文献１（特開２００４−２５８４１９号公報）のように、感光体の駆動トルクの変動を検出し、当該駆動トルクが異常に増大するとクリーニングブレードの異常と判断し、未然にブレードめくれを回避する技術等が既に知られている。しかし、特許文献１の装置のようにセンサで駆動トルクを検出する方法では、センサコストのために装置が高価になる。またトルク変動は一般に微小であるため、瞬間値ではなく所定時間の積算値の大きさでトルク異常の有無を判断する必要がある。このため、トルクセンサによる駆動トルクの検出では急なトルク上昇によるブレードめくれに対応できないという問題があった。

本発明は、特別な構成やコストアップなしで、ブレードがめくれに起因して帯電部材が感光体から離間するのを確実に防止し、当該離間による全ベタ画像の発生を確実に防止することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の感光体は、残留トナーを除去するクリーニングブレードの先端部が外周面に接触する感光体素管と、前記感光体素管の軸方向端部に所定の結合力で結合されて当該感光体素管を回転させる回転トルクを受け入れる端部材とを有し、前記端部材から前記感光体素管に伝達可能な最大トルクを、前記結合力を所定の大きさに制限することで制限し、前記感光体素管と前記クリーニングブレードの間の摩擦係数の増大に伴い前記端部材と前記感光体素管の間に生じる回転トルクが前記所定の大きさを超えると、前記端部材と前記感光体素管の間ですべりが発生するようにしたことを特徴とする。

また、前記課題を解決するため、本発明の現像装置は、外周面に形成される静電潜像を現像剤供給手段から供給される現像剤で顕像化するようにした感光体と、前記感光体の端部に連結されて当該感光体を回転駆動する駆動源と、前記感光体の外周面に接触して当該外周面から転写後の残留トナーを除去するクリーニングブレードと、前記感光体の外周面を帯電させる帯電手段を備えた画像形成装置において、前記感光体と前記駆動源との間にトルク制限機構を配設し、当該トルク制限機構によって前記クリーニングブレードの変形量が抑制されるようにしたことを特徴とする。

本発明は前記感光体又は現像装置の他に、前記感光体又は現像装置を有するプロセスユニット又は画像形成装置として構成することができる。

本発明によれば、クリーニングブレードが反転する前に感光体素管と端部材の間ですべりが発生するので、クリーニングブレードの反転を防止することができる。また、感光体の外周面に接触したクリーニングブレードが変形しようとすると、トルク制限機構で感光体の駆動トルクが制限されるので、クリーニングブレードの変形を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 プロセスユニットの構成を示す概略断面図である。 感光体の断面図であって、（Ａ）はクリーニングブレードが正常な状態の断面図、（Ｂ）はクリーニングブレードがめくれた状態の断面図である。 感光体と駆動源の連結状態を示す概略側面図である。 感光体の端部を示す斜視図であり、（Ａ）は本体部材に端部材を取り付ける前の状態、（Ｂ）は本体部材に端部材を取り付けた状態、（Ｃ）は本体部材に端部材を取り付けて半断面にした状態の斜視図である。 端部材の側面図である。 クリーニングブレードの経時トルク変動を例示する図である。 トナーパッチによるトナー付着量の検出ブロック図である。 トナー補給機構の概略図である。

以下、本発明の実施形態に係る感光体と当該感光体を有する現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置について図面を参照して説明する。

（画像形成装置の構成）
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋを備えている。なお、以下の説明において、参照番号の次のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック用であることを示し、各色共通の構成を説明する際は、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋを適宜省略して番号のみを使用する。

各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、感光体としての感光体２と、感光体２の表面を帯電する帯電手段としての帯電ローラ３と、感光体２上にトナー画像を形成する現像装置４と、感光体２の表面を清掃するクリーニングブレード５を備えている。また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、画像形成装置本体１０に対して一体的に着脱可能に構成されている。プロセスユニットはイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく順番は任意である。

この装置で使用するトナーは、形状が球形で均一化した小粒径の重合トナーを使用するものとする。このような重合トナーは感光体表面に良好な潤滑剤塗布層を形成することができるため、ブレード部材の挙動安定化によるクリーニング性の向上が図れ、これによりブレード部材をすり抜ける残留トナーの割合を大幅に低減することができ、また現像特性と転写性の向上で高画質の画像形成ができる。

画像形成装置本体１０の上部には、各色のトナーを充填したトナーカートリッジ７が設けられている。トナーカートリッジ７内の各色トナーは、後述のトナー補給機構１１０（図９）を介して対応する現像装置４のトナー収容部２６へ移送されるようになっている。

各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの下方には、各感光体２の表面を露光する露光装置８が配設されている。露光装置８からは、各感光体２へレーザ光が照射されるようになっている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの上方には、転写装置９が配設されている。転写装置９は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト１１を有する。中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２とテンションローラ１３との間に掛け渡され、駆動ローラ１２が回転することにより、中間転写ベルト１１は図の矢印方向に走行するようになっている。

４つの感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１４が配設されている。この一次転写ローラ１４は導電性弾性ローラであり、中間転写ベルト１１の裏面から感光体２に対して押し当てられるように配置されている。この一次転写ローラ１４には一次転写バイアスとして定電流制御されたバイアスが印加されている。各一次転写ローラ１４と各感光体２とによって中間転写ベルト１１を挟み込んだ箇所には、一次転写ニップが形成されている。

また、中間転写ベルト１１の図の右側の外周面に、二次転写手段としての二次転写ローラ１７が当接している。この二次転写ローラ１７とこれに対向する駆動ローラ１２とによって中間転写ベルト１１を挟み込んだ箇所には、二次転写ニップが形成されている。

駆動ローラ１２には、二次転写バイアス用の電源が接続される。駆動ローラ１２にトナーと同極性の電圧を印加することで、トナーが中間転写ベルト１１から転写紙側へ向かう電圧が生じるため、トナー像を転写紙に転写させることが出来る。

なお、二次転写ローラ１７を導電性弾性ローラとし、この二次転写ローラ１７に二次転写バイアス用の電源を接続して二次転写ローラ１７に転写バイアスを印加し、中間転写ベルト１１上のトナー像を転写紙へ二次転写する形態でも問題は無い。また、転写バイアス用の電源のうち、一方を駆動ローラ１２に、もう一方を二次転写ローラ１７に接続する構成でも問題は無い。

中間転写ベルト１１の駆動ローラ１２に隣接して、中間転写ベルト１１の表面を清掃するベルトクリーニングブレード１８が配設されている。このベルトクリーニングブレード１８の先端部は中間転写ベルト１１に対してカウンタ接触し、先端部で掻き取った転写残トナーが中間転写ベルト１１の下側の廃トナー収容部１５に回収されるようになっている。

図１の中間転写ベルト１１の左端に、テンションローラ１３の外周面と対向するように、トナーセンサ３２が配設されている。このトナーセンサ３２は、感光体２から中間転写ベルト１１に転写されたトナーの濃度を検出するためのものである。

すなわち、感光体２に所定のトナーパッチを現像し、このトナーパッチを図８のように中間転写ベルト１１に転写する（トナーパッチ２００〜２０２）。この転写されたトナーパッチ２００〜２０２に対して、トナーセンサ３２の発光素子からの赤外光を照射し、その正反射光（入射角度＝反射角度）を受光素子で受けてトナー付着量を検知する。

そして当該検知結果に応じてトナー補給量を制御する。また、段階的に作成した複数の濃度のトナーパッチのトナー付着量と、電位センサによって検出した表面電位との関係から現像γ特性を求め、所望のトナー付着量が得られるように、グリッド電圧、現像バイアス、レーザダイオード（ＬＤ）パワーなどを制御するようにしている。トナーパッチによる制御については図８と図９により後述する。

画像形成装置本体１０の下部には、記録媒体としての転写紙Ｐを収容した給紙トレイ１９や、給紙トレイ１９から転写紙Ｐを搬出する給紙ローラ２０等が設けてある。また、画像形成装置本体１０内には、給紙トレイ１９から上方へ転写紙Ｐを案内するための搬送経路Ｒが形成されている。

この搬送経路Ｒにおいて、給紙ローラ２０を配設した位置から二次転写ローラ１７を配設した位置に至る途中には、転写紙Ｐの搬送タイミングを計るための一対のレジストローラ２１が配設されている。また、二次転写ローラ１７の配設位置の上方には、転写紙Ｐ上の画像を定着させるための定着装置２２を配設している。さらに、定着装置２２の上方には、画像形成装置本体１０の上面を凹ませて形成したストック部２３に転写紙Ｐを排出するための一対の排紙ローラ２４が配設されている。

（画像形成装置の動作）
以下、図１を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体２の表面が帯電ローラ３によって所定の極性に一様に帯電される。

帯電された各感光体２の表面に、露光装置８からレーザ光がそれぞれ照射されて、それぞれの感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視画像化）される。

中間転写ベルト１１を張架する駆動ローラが回転駆動することにより、中間転写ベルト１１が図の矢印で示す方向に走行する。また、各一次転写ローラ１４に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ１４と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

そして、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト１１上に順次重ね合わせて転写される。こうして、中間転写ベルト１１の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。トナー画像の転写を終えると、クリーニングブレード５によって各感光体２の表面に残留するトナーが除去される。

また、作像動作が開始されると、給紙ローラ２０が回転し始め、給紙トレイ１９に収容された転写紙Ｐが搬送経路Ｒに送り出される。搬送経路Ｒに送り出された転写紙Ｐは、レジストローラ２１によって一旦停止される。その後レジストローラ２１の駆動が再開され、転写紙Ｐが、上記中間転写ベルト１１上のトナー画像とタイミングを合わせて、二次転写ローラ１７と中間転写ベルト１１との間の二次転写ニップに送られる。

二次転写ローラ１７には、中間転写ベルト１１上のトナー画像のトナー帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加されており、この逆極性の転写電圧により二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、転写紙Ｐと中間転写ベルト１１上のトナー画像とが二次転写ニップに到達した際、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト１１上のトナー画像が転写紙Ｐ上に一括して転写される。

また、転写後の中間転写ベルト１１上に残留するトナーは、ベルトクリーニングブレード１８によって除去される。トナー画像が転写された転写紙Ｐは定着装置２２へと搬送され、そこでトナー画像が加圧・加熱により転写紙Ｐに定着される。その後、転写紙Ｐは排紙ローラ２４によってストック部２３へと排出される。

以上の説明は、転写紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

（プロセスユニット）
図２にプロセスユニット１を拡大して示す。このプロセスユニット１は、上部のトナーカートリッジ７と下部にトナー収容部２６を有する。トナー収容部２６の左側に、帯電ローラ３と、露光装置８が配置されている。トナー収容部２６の下部にはトナー供給ローラ２７、現像ローラ２８及び規制ブレード２９が配設されている。また、帯電ローラ３０、露光装置８及び現像ローラ２８に対向して感光体２が配設されている。

感光体２の外周面は、帯電ローラ３０により負電荷で所定電位に一様に帯電された後、当該外周面に露光装置８により所望の静電潜像が形成される。トナー収容部２６に蓄えられたトナーは、トナー供給ローラ２７から現像ローラ２８へと搬送され、現像ローラ２８の外周面に付着されたトナーが規制ブレード２９により一様厚さのトナー層に形成されて保持される。この一様厚さで保持されたトナー層は、現像ローラ２８と感光体２の電位差により感光体２の潜像部に吸着され、さらに中間転写ベルト１１へと一次転写される。

帯電ローラ３０は感光体２に接触する接触式と、感光体２に対して微小ギャップをもって対向する非接触式があるが、いずれの方式でもよい。接触式はオゾンの発生を抑制することができ、非接触式は帯電ローラ３０がトナーで汚れないのでその耐久性を向上させることができる。

また、非接触式は、微小なギャップ変動に起因する帯電電位のバラツキなどの影響が抑制され、均一な帯電により感光体帯電電位が安定して高画質な画像が得られる。帯電ローラ３０は感光体２に対して、例えば直流電圧に交流電圧を重畳したＡＣ帯電を行うことができ、このＡＣ帯電は非接触式でも十分な帯電電流を流すことができる。なお、図示しないが、帯電ローラ３０の感光体２と反対側に、帯電クリーニングローラを配設することができる。

図２のプロセスユニット１で作像動作が開始されると、感光体２が時計回りに回転駆動される。このとき帯電電圧を印加された帯電ローラ３０によって感光体２が所定の極性に帯電される。このように帯電された感光体２は、露光装置８からの露光によって形成された感光体２上の静電潜像が現像ローラ２８との対向位置に移動し、そこで現像ローラ２８から静電潜像にトナーが供給される。

詳しくは、図２の反時計回り回転する現像ローラ２８に担持された現像剤が、規制ブレード２９によって所定の厚さに規制された後、現像ローラ２８と感光体２との間の現像領域に運ばれて、ここで現像剤中のトナーが感光体２上の静電潜像に静電的に移行して、当該静電潜像がトナー画像として可視像化される。そして、感光体２上のトナー画像は、感光体２の下部位置に移動し、ここで中間転写ベルト１１に一次転写される。中間転写ベルト１１上に転写される各色のトナー像は、ある一定のジョブ間隔でもって、トナーセンサ３２により適切なタイミングで転写されるよう調整される。

前記一次転写の後に、感光体２の表面に残留するトナーがクリーニングブレード５によって除去され、除去された残留トナーが廃トナー収容部１５に搬送される。一方、プロセスユニット１のトナー収容部２６内には図示しないトナー残量検知手段が設けられ、トナー収容部２６内のトナー残量がある閾値を下回ると、トナーカートリッジ７から一定量のトナーがトナー収容部２６に補給されるようになっている。

（クリーニングブレード）
図３（Ａ）（Ｂ）はプロセスユニット１における帯電ローラ３０とクリーニングブレード５の位置関係を示す図である。感光体２の回転方向に対して、上流側にクリーニングブレード５、下流側に帯電ローラ３０が設けられている。

クリーニングブレード５は、例えばゴム弾性体により構成することができる。このようなゴム弾性体としては、例えばウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。ウレタンゴムは他のものに比して耐摩耗性に優れ、例えば特開昭５９−３０５７４号公報に開示されているように、ポリカプロラクトンエステルとポリイソシアネートとを反応硬化させて得られるものが好ましい。

クリーニングブレード５の先端部５ｂは感光体２の外周面に対して所定の圧力でカウンタ接触している。この接触圧はある程度大きくしないと良好なクリーニング作用が得られないが、接触圧を大きくすると感光体２の駆動トルクも増大させなければならないので、画像形成装置やプロセスユニットの小型化との兼ね合いや、感光体２及びトナーへのダメージ等も考慮して所定圧に設定する。

クリーニングブレード５の基端部５ａは、プロセスユニット１の機枠に固定されたブレードホルダ３３によって支持されている。クリーニングブレード５の基端部５ａと先端部５ｂの間の長さをａ、基端部５ａと帯電ローラ３０の間の距離をｂとすると、ａ≧ｂの関係にある。このような大小関係にすることで、感光体２まわりの小型化を図ることができる。ここで長さａは、クリーニングブレード５の板厚をｔ、突き出し量をｌとすると、ａ＝√（ｔ＾２＋ｌ＾２）と表すことができる。

クリーニングブレード５や感光体２の表面の摩擦係数が経時増大することによってクリーニングブレード５のめくれが発生すると、クリーニングブレード５の先端部５ｂが帯電ローラ３０に対して感光体２側から接触し、帯電ローラ３０を感光体２の表面から離間させる方向に力が働く。帯電ローラ３０はその両端部が機枠に支持されているが中間部は無支持であるから、ブレード先端部５ｂで感光体２側から押されるとその中間部が撓んで感光体２から離れて浮いてしまう。そうすると感光体２が殆ど帯電されないため全面ベタの画像が出力される。この実施形態では、ブレードめくれが発生しないように、感光体２を駆動するトルクが所定の大きさを超えると、以下のように感光体２の駆動手段が空回りするように構成されている。

（感光体）
図４に示すように、感光体２は、当該感光体２の本体を構成する感光体素管２ａと、その両端の２つの端部材２ｂ、２ｃを有する。感光体素管２ａは中空円筒状を成し、その外周面に例えば有機光導電性感光層が形成されている。感光体素管２ａの素材は、導電性の例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属製の支持体を用いることができる。また、アルミニウム、アルミニウム合金、酸化インジウム−酸化スズ合金などを真空蒸着によって被膜形成された層を有する上記金属製支持体や、プラスチック製支持体を用いることもできる。また、カーボンブラック、酸化スズ粒子、酸化チタン粒子、銀粒子などの導電性粒子を適当な結着樹脂と共にプラスチックや紙に含浸した支持体や、導電性結着樹脂を有するプラスチックなどを用いることもできる。

一方、端部材２ｂ、２ｂは樹脂で構成され、感光体素管２ａの両端の穴部に嵌め込まれて結合されている。端部材２ｂ、２ｃの中心部はプロセスユニット１の機枠側に形成された図示しない支持軸によって回転可能に支持されている。一方の端部材２ｂはトルク制限機構３７を介して駆動源としてのモータ３５に連結され、また他方の端部材２ｃは感光体素管２ａの内面に接触するアース電極が取り付けられ、当該アース電極がアースされている。

モータ３５からトルク伝達手段３６及び端部材２ｂを経由して感光体素管２ａに至るトルク伝達経路の一部に、トルク制限機構３７を介在させている。図４ではトルク制限機構３７をトルク伝達手段３６の所定箇所に配置する例を示しているが、当該所定箇所よりも上流側又は下流側にトルク制限機構３７を配置してもよい。このようなトルク制限機構３７は、例えば公知のトルクリミッタ等で構成することが可能である。また、トルク制限機構３７を、トルク伝達手段３６としての歯車、カップリング又はベルト等の構成要素間の接着層又は圧嵌合面で構成することもできる。トルク制限機構３７のトルク制限値は、端部材２ｂに対する駆動トルクに換算した値が、ブレードめくれ時の感光体２の駆動トルクとされる３．０Ｎ・ｍ未満であればよいが、当該駆動トルクは温度や湿度によっても多少変動するので、余裕をみて例えば１．５Ｎ・ｍにすることができる。

次に、別の実施形態に係る感光体２の端部材２ｂの具体的形状を図５と図６に示す。端部材２ｂに使用する樹脂の種類は、ポリカーボネート（ＰＣ）系の樹脂又はポリアセタール（ＰＯＭ）のように金属との接着性が低い樹脂を使用することができる。この実施形態は感光体２の駆動トルクを制限するものであるため、ポリアセタールのような樹脂を使用することでトルクの調整しろが拡大し、後述するように感光体２の駆動機構の設計が容易になる。

端部材２ｂの中心部には軸受穴２ｊが形成され、この軸受穴２ｊにプロセスユニット１の機枠に形成された図示しない支持軸が回転可能に挿入されるようになっている。反対側の端部材２ｃは前記端部材２ｂとまったく同じ形状ではないが、機枠側の支持軸が挿入される軸受穴が形成されている。これにより感光体２が回転可能に支持される。図５（Ａ）（Ｂ）は感光体素管２ａの端部の穴に対して、一方の端部材２ｂが軸線方向から嵌め込まれる状態を示している。この嵌め込みは、必要に応じて所定の締代を伴う圧入とすることができる。

端部材２ｂは、感光体素管２ａに嵌め込まれる小径部２ｂ１と、感光体素管２ａの外側に出る大径部２ｂ２と、両者の間に位置し小径部２ｂ１よりわずかに大径の中間部２ｂ３とを有する。小径部２ｂ１が、その外周面に接着剤が塗布された後、感光体素管２ａに嵌め込まれるようになっている。

小径部２ｂ１の端には面取りＣが形成され、感光体素管２ａに軸方向から嵌め込みやすいようにされている。そして、中間部２ｂ３と小径部２ｂ１の間の段部Ｓに、感光体素管２ａの端部を突き当てて嵌め込みを完了するようになっている。

小径部２ｂ１の外周面に複数の溝部Ｍが周方向等間隔に形成されている。この溝部Ｍは面取りＣ側で開口し反対側では閉じた形状とされ、小径部２ｂ１の外周面に接着剤を塗布する場合、余分な接着剤がこの溝部Ｍに収容されるようになっている。これにより、感光体２の外側に接着剤がはみ出して感光体２の外径が実質的に拡大するのが防止されるようになっている。

大径部２ｂ２の外周面に歯車部Ｇが形成されている。この歯車部Ｇが図示しない別の歯車群を介してモータ３５に連結されている。歯車部Ｇは、カップリング又や歯付きベルト等の他のトルク伝達手段を使用する場合は、当該トルク伝達手段に対応した部材に置き換えることができる。例えばカップリングの場合はカップリングの一方の要素に置き換え、歯付きベルトの場合はプーリに置き換えることができる。

感光体素管２ａの端部は、製造時の切断工程のために所定長さにわたって外径精度がばらついて安定しない部分である。この外径が安定しない端部の軸方向長さの範囲内に、端部材２ｂの嵌め込み部分が収まるように圧入幅Ｈ１を設定する。この圧入幅Ｈ１で、小径部２ｂ１の外周面を感光体素管２ａの内周面に当接させるのが望ましい。帯電ローラ３０およびクリーニングブレード５の端部は、この圧入幅Ｈ１に重ならないように、図６のように感光体素管２ａの外周面に軸方向にずらして接触させる。

クリーニングブレード５が図３（Ｂ）のように反転してめくれる時の感光体２の駆動トルクＴａは、クリーニングブレード５の材質や感光体２の表面状態等により変動する。しかし、当該駆動トルクＴａは、一般に少なくとも３Ｎ・ｍを超えることが経験上分かっている。感光体２の端部材２ｂ（歯車部Ｇ）と感光体素管２ａの接着トルクＴｂをこの駆動トルクＴａ（＝３Ｎ・ｍ）以下に設定することにより（Ｔｂ＜Ｔａ）、ブレードめくれが発生しそうになると、端部材２ｂと感光体素管２ａの接着がはがれ、感光体２を直ちに停止させることができる。すなわち、小径部２ｂ１の外周面に塗布される接着層がトルク制限機構３７を構成する。

仮に、接着トルクＴｂを駆動トルクＴａ以上に設定すると、従来のように、ブレードめくれが起きて全ベタ画像が発生してしまうだけでなく、過剰に排出された廃トナーにより機内にトナーが飛散してしまう。接着トルクＴｂの測定方法としては、トルク測定器と接続したモータを端部材２ｂに連結し、感光体素管２ａの反対側を固定した状態で端部材２ｂに回転トルクを作用させる。そして端部材２ｂが回転し始める時のトルクを測定することで接着トルクＴｂを求めることができる。

接着トルクＴｂの値は、接着剤の塗布量、端部材２ｂの圧入幅及び圧入代で調整可能である。また調整しろを増やすため、歯車部Ｇを有する端部材２ｂをポリアセタール（ＰＯＭ）のような金属との接着性の低い材料にすることができる。ポリアセタールであれば従来から用いられているポリカーボネート（ＰＣ）系の材料と比べてコスト面でも優位性が高い。

（感光体の実施例）
端部材２ｂ（材質はＰＯＭ）の小径部２ｂ１の外径（ｍｍ）をΦ２８．５（＋０．０８／＋０．０３）、感光体素管２ａの内径（ｍｍ）をΦ２８．５（＋０．０１／−０．０３）、小径部２ｂ１の圧入幅Ｄ１を８ｍｍに設定したとき（圧入設定）、接着材の塗布量０．０３ｇで１．５Ｎ・ｍ、０．０５ｇで４．５Ｎ・ｍの接着トルクとなることが確認された。
本実施例の場合、０．０３ｇの接着剤塗布量で１．５Ｎ・ｍの接着トルク（すなわち駆動トルク）を上限とする。
なお、必要な駆動トルクが接着剤なしで小径部２ｂ１の圧入のみで容易に得られる場合、接着剤を使用する必要はない。また、必要な駆動トルクが圧入なしで小径部２ｂ１に対する接着剤塗布のみで得られる場合、小径部２ｂ１を圧入する必要はない。

図７は、感光体の外周面に当接したクリーニングブレードのトルク、すなわち感光体の駆動トルクが、時間の経過と共に変化する状態を概念的に示したものである。画像形成装置の稼働時間の経過と共に、トナーの性質変化、クリーニングブレードの材質劣化、又は感光体表面の粗さ増大等により、感光体２の駆動トルクが次第に増大する傾向がある。この駆動トルクは気温や湿度等によっても変化する。

駆動トルクが一定値以上になると、そのトルクが増えた分だけ、クリーニングブレード５の先端部５ｂに作用する摩擦力も増えている。この摩擦力は必ずしもクリーニングブレード５の幅方向で一様ではない。前述したようにトナーの性質変化、クリーニングブレード５の材質劣化、又は感光体表面の粗さ増大などの複数の要因が関係して摩擦力が増大する。そしてブレード先端部５ｂの幅方向の一部が感光体２の回転方向に反転すると、その反転部分を基点としてブレードめくれが発生し、これによりクリーニング作用が失われる。感光体２とクリーニングブレード５の間の摩擦係数が軸線方向に大きくばらついている場合は、駆動トルクが前記一定値に達する前に反転現象が起こることもある。

ブレードめくれが起きる時の感光体２の駆動トルクは、前述したように一般に３Ｎ・ｍ以上であるから、端部材２ｂと感光体素管２ａの接着トルクを前記のように１．５Ｎ・ｍ程度に設定しておけば、駆動トルクが３Ｎ・ｍに到達する前に、端部材２ｂと感光体素管２ａとの間で接着がはがれ、端部材２ｂが空回りすることになる。これにより、ブレードめくれが確実に防止され、全ベタ画像が発生して過剰に排出された廃トナーが機内に飛散する事態を確実に防止することができる。

（感光体の研磨動作）
以上は端部材２ｂと感光体素管２ａの間の接着層が完全にはがれた場合であるが、当該接着層が完全にはがれる前に、その予兆として、端部材２ｂが感光体素管２ａに対してスラスト方向（回転方向）に微小変位する。そこで、この微小変位を検知して、ブレードめくれの要因となる例えば感光体表面の摩擦係数を低減するように、研磨手段による研磨動作等を自動的に開始することも可能である。

すなわち、スラスト方向の位置ずれ量にある閾値を設け、当該閾値を超えた場合に感光体表面の研磨動作を行うこと等が可能となる。この感光体表面を研磨する研磨手段としては、例えば、特開２００５−０３７８５２号公報、特開２００５−０５５６９４号公報に記載の公知の研磨クリーニングブレードを使用することができる。

ブレードめくれの要因は、感光体表面の摩擦係数増大の他に、クリーニングブレード５の弾性劣化やトナーの性状変化等もある。これらを改善する動作を自動的に開始することでも前記研磨動作と同じようにブレードめくれを防止する作用が得られる。

図８は端部材２ｂの前記微小変位を検知する検知手段の構成例である。この検知手段は従来の画像形成装置に使用されている濃度調整のためのトナーセンサ３２をそのまま使用することができるので、コストアップは殆ど発生しない。図において１０２はＣＰＵ、１０３はトナー付着量検出センサの出力電圧を記憶する記憶装置、１０４はＡＤ変換器、１０５はトナー付着量の最小値テーブルを格納した不揮発記憶装置、１０６は現像バイアス発生器、１０７は温湿度センサである。

２００〜２０２は、感光体２から中間転写ベルト１１上に転写されたトナーパッチである。矢印方向に走行する中間転写ベルト１１上に、印刷時の現像トナー付着量（消費量）を測定するために、トナーパッチパターンによるグラデーションパターンが形成される。下側のトナーパッチ２００が最も濃度の高いトナーパッチであり、その上側の２０１は次に濃度の薄いトナーパッチ、２０２は最も濃度の薄いトナーパッチである。

２０３は、トナーパッチ２０２が感光体に形成されたときに、非潜像部にカブリの発生が予測される領域に対応した、中間転写ベルト上の領域（カブリトナーによる帯状領域）を示し、２０４は、トナーパッチ２０１が感光体に形成されたときに、非潜像部にカブリの発生が予測される領域に対応した、中間転写ベルト上の領域（カブリトナーによる帯状領域）を示す。

トナーセンサ３２は、中間転写ベルト１１上に形成された現像トナーパッチのトナー付着量を検出し、トナー付着量に応じたアナログ信号をＣＰＵ１０２へ出力する。ＣＰＵ１０２は、ＡＤ変換器１０４を内蔵しており、このＡＤ変換器１０４がアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１０２内部の記憶装置１０３に記憶する。

図９はトナーセンサ３２により検出したトナーパッチのトナー付着量に基づいて、ＣＰＵ１０２からの指令でトナー補給量制御を行う構成を示している。トナー収容部２６のトナーの量が少なくなるとトナーパッチの濃度が低下するので、これを元に戻すようにトナー収容部２６にトナーを補給する。トナー収容部２６はその上側のトナーカートリッジ７とトナー補給機構１１０で接続されており、トナー補給機構１１０がＣＰＵ１０２から指示を受け手所定量のトナーをトナーカートリッジ７からトナー収容部２６に供給する。

前記トナーセンサ３２は、トナーパッチのトナー付着量の検出以外に、トナーパッチの位置も検出することが可能である。中間転写ベルト１１上でのトナーパッチ２００〜２０２の本来の位置と、実際に検出された位置との位置ずれを検出し、当該位置ずれ量が所定の閾値を超えた時に、端部材２ｂと感光体素管２ａとの間で回転方向の位置ずれが発生していると判断する。この位置ずれの検知により、ブレードめくれの要因となる例えば感光体表面の摩擦係数を低減するように、研磨手段による研磨動作等を自動的に開始することができる。すなわち、トナーセンサ３２従来のトルクセンサと同じような機能が得られる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋ：プロセスユニット
２：感光体
２ａ：感光体素管
２ｂ、２ｃ：端部材
３：帯電ローラ
４：現像装置
５：クリーニングブレード
８：露光装置
９：転写装置
１０：画像形成装置本体
１１：中間転写ベルト
１９：給紙トレイ
２１：レジストローラ
２２：定着装置
３２：トナーセンサ
３５：モータ
３６：トルク伝達手段
３７：トルク制限機構
２００〜２０２：トナーパッチ
Ｇ：歯車部

特開２００４−２５８４１９号公報

Claims (15)

1. 残留トナーを除去するクリーニングブレードの先端部が外周面に接触する感光体素管と、前記感光体素管の軸方向端部に所定の結合力で結合されて当該感光体素管を回転させる回転トルクを受け入れる端部材とを有し、前記端部材から前記感光体素管に伝達可能な最大トルクを、前記結合力を所定の大きさに制限することで制限し、前記感光体素管と前記クリーニングブレードの間の摩擦係数の増大に伴い前記端部材と前記感光体素管の間に生じる回転トルクが前記所定の大きさを超えると、前記端部材と前記感光体素管の間ですべりが発生するようにしたことを特徴とする感光体。
2. 外周面に形成される静電潜像を現像剤供給手段から供給される現像剤で顕像化するようにした感光体と、前記感光体の端部に連結されて当該感光体を回転駆動する駆動源と、前記感光体の外周面に接触して当該外周面から転写後の残留トナーを除去するクリーニングブレードと、前記感光体の外周面を帯電させる帯電手段を備えた画像形成装置において、前記感光体と前記駆動源との間にトルク制限機構を配設し、当該トルク制限機構によって前記クリーニングブレードの変形量が抑制されるようにしたことを特徴とする現像装置。
3. 前記クリーニングブレードが前記感光体の外周面にカウンタ接触し、前記帯電手段を構成する帯電ローラが前記クリーニングブレードに対して前記感光体の回転方向下流側に隣接して配設されていることを特徴とする請求項２の現像装置。
4. 前記クリーニングブレードの基端部がブレードホルダに支持され、前記クリーニングブレードの基端部と前記帯電ローラとの間の間隔よりも、前記クリーニングブレードの基端部から先端部までの長さの方が長いことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記トルク制限機構の制限トルクを、前記クリーニングブレードが前記感光体の回転方向に反転するときの当該感光体の駆動トルク未満にしたことを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記駆動源と前記感光体が、歯車、カップリング又はベルト等のトルク伝達手段により連結され、当該トルク伝達手段に前記トルク制限機構を配設したことを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 前記感光体が、感光体素管と、当該感光体素管の端部に取り付けられた端部材を有し、前記感光体素管と端部材との間に前記トルク制限機構を配設したことを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
8. 前記感光体素管の端部に前記端部材が接着剤で結合され、当該接着剤の接着面によって前記トルク制限機構が構成されていることを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
9. 前記感光体素管と端部材の接着面に、接着剤を収容する溝部が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
10. 前記感光体素管の端部の穴に前記端部材が圧入されていることを特徴とする請求項７から９のいずれか１に記載の現像装置。
11. 前記感光体素管が導電性金属で構成され、前記端部材がポリアセタールで構成されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１に記載の現像装置。
12. 前記感光体素管に対する前記端部材の結合部分を除く外周面に、前記クリーニングブレードと帯電ローラが接触していることを特徴とする請求項７から１１のいずれか１に記載の現像装置。
13. 請求項１の感光体又は請求項２から１２のいずれか１の現像装置を有することを特徴とするプロセスユニット。
14. 請求項２から１２のいずれか１の現像装置又は請求項１３のプロセスユニットを有する画像形成装置であって、前記感光体から転写ベルトに転写されるトナーパッチのスラスト方向の位置ずれを検出するトナーセンサが配設されていることを特徴とする画像形成装置。
15. 前記トナーセンサによる前記トナーパッチのスラスト方向の位置ずれの検出結果に基づいて、前記感光体の外周面の研磨動作の開始タイミングが設定されていることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。