JP4319635B2 - 吸収ローラおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー及び液体キャリアを有する現像液を使用する画像形成装置、およびそれに用いられる吸収ローラに関する。

現像液を用いた電子写真記録装置は、サブミクロンサイズの極めて微細なトナー粒子を用いることができるためオフセット印刷並みの高画質を実現できること、少量のトナーで十分な画像濃度が得られるためコピーコストを低減できること、比較的低温でトナーを記録紙に定着できるため省エネルギーを実現できることなど、乾式電子写真記録装置では実現できない利点を有しており、近年その価値が見直されつつある。

現像液を用いた電子写真記録装置の特徴のひとつとして、中間転写体へのトナー像の転写に圧力転写方式を採用する場合の現像した後の乾燥工程がある。トナー像を効率よく転写するためにはトナー像内外に存在する液体キャリアをこの乾燥工程において十分に除去しなくてはならない。

液体キャリアを除去する構成として、吸収ローラを用いて液体キャリアを吸収する技術がある。

また、現像液を用いた電子写真記録装置の特徴のひとつとして、トナー像を転写した後に感光体に残留するトナーを除去するクリーニング工程において、キャリア液を感光体に供給して残留トナーを湿らせ、残留トナーとキャリア液を吸収ローラで除去する技術がある。

これらの技術に用いられる吸収ローラは、バキュームシステムに連結された円管の周囲に多孔体を設けたものである（例えば特許文献１参照）。すなわち、乾燥工程あるいはクリーニング工程において用いられる吸収ローラとしては、円筒壁面に通気孔を多数設けた中空軸に、多孔質弾性体のスリーブを被せたものが一般的に用いられる。

上記のような吸収ローラにおいて、中空軸にスリーブを被せてスリーブの弾性のみで接合させるだけでは、軸方向に互いにずれてしまう。スリーブがずれて中空軸の通気孔が露出してしまうと、露出した通気孔に吸引力が集中し、スリーブ中のキャリア液に対して吸引力が作用しなくなってしまう。
特開平１１−２４９４４５号公報

本発明は、これらの問題、すなわち、現像液を使用する画像形成装置における吸収ローラの、中空軸と多孔質弾性体スリーブとが軸方向に互いにずれることを防止することと、中空軸を再利用しつつ多孔質弾性体スリーブを交換することを両立させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、現像液を用いて画像を形成する画像形成装置に用いられる、前記現像液を吸収する吸収ローラにおいて、前記現像液を吸収する円筒状の多孔質弾性体と、前記多孔質弾性体の円筒内部に挿入され、前記多孔質弾性体が吸収した前記現像液を吸収するための複数の孔を有する中空軸と、前記中空軸の前記孔に係合することで前記多孔質弾性体を前記中空軸に拘束する突起と、を備えることを特徴とする吸収ローラを提供する。

また、本発明は、静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体を帯電させる帯電装置と、帯電された前記静電潜像保持体に露光して静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像保持体が保持する前記静電潜像を現像液で現像してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像が形成された前記静電潜像保持体に付着した前記現像液を吸収する吸収ローラと、を備え、前記吸収ローラは、前記現像液を吸収する円筒状の多孔質弾性体と、前記多孔質弾性体の円筒内部に挿入される、前記多孔質弾性体が吸収した前記現像液をさらに吸収するための複数の孔を有する中空軸と、前記中空軸の前記孔に係合することで前記多孔質弾性体を前記中空軸に拘束する突起と、を備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。

これによって、現像液を使用する画像形成装置における吸収ローラの、中空軸と多孔質弾性体スリーブとが軸方向に互いにずれることを防止することと、中空軸を再利用しつつ多孔質弾性体スリーブを交換することを両立させることができる。

（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態の画像形成装置１の構成図である。

画像形成装置１は、感光体１０、帯電装置２０、露光装置３０、現像装置４０、スクイーズ装置５０、乾燥装置６０、記録媒体としての中間転写体７０、クリーニング装置８０、除電装置９０、転写装置１００を備える。

感光体１０は、円筒形で導電性を有する基体１０１の曲面上に感光層１０３を設けたものである。

帯電装置２０は、感光層１０３を一様に帯電させる。

露光装置３０は、帯電装置２０が一様に帯電させた感光層１０３に選択的にレーザを露光して静電潜像を形成させる。

現像装置４０は、露光装置３０が形成させた静電潜像を、液体キャリア及びトナーを有する現像液を用いて現像し、感光体１０にトナー像を形成する。

現像装置４０は、現像液容器が保持する後述する現像液を、外周が感光体１０に対してウィズ方向に回転する現像ローラを用いて供給する。現像ローラと感光体１０の間には１００μｍ程度の隙間がある。

スクイーズ装置５０は、現像装置４０がトナー像を形成した感光体１０上に付着している液体キャリアを搾り取る。

乾燥装置６０は、感光体１０からスクイーズ装置５０が搾り取りきれなかった液体キャリアをさらに除去する。乾燥装置６０は、第１の吸収ローラ機構６１、ブロワ６２を備える。第１の吸収ローラ機構６１は、感光体１０に接触し、感光体１０に付着している現像液の一部を吸収する。第１の吸収ローラ機構６１には後述する電源６１３が接続され、第１の吸収ローラ機構６１の表面の電位を感光層１０３の電位よりも高く保ち、第１の吸収ローラ機構６１へ感光層１０３に付着した正帯電しているトナーが転写しないようにしている。また、ブロワ６２は、第１の吸収ローラ機構６１が吸収した後で感光体１０に形成されたトナー像に風を吹きつけて乾燥を促進する。

中間転写体７０は感光体１０へ押し付けられ、中間転写体７０と感光体１０の接触部の圧力によって、感光体１０のトナー像が中間転写体７０へ転写される。

クリーニング装置８０は、中間転写体７０へトナー像を転写した後に感光体１０に残留するトナーを除去する。

クリーニング装置８０は湿潤ローラ８２と第２の吸収ローラ機構６３を備える。湿潤ローラ８２はその表面が液体キャリアで湿潤しており、感光体１０の表面を液体キャリアで濡らして、感光体１０の表面に付着している残留トナーなどの汚れを除去しやすい状態にする。また、第２の吸収ローラ機構６３は、濡れて除去しやすくなった汚れを感光体１０から吸着除去する。

除電装置９０は、クリーニング装置８０がトナーを除去した感光体１０の感光層１０３を一様に除電する。

転写装置１００は、中間転写体７０へ所定の大きさの力で押し付けられている。転写装置１００の表面は高温となり、この表面と中間転写体７０の接触部の圧力とによって、用紙１０２０へ中間転写体７０上のトナー像を転写させ定着させる。

現像液は、液体キャリアとしての絶縁性の溶媒の中に、トナーとしての樹脂粒子を分散させたものである。本実施の形態のトナーは液体キャリアに分散した状態では正極性に帯電する。現像ローラと感光体１０の間の隙間において、現像液のメニスカスが形成され、感光体１０の露光装置３０に露光された部分へ現像ローラからトナーが移動し、感光体１０の露光装置３０に露光されなかった部分から現像ローラへトナーが移動することで、感光体１０にトナー像が形成される。

ここで、第１の吸収ローラ機構６１の構成について図２を参照しながら詳述する。

第１の吸収ローラ機構６１は、第１の吸収ローラ６１０、電源６１３、ポンプ６１６、タンク６１４、第１クリーニングローラ６１５、第１吸収ローラクリーニングブレード６１７を備える。

第１の吸収ローラ６１０は、表面に多孔質弾性体６１１を有する。

電源６１３は第１の吸収ローラ６１０に接続され、第１の吸収ローラ６１０の表面の電位を感光層１０３の電位よりも高く保ち、第１の吸収ローラ６１０へ感光層１０３に付着しているトナーが転写しないようにする。

ポンプ６１６は、中空部を有するコアシャフト６１２の内部の圧力を外部の圧力より低くし、第１の吸収ローラ６１０が吸収した液体キャリアを、多孔質弾性体６１１を介して中空部内へ取り込ませる。

タンク６１４は、コアシャフト６１２の中空部内へ取り込まれた液体キャリアを保持する。

第１クリーニングローラ６１５は、例えば液体キャリアを吸収しない鏡面で絶縁性の表面を有するステンレス製のローラである。第１の吸収ローラ６１０よりも低い電位で第１の吸収ローラ６１０に接触し、第１の吸収ローラ６１０に付着した正帯電しているトナーを電気的に吸着する。

第１吸収ローラクリーニングブレード６１７は、第１クリーニングローラ６１５に接触し、第１吸収ローラクリーニングブレード６１７に付着したトナーを機械的に除去する。

多孔質弾性体６１１の孔径およびコアシャフト６１２が有する通気孔の孔径はトナーの平均粒径に比べて十分に大きい。そのため、第１の吸収ローラ６１０が吸収した液体キャリアにトナーが混入していても、トナーごと中空部内へ吸引されるので、第１の吸収ローラ６１０の表面はトナーが付着していない状態に保たれる。

中空部内に吸引されきらずに第１の吸収ローラ６１０の表面に残留するトナーは、第１クリーニングローラ６１５が電気的に第１の吸収ローラ６１０から除去し、第１吸収ローラクリーニングブレード６１７が第１クリーニングローラ６１５から除去するので、第１の吸収ローラ６１０の表面はトナーが付着していない状態に保たれる。

ここで、第１の吸収ローラ６１０について図３を参照しながら詳述する。

第１の吸収ローラ６１０は、多孔質弾性体６１１、コアシャフト６１２、固定具６２０を備える。

多孔質弾性体６１１は平滑で微細な気孔を均一に分散した、通気性を有する導電性材料で形成される円筒である。ポリウレタンスポンジなどのゴム系の材料や、ゴアテックス（登録商標）などのような微細多孔質材料などで形成されている。ここで、多孔質弾性体６１１の平均孔径は３０μｍ以下とすることが望ましい。

コアシャフト６１２は、円筒形の多孔質弾性体６１１の中空部とほぼ同じあるいかわずかに大きな直径の金属中空軸であり、その円筒壁面に複数の通気孔が形成される。一方の端部は開口しており、ポンプ６１６が接続される吸入端としている。他方の端部はキャップなどによって塞がれており、ポンプ６１６の吸引によって内部が確実に負圧になり、通気孔から液体キャリアを吸い込めるようにしてある。

固定具６２０はコアシャフト６１２の内部に配置される、針状突起６２４を有する部材である。その針状突起６２４がコアシャフト６１２の通気孔を通して多孔質弾性体６１１に突き刺さって、コアシャフト６１２と多孔質弾性体６１１とをコアシャフト６１２の軸方向に拘束する。コアシャフト６１２と多孔質弾性体６１１とがコアシャフト６１２の軸方向にずれようとしても、多孔質弾性体６１１に突き刺さった針状突起６２４がコアシャフト６１２の通気孔にひっかかる（すなわち係合する）ので、両者はずれない。

このように、コアシャフト６１２の通気孔を貫通する針状突起６２４を有する固定具６２０で多孔質弾性体６１１をコアシャフト６１２に拘束しているため、接着剤を使ったときのように多孔質弾性体６１１の微細な孔を塞いでしまうことがないので、多孔質弾性体６１１の通気性を損なうことがない。

さらに、多孔質弾性体６１１が経時変化や磨耗によって劣化し、交換が必要となった場合であっても、固定具６２０をコアシャフト６１２の内部からはずして針状突起６２４をコアシャフト６１２の通気孔および多孔質弾性体６１１から抜けば、コアシャフト６１２から多孔質弾性体６１１を容易に外すことができる。

ここで、固定具６２０について図４および図５を参照しながら詳述する。

図４に示す本実施の形態の固定具６２０は、Ｃリング部（すなわち、リングの一部に切り欠きすなわち切断部を設けた形状の部分）６２２の外周に針状突起６２４を１列に設けた形状である。Ｃリング部６２２の外径はコアシャフト６１２の中空部内径とほぼ等しい。コアシャフト６１２の軸に垂直な断面上における複数の通気孔同士の間隔とほぼ等しい間隔で、Ｃリング部６２２の外周上の針状突起６２４も設けられている。

固定具６２０は切り欠きと共に中心部も空いているＣリング状であるため、中空軸の内部を塞がないので、コアシャフト６１２内の負圧の分布が、固定具６２０がない場合と比べてもあまり変わらない。

固定具６２０のＣリング部６２２の切り欠き部分の両端にはつまみ部６２６が設けられている。つまみ部６２６はＣリング部６２２の内側円周から内側へ突出し、外周と内周の間の肉部の幅が広くなっている部分である。つまみ部６２６には孔が設けられており、ここに冶具を通して切り欠き部分を圧縮することができる。

つまみ部６２６があるので、Ｃリング部６２２の外周に力を加えて固定具６２０を圧縮することで生じる針状突起６２４とつまみ治具とが干渉を避け、針状突起６２４の傷みを避けることができる。また、確実に圧縮把持できる部分を設けるため取り落としたり飛ばしてしまったりして作業者に怪我をさせることも避けることができる。

また、図５に示すように、針状突起６２４の長さは、コアシャフト６１２の円筒壁の厚みよりも長く形成されているので、コアシャフト６１２の通気孔を貫通して多孔質弾性体６１１に突き刺さる。また、コアシャフト６１２の円筒壁の厚みに多孔質弾性体６１１の厚みを加えた長さよりも、少なくとも第１の吸収ローラ６１０として感光体１０に接触・押圧されるときに生じる多孔質弾性体６１１の厚み方向の変形量だけは短く形成されているので、第１の吸収ローラ６１０として感光体１０に接触・押圧されても感光体１０を傷つけることがない。

以上のように、多孔質弾性体６１１をコアシャフト６１２に拘束する固定具を設けることで、現像液を使用する画像形成装置における吸収ローラの、中空軸と多孔質弾性体スリーブとが軸方向に互いにずれることを防止することと、中空軸を再利用しつつ多孔質弾性体スリーブを交換することを両立させることができる。

なお、クリーニング装置８０の第２の吸収ローラ機構６３は、以上説明した第１の吸収ローラ機構６１と同じ構成でよい。第２の吸収ローラ機構６３に設ける吸収ローラも、上述の吸収ローラ６１０と同様、すなわちコアシャフト６１２の通気孔と多孔質弾性体６１１を固定具６２０で互いに固定したような、構成でよい。

（固定具の第１の変形例）
固定具の変形例について、図６および図７を用いて説明する。

図６に示す固定具６３０は、針状突起６３２、鍔６３４、内軸６３６、外軸６３８を有する。

内軸６３６は、外軸６３８の内部に仕込まれたバネによって、外軸６３８と共に突っ張り棒のような動作をする。

鍔６３４は、コアシャフト６１２の通気孔よりも大きく形成された、多孔質弾性体６１１への針状突起６３２の突き刺さり長さを規制するものである。内軸６３６と外軸６３８のそれぞれの一端に設けられている。鍔６３４の、内軸６３６あるいは外軸６３８と接続しているのとは反対側の端には針状突起６３２が設けられている。

この固定具６３０を、図７に示すようにコアシャフト６１２内に複数本、交差させて配置する。コアシャフト６１２内部で固定具６３０は突っ張り、コアシャフト６１２の通気孔を通して針状突起６３２を多孔質弾性体に突き刺し、コアシャフト６１２に多孔質弾性体６１１を拘束する。

このような固定具６３０はコアシャフト６１２の内側の形状によらず用いることができる。 （固定具の第２の変形例）
固定具の変形例について、図８を用いて説明する。

図８に示す固定具６４０は、針状突起６４２と鍔６４４が、ターンバックル６４６の両端に設けられている。

この固定具６４０を、第１の変形例の図７と同様にコアシャフト６１２内に複数本、交差させて配置する。コアシャフト６１２内部でターンバックル６４６をねじって伸ばすことで固定具６４０は突っ張り、コアシャフト６１２の通気孔を通して針状突起６３２を多孔質弾性体に突き刺し、コアシャフト６１２に多孔質弾性体６１１を拘束する。

このような固定具６４０はコアシャフト６１２の内側の形状によらず用いることができ、コアシャフト６１２へ与える突張力および多孔質弾性体への突き刺さり具合を容易に調整することができる。

（固定具の第３の変形例）
固定具の変形例について、図９を用いて説明する。

図９に示す固定具６５０は、針状突起６５２、鍔６５４、ピボット６５５、第１軸６５６、第２軸６５８、を有する。

第１軸６５６と第２軸６５８はそれぞれの一端でピボット６５５によって連結されている。第１軸６５６と第２軸６５８は、ピボット６５５を法線とする面に並行に互いに回転するので、直線状となったり、屈曲したりといった形状をとることができる。第１軸６５６と第２軸６５８はそれぞれの他端に針状突起６５２と鍔６５４を有する。

この固定具６５０を、第１の変形例の図７と同様にコアシャフト６１２内に複数本、交差させて配置する。取り付けの際は第１軸６５６と第２軸６５８をピボット６５５まわりに屈曲させて針状突起６５２同士の間を縮め、コアシャフト６１２内で直線状にすることで突っ張り作用を生じさせる。そしてコアシャフト６１２内部で固定具６５０は突っ張り、コアシャフト６１２の通気孔を通して針状突起６５２を多孔質弾性体に突き刺し、コアシャフト６１２に多孔質弾性体６１１を拘束する。

このような固定具６５０はコアシャフト６１２の内側の形状によらず用いることができる。さらに、固定具６５０を変形させるための力はほぼ不要であるため、取り付けが容易である。

（第２の実施の形態）
本実施の形態の第１の吸収ローラ６１０について図１０を参照しながら説明する。

本実施の形態の第１の吸収ローラ６１０は、固定具６２０が不要な構成である。すなわち、第１の吸収ローラ６１０は、多孔質弾性体６１１、コアシャフト６１２を備え、多孔質弾性体６１１はその内周に突起６６２を有する。

コアシャフト６１２は、金属中空軸の円筒壁面に複数の通気孔が形成される。一方の端部は開口しており、ポンプ６１６が接続される吸入端としている。他方の端部はキャップなどによって塞がれており、ポンプ６１６の吸引によって内部が確実に負圧になり、通気孔から液体キャリアを吸い込めるようにしてある。

多孔質弾性体６１１は平滑で微細な気孔を均一に分散した、通気性を有する導電性材料で形成され、後述するコアシャフト６１２の外周を覆う。ポリウレタンスポンジなどのゴム系の材料や、ゴアテックスなどのような微細多孔質材料などで形成されている。ここで、多孔質弾性体６１１の平均孔径は３０μｍ以下とすることが望ましい。

多孔質弾性体６１１の内周には突起６６２が、周方向に一列に形成されている。この突起６６２は、コアシャフト６１２の軸に垂直な断面上における通気孔のピッチとほぼ等しいピッチで設けられている。

多孔質弾性体６１１にコアシャフト６１２を挿入したとき、この突起６６２がコアシャフト６１２の通気孔に嵌り込んで係合し、コアシャフト６１２と多孔質弾性体６１１のずれを防ぐ。

このように、コアシャフト６１２の通気孔に係合する突起６６２を有する多孔質弾性体６１１を用いて多孔質弾性体６１１をコアシャフト６１２に拘束しているため、接着剤を使ったときのように多孔質弾性体６１１の微細な孔を塞いでしまうことがないので、多孔質弾性体６１１の通気性を損なうことがない。

さらに、多孔質弾性体６１１が経時変化や磨耗によって劣化し、交換が必要となった場合であっても、接着されていないためコアシャフト６１２から多孔質弾性体６１１を容易に外すことができる。

なお、クリーニング装置８０の第２の吸収ローラ機構６３は、以上説明した第１の吸収ローラ機構６１と同じ構成でよい。第２の吸収ローラ機構６３に設ける吸収ローラも、上述の吸収ローラ６１０と同様、すなわち突起６６２を有する多孔質弾性体６１１とコアシャフト６１２とで構成されて互いに拘束するような、構成でよい。

第１の実施の形態の画像形成装置の構成図。 第１の実施の形態の吸収ローラ機構の構成図。 第１の実施の形態の吸収ローラの構成図。 第１の実施の形態における固定具を示す図。 第１の実施の形態において、固定具を装着した状態の吸収ローラの断面図。 固定具の第１の変形例を示す図。 固定具の第１の変形例を装着した状態の吸収ローラの断面図。 固定具の第２の変形例を示す図。 固定具の第３の変形例を示す図。 第２の実施の形態の吸収ローラの部分断面図。

符号の説明

１・・・画像形成装置
１０・・・感光体
２０・・・帯電装置
３０・・・露光装置
４０・・・現像装置
５０・・・スクイーズ装置
６０・・・乾燥装置
６１・・・第１の吸収ローラ機構
６２・・・第１のブロワ
６３・・・第２の吸収ローラ機構
６４・・・第２のブロワ
７０・・・中間転写体
８０・・・クリーニング装置
９０・・・除電装置
１００・・・転写装置
１０３・・・感光層
６１０・・・第１の吸収ローラ
６１１・・・多孔質弾性体
６１２・・・コアシャフト
６２０，６３０，６４０，６５０・・・固定具、
６６２・・・突起

Claims (7)

1. 現像液を用いて画像を形成する画像形成装置に用いられる、前記現像液を吸収する吸収ローラにおいて、
   前記現像液を吸収する円筒状の多孔質弾性体と、
   前記多孔質弾性体の円筒内部に挿入され、前記多孔質弾性体が吸収した前記現像液を吸収するための複数の孔を有する中空軸と、
   前記中空軸の前記孔に係合することで前記多孔質弾性体を前記中空軸に拘束する突起と、
   を備えることを特徴とする吸収ローラ。
2. 前記突起は、前記中空軸の孔を通して前記多孔質弾性体に突き刺さり、前記多孔質弾性体を前記中空軸に拘束することを特徴とする請求項１記載の吸収ローラ。
3. 前記突起は、前記中空軸の内径と略等しい外径の、切断部を有する環状体の外周に設けられることを特徴とする請求項２記載の吸収ローラ。
4. 前記孔は、前記中空軸の周方向に等間隔で形成されており、
   前記突起は、前記中空軸の前記孔とほぼ等しい間隔で設けられることを特徴とする請求項３の吸収ローラ。
5. 前記環状体は、前記切断部の両端につまみ部が設けられることを特徴とする請求項３記載の吸収ローラ。
6. 前記突起は、前記多孔質弾性体と一体に形成され、前記中空軸の孔に係合することで、前記多孔質弾性体を前記中空軸に拘束することを特徴とする請求項１記載の吸収ローラ。
7. 静電潜像保持体と、
   前記静電潜像保持体を帯電させる帯電装置と、
   帯電された前記静電潜像保持体に露光して静電潜像を形成する露光装置と、
   前記静電潜像保持体が保持する前記静電潜像を現像液で現像してトナー像を形成する現像装置と、
   前記トナー像が形成された前記静電潜像保持体に付着した前記現像液を吸収する吸収ローラと、を備え、
   前記吸収ローラは、
   前記現像液を吸収する円筒状の多孔質弾性体と、
   前記多孔質弾性体の円筒内部に挿入される、前記多孔質弾性体が吸収した前記現像液をさらに吸収するための複数の孔を有する中空軸と、
   前記中空軸の前記孔に係合することで前記多孔質弾性体を前記中空軸に拘束する突起と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
   
   

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