JP4573962B2 - Image forming apparatus, open-cell foam roller, and process cartridge - Google Patents
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Description
【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、更には、これに組み込まれる連泡性発泡体ローラ及びプロセスカートリッジに関する。
【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11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6b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、更には、これに組み込まれる連泡性発泡体ローラ及びプロセスカートリッジ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、トナー像を担持する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弾性的に圧縮して当接配置され、前記接触帯電部材に付着したトナーを内部に取り込む回転自在な連泡性発泡体ローラを備え、前記連泡性発泡体ローラは、トナーを表面から内側に移動させるように、気泡径を内側よりも表面の方を小さくした、ことを特徴としている。
【0026】
また、本発明は、トナーを用いて画像形成を行う画像形成装置で使用され、相手部材に弾性的に圧縮して当接し、前記相手部材に付着したトナーを内部に取り込む回転自在な連泡性発泡体ローラであって、トナーを表面から内側に移動させるように、気泡径を内側よりも表面の方を小さくした、ことを特徴としている。
【0027】
また、本発明は、トナーを用いて画像形成を行う画像形成装置に着脱可能に構成され、相手部材に弾性的に圧縮して当接し、前記相手部材に付着したトナーを内部に取り込む回転自在な連泡性発泡体ローラを備えたプロセスカートリッジであって、前記連泡性発泡体ローラは、トナーを表面から内側に移動させるように、気泡径を内側よりも表面の方を小さくした、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に弾性的に圧縮して当接し帯電ローラ7(相手部材)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ローラ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20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20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22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。また、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。これにより、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105 Ω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50°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23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500〜5000ml/(min・1000cm3 )であり、さらに好ましくは1000〜4000ml(min・1000cm3 )である。
500ml/(min・1000cm3 )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/(min・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20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105 Ω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/cm 、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JIS AGS−706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107 Ω・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500μm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−1300Vであり、感光ドラム1上の非画像部電位は−700V、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11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107 Ωcm程度である。
【0069】
現像ローラ11表面の動摩擦係数は0.02〜0.8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/AREA}×(π/4)×100
SF−2={(PERI)2/AREA}×(1/4π)×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10μm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130、SF−2の値が120であり、重量平均粒径が約7μm、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30g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108 Ω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(相手部材)に回転自在な連泡性発泡体ローラ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ローラ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。また、接触帯電部材(相手部材)との当接部近傍で剥ぎ取った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。
【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、相手部材)
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(連泡性発泡体ローラ)
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, which forms an image by an electrophotographic method or an electrostatic recording method.Furthermore, open-cell foam foam roller and process cartridge incorporated thereinAbout.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a conventional electrophotographic image forming apparatus.
This image forming apparatus is an image forming apparatus using a contact charging method and a contact developing method and having no cleaning unit.
[0003]
The image forming apparatus includes a
[0004]
In this conventional example, the
[0005]
The charging device 2 includes a charging roller 7 having elasticity as a rotatable contact charging member that comes into contact with the
[0006]
The exposure device 3 scans and exposes the surface of the charged
[0007]
The developing
[0008]
Around the developing
[0009]
The transfer roller 5 as a contact transfer means forms a transfer nip N by contacting the surface of the
[0010]
The
[0011]
Next, an image forming operation by the image forming apparatus will be described.
[0012]
When image information is input from a host computer (not shown), the
[0013]
Then, the electrostatic latent image formed on the
[0014]
When the toner image on the
Then, due to the electrostatic force generated between the
[0015]
Then, the transfer material P onto which the toner image has been transferred is conveyed to the
[0016]
Further, the transfer residual toner remaining on the
[0017]
A voltage is applied from the same power source (charging bias power supply 9) to the metal core 8 of the charging roller 7 and the metal roller 8, but the charging roller 7 is provided with an elastic layer and a resistance layer on the outer periphery of the metal core. The surface potential of the roller 7 is slightly lower than the voltage applied to the cored bar. As a result, transfer residual toner attached to the surface of the charging roller 7 can be collected on the metal roller 8 due to a slight potential difference generated between the surfaces of the metal roller 8 and the charging roller 7.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described conventional image forming apparatus, there is some toner that has not been transferred onto the
[0019]
As described above, the untransferred toner adheres to the charging roller 7 due to the potential relationship between the surface of the
[0020]
However, when the toner deteriorates due to long-time use or use under high temperature conditions and the transfer residual toner increases, the transfer residual toner immediately accumulates and saturates on the surface of the metal roller 8, and the saturation component The above transfer residual toner adheres to the charging roller 7. As a result, a charging failure occurs and a desired latent image cannot be formed, and an image failure occurs.
[0021]
Further, when the transfer residual toner exceeding the saturation amount cannot be held on the charging roller 7 as well, the transfer residual toner adheres to the
[0022]
Further, when the same image pattern is formed in a large amount, the transfer residual toner is saturated and accumulated at positions corresponding to the image portions of the charging roller 7 and the metal roller 8 to cause charging failure and image failure. Even when the image is not saturated, there is a difference in the saturation accumulation time between the image portion and the non-image portion, so that a charging failure or an image failure due to saturation accumulation of the transfer residual toner partially occurs later.
[0023]
In addition, if a large amount of untransferred toner adheres to the charging roller 7 and is rotated in contact with the
[0024]
Accordingly, the present invention provides an image forming apparatus capable of collecting the transfer residual toner adhering to the charging roller and preventing the occurrence of image defects and charging defects.Furthermore, open-cell foam foam roller and process cartridge incorporated thereinThe purpose is to provide.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention has a rotatable image carrier that carries a toner image, and a flexibility that abuts the image carrier and charges the image carrier by applying a charging bias voltage. In an image forming apparatus comprising a rotatable contact charging member, the contact charging member is elastically compressed and placed in contact with the contact charging member.The toner adhering to the contact charging member is taken inside.Comprising a rotatable open-cell foam roller, the open-cell foam roller comprises:To move the toner inward from the surface,Bubble diameterTheSurface more than insideMade smallerIt is characterized by that.
[0026]
Further, the present invention is used in an image forming apparatus that forms an image using toner, and elastically compresses and contacts the mating member, and the toner adhering to the mating member is removed.Import insideA freely open foam foam roller,To move the toner inward from the surface,Bubble diameterTheSurface more than insideMade smallerIt is characterized by that.
[0027]
Further, the present invention is configured to be detachable from an image forming apparatus that forms an image using toner, and elastically compresses and contacts the mating member, and the toner adhering to the mating member is removed.Import insideA process cartridge comprising a rotatable open-cell foam roller, wherein the open-cell foam roller comprises:To move the toner inward from the surface,Bubble diameterTheSurface more than insideMade smallerIt is characterized by that.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
[0037]
<
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an image forming apparatus according to
The same members as those in the image forming apparatus of the conventional example shown in FIG.
[0038]
The image forming apparatus includes a
[0039]
The charging device 2 in this embodiment includes a rotatable charging roller 7 that contacts the
[0040]
As shown in FIG. 2, the
[0041]
Also in the present embodiment, an image forming operation is performed in the same manner as in the conventional image forming apparatus described above. In this embodiment, description of the image forming operation is omitted.
[0042]
Next, the
[0043]
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the
[0044]
Sponge roller20Can be produced as follows, for example. First, an unvulcanized / unfoamed urethane rubber layer in which a compounding agent of a conductive material such as a foaming agent or carbon black is uniformly dispersed is formed on a metal cored
[0045]
At this time, the gas generated by the foaming is discharged from the side surface of the mold through the continuous bubbles formed by the foaming. At this stage, the bubbles of the open-cell sponge formed on the through hole in the peripheral surface of the cored
And the
[0046]
In addition to the above manufacturing method, it is also possible to polish the surface of the open-cell sponge after heat-treating the unvulcanized / non-foamed urethane rubber layer in a free state without being placed in the molding cabinet.
[0047]
Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, in the case of a sponge roller having a plurality of (two layers in the figure)
[0048]
Examples of the material for forming the foam layer 23 (23a, 23b) of the
[0049]
Conductive agents can be broadly classified into electronic conductive agents and ionic conductive agents. Examples of electronic conductive agents include carbon black and metal oxides. Examples of ionic conductive agents include quaternary ammonium salts and aliphatic alcohol sulfate salts. Are not specified.
[0050]
Further, the elastic body is not particularly limited to a single layer structure, and may be a plurality of two or more layers as shown in FIGS. 4A and 4B if necessary.AlsoThe layer structure is such that the bubble diameter decreases from the core 22 toward the roller surface.To do. ThisThe transfer residual toner peeled off in the vicinity of the contact portion with the charging roller 7 can be moved more smoothly to the central portion of the roller.
[0051]
As the characteristic values of the
[0052]
The resistance value of the foam layer 23 of the
[0053]
Further, the average cell diameter of the above-mentioned open-cell sponge depends on the particle diameter and shape of the toner, but is preferably 10 times or more the average particle diameter of the powder in order to sufficiently take the toner into the bubbles. In addition, the amount of penetration into the charging roller 7 is necessarily less than the thickness of the foam layer 23, and although it depends on the thickness of the foam layer 23, it is more preferably less than half the thickness.
[0054]
The contact pressure (linear pressure) of the
[0055]
Incidentally, the contact pressure (linear pressure) was measured by the following method. Prepare a SUS thin plate with a length of 100 mm × width 15 mm × thickness 30 μm as a drawing plate, and a SUS thin plate with a length of 180 mm × width 30 mm × thickness 30 μm folded as a sandwich plate so that the length is halved, A drawing plate is inserted between the folded sandwich plates. In this state, the sandwiching plate is inserted between the charging roller 7 and the
[0056]
As a measure of the degree of openness of the foam layer 23, 1000 cm of the foam layer 23ThreeThe air flow rate per minute is 500 to 5000 ml / (min · 1000 cmThreeMore preferably 1000 to 4000 ml (min · 1000 cm)Three).
500ml / (min · 1000cmThreeIn the case of the following, not only the hardness increases and the contact pressure with the charging roller 7 increases, but also the amount of toner that can be contained is small, so that it must be frequently replaced. Also, 5000ml / (min · 1000cmThreeThis is because, if it is above, the bubbles are too connected to maintain the desired average cell diameter, and the collected toner cannot be held in the bubbles.
[0057]
In this embodiment, a sponge having a single foam layer 23 made of open-cell urethane sponge rubber having a layer thickness of 4 mm, in which carbon black is dispersed and blended as a conductive material on a
[0058]
Moreover, the conditions of the
Resistance value is 10FiveAbout Ω, rubber hardness is about 15 ° in Asker CSC2 hardness, the average cell diameter in the surface layer of the foam layer 23 is 200 μm, and the contact pressure (linear pressure) with the charging roller 7 is 0.196 N / cm The air flow rate representing the openness of the foam layer 23 is 1800 (min · 1000 cmThree).
[0059]
The charging roller 7 of the present embodiment has an elastic layer, a conductive layer, and a resistance layer from below on a conductive substrate such as metal.
[0060]
The hardness of the elastic layer is preferably 30 ° or less in terms of rubber hardness based on JIS AGS-706 from the viewpoint of adhesion to the
[0061]
The conductive layer has a volume resistivity of 107Ω · cm or less is preferable, and a metal vapor deposition film, a conductive particle-dispersed resin, a conductive resin, or the like can be used. The thickness of the conductive layer is preferably 2 mm or less from the viewpoint of flexibility of the charging roller 7.
[0062]
The resistive layer has a volume resistivity of 107-1012It is configured to be higher than the conductive layer at about Ω · cm, and a semiconductive resin, a conductive particle-dispersed insulating layer, or the like can be used. The thickness of the resistance layer is preferably 500 μm or less from the viewpoint of chargeability.
[0063]
In this embodiment, the charging roller 7 having a 3 mm-thick elastic layer, 10 μm-thick conductive layer, and 100 μm-thick resistance layer on a 6-mm diameter conductive core bar such as stainless steel is used. Further, the charging roller 7 does not need to have a three-layer structure as in this embodiment, and may be a single layer or three or more layers. The layer constituting material is not particularly limited, but the transfer residual toner can be easily peeled off when the surface of the charging roller 7 has a high releasability.
[0064]
In this embodiment, the charging bias applied from the charging bias power source 9 to the charging roller 7 is −1300 V, the non-image portion potential on the
[0065]
As described above, the image forming apparatus according to the present embodiment includes the charging device 2 including the charging roller 7 with which the
[0066]
Transfer residual toner (reversal toner) adhering to the charging roller 7 is peeled off from the charging roller 7 by rubbing against the irregularities on the surface of the foam layer 23 at the contact portion between the charging roller 7 and the
[0067]
In this embodiment, since the top of the
[0068]
The developing
[0069]
The dynamic friction coefficient of the surface of the developing
[0070]
The dynamic friction coefficient is a dynamic friction coefficient with respect to the stainless steel thin plate on the surface of the developing
[0071]
Further, the elastic body of the developing
[0072]
The surface roughness of the developing
If it is 3 μm or less, sufficient toner conveying force cannot be obtained, and if it is 15 μm or more, the unevenness on the developing
[0073]
The regulating blade 13 of the developing
[0074]
If the density is 0.098 N / cm or less, the toner cannot be properly charged, resulting in “fogging”, resulting in a decrease in image quality, or a decrease in the life of the
[0075]
In the regulation blade 13 of the present embodiment, a stainless steel thin plate is used in edge contact with the developing
[0076]
As described above, the image forming apparatus according to the present embodiment includes the developing
[0077]
In this embodiment, the developing bias voltage applied from the developing bias power supply 14 to the developing
[0078]
The shape of the toner t used in the present embodiment is preferably spherical and / or spindle-shaped. This is because it is more efficient for the
[0079]
As an index of the sphericity of the toner t, it is preferable that the value of the shape factor SF-1 is 100 to 160 and the value of the shape factor SF-2 is 100 to 140. The values of SF-1 and SF-2 indicating these shape factors are obtained by randomly sampling 100 toner images enlarged by a magnification of 500 times using a Hitachi FE-SEM (S-800). Were introduced into an image analysis apparatus (Luxex 3) manufactured by Nicole via an interface and analyzed, and defined from the values obtained from the following equation.
[0080]
SF-1 = {(MXLNG)2/ AREA} × (π / 4) × 100
SF-2 = {(PERI)2/ AREA} × (1 / 4π) × 100
Where AREA: toner projected area, MXLNG: absolute maximum length of toner, and PERI: peripheral length of toner.
[0081]
The shape factor SF-1 of the toner t indicates the degree of roundness of the toner particles, and gradually becomes indefinite from a spherical shape. SF-2 indicates the degree of unevenness of the toner particles, and the unevenness of the toner surface becomes remarkable. When SF-1 exceeds 160, since the shape of the toner t becomes indefinite, the toner t is difficult to move in the foam layer 23 of the
[0082]
As for the particle size of the toner t, the coefficient of variation (A) in the number distribution represented by the following formula is preferably 35% or less.
[0083]
Coefficient of variation (A) = (S / D1) × 100
Here, S represents the standard deviation value in the number distribution of toner particles, and D1 is the number average particle diameter (μm) of the toner particles.
[0084]
As the coefficient of variation in the number distribution of toner increases, the width of the particle size distribution becomes wider. When the coefficient of variation (A) in the number distribution is 35% or more, toner with a very large particle size is clogged on the sponge surface, This is because the toner t may not be sucked into the foam layer 23 of the
[0085]
Further, as a characteristic of the toner t used in the present embodiment, in addition to the condition that the coefficient of variation (A) in the number distribution is 35% or less, the weight average particle diameter is 10 μm or less, preferably 4 μm to 8 μm. Preferably there is. In the case of toner particles having a weight average particle size of less than 4 μm, a large amount of toner particles remain on the
[0086]
In this embodiment, toner t having an SF-1 value of 130 and an SF-2 value of 120, a weight average particle diameter of about 7 μm, and a coefficient of variation in the number distribution of 20% was used.
[0087]
As described above, in the image forming apparatus according to the present embodiment described above, the transfer residual toner attached to the charging roller 7 can be recovered well by the
[0088]
The amount of toner (transfer residual toner) that can be collected in the foam layer 23 of the
[0089]
Further, by replacing the
[0090]
<Embodiment 2>
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an image forming apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
The same members as those in the image forming apparatus according to the first embodiment illustrated in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0091]
In the present embodiment, a bias voltage is applied from the recovery bias power supply 24 to the
[0092]
The surface of the charging roller 7 due to the contact of the
[0093]
Further, by applying a negative bias voltage from the recovery bias power supply 24 to the
[0094]
The characteristics of the
[0095]
Further, the potential difference between the surface of the charging roller 7 and the surface of the
[0096]
In the present embodiment, -1400 V is applied from the recovery bias power source 24 to the
[0097]
In the image forming apparatus of the present embodiment configured as described above, the amount of toner that can be collected by the
This is because in the present embodiment, the toner charged positively by the electric field effect between the charging roller 7 and the
[0098]
In this embodiment, the transfer residual toner amount per 1000 sheets of the 5% printing rate image is about 5 to 7 g, and the transfer residual toner amount per 1000 sheets of the 5% printing rate image is about Since it is about 5 to 7 g, the
[0099]
Further, by making the sponge roller 20 a separate unit from the
[0100]
Further, even if the
[0101]
As described above, also in this embodiment, the transfer residual toner adhering to the charging roller 7 can be satisfactorily collected by the
[0102]
Moreover, in each embodiment mentioned above, although the foam layer which comprises the
[0103]
Further, in each of the above-described embodiments, the
[0104]
Further, in each of the above-described embodiments, the developing
[0105]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the contact charging member(Parts)Open cell foam that can rotate freelyrollerThe remaining developer remaining on the contact charging memberrollerTherefore, the contact charging member is prevented from being soiled by the developer, charging failure is prevented over a long period, and a good image can be obtained.Further, the toner peeled off in the vicinity of the contact portion with the contact charging member (counter member) can be moved more smoothly to the center of the roller.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a process cartridge of the image forming apparatus according to the first embodiment of the invention.
3A is a longitudinal sectional view showing a sponge roller of the charging device of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a charging of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. The cross-sectional view which shows the sponge roller of an apparatus.
4A is a longitudinal sectional view showing a modification of the sponge roller of the charging device of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4B is an image forming process according to the first embodiment of the present invention. The cross-sectional view which shows the modification of the sponge roller of the charging device of an apparatus.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an image forming apparatus in a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum (image carrier)
2 Charging device
3 Exposure equipment
4 Development device
5 Transfer roller
6 Fixing device
6a Fixing roller
6b Pressure roller
7 Charging roller (contact charging member, Mating member)
9 Charging bias power supply
11 Development roller
14 Development bias power supply
20 Sponge roller (open cell foamroller)
21 Process cartridge
22 Core
23, 23a, 23b Foam layer
24 Recovery bias power supply
Claims (3)
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弾性的に圧縮して当接配置され、前記接触帯電部材に付着したトナーを内部に取り込む回転自在な連泡性発泡体ローラを備え、
前記連泡性発泡体ローラは、トナーを表面から内側に移動させるように、気泡径を内側よりも表面の方を小さくした、
ことを特徴とする画像形成装置。A rotatable image carrier carrying a toner image;
An image forming apparatus including a flexible contact charging member having flexibility and charging the image carrier by applying a charging bias voltage in contact with the image carrier.
Comprising a rotatable open-cell foam roller that is elastically compressed and abutted on the contact charging member, and that takes in toner adhering to the contact charging member ;
The open-cell foam roller has a smaller bubble diameter on the surface than on the inner surface so that the toner moves inward from the surface.
An image forming apparatus.
トナーを表面から内側に移動させるように、気泡径を内側よりも表面の方を小さくした、
ことを特徴とする連泡性発泡体ローラ。A rotatable open-cell foam roller that is used in an image forming apparatus that forms an image using toner and that elastically compresses and contacts a mating member and takes in toner adhering to the mating member. ,
As you move the toner from the surface to the inside, and a cell diameter smaller towards the surface than inside,
An open cell foam roller characterized by that.
前記連泡性発泡体ローラは、トナーを表面から内側に移動させるように、気泡径を内側よりも表面の方を小さくした、
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。A rotatable open-cell foam roller configured to be detachable from an image forming apparatus that forms an image using toner, elastically compressing and abutting against a mating member, and taking in toner adhering to the mating member A process cartridge comprising:
The open-cell foam roller has a smaller bubble diameter on the surface than on the inner surface so that the toner moves inward from the surface.
A process cartridge characterized by that.
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