JP5615139B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体の表面の静電像を現像剤で現像する現像装置、及び、像担持体の表面の残トナーをクリーニングするクリーニング装置を備える画像形成装置に関する。

従来、像担持体の残トナーをクリーニングするクリーニング装置を備える画像形成装置に関する発明として、特許文献１及び特許文献２に記載の発明が開示されている。

特許文献１に記載の発明は、クリーニングブレード、及び、クリーニングブレードよりも像担持体の回転方向の上流側に配置されたブラシローラを有するクリーニング装置を備える画像形成装置に関する発明である。このした構成によれば、残トナーの除去性能が向上し、像担持体の表面やクリーニングブレードの先端の磨耗が減少する旨特許文献１に記載されている。

特許文献２に記載の発明は、クリーニングブレードの長手方向の端部のみにイソシアネート化合物を含浸させる画像形成装置に関する発明である。こうした構成によれば、クリーニング部材のクリーニング性能が維持され、クリーニングブレードの捲れが抑制される旨記載されている。

特開平０８―１６０８２５号公報 特開２００９−４２５８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、ブラシローラが像担持体の表面を摺る場合に、トナーや外添剤の融着が発生し、クリーニングブレードの耐久性が低下する虞があった。また、ブラシローラを組み込むスペース的問題、部品点数の増加によるコストアップ等の問題等も、安易に導入できない理由となる。

また、特許文献２に記載の発明では、クリーニングブレードの長手方向の端部を低摩擦係数化するとしても処理工程が増すことでコストアップに繋がる。また、処理端及び未処理端の境界で摩擦係数の変動が大きくなり、クリーニング性能の不具合が発生する虞もある。

本発明は、上記実情に鑑み、コストアップを招来せずに、クリーニングブレードが有するクリーニング性能の耐久性を向上させることができる画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体の軸と平行な方向に延び、前記像担持体の表面の静電像を現像剤で現像する現像剤担持体と、前記像担持体の軸と平行な方向に延び、前記像担持体と接触して前記像担持体の表面に担持される現像剤を除去するクリーニングブレードと、を備え、前記現像剤担持体の表面は、前記現像剤担持体の長手方向で、前記像担持体の画像形成領域と対向する画像形成幅領域よりも外側に位置する第１領域と、前記現像剤担持体の長手方向で、前記第１領域よりも外側に位置する第２領域と、を有し、前記第１領域は、前記現像剤担持体の周方向で、少なくとも第１粗さを有する第１粗さ領域と、前記第１粗さよりも粗さが小さい第２粗さを有する第２粗さ領域と、を有し、少なくとも前記第１粗さ領域は現像剤を担持可能であり、前記第１粗さ領域が前記現像剤担持体の表面上で周方向で占める割合は、前記現像剤担持体の端部から中央部に向かって連続的に増加し、前記第２粗さ領域が前記現像剤担持体の表面上で周方向で占める割合は、前記現像剤担持体の前記端部から前記中央部に向かって連続的に減少するように形成され、前記クリーニングブレードの先端は、前記画像形成幅領域から前記第２領域までに亘る前記現像剤担持体の表面に対応する前記像担持体の表面の部位に対向して配置されることを特徴とする。

本発明によれば、コストアップを招来せずに、クリーニングブレードが有するクリーニング性能の耐久性が向上する。

本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 現像装置の構成を示す断面図等である。 現像スリーブの表面形状を示す拡大断面図である。 現像スリーブの端部の構成を示す平面図等である。 感光体ドラム、及び、感光体ドラムの周囲のパーツに関する長手位置の関係を示す概念図である。 ブレードが感光体ドラムの表面をクリーニングする様子を示す断面図である。 ブレードが感光体ドラムの表面をクリーニングする様子を示す断面図である。 従来技術の構成において、長手方向で見たブレードが受ける平均摩擦力のイメージ図である。 本実施例の構成において、長手方向で見たブレードが受ける平均摩擦力のイメージ図である。 ブレードのエッジが抉れた様子を示す拡大断面図等である。 従来型の現像スリーブの端部の構成を示す平面図である。 ローレット加工型の現像スリーブの端部の構成を示す平面図等である。 実施例２に係る画像形成装置が備える現像スリーブの構成を示す平面図等である。 ブレードが受ける摩擦力の長手方向の分布変化をイメージしたグラフである。 実施例３に係る画像形成装置が備える現像スリーブの構成を示す平面図である。

以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、この画像形成装置は転写式電子写真画像形成装置であり、複写機機能、プリンタ機能、ファクシミリ能機を有する複合機能機である。図１に示されるように、画像形成装置１００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する画像形成部５１が設けられる。画像形成部５１は、『像担持体』である感光体ドラム１１、転写装置５２等を含む。少なくとも感光体ドラム１１については、プロセスカートリッジに含まれ、プロセスカートリッジとして装置本体１００Ａに組み込まれる構成としても良い。

画像形成部５１は、ドラム型の電子写真感光体（以下、「感光体ドラム１１」という）を有する。『像担持体』である感光体ドラム１１は、回転自在に支持されており、直径が３０ｍｍで形成されている。この感光体ドラム１１は、駆動機構（不図示）により、矢印に示されるように時計方向に所定の速度（プロセススピード）で、ここでは２００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動させられる。

感光体ドラム１１は、ＯＰＣ等の感光材料の層がアルミニウム等のシリンダ状基体の外周面に塗布されることで、形成されている。感光体ドラム１１としては、電子線照射により表面層を硬化させた高耐久の感光体が用いられた。感光体ドラム１１としては、磨耗性に優れ、長期的に用いられるものが好ましい。但し、この構成に限定されるものではなく、感光体ドラム１１として、通常の有機感光体、ａ−Ｓｉ等の無機感光体等が好適に用いられても良い。

このような感光体ドラム１１の構成によれば、磨耗レートが低い高耐久感光体が用いられた場合でも、長期に渡り安定した画像形成が可能である。ここでは、感光体ドラム１１の表面の磨耗量が、テーバー磨耗試験器で２ｍｇ以下のものが用いられた。

テーバー磨耗試験の試験方法は、テーバー磨耗試験機（Ｙ．Ｓ．Ｓ．Ｔａｂｅｒ 安田製作所製）の試料台にサンプルを装着する。そして、２個の表面にラッピングテープ（富士フィルム製 品名：Ｃ２０００）を装着したゴム製の磨耗輪（ＣＳ−０）の各々に荷重５００ｇｆをかけ、１０００回転後のサンプルの質量減少を精密天秤にて測定する方法である。ここでは、感光体ドラム１１として、保護層を設け、テーバー磨耗試験で０．５ｍｇとなるものが用いられた。

回転駆動される感光体ドラム１１は、除電手段としての前露光ランプ（イレーザランプ）７による全面露光を受ける。これにより、感光体ドラム１１の表面が均一に除電されて、前の画像形成工程時の電気的メモリの消去がなされる。

そして、その感光体ドラム１１の除電面が帯電手段である帯電装置１２（帯電器）により所定の極性及び電位に一様に帯電される。ここでは、帯電装置１２は、帯電ローラ１２ａ（ローラ型帯電部材、ローラ帯電器）を有している。帯電ローラ１２ａは、感光体ドラム１１の表面（像担持体表面）に対して接触するように配置されている。ここでは、帯電ローラ１２ａは、鉄、ステンレス鋼等の円筒或は円柱状の導電性部材（芯金）と、この導電性部材の外回りにローラ状に形成した体積固有抵抗１０^４〜１０^１２Ω・ｃｍの抵抗層と、を有する。また、帯電ローラ１２ａは、抵抗層の表面を覆うようにして体積固有抵抗１０^４〜１０^１２Ω・ｃｍの表面層を備えても良い。

帯電ローラ１２ａは、感光体ドラム１１の母線方向にほぼ並行に配置され、感光体ドラム１１に当接させることにより、感光体ドラム１１の回転に伴い従動して回転する。この帯電ローラ１２ａの導電性部材に対して不図示の帯電バイアス印加電源部より所定の帯電バイアスが印加されることで、回転する感光体ドラム１１の表面が所定の極性及び電位に一様に帯電される。ここでは、電源部より導電性部材に対して所定の交流に所定の直流を重畳したバイアスを印加（ＡＣ方式）して、感光体ドラム１１の表面を暗部電位ＶＤとして約−６００Ｖに一様に接触帯電させている。帯電バイアスは所定の直流のみを印加（ＤＣ方式）してもよい。

また、装置本体１００Ａの内部には、露光手段（画像露光手段）であるレーザスキャナ１３（レーザ走査露光装置）が配置されている。レーザスキャナ１３は、感光体ドラム１１の表面に静電像（静電潜像）を形成するものであり、ここでは、レーザ発信器、高速で回転するポリゴンミラー、Ｆ−θレンズ、偏向ミラー等を有する。

レーザスキャナ１３は、入力した画像情報に対応してＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザ光を出力して、帯電ローラ１２ａで一様に帯電された感光体ドラム１１の表面を走査露光する。これにより、感光体ドラム１１の表面に画像情報に対応した静電像が形成される。ここでは、感光体ドラム１１の表面に明部電位ＶＬとして−１００Ｖの静電像が形成される。

感光体ドラム１１の表面に形成された静電像は、現像装置１（現像手段、現像器）によりトナー像（現像剤像）として現像される。イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。また、ここでは、非磁性トナーと磁性キャリアを用いる２成分現像方式を採用しており、 現像動作時には、摩擦帯電により表面にトナーが付着しているキャリア、即ち、現像剤が、回転する現像スリーブ３上に供給される。『現像剤担持体』である現像スリーブ３は、感光体ドラム１１の軸と平行な方向に延び、感光体ドラム１１の表面の静電像を現像剤で現像する部材である。

現像スリーブ３上の現像剤は、現像剤規制部材によりその量が規制される。感光体ドラム１１と対向する現像領域に搬送された現像剤は、マグネットロールの発生する磁界により穂立ちして磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシを感光体ドラム１１に近接又は接触させることによって、静電像に応じて現像剤のトナーが感光体ドラム１１上に供給される。このとき、現像スリーブ３には、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが図示しない現像バイアス電源により印加される。静電像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ３の回転によって現像剤容器２の内部に回収される。現像装置１ついては後に詳しく説明する。

一方、給送部である給送ローラ９が所定の制御タイミングで駆動されて、給送カセット８に積載して収納されている記録媒体としての記録材Ｐ（転写用紙、ＯＨＰシート等）が一枚ずつ分離給送されて、レジストローラ（レジスロレーションローラ）１４に送られる。レジストローラ１４は、記録材Ｐの斜行修正と、感光体ドラム１１から記録材Ｐへのトナー像の転写のタイミングを制御するもので、給送カセット８から給送された記録材Ｐの先端を受け止めて一旦停止させる。

そして、その記録材Ｐが、所定の制御タイミングで回転駆動されたレジストローラ１４により、感光体ドラム１１と中抵抗の転写ローラ１５（転写手段）との圧接部である転写ニップ部に導入される。転写ローラ１５には、記録材Ｐが転写ニップ部を挟持搬送される間、不図示の転写バイアス電源部から、トナーの帯電極性とは逆極性で所定の電位の転写バイアスが印加される。これにより、感光体ドラム１１の表面に形成されているトナー像が記録材Ｐの表面に順次に静電的に転写される。

転写ニップ部を出た記録材Ｐは感光体ドラム１１の表面から分離され、ガイド部材１７でガイドされて定着手段としての画像加熱定着装置１６の定着ニップ部Ｎに導入される。画像加熱定着装置１６は、定着ローラ１６ａと、これに所定の加圧力にて接触させた加圧ローラ１６ｂと、を有し、定着ローラ１６ａ及び加圧ローラ１６ｂの間で定着ニップ部Ｎが形成されている。その記録材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいて定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂとで挟持されて搬送され、その搬送過程で熱と圧力を受ける。これにより、トナー像が記録材Ｐの表面に固着画像として定着される。そして、定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐは排出ローラ１８により排出トレイに画像形成物（コピー、プリント）として排出される。

また、記録材Ｐが分離された後の感光体ドラム１１の表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置（クリーニング手段）１９によって除去される。そして、感光体ドラム１１の表面がクリーニングされた感光体ドラム１１は、繰り返して画像形成に供される。クリーニング装置１９は、感光体クリーニング部材として弾性を有するブレード１９ａ（弾性ブレード）を用いたブレードクリーニング装置である。

『クリーニングブレード』であるブレード１９ａは、感光体ドラム１１の軸と平行な方向に延び、感光体ドラム１１と接触して感光体ドラム１１の表面に担持される現像剤を除去する部材である。ブレード１９ａは、板金の先端部に一体的に保持されたポリウレタンゴムからなり、ブレードエッジ部が感光体ドラム１１に対して所定の侵入量、設定角の条件でカウンター当接されている。本実施例では、７０°（ＪＩＳ Ａ）のウレタンゴムを有するブレード１９ａを用い、設定角は２２°、侵入量は０．９ｍｍとした。

図２（ａ）は、現像装置１の構成を示す断面図である。現像装置１の現像剤容器２（現像装置本体）の内部には、非磁性トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤が収容されており、その初期状態における現像剤中のトナー濃度は７％である。この値は、トナーの帯電量、キャリア粒径、画質形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。

現像剤容器２は、感光体ドラム１１（図１参照）に対向した位置に相当する現像領域に形成される開口部１ａを有しており、この開口部１ａに一部露出するようにして現像スリーブ（現像剤担持体）３が、回転可能に配置されている。この現像スリーブ３は、直径２０ｍｍの円筒状非磁性材料で構成されており、磁界発生手段である固定のマグネット４を内包している。

そして、現像スリーブ３は、現像動作時には、矢印の方向（感光体ドラム１１との対向部で感光体ドラム１１の表面と同方向）に回転している。現像スリーブ３の周速は、３００ｍｍ／ｓｅｃである。現像剤容器２の内部の２成分現像剤を層状に保持しつつ現像領域に担持搬送し、感光体ドラム１１と対向する現像領域に２成分現像剤を供給して、感光体ドラム１１に形成されている静電像を現像する。なお、ここでは、現像スリーブ３と感光体ドラム１１の間の最近接距離は３００μｍに設定している。

図２（ｂ）は、現像装置１を上方から見た断面図である。静電像を現像した後の現像スリーブ３上の２成分現像剤は、現像スリーブ３の回転に従って搬送され、現像剤容器２の内部に回収される。現像剤容器２の内部に回収された現像剤は、第１スクリュー２ａ（現像スリーブ３に近い側）、第２スクリュー２ｂ（現像スリーブ３から遠い側）の２本のスクリューによって、再び現像剤容器２の内部を循環し、混合撹拌される。ここで、現像剤循環の方向は、第１スクリュー２ａ側では図２（ａ）中の奥側から手前側に向かう方向であり、第２スクリュー２ｂ側では図２（ａ）中の手前側から奥側に向かう方向である。

また、第１スクリュー２ａ、第２スクリュー２ｂの軸は、それぞれ軸受部材たるベアリング３２ａ〜３２ｄを介して支持部材としての現像剤容器２に支持されている。そして、手前側では、ベアリング３２ｃ及びベアリング３０ｄは隣接した配置となっており、奥側では、ベアリング３２ａ及びベアリング３２ｂは隣接した配置となっている。新しいトナーを供給するための供給手段としてのトナーカートリッジ５（図２（ａ）参照）は、略円筒形で装置本体１００Ａや現像剤容器２から容易に脱着可能に構成されている。

次に、ここで用いられる２成分現像剤、すなわち、トナー及びキャリアについて説明する。トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子と、を有している。そして、トナーは、負帯電性のポリエテスル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上かつ８μｍ以下が好ましい。なお、ここでは、体積平均粒径は５．８μｍとした。

キャリアは、例えば、表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。そして、キャリアは、重量平均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍである。また、抵抗率は１０^７Ωｃｍ以上、好ましくは１０^８Ωｃｍ以上である。本実施の形態では１０^８Ωｃｍ以上のものを用いた。

２成分現像剤は現像スリーブ３に内包されるマグネット４により引き寄せられて現像スリーブ３の表面に保持され、現像スリーブ３の表面に形成される凹凸（表面粗さ）により現像剤が引っ掛かり搬送される。現像スリーブ３上に担持される現像剤コート量は規制部材により適正量に制御される。現像スリーブ３の表面形状は、図３を参照しつつ説明する所定の条件を満たす数値に基づくことが好ましい。

図３は、現像スリーブ３の表面形状を示す拡大断面図である。図３に示される現像スリーブ３の表面の凹凸は、凹凸の高低差をＲｚとし、凹凸の間隔をＳｍとした場合には、４μｍ≦Ｒｚ≦３０μｍ、２０μｍ≦Ｓｍ≦１２０μｍに設定される。より詳しくは、Ｒｚは、定性的には、現像スリーブ３の表面（断面曲線Ｄ参照）の凹凸の谷と山の高低差を表す。また、Ｓｍは、定性的には、現像スリーブ３の表面の山と隣の山の平均間隔を表す。

粗面化処理した表面の断面曲線Ｄから基準の長さ（測定長さ）Ｌだけ切り取った部分において、その断面曲線Ｄの中心線Ｍを横切る最初の山から谷への横断点から、次の山から谷への横断点までの間隔をＳ１とする。それ以降の横断点間隔をＳ２、Ｓ３、・・・、Ｓｎ（ｎは基準の長さ中の横断点の総数を示す）として、その算術平均したものがＳｍである。

現像スリーブ３の表面形状の測定方法について、以下に説明する。本発明におけるＲｚ、Ｓｍとは、ＪＩＳ−Ｂ０６０１及びＩＳＯ４６８に記載されている十点平均粗さ及び凹凸の平均間隔を規定する値で、次式により求められる。

（数１） Ｒｚ＝〔（Ｒ１＋Ｒ３＋Ｒ５＋Ｒ７＋Ｒ９）−（Ｒ２＋Ｒ４＋Ｒ６＋Ｒ８＋Ｒ１０）〕／５（Ｒｉ；凹凸のピーク値）
（数２） Ｓｍ＝（１／ｎ）Σ（ｉ＝ｎ）（Ｓｍｉ）（Ｓｍｉ；凹凸の間隔）。

表面粗さＲｚの測定には、接触式表面粗さ計（（株）小坂研究所製；サーフコーダーＳＥ−３３００）を用いた。この測定器は、１回の測定で現像スリーブ３の表面の十点平均粗さＲｚと凸凹の平均山間隔Ｓｍを同時に測定することができる。測定条件はカットオフ値が０．８ｍｍ、測定長さが２．５ｍｍ、送りスピードが０．１ｍｍ／秒、倍率が５０００倍である。

Ｒｚが４μｍより小さいと、やはり現像剤の搬送性が不十分なため、安定して現像スリーブ３上に現像剤をコートできない。逆にＲｚが３０μｍより大きいと、搬送性は良化するが現像剤にかかる摺擦力が強くなりすぎ、耐久時の現像剤の劣化が大きくなるために好ましくない。

Ｓｍに関しても、２０μｍより小さいと、スリーブ汚染が問題となり、逆にＳｍが１２０μｍより大きくなると凹凸の数の減少による搬送性の低下により現像スリーブ３上に現像剤が安定してコートしなくなってしまう。

尚、スリーブの表面処理方法には、尖った角のある不定形の砂、アルミナ粒子や酸化ケイ素等を高速で吹き付ける不定形ブラスト法や、ガラスビーズ、ステンレス鋼球、セラミック球のような突起の少ない定形球形粒子を用いた定形ブラスト法等が好適に用いられる。現像スリーブ３の材質としては加工しやすいアルミニウムをここでは用いた。ここでは、ガラスビーズの定形球形粒子によりブラスト処理し、Ｒｚ＝１３μｍ、Ｓｍ＝８０μｍのプロファイルが得られた。

現像スリーブ３の周面は長手方向においてブラスト処理されたブラスト領域と、その両端にブラスト処理されない非ブラスト領域と、が形成されている。非ブラスト領域の形成状態に本発明の特徴があり、以下に説明する。

図４（ａ）は、現像スリーブ３の端部の構成を示す平面図である。現像スリーブ３の表面は、感光体ドラム１１の画像形成領域と対向する画像形成幅領域Ａ（印字可能幅領域）を有する。また、現像スリーブ３の表面は、現像スリーブ３の長手方向で、画像形成幅領域Ａよりも外側に位置する第１領域Ｂと、現像スリーブ３の長手方向で、第１領域Ｂよりも外側に位置する第２領域Ｃと、を有する。なお、現像スリーブ３の長手方向は、感光体ドラム１１の軸と平行な方向に相当する。

第１領域Ｂは、現像スリーブ３の周方向に、少なくとも第１粗さを有する第１粗さ領域Ｘ、及び、第１粗さよりも粗さが小さい第２粗さを有する第２粗さ領域Ｙを有する。第１粗さ領域Ｘは、矩形状に粗面化処理されたブラスト領域に相当し、第２粗さ領域Ｙは、表面処理がされていない非ブラスト領域に相当する。少なくとも第１粗さ領域Ｘは現像剤を担持可能である。なお、第１粗さ領域Ｘ及び第２粗さ領域Ｙの形状は、現像スリーブ３の端部を矩形状にマスキングし、ブラスト処理することで簡単に作ることができる。

ブレード１９ａの先端は、画像形成幅領域Ａから第２領域Ｃまでに亘る現像スリーブ３の表面に（感光体ドラム１１の軸と直交する方向で）対応する部位と対向する感光体ドラム１１の表面の部位に対向して配置される。

ここで、第２粗さ領域Ｙは、表面処理されていないアルミニウム素管のままであり（Ｒｚ＝３．０μｍ、Ｓｍ＝１００μｍ）、現像剤の搬送力が著しく低下しており、感光体ドラム１１の対向開口部では現像スリーブ３上に現像剤コートは殆どされない状態となる。一方、第１粗さ領域Ｘでは画像形成幅領域Ａと同じ表面処理がされているので、画像形成幅領域Ａと同様の現像剤搬送性を有する。つまり、ここでは、現像スリーブ３の端部において感光体ドラム１１と対向する位置で矩形状に現像剤コートの有無が繰り返される状態になる。

図４（ｂ）は、現像スリーブ３の第１領域Ｂを示す展開図である。すなわち、図４（ｂ）中には、現像スリーブ３の第１領域Ｂの１周分が示されている。第１粗さ領域Ｘの周方向長を１０ｍｍ、第２粗さ領域Ｙの周方向長を約１１ｍｍとし、約２１ｍｍ周期でこれらが繰り返されている。第２粗さ領域Ｙで現像剤コートが無い状態では、画像形成が不可能であるので画像形成幅領域Ａより外側に第１領域Ｂを設けている。第１領域Ｂのさらに外側には第２領域Ｃが存在し、ここは表面処理されていない。

図５は、感光体ドラム１１、及び、感光体ドラム１１の周囲のパーツに関する長手位置関係を示す概念図である。図５では、各々のパーツの長手位置に関して、感光体ドラム１１の軸の中心を通って軸と直交する平面から離れた位置が記載されている。ただし、数値に関しては、全幅を表示している。端部シールは、現像スリーブ３の第１領域Ｂのやや外側に位置している。端部シールは、磁気部材で出来ており、磁力線は現像スリーブ３の方向に伸びて、磁力線に沿って現像剤の磁気穂ができ、現像剤の端部からの漏れが防止される。

つまり、現像スリーブ３の第２領域Ｃでは現像剤コートされていない状態である。ブレード１９ａの端部は、現像剤容器２の外へ現像剤が漏れるのを防ぐために、現像剤コート幅より外側に設定され、現像スリーブ３の第２領域Ｃに対応する長手位置にある。

図６は、ブレード１９ａが感光体ドラム１１の表面をクリーニングする様子を示す断面図である。図６では、ブレード１９ａが感光体ドラム１１と当接して感光体ドラム１１の回転中に受ける摩擦力を、現像スリーブ３の長手方向の領域毎に説明する。

図６（ａ）は、画像形成幅領域Ａに対応する感光体ドラム１１の部位の様子を示す断面図である。図６（ａ）に示されるように、画像形成幅領域Ａに対応する感光体ドラム１１の領域では、ブレード１９ａ及び感光体ドラム１１のニップ部では、トナーや外添剤が供給されているので、これらが潤滑成分として働き、摩擦力が低減される。

図６（ｂ）は、第１領域Ｂに対応する感光体ドラム１１の部位の様子を示す断面図である。図６（ｂ）に示されるように、現像スリーブ３の第１領域Ｂに対応する感光体ドラム１１の領域は、画像形成幅領域Ａの外側に相当するので、トナーは供給されないが、カブリトナーが供給される。そのために、潤滑成分は存在している。

図６（ｃ）は、第２領域Ｃに対応する感光体ドラム１１の部位の様子を示す断面図である。図６（ｃ）に示されるように、現像スリーブ３の第２領域Ｃに対応する感光体ドラム１１の領域は、現像剤コートがされていない位置であるので、潤滑成分が殆ど供給されず、ゴムブレードと感光体ドラム１１の表面との接触面積が増大し、摩擦力が大きくなる。

従来では、本発明でいう第１領域Ｂには画像形成幅領域Ａと同じ表面処理がされ、第２領域Ｃの境界でクリーニングブレードが受ける摩擦係数の変動が大きくなっていた。そして、その摩擦係数の変動が大きくなった位置で、クリーニングブレードの歪みが発生し、クリーニングブレードの損傷、フィルミング、トナーすり抜け等のクリーニング性に関する問題が発生していたと考えられる。

これに対して、本実施例では、第１領域Ｂには第１粗さ領域Ｘ及び第２粗さ領域Ｙが形成されるので、感光体ドラム１１の表面に供給されるカブリトナーの量が現像スリーブ３の周方向でのコート状態に応じて変化する。

図７（ａ）は、第１領域Ｂの第１粗さ領域Ｘに対応する感光体ドラム１１の部位の様子を示す断面図である。図７（ａ）に示されるように、第１粗さ領域Ｘに対応する部位では、ブレード１９ａ及び感光体ドラム１１の表面の間のニップ部では、潤滑剤の量が多い。したがって、このニップ部での摩擦力は小さい。

図７（ｂ）は、第１領域Ｂの第２粗さ領域Ｙに対応する感光体ドラム１１の部位の様子を示す断面図である。図７（ｂ）に示されるように、第２粗さ領域Ｙに対応する部位では、ブレード１９ａ及び感光体ドラム１１の表面の間のニップ部では、潤滑剤の量が少ない。したがって、このニップ部での摩擦力は大きい。

前述した図７（ａ）及び図７（ｂ）の説明からも分かるように、ブレード１９ａ及び感光体ドラム１１のニップ部での潤滑剤量の増減に応じて摩擦力（ブレードニップの巻き込み具合）が微細に変化する。その結果、ブレード１９ａの歪みを瞬間的に緩和することができ、ブレード１９ａが同じストレスを受け続けないようにすることができる。

図８は、従来技術の構成において、長手方向で見たブレード１９ａが受ける平均摩擦力のイメージ図である（従来構成）。この従来の構成では、第１領域Ｂと第２領域Ｃの境界で、摩擦力の急激な変動がある。

図９は、本実施例の構成において、長手方向で見たブレード１９ａが受ける平均摩擦力のイメージ図である（本実施例構成）。本実施例の構成では、第１領域Ｂでのカブリトナーの供給量が従来に比べ全体量として少なくなっており第２領域Ｃの摩擦力に近くなるため、摩擦力の急激な変動幅が従来に比べ抑えられる。

上記構成で、クリーニング性の評価試験を行った。評価条件は以下のとおりである。環境は、温度が２３℃及び湿度が５％（常温低湿）、温度が３０℃及び湿度が８０％（高温多湿）である。通紙条件は、Ａ４横、２枚間欠モード（２枚連続通紙後休止期間を設ける）、１０万枚耐久である。プリント画像は、印字率が５％で横帯である。帯電ローラ印加バイアスは、ＡＣ＋ＤＣ、ＡＣによる放電条件は強めにし、感光体表面の放電劣化がやや促進される条件で行った。

図１０（ａ）は、ブレード１９ａのエッジが抉れた様子を示す拡大断面図である。また、図１０（ｂ）は、ブレード１９ａのエッジが落ちた様子を示す拡大断面図である。前述のクリーニング性の評価試験にあたっては、評価項目としては、クリーニングに関する所で、ブレード欠け、フィルミング、トナーすり抜けを評価した。ただし、ブレード欠けの評価は、５万枚耐久終了後のブレード１９ａのエッジ抉れ（図１０（ａ）参照）、エッジ落ち（図１０（ｂ）参照）のレベルを評価した。

画像形成幅領域Ａの長手方向に５点測定した時の平均値と端部（第１領域Ｂと第２領域Ｃの境界付近）での測定値を［表１］に示す。また、フィルミング／トナーすり抜け発生の有無も合わせて［表１］に示す。

フィルミング
○：発生なし
△：感光体表面に僅かに付着物が見られるが、画像上問題無し
×：画像に出る（端部の場合は付着領域が広がり画像域まで進出する）。

トナーすり抜け
○：発生無し
△：帯電ローラが僅かに汚れ、トナーすり抜けがみられるが、画像上問題無し
×：画像に出る（帯電ローラ表面にトナーが付着し、帯電不良として画像に出る。トナーすり抜けが直接画像に出る）。

高温多湿環境では感光体ドラム１１の表面とブレード１９ａの密着性が増し、通常摩擦力が増加する傾向となり、ブレード１９ａのビビリ、捲れが厳しくなる。ここでは、端部の損傷が画像形成幅領域Ａに比べやや大きくなったが、ビビリ等から誘発されるトナーすり抜けやフィルミングは画像上発生しなかった。一方、低湿環境ではトナーや外添剤の帯電量が増し感光体ドラム１１の表面との付着性が増すので、トナーすり抜けや、外添剤フィルミングが厳しくなるが、これに関しても画像上発生しなかった。

ここでは、現像スリーブ３の第１領域Ｂで周方向の表面粗さを変化させることで現像剤コート状態を変え、感光体ドラム１１の表面へのトナー供給量を周期的に異ならせている。これにより、ブレード１９ａのニップで潤滑成分として働くトナーの存在状態を変化させ、ブレード１９ａの歪みを緩和させている。

ここでは、第１粗さ領域Ｘの１０ｍｍと第２粗さ領域Ｙの１１ｍｍを繰り返すことで上記の結果が得られたが、この周期を短くしすぎると感光体ドラム１１の表面に供給されるトナーの周方向での分布が均一に近づくので期待する効果が得られなくなる。

第１粗さ領域Ｘ及び第２粗さ領域Ｙの周期は、感光体ドラム１１の表面と現像スリーブ３の表面の周速比等を考慮して決めればよい。つまり、感光体ドラム１１の表面へのトナー供給量分布を効果的なものにするには、周速比が大きい（感光体ドラム１１に対して現像スリーブ３の周速が大きい方向）場合は周期も長く設定するべきである。

実施例１では、現像方式として２成分現像方式を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、磁性トナーの１成分現像、非磁性トナーの１成分現像であっても感光体ドラム１１の表面へのトナーの供給され方が、本発明の意図するものであればなんら問題なく適用できる。

図１１は、従来型の現像スリーブ５０３の端部の構成を示す平面図である。図１１に示されるように、ここでは第１領域Ｂ５として周方向の変化を持たせず、画像形成幅領域Ａと同じ状態としている（所謂従来型）。その他の構成は実施例１と同じとした。評価結果を［表１］に示す。

ブレード１９ａの端部の損傷が実施例１に比べ大きいものとなっていた。これは、第１領域Ｂ５と第２領域Ｃの境界においてブレード１９ａが受ける摩擦力の変化が大きくブレードが大きく歪んだためと考えられる。これに起因して、ブレード１９ａの端部において、トナーすり抜けやフィルミングも発生していた。画像形成幅領域Ａでのブレード１９ａの損傷が、実施例１に比べて悪くなっているのは、ブレード１９ａの端部の挙動が不安定になるため、その影響が長手全域に及んでいるのではないかと考えられる。

図１２（ａ）は、ローレット加工型の現像スリーブ６０３の端部の構成を示す平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の断面図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示されるように、ここでは現像スリーブ６０３の表面にローレット加工したものを用いた。ローレット加工は、現像剤の搬送性を向上するのに周方向に深い溝を切る手法を用いている。溝の深さを０．２ｍｍ、溝間隔を１．５ｍｍとした。現像スリーブ６０３以外の構成は実施例１と同じとした。評価結果を［表１］に示す。

ブレード１９ａの端部の損傷が実施例１に比べ大きいものとなっていた。これは第１領域Ｂ６と第２領域Ｃの境界においてブレード１９ａが受ける摩擦力の変化が大きくブレードが大きく歪んだためと考えられる。これはローレット加工では、周方向での感光体ドラム１１の表面へのトナーの供給量が十分に変わっていないためだと考えられる。

図１３（ａ）は、実施例２に係る画像形成装置が備える現像スリーブ２０３の構成を示す平面図である。図１３（ｂ）は、第１領域Ｂ２における現像スリーブ２０３の展開図である。実施例２の現像スリーブ２０３の構成のうち実施例１の現像スリーブ３と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例２においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例２の現像スリーブ２０３が実施例１の現像スリーブ３と異なる点は、以下の点である。

第１粗さ領域Ｘ２が現像スリーブ２０３の表面上で周方向で占める割合は、現像スリーブ２０３の端部から中央部に向かって連続的に増加する。同時に、第２粗さ領域Ｙ２が現像スリーブ２０３の表面上で周方向で占める割合は、現像スリーブ２０３の端部から中央部に向かって連続的に減少する。ここでは、側面視で、第１粗さ領域Ｘ２が現像スリーブ２０３の端部から中央部に向かって直線的に増加し、第２粗さ領域Ｙ２が現像スリーブ２０３の端部から中央部に向かって直線的に減少している。

図１３（ｂ）に示されるように、ここでは現像スリーブ２０３の１周分（約６３ｍｍ）を１周期（第１粗さ領域Ｘ＋第２粗さ領域Ｙ）とした。また、第１粗さ領域Ｘ２が占める割合を軸方向で端部から中央部に行くにつれ連続的に大きくなるようにした。必然的に第２粗さ領域Ｙ２が占める割合は小さくなる。その他の構成は実施例１と同じとした。評価結果を［表１］に示す。

フィルミング、トナーすり抜けは発生しなかった。また、ブレード１９ａの損傷が実施例１と比べて良くなっていた。この理由については以下の様に考えられる。実施例２では、実施例１と同様に、第１粗さ領域Ｘ２と第２粗さ領域Ｙ２の周期を十分にとることで周方向のトナー供給量を効果的に変えているのに加え、長手方向の供給量を連続的に変化させている。これは、第１粗さ領域Ｘ２の割合を連続的に変えることで、現像スリーブ３０３の端部から中央部に向かって現像剤コート面積を連続的に増加させることで達成している。

図１４は、ブレード１９ａが受ける摩擦力の長手方向の分布変化をイメージしたグラフである。トナー（潤滑成分）の供給量が軸方向で中央部に向かって連続的に増加することから、摩擦力変化はこのようになると考えられる。第１領域Ｂ２と第２領域Ｃの境界、第１領域Ｂ２と画像形成幅領域Ａの境界部においても摩擦力が急激に変化する部分がなくなるので、ブレード１９ａの歪みは実施例１に比べさらに良いものとなると考えられる。実施例１では、端部や画像形成幅領域Ａの一部にフィルミングやトナーすり抜けが見られたが、実施例２では発生していなかったことからも、さらに安定したクリーニングが出来ていると考えられる。

図１５（ａ）は、実施例３に係る画像形成装置が備える現像スリーブ３０３の構成を示す平面図である。図１５（ｂ）は、第１領域Ｂ３における現像スリーブ３０３の展開図である。実施例３の現像スリーブ３０３の構成のうち実施例１の現像スリーブ３と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例３においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例３の現像スリーブ３０３が実施例１及び２の現像スリーブ３、２０３と異なる点は、以下の点である。

第１粗さ領域Ｘ３が現像スリーブ３０３の表面上で軸方向で占める割合は、現像スリーブ３０３の端部から中央部に向かって連続的に増加する。同時に、第２粗さ領域Ｙ３が現像スリーブ３０３の表面上で軸方向で占める割合は、現像スリーブ３０３の端部から中央部に向かって連続的に減少する。ここでは、側面視で、第１粗さ領域Ｘ３が現像スリーブ３０３の端部から中央部に向かって曲線的に増加し、第２粗さ領域Ｙ３が現像スリーブ３０３の端部から中央部に向かって曲線的に減少している。

図１５（ａ）に示されるように、現像スリーブ３０３は、周方向に向かって蛇行した曲線状に境界線が形成されている。

また、図１５（ｂ）に示されるように、ここでは周期を３１．５ｍｍとした。また第１粗さ領域Ｘ３が占める割合を端部から中央部よりに行くにつれ連続的に大きくなるようにした。その他の構成は実施例１と同じとした。評価結果を［表１］に示す。

実施例１〜３の構成によれば、コストアップを招来せずに、感光体ドラム１１の表面をクリーニングするブレード１９ａが有するクリーニング性能の耐久性が向上する。なお、従来では、ブレード１９ａを備える画像形成装置１００では、ブレード１９ａの端部でのビビリ、捲れ、フィルミングといった問題が発生しやすい状況にあった。本発明では、ブレード１９ａの端部の付近で発生するクリーニング性に関わる問題を、装置が複雑化（コストアップ、大型化）しない構成で、かつ、弊害も発生させないで解消することができる。

１１ 感光体ドラム１１（像担持体）
３ 現像スリーブ３（現像剤担持体）
１９ａ ブレード（クリーニングブレード）
Ａ 画像形成幅領域
Ｂ、Ｂ２、Ｂ３・・・第１領域
Ｘ、Ｘ２、Ｘ３・・・・第１粗さ領域
Ｙ、Ｙ２、Ｙ３・・・・第２粗さ領域
Ｃ 第２領域
１００ 画像形成装置

Claims (4)

1. 像担持体と、
   前記像担持体の軸と平行な方向に延び、前記像担持体の表面の静電像を現像剤で現像する現像剤担持体と、
   前記像担持体の軸と平行な方向に延び、前記像担持体と接触して前記像担持体の表面に担持される現像剤を除去するクリーニングブレードと、を備え、
   前記現像剤担持体の表面は、
   前記現像剤担持体の長手方向で、前記像担持体の画像形成領域と対向する画像形成幅領域よりも外側に位置する第１領域と、
   前記現像剤担持体の長手方向で、前記第１領域よりも外側に位置する第２領域と、を有し、
   前記第１領域は、前記現像剤担持体の周方向で、少なくとも第１粗さを有する第１粗さ領域と、前記第１粗さよりも粗さが小さい第２粗さを有する第２粗さ領域と、を有し、少なくとも前記第１粗さ領域は現像剤を担持可能であり、
   前記第１粗さ領域が前記現像剤担持体の表面上で周方向で占める割合は、前記現像剤担持体の端部から中央部に向かって連続的に増加し、前記第２粗さ領域が前記現像剤担持体の表面上で周方向で占める割合は、前記現像剤担持体の前記端部から前記中央部に向かって連続的に減少するように形成され、
   前記クリーニングブレードの先端は、前記画像形成幅領域から前記第２領域までに亘る前記現像剤担持体の表面に対応する前記像担持体の表面の部位に対向して配置されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１粗さ領域が前記現像剤担持体の表面上で周方向で占める割合における前記現像剤担持体の端部から中央部に向かう連続的な増加は、直線的であり、
   前記第２粗さ領域が前記現像剤担持体の表面上で周方向で占める割合における前記現像剤担持体の前記端部から前記中央部に向かう連続的な減少は、直線的であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１粗さ領域が前記現像剤担持体の表面上で周方向で占める割合における前記現像剤担持体の端部から中央部に向かう連続的な増加は、曲線的であり、
   前記第２粗さ領域が前記現像剤担持体の表面上で周方向で占める割合における前記現像剤担持体の前記端部から前記中央部に向かう連続的な減少は、曲線的であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記第１粗さ領域と前記第２粗さ領域との境界線は、前記現像剤担持体の周方向に向かって辿った場合に、前記現像剤担持体の中央部から端部に向かう方向と、前記現像剤担持体の端部から中央部に向かう方向と、に交互に向かいつつ蛇行する曲線状に形成されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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