JP6880872B2 - 画像形成装置および像保持体 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置および像保持体に関する。

従来より、劣化したトナーが現像器内に滞留するのを抑制するために、像保持体上にトナーを強制的に吐き出すことが提案されている。

例えば、特許文献１には、予測トナー消費量が標準値よりも少ない画像の形成動作の累積回数がカウンタ基準を超えたときに、現像装置内の所定量のトナーを感光体上に強制的に消費させることが提案されている。

また、特許文献２には、画像形成装置の各作像ステーションの像担持体にそれぞれ作像するとき、各像担持体の非画像領域にトナー強制消費パターンを形成してトナーを強制的に消費するように制御するにあたり、作像順が早い作像ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に、強制的に消費するトナー量が、例えば５％、４％、３％、２％と多くなるように制御することが提案されている。

さらに、特許文献３には、トナー像の濃度に基づき形成された内部パターン画像により現像器内のトナーを吐き出すように構成することが提案されている。

特開２００６−３０１５３７号公報 特開２００９−０４２４９３号公報 特開平０９−０６２０８３号公報

像保持体上の非画像領域にトナーを吐き出す際に、画像領域に形成される画像の単位面積当たりの最大トナー量以下の単位面積当たりのトナー量のトナーを吐き出す場合と比較して、トナーの現像器での滞留を低減することを目的とする。

請求項１は、回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、該像保持体を露光して該像保持体上に静電潜像を形成する露光器とを備え、
前記像保持体が、該露光器による同一条件の露光で、前記非画像領域が、前記画像領域と比べ、電位が大きく変化する材料からなることを特徴とする画像形成装置である。

請求項２は、回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容し、該現像剤を現像ロールに載せて前記像保持体に対面する現像領域に運び、該像保持体上の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像器とを備え、
前記現像器が、前記現像ロールに載って前記現像領域に運ばれる現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を備え、該層厚規制部材が、画像領域と比べ非画像領域における現像剤の層厚が厚くなるように該現像ロールとの間の隙間を広げた形状を有することを特徴とする画像形成装置である。

請求項３は、回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容し、該現像剤を現像ロールに載せて前記像保持体に対面する現像領域に運び、該像保持体上の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像器とを備え、
前記現像器が、前記現像ロールに載って前記現像領域に運ばれる現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を備え、該層厚規制部材が、画像領域と比べたときの非画像領域について、該現像ロールによって運ばれてきた現像剤が該層厚規制部材に押し当てられる圧力を増大させる形状を有することを特徴とする画像形成装置である。

請求項４は、回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容し、該現像剤を現像ロールに載せて前記像保持体に対面する現像領域に運び、該像保持体上の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像器とを備え、
前記現像ロールが、現像剤を載せる円筒形状のスリーブと、該スリーブ内に配置されて現像剤を該スリーブに引き寄せる磁石とを備え、該磁石が、画像領域と比べたときの非画像領域について前記現像領域に向かう現像剤を強く引き寄せる磁石であることを特徴とする画像形成装置である。

請求項５は、回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容し、該現像剤を現像ロールに載せて前記像保持体に対面する現像領域に運び、該像保持体上の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像器とを備え、
前記現像ロールの非画像領域の電気抵抗が画像領域と比べ低いことを特徴とする画像形成装置である。

請求項６は、回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容し、該現像剤を現像ロールに載せて前記像保持体に対面する現像領域に運び、該像保持体上の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像器とを備え、
前記現像ロールの非画像領域の表面粗さが画像領域と比べ粗いことを特徴とする画像形成装置である。

請求項７は、回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容し、該現像剤を現像ロールに載せて前記像保持体に対面する現像領域に運び、該像保持体上の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像器とを備え、
前記現像ロールの非画像領域の外径が画像領域と比べ太径であることを特徴とする画像形成装置である。

請求項８は、前記現像ロールの非画像領域が、画像領域と比べ高い表面硬度を有することを特徴とする請求項２から７のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置である。

請求項９は、前記像保持体に保持されたトナー像を被転写体上に転写して該被転写体上に定着することにより、被転写体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成部をさらに備えたことを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置である。

請求項１０は、同一条件の露光において、非画像領域が、画像領域と比べ、電位が大きく変化する材料からなり、回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持することを特徴とする像保持体である。

ここで、画像領域とは、ユーザ向けの画像形成に使用される領域をいい、非画像領域とは、画像領域を除いた領域をいう。画像領域および非画像領域は、予め固定的に定められていてもよく、あるいは、適応的に、ユーザ向けの画像作成に今回使用する領域を画像領域とし、その残りの領域を被画像領域としてもよい。

請求項１から９の画像形成装置、および請求項１０の像保持体によれば、画像領域に形成される画像の単位面積当たりの最大トナー量以下の単位面積当たりのトナー量のトナーを吐き出す場合と比較して、トナーの現像器での滞留を低減することができる。

また、請求項８の画像形成装置によれば、画像領域と非画像領域とで同じ表面硬度を有する場合に比べ、現像ロールの摩耗が抑制される。

本発明の一実施形態としての画像形成装置の模式図である。 現像器の縦断面図である。 現像器の横断面図である。 像保持体の模式図（Ａ）と、露光器により露光された後の像保持体の、回転軸方向（主走査方向）の電位分布を示した図（Ｂ）である。 図４と同様、像保持体の模式図（Ａ）と、露光器により露光された後の像保持体の、回転軸方向（主走査方向）の電位分布を示した図（Ｂ）である。 現像器を構成する現像ロールと層厚規制部材の模式図である。 現像器を構成する層厚規制部材の模式図である。 現像器を構成する現像ロールの模式図である。 現像器を構成する現像スリーブの模式図である。 現像器を構成する現像スリーブの縦断面図（Ａ）、図１０（Ａ）に示す領域Ｄ１の部分の拡大図（Ｂ）、および図１０（Ａ）に示す領域Ｄ２の部分の拡大図（Ｃ）である。 現像器を構成する現像スリーブと層厚規制部材の模式図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態としての画像形成装置の模式図である。この図１に示す画
像形成装置１００は、本発明の像保持体の実施形態を内包している。

この画像形成装置１００は、給紙部１１０と、画像形成部１２０と、巻取部１３０とを有する。

給紙部１１０には、ロール状に巻回された長尺のロール紙Ｐ１が装着されている。この給紙部１１０に装着されているロール紙Ｐ１は、不図示の駆動源によるロール軸１１１の矢印Ａの向きへの回転と送出ロール１１２の回転により、画像形成部１２０に向けて矢印Ｘ１の向きに連続紙Ｐとして送り出される。

画像形成部１２０では、矢印Ｘ１の向きに送り込まれてきた連続紙Ｐを搬送部材１２１により矢印Ｘ２の向きに搬送し、その間に、その連続紙Ｐ上に画像を形成する。

この画像が形成された連続紙Ｐは、矢印Ｘ３の向きに巻取部１３０に送り込まれ、速度差吸収のためのバッファ１３２を経由して、不図示の駆動源により矢印Ｂの向きに回転駆動されるロール軸１３１の周りにロール紙Ｐ２として巻き取られる。

画像形成部１２０には、それぞれが矢印Ｙの向きに回転する４つの像保持体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが備えられている。ここで、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色を意味している。それら４つの像保持体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上には、以下に説明するトナー像形成プロセスを経て各色のトナーによる各トナー像が形成される。以下では、各色に共通な説明においては、色の区別を表わすＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号は省略する。

各像保持体１１の周りには、各帯電器１２および各現像器１３が備えられている。各帯電器１２は各像保持体１１を帯電する。各現像器１３には、各色のトナーとキャリアとを含む現像剤が収容されている。各現像器１３は、各像保持体１１上に形成された静電潜像を、収容している現像剤中のトナーで現像する。各現像器１３内のトナーは、現像等により消費される。これを補うために、この画像形成部１２０には、各色のトナーを収容したトナータンク１５が備えられている。そして、各現像器１３内のトナーが予め定められた濃度（キャリアに対するトナーの比率）を保つように、各現像器１３内のトナーの消費に応じた量のトナーが対応するトナータンク１５から補給される。これらの各現像器１３は、本発明の現像装置の一例に相当する。

さらに、それら４つの像保持体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの上部には、露光器１４が備えられている。この露光器１４は、各色に応じた画像データで変調された各露光ビーム１４１で各像保持体１１を図１の紙面に垂直な主走査方向に繰り返し走査することで各像保持体１１上に静電潜像を形成する。この露光器１４は、本発明の露光装置の一例に相当する。

各像保持体１１上には、各帯電器１２による帯電、露光器１４からの各露光ビーム１４１の走査による静電潜像の形成、および各現像器１３による現像の各過程を経て各色のトナー像が形成され、各像保持体１１は、形成された各色のトナー像を一時的に保持する。各像保持体１１は、本発明の像保持体の一例に相当する。

また、この画像形成部１２０には、中間転写ベルト２１が備えられている。この中間転写ベルト２１は、複数のロール２２に支持されて、４つの像保持体１１に沿う経路を通って矢印Ｚの向きに循環移動する無端のベルトである。

各像保持体１１との間に中間転写ベルト２１を挟んだ各位置に、各１次転写ロール２３が備えられている。そして、各像保持体１１上に一時的に保持された各トナー像は、各１次転写ロール２３の作用により、中間転写ベルト２１上に転写される。中間転写ベルト２１上に転写されたトナー像は、その中間転写ベルト２１によって矢印Ｚの向きに運ばれ、２次転写ロール２４の作用により連続紙Ｐ上に転写される。

連続紙Ｐ上に転写されたトナー像は、連続紙Ｐに運ばれて矢印Ｘ２の向きに進み、定着器３０により加熱および加圧を受け、そのトナー像が連続紙Ｐ上に定着される。これにより、連続紙Ｐ上には、定着トナー像からなる画像が形成される。この画像が形成された連続紙Ｐは、前述の通り、巻取部１３０に送り込まれて巻き取られ、ロール紙Ｐ２となる。

この画像形成装置１００にはさらに、制御部４１と操作部４２が備えられている。制御部４１は、この画像形成装置１００における上述の画像形成プロセスを実現するための制御全般を担っている。また、この制御部４１は、外部装置から送信されてきた画像データを含む印刷指示を受信して一時的に蓄え、その画像データに基づいて露光器１４を制御し、露光器１４に、その画像データに応じた露光ビーム１４１を生成させる。

また、操作部４２は、ユーザによる操作を受け付けて、そのユーザ操作を制御部４１に伝える役割を担っている。制御部４１は、操作部４２から伝えられてきたユーザ操作に応じた動作が実行されるように、この画像形成装置１００を制御する。

図２および図３は、現像器の、それぞれ縦断面図および横断面図である。これら図２、図３には、像保持体１１も示されている。

図１に示す４台の現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、いずれも同じ構造を有する。そこで、図２以降の各図では、色の区別を表わすＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号を省略して、現像器を符号‘１３’で表わす。現像器１３の構成要素および各色に対応して備えられている他の部材についての符号も同様である。

現像器１３の筐体３１内には、トナーとキャリアを含む現像剤（不図示）が収容される２つの現像剤収容室３１１，３１２が形成されている。これら２つの現像剤収容室３１１，３１２は、図１，図２の紙面に垂直な方向に延びた形状を有し、各現像剤収容室３１１，３１２内には、各オーガ３２，３３が配置されている。一方のオーガ３２は、図２に示す矢印Ｎの向きに回転して現像剤収容室３１１内の現像剤を撹拌しながら矢印Ｅの向きに搬送し、もう一方のオーガ３３は、同じく矢印Ｎの向き回転することで現像剤収容室３１２内の現像剤を撹拌しながら矢印Ｄの向きに搬送する。現像剤収容室３１１，３１２の両端部には、互いの現像剤収容室３１１，３１２どうしを繋ぐ通路３１３，３１４が設けられている。このため、現像剤収容室３１１内を矢印Ｅの向きに搬送されていった現像剤は通路３１３を通って現像剤収容室３１２内に入り、今度は矢印Ｄの向きに搬送される。また、現像剤収容室３１２内を矢印Ｄの向きに搬送されてきた現像剤は、もう一方の端部の通路３１４を通って現像剤収容室３１１内に入り、その現像剤収容室３１１内を今度は矢印Ｅの向きに搬送される。このようにして、この現像器１３内の現像剤は、撹拌されながら現像器１３の長手方向に往復移動する。また、一方の現像剤収容室３１２には現像ロール３４が備えられている。この現像ロール３４は、その円周方向についての一部分が筐体３１から露出し、その露出した部分が像保持体１１に対面するように配置されている。この現像ロール３４は、矢印Ｊの向きに回転する現像スリーブ３４１と、その現像スリーブ３４１の内側に固定配置された磁石３４２とを有する。現像剤中のキャリアは磁性を有し、磁石３４２は、その磁力で、キャリアを含む現像剤を引き寄せて現像スリーブ３４１の表面に載せる。そして、現像スリーブ３４１は、矢印Ｊの向きへの回転により、その表面に載っている現像剤を像保持体１１に対面した現像位置Ｈに搬送する。筐体３１内の、現像スリーブ３４１の回転方向に関し現像位置Ｈよりも上流側の位置には、現像スリーブ３４１との間に予め定められた間隔を空けた層規制部材３５が備えられている。現像スリーブ３４１の表面に引き寄せられた現像剤は、現像スリーブ３４１の表面に載って矢印Ｊの向きに進み、層厚規制部材３５によりその層厚が整えられた後、像保持体１１に対面した現像位置Ｈに搬送される。前述の通り、像保持体上１１には、静電潜像が形成され、その静電潜像が、現像位置Ｈに搬送されてきた現像剤中のトナーで現像される。現像によりトナーが消費された後の現像剤は、現像スリーブ３４１の回転に伴って、再び、現像剤収容室３１２内に戻される。

この現像器１３にはさらに、筐体３１内の２つの現像剤収容室３１１，３１２どうしを繋ぐ両端の通路３１３、３１４のうちの一方の通路３１３内を覗くように配置された濃度センサ３６が備えられている。この濃度センサ３６は、現像剤の透磁率を測定することによってトナー濃度（キャリアに対するトナーの比率）を測定するセンサである。また、この現像器１３は、一方の現像剤収容室３１１に繋がるトナー補給室３１５を有し、そこには、トナー補給口３１６が開口している。現像剤収容室３１１内のオーガ３２は、そのトナー補給室３１５内にまで延びている。

現像器１３内の現像剤を構成しているトナーは、像保持体１１上の静電潜像の現像や後述するトナーの吐出し等により消費される。そこで、濃度センサ３６でトナー濃度が測定され、その測定結果に基づいて、そのトナー濃度が予め定められているトナー濃度を維持するように、トナータンク１５（図１参照）内のトナーが、トナー補給口３１６から補給される。トナー補給口３１６から補給されたトナーは、オーガ３２の回転により矢印Ｅの向きに搬送されて現像剤収容室３１１に入る。そして、この補給トナーは、通路３１４を通って現像剤収容室３１１に入り込んできた現像剤と合流し、撹拌されながら矢印Ｅの向きにさらに搬送される。

２本のオーガ３２，３３および現像スリーブ３４１は、各カップリング３２ａ，３３ａ，３４１ａを介してギア列３７に連結されている。このギア列３７には、画像形成装置１００の本体側に備えられている不図示のモータからの回転駆動力が伝達され、各々が回転し、上述した現像剤の撹拌、搬送や現像処理が実行される。

ここで、現像器１３内の現像剤中のトナーは、現像器１３内を撹拌、搬送されている間に劣化する。この現像器１３内のトナーは、上記の通り、静電潜像の現像で消費されてその消費相当分が補給されることにより徐々に入れ替わる。しかしながら、画像の濃度が薄く、あるいは、その色のトナーを僅かな一部分にしか使わない画像などの場合、現像器１３内にトナーが滞留したままとなり、トナーの劣化が許容レベルを越えて進み、そのまま現像に使用すると画質の低下が生じるおそれがある。このような状況になると、現像器１３から劣化トナーを強制的に吐き出しその分のトナーを補給して、現像器１３内のトナーの劣化を回復する必要がある。

現像器１３内のトナーを吐き出すにあたっては、現像器１３内のトナーが、像保持体１１上の、用紙等の記録媒体への画像の形成に差し支えない領域（像担持体上の記録媒体への画像の形成に差し支えない領域を「非画像領域」とも称する。さらに、像保持体の非画像領域に対応する、像保持体以外の各部材の領域もまた、「非画像領域」と称する）に吐き出される。（なお、像担持体上の「非画像領域」以外の領域を「画像領域」と称する。さらに、像担持体の画像領域に対応する、像保持体以外の各部材の領域もまた、「画像領域」と称する。）
ここで、カット紙を使用する画像形成装置の場合は、１枚の用紙が通過した後、かつ次の１枚の用紙が到来する前の、用紙と用紙との間の用紙が不存在の時間的な非画像領域を狙ってトナーを吐き出すことができるが、本実施形態では、図１に示すように連続紙Ｐが使用されているため、用紙が常に存在し、時間的な非画像領域は存在しない。そこで、本実施形態の場合、図３に示す、連続紙Ｐへの画像形成に使用される画像領域Ａ１から空間的に外れた、すなわち回転軸方向について画像領域Ａ１から外れた、その画像領域Ａ１の両側の非画像領域Ａ２へのトナーの吐出しが行われる。通常、非画像領域Ａ２の面積は狭く、本実施形態では、その狭い非画像領域Ａ２を有効に利用する工夫が採用されている。すなわち、本実施形態は、その非画像領域Ａ２に、画像領域Ａ１内に画像を形成するための単位面積当たりの最大トナー量を越えた単位面積当たりのトナー量のトナーを吐き出させる吐出手段を有する。以下、この吐出手段について例示する。本実施形態では、吐出手段として、以下に説明する様々な例示のうちの１つあるいは複数の組合せが採用される。
（吐出手段の第１例）
図４は、像保持体の模式図（Ａ）と、露光器により露光された後の像保持体の、回転軸方向（主走査方向）の電位分布を示した図（Ｂ）である。

ここで説明する吐出手段の第１例は、像保持体１１の構造により実現する吐出手段である。この第１例における像保持体１１は、露光器１４による同一条件の露光で、非画像領域Ａ２が、画像領域Ａ１と比べ、電位が大きく変化する材料で構成されている。そして、この第１例において、非画像領域Ａ２にトナーを吐き出すにあたっては、非画像領域Ａ２を、画像領域Ａ１における網点面積率１００％に対応する、すなわち画像領域Ａ１に描かれることのある画像の最大濃度に対応する光量で露光する。これにより、非画像領域Ａ２については、画像領域Ａ１における網点面積率１００％の領域（以下、「網点面積率１００％の領域」を省略して、単に画像領域Ａ１と称することがある）の現像バイアスＶｄｅｖｅを越える現像バイアスＶｄｅｖｅＨを実現し、単位面積当たり、画像領域Ａ１のトナー量を越える量のトナーが吐き出されることとなる。

具体的な一例を挙げて説明する。ここでは、一例として、帯電電位（ＶＨ）をＶＨ＝−８００Ｖ、画像領域Ａ１の電位（ＶＬ）をＶＬ＝−３００Ｖ、現像バイアス電位（ＶＢ）をＶＢ＝−７００Ｖとする。この場合、画像領域Ａ１の現像コントラスト電位（Ｖｄｅｖｅ）は、Ｖｄｅｖｅ＝４００Ｖである。トナーによる現像は、トナーが現像ロール３４から像保持体１１に移って現像ロール３４と像保持体１１との間のコントラスト電位が減少することで終了する。したがって、非画像領域Ａ２の現像バイアス電位（ＶｄｅｖｅＨ）を画像領域Ａ１の現像バイアス電位（Ｖｄｅｖｅ）よりも大きくする（ＶｄｅｖｅＨ＞Ｖｄｅｖｅ）ことによって、非画像領域Ａ２におけるトナー吐出量が増大する。ここで、帯電器１２による像保持体の軸方向の帯電電位バラつきが通常±１０％程度存在することを考慮し、Ｖｄｅｖｅ＝４００Ｖの場合、例えばＶｄｅｖｅＨ＝４５０Ｖ以上とすることが望ましい。
（吐出手段の第２例）
図５は、図４と同様、像保持体の模式図（Ａ）と、露光器により露光された後の像保持体の、回転軸方向（主走査方向）の電位分布を示した図（Ｂ）である。

ここで説明する吐出手段の第２例は、上述の第１例とは異なり、像保持体１１自体の露光に対する感度（電位変化）は、画像領域Ａ１と非画像領域Ａ２とで同一である。この第２例では、像保持体１１は、露光器１４により、画像領域Ａ１に照射する単位面積当たりの最大光量の露光ビーム１４１ａを越える単位面積当たりの光量の露光ビーム１４１ｂが非画像領域Ａ２に照射される。これにより、第１例と同様、非画像領域Ａ２について画像領域Ａ１の現像バイアス電位（Ｖｄｅｖｅ）よりも大きな現像バイアス電位（ＶｄｅｖｅＨ）を実現している。非画像領域Ａ２について画像領域Ａ１の現像バイアス電位（Ｖｄｅｖｅ）よりも大きな現像バイアス電位（ＶｄｅｖｅＨ）を実現したことの効果については、第１例の場合と同じである。

ここで、図１に示す画像形成装置１００において、用紙幅の異なる連続紙Ｐが使用されることがある。その場合、この図５に示すように、用紙幅に応じて、画像領域Ａ１と非画像領域Ａ２の境界が変化する。そこで、画像領域Ａ１と非画像領域Ａ２の境界が変化する場合には、露光器１４が、画像領域Ａ１に照射する最大光量の露光ビーム１４１ａを越える光量の露光ビーム１４１ｂを、画像領域Ａ１の変更に伴い変更される非画像領域Ａ２に照射する構成としてもよい。その場合、変化する非画像領域Ａ２に応じてトナーが適応的に吐き出される。

なお、第１例と第２例を組み合せ、像保持体１１を、露光器１４による同一条件の露光で、非画像領域Ａ２が、画像領域Ａ１と比べ、電位が大きく変化する材料で構成し、さらに、像保持体１１を、画像領域Ａ１に照射する単位面積当たりの最大光量の露光ビーム１４１ａを越える単位面積当たりの光量の露光ビーム１４１ｂで非画像領域Ａ２を照射する構成としてもよい。ただし、画像領域Ａ１と非画像領域Ａ２の境界が変化する場合には、最大幅の画像領域Ａ１から外れた非画像領域Ａ２についてのみ、第１例と第２例を組み合せることができる。
（吐出手段の第３例）
図６は、現像器を構成する現像ロールと層厚規制部材の模式図である。

この第３例における層厚規制部材３５は、画像領域Ａ１と比べ非画像領域Ａ２における現像剤の層厚が厚くなるように、非画像領域Ａ２について現像ロール３４との間の隙間を広げた形状を有する。

現像ロール３４上の単位面積当たりの現像剤の重量をＭＯＳとし、現像領域Ｈ（図２参照）における像保持体１１と現像ロール１４との間の距離をＤＲＳとしたとき、
ＰＤ＝ＭＯＳ／ＤＲＳ ・・・（１）
で定義されるＰＤを上げると、単位面積あたりの現像量、すなわち、単位面積あたりのトナーの吐出量が上がる。

そこで、この第３例では、非画像領域Ａ２について画像領域Ａ１と比べ現像ロール３４上の単位面積当たりの現像剤の重量ＭＯＳを上げることによってＰＤを上げ、単位面積あたりのトナーの吐出量を上げている。

具体例を挙げて説明する。

現像ロール３４の画像領域Ａ１上に層形成された現像剤の単位面積当たりの重量（ＭＯＳ）をＭＯＳ＝３５０ｇ／平方メートル、像保持体１１と現像ロール１４との間の距離（ＤＲＳ）をＤＲＳ＝３００μｍとする。このとき、ＰＤ＝ＭＯＳ／ＤＲＳ＝３５０／３００＝１．１７である。ここでは、非画像領域Ａ２について層規制部材１５と現像ロール３４との間隔を広げることにより、画像領域Ａ１と比べ非画像領域Ａ２について現像剤の単位面積当たりの重量（ＭＯＳ）を大きくし、これにより、画像領域Ａ１と比べたときの非画像領域Ａ２の単位面積当たりの現像量を上げている。ここで、通常、ＭＯＳの軸方向均一性は、現像スリーブ３４１の振れ、現像ロール３４と層規制部材３５との間隔の軸方向均一性、現像スリーブ３４１の内側に固定配置されている磁石３４２の磁力の軸方向均一性、層規制部材３５自体の軸方向均一性に公差が存在するため、ＭＯＳは±２０ｇ／平方メートル程度の公差がある。これを考慮し、非画像領域Ａ２でのＭＯＳ増加量を３０ｇ／平方メートル以上確保すれば非画像領域Ａ２での単位面積当たりの現像量が増加する。一方、ＰＤが大き過ぎると、現像剤が現像ロール１４と像保持体１１との間を通過できなくなり（ジャミングといわれる）、現像剤が像保持体１１上に溢れてしまうおそれがある。このため、ＰＤ≦２．０に設定する必要があり、ＭＯＳの増分には上限がある。また、ＭＯＳを増やす場合は、現像領域Ｈ（現像ロール３４と像保持体１１の最近接部分）で、現像剤が押しつぶされるため、現像剤が軸方向に広がる傾向がある。すなわち非画像領域Ａ２のＭＯＳを大きくすれば、その部分の現像剤が押しつぶされて画像領域Ａ１にまで侵入しその浸入した領域の現像量が増加することで画像領域の濃度不均一性が発生する懸念がある。このため、図６に示したように、ＭＯＳを増やす領域は画像領域Ａ１から所定の距離（例えば１ｍｍ）以上離れた領域までとする必要となる。
（吐出手段の第４例）
図７は、現像器を構成する層厚規制部材の模式図である。ここで、図７（Ａ）は断面図、図７（Ｂ）は斜視図である。図７（Ａ）には現像ロール３４も示されている。

この第４例における層厚規制部材３５は、画像領域Ａ１と比べたときの非画像領域Ａ２について、現像ロール３４によって運ばれてきた現像剤が層厚規制部材３５に押し当てられる圧力を増大させる形状を有する。この図７には、その一例として、両側の非画像領域Ａ２について、現像ロール３４の回転方向についての上流側に、図示のようなブロック３５１が固定された層厚規制部材３５が示されている。ただし、この層厚規制部材３５と現像ロール３４との間の隙間の寸法は、画像領域Ａ１も非画像領域Ａ２も同一である。

現像ロール３４により搬送されてきた現像剤がブロック３５１に当たると、その部分について現像剤が層規制部材３５を押す圧力が高まり、層規制部材３５と現像ロール３４との間の隙間を通り抜ける現像剤量が増す。この第４例では、これにより、非画像領域Ａ２について画像領域Ａ１と比べ現像ロール３４上の単位面積当たりの現像剤の重量ＭＯＳを上げている。ＭＯＳを上げたことによる効果は、上述の第３例と同じである。また、図６に示したように、ＭＯＳを増やす領域を画像領域Ａ１から所定の距離（例えば１ｍｍ）以上離れた領域までとする必要がある点についても、上述の第３例と同じである。

（吐出手段の第５例）
図８は、現像器を構成する現像ロールの模式図である。

ここには、現像ロール３４を構成する現像スリーブ３４１と、その内側に固定された磁石３４２とが示されている。ここで、この磁石３４２は、単位面積あたり、画像領域Ａ１の磁力よりも非画像領域Ａ２の磁力の方が強い磁石である。すなわち、この磁石３４２は、画像領域Ａ１と比べたときの非画像領域Ａ２について現像領域Ｈ（図２参照）に向かう現像剤を強く引き寄せる磁石である。この第５例では、これにより、非画像領域Ａ２について画像領域Ａ１と比べ現像ロール３４上の単位面積当たりの現像剤の重量ＭＯＳを上げている。ＭＯＳを上げたことによる効果は、上述の第３例および第４例と同じである。また、図６に示したように、ＭＯＳを増やす領域を画像領域Ａ１から所定の距離（例えば１ｍｍ）以上離れた領域までとする必要がある点についても、上述の第３例および第４例と同じである。

（吐出手段の第６例）
図９は、現像器を構成する現像スリーブの模式図である。

この現像スリーブ３４１は、非画像領域Ａ２の単位面積当たりの電気抵抗が画像領域Ａ１と比べ低い構造となっている。この電気抵抗の調整は、表面処理や表面塗装による抵抗値の異なる被膜の形成等により実現される。

現像スリーブ３４１に被膜を形成するにあたり、画像領域Ａ１については、画質を重視する観点からある程度厚みのある被膜とする必要があり、その結果、抵抗値の上昇が生じることがある。これに比べ、非画像領域Ａ２は、ムラが発生する程度の薄さの被膜であっても画像形成には使用されないため画質への影響はない。そこで、この第６例では、非画像領域Ａ２については、ムラの発生を厭わずに抵抗値を下げる。画像領域Ａ１と非画像領域Ａ２の現像バイアス電位Ｖｄｅｖｅ（図４参照）自体は同一であるが、非画像領域Ａ２の抵抗値を下げると、その抵抗値が下がった分、現像スリーブ３４１と像保持体１１との間のバイアス電位が上昇し、像保持体１１と現像スリーブ１４との間の距離ＤＲＳを狭めた場合と同様、画像領域Ａ１と比べ非画像領域Ａ２の単位面積あたりの現像量が増加する。

とくに、金属を基体とする現像スリーブ３４１に半導電性の表面処理（表面塗装等）を実施する場合や、現像スリーブ３４１の基体の材質として半導電性の樹脂を用いる場合は、この第６例が有効である。すなわち、現像スリーブ３４１に抵抗層が存在すると、現像バイアスが像保持体１１と現像スリーブ３４１との間の現像電界と抵抗層とに分配されてしまうため、現像電界が弱まって現像量が小さくなる。現像スリーブ３４１の抵抗を下げれば現像電界が強まって現像量が増加する。例えば、画像領域Ａ１の体積方向抵抗を１０の１３乗Ωとすると、非画像領域Ａ２の抵抗を２桁以上低下させれば非画像領域Ａ２の単位面積当たりの現像量を増加させることが可能となる。抵抗の低下は２桁以上であることが望ましく、抵抗値の下限は、例えば現像バイアスによる像保持体へのリークが発生しない範囲であれば問題ない。
（吐出手段の第７例）
図１０は、現像器を構成する現像スリーブの縦断面図（Ａ）、図１０（Ａ）に示す領域Ｄ１の部分の拡大図（Ｂ）、および図１０（Ａ）に示す領域Ｄ２の部分の拡大図（Ｃ）である。

この図１０に示す第７例の場合の現像スリーブ３４１は、画像領域Ａ１の表面粗さよりも非画像領域Ａ２の表面粗さの方が粗い。これは、画像領域Ａ１と非画像領域Ａ２とに分けて各々にサンドブラスト処理を施すことなどにより、実現される。

その他の条件が同じ場合、表面が粗い現像スリーブ３４１の方が現像剤の搬送力が高く、単位面積当たり、より多量の現像剤が現像領域Ｈ（図２参照）に搬送される。この第７例の場合、現像スリーブ２３４１の非画像領域Ａ２の表面を画像領域Ａ１の表面よりも粗い表面とし、それによって、非画像領域Ａ２について画像領域Ａ１と比べ現像ロール３４上の単位面積当たりの現像剤の重量ＭＯＳを上げている。ＭＯＳを上げたことによる効果は、上述の第３例や第４例などと同じである。また、図６に示したように、ＭＯＳを増やす領域を画像領域Ａ１から所定の距離（例えば１ｍｍ）以上離れた領域までとする必要がある点についても、上述の第３例および第４例と同じである。
（吐出手段の第８例）
図１１は、現像器を構成する現像スリーブと層厚規制部材の模式図である。

この図１１に示す現像スリーブ３４１は、非画像領域Ａ２の外径が画像領域Ａ１と比べ太径となっている。層厚規制部材３５は、この層厚規制部材３５により規制された後の現像剤の層厚が画像領域Ａ１と非画像領域Ａ２とで同じ層厚となるように、非画像領域Ａ２について切り欠かれた形状となっている。

この図１１に示す第８例の場合、前述の第３例において示した式（１）
ＰＤ＝ＭＯＳ／ＤＲＳ ・・・（１）
の中のＤＲＳ、すなわち、現像領域Ｈ（図２参照）における像保持体１１と現像ロール３４（現像スリーブ３４１）との間の距離ＤＲＳを狭めることで、この式（１）のＰＤの値を上げている。像保持体１１と現像ロール３４（現像スリーブ３４１）との間の距離ＤＲＳを狭めると、図９を参照して説明した第６例における、非画像領域Ａ２の抵抗値を下げた場合と同じく、像保持体１１との間の電界強度が上がる。像保持体１１との間の電界強度が上がると、単位面積当たりの現像量が増大する。

通常、ＤＲＳの軸方向均一性は、現像スリーブ３４１の振れや像保持体１１の振れに公差が存在するため、ＤＲＳには±１０ｕｍ程度の公差がある。そこで、非画像領域Ａ２でのＤＲＳを３０ｕｍ以上狭くすれば非画像領域Ａ２の単位面積あたりの現像量が有意に増加する。また、単位面積あたりの現像剤の重量ＭＯＳを大きくした場合と同様に、距離ＤＲＳを狭くしすぎるとジャミングトラブルが発生するため、ＰＤ≦２．０に設定する必要があり、これにより、ＤＲＳを狭めるときの限界が規定される。

ここで、上記の第１例〜第８例のいずれにおいても、現像ロール３４（現像スリーブ３４１）の非画像領域Ａ２が、画像領域Ａ１と比べ高い表面硬度を有することが好ましい。通常、現像剤の搬送性を確保するために現像スリーブ３４の表面には凹凸が設けられている。しかしながら、非画像領域Ａ２の現像性をより高めるために、非画像領域Ａ２について例えばＰＤを大きく設定した場合は、現像剤と現像スリーブ３４との摩擦が大きくなり、長期的には現像スリーブ３４の凹凸が削られてしまい、ＭＯＳが低下するというトラブルが発生するおそれがある。これを回避するために、非画像領域Ａ２についてはダイヤモンドと同様な構造を有するいわゆるＴａＣコーティングを行い、スリーブの強度を強くする。このような処置を施しておくと、長期間にわたって非画像領域Ａ２の凹凸が維持され、トラブルの発生が回避される。

ここでは、本発明にいう吐出手段について各種の例を挙げて説明したが、本発明にいう吐出手段は、ここで説明した例に限られるものではなく、画像領域Ａ１から回転軸方向に外れた非画像領域Ａ２に、画像領域Ａ１に形成される画像の単位面積当たりの最大トナー量を越えた単位面積当たりのトナー量のトナーを吐き出させる手段であればよい。

また、ここでは、連続紙Ｐ上に画像を形成する画像形成装置を例に挙げて説明したが、本発明は、カット紙上に画像形成する画像形成装置にも適用することができる。カット紙上に画像形成する画像形成装置に適用した場合、用紙と用紙との間をトナー吐出しのために広げる必要性が下がり、画像の生産性の向上に繋がる。

１１ 像保持体
１２ 帯電器
１３ 現像器
１４ 露光器
１４１ 露光ビーム
１５ トナータンク
２１ 中間転写ベルト
２３ １次転写ロール
２４ ２次転写ロール
３０ 定着器
３１ 現像器の筐体
３１１，３１２ 現像剤収容室
３１３，３１４ 通路
３２，３３ オーガ
３４ 現像ロール
３４１ 現像スリーブ
３４２ 磁石
３５ 層規制部材
３５１ ブロック
３６ 濃度センサ
１００ 画像形成装置
１１０ 給紙部
１２０ 画像形成部
１３０ 巻取部

Claims (10)

1. 回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、該像保持体を露光して該像保持体上に静電潜像を形成する露光器とを備え、
   前記像保持体が、該露光器による同一条件の露光で、前記非画像領域が、前記画像領域と比べ、電位が大きく変化する材料からなることを特徴とする画像形成装置。
2. 回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容し、該現像剤を現像ロールに載せて前記像保持体に対面する現像領域に運び、該像保持体上の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像器とを備え、
   前記現像器が、前記現像ロールに載って前記現像領域に運ばれる現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を備え、該層厚規制部材が、画像領域と比べ非画像領域における現像剤の層厚が厚くなるように該現像ロールとの間の隙間を広げた形状を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容し、該現像剤を現像ロールに載せて前記像保持体に対面する現像領域に運び、該像保持体上の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像器とを備え、
   前記現像器が、前記現像ロールに載って前記現像領域に運ばれる現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を備え、該層厚規制部材が、画像領域と比べたときの非画像領域について、該現像ロールによって運ばれてきた現像剤が該層厚規制部材に押し当てられる圧力を増大させる形状を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容し、該現像剤を現像ロールに載せて前記像保持体に対面する現像領域に運び、該像保持体上の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像器とを備え、
   前記現像ロールが、現像剤を載せる円筒形状のスリーブと、該スリーブ内に配置されて現像剤を該スリーブに引き寄せる磁石とを備え、該磁石が、画像領域と比べたときの非画像領域について前記現像領域に向かう現像剤を強く引き寄せる磁石であることを特徴とする画像形成装置。
5. 回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容し、該現像剤を現像ロールに載せて前記像保持体に対面する現像領域に運び、該像保持体上の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像器とを備え、
   前記現像ロールの非画像領域の電気抵抗が画像領域と比べ低いことを特徴とする画像形成装置。
6. 回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容し、該現像剤を現像ロールに載せて前記像保持体に対面する現像領域に運び、該像保持体上の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像器とを備え、
   前記現像ロールの非画像領域の表面粗さが画像領域と比べ粗いことを特徴とする画像形成装置。
7. 回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持する像保持体と、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容し、該現像剤を現像ロールに載せて前記像保持体に対面する現像領域に運び、該像保持体上の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像器とを備え、
   前記現像ロールの非画像領域の外径が画像領域と比べ太径であることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記現像ロールの非画像領域が、画像領域と比べ高い表面硬度を有することを特徴とする請求項２から７のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記像保持体に保持されたトナー像を被転写体上に転写して該被転写体上に定着することにより、被転写体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成部をさらに備えたことを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 同一条件の露光において、非画像領域が、画像領域と比べ、電位が大きく変化する材料からなり、回転しながら帯電および露光の過程を経て静電潜像が形成され、さらに現像の過程を経てトナー像を保持することを特徴とする像保持体。

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