JPH09160370A - 画像形成装置及び該画像形成装置用の現像ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像ローラを感光ドラムに対してニップ部に
おいて逆方向に移動させて行うインプレッション現像方
式を採るレーザビームプリンタ、ファクシミリ、複写機
等の電子写真方式の画像形成装置において、現像効率を
高めつつ高画質の画像を形成し得るようにする。 【解決手段】 感光ドラム２０と、感光ドラム２０に静
電潜像を形成するレーザスキャナユニット３０と、感光
ドラム２０に接触するニップ部において感光ドラム２０
の移動方向と反対の方向に移動しながら静電潜像をトナ
ーにより現像して感光ドラム２０上にトナー像を形成す
る現像ローラ５６と、形成されたトナー像を転写する転
写ローラ６０とを備えており、現像ローラ５６の少なく
とも感光ドラム２０に接触する表面部はＡｓｋｅｒ−Ｃ
６５度以上の硬度を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタ、ファクシミリ、複写機等の電子写真方式の画像形
成装置の技術分野に属し、特に、現像ローラを感光ドラ
ムに対して接触させると共に、その接触部において逆方
向に移動させて行う現像方式を採る画像形成装置及び該
画像形成装置用の現像ローラの技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】この種の電子写真方式の画像形成装置に
おいて、転写ローラ等からなる転写手段を感光ドラムの
上方に配置すると、下方に配置した場合と比較して、上
方側から装置を開けて用紙の経路へアクセスする構造が
可能となり、用紙のジャムの処理が容易となる利点が得
られ、また給紙カセットを上方に露出させる構造も可能
となり、給紙し易い利点も得られ、更に用紙の経路を略
直線形状とする構造も可能となり、厚紙、封筒等の特種
用紙にも容易に印字できる利点も得られる。このように
種々の利点が得られるため、従来から、この種の画像形
成装置においては、転写手段を感光ドラムの上方に配置
する構造が望まれている。

【０００３】一方、この種の画像形成装置における現像
方法としては、導電性のシリコンなどの材料からなる弾
性体ローラをトナーを運ぶ現像ローラとして用いて、こ
の現像ローラを感光ドラムに押圧させて現像を行なう所
謂インプレッション現像方式が広く採用されている。こ
の現像方式では、現像剤としてのトナーの現像効率を高
めることにより効率の良い現像が可能となるが、他方
で、トナーは潤滑剤としての役割をも果たしており、現
像ローラと感光ドラムとが接触するニップ部におけるト
ナーの存在により、現像ローラと感光ドラムとの滑らか
な接触が維持されつつ現像が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように転写手段を感光ドラムの上方に配置する構造を採
用したインプレッション現像方式においては、トナー搬
送方向との関係から、現像ローラの回転方向が、感光ド
ラムに対してニップ部において逆方向になる。このた
め、特に現像効率を１００％に近付けて現像を行おうと
すると、黒ベタ印字の際に、ニップ部の上部で多くの又
は殆どのトナ−が感光ドラム上の静電潜像の現像に供さ
れるため、ニップ部には、潤滑剤としての役割をも果た
すトナーが少なく又は殆ど無くなってしまう。この結
果、ニップ部におけるトナーにより現像ローラと感光ド
ラムとの滑らかな接触を維持することはできなくなり、
ニップ部における現像ローラと感光ドラムとの摩擦によ
り現像ローラの表面が不規則に変形（振動）して、びび
りが生じ、最終的には、出力画像に、びびりによる波模
様が生じてしまうというという問題点があった。一方、
現像効率を下げることにより、黒ベタ印字の際にもニッ
プ部において現像ローラ上にトナーを残すことは可能で
あるが、このようにすると文字通り現像効率が低下して
しまい、高画質な出力を得ることが困難となってしま
う。

【０００５】本発明は、上記の問題点に鑑みなされたも
のであり、感光体とニップ部において反対方向に移動す
る現像ローラを用いて、現像効率を高めつつ高画質の画
像を形成し得る画像形成装置及び該画像形成装置用の現
像ローラを提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の画像形
成装置は上記課題を解決するために、感光体と、該感光
体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、表面部がＡｓ
ｋｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有し、該表面部にトナー
を担持すると共に、前記表面部にて前記感光体と接触し
つつ、その接触部において前記感光体の移動方向と反対
の方向に移動して、前記静電潜像を前記トナーにより現
像する現像ローラと、前記感光体上に形成されたトナー
像を記録媒体に転写する転写手段とを備えたことを特徴
とする。

【０００７】請求項１に記載の画像形成装置によれば、
先ず、潜像形成手段により、感光体に静電潜像が形成さ
れる。次に、現像ローラが感光体に接触するニップ部に
おいて感光体の移動方向と反対の方向に移動しつつ、感
光体上の静電潜像が現像ローラ上のトナーにより現像さ
れ、感光体上にトナー像が形成される。ここで、現像ロ
ーラは、少なくとも感光体に接触する表面部はＡｓｋｅ
ｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有している。従って、現像ロ
ーラがニップ部において感光体の移動方向と反対の方向
に移動するために、黒ベタ印字の際にニップ部の上部で
潤滑剤としての役割を果たすトナ−が上の静電潜像の現
像に供されて現像ローラと感光体とが直接に接触して
も、ニップ部における摩擦による現像ローラ表面の変形
（振動）を低減できる。この結果、現像効率を高めるこ
とにより、即ち現像効率を１００％に近付けることによ
り、黒ベタ印字を行う際にニップ部にトナーが殆ど残ら
ないようにしても、びびりによる波模様の発生が転写さ
れた画像上で低減される。

【０００８】請求項２に記載の画像形成装置は、請求項
１に記載の画像形成装置において、前記現像ローラは、
内部がポリウレタンから構成されており、前記表面部
は、前記ポリウレタンの重合度が高められてなるポリウ
レタンエラストマーから構成されていることを特徴とす
る。

【０００９】請求項２に記載の画像形成装置によれば、
表面部は、ポリウレタンの重合度が高められてなるポリ
ウレタンエラストマーから構成されているので、Ａｓｋ
ｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有する表面部をポリウレタ
ンの表面重合処理により比較的容易に製造できる。更
に、ポリウレタンエラストマ−から構成されているの
で、表面部における耐磨耗性及び耐久性は高められる。

【００１０】請求項３に記載の画像形成装置は、請求項
１に記載の画像形成装置において、前記現像ローラは、
合成ゴムから構成されていることを特徴とする。請求項
３に記載の画像形成装置によれば、現像ローラは、例え
ばシリコンやウレタン等からなる合成ゴムから構成され
ているので、Ａｓｋｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有する
表面部を比較的容易に製造することができる。

【００１１】請求項４に記載の画像形成装置は、請求項
１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置におい
て、前記転写手段は、前記感光体の上方に配置されてお
り、前記潜像形成手段は前記感光体の下方に配置されて
いることを特徴とする。

【００１２】請求項４に記載の画像形成装置によれば、
転写手段が感光体の上方に配置されており、潜像形成手
段が感光体の下方に配置されているので、転写手段を下
方に配置した場合と比較して、上方側から装置を開けて
用紙の経路へアクセスする構造が可能となり、また給紙
カセットを上方に露出させる構造も可能となる。

【００１３】請求項５に記載の画像形成装置は、請求項
４に記載の画像形成装置において、記録媒体を当該画像
形成装置の内部を略直線形状に延びる経路に沿って搬送
する搬送手段を更に備えており、前記転写手段は前記感
光体上に形成されたトナー像を前記搬送手段により搬送
される前記記録媒体に転写することを特徴とする。

【００１４】請求項５に記載の画像形成装置によれば、
記録媒体の経路が略直線形状であるので、厚紙、封筒等
の特種用紙にも印字できる構造を容易に構築できる。請
求項６に記載の画像形成装置は、請求項１から５のいず
れか一項に記載の画像形成装置において、前記現像ロー
ラによる前記感光体へのトナーの現像効率を９０％以上
としたことを特徴とする。

【００１５】請求項６に記載の画像形成装置によれば、
現像ローラにより、特に９０％以上という高い現像効率
でインプレッション現像を行いつつも、ニップ部の摩擦
による現像ローラ表面の変形（振動）を低減でき、びび
りによる波模様の発生が転写された画像上で低減され
る。

【００１６】請求項７に記載の画像形成装置用の現像ロ
ーラは上記課題を解決するために、感光体と、該感光体
に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記感光体に形
成されるトナー像を転写する転写手段とを備えた画像形
成装置において、前記感光体と接触しつつ、その接触部
において前記感光体の移動方向と反対の方向に移動しな
がら前記感光体上に形成された静電潜像をトナーにより
現像して前記トナー像を形成するために用いられる現像
ローラであって、少なくとも前記感光体に接触する表面
部はＡｓｋｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有することを特
徴とする。

【００１７】請求項７に記載の画像形成装置用の現像ロ
ーラによれば、請求項１の画像形成装置の場合と同様
に、黒ベタ印字の際にニップ部の上部で潤滑剤としての
役割を果たすトナ−が感光体上の静電潜像の現像に供さ
れて現像ローラと感光体とが直接に接触しても、ニップ
部における摩擦による現像ローラ表面の変形（振動）を
低減でき、現像効率を高めても、びびりによる波模様の
発生が転写された画像上で低減される。

【００１８】請求項８に記載の画像形成装置用の現像ロ
ーラは、請求項７に記載の画像形成装置用の現像ローラ
において、内部がポリウレタンから構成されており、前
記表面部は、前記ポリウレタンの重合度が高められてな
るポリウレタンエラストマーから構成されていることを
特徴とする。

【００１９】請求項８に記載の画像形成装置用の現像ロ
ーラによれば、請求項２の画像形成装置の場合と同様
に、Ａｓｋｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有する表面部を
ポリウレタンの表面重合処理により比較的容易に製造で
き、更に、表面部における耐磨耗性及び耐久性は高めら
れる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて説明する。図１において、本発明の
実施の一形態であるレーザビームプリンタ１は、本体ケ
ース２と、画像形成の為の用紙Ｐを給紙するフィーダユ
ニット１０と、画像形成のための露光、現像、転写等の
工程が順次行われる感光体の一例としての感光ドラム２
０と、感光ドラム２０から用紙Ｐに転写された転写画像
を用紙Ｐに定着させるための定着ユニット７０と、画像
が定着された用紙Ｐを搬送路ＰＰに沿って排出するため
の排紙トレイ７７とを備えて構成されている。

【００２１】レーザビームプリンタ１は更に、感光ドラ
ム２０の周囲に沿って順に、感光ドラム２０上に静電潜
像を形成するための潜像形成手段の一例としてのレーザ
スキャナユニット３０と、該感光ドラム２０上に形成さ
れた静電潜像をトナーにより現像するための現像ローラ
５６を有する現像ユニット５０と、感光ドラム２０上に
現像されたトナー画像を用紙Ｐに転写する転写手段の一
例としての転写ローラ６０と、転写ローラ６０による転
写の後に感光ドラム２０に残留した残留トナーを感光ド
ラム２０を用いて所定のタイミングで現像ユニット５０
に戻すために一時的に残留トナーを吸着するクリーニン
グローラ４２と、転写後の感光ドラム２０に残された残
留電位を除去するための除電ランプ４１と、除電後の感
光ドラム２０を静電潜像形成可能に帯電させるための帯
電器４０とを備えて構成されている。

【００２２】次に、図１から図４を用いて、レーザビー
ムプリンタ１を構成する各構成要素について夫々詳細に
説明する。図１において、フィーダユニット１０は、本
体ケース２の後端部に位置する上部のフィーダ部ケース
３内に配置された、用紙Ｐと略同様の幅寸法を有する用
紙押圧板１１を備える。用紙押圧板１１は、その後端部
において揺動可能に枢支されている。用紙押圧板１１の
前端部には、圧縮バネ１２が設けられており、該圧縮バ
ネ１２により用紙押圧板１１は上側に弾性付勢される。
用紙押圧板１１には、左右方向に延びる給紙ローラ１３
が、回転自在に枢支されている。給紙ローラ１３は、図
示外の駆動系により、給紙のタイミングで回転駆動され
るように構成されている。フィーダユニット１０はま
た、フィーダ部ケース３内に、定形カット紙からなる用
紙Ｐを複数枚収容可能な給紙カセット１４が傾斜状に着
脱自在に装着されており、給紙ローラ１３の回転によ
り、給紙カセット１４に収容された用紙Ｐのうち、上側
の用紙Ｐから１枚ずつ給紙されるように構成されてい
る。更に、フィーダユニット１０は、用紙Ｐの重送を防
止する為に、給紙ローラ１３の下側に分離部材１５を備
えており、この分離部材１５は、圧縮バネ１６により給
紙ローラ１３に弾性付勢されている。給紙ローラ１３よ
りも搬送方向（図１において、後方から前方向き）下流
側には、給紙された用紙Ｐの先端を揃える１対のレジス
トローラ１７及び１８が回転可能に夫々枢支されてい
る。

【００２３】図１及び図２において、感光ドラム２０
は、例えば、正極性に帯電する帯電特性を有する正帯電
性の材料から構成されいる。より具体的には、図２に示
すように、感光ドラム２０は、例えば、円筒状でアルミ
製の円筒スリーブ２１を本体として、その外周部に、ポ
リカーボネートに光導電性樹脂を分散させた所定厚さ
（例えば、約２０μｍ）の光導電層２２を形成した中空
状のドラムから構成されており、円筒スリーブ２１を接
地した状態で、本体ケース２に回転自在に枢支されてい
る。即ち、感光ドラム２０上に形成されたプラス極性の
静電潜像に対して、プラス極性に帯電したトナー５３を
反転現像方式で現像するように構成されている。感光ド
ラム２０は、駆動機構により、側面視で時計回りに回転
駆動されるように構成されている。尚、感光ドラム２０
を負帯電性の材料から構成してもよい。

【００２４】図１において、レーザスキャナユニット３
０は、感光ドラム２０の下側に配設されており、感光ド
ラム２０上に静電潜像を形成する為のレーザ光Ｌを発生
するレーザ発生器３１、回転駆動されるポリゴンミラー
（５面体ミラー）３２、一対のレンズ３３及び３４、並
びに一対の反射ミラー３５及び３６を含んで構成されて
いる。レーザスキャナユニット３０を、感光ドラム２０
よりも下側に配設することにより、全体として搬送方向
の長さを短くでき、レーザビームプリンタ１をコンパク
トに構成することができるとともに、用紙搬送と干渉す
ることなく、レーザスキャナユニット３０から出射した
レーザ光Ｌで感光ドラム２０上に静電潜像を形成するこ
とができる。

【００２５】帯電器４０は、例えば、タングステンなど
からなる帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させるスコ
ロトロン型の帯電器から構成されており、感光ドラム２
０に対して非接触に支持されている。本実施の形態で
は、感光ドラム２０は、正帯電性のものが用いられてい
るので、帯電器４０にはプラス極性の電圧が印加され
る。

【００２６】除電ランプ４１は、例えば、ＬＥＤ（レー
ザ発光ダイオード）、ＥＬ（ElectroLuminescence)、蛍
光灯などの光源を備えて構成されており、転写後に感光
ドラム２０に残留する電荷を除去する（除電する）こと
により、残留する電荷が次回の静電潜像に影響を与え、
最終的に用紙Ｐに形成された画像に現われることを防ぐ
ように機能する。

【００２７】クリーニングローラ４２は、バイアス電圧
を変化させることにより、転写ローラ６０による転写の
後に感光ドラム２０に残留した残留トナー５３を一旦吸
収し、感光ドラム２０上で行われる次の露光、現像、転
写等の妨げとならないタイミングで、吸収した残留トナ
ー５３を感光ドラム２０に排出することにより、残留ト
ナー５３を感光ドラム２０上より現像ユニット５０に戻
すように構成されている。クリーニングローラ４２は、
例えば、バイアス電圧印加可能なシリコンゴムやウレタ
ンゴムなどからなる導電性を有する発泡弾性体から構成
されている。

【００２８】図１及び図２において、現像ユニット５０
は、現像部ケース４内に着脱可能に装着された二重円筒
状のトナーボックス５１を備えている。トナーボックス
５１は、回転駆動されるアジテータ５２と、トナー５３
とを収容する。トナー５３としては、例えば電気絶縁性
を有する正帯電性のトナーが使用される。トナーボック
ス５１の前側には、トナーボックス５１に形成されたト
ナー供給口５１ａを介してアジテータ５２の回転により
供給されたトナー５３を貯蔵するトナー貯蔵室５４が形
成されている。トナー貯蔵室５４には、供給ローラ５５
がその長手方向に水平に配設され、回転可能に枢支され
ている。更に、トナー貯蔵室５４の前側を仕切るように
且つ供給ローラ５５と感光ドラム２０とに夫々接するよ
うに、現像ローラ５６がその長手方向に水平に配設さ
れ、回転可能に枢支されている。

【００２９】供給ローラ５５は、シリコンゴムやウレタ
ンゴムなどからなる導電性を有する発泡弾性体から構成
されており、現像ローラ５６との接触部における抵抗値
は、約５×１０⁴ 〜１×１０⁹ Ωに設定されている。

【００３０】現像ローラ５６は、その表面部が感光ドラ
ム２０の表面と接触してニップ部を形成しており、その
現像ローラ５６の表面部は、Ａｓｋｅｒ−Ｃ６５度以上
の硬度を有するように構成されている。

【００３１】具体的には、現像ローラ５６は、Ａｓｋｅ
ｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有するポリウレタンエラスト
マーから構成された導電性の硬質弾性体ローラからな
る。この場合、図３に示すように、現像ローラ５６の内
部５６ａはポリウレタンから構成されており、表面部５
６ｂは、この内部５６ａを構成するポリウレタンよりも
重合度を高めたＡｓｋｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有す
るポリウレタンエラストマーから構成されている。この
ような現像ローラ５６は、例えば、ポリウレタン製の円
柱状のローラ本体に対し、その側面部分においてＡｓｋ
ｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有するように表面重合処理
を施すことにより製造される。また、例えば、現像ロー
ラ５６は、Ａｓｋｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有するシ
リコンやウレタンの合成ゴムや天然ゴムから構成された
導電性の硬質弾性体ローラから構成してもよい。現像ロ
ーラ５６の現像バイアス電圧を印加するその中心部の電
極５６ｃから外周の表面部５６ｂに至る抵抗値は、約５
×１０⁴ 〜１×１０⁷ Ωに設定されている。

【００３２】このように構成された現像ローラ５６は、
現像ローラ５６がニップ部において感光ドラム２０の移
動方向と反対の方向に移動するために、黒ベタ印字の際
にニップ部の上部でトナ−５３が感光ドラム２０上の静
電潜像の現像に供されて現像ローラ５６と感光ドラム２
０とが直接に接触しても、現像ローラ５６の表面部５６
ｂは硬質であるが故に、ニップ部における摩擦により殆
ど変化（振動）せず、びびりの発生が低減されている。
この結果、現像効率を例えば９０％以上に高めることに
より、即ち現像効率を１００％に近付けることにより、
黒ベタ印字を行う際にニップ部にトナー５３が殆ど残ら
ないようにしても、びびりによる波模様の発生が転写さ
れた画像上で低減される。

【００３３】ここで、比較例として、現像ローラの表面
部が、Ａｓｋｅｒ−Ｃ６５度未満の硬度を有する（他の
条件については本実施の形態と同じものとする）場合に
ついて図４を用いて説明する。

【００３４】図４において、現像ローラ１５６はニップ
部において感光ドラム２０の移動方向と反対の方向に移
動するために、例えば、現像効率を約１００％に設定し
て黒ベタ印字の際に潤滑剤として作用するトナー５３が
ニップ部に殆ど残らないように現像すると、現像ローラ
１５６と感光ドラム２０とが直接に接触する。この結
果、ニップ部における摩擦により弾性を有する現像ロー
ラ１５６の表面部が変化（振動）して、びびり１５６ａ
が発生する。このびびり１５６ａにより、黒ベタ印字の
際に波模様の発生が転写された画像上に現れてしまう。
このように図４の比較例から本実施の形態の現像ローラ
５６が現像効率を高く設定しつつ高画質の画像を形成す
る上で有利であることが分かる。尚、図４では、説明の
ため、びびり１５６ａ及びトナー５３を図式的に現像ロ
ーラ１５６等に対して大きく表示したが、実際には、こ
れらのびびり１５６ａやトナー５３は、現像ローラ１５
６等に比べて遥かに小さいものである。

【００３５】また、図３のように構成された現像ローラ
５６の場合には、重合処理を施されたポリウレタンエラ
ストマーからなる表面部５６ｂは耐磨耗性や耐久性に優
れていおり、更に、内部５６ａが表面部５６ｂより軟ら
かいので、インプレッション現像の際に感光ドラム２０
の表面をより均一に押圧することができ、より高品位の
現像が可能となる。

【００３６】更に、現像ローラ５６は、トナー５３を使
用して感光ドラム２０上で現像を行うと共にクリーニン
グローラ４２により感光ドラム２０上に戻された残留ト
ナー５３を回収するように構成されている。

【００３７】より具体的には、例えば、転写後に残留ト
ナー５３が転写前のトナー量に対し約１０％程度残され
た状態にある感光ドラム２０に対して先ずレーザスキャ
ナユニット３０により、残留トナー５３の下まで十分に
レーザ光が届くように露光が行われるようにする。次
に、現像ユニット５０において、感光ドラム２０上の残
留トナー５３の存在に拘わらず存在する露光部分と未露
光部分との電位差を利用して、感光ドラム２０の未露光
部分に残留トナー５３が付着していれば当該残留トナー
５３を現像ローラ５６に移動（回収）させると同時に、
感光ドラム２０の露光部分に残留トナー５３が既に付着
していればそのまま付着（現像）させておくようにし、
感光ドラム２０の露光部分に残留トナー５３が付着して
いなければ現像ローラ５６から正帯電トナー５３を移動
（現像）させるようにする。即ち、現像サイクルと回収
サイクルとをほぼ同時に行うように現像ユニット５０を
構成しているのである。

【００３８】また例えば、現像ローラ５６のレーザスキ
ャナユニット３０に近い側に隣接させて、回収専用ロー
ラを設けて残留トナー５３の回収は回収専用ローラによ
り行わせ、現像ローラ５６は現像専用ローラとして機能
するように現像ユニット５０を構成してもよい。尚この
場合、現像ユニット５０は、回収専用ローラにより回収
した残留トナー５３が回収専用ローラの回動により供給
ローラ５５及び現像ローラ５６の方に移動するように構
成される。

【００３９】また、例えば、現像サイクルと回収サイク
ルとを別々に設けて、サイクル毎に現像ローラ５６の感
光ドラム２０に対するバイアス電圧を変化させることに
より、現像サイクルでは、現像バイアス電圧を印加して
現像ローラ５６から正帯電トナー５３が感光ドラム２０
の露光部分に移動（現像）し、回収サイクルでは、回収
バイアス電圧を印加して感光ドラム２０から残留トナー
５３が現像ローラ５６に移動（回収）するように現像ユ
ニット５０を構成してもよい。

【００４０】このように、本実施の態様では、現像ロー
ラ５６を用いた現像ユニット５０における残留トナーの
回収方式として様々な構成を用いた方式を採用すること
ができる。

【００４１】供給ローラ５５及び現像ローラ５６は、駆
動機構により、時計回転回りに夫々回転駆動されるよう
に構成されている。レーザビームプリンタ１は、このよ
うに導電性の硬質弾性体ローラからなる現像ローラ５６
を感光ドラム２０に、例えばバネを用いて現像ローラ５
６の両端から夫々５００グラム程度の荷重で、押圧する
ことにより、インプレッション現像を行なうように構成
されている。

【００４２】図２に示すように、現像ユニット５０にお
ける現像部ケース４にはトナー貯蔵室５４が設けられて
おり、トナー貯蔵室５４は、供給ローラ５５の上側の上
部空間Ｓを大きく設けて形成されている。このため、ト
ナーボックス５１のトナー５３が、トナー供給口５１ａ
を介してトナー貯蔵室５４に多量に供給された場合で
も、トナー５３が詰め込まれて固まることがないので、
トナー５３は常に粉体状であり、その流動性が保持され
て、供給ローラ５５によるトナー供給の安定化を図るこ
とができる。

【００４３】図１及び図２において、現像部ケース４に
は、ステンレス製またはリン青銅製の薄い板状の弾性を
有する層厚規制ブレード５７が下向きに取り付けられて
いる。

【００４４】層厚規制ブレード５７の下端部に形成され
た屈曲部５７ａが、現像ローラ５６に押圧状態で接触し
ており、供給ローラ５５から供給されて現像ローラ５６
の表面に層状に付着したトナー５３の層厚が、この層厚
規制ブレード５７で約１層強の所定厚さ（約７〜１２μ
ｍ）に規制される。即ち、現像ローラ５６上のトナー量
は、０．５ｍｇ／ｃｍ² 以下となるように構成されてい
る。層厚規制ブレード５７は、好ましくは、例えば、現
像ローラ５６上のトナー量が約０．４ｍｇ／ｃｍ² に設
定されるように、屈曲部５７ａの曲率半径が約０．３ｍ
ｍになっている。尚、現像バイアス及び現像ローラ５６
の回転数等により、現像ローラ５６上に最低限必要なト
ナー量は定まるが、例えば現像ローラ５６上のトナー量
が約０．３ｍｇ／ｃｍ² であれば、実用的な範囲にある
現像バイアス及び現像ローラ５６の回転数を用いて十分
なトナー濃度で現像を行うことができる。尚、層厚規制
ブレード５７に代えて、弾性体をバネを用いて現像ロー
ラ５６に押しつけてもよいし、上述のような屈曲部５７
ａを持たないブレードの腹当てにより層厚を規制するよ
うにしてもよい。

【００４５】転写ローラ６０は、感光ドラム２０の上側
に接するように設けられ回転自在に枢支され、シリコン
ゴムやウレタンゴムなどからなる導電性を有する発泡弾
性体から構成されている。転写ローラ６０の感光ドラム
２０との接触部における抵抗値は、約１×１０⁶ 〜１×
１０¹⁰Ωに設定されている。即ち、転写ローラ６０は、
感光ドラム２０の表面に接触しているので、その抵抗値
を大きくすることで、転写ローラ６０に印加される電圧
による感光ドラム２０に形成された光導電層２２の破壊
を生じないように、しかも感光ドラム２０上のトナー画
像が用紙Ｐに確実に転写されるように構成されている。

【００４６】定着ユニット７０は、感光ドラム２０より
も搬送方向下流側に設けられ、周知のハロゲンランプを
内蔵した加熱用ローラ７１と押圧ローラ７２とからな
り、用紙Ｐの下面に転写されたトナー画像が加熱ローラ
７１により加熱されつつ押圧されて用紙Ｐに定着され
る。

【００４７】用紙搬送用の１対の搬送ローラ７５及び排
紙トレイ７７は、定着ユニット７０の搬送方向下流側に
夫々設けられている。本実施の形態によれば、給紙ロー
ラ１３、感光ドラム２０、定着ユニット７０及び排紙ト
レイ７７は、搬送手段の一例を構成しており、図１に一
点鎖線で示すように、略直線形状に延びる搬送経路ＰＰ
に沿って給紙カセット１４から給紙された用紙Ｐを搬送
するように構成されている。

【００４８】図１において、トナー５３は、例えば、粉
砕トナー又は真球形状に近いスチレンアクリルなどから
なる重合トナーであり、その粒径は６〜１２μｍ程度で
ある。本実施の形態では特に、トナー５３は、素トナー
に対し流動性を高めるための外添剤（流動性付与剤）と
して、例えばシリカが添加されてなる。ここで、素トナ
ーは、例えば、樹脂、ワックス、カーボンブラック及び
ＣＣＡ（荷電制御剤）を含んで構成されている。外添剤
の一例としてのシリカは、トナー表面改質剤であり、流
動性を改善する効果を持つ。

【００４９】尚、トナー５３の外添剤には、流動性付与
の機能に加えて、トナーブロッキング防止、クリーニン
グ性改善、感光ドラムの傷つき防止、画像濃度向上、画
質向上などの機能を持たせることが可能である。また、
シリカ以外の外添剤としては、コロイダルシリカ、酸化
チタン、酸化アルミニウム（アルミナ）等の微粉末が挙
げられる。

【００５０】次に、以上のように構成されたレーザビー
ムプリンタ１の動作について、図１及び図５から図８を
用いて説明する。尚、本実施の形態では、反転現像方式
の現像処理により画像形成を行うものとする。

【００５１】図１において、感光ドラム２０は、駆動機
構により側面視で時計回りに回転駆動され、供給ローラ
５５及び現像ローラ５６は、時計回転回りに夫々回転駆
動される。この結果、トナー５３の各粒子は、図５に示
すように、供給ローラ５５と現像ローラ５６との擦り付
けにより、また層厚規制ブレート５７の現像ローラ５６
への押圧摩擦により、プラス極性に帯電され、このプラ
ス極性に帯電したトナー５３が、レーザ光Ｌにより感光
ドラム２０上に形成された静電潜像に付着して、反転現
像方式で現像される。

【００５２】ここで例えば、用紙Ｐ上に形成された画像
に必要な透過濃度（画像濃度）として、例えば「２．
０」を得る為には、図６に示すように、用紙Ｐへのトナ
ー５３の付着量つまり現像トナー量として約０．７８ｍ
ｇ／ｃｍ² が必要となる。このためには、前述したよう
に、層厚規制ブレート５７により、現像ローラ５６上の
トナー量を約０．４ｍｇ／ｃｍ² に設定する一方、現像
効率を約１００％とし、現像ローラ５６の周速度を感光
ドラム２０の周速度の約２倍にする。この結果、黒ベタ
印字の際には、現像ローラ５６の表面部５６ｂと感光ド
ラム２０とが、ニップ部においてトナー５３を殆ど介さ
ずに直接接触することになるが、現像ローラ５６は表面
部５６ｂがＡｓｋｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有するよ
うに構成されているので、前述した図４の比較例のよう
にびびりを生じること無く現像が行われる。尚、現像効
率を１００％より少し小さくし、現像ローラ５６の表面
部５６ｂに、現像後も僅かのトナー５３がファンデルワ
ールス力により残存するようにしてもよい。この場合に
は、現像ローラ５６の表面部５６ｂがＡｓｋｅｒ−Ｃ６
５度以上の硬度を有するので、僅かのトナー５３が現像
ローラ５６と感光ドラム２０との潤滑剤として作用する
だけで、前述した図４の比較例のようにびびりが生じる
事態を効率的に回避し得る。

【００５３】また、トナー５３の帯電量としては、気温
約１０℃且つ湿度約２０％の低温低湿環境時における約
２５μＣ／ｇから、気温約３２℃且つ湿度約８０％の高
温高湿環境時における約２０μＣ／ｇまで変化する。そ
こで、現像ローラ５６を、感光ドラム２０と同一の回転
方向で駆動した場合に、図７に示すように、１点鎖線で
示す低温低湿環境と２点鎖線で示す高温高湿環境との何
れの環境下においても、所定の現像トナー量（約０．７
８ｍｇ／ｃｍ² ）が得られるように、現像ローラ５６の
実効現像バイアス電圧は、「約２００Ｖ」に設定され
る。同時に、感光ドラム２０に形成した静電潜像の電圧
である静電潜像電圧が「約１００Ｖ」なので、現像ロー
ラ５６に印加する現像用電源Ｅの現像バイアス電圧は、
「約３００Ｖ」に設定される。

【００５４】上記のような電圧設定の下で画像形成処理
が開始されると、先ず除電ランプ４１で感光ドラム２０
上の残留電荷が一掃された後、感光ドラム２０の表面
は、帯電器４０により、例えば、図８に示すように約＋
８００Ｖに均一に帯電される。そして、この状態で、レ
ーザ発生器３１から発射されたレーザ光Ｌは、ポリゴン
ミラー３２で主走査されながらレンズ３３及び３４並び
に反射ミラー３５及び３６を経て感光ドラム２０上に照
射されて、感光ドラム２０上に静電潜像が形成される。
このとき、感光ドラム２０上における静電潜像に相当す
る部位の電圧はレーザ光Ｌの照射により、例えば図８に
示すように、約＋１００Ｖに下降する。現像ローラ５６
の表面には、現像バイアス電圧として例えば、図８に示
すように約＋３００Ｖが印加された状態で、プラス極性
のトナー５３が１層強の層厚さで付着しているので、ト
ナー５３は、それ自身の電圧よりも高い帯電電圧（約＋
８００Ｖ）に引き寄せられることはなく、それよりも低
い静電潜像電圧（約＋１００Ｖ）に引き寄せられて、現
像ローラ５６上のトナー５３が感光ドラム２０上に形成
された静電潜像に相当する部位にだけ付着して現像され
る。即ち、感光ドラム２０と現像ローラ５６とのニップ
部において、現像ローラ５６は感光ドラム２０と反対方
向に移動しながら、インプレッション現像が行われて、
感光ドラム２０上に可視のトナー像が形成される。

【００５５】この際特に、黒ベタ印字の際には、ニップ
部で現像ローラ５６の表面部５６ｂと感光ドラム２０と
が、トナー５３を殆ど介さずに直接接触することになる
が、現像ローラ５６の表面部５６ｂはＡｓｋｅｒ−Ｃ６
５度以上の硬度を有するように構成されているので、び
びりを殆ど生じること無く現像が行われる。また、現像
ローラ５６の表面部５６ｂは、耐磨耗性及び耐久性を高
めるためにポリウレタンエラストマーに重合処理を施す
ことにより構成されているので、現像ローラ５６の表面
部は容易に削れることはない。更に、現像ローラ５６は
その内部５６ａが表面部５６ｂより軟らかいので、イン
プレッション現像の際に感光ドラム２０の表面はより均
一に押圧される。

【００５６】トナー５３で現像された静電潜像のトナー
画像は、転写ローラ６０により用紙Ｐに転写された後、
定着ユニット７０で定着処理されて排紙トレイ７７に排
出される。

【００５７】この際、給紙カセット１４から給紙された
用紙Ｐを搬送する搬送経路ＰＰが略直線状に形成され、
用紙Ｐは、略直線状の搬送経路ＰＰにより搬送されなが
ら画像形成されることから、用紙Ｐとして、ハガキや封
筒などの厚紙やＯＨＰフィルムなどを使用しても、その
用紙Ｐに綺麗に且つ確実に画像形成することができる。

【００５８】一方、図１において、転写ローラ６０を通
過する際に用紙Ｐに転写されず、感光ドラム２０に残留
した残留トナー５３は、クリーニングローラ４２のバイ
アス電圧を変化させることにより、クリーニングローラ
４２に一旦吸収される。そして、感光ドラム２０上で行
われる次の露光、現像、転写等の妨げとならないタイミ
ングで、クリーニングローラ４２のバイアス電圧を変化
させることにより、一旦吸収された残留トナー５３は、
クリーニングローラ４２から感光ドラム２０に排出さ
れ、現像ローラ５６により感光ドラム２０上の残留トナ
ー５３が回収される。

【００５９】以上の結果、本実施の形態のレーザビーム
プリンタ１によれば、現像ローラ５６が感光ドラム２０
に接触するニップ部において感光ドラム２０の移動方向
と反対の方向に移動しつつ、感光ドラム２０上の静電潜
像が現像ローラ５６上のトナー５３により約１００％の
現像効率により現像された場合でも、現像ローラ５６は
表面部５６ｂがＡｓｋｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有す
るように構成されているので、びびりを殆ど生じること
無く高品位の現像が可能となる。

【００６０】尚、以上の実施の形態では、モノクロ画像
の形成のみを説明したが、カラー画像形成の際にも本発
明は有効に機能する。また、感光体は感光ドラムから構
成されているが、ベルト状の感光体であっても、ニップ
部において現像ローラ５６と反対方向に移動するもので
あれば、同様の効果を期待できる。また、現像ローラ５
６により残留トナー５３を回収してリサイクル使用する
ように本実施の形態は構成されているが、クリーニング
ブレード等からなるクリーニング装置を設けた場合や更
にクリーニング装置から現像ユニット５０にトナーをオ
ーガバネ等を用いて戻してリサイクル使用する場合に
も、本実施の形態における現像ローラ５６は有効に機能
する。更にまた、本実施の形態では、レーザビームプリ
ンタについて説明したが、トナーを用いた電子写真方式
の画像形成装置であれば、複写機、ファクシミリ装置等
についても本実施の形態の場合と同様に本発明は有効に
機能する。

【００６１】

【発明の効果】請求項１に記載の画像形成装置によれ
ば、現像ローラと感光体とを接触させて配置し、その接
触部においては現像ローラと感光体とが反対方向に移動
する現像方式において、黒ベタの画像を形成する際に、
現像効率を高めて現像ローラ上のトナーが殆ど感光体に
移行し、現像ローラと感光体との接触部にトナーが殆ど
存在しないような状態であっても、びびりによる波模様
の発生が出力画像上で低減され、この結果、現像効率が
高くしかも高画質の画像を形成できる。

【００６２】請求項２に記載の画像形成装置によれば、
表面部がＡｓｋｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有する現像
ローラをポリウレタンの表面重合処理により比較的容易
に製造でき、低コストで耐磨耗性及び耐久性の高くしか
も高画質の画像を形成し得る現像ローラを実現できる。

【００６３】請求項３に記載の画像形成装置によれば、
表面部がＡｓｋｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有する現像
ローラを合成ゴムを用いて比較的容易に製造でき、低コ
ストで高画質の画像を形成し得る現像ローラを実現でき
る。

【００６４】請求項４に記載の画像形成装置によれば、
上方側から装置を開けて用紙の経路へアクセスする構造
を採ることにより、用紙のジャムの処理が容易となり、
また給紙カセットを上方に露出させる構造を採ることに
より、給紙し易くなる。

【００６５】請求項５に記載の画像形成装置によれば、
用紙の経路が略直線形状であるので、厚紙、封筒等の特
種用紙にも容易に印字できる。請求項６に記載の画像形
成装置によれば、特に９０％以上という高い現像効率で
現像を行いつつも、びびりによる波模様の発生が転写さ
れた画像上で低減され、この結果、現像効率が高くしか
も高画質の画像を形成できる。請求項７に記載の画像形
成装置用の現像ローラによれば、請求項１の画像形成装
置の場合と同様に、現像効率を高めても、びびりによる
波模様の発生が出力画像上で低減され、この結果、現像
効率が高くしかも高画質の画像を形成できる。

【００６６】請求項８に記載の画像形成装置用の現像ロ
ーラによれば、請求項２の画像形成装置の場合と同様
に、表面部がＡｓｋｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有する
現像ローラを比較的容易に製造でき、低コストで耐磨耗
性及び耐久性の高くしかも高画質の画像を形成し得る現
像ローラを実現できる。

【００６７】以上の結果、本発明により、比較的低コス
トの現像ローラを用いて現像効率を高めつつ高画質の画
像を形成し得る電子写真方式の画像形成装置を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態であるレーザビームプリン
タの縦断側面図である。

【図２】図１のレーザビームプリンタの現像ユニット及
び感光ドラム部分の拡大側面図である。

【図３】図１のレーザビームプリンタの現像ローラ部分
の拡大断面図である。

【図４】比較例における現像ローラ及び感光ドラム部分
の図式的な拡大断面図である。

【図５】図１のレーザビームプリンタの現像ユニットの
拡大側面図である。

【図６】図１のレーザビームプリンタにおける現像トナ
ー量と透過濃度との関係を示す特性図である。

【図７】図１のレーザビームプリンタにおける実効バイ
アス電圧と現像トナー量との関係を示す特性図である。

【図８】図１のレーザビームプリンタで行われる反転現
像方式による現像処理の各部分の電位を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１…レーザビームプリンタ １０…フィーダユニット １３…給紙ローラ １４…給紙カセット ２０…感光ドラム ３０…レーザスキャナユニット ４２…クリーニングローラ ５０…現像ユニット ５３…トナー ５５…供給ローラ ５６…現像ローラ ５６ａ…内部 ５６ｂ…表面部 ５６ｃ…電極 ５７…層厚規制ブレード ６０…転写ローラ ７０…定着ユニット ７７…排紙トレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 75:00

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体と、 該感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、 表面部がＡｓｋｅｒ−Ｃ６５度以上の硬度を有し、該表
   面部にトナーを担持すると共に、前記表面部にて前記感
   光体と接触しつつ、その接触部において前記感光体の移
   動方向と反対の方向に移動して、前記静電潜像を前記ト
   ナーにより現像する現像ローラと、 前記感光体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写す
   る転写手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記現像ローラは、内部がポリウレタン
   から構成されており、前記表面部は、前記ポリウレタン
   の重合度が高められてなるポリウレタンエラストマーか
   ら構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画
   像形成装置。
3. 【請求項３】 前記現像ローラは、合成ゴムから構成さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 前記転写手段は、前記感光体の上方に配
   置されており、前記潜像形成手段は前記感光体の下方に
   配置されていることを特徴とする請求項１から３のいず
   れか一項に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記記録媒体を当該画像形成装置の内部
   を略直線形状に延びる経路に沿って搬送する搬送手段を
   更に備えており、 前記転写手段は前記感光体上に形成されたトナー像を前
   記搬送手段により搬送される前記記録媒体に転写するこ
   とを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記現像ローラによる前記感光体へのト
   ナーの現像効率を９０％以上としたことを特徴とする請
   求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 感光体と、該感光体に静電潜像を形成す
   る潜像形成手段と、前記感光体に形成されるトナー像を
   転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、前
   記感光体と接触しつつ、その接触部において前記感光体
   の移動方向と反対の方向に移動しながら前記感光体上に
   形成された静電潜像をトナーにより現像して前記トナー
   像を形成するために用いられる現像ローラであって、 少なくとも前記感光体に接触する表面部はＡｓｋｅｒ−
   Ｃ６５度以上の硬度を有することを特徴とする画像形成
   装置用の現像ローラ。
8. 【請求項８】 内部がポリウレタンから構成されてお
   り、前記表面部は、前記ポリウレタンの重合度が高めら
   れてなるポリウレタンエラストマーから構成されている
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置用の現
   像ローラ。