JPH09218573A - 画像形成装置 - 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、流動性の高
いトナーを用いて高い品質の画像を形成できるようにす
る。 【解決手段】 感光ドラム２０と、感光ドラム２０を第
１周速度で回動させる第１駆動機構と、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静電潜像を
トナーにより現像して感光ドラム２０上に可視像を形成
する現像ローラ５６と、現像ローラ５６がニップ部にお
いて感光体ドラム２０の移動方向と反対の方向に移動す
るように現像ローラ５６を第１周速度の２．５倍以上で
ある第２周速度で回動させる第２駆動機構と、形成され
た可視像を転写する転写ローラ６０とを備えている。

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
ムに対してニップ部において互いに逆方向に移動させて
現像を行うインプレッション現像方式を採る画像形成装
置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、トナーを搬送する導電性の弾性体ローラ
からなる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。

【０００４】画像形成装置においては画質を高めるとい
う一般的要請が強いため、電子写真方式の画像形成装置
では、感光ドラム上でトナーが適切に現像、転写、クリ
ーニング等に供されるように、トナーに流動性が要求さ
れる。このため、トナーは、その表面にシリカ等の外添
剤が付与されているが、一般に高画質になる程、より流
動性の高いトナーが用いられる。

【０００５】

【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、高画質（例えば、６００ｄｐｉ）に対応するような
流動性の高いトナーを使用しようとすると、ニップ部の
上部にトナー溜まりが発生してしまう。この結果、ニッ
プ部の上部に溜まったトナーが時々感光ドラムにもって
いかれる事態、即ち、溜まったトナーによって感光ドラ
ム上でトナーが付着すべきでない部分にも、現像バイア
スによる静電力以外の凝集力、付着力（ファンデルワー
ルス力）等の物理的な力によりトナーが付着してしまう
事態を招き、最終的には出力画像において白地かぶり等
の欠陥が発生して画質低下をもたらすという問題点があ
った。一方、トナー溜まりの発生を防ぐために現像ロー
ラからのトナー供給量を減らすと、特に黒ベタ印字の際
には、ニップ部における潤滑剤としても機能するトナー
が全く無くなり、現像ローラと感光ドラムとが直接接触
してしまうため、逆方向に移動するこれら両者の間で回
転トルクが不規則に増加（変動）して印字不良を引き起
こすという問題点もあった。

【０００６】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
る現像ローラにより流動性の高いトナーを用いて現像し
つつ高品質の画像を形成し得る画像形成装置を提供する
ことを課題とする。

【０００７】

【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
体を第１周速度で回動させる第１駆動手段と、該回動さ
れた感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、現像
剤を担持すると共に前記感光体と接触して前記感光体と
の間にニップ部を形成し、該ニップ部において前記形成
された静電潜像を前記現像剤により現像して可視像を形
成する現像ローラと、該現像ローラが前記ニップ部にお
いて前記感光体の移動方向と反対の方向に移動するよう
に前記現像ローラを前記第１周速度の２．５倍以上であ
る第２周速度で回動させる第２駆動手段と、前記感光体
上に形成された可視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。

【０００８】請求項１に記載の画像形成装置によれば、
先ず、第１駆動手段により第１周速度で回動される感光
体に、潜像形成手段により静電潜像が形成される。次
に、第２駆動手段により第２周速度で回動される現像ロ
ーラ上の現像剤により、感光体上の静電潜像がニップ部
において現像され、感光体上に可視像が形成される。こ
こで、現像ローラの第２周速度は、感光体の第１周速度
の２．５倍以上とされているので、現像ローラ上の現像
剤の量を少なく押さえても、現像剤が現像ローラから感
光体へ十分に供給される。従って、例えば、現像ローラ
上の現像剤の層厚を現像剤粒子を基準に１層程度に押さ
えることにより、高画質（６００ｄｐｉ）に対応するよ
うな流動性の高い現像剤を用いたとしても、現像剤溜ま
りの発生を押さえつつ、現像剤の十分な供給が可能とな
る。同時に、現像ローラの第２周速度が感光体の第１周
速度と比べて高いので、現像ローラにおける現像剤の搬
送力が高くなることからも、ニップ部で現像剤溜まりが
生じにくくなる。従って、現像剤溜まりに起因した白地
かぶりが低減され且つ十分な画像濃度を持つ可視像が感
光体上に形成される。更にまた、現像ローラの第２周速
度が感光体の第１周速度と比べて高いことにより、ニッ
プ部に大量の現像剤を供給できるので、現像効率を積極
的に下げることができ、黒ベタ印字の際にもニップ部に
潤滑剤としても機能する現像剤を現像後にも若干残すよ
うにできる。このため、現像ローラと感光体とは調節接
触しないので、接触による両者の回転トルクの不規則な
変動（増加）や現像ローラの耐久性低下は低減されつ
つ、印字不良の低減された可視像が感光体上に形成され
る。即ち、例えば、現像効率が１００％であるとするな
らば、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、黒ベタ印字の際にはニッ
プ部に潤滑剤としての機能も果たす現像剤が全く無くな
り、現像ローラと感光体とが直接接触して両者の回転ト
ルクが不規則に変動（増加）して印字不良が起こるので
ある。本発明によれば、最後に以上のようにして感光体
上に形成された可視像が、転写手段により記録媒体に転
写されるので、白地かぶりが低減されており画像濃度も
十分である高画質の画像が記録媒体上に形成される。

【０００９】請求項２に記載の画像形成装置によれば、
請求項１に記載の画像形成装置において、前記現像剤が
前記現像ローラ上において０．５ｍｇ／ｃｍ² 以下の現
像剤量の層をなすように該現像剤がなす層の層厚を規制
する層厚規制手段を更に備えたことを特徴とする。

【００１０】請求項２に記載の画像形成装置によれば、
現像ローラ上において０．５ｍｇ／ｃｍ² 以下の現像剤
量の層をなすように、現像剤層の層厚は、層厚規制手段
により規制されているので、現像ローラ上の現像剤の層
厚は、現像剤粒子を基準にして２層未満となり、即ち１
層又は１層強となるので、たとえ流動性の高い現像剤を
用いたとしても、現像剤溜まりの発生を極力押さえるこ
とができる。この結果、白地かぶり等の欠陥の発生が、
転写された画像上で低減される。

【００１１】請求項３に記載の画像形成装置は、請求項
２に記載の画像形成装置において、前記層厚規制手段
は、前記現像ローラに接触配置された所定の曲率半径の
屈曲部を有する層厚規制ブレードを備えたことを特徴と
する。

【００１２】請求項３に記載の画像形成装置によれば、
層厚規制ブレードにより、現像剤層厚を、現像ローラ上
において０．５ｍｇ／ｃｍ² 以下の現像剤量の層をなす
ように比較的容易に規制できる。

【００１３】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。

【００１４】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
記録媒体の経路へアクセスする構造が可能となり、また
給紙カセット等を上方に露出させる構造も可能となる。

【００１５】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、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
記形成された可視像を前記搬送される記録媒体に転写す
ることを特徴とする。

【００１６】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に記載の画像
形成装置において、前記現像ローラは、導電性且つ弾性
を有するローラからなり、インプレッション現像を行う
ことを特徴とする。

【００１７】請求項６に記載の画像形成装置によれば、
導電性且つ弾性を有するローラからなる現像ローラによ
り、インプレッション現像が行われるので、高画質に対
応するような流動性の高い現像剤を用いたとしても、現
像剤溜まりがあまり発生せず、現像剤が十分に供給さ
れ、同時に、黒ベタ印字の際にもニップ部に潤滑剤とし
ても機能する現像剤を残すことができる。この結果、白
地かぶりが低減されており画像濃度も十分である高画質
の画像が記録媒体上に形成される。

【００１８】

【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、画像形成の為の記録媒体の一例としての用紙
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２０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Ｐ
Ｐ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。

【００１９】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
れた静電潜像を現像剤の一例としてのトナーにより現像
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上に現像された可視像の一例として
のトナー画像を用紙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に残され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。

【００２０】次に、図１から図６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。

【００２１】図１及び図２において、感光ドラム２０
は、例えば、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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】また、現像ローラ５６は、シリコンゴムや
ウレタンゴムなどからなる導電性の弾性体ローラからな
り、現像バイアス電圧を印加するその中心部の電極から
外周の接触部に至る抵抗値は、約５×１０⁴ 〜１×１０
⁷ Ωに設定されている。

【００２９】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５
３を回収するように構成されている。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】このように、本実施の形態では、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５
３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。

【００３３】供給ローラ５５及び現像ローラ５６は、後
で図５及び図６を用いて説明するように、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
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５６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。

【００３４】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５１
ａ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。

【００３５】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
有する層厚規制手段の一例としての層厚規制ブレード５
７が下向きに取り付けられている。

【００３６】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０．４５ｍｇ／ｃｍ² に
設定されるように、屈曲部５７ａの曲率半径が約０．３
ｍｍになっている。尚、現像バイアス及び現像ローラ５
６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。

【００３７】図３に示すように、現像ローラ５６上にお
いて０．５ｍｇ／ｃｍ² 以下のトナー量の層をなすよう
に、トナー層の層厚が層厚規制ブレード５７により規制
されているので、現像ローラ５６上のトナー５３の層厚
は、トナー粒子を基準にして２層未満となり、即ち１層
又は１層強となる。この結果、本実施の形態によれば、
層厚規制ブレード５７による規制後は、比較的小量のト
ナー５３のみが、ニップ部に供給されるので、トナー溜
まりが生じにくくなる。同時に、高速に回動される現像
ローラ５６の搬送力は大きいので、トナー溜まりが生じ
にくくなる。

【００３８】図４に、現像ローラ５６上において０．５
ｍｇ／ｃｍ² を越えたトナー量の層をなすように、トナ
ー層の層厚を層厚規制ブレード５７よりも曲率半径の大
きな屈曲部１５７ａを有する層厚規制ブレード１５７に
より規制した場合の様子を示す。図４において、現像ロ
ーラ５６上のトナー５３の層厚は、トナー粒子を基準に
して２層以上となる。この結果、図４に示した比較例に
よれば、層厚規制ブレード１５７による規制後も、感光
ドラム２０と現像ローラ５６とが擦れ合うニップ部にお
いて、掻き取り効果によりトナー溜まり５３ａが生じて
しまう。

【００３９】以上のように図３及び図４より、本実施の
形態の構成がトナー溜まりの発生を阻止する上で極めて
優れていることが分かる。尚、層厚規制ブレード５７に
代えて、層厚規制手段の他の例として、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
うな屈曲部を持たないブレードにより層厚を規制するよ
うにしてもよい。

【００４０】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。

【００４１】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用ロー
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。

【００４２】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。

【００４３】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。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。本実
施の形態では特に、高画質（例えば、６００ｄｐｉ）に
対応する高流動性のトナーとするために、トナー５３に
は相当量のシリカが外添剤として使用されている。この
ように高流動性トナーを使用すると、一般には感光ドラ
ム２０と現像ローラ５６とが擦れ合うニップ部において
トナー溜まりがより生じ易くなるが、トナー層の層厚が
層厚規制ブレード５７により１層又は１層強に規制され
ており更に現像ローラ５６のトナー搬送力が大きいた
め、ニップ部におけるトナー溜まりを生じにくくするこ
とができる。

【００４４】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。

【００４５】次に、図５及び図６を用いて、第１駆動手
段及び第２駆動手段について説明する。図５において、
感光ドラムを第１周速度で回動する第１駆動手段の一例
を構成する第１駆動機構８０は、以下のように構成され
ている。即ち、第１駆動機構８０は、レーザビームプリ
ンタ１に向かって左側の側壁部の外面側に配設されてい
る。第１駆動モータ８１の出力軸のギヤ８２の回転力
は、２段ギヤ８３（８３ａ、８３ｂ）と２段ギヤ８４
（８４ａ、８４ｂ）とを介してギヤ８５に伝達され、ギ
ヤ８５の回転力は、ギヤ８６を介して給紙ローラ１３を
駆動するギヤ１３ａに伝達される。更に、ギヤ８６の回
転力は、ギヤ８７を介して、レジストローラ１８を駆動
するギヤ１８ａに伝達されるように構成されている。ま
た、２段ギヤ８３の回転力は、２段ギヤ８９（８９ａ、
８９ｂ）とギヤ９０と２段ギヤ９１（９１ａ、９１ｂ）
と２段ギヤ９２（９２ａ、９２ｂ）とを介して、感光ド
ラム２０を駆動するギヤ２０ａに伝達されるように構成
されている。一方、２段ギヤ９２の回転力は、ギヤ９３
とギヤ９４とを介して加熱用ローラ７１を駆動するギヤ
７１ａに伝達される。即ち、第１駆動モータ８１を時計
回り方向に回転させると、給紙ローラ１３と１対のレジ
ストローラ１７及び１８と感光ドラム２０と加熱用ロー
ラ７１とが、図中矢印で示すように回転駆動されるの
で、給紙カセット１４から給紙された用紙Ｐは、所定の
搬送経路ＰＰに沿って搬送されて、排紙トレイ７７に、
排紙されるように構成されている。

【００４６】図６において、現像ローラ５６を第２周速
度で回動する第２駆動手段の一例を構成する第２駆動機
構１００は、以下のように構成されている。即ち、第２
駆動機構１００は、レーザビームプリンタ１に向かって
右側の側壁部の外面側に配設されている。第２駆動モー
タ１０１の出力軸のギヤ１０２の回転力は、ギヤ１０３
と２段ギヤ１０４（１０４ａ、１０４ｂ）と２段ギヤ１
０５（１０５ａ、１０５ｂ）とギヤ１０６とを介して、
トナーボックス５１内のアジテータ５２を駆動するギヤ
５２ａに伝達される。また、ギヤ１０６の回転力は、ギ
ヤ１０７を介して現像ローラ５６を駆動するギヤ５６ａ
と供給ローラ５５を駆動するギヤ５５ａに伝達されるよ
うに構成されている。即ち、第２駆動モータ１０１を反
時計回り方向に回転させると、アジテータ５２と、供給
ローラ５５と、現像ローラ５６とが、図中矢印で示すよ
うに回転駆動されるので、アジテータ５２の回転で、ト
ナーボックス５１のトナー５３が供給ローラ５５に供給
されると共に、供給ローラ５５の回転で、現像ローラ５
６にトナー５３が供給されるように構成されている。

【００４７】本実施の形態では特に、感光ドラム２０と
現像ローラ５６と供給ローラ５５とは同一の回転方向に
（即ち、ニップ部において感光ドラム２０の移動方向と
現像ローラ５６の移動方向とが反対になるように）駆動
されると共に、現像ローラ５６は、感光ドラム２０の第
１周速度の２．５倍以上の第２周速度となるように、第
１駆動機構８０及び第２駆動機構１００は構成されてい
る。尚、第１駆動機構８０と第２駆動機構１００とは、
同一の駆動源により駆動するようにしてもよく、異なる
駆動源により駆動するようにしてもよい。

【００４８】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７から図１１
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。

【００４９】図１において、感光ドラム２０は、第１駆
動機構により側面視で時計回り方向に回転駆動され、供
給ローラ５５及び現像ローラ５６は、第２駆動機構によ
り時計回り方向に夫々回転駆動される。この結果、トナ
ー５３の各粒子は、図７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５
３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。

【００５０】本実施の形態では特に、層厚規制ブレード
５７により現像ローラ５６には、０．５ｍｇ／ｃｍ² 以
下のトナー量のトナー層が形成される。従って、現像ロ
ーラ５６上のトナー５３の層厚は、１層又は１層強とな
るので、高画質（６００ｄｐｉ）に対応するような流動
性の高いトナー５３を用いたとしても、トナー溜まりの
発生を極力押さえることができる。一方で、現像ローラ
５６は、感光ドラム２０の第１周速度の２．５倍以上の
比較的高速である第２周速度で回動されるので、現像ロ
ーラ５６上のトナー５３の量を１層程度に少なく押さえ
ても、現像ローラ５６の大きなトナー搬送力により、ト
ナー５３が現像ローラ５６から感光ドラム２０へ十分に
供給される。

【００５１】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８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０．４５ｍｇ／ｃｍ² に設定する一方、現
像効率を約７０〜９０％とし、現像ローラ５６の周速度
を感光ドラム２０の周速度の２．５倍以上にする。ここ
で、現像効率を約７０〜９０％とするのは、ニップ部に
トナー５３が全く無くなる事態が発生するのを防ぐため
である。即ち、現像効率を１００％としてニップ部に流
動性を持つトナー５３を全く無くしてしまうと、現像ロ
ーラ５６と感光ドラム２０とが直接接触して、反対方向
に移動している両者の回転トルクは不規則に変動（増
加）してしまい、結果として印字不良を起こすからであ
る。

【００５２】図９は、感光ドラム２０の周速度に対する
現像ローラ５６の周速度の比（周速比）と感光ドラム２
０で得られる画像濃度との関係の一例を示したものであ
る。この例では、実効現像バイアスは２００Ｖとされ、
現像ローラ５６上のトナー量も、０．４５ｍｇ／ｃｍ²
に設定し、トナーの帯電量は２０μＣ／ｇ及び２５μＣ
／ｇとされている。

【００５３】図９において、トナーの帯電量が２５μＣ
／ｇの場合には、周速比約１．３倍のところにグラフの
変曲点があり、トナーの帯電量が２０μＣ／ｇの場合に
は、周速比約２．２倍のところにグラフの変曲点があ
る。これらの変曲点より小さい周速比においては、現像
効率が１００％であり、周速比が上がれば上がるほど、
現像ローラ５６により供給されるトナー５３の量が増加
するので、画像濃度が周速比にほぼ比例して増加してい
るが、必要な画像濃度は得られない（濃度不足領域）。
周速比が変曲点（帯電量２０μＣ／ｇの場合で約２．２
倍）の辺りでは、周速比が上がって現像ローラ５６によ
り供給されるトナー５３の量が増加しても画像濃度はあ
まり増加しなくなる。これは、ニップ部に供給されたト
ナー５３が少しずつ現像ローラ５６に載せられたまま現
像されずにニップ部を通過することを意味する。この場
合、画像濃度としての適性レベル濃度Ｄ１は一応クリア
できているが、トナー帯電量等の振れにより、黒ベタ印
字の際などにはニップ部のトナー５３が不足したり、ト
ナー溜まりが生じたりして、現像は不安定である（不安
定領域）。更に、変曲点よりも所定の値だけ大きくなる
と（帯電量２０μＣ／ｇの場合で周速比が２．５倍以
上）になると、トナー帯電量等が振れても、安定して適
性レベル濃度Ｄ１をクリアできるようになる（安定領
域）。即ち、本実施の形態が採用する安定領域では、十
分な画像濃度が得られると共に、黒ベタ印字の場合に
も、ニップ部に供給されたトナー５３が所定の割合だけ
現像ローラ５６に載せられたまま現像されずにニップ部
を通過することにより、即ち、現像効率を下げることに
より、現像ローラ５６と感光ドラム２０とは調節接触し
ないで済む。更に、周速比が２．５倍以上であるので、
現像ローラ５６のトナー搬送力も高くなり、ニップ部で
トナー溜まりが生じにくくされている。同時に、このよ
うに高い周速度で回動される現像ローラ５６により十分
なトナー５３をニップ部に供給することができる。

【００５４】尚、より具体的な周速比は、現像効率に応
じて適宜調整されるものであり、現像効率を下げるほ
ど、この比が大きくされて現像ローラ５６によるトナー
５３の供給量が増加される。

【００５５】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１０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、例えば約９０％の現像効率に
よって所定の現像トナー量（約０．７８ｍｇ／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。

【００５６】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１１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の照射により、例えば図１
１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１
１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。この際特
に、層厚規制ブレード５７により現像ローラ５６には、
比較的トナー量が少ないトナー層がニップ部に供給され
おり且つ現像ローラ５６のトナー搬送力が大きいので、
このニップ部において掻き取り効果によるトナー溜まり
が殆ど生じない済む。更に、現像ローラ５６の周速度が
感光ドラム２０の周速度の２．５倍以上とされているの
で、現像効率を１００％よりも若干小さくしても、十分
なトナー５３を感光ドラム２０に供給することができ
る。この結果、白地かぶりがなく、しかも十分な濃度を
持つ高画質のトナー画像を感光ドラム２０上に形成でき
る。

【００５７】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。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フィルム等を使用しても、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、流動性の高いトナー５３を使用し
ているものの現像ローラ５６と感光ドラム２０とのニッ
プ部において掻き取り効果によるトナー溜まりが殆ど生
じないで済むため、同時に、現像ローラ５６のトナー搬
送力が高いため、白地かぶり等の欠陥が低減された高い
品質の画像を形成することができる。更に、周速度の高
い現像ローラ５６により十分にトナー５３が供給される
ので、十分な画像濃度を持つ高画質の画像を形成でき
る。更に、現像ローラ５６の速い回転により大量のトナ
ー５３をニップ部に供給することにより、現像効率を下
げられ、黒ベタ印字の際にもニップ部に潤滑剤としても
機能するトナー５３を現像後にも若干残すことにより、
接触による両者の回転トルクの不規則な変動（増加）に
起因した印字不良が低減された高画質の画像を形成でき
る。更に、このような接触を防止することにより、現像
ローラ５６の耐久性を高めることもできる。

【００６０】尚、以上の実施の形態によれば、磁性、非
磁性、一成分、二成分等のトナーの種類を問わず、トナ
ー溜まりの発生を低減させつつ十分な濃度の画像を形成
し得る効果が認められ、特に高流動性のトナーを使用す
れば顕著な効果が認められる。また、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、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等は
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、現像剤の現像ローラから感光体への供給が十分とな
ると共にニップ部で現像剤溜まりが生じにくくなり、流
動性の高い現像剤を用いても、現像剤溜まりに起因した
白地かぶりが低減され且つ十分な画像濃度を持つ高画質
の画像を形成できる効果が得られる。更に、大量の現像
剤をニップ部に供給することにより、現像効率を下げる
ことができ、黒ベタ印字の際にもニップ部に潤滑剤とし
ても機能する現像剤を現像後にも若干残すことにより、
接触による両者の回転トルクの不規則な変動（増加）に
起因した印字不良が低減された高画質の画像を形成でき
る効果も得られる。

【００６２】請求項２に記載の画像形成装置によれば、
現像ローラ上の現像剤の層厚は、１層又は１層強となる
ので、たとえ流動性の高い現像剤を用いたとしても、現
像剤溜まりの発生を極力押さえることができ、白地かぶ
り等の欠陥が低減された高画質の画像を形成できる効果
が得られる。

【００６３】請求項３に記載の画像形成装置によれば、
層厚規制ブレードを用いて比較的容易に、白地かぶり等
の欠陥が低減された高画質の画像を形成することができ
る。請求項４に記載の画像形成装置によれば、上方側か
ら装置を開けて記録媒体の経路へアクセスする構造を採
ることにより、記録媒体のジャムの処理が容易となり、
また給紙カセット等を上方に露出させる構造を採ること
により、給紙等し易くなる。

【００６４】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
の特種用紙等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、感光体と現像ローラとが擦れ合
うニップ部においても、掻き取り効果による現像剤溜ま
りが生じにくくなり、高画質に対応する流動性の高い現
像剤を用いてインプレッション現像により高画質の画像
を形成することができる。

【００６５】以上の結果、本発明により、使い易くしか
も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、層
厚規制ブレード及び感光ドラム部分の拡大側面図であ
る。

【図４】比較例における現像ローラ、層厚規制ブレード
及び感光ドラム部分の拡大側面図である。

【図５】図１のレーザビームプリンタの第１駆動機構の
ギヤ系の構成図である。

【図６】図１のレーザビームプリンタの第２駆動機構の
ギヤ系の構成図である。

【図７】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８】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９】図１のレーザビームプリンタにおける周速比と
画像濃度との関係を示す特性図である。

【図１０】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１１】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 ５３ａ…トナー溜まり ５５…供給ローラ ５６…現像ローラ 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 ８０…第１駆動手段 １００…第２駆動手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体と、 該感光体を第１周速度で回動させる第１駆動手段と、 該回動された感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段
   と、 現像剤を担持すると共に前記感光体と接触して前記感光
   体との間にニップ部を形成し、該ニップ部において前記
   形成された静電潜像を前記現像剤により現像して可視像
   を形成する現像ローラと、 該現像ローラが前記ニップ部において前記感光体の移動
   方向と反対の方向に移動するように前記現像ローラを前
   記第１周速度の２．５倍以上である第２周速度で回動さ
   せる第２駆動手段と、 前記感光体上に形成された可視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】 前記現像剤が前記現像ローラ上において
   ０．５ｍｇ／ｃｍ2以下の現像剤量の層をなすように該
   現像剤がなす層の層厚を規制する層厚規制手段を更に備
   えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記層厚規制手段は、前記現像ローラに
   接触配置された所定の曲率半径の屈曲部を有する層厚規
   制ブレードを備えたことを特徴とする請求項２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形成された可視像を前記搬送される
   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】 前記現像ローラは、導電性且つ弾性を有
   するローラからなり、インプレッション現像を行うこと
   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。