JPH09185231A

JPH09185231A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09185231A
Application number: JP34371595A
Authority: JP
Inventors: Shogo Sato; 正吾佐藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】電子写真方式の画像形成装置において、高品
質の画像を形成し得る画像形成装置を提供する。【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、トナ
ー５３を担持すると共に感光ドラム２０と接触しながら
感光ドラム２０の移動方向と反対方向に移動して感光ド
ラム２０との間にニップ部を形成し、該ニップ部におい
て静電潜像をトナー５３により現像してトナー像を形成
する現像ローラ５６と、形成されたトナー像を用紙Ｐに
転写する転写ローラ６０とを備えており、感光ドラム２
０の表面部、現像ローラ５６の表面部及びトナー５３は
現像ローラ５６による現像の際にニップ部において相互
に擦り合わされることにより、現像後の感光ドラム２０
上のトナー５３の帯電量Ｑ２が、現像前の現像ローラ５
６上のトナー５３の帯電量Ｑ１よりも大きくなる材料か
ら夫々構成されている。

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逆方向に移動させつつ現像
を行う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、更に用紙の経路が略
直線形状であ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。上述のように転写手段を感光ドラムの上方に配置す
る構造を採用して且つ上記インプレッション現像方式を
用いると、用紙の搬送方向（ドラムの回転方向）と、ト
ナーを適切に感光ドラムへ搬送するための方向との関係
より、現像ローラと感光ドラムとの接触部（ニップ部）
においては、両者が互いに逆方向に移動するように構成
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなニップ部における現像ローラの移動方向が感光ドラ
ムに対して逆方向となるように構成されている画像形成
装置では、現像ローラ上のトナーは、ニップ部に達する
直前の領域にて感光ドラム上の静電潜像を現像するため
に供されるため、画質を向上させるために現像効率を１
００％とすると、ニップ部においては現像ローラと感光
ドラムとの間にトナーは存在せず、両者は夫々の表面同
志が接触することとなる。

【０００５】一方、トナーには一般にその流動性を高め
る外添剤が添加されており、このトナーによりニップ部
における現像ローラと感光ドラムとの滑りを良くする機
能を発揮しているものの、上述した構成の画像形成装置
のように、両者のニップ部にトナーが供給されないよう
な構成では、現像ローラの表面部を形成するゴムと感光
ドラムの表面とが直接接触して、両者の回転トルクが不
規則に増大する事態を招き、最終的には出力画像上にお
いて印字不良を起こすという問題点があった。

【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
る現像ローラを用いて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ながら前記感光体の移動
方向と反対方向に移動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剤担
持手段と、該形成された可視像を記録媒体に転写する転
写手段とを備えており、前記感光体の表面部、前記現像
剤担持手段の表面部及び前記現像剤は前記現像剤担持手
段による現像の際に前記ニップ部において相互に擦り合
わされることにより、該現像後の前記感光体上の現像剤
の帯電量が、前記現像前の前記現像剤担持手段上の現像
剤の帯電量よりも大きくなる材料から夫々構成されてい
ることを特徴とする。

【０００８】請求項１に記載の画像形成装置によれば、
先ず、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、現像剤を担持する現像剤担持手段により、
ニップ部において感光体上に形成された静電潜像が、現
像剤により現像され、感光体上に可視像が形成される。
そして、転写手段により、感光体上に形成された可視像
は、記録媒体等に転写される。以上のようにして、画像
形成が行われる。ここで特に現像の際に、感光体の表面
部、現像剤担持手段の表面部及び現像剤がニップ部にお
いて相互に擦り合わされると、現像後の感光体上の現像
剤の帯電量は、現像前の現像剤担持手段上の現像剤の帯
電量よりも大きくなり、これに応じて、感光体上の帯電
量が大きい現像剤の電荷により現像バイアスが若干相殺
されて、現像剤担持手段上の現像剤の帯電量と感光体上
の現像剤の帯電量との差に応じて現像が途中で停止され
る。即ち、現像剤担持手段上の帯電の低い現像剤は現像
されにくくなり、現像効率が１００％より若干低くな
る。この結果、感光体に移動されない現像剤が現像剤担
持手段上に残るため、ニップ部において現像剤担持手段
が直接感光体に接触することが防止される。即ち、例え
ば、現像剤担持手段上で現像剤を飽和帯電量にまで帯電
させてしまうと、現像剤担持手段上の現像前の現像剤の
帯電量と感光体上の現像後の現像剤の帯電量とは等しく
なり、感光体上の現像剤の電荷により現像バイアスが相
殺されず、現像剤担持手段上の帯電の低い現像剤も現像
されることになり、よって現像効率がほぼ１００％にな
ってしまい、黒ベタ印字の際に現像剤の存在しないニッ
プ部において現像剤担持手段の表面部分が直接感光体に
接触してしまうのである。これに対して、本発明の構成
によれば、上述のように現像剤担持手段と感光体とが直
接接触しないため、この接触による感光体の回転トルク
の急な増加や不規則な変動が低減される。

【０００９】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、前記現像剤担持手段
上において前記現像剤の層厚を規制すると共に前記現像
剤を擦って第１帯電量に帯電させる層厚規制ブレードを
更に備えており、前記感光体上の現像剤は、前記第１帯
電量よりも大きい第２帯電量に帯電されることを特徴と
する。

【００１０】請求項２に記載の画像形成装置によれば、
層厚規制ブレードにより現像剤担持手段上において現像
剤の層厚が規制され、この際、現像剤担持手段上の現像
剤は層厚規制ブレードにより擦られて第１帯電量に帯電
される。一方、現像剤担持手段から感光体上に移動した
現像剤は、ニップ部で擦り合わされることにより、第１
帯電量よりも大きい第２帯電量に帯電される。

【００１１】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、前記第２帯電量は、
前記現像剤の飽和帯電量に等しいことを特徴とする。請
求項３に記載の画像形成装置によれば、現像剤担持手段
から感光体上に移動した現像剤は、ニップ部で擦り合わ
されることにより、現像剤の帯電量が飽和するまで帯電
される。

【００１２】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、前記感光体の表面部は正帯電性の有機感光体からな
り、前記現像剤担持手段の表面部はウレタンを含んでな
り、前記現像剤は所定量の正帯電用の荷電制御剤を含む
正帯電トナーからなることを特徴とする。

【００１３】請求項４に記載の画像形成装置によれば、
正帯電トナー及び正帯電性の感光体を用いて、比較的容
易に、ニップ部において相互に擦り合わされることによ
り、現像後の感光体上の現像剤の帯電量が、現像前の現
像剤担持手段上の現像剤の帯電量よりも大きくできる。

【００１４】請求項５に記載された画像形成装置は請
求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置にお
いて、前記感光体の表面部、前記現像剤担持手段の表面
部及び前記現像剤は、前記現像後の前記感光体上の現像
剤の帯電量が、前記現像前の前記現像剤担持手段上の現
像剤の帯電量よりも３０％以上大きくなる材料から夫々
構成されていることを特徴とする。

【００１５】請求項５に記載の画像形成装置によれば、
現像の際に、感光体の表面部、現像剤担持手段の表面部
及び現像剤がニップ部において相互に擦り合わされる
と、現像後の感光体上の現像剤の帯電量は、現像前の現
像剤担持手段上の現像剤の帯電量よりも３０％以上大き
くなり、これに応じて、感光体上の帯電量が大きい現像
剤の電荷により現像バイアスが相殺されて、現像剤担持
手段上の帯電の低い現像剤は現像されにくくなり、現像
効率が例えば７０％から９０％程度になる。この結果、
感光体に移動されない現像剤が現像剤担持手段上に残る
ため、ニップ部において現像剤担持手段と感光体との間
に若干のトナーが存在し、現像剤担持手段と感光体とが
直接に接触することが防止され、感光体の回転トルクの
変動に起因した印字不良が低減される。

【００１６】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。

【００１７】請求項６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。

【００１８】請求項７に記載の画像形成装置は、請求項
６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。

【００１９】請求項７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。

【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、回収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はまた、感光ドラ
ム２０を回動するための図示しない駆動手段を備えてお
り、更に感光ドラム２０の周囲に沿って順に、駆動手段
により回動される感光ドラム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
現像剤担持手段の一例としての現像ローラ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
ための帯電手段の一例としての帯電器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、正帯電性の材料から構成されており、例えば、正帯
電性のポリカーボネイトを主成分とする有機感光体から
なる。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２
０上に形成されたプラス極性（正帯電）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、
駆動手段により、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。

【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正帯
電用のスコロトロン型の帯電器から構成されている。本
実施の形態では、クリーナーレス方式を採るが、帯電器
４０は感光ドラム２０に対して非接触に対向配置されて
おり、感光ドラム２０上の残留トナーが帯電器４０に付
着しないように構成されている。

【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。尚、現像ローラ５６による残留トナー５３
の回収が効率良く行われれるように、クリーニングロー
ラ４２が設けられているが、クリーニングローラ４２の
代わりに又は加えて感光ドラム２０の表面上の残留トナ
ー５３をならすためのクリーニングブラシを設けても良
い。

【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、電気絶縁性
を有する正帯電性のトナー５３とを収容する。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５×１０⁴〜１×１０⁹Ωに設定されている。

【００３０】また、現像ローラ５６は、図２に示すよう
に感光ドラム２０と接触することにより、ニップ部Ｎを
構成し、更に、シリコンゴムやウレタンゴムなどからな
る導電性のリジッドなローラであり、本実施の形態では
特に、正帯電性のトナー及び正帯電性のポリカーボネイ
トを主成分とする有機感光体からなる感光ドラム２０を
用いているので、ウレタンゴムが現像ローラ５６の材料
とされる。このウレタンゴムは特に、ニップ部Ｎにおい
てトナー５３と感光ドラム２０とで相互に擦り合わされ
ることにより、現像後の感光ドラム２０上のトナー５３
の帯電量が、現像前の現像ローラ５６上のトナー５３の
帯電量よりも３０％以上大きくなるように、即ち前者が
後者の１．３倍以上となるように、そのウレタンゴムの
成分が調合されている。

【００３１】現像ローラ５６における現像バイアス電圧
を印加するその中心部の電極から外周のニップ部Ｎに至
る抵抗値は、約５×１０⁴〜１×１０⁷Ωに設定されて
いる。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。

【００３２】現像ローラ５６は、正帯電トナー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。

【００３３】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％程度残留し
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は
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。

【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
有する層厚規制ブレード５７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０．４
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。このように
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、トナー層の層厚は、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、大部分のトナー５３が現像ローラ５６及び層厚規制
ブレード５７にしっかりと擦られ、正帯電されることに
なる。現像ローラ５６上の層厚規制後のトナー５３は１
層又は１層強になっていることから、現像に供されなか
ったトナー５３は、感光ドラム２０と現像ローラ５６と
のニップ部Ｎの上部に堆積することなく、現像ローラ５
６に付着して回収される。

【００３７】図３に示すように、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上にお
いてトナー５３が擦られる際に、現像ローラ５６上のト
ナー５３が、トナー５３の飽和帯電量よりも低い第１帯
電量Ｑ１に帯電されるように層厚規制ブレード５７及び
現像ローラ５６は構成されている。一方、現像ローラ５
６から感光ドラム２０上に移動したトナー５３は、ニッ
プ部Ｎで擦り合わされることにより、帯電量Ｑ１よりも
大きい飽和帯電量に等しい第２帯電量Ｑ２（Ｑ２＞Ｑ
１）であって、好ましくは帯電量Ｑ１よりも３０％以上
大きい帯電量Ｑ２（Ｑ２≧１．３×Ｑ１）に帯電される
ように現像ローラ５６、感光ドラム２０及びトナー５３
の材料は選択されている。このような帯電量Ｑ１、Ｑ２
及びＱ３により規定された条件を満たす現像ローラ５
６、感光ドラム２０、トナー５３及び層厚規制ブレード
５７の具体的な構成や材料の組み合わせは、経験的又は
実験的にトナー５３の帯電量Ｑ１、Ｑ２及びＱ３を現像
ローラ５６上及び感光ドラム２０上で測定することによ
り、若しくはコンピュータを用いたシミュレーション等
により決定される。

【００３８】このようにＱ２＞Ｑ１とすると、感光ドラ
ム２０上の帯電量が大きいトナー５３の電荷により現像
バイアスが若干相殺されて、帯電量Ｑ１と帯電量Ｑ２と
の差に応じて現像が途中で停止される。即ち、現像ロー
ラ５６上の帯電の低いトナー５３は現像されにくくな
り、現像効率が１００％より若干低い、例えば８０％か
ら９０％程度になる。この結果、図３に示すように、現
像ローラ５６から感光ドラム２０に移動されないトナー
５３がニップ部Ｎに存在することにより、ニップ部Ｎに
おいて現像ローラ５６の表面部分が直接感光ドラム２０
に接触することを防止し得る。即ち、例えば、現像ロー
ラ５６上でトナー５３を飽和帯電量にまで帯電させてし
まうと、現像ローラ５６上の現像前のトナー５３の帯電
量Ｑ１と感光体上の現像後の帯電量Ｑ２とは等しく（即
ち、Ｑ２＝Ｑ１に）なってしまうため、感光ドラム２０
上のトナー５３の電荷により現像バイアスが相殺され
ず、現像ローラ５６上の帯電の低いトナー５３も現像さ
れることになり、現像効率がほぼ１００％になってしま
う。この結果、トナー５３の存在しないニップ部Ｎにお
いて現像ローラ５６の表面部分が直接感光ドラム２０に
接触してしまうのである。

【００３９】更に、本実施の形態において帯電量Ｑ１よ
りも３０％以上大きい帯電量Ｑ２に帯電されるように構
成した場合には、現像ローラ５６に戻ってきた残留トナ
ー５３の帯電量は、現像ローラ５６上にある現像前のト
ナー５３の帯電量Ｑ１よりも大きくなる。この場合、残
留トナー５３が現像ローラ５６に移動（回収）されると
きに現像ローラ５６上にある現像前のトナー５３の電荷
から受ける電気的な反発力は小さくなり、現像ローラ５
６により残留トナー５３に対し回収バイアスが効きやす
くなる。従ってこの場合には、現像ローラ５６における
残留トナー５３の回収能力を向上させることができる。

【００４０】更に、図３に示すように、現像ローラ５６
上におけるトナー５３の量が０．５ｍｇ／ｃｍ²以下と
なるように、トナー５３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、現像ローラ
５６の表面とトナー５３とが接触しているため、感光ド
ラム２０と現像ローラ５６の接触に伴う物理的な力によ
りトナー５３が現像ローラ５６より剥がれることがな
く、トナー５３がニップ部の上部に滞留することもな
い。

【００４１】一方、図４に、現像ローラ５６上に担持さ
れるトナー５３の量が０．５ｍｇ／ｃｍ²を越えるよう
に、トナー５３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、ニップ部Ｎの上部において、トナー
溜まり５３ａが生じてしまう。

【００４２】以上のように図３及び図４より、本実施の
形態の構成が、ニップ部Ｎで現像ローラ５６と感光ドラ
ム２０とが接触するのを防止すると同時にトナー溜まり
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５７ａ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。

【００４３】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。

【００４４】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されつ
つ押圧されて用紙Ｐに定着される。

【００４５】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、図１に示
すように、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、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。

【００４６】図１において、本実施の形態におけるトナ
ー５３は、正帯電性のものであり、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
トナーからなる非磁性一成分トナーであり、その粒径は
６〜１２μｍ程度である。トナー５３は、素トナーと素
トナーに添加された外添剤（流動性付与剤）の一例とし
てのシリカとを含んで構成されている。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。正帯電性のシリカとしてアミノ変
性シリカを正帯電性の素トナーに対して添加すれば良好
な正帯電性のトナーが得られる。但し、負帯電性のシリ
カを正帯電性の素トナーに対して添加しても正帯電性の
トナー５３が得られる。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
５３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のトナ
ー５３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Ｎの上部においてトナー
溜まりがより生じ易くなるが、トナー５３の層厚が層厚
規制ブレード５７により１層又は１層強に規制されてい
るので、ニップ部Ｎの上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。シリカ等の外添剤には、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。
尚、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。また、本実施の形態で用いられる正帯電
性のトナー５３用のＣＣＡとしては、ニグロシン、トリ
フェニルメタン等が挙げられる。

【００４７】このような正帯電性の荷電制御剤の使用量
を増加させると、トナー５３が飽和に至る速度が高ま
る。よって、トナー５３の素トナーに含有される荷電制
御剤の量を調節することにより、層厚規制ブレード５７
に擦られた現像前のトナー５３の帯電量（Ｑ１）を飽和
帯電量よりも小さい所定の値にすることが可能となる。
尚、本実施の形態によれば、ウレタンゴムが現像ローラ
５６の材料として用られているが、これに代えてシリコ
ンゴムが現像ローラ５６の材料として用いられた場合に
は、シリコンゴムは帯電量が飽和に至る速度がウレタン
ゴムよりも早いので、ウレタンゴムの場合と比べて、よ
り少ない量の荷電制御剤を含有させることで、層厚規制
ブレード５７に擦られた現像前のトナー５３の帯電量
（Ｑ１）を飽和帯電量よりも小さい所定の値にすること
ができる。尚、負帯電性のトナーを用いるのであれば、
負帯電用のＣＣＡとして、モノアゾ染料の金属錯体、サ
リチル酸誘導体、テトラフェニルホウ素誘導体等を用い
ればよい。

【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。

【００４９】図１において、感光ドラム２０は、駆動手
段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（帯電量Ｑ１）に帯電
され、このプラス極性に帯電したトナー５３が、ニップ
部で現像ローラ５６及び感光ドラム２０により擦られて
飽和帯電量（帯電量Ｑ２）まで帯電されると共に、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、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、大部分のトナーが現像ローラ５６及び層厚規制ブレ
ード５７にしっかりと擦られ、トナー５３の飽和帯電量
よりも小さい所定の帯電量（Ｑ１）に帯電されることに
なる。

【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０．４５ｍｇ／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倍以上にする。現像効率
が約７０〜９０％とされているので、ニップ部にトナー
５３が全く無くなることはない。即ち、仮に現像効率を
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、ニップ部において互いに反対方向に
移動している両者の回転トルクは不規則に変動してしま
い、結果として印字不良を起こすしてしまう。尚、現像
ローラ５６上で約０．４５ｍｇ／ｃｍ²のトナー量によ
り、感光ドラム２０上で必要な現像トナー量である約
０．７８ｍｇ／ｃｍ²を得るために、現像効率が約９０
％の場合には現像ローラ５６の周速度を感光ドラム２０
の約１．９倍にし、現像効率が７０％の場合には現像ロ
ーラ５６の周速度を感光ドラム２０の約２．５倍にする
という具合に、現像効率に応じて周速度が調整される。

【００５２】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、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。

【００５３】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、正帯電用の帯電器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
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、１層又は１層強のトナー層がニップ部に供
給されるので、ニップ部の上部においてトナー溜まりが
殆ど生じないで済むと同時に現像効率が約７０〜９０％
とされているので、現像ローラ５６と感光ドラム２０と
の間に僅かのトナー５３が存在し、両者が直接接触する
ことはない。

【００５４】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。

【００５５】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は、クリ
ーニングローラ４２から感光ドラム２０に排出される。
そして、残留トナー５３が現像ユニット５０に戻ると、
現像ローラ５６により感光ドラム２０上の残留トナー５
３が回収される。この回収動作と平行して、現像ローラ
５６上にある現像前のトナー５３はニップ部で擦れたと
きに帯電量Ｑ２に帯電されると共に感光ローラ２０の露
光部分に付着して、現像が適切に行われる。

【００５６】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
においてトナー溜まりが殆ど生じることがなく且つ黒ベ
タ印字の際にも現像ローラ５６と感光ドラム２０とが直
接接触しないため、トナー溜まりに起因した白地かぶり
や感光ドラム２０の回転トルクの変動に起因した印字不
良を防ぐことができ、高い品質の画像を形成することが
できる。

【００５７】尚、以上の実施の形態によれば、トナー溜
まりの発生を低減させると共に現像効率を１００％に近
付けつつも１００％未満にする効果が認められ、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、ニップ部において現像ローラの移動方向と
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。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。

【００５８】

【発明の効果】請求項１に記載の画像形成装置によれ
ば、現像剤溜まりを防止しつつ、現像効率を１００％よ
り若干低くできるので、現像剤担持手段上に残留した現
像剤により、ニップ部において現像剤担持手段が直接感
光体に接触することを防止できる。この結果、感光体の
回転トルクの変動に起因した印字不良及び現像剤溜まり
に起因した白地かぶりの低減された高画質の画像を形成
できる効果が得られる。

【００５９】請求項２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擦ることにより、現像剤担持手
段上の現像剤を第１帯電量に帯電でき、ニップ部で擦り
合わわすことにより、感光体上の現像剤を第１帯電量よ
りも大きな第２帯電量に帯電でき、この結果、感光体の
回転トルクの変動に起因した印字不良を低減できる。

【００６０】請求項３に記載の画像形成装置によれば、
ニップ部で擦り合わすことにより、感光体の上の現像剤
を飽和帯電量まで帯電でき、現像性能を低下させること
なく、感光体の回転トルクの変動に起因した印字不良を
低減できる。

【００６１】請求項４に記載の画像形成装置によれば、
正帯電トナー及び正帯電性の感光体を用いて比較的容易
に、感光体の回転トルクの変動に起因した印字不良を低
減できる。

【００６２】請求項５に記載の画像形成装置によれば、
現像剤溜まりを防止しつつ、現像効率を１００％より低
い、例えば７０％から９０％程度にできるので、現像剤
担持手段上に残留した現像剤により、ニップ部において
現像剤担持手段が直接感光体に接触することを防止でき
る。この結果、感光体の回転トルクの変動に起因した印
字不良及び現像剤溜まりに起因した白地かぶりの低減さ
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６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７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
の特種用紙にも容易に印字できる。以上の結果、本発明
により、感光体とニップ部において反対方向に移動する
現像剤担持手段を用いて、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

Claims

【特許請求の範囲】

【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、現像剤を担持すると共に前記感光体と接触しながら前記
感光体の移動方向と反対方向に移動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
する現像剤担持手段と、該形成された可視像を記録媒体に転写する転写手段とを
備えており、前記感光体の表面部、前記現像剤担持手段
の表面部及び前記現像剤は前記現像剤担持手段による現
像の際に前記ニップ部において相互に擦り合わされるこ
とにより、該現像後の前記感光体上の現像剤の帯電量
が、前記現像前の前記現像剤担持手段上の現像剤の帯電
量よりも大きくなる材料から夫々構成されていることを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記現像剤担持手段上において前記現像
剤の層厚を規制すると共に前記現像剤を擦って第１帯電
量に帯電させる層厚規制ブレードを更に備えており、前記感光体上の現像剤は、前記第１帯電量よりも大きい
第２帯電量に帯電されることを特徴とする請求項１に記
載の画像形成装置。
【請求項３】前記第２帯電量は、前記現像剤の飽和帯
電量に等しいことを特徴とする請求項２に記載の画像形
成装置。
【請求項４】前記感光体の表面部は正帯電性の有機感
光体からなり、前記現像剤担持手段の表面部はウレタン
を含んでなり、前記現像剤は所定量の正帯電用の荷電制
御剤を含む正帯電トナーからな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。
【請求項５】前記感光体の表面部、前記現像剤担持手
段の表面部及び前記現像剤は、前記現像後の前記感光体
上の現像剤の帯電量が、前記現像前の前記現像剤担持手
段上の現像剤の帯電量よりも３０％以上大きくなる材料
から夫々構成されていることを特徴とする請求項１から
４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】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５のいず
れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】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
前記記録媒体に転写することを特徴とする請求項６に記
載の画像形成装置。