JP2006201698A

JP2006201698A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006201698A
Application number: JP2005015748A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Anzai; 弘行安西; Hidehiro Akama; 秀洋赤間; Hiroyuki Kanesugi; 浩之兼杉
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2005-01-24
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】逆帯電トナーの感光体への搬送を防止して、カブリ現象の発生を防止できる新規構成の画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体１と、該感光体１に接触又は近接して配置され、表面にトナー２を担持し、該トナー２を前記感光体１に供給して該感光体１表面に可視画像を形成する現像ローラ３とを備える画像形成装置において、更に、前記現像ローラ３に接触又は近接して、該現像ローラ３との間に電圧Ｖが印加されることで逆帯電したトナー２Ａを表面に付着する逆帯電トナー回収ローラ４を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置、特に逆帯電したトナーが感光体に搬送されるのを防止して、カブリ現象の発生を防止した画像形成装置に関するものである。

一般的に、複写機、プリンタ等の画像形成装置に組み込まれるトナーカートリッジは、感光体、現像ローラ、成層ブレード、及びトナー供給ローラ等を備えており、トナー供給ローラから現像ローラ上に供給されたトナーを、成層ブレードで均一な薄層に整えた後、現像ローラと感光体とが接触又は近接しながら回転することにより、トナーが現像ローラから感光体の静電潜像に付着して、潜像が可視化される。ここで、トナー供給ローラとトナー、成層ブレードとトナー、成層ブレードと現像ローラ、現像ローラとトナーとの間では、印刷中、加圧及び摩擦等が繰り返されるため、例えば、成層ブレードでトナーを帯電させた場合、正常に帯電せず、所謂、逆帯電したトナーが発生してしまうことがある。成層ブレードでの帯電により、逆帯電トナーが発生してしまうと、逆帯電したトナーが現像ローラ経由して、感光体に送られ、本来白地となるべき部分にトナーが付着し、印刷画像の白地部分にトナーが転写されてしまう「カブリ」現象が発生してしまう。

これに対して、第１現像ローラ及び第２現像ローラを用い、第２現像ローラを感光体に間隙（微小ギャップ）をあけて配置し、第１現像ローラを第２現像ローラに間隙をあけて配置し、第１現像ローラ及び第２現像ローラ間に直流電圧を印加することで、第１現像ローラから第２現像ローラへの逆帯電トナーの移行を防止した技術が知られている（特許文献１参照）。しかしながら、この場合、第１現像ローラ上に残存した逆帯電トナーは、トナー容器に戻って、トナー容器内の不良トナーの割合が増大するという問題があった。また、この画像形成装置においては、第１現像ローラ、第２現像ローラ及び感光体のそれぞれを間隙をあけて配置するため、印加する電圧が高くなるという問題があった。

特開平６−２４２６９２号公報

そこで、本発明の目的は、トナー容器内の不良トナーの割合を増大させることがなく、逆帯電トナーの感光体への搬送を防止して、カブリ現象の発生を防止できる新規構成の画像形成装置を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、感光体及び現像ローラを備える画像形成装置において、現像ローラに接触又は近接して逆帯電トナー回収ローラを配設し、該逆帯電トナー回収ローラ及び前記現像ローラ間に電圧を印加して逆帯電したトナーを逆帯電トナー回収ローラ上に付着させることで、逆帯電トナーの感光体への搬送を防止して、カブリ現象の発生を防止できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の画像形成装置は、感光体と、該感光体に接触又は近接して配置され、表面にトナーを担持し、該トナーを前記感光体に供給して該感光体表面に可視画像を形成する現像ローラとを備える画像形成装置において、
更に、前記現像ローラに接触又は近接して配置され、該現像ローラとの間に電圧が印加されることで逆帯電したトナーを表面に付着する逆帯電トナー回収ローラを備えることを特徴とする。

本発明の画像形成装置の好適例においては、更に、前記逆帯電トナー回収ローラに接触又は近接して配置され、前記逆帯電トナー回収ローラ上に付着した前記逆帯電トナーを回収するクリーニング部を備える。この場合、逆帯電トナー回収ローラ上の逆帯電トナーの蓄積を防止して、長期に渡って、逆帯電トナーを安定して回収することができる。

本発明の画像形成装置の他の好適例においては、前記逆帯電トナー回収ローラ及び前記現像ローラ間に印加する電位差が50V以上である。この場合、逆帯電トナー回収ローラの表面上に逆帯電トナーを確実に付着させることができる。

本発明の画像形成装置の他の好適例においては、前記逆帯電トナー回収ローラが、シャフトと該シャフトの外周に形成された弾性層とを備える。ここで、該逆帯電トナー回収ローラは、前記弾性層の外周面に更に樹脂被覆層を備えるのが好ましい。

本発明によれば、現像ローラに接触又は近接して逆帯電トナー回収ローラを配設することで、逆帯電トナーの感光体への搬送を防止して、カブリ現象の発生を防止できる画像形成装置を提供することができる。

以下に、本発明の画像形成装置を、図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。図示例の画像形成装置は、感光体１と、該感光体１に接触又は近接して配置され、表面にトナー２を担持し、該トナー２を前記感光体１に供給して該感光体１表面に可視画像を形成する現像ローラ３と、該現像ローラ３に接触又は近接して配置された逆帯電トナー回収ローラ４とを備え、該逆帯電トナー回収ローラ４及び前記現像ローラ３間に電圧Ｖを印加して逆帯電したトナー２Ａを逆帯電トナー回収ローラ４上に付着させることができる。

また、図示例の画像形成装置は、上記現像ローラ３に近接して配置されたトナー供給ローラ５と、現像ローラ３に近接して設けられた成層ブレード６と、逆帯電トナー回収ローラ４に接触又は近接して配置されたクリーニング部７とを備える。図中、クリーニング部７は、クリーニングブレード７Ａと、逆帯電トナー回収容器７Ｂとからなるが、逆帯電トナー回収ローラ４から逆帯電トナー２Ａを除去できる限り、クリーニング部７の構成は特に限定されるものではない。なお、本発明の画像形成装置は、更に画層形成装置に通常用いられる帯電ローラ、転写ローラ、定着ローラ、クリーニングローラ等の公知の部品（図示せず）を更に備えることができる。

図示例の画像形成装置においては、帯電ローラ（図示せず）によって、感光体１が一定電位に帯電した後、露光機（図示せず）により静電潜像が感光体１上に形成される。次に、トナー供給ローラ５と、現像ローラ３と、感光体１とが、図中の矢印方向に回転することで、トナー供給ローラ５上のトナー２が現像ローラ３を経て感光体１に送られる。トナー供給ローラ５から送られてきた現像ローラ３上のトナー２は、成層ブレード６により、均一な薄層に整えられると共に、所望の電位に帯電される。しかしながら、トナー２の総てを所望の電位に帯電させることは通常不可能であり、逆帯電した逆帯電トナー２Ａが一部発生してしまう。ここで、逆帯電トナー２Ａは、所望の電位に帯電した正常帯電トナー２Ｂと、符号が逆であり、図示例のように、正常帯電トナー２Ｂが負に帯電している場合、逆帯電トナー２Ａは、正に帯電している。なお、本発明の画像形成装置において、正常帯電トナー２Ｂが正に帯電している場合は、逆帯電トナーは負に帯電することとなる。

図示例の画像形成装置においては、成層ブレード６によって、現像ローラ３上に発生した逆帯電トナー２Ａは、上記逆帯電トナー回収ローラ４及び上記現像ローラ３間に電圧Ｖを印加することで、逆帯電トナー回収ローラ４上に付着する。ここで、図示例のように、逆帯電トナー２Ａが正に帯電している場合、逆帯電トナー回収ローラ４及び上記現像ローラ３間に電圧Ｖを印加して、逆帯電トナー回収ローラ４の電位を現像ローラ３に対して負にする、即ち、逆帯電トナー回収ローラ４の電位を現像ローラ３の電位よりも低くすることで、逆帯電トナー２Ａを逆帯電トナー回収ローラ４上に静電的に付着させることができる。逆に、逆帯電トナー２Ａが負に帯電している場合は、逆帯電トナー回収ローラ４の電位を現像ローラ３の電位よりも高くすることで、逆帯電トナー２Ａを逆帯電トナー回収ローラ４上に静電的に付着させることができる。

次に、表面上の逆帯電トナー２Ａが逆帯電トナー回収ローラ４によって除去された現像ローラ３が、感光体１と接触又は近接しながら回転することにより、正常帯電トナー２Ｂのみが現像ローラ３から感光体１の静電潜像に付着し、該潜像が可視化する。このため、本発明の画像形成装置によれば、逆帯電トナー２Ａの感光体１への搬送を防止して、画像形成（印刷）におけるカブリ現象の発生を防止することができる。

なお、静電潜像に付着した正常帯電トナー２Ｂは、転写ローラ（図示せず）で紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に感光体１上に残留するトナー２Ｂは、感光体１に近接して配置されるクリーニングローラ（図示せず）等によって除去される。

また、本発明の画像形成装置においては、図示例の画像形成装置のように、逆帯電トナー回収ローラ４に接触又は近接してクリーニング部７を配設し、該クリーニング部７により、逆帯電トナー回収ローラ４上に付着した逆帯電トナー２Ａを除去・回収することが好ましい。この場合、逆帯電トナー回収ローラ４上に逆帯電トナー２Ａが充満するのを防止でき、長期に渡って、逆帯電トナー２Ａを逆帯電トナー回収ローラ４上に安定的に付着させることができる。

本発明の画像形成装置においては、逆帯電トナー回収ローラ４及び現像ローラ３間に印加する電位差（電圧）Ｖを50V以上とすることが好ましい。逆帯電トナー回収ローラ４及び現像ローラ３間の電位差Ｖを50V以上とすることで、逆帯電トナー２Ａを逆帯電トナー回収ローラ４上に確実に付着させることができ、カブリ現象を防止して良好な画像を安定的に形成することができる。

本発明の画像形成装置において、上記逆帯電トナー回収ローラ４は、シャフト４Ａと、該シャフト４Ａの外周に形成された弾性層４Ｂとを備えることが好ましい。ここで、シャフト４Ａとしては、良好な導電性を有する限り特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトを用いることができる。

また、上記シャフト４Ａとしては、導電剤を含有した樹脂製のパイプを用いることもでき、この場合、樹脂製パイプの両端に軸部を取り付けて使用するのが好ましい。ここで、樹脂製パイプに用いる樹脂としては、特に制限はなく、汎用樹脂、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック等の中から適宜選定して使用することができる。具体的には、ポリアセタール、ポリアミド（例えば、ポリアミド６、ポリアミド６・６、ポリアミド１２、ポリアミド４・６、ポリアミド６・１０、ポリアミド６・１２、ポリアミド１１、ポリアミドＭＸＤ６等）、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。これら樹脂は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。一方、上記樹脂製パイプに含有される導電剤としては、樹脂中に均一に分散できる限り特に制限はなく、カーボンブラック粉末、グラファイト粉末、カーボンファイバー、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属粉末、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物粉末、導電性ガラス粉末等の粉末状導電剤を好適に用いることができる。これら導電剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。該導電剤の含有量は、シャフト４Ａの目的とする抵抗値に応じて、適宜調整され、通常、樹脂製パイプ中5〜40質量％の範囲が好ましく、5〜20質量％の範囲が更に好ましい。

上記逆帯電トナー回収ローラ４の弾性層４Ｂは、エラストマーと導電剤とを含み、必要に応じて充填剤等の他の成分を含む。該弾性層４Ｂに用いるエラストマーとしては、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリウレタン及びこれらの混合物等が挙げられ、これらの中でも、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、ＥＣＯ及びポリウレタンが好ましい。上記弾性層４Ｂには、上記エラストマーを発泡剤を用いて化学的に発泡させたり、ポリウレタンフォームのように空気を機械的に巻き込んで発泡させる等して、上記エラストマーを発泡体として用いてもよい。

上記シャフト４Ａと弾性層４Ｂとは、反応射出成形法（ＲＩＭ成形法）を用いて一体化してもよい。即ち、弾性層４Ｂの原料成分を構成する２種のモノマー成分を筒状型内に混合射出し、重合反応させて、シャフト４Ａと弾性層４Ｂとを一体化することができる。これにより原料の注入から脱型までの所要時間を短縮し、生産コストを大幅に削減することができる。

上記弾性層４Ｂに用いる導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤等が挙げられる。電子導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボンブラック、酸化処理等を施したカラー用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープ酸化スズ、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー、カーボンウィスカー、黒鉛ウィスカー、炭化チタンウィスカー、導電性チタン酸カリウムウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー、導電性酸化チタンウィスカー、導電性酸化亜鉛ウィスカー等の導電性ウィスカー等が挙げられる。上記電子導電剤の配合量は、上記エラストマー100質量部に対して1〜50質量部の範囲が好ましく、5〜40質量部の範囲が更に好ましい。

また、上記イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。上記イオン導電剤の配合量は、上記エラストマー100質量部に対して0.01〜10質量部の範囲が好ましく、0.05〜5質量部の範囲が更に好ましい。上記導電剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよく、電子導電剤とイオン導電剤とを組み合わせてもよい。

上記弾性層４Ｂは、必要に応じて上記エラストマーをゴム状物質とするために、有機過酸化物等の架橋剤、硫黄等の加硫剤を含有してもよく、更に加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を含有してもよい。また、上記弾性層４Ｂは、更に、充填剤、しゃく解剤、発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤等のゴム用配合剤を含有してもよい。

また、上記逆帯電トナー回収ローラ４は、上記弾性層４Ｂの外周面に更に樹脂被覆層を備えることが好ましい。該樹脂被覆層に用いる樹脂としては、特に限定されるものではないが、ナイロン、ポリエステル、ウレタン変性アクリル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等を用いることができる。また、上記弾性層４Ｂ用の導電剤として例示した導電剤を含ませることができる。また、上記樹脂被覆層の形成方法は、特に限定されるものではなく、樹脂被覆層を形成する各成分を含む塗料を調製し、該塗料をディッピング法やスプレー法により塗布する方法が好ましく用いられる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
（１）弾性層の形成と研磨
ポリエーテルポリオール［旭硝子製エクセノール８２８］100重量部、ジブチルチンジラウレート0.01重量部、アセチレンブラック3重量部、硬化剤［住化バイエル, スミジュールＰＦ］17.5重量部を混入し、約2分間撹拌する。これを内径10φの円筒型に注入し、90℃で8分間加熱し、弾性層を得た。
次に、ここで得たローラ表面を水口製プランジ式研削機Ｆ６００にて研磨する。砥石のローラゴム部と同じ長さのものを使用し、＃８０と＃１２０の番手を用意した。砥石は左右に20mmづつ振りながら左右に均等な研削ができるよう考慮して研削した。
（２）表面層の形成
大日精化製ＳＯ４７４８にシリカを入れて、サンドミルにて分散させた後、溶媒にＭＥＫを入れて溶液粘度を1.5乃至5mPa・sとなるよう調整し、塗料を作製する。この塗料に、芯材となる金属軸が挿入された弾性層をディッピングし、厚さ20μmの表面層を形成して、逆帯電トナー回収ローラを作製した。

得られた逆帯電トナー回収ローラを現像ローラに接触させて配置し、図１に示す構造の画像形成装置を作製した。得られた画像形成装置を用い、成層ブレードでトナーを負に帯電させ、感光体のバイアス：-500V、現像ローラのバイアス：-300V、逆帯電トナー回収ローラのバイアス：-400V、成層ブレードのバイアス：-300Vの条件下で、印刷を行った。その結果、良好な印刷画像が得られ、印刷画像の白地部分にトナーが転写されてしまう「カブリ」現象が発生していないことが確認された。

（比較例１）
逆帯電トナー回収ローラを配設しない以外は実施例１と同様の構造の画像形成装置を準備し、成層ブレードでトナーを負に帯電させ、感光体のバイアス：-500V、現像ローラのバイアス：-300V、成層ブレードのバイアス：-300Vの条件下で、印刷を行った。その結果、印刷画像の白地部分にトナーが転写されてしまう「カブリ」現象の発生が確認された。

次に、上記実施例１又は比較例１で用いた画像形成装置を用い、逆帯電トナー回収ローラの印加電圧を表１に示すように変更して印字印刷耐久性を評価した。
なお、印字印刷耐久性の評価における印刷枚数は10000枚であり、使用トナーは粒径6μm（体積平均）の重合トナー（シアン色）であり、画像は1％面積比での印字印刷（"Ｅ"の文字複数）であり、なお、印刷は20秒毎にコマンド制御して行った。また、試験室環境は、室温：23.0℃、湿度：50rh％であり、初期トナー量は200gであり、バイアス電源としては、Ｔｅｒｋ社製６７７Ｂを用い、更に、カブリ濃度測定は、白地画像印字時におけるカブリ画像測定値を（独）グレータグマクベス社製ＲＤ１９を使用して測定して実施した。
最終評価は、カブリ濃度が0.15以下の場合を○とし、カブリ濃度が0.15を超え且つ0.20以下の場合を△とし、カブリ濃度が0.20を超え且つ0.30以下の場合を×とし、カブリ濃度が0.30を超える場合を××とした。なお、印刷前プリンタ用紙のカブリ濃度は0.10であり、シアン画像100％濃度印刷のカブリ濃度は1.50である。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、逆帯電トナー回収ローラ及び現像ローラ間に印加する電位差を50V以上とすることで、カブリを十分に抑制できることが分る。

本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。

符号の説明

１感光体
２トナー
２Ａ逆帯電トナー
２Ｂ正常帯電トナー
３現像ローラ
４逆帯電トナー回収ローラ
４Ａシャフト
４Ｂ弾性層
５トナー供給ローラ
６成層ブレード
７クリーニング部
７Ａクリーニングブレード
７Ｂ逆帯電トナー回収容器
Ｖ現像ローラ及び逆帯電トナー回収ローラ間の電位差

Claims

感光体と、該感光体に接触又は近接して配置され、表面にトナーを担持し、該トナーを前記感光体に供給して該感光体表面に可視画像を形成する現像ローラとを備える画像形成装置において、
更に、前記現像ローラに接触又は近接して配置され、該現像ローラとの間に電圧が印加されることで逆帯電したトナーを表面に付着する逆帯電トナー回収ローラを備えることを特徴とする画像形成装置。
更に、前記逆帯電トナー回収ローラに接触又は近接して配置され、前記逆帯電トナー回収ローラ上に付着した前記逆帯電トナーを回収するクリーニング部を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記逆帯電トナー回収ローラ及び前記現像ローラ間に印加する電位差が50V以上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。
前記逆帯電トナー回収ローラが、シャフトと該シャフトの外周に形成された弾性層とを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記逆帯電トナー回収ローラが、前記弾性層の外周面に更に樹脂被覆層を備えることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。