JP4119860B2

JP4119860B2 - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP4119860B2
Application number: JP2004096057A
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Inventors: 建治朝倉
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Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2008-07-16
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Description

この発明は、像担持体に一成分現像剤を提供する現像装置及びこの現像装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。

複写機等の画像形成装置には、像担持体（感光体ドラム）の表面に形成された静電潜像を現像するため、像担持体に一成分現像剤（以下、トナーと言う。）を供給する現像装置が備えられている（例えば、特許文献１参照。）。

図５に示す特許文献１の現像装置１００は、現像器１０１、トナー供給ローラ１０２、現像ローラ１０３及びコーティングブレード（層規制部材）１０４等から構成されている。現像器１０１内部には現像剤である未使用のトナーＴが収容されている。

現像装置１００から画像形成装置に備えられる感光体ドラム１１０にトナーを供給する際、現像器１０１内部の未使用のトナーＴは、トナー供給ローラ１０２の回転によって現像ローラ１０３に搬送される。その後、現像ローラ１０３の表面上に担持されたトナーＴは、現像ローラ１０３とコーティングブレード１０４との圧接部に搬送される。圧接部において、現像ローラ１０３上のトナーＴはコーティングブレード１０４によって適切な層圧に規制されるとともに摩擦帯電された後、感光体ドラム１１０と現像ローラ１０３との当接部（現像ニップ部）に搬送される。
特開平２−２２１９７７号公報

しかしながら、上記の特許文献１の構成では、コーティングブレードの現像ローラへの圧接力が強いために圧接部でトナーに過剰な負荷がかかってしまっていた。そのため、トナーが劣化し、トナーの流動性や帯電性が低下してしまう問題があった。これによって、現像ローラに搬送されるトナー量の低下によるトナー濃度の低下や正常に帯電していないトナーの当接部への供給によるかぶり及びトナーの飛散等が発生して画像品位が低下してしまっていた。また、コーティングブレードのトナーとの接触面にトナーが融着してしまう問題があった。これにより、用紙に形成された画像に白筋等が含まれてしまっていた。

そこで、コーティングブレードの現像ローラへの圧接力を弱めることが考えられるが、弱めると常に安定したトナーの薄い層を形成することができず、単位面積あたりのトナー量が多い場合、静電潜像の現像時及び記録媒体（以下、用紙と言う。）への転写時にトナーの飛び散りが生じて画像品位が低下してしまう。特に、トナーの顔料濃度を高くして少量のトナーで十分な画像濃度を得る構成の画像形成装置では、トナーの層厚は重要である。

この発明の目的は、像担持体の表面に無端ベルトの外周面から現像に適切な層厚の一成分現像剤を供給しつつ、無端ベルトに圧接する層規制部材の圧接力を低減することができる現像装置及びこの現像装置を備えた画像形成装置を提供することにある。

この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を備えている。

（１）複数の支持部材に張架されるとともに当接部において外周面の一部に像担持体の表面の一部が当接し、且つ、駆動伝達位置において駆動手段から伝達された駆動力によって回転する無端ベルトと、前記当接部よりも前記無端ベルトの回転方向の上流側に位置する圧接部で無端ベルトの一部に圧接する層規制部材と、を備え、無端ベルトの外周面上に担持された一成分現像剤を前記当接部に供給する現像装置において、
前記当接部は、前記駆動伝達位置よりも前記無端ベルトの回転方向の上流側に位置し、
前記圧接部と前記当接部との間における前記無端ベルトの少なくとも一部に前記無端ベルトの回転方向と逆方向の負荷を与える負荷手段を備え、
前記負荷手段は、複数の支持部材のうちの１つを含み、
前記負荷手段に含まれる支持部材は、前記無端ベルトに従動して回転する従動ローラであり、該ローラ自身に前記無端ベルトを介することなく回転負荷を作用させる回転負荷付与手段を備えることを特徴とする。

この構成においては、無端ベルトの圧接部と駆動伝達位置との間に位置する当接部に像担持体の表面の一部が当接する。当接部に一成分現像剤が供給されて像担持体に形成された静電潜像が現像される。

また、無端ベルトの回転時に無端ベルトの圧接部と当接部との間の少なくとも一部に無端ベルトの回転方向と逆方向の負荷が付与される。そのため、少なくとも負荷が付与されている位置よりも無端ベルトの回転方向の下流側に位置する当接部の無端ベルトは、駆動伝達位値で伝達される駆動力によって引っ張られた状態となって伸張している。

一方、少なくとも負荷が付与されている位置から無端ベルトの回転方向の上流側に位置する圧接部の無端ベルトは、負荷によって回転が抑制された状態となって収縮している。

したがって、無端ベルトの回転時の当接部における無端ベルトの厚さは圧接部における無端ベルトの厚さよりも厚くなっている。

無端ベルトの外周面上に担持された一成分現像剤は、当接部よりも無端ベルトの厚さが厚い圧接部において、層規制部材によってある程度層厚が薄くされる。その後、層規制部材によって層厚を規制された一成分現像剤は、当接部に供給されるが、この時無端ベルトが伸張して厚さが薄くなるので、それに伴って層厚がさらに薄くなった状態で当接部に供給される。

この構成においては、無端ベルトを張架している複数の支持部材のうちの圧接部と当接部との間に位置する支持部材を利用して無端ベルトに負荷が与えられる。

この構成においては、負荷手段に含まれる支持部材が従動ローラであり、無端ベルトに従動して回転する。また、従動ローラの回転の際に従動ローラ自身に回転負荷が作用する。したがって、従動ローラに作用する無端ベルトの回転方向とは逆方向の回転負荷が無端ベルトに付与される。

（２）前記負荷手段は、前記回転負荷を調整する調整手段を有することを特徴とする。

この構成においては、従動ローラに作用する回転負荷を調整する調整手段が備えられているので、長年の使用により無端ベルトの伸縮量が異なってきた場合や長年の使用により回転負荷の量が低下した場合等に回転負荷が調整手段によって調整される。

また、無端ベルトの回転が停止した際に回転負荷が作用しないように調整された場合は、従動ローラは回転自在になるので無端ベルトに負荷が作用しない状態となる。これにより、無端ベルトの回転が停止した際、伸縮によって部分的に厚さが異なっていた無端ベルトが自身の弾性力によって均一の厚さに戻る。

（３）前記層規制部材は、前記複数の支持部材の何れかに無端ベルトを介して圧接することを特徴とする。

この構成においては、圧接部において層規制部材が複数の支持部材の何れかに無端ベルトを挟んで圧接している。したがって、層規制部材の圧接力が挟まれた無端ベルトに適切に伝達される。

（４）前記駆動手段は、前記複数の支持部材のうちの１つを含み、
前記駆動手段に含まれる支持部材は、前記無端ベルトを回転駆動する駆動ローラであって、回転駆動停止時は回転自在であることを特徴とする。

この構成においては、駆動手段に含まれる支持部材が駆動ローラであり、駆動伝達位置において無端ベルトに駆動力を伝達している。また、無端ベルトの回転が停止した際、つまり駆動ローラの回転駆動が停止した際に駆動ローラが回転自在となるので、伸縮によって部分的に厚さが異なっていた無端ベルトが自身の弾性力によって均一の厚さに戻る。
（５）前記無端ベルトは、ヤング率が０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａであることを特徴とする。

（６）像担持体の表面に形成された静電潜像を現像した現像剤像を記録媒体に転写して画像形成を行う画像形成装置において、
（１）〜（５）に記載の現像装置を備え、像担持体に一成分現像剤を供給することを特徴とする。

この構成においては、記録媒体に画像を形成する画像形成装置に（１）〜（５）の何れかに記載の現像装置が備えられ、像担持体の表面に形成された静電潜像が現像装置から供給される一成分現像剤によって現像される。

この発明によれば、以下の効果を奏することができる。

（１）無端ベルトの圧接部と当接部との間の少なくとも一部に無端ベルトの回転方向と逆方向の負荷を与えることによって、当接部における無端ベルトの厚さを圧接部における無端ベルトの厚さよりも厚くすることができる。これにより、無端ベルトの厚さの変化を用いて無端ベルトの外周面上に担持された一成分現像剤の層厚を薄くすることができる。したがって、層規制部材のみを用いて確実に一成分現像剤の層厚を規制する必要がなくなり、層規制部材の無端ベルトへの圧接力を従来の構成よりも低減することができる。

これにより、当接部における無端ベルトの外周面上に担持された一成分現像剤の層厚を現像に適切な層厚に維持しつつ、層規制部材の圧接による一成分現像剤の劣化を防止でき、また層規制部材への一成分現像剤の融着を防止することができる。

（２）複数の支持部材のうちの１つを負荷手段に含めることによって、当該支持部材を利用して無端ベルトに負荷を与えることができるので、負荷手段の構成を単純にでき、またコストアップを抑制することができる。

（３）負荷手段に含まれる支持部材に回転負荷を有する従動ローラを用いることによって、従動ローラに作用する無端ベルトの回転方向とは逆方向の回転負荷を無端ベルトに伝達することができるので、単純な構成で無端ベルトに負荷を与えることができる。これにより、コストアップを抑制することができる。

（４）調整手段によって従動ローラに作用する回転負荷を調整することによって、回転負荷が適正値からずれた場合等に正常に戻すことができる。

また、無端ベルトの回転が停止した際に回転負荷が作用しないように調整することによって、無端ベルトの回転が停止した際、伸縮によって部分的に厚さが異なっていた無端ベルトの厚さを均一に戻すことができる。これにより、無端ベルトがクリープ変形してしまうことを防止でき、無端ベルトの長寿命化を図ることができる。

（５）圧接部において層規制部材を複数の支持部材の何れかに無端ベルトを挟んで圧接することによって、層規制部材の圧接力を無端ベルトに適切に伝達することができるので、無端ベルトの外周面上に担持される一成分現像剤の層厚を安定して規制することができる。

（６）駆動手段に含まれる支持部材を停止時に回転自在となる駆動ローラにすることによって、駆動ローラを回転駆動することで無端ベルトに駆動力を伝達することができるので、駆動手段の構成を単純にでき、コストアップを抑制できる。また、無端ベルトの回転が停止した際、つまり駆動ローラの回転駆動が停止した際に駆動ローラが回転自在になるので、伸縮によって部分的に厚さが異なっていた無端ベルトの厚さを均一に戻すことができる。これにより、無端ベルトがクリープ変形してしまうことを防止でき、長寿命化を図ることができる。

（７）画像形成装置に（１）〜（６）の何れかに記載の現像装置を備えて像担持体の表面に一成分現像剤を供給することによって、像担持体の表面に形成された静電潜像を現像装置から一定の層厚で供給される一成分現像剤によって現像することができる。したがって、画像品位を維持することができる。

以下、この発明の最良の実施形態に係る現像装置及び画像形成装置を図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、この発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面図である。この画像形成装置の内部には、この発明の像担持体に相当する円筒状の感光体ドラム１が設けられている。この感光体ドラム１を中心として、その周囲に、帯電部材２、露光部材３、現像装置４、転写部材５、クリーニング部材６及び除電部材７がこの順で設けられている。

この画像形成装置では、読み取った原稿の画像情報、又は、ネットワークを介して送信された画像情報に基づいて感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置４によって現像（可視化）される。その後、現像により形成されたトナー像が感光体ドラム１と転写部材５との間の用紙搬送路上を搬送される用紙Ｐに転写されて画像形成が行われる。

感光体ドラム１は、図１に示すの矢印方向に回転自在であり、表面に有機感光層が形成され、ＧＮＤ電位に接続された導電性基材であるアルミ素管等から構成されている。帯電部材２は、感光体ドラム１の表面（有機感光層）を所定電位となるまで帯電する。露光部材３は、書き込み部材であり、画像情報に基づいて変調された光、例えばレーザ光によって帯電している感光体ドラム１の表面を走査し、静電潜像を形成する。

現像装置４は、無端ベルト４１の外周面に担持されるトナーＴを用いて感光体ドラム１の表面上の静電潜像を現像する。転写部材５は、感光体ドラム１の表面上のトナー像を用紙Ｐ上に転写する。

トナーＴは負帯電性の絶縁性非磁性一成分トナーであり、結着樹脂に着色剤及び離型剤が分散されており、体積平均粒径を６．５μｍ、軟化点を１００℃、顔料濃度を１５％、離型剤としてのワックスの含有率を１２％としている。

現像装置４は、図１に示すようにトナーホッパー４１、トナー供給ローラ４２、無端ベルト（現像ベルト）４３、層規制ブレード４４及び回収シール４５等から構成される。トナーホッパー４１は、未使用のトナーＴを収容する。トナー供給ローラ４２は、図１に示す矢印方向に回転し、無端ベルト４３の外周面とが当接する箇所において、未使用のトナーＴを無端ベルト４３に供給する。トナー供給ローラ４２は、芯材の表面にウレタンスポンジの層が形成されている。

無端ベルト４３は、両端部にベルト蛇行防止のためのフランジが設けられた駆動ローラ４６及び従動ローラ４７等によって張架され、図１に示す矢印の方向に回転する。無端ベルト４３は、トナー供給ローラ４２から供給されたトナーＴを外周面上に担持し、回転して感光体ドラム１との当接部（現像ニップ部）４３ａに搬送する。

無端ベルト４３は、幅が３３０ｍｍ、半径が４５ｍｍ、自由状態での厚さが０．２ｍｍの伸縮自在な材料、例えば機械的強度に優れたヤング率０．３ＭＰａのウレタンゴムに導電材料を分散して形成されている。なお、無端ベルト４３の構成は、ゴム材料に限るものではなく、伸縮性と導電性を有する材料であれば、他の材料、例えばエチレンプロピレンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴムを用いてもよい。

なお、上記の伸縮性は、ヤング率が０．１ＭＰａ以上、１．０ＭＰａ以下であればよい。ヤング率０．１ＭＰａ未満の場合は、柔軟性が過大でベルトとしての形態を保持することが困難となって組立時・製造時に扱い難くなるからである。一方、ヤング率１．０ＭＰａより高い場合では、所定の伸び率を得るための引張力が過大になり、張架に用いられる従動ローラ４７等の構成部材の強度を確保しなければならない。したがって、強度確保のために必要な部材を大型化しなければならなくなるからである。また、上記導電性は、体積抵抗率で１．０×１０⁷ Ω・ｃｍ以下であればよい。

駆動ローラ４６は、図示しないモータによって回転駆動され、無端ベルト４３に当接する駆動伝達位置４３ｃにおいて無端ベルト４３に駆動力を伝達する。また、駆動ローラ４６は、ステンレス等の金属で形成されている。なお、駆動ローラ４６及びモータがこの発明の駆動手段に含まれる。従動ローラ４７は、無端ベルト４３の回転に従動して回転し、アルミ等の金属で形成されている。なお、両ローラ４６，４７には、電圧が印加され、無端ベルト４３を所定の現像電位に保持している。

層規制ブレード４４は、厚さ１００μｍ、自由端長が１０ｍｍのステンレスで形成されている。層規制ブレード４４は、圧接部４３ｂにおいて無端ベルト４３を挟んで従動ローラ４７に圧接している。また、層規制ブレード４４は、圧接部４３ｂにおいて無端ベルト４３に担持されたトナーＴの層厚を規制するとともにトナーＴを摩擦によって帯電させる。

回収シール４５は、ウレタンゴムで形成され、トナーホッパー４１の開口部の下縁部と現像ローラ４３の表面との間をシールする。また、回収シール４５は、トナーホッパー４１内のトナーＴの流出を防止する。

図２は、この発明の現像装置の一部の構成を示す拡大図である。また、図２は、画像形成動作中の状態を示している。図に示すように従動ローラ４７には、回転軸４７ａにブレーキ装置５０が備えられている。ブレーキ装置５０は、円盤５１及び摩擦パッド５２等から構成され、従動ローラ４７に回転負荷を付与している。円盤５１は、回転軸４７ａに外嵌している。摩擦パッド５２は、円盤５１に当接している。ブレーキ装置５０を用いることで回転軸４７ａの回転位相に依存しない安定した回転負荷を付与することができる。また、ブレーキ装置５０による回転負荷が、回転駆動負荷伝達位置４３ｄにおいて従動ローラ４７から無端ベルト４３に伝達される。

図２に示すように、回転駆動負荷伝達位置４３ｄで付与される駆動負荷に打ち勝つように駆動伝達位置４３ｃでベルトを駆動することにより張力のかかる当接部４３ａでは少なくとも無端ベルト４３は伸張しており、また、張力が緩む現像剤供給部４３ｅ、及び、圧接部４３ｂでは少なくとも無端ベルト４３は収縮している。この伸縮動作により圧接部４３ｂで層厚規制された現像剤の層厚に対して当接部４３ａにおけるの現像剤の層厚が薄くなっている。

なお、この発明の実施形態に係るブレーキ装置５０には、円盤５１及び摩擦パッド５２を用いた構成が適用されているが特にこれに限定されるものではない。例えば、回転軸にワイヤを巻き付けた構成を適用してもよい。

画像情報に基づく画像形成動作を開始した際、まず帯電ローラ２が回転している感光体ドラム１の表面を−６００Ｖに均一に帯電する。次に、露光部材３が画像情報に基づいて感光体ドラム１の表面を露光して静電潜像を形成する。なお、露光部材３の露光電位は、例えば−７０Ｖである。

その後、当接部４３ａにおいて、所定の現像電位（例えば、−３００Ｖ）に帯電された無端ベルト４３の外周面上において帯電したトナーＴを感光体ドラム１の表面に供給して静電潜像を現像する。次に、転写ローラ５が感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する。

この画像形成動作時にトナーＴを感光体ドラム１に供給する現像装置４は、トナー供給ローラ４２を回転させてトナーホッパー４１内の未使用のトナーＴを無端ベルト４３に搬送する。次に、無端ベルト４３の外周面に担持されたトナーＴを圧接部４３ｂに搬送し、層規制ブレード４４の圧接により余分なトナーＴを掻き取ってトナーＴの層厚を規制（薄く）し且つ摩擦帯電させる。なお、この場合の無端ベルト４３の単位面積あたりのトナー量（トナーＴの搬送量）は、本発明の実施形態では、０．７ｍｇ／ｃｍ² である。このトナー量は、当該トナーＴで所定の画像濃度を得るために必要な面積当たりのトナー量０．４５ｍｇ／ｃｍ² に比べると過大である。

その後、層厚の規制されたトナーＴを当接部４３ａに搬送するが、この当接部４３ａでは無端ベルト４３が伸張しているので、それに伴って層厚の規制されたトナーＴもさらに層厚が薄くなった状態で当接部４３ａに搬送されている。本発明の実施形態の当接部４３ａでは、無端ベルト４３の伸び率が約１００％になり、長さが伸縮していない通常状態の２倍に伸張する。したがって、無端ベルト４３上のトナーＴの搬送量は、圧接部４３ｂ通過時の半分の０．３５ｍｇ／ｃｍ² となる。そのため、現像に必要なトナーＴの搬送量よりも少ない状態で当接部４３ａに搬送されることになるが、無端ベルト４３の回転速度が感光体ドラム１の回転速度よりも速いので、所定の濃度を得るための適正なトナーＴの搬送量を得ることができる。

また、無端ベルト４３は、周速比による感光体ドラム１表面上のトナーＴへの摺擦作用により、感光体ドラム１表面上の非画像領域に付着するトナーＴの掻き取り作用も十分に得ることができる。この結果、現像においてかぶりも生じず、トナー濃度も均一にでき、細線にも優れた高品位な画質で用紙に画像形成できる。

なお、本発明の実施形態では無端ベルト４３の回転速度は、当接部４３ａにおける感光体ドラム１の回転速度（１００ｍｍ／ｓ）に対して１．５倍の速度（１５０ｍｍ／ｓ）で回転するように設定している。

また、この発明の実施形態では当接部４３ａでの無端ベルト４３の伸び率を１００％としているが、この伸び率は３０％以上、２００％以下とすることが望ましい。伸び率が３０％以下では無端ベルト４３の厚さの変化が小さいので、それに伴うトナーＴの搬送量の変化も小さくなる。一方、伸び率が２００％以上では無端ベルト４３が伸縮の繰り返しで破損してしまうからである。この伸び率の上限は、無端ベルト４３を形成する材料の最大伸び率のおよそ３分の１以下に設定することが望ましい。なお、本発明の実施形態の無端ベルト４３は、最大伸び率が６００％のウレタンゴムで形成されている。

当接部４３ａ通過後、駆動伝達位置４３ｃにおいて無端ベルト４３に駆動力を伝達する。その後、再び無端ベルト４３は、トナー供給ローラ４２と当接する箇所に到達するが、駆動伝達位置４３ｃを通過後には厚さが厚くなった状態となっている。この状態で無端ベルト４１が感光体ドラム１に供給されなかったトナーＴを担持して回収シール４５を通過し、トナーホッパー４１内でトナー供給ローラ４２と摺擦する。これにより、無端ベルト４３の外周面上のトナーＴを初期化（除去）するとともにトナーホッパー４１内の未使用のトナーＴを供給する。以上の動作を繰り返すことによってトナーＴを感光体ドラム１に継続的に供給する。

なお、この発明の実施形態では、当接部４３ａにおける感光体ドラム１と無端ベルト４３との回転方向は同方向としているが逆方向であってもよい。これにより、当接部４３ａでのトナーＴの掻き取り作用を増加させることができる。また、当接部４３ａで感光体ドラム１と無端ベルト４３とによってトナーＴが摺擦されて摩擦帯電が促進される。これにより、圧接部４３ｂにおいて十分に帯電しきれなかったトナーＴを十分に帯電させることができる。したがって、現像におけるかぶりを抑制するとともに細線の解像度も優れた高品位な画質で用紙に画像形成できる。

上述の構成によって、無端ベルト４３の厚さの変化を用いて無端ベルト４３の外周面上に担持されたトナーＴの層厚を薄くすることができる。このため、従来の構成のように層規制ブレード４４のみを用いて無端ベルト４３の外周面上のトナーＴの層厚を規制する必要がなくなり、層規制ブレード４４の無端ベルト４３への圧接力を従来の構成よりも低減することができる。

これにより、当接部４３ａにおける無端ベルト４３の外周面上に担持されたトナーＴの層厚を現像に適切な層厚に維持しつつ、層規制ブレード４４によるトナーＴの劣化を防止できるとともに、層規制ブレード４４へのトナーＴの融着を防止することができる。

また、従動ローラ４７に無端ベルト４３の内側を張架している領域上の圧接部４３ｂで層規制ブレード４４を無端ベルト４３に圧接しているので、層規制ブレード４４の圧接状態を安定させることができる。そのため、層規制ブレード４４の圧接力を無端ベルト４３に適切に伝達することができるので、無端ベルト４３の外周面上に担持されるトナーの層厚を安定して規制することができる。

なお、この発明の実施形態では、層規制ブレード４４を無端ベルト４３を介して従動ローラ４７に圧接しているが、特にこれに限定されるものではなく、領域Ｂ内の無端ベルト４３を張架している支持部材であれば上記と同様の効果を得ることができる。

また、この発明の実施形態では、負荷手段として負荷を有する従動ローラ４７が含まれているが、固定部材であって無端ベルト４３との接触部に摩擦を生じさせる支持部材を用いてもよい。これにより、上述の構成と同様の効果を得ることができる。また、軸受等の回転保持用の部材やブレーキ装置５０等を省略できるので、現像装置４のコストアップを抑制することができる。

また、層規制ブレード４４は、従動ローラ４７等の支持部材に当接しなくてもよく、無端ベルト４３に負荷を与える位置から無端ベルト４３の回転方向上流側であって、トナー供給ローラ４２の位置よりも無端ベルト４３の回転方向の下流側にあればよい。

さらに、この発明の実施形態では、ブレーキ装置５０を設けているが、特にこれに限定されるものではなく従動ローラ４７を介して無端ベルト４３に無端ベルトの回転方向と逆方向の負荷を与えることができれば上述と同様の効果を得ることができる。例えば、回転軸４７ａにトルクリミッタを設けた構成がある。

（第２の実施形態）
図３は、この発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面図である。この発明の実施形態は、第１の実施形態と略同様の構成であるが、駆動ローラ４６の回転軸４６ａに遠心クラッチ６０を備えている。

画像形成動作を行っていない待機状態時等においては、モータ７０は回転していないので、例えば、モータ７０としてパルスモータ等を用いた場合、動作時以外はモータ７０の回転軸は固定される。したがって、遠心クラッチ６０がないと画像形成動作時以外は駆動ローラ４６が回転できない固定された状態となる。そのため、無端ベルト４３は、常に負荷が与えられた、伸縮した状態となってしまう。

そこで、この実施形態では遠心クラッチ６０の入力側には、モータギヤ７１、中間ギヤ７２，７３、ローラギヤ７４等を介してモータ７０が接続される。また、遠心クラッチ６０の出力側には、駆動ローラ４６の回転軸４６ａが接続されている。遠心クラッチ６０は、モータ７０の回転時にいきなり回転駆動力を駆動ローラ４６には伝達せず、モータ７０の回転が上昇していくにつれて徐々に伝達していく。したがって、無端ベルト４３を回転駆動しない画像形成動作時以外は、遠心クラッチ６０によって駆動ローラ４６とモータ７０とは接続されていない状態になるので、駆動ローラ４６は回転自在となる。これにより、伸縮によって部分的に厚さが異なっていた無端ベルト４３は、自身の弾性力により厚さを均一に戻すことができ、無端ベルト４３のクリープ変形を防止し、長寿命化を図ることができる。

なお、この発明の実施形態では、遠心クラッチ６０を介して回転駆動力を駆動ローラ４６を回転駆動しているが特にこれに限定されるものではなく、モータ７０の回転駆動時のみに動作する電磁クラッチや回転方向のがたの大きなカップリングを用いてもよい。

また、画像形成動作時以外に駆動ローラ６０を回転自在にしているが、駆動ローラ４６の代わりに従動ローラ４７を回転自在にしても上述と同様の効果を得ることができる。例えば、ブレーキ装置５０に摩擦パッド５２の円盤５１への当接圧を調整するための当接力検知手段、制御手段等を含む調整手段を設け、画像形成動作時以外は摩擦パッド５２の円盤５１への当接圧を開放する。また、調整手段を備えることで長年の使用により上記当接圧がずれてきた場合等に自動で調整することも可能である。

なお、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、無端ベルト４３を張架する支持部材として駆動ローラ４６及び従動ローラ４７が用いられているが、特にこれに限定されるものではなく複数の支持部材を用いた構成であればよい。図４に示すように、支持ローラ４８を用いて合計３本の支持部材で無端ベルト４３を張架しても上述と同様の効果を得ることができる。なお、支持部材の本数が少ない方が構成を簡単且つ小型にすることができる利点がある。また、図４に示すように支持ローラ４８を用いた構成の場合は、従動ローラ４７の代わりに支持ローラ４８に回転負荷を与えても上述同様の効果を得ることができる。

さらに、この発明の層規制部材として層規制ブレード４４を用いているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、剛体である断面形状が多角形の金属棒や金属板、及び、無端ベルト４３に圧接して無端ベルト４３の回転方向とは逆方向に回転するローラを用いた構成がある。

なお、この発明の実施形態では、トナーＴの顔料濃度を１５％と高い濃度としているが7 ％以上、２０％以下とすることが好ましい。顔料濃度の高いトナーＴは負荷により劣化し易いが、本実施形態では層規制ブレード４４による圧接部４３ｂにおけるトナーＴへの圧接力（負荷）を従来よりも小さくできる。したがって、顔料濃度の高いトナーＴの使用が可能であり、トナーＴの消費量を低減することができるので、トナーホッパー４１の小型化及び長寿命化を実現できる。

顔料濃度を２０％より大きくすると、顔料はトナーＴの母体となる樹脂とは相溶しないので、定着後の定着強度が不足するとともに圧接部４３ｂにおける層規制ブレード４４による圧接力でトナーが破砕され易くなる。この場合、トナーＴをなるべく破砕しないように層規制ブレード４４の圧接力を最も小さくできる伸び率２００％の無端ベルト４３を用いた構成でも、連続回転時の融着発生までの時間が所定の１０時間未満となってしまい画像品質を維持することができない。

一方、顔料濃度が７％未満になると、所定の画像濃度を得るために感光体ドラム１に供給するトナー量を多くしなければならない。このため、圧接部４３ｂ通過後のトナー搬送量が最小になる伸び率が３０％の無端ベルト４３を用いた構成でも、連続回転時の融着発生までの時間が所定の１０時間を越え、伸縮する現像ベルト７を用いる必要がないが、トナーＴの消費量を低減することができない。

また、この発明の実施形態では、トナーＴの体積平均粒子径を６．５μｍとしているが４μｍ以上、８μｍ以下であることが好ましい。このような小粒径トナーを使用することにより、単位面積あたりのトナー質量が同じでも用紙Ｐに対する被覆率が向上するので、トナーＴの感光体ドラム１への付着量を低減しつつ高画質化及びトナー消費量の低減を実現できる。これにより、画像濃度を十分に確保するとともにトナーＴの飛び散りが少なく、静電潜像に忠実なシャープな細線を現像することができる。上記範囲の粒径のトナーＴは、流動性が低いために負荷により劣化し易いが、本実施形態では層規制ブレード４４による圧接部４３ｂにおけるトナーＴへの圧接力を従来の構成よりも小さくできるので、長時間にわたって安定した画像を形成することができる。

トナーＴの粒径が８μｍを越えると、所定の画像濃度を得るためのトナー量が多くなると同時に融着が発生し難くなる。このため、圧接部４３ｂ通過後のトナー搬送量が最小になる伸び率が３０％の無端ベルト４３を用いた構成でも、連続回転時の融着発生までの時間が所定の１０時間を越え、伸縮する無端ベルト４３を用いる必要がないが、トナーＴの感光体ベルト１への付着量を低減しつつ高画質化及びトナー消費量の低減を実現できない。

一方、トナーＴの粒径が４μｍ未満になると、層規制ブレード４４による負荷でトナーＴが層規制ブレード４４に融着し易くなる。そのため、層規制ブレード４４の圧接力を最も小さくできる伸び率が２００％の無端ベルト４３を用いた構成でも、連続回転時の融着発生までの時間が所定の１０時間未満となってしまう。

さらに、この発明の実施形態では、軟化点温度を１００℃の低温定着トナーを用いているが９５℃以上、１２０℃以下の低温定着トナーを用いることが好ましい。上記範囲の低温定着トナーを使用することにより省エネルギー化及び高速化を実現できる。低温定着トナーは負荷により劣化し易いが、本実施形態では層規制ブレード４４による圧接部４３ｂにおけるトナーＴへの圧接力を従来の構成よりも小さくできるので、低温定着トナーを用いても長時間にわたって安定した画像を形成することができる。

しかも、この発明の実施形態では、離型剤としてのワックスの含有率が１２％のトナーＴを用いているが６％以上、２０％以下のトナーＴを用いることが好ましい。ワックスが上記含有率のトナーＴを使用することで、トナーＴの用紙への定着時の離型性を確保することができる。したがって、オイルなどの離型剤の供給が不要になって画像形成装置を小型化できる。ワックスを有するトナーＴは負荷により劣化し易いが、本実施形態では層規制ブレード４４による圧接部４３ｂにおけるトナーＴへの圧接力を従来の構成よりも小さくできるので、長時間にわたって安定した画像を形成することができる。

また、トナーＴの製法としては、着色顔料や離型剤等を結着樹脂に分散し粉砕する粉砕法でもよいが、乳化重合法、懸濁重合法、溶液懸濁法に代表される湿式法でトナーＴを製造することが好ましい。この湿式法は、粒子形状が球形または球形に近い形状とすることが容易であり、工程を制御することでトナーの流動性制御を行えるなどの利点がある。この流動性の制御によって感光体ドラム１のトナー搬送量を適切に設定することができる。これにより、十分な画像濃度を安定して得ることが容易になる。

この発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面図である。同現像装置の一部の構成を示す拡大図である。同現像装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面図である。同現像装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面図である。従来の現像装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１−感光体ドラム
４−現像装置
４３−無端ベルト
４３ａ−当接部
４３ｂ−圧接部
４３ｃ−駆動伝達位置
４３ｄ−回転駆動負荷伝達位置
４３ｅ−現像剤供給部
４４−層規制ブレード
４６−駆動ローラ
４７−従動ローラ
５０−ブレーキ装置
６０−遠心クラッチ
７０−モータ
Ｔ−トナー

Claims

複数の支持部材に張架されるとともに当接部において外周面の一部に像担持体の表面の一部が当接し、且つ、駆動伝達位置において駆動手段から伝達された駆動力によって回転する無端ベルトと、前記当接部よりも前記無端ベルトの回転方向の上流側に位置する圧接部で無端ベルトの一部に圧接する層規制部材と、を備え、無端ベルトの外周面上に担持された一成分現像剤を前記当接部に供給する現像装置において、
前記当接部は、前記駆動伝達位置よりも前記無端ベルトの回転方向の上流側に位置し、
前記圧接部と前記当接部との間における前記無端ベルトの少なくとも一部に前記無端ベルトの回転方向と逆方向の負荷を与える負荷手段を備え、
前記負荷手段は、複数の支持部材のうちの１つを含み、
前記負荷手段に含まれる支持部材は、前記無端ベルトに従動して回転する従動ローラであり、該ローラ自身に前記無端ベルトを介することなく回転負荷を作用させる回転負荷付与手段を備えることを特徴とする現像装置。
前記負荷手段は、前記回転負荷を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記層規制部材は、前記複数の支持部材の何れかに無端ベルトを介して圧接することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記駆動手段は、前記複数の支持部材のうちの１つを含み、
前記駆動手段に含まれる支持部材は、前記無端ベルトを回転駆動する駆動ローラであって、回転駆動停止時は回転自在であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記無端ベルトは、ヤング率が０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置。
像担持体の表面に形成された静電潜像を現像した現像剤像を記録媒体に転写して画像形成を行う画像形成装置において、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置を備え、像担持体に一成分現像剤を供給することを特徴とする画像形成装置。