現像装置及び画像形成装置
【課題】現像ローラのスペーサが放電生成物にて生成された硝酸により劣化することを抑制・防止して、長期に亘って良好な画像を得ることができる現像装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像ローラ２０の両端部に設けられたスペーサ２１・２１における少なくとも感光体３と接する外周面２１ａ、好ましくはスペーサ２１の全表面に、放電に伴い発生する放電生成物を吸着除去するゼオライト層等の吸着層２７を形成する。
【解決手段】現像ローラ２０の両端部に設けられたスペーサ２１・２１における少なくとも感光体３と接する外周面２１ａ、好ましくはスペーサ２１の全表面に、放電に伴い発生する放電生成物を吸着除去するゼオライト層等の吸着層２７を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及び画像形成装置に関し、より詳細には、感光体などの像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付与して顕像化する現像装置及び現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光体などの表面を、帯電装置を用いて帯電させ、帯電した感光体表面を露光することで静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像装置を用いてトナーを付与して顕像化してトナー像とし、これを転写装置を用いて記録紙等に転写する。
【０００３】
上記現像装置には、表面にトナーを担持して感光体表面へと供する現像ローラが備えられている。現像ローラの長手方向両端部には、現像ローラと感光体との間隔を一定に保持するスペーサが設けられており、このスペーサが感光体表面に圧接されることで、現像ローラと感光体との間に、所定寸法の現像ギャップが形成される。
【０００４】
現像ギャップは一定に保持する必要があり、一定に保持できなくなると、画像濃度ムラ（画像濃度や地肌かぶりの高い箇所）や、現像ローラのピッチムラが発生し、画像欠陥が生じる。
【０００５】
現像ギャップを一定に保持するための先行技術として、例えば特許文献１には、現像スリーブ（現像ローラに相当）の両端に設けたスペーサコロ表面に付着するトナーをスクレーパーで掻き取ってクリーニングすることが開示されている。また、特許文献２には、現像ローラの両端に設けたシート状のスペーサの外周面にシールを設け、感光体３に現像ローラが圧接されることに起因する撓みを抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１４４８０３号公報
【特許文献２】特開２００６−１０６２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、現像装置の周辺に配されている上記帯電装置においては、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの放電生成物が生成される。具体的には、帯電装置から放出される電子の放電に伴うエネルギーによって、大気中に存在する窒素分子（Ｎ２）が窒素原子（Ｎ）に解離し、それが酸素分子（Ｏ２）と結合することで窒素酸化物（二酸化窒素：ＮＯ２）が生成される。さらに、この窒素酸化物が帯電ローラの雰囲気中のＨ２Ｏ（水分）と反応して硝酸ＨＮＯ３を生成する。
【０００８】
より具体的には、窒素酸化物ＮＯｘが一酸化窒素ＮＯの場合には、
２ＮＯ ＋ Ｏ２→ ２ＮＯ２、
また、二酸化窒素ＮＯ２の場合は、
３ＮＯ２＋ Ｈ２Ｏ → ２ＨＮＯ３ ＋ ＮＯ、（但し、ＮＯは再び最初の反応に戻る）
といった反応が起こる。
【０００９】
このような反応で生成された硝酸ＨＮＯ３が感光体に付着すると、異常画像を引き起こす。特に、感光体として有機感光体（ＯＰＣ）が用いられた場合、上記のような放電生成物によって、白抜けや潜像流れなどの画像欠陥が生じやすい。
【００１０】
そして、硝酸は、感光体だけでなく、感光体の周囲に配置された上記現像装置に対しても悪影響を及ぼし、画像濃度ムラや、現像ローラのピッチムラを発生させることがわかった。これは、現像ローラのスペーサが硝酸にて劣化されてしまい、適切な現像ギャップを維持できなくなるためである。
【００１１】
つまり、スペーサに硝酸が付着すると、スペーサの表面に、軟化やたわみ、膨張等による変形が生じる。このような変形が生じると、現像ギャップを長期に亘り一定に維持し続けることができなくなる。その結果、画像濃度ムラや、現像ローラのピッチムラが発生してしまい、画像欠陥が生じる。硝酸によるスペーサの劣化は、スペーサの材質として使用される、ＰＯＭ、ポリエチレン、ウレタンゴム、或いはＮＢＲゴムの何れにおいても生じることがわかっている。なお、スペーサの材質として、不純物成分を取り除いた超高純度（Ultra High Purity: UHP）の合金である、無粒界腐食型ステンレス鋼、高クロム-タングステン-シリコン系ニッケル基合金、ニオブ系合金などを使用した場合には、硝酸によるスペーサの劣化は発生しないと考えられるが、これらの材料は非常に高価であるため、採用することは困難である。
【００１２】
このような帯電装置より放出される放電生成物（ＮＯｘ）を起因とする現像ローラのスペーサの劣化は、小型の画像形成装置でも、大型の画像形成装置でも同様に起こる。つまり、小型の画像形成装置であれば、放電生成物を放出する帯電装置と現像ローラとの距離が近いため、生成された硝酸がスペーサに付着しやすい。また、大型の画像形成装置であれば、放電生成物を放出する帯電装置と現像ローラとの距離は遠くなるが、大型である分、帯電装置から放出される放電生成物の量が多くなり、結局は、生成された硝酸がスペーサに付着しやすい。
【００１３】
そして、上述した特許文献１，２の従来技術では、放電生成物（ＮＯｘ）を起因とする現像ローラのスペーサの劣化を抑制することはできない。
【００１４】
つまり、特許文献１に記載された技術は、現像ギャップを形成するためのスペーサの表面に付着したトナーが原因となる現像ギャップの問題には有効であるが、スペーサに付着した硝酸を除去することはできない。
【００１５】
同様に、特許文献２に記載された技術は、感光体にスペーサを押圧する力が原因で現像ローラが撓むことによる現像ギャップの問題には有効であるが、スペーサに付着した硝酸による撓みを防止できるものではない。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、その目的は、現像ローラのスペーサの硝酸による劣化を防止して、長期に亘って良好な画像を得ることができる現像装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の現像装置は、上記課題を解決するために、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体表面の長手方向端部に設けられた、現像剤担持体から現像剤が供給される像担持体と前記現像剤担持体との間隔を一定に保持するスペーサとを有する現像装置において、前記スペーサの表面であって、少なくとも前記像担持体と接する外周面に、放電に伴い発生する放電生成物を吸着除去する吸着層が形成されていることを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、現像剤担持体のスペーサの少なくとも像担持体と接する外周面に、放電により発生した放電生成物を吸着除去する吸着層が形成されているので、放電生成物を効果的に吸着することができ、放電生成物によるスペーサの劣化を抑制できる。
【００１９】
これにより、長期に亘って適切な現像ギャップを維持し、濃度ムラ及び現像剤担持体の回転周期に依存したピッチムラのない高品位な画像を提供することができる。
【００２０】
本発明の現像装置は、さらに、前記スペーサにおける全表面に前記吸着層が形成されていることが好ましい。スペーサの外周面は像担持体と接触するため、スペーサの外周面の劣化は、特に現像ギャップに影響を与え易い。したがって、少なくともスペーサの外周面に吸着層を設ける構成で、効果は得られるが、より充分な効果を得るためには、スペーサの全表面に吸着層を形成することである。これにより、スペーサ全体の劣化を防止することができる。
【００２１】
前記吸着層は、ゼオライトで形成されていることが好ましく、また、その場合の吸着層の厚みとしては、４０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。４０μｍ未満であると、現像剤担持体の回転に伴ってスペーサ表面のゼオライト層が研磨され、長期に渡って放電生成物の吸着効果が得られない。また、１００μｍ超であると、長期に渡って吸着効果は持続するものの、コストアップとなり、近年の小型化、低コストの画像形成装置には向かない。
【００２２】
また、本発明の画像形成装置は、上記現像装置を備えたことを特徴としている。上述したように、本発明の現像装置は、長期に亘って現像ギャップを維持できるので、このような現像装置を搭載してなる画像形成装置は、長期に亘って高品位な画像を提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明の現像装置、或いは画像形成装置によれば、長期に亘って現像ギャップを維持できるので、長期に亘って高品位な画像を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の一形態である画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】現像装置を含むプロセスカートリッジの断面図である。
【図３】現像装置が備える現像ローラを感光体と共に示した概観図である。
【図４】現像ローラにおけるスリーブに取り付けられたスペーサの要部を示す図である。
【図５】比較例の現像ローラのスペーサの図である。
【図６】窒素酸化物に起因する濃度ムラによる画像欠陥、及び現像ローラのピッチムラによる画像欠陥の評価の結果を示す図である。
【図７】窒素酸化物に起因する濃度ムラによる画像欠陥を示すサンプル図である。
【図８】窒素酸化物に起因する現像ローラのピッチムラによる画像欠陥を示すサンプル図である。
【図９】窒素酸化物に起因する濃度ムラによる画像欠陥、及び現像ローラのピッチムラによる画像欠陥が現れていない正常な画像のサンプル図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置に係る好適な実施の形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の一形態である画像形成装置の構成を示す図で、図中、１００は画像形成装置を示す。画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データまたは原稿読み取りにより得られた画像データに基づいて、記録媒体である記録用紙に対して多色または単色の画像を形成する装置であり、装置本体１１０と、自動原稿処理装置１２０とを含んで構成されている。
【００２７】
装置本体１１０は、露光ユニット１と、４つの画像形成部Ｐと、中間転写ベルト６１を含む中間転写ユニット６と、定着ユニット７と、内部給紙ユニット８１と、手差し給紙ユニット８２と、排紙ユニット９１とを含む。装置本体１１０の上部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台９２が設けられ、原稿載置台９２の上側には自動原稿処理装置１２０が取り付けられている。自動原稿処理装置１２０は、原稿載置台９２上に自動で原稿を搬送する。また自動原稿処理装置１２０は矢印Ｍ方向に回動自在に構成され、原稿載置台９２の上を開放することにより原稿を手置きで置くことができるようになっている。
【００２８】
画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）、ならびにカラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データを用いて、画像形成部Ｐにおいて画像形成を行う。４つの画像形成部Ｐは、中間転写ベルト６１の移動方向（回転方向）に一列に配置されている。
【００２９】
４つの画像形成部Ｐは、それぞれ同様の構成であり、帯電装置５、感光体３、クリーナユニット４、および本発明に係る現像装置２を有している。感光体３は像担持体であり、この周囲に、現像装置２、クリーナユニット４および帯電装置５が配置される。また、４つの画像形成部Ｐの各現像装置２には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色トナー（現像剤）が収容されている。本実施形態では、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた二成分現像方式を例示する。なお、一成分現像方式であってもよい。
感光体３は、円筒状のドラム形状を呈し、図示しない駆動手段によって軸線まわりに回転駆動される。感光体３は、円筒状の導電性基体、および、導電性基体の表面に設けられる感光層を有する。
【００３０】
帯電装置５は、例えばスコロトロン型の放電器を備え、該放電器が感光体３の軸線方向に沿って感光体３に近接して配置される。そして、放電器より感光体３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。なお、図１では非接触式の帯電装置５を例示したが、帯電ローラを備えた接触式の帯電装置であってもよい。
【００３１】
露光ユニット１は、レーザ出射部および反射ミラーなどを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。露光ユニット１は、自動原稿処理装置１２０または外部から伝達された画像データに応じて変調されるレーザ光を出射するレーザ出射部と、レーザ出射部から出射されるレーザ光を主走査方向に偏向させるポリゴンミラーと、ポリゴンミラーにより主走査方向に偏向されるレーザ光を感光体３の表面に結像するように収束する収束レンズと、収束レンズにより収束されるレーザ光を反射する反射ミラーとを含んで構成される。
【００３２】
レーザ出射部から出射されるレーザ光は、ポリゴンミラーにより偏向され、さらに収束レンズにより収束され、反射ミラーによって反射されて、所定の電位および極性に帯電する感光体３の表面に照射され、画像データに応じた静電潜像が感光体３に形成される。なお、露光ユニット１としては、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）の他、ＥＬ（Electro Luminescence）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子をアレイ状に並べた書込み装置（例えば、書込みヘッド）を使用することもできる。
【００３３】
現像装置２は、感光体３に対向しかつ後述する現像ローラのスペーサが感光体３に圧接するように設けられ、感光体３の表面に形成される静電潜像に現像剤であるトナーを供給して、静電潜像を顕像化させるものである。
【００３４】
クリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体３の表面に残留したトナーを、除去・回収する。中間転写ユニット６は、感光体３の上方に配置され、中間転写ベルト６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、一次転写ローラ６４、および中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備えている。
【００３５】
中間転写ベルト６１は、中間転写ベルト駆動ローラ６２と中間転写ベルト従動ローラ６３との間に張架されてループ状の移動経路を形成している無端状のベルト部材であり、その厚みは１００μｍ〜１５０μｍ程度である。この中間転写ベルト６１を挟んで感光体３に対向する位置に、一次転写ローラ６４が配置されている。中間転写ベルト６１が感光体３に対向する位置が一次転写位置である。
【００３６】
一次転写ローラ６４には、感光体３の表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト６１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体３に形成された各色相のトナー像は中間転写ベルト６１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト６１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。但し、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの画像形成部Ｐの各感光体３のうち、入力された画像データの色相に対応する一部のみにおいて静電潜像およびトナー像の形成が行われる。
【００３７】
例えば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体３のみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト６１の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。一次転写ローラ６４は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えば、ステンレス）を素材とする軸の表面を導電性の弾性材（例えば、ＥＰＤＭ：エチレンプロピレン共重合ゴム、発泡ウレタンなど）により被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト６１に均一に高電圧を印加する。
【００３８】
一次転写ローラ６４によって中間転写ベルト６１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト６１の回転によって、二次転写ローラ１０との対向位置である二次転写位置に搬送される。
【００３９】
二次転写ローラ１０は、画像形成時において、内周面が中間転写ベルト駆動ローラ６２の周面に接触する中間転写ベルト６１の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。内部給紙ユニット８１または手差し給紙ユニット８２から給紙された記録用紙が二次転写ローラ１０と中間転写ベルト６１との間を通過する際に、二次転写ローラ１０にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト６１の外周面から記録用紙の表面にトナー像が転写される。
【００４０】
感光体３の一部または全部から中間転写ベルト６１に付着したトナーのうち記録用紙上に転写されずに中間転写ベルト６１上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって除去・回収される。中間転写ベルトクリーニングユニット６５には、中間転写ベルト６１に当接してトナーを除去するクリーニングブレードが備えられている。
【００４１】
定着ユニット７は、ヒートローラ７１および加圧ローラ７２を有する。トナー像が転写された記録用紙は、定着ユニット７へ導かれ、ヒートローラ７１と加圧ローラ７２との間を通過することで加熱および加圧される。これによって、トナー像が、記録用紙の表面に堅牢に定着する。なお、定着ユニット７においてヒートローラ７１には、外部からヒートローラ７１を加熱する外部定着ベルト７３が接触して設けられ、図示しない温度検出器によって検出される温度データに基づいて、ヒートローラ７１が所定の定着温度となるように制御される。トナー像が定着した記録用紙は、搬送ローラ１２ｂによって排紙ユニット９１上へ排出される。
【００４２】
画像形成装置１００には、内部給紙ユニット８１および手差し給紙ユニット８２に収容されている記録用紙を二次転写ローラ１０と中間転写ベルト６１との間および定着ユニット７を経由して排紙ユニット９１へ送るための略垂直方向に延びる用紙搬送路Ｓが設けられている。用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１１ａ，１１ｂ、複数の搬送ローラ１２ａ〜１２ｄ、レジストローラ１３が配置されている。
【００４３】
画像形成装置１００において、内部給紙ユニット８１および手差し給紙ユニット８２から搬送される記録用紙は、用紙搬送路Ｓの搬送ローラ１２ａによってレジストローラ１３まで搬送され、レジストローラ１３によって所定のタイミングで二次転写ローラ１０に搬送されて、二次転写ローラ１０と中間転写ベルト６１との間を通過したときにトナー像が転写される。トナー像が転写された記録用紙は、定着ユニット７を通過することによってトナー像が熱で溶融・固着され、搬送ローラ１２ｂを経て排紙ユニット９１上に排出される。
【００４４】
また、画像形成装置１００において、記録用紙の両面に画像を形成する両面印字の場合には、片面印字が終了し、定着ユニット７を通過した記録用紙は、その後端が搬送ローラ１２ｂで把持されたときに、搬送ローラ１２ｂが逆回転することによって記録用紙を搬送ローラ１２ｃ，１２ｄに導く。搬送ローラ１２ｃ、１２ｄに導かれた記録用紙は、レジストローラ１３、二次転写ローラ１０および定着ユニット７を通過し、裏面の印字が行われて、排紙ユニット９１に排出される。
【００４５】
図２は、現像装置２を含むプロセスカートリッジ５０の断面図である。
【００４６】
画像形成部Ｐを構成するプロセスカートリッジ５０は、現像装置２、帯電装置５、感光体３、及びクリーナユニット４を含んでいる。現像装置２は、感光体３に対向して配され、感光体３表面の静電潜像にトナーを供給するマグネットローラよりなる現像ローラ（現像剤担持体）２０と、現像装置２内部のトナーを撹拌する撹拌部材２５・２５とが配設されている。また、現像ローラ２０の外周部であって、現像ローラ２０と感光体３とが対向する位置よりも現像ローラ２０の回転方向上流には、現像ローラ２０表面に担持されて感光体３との対向位置へと搬送されるトナー層（磁気ブラシ）の厚さを規制するするドクターブレード２３が配設されている。
【００４７】
帯電装置５は、現像装置２に対して、感光体３の回転方向に上流側に配され、さらにその上流側に、クリーナユニット４が配設されている。クリーナユニット４は、感光体３の表面に先端が当接され、感光体３表面に付着した残留トナーを掻き取るクリーニングブレード４０を備えている。
【００４８】
図３は、現像装置２が備える現像ローラ２０を感光体３と共に示した概観図である。前述したように、現像装置２は、感光体３表面の静電潜像にトナーを供給する現像ローラ２０を備えており、この現像ローラ２０が、図示しない軸受部にて、感光体３の軸線方向に沿って感光体３の表面に圧接配置されている。
【００４９】
本実施形態の現像ローラ２０は、上述したように、マグネットローラであるので、非磁性体からなる円筒状のスリーブ２０Ａと、スリーブ２０Ａの内側に配設された、図示しない磁界発生手段（磁極）とを備える。現像ローラ２０の両端部には、現像ローラ軸２２・２２が設けられており、これら現像ローラ軸２２・２２が上記軸受部に受けられている。
【００５０】
現像ローラ軸２２・２２のうち、スリーブ２０Ａと一体に動く方の現像ローラ軸２２に、図示しないモーターやギア等からなる駆動手段が接続されている。また、もう一方の現像ローラ軸２２は、スリーブ２０Ａの内部にまで伸びており、この現像ローラ２０の周囲に磁界発生手段が取り付けられ、固定されている。これにより、現像ローラ２０は、磁界発生手段は回転せず、その周囲のスリーブ２０Ａのみが、表面に磁気ブラシを形成した状態で、図２に示した矢印方向に回転駆動される。
【００５１】
上記スリーブ２０Ａの材質は特に限定されるものではないが、例えば、非磁性のステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属材料などを用いることができる。また、スリーブ２０Ａの表面（外周面）に導電性ゴム弾性材料からなるゴム層を設けてもよい。現像ローラ軸２２・２２の材質も特に限定されるものではないが、例えばステンレス（ＳＵＳ）などの金属が用いられる。
【００５２】
そして、スリーブ２０Ａの外周面であって、長手方向両端部には、スリーブ２０Ａ（現像ローラ）と感光体３との間隔を一定に保持するスペーサ２１・２１が配設されている。スペーサ２１を介して現像ローラ２０が感光体３に圧接されることで、感光体３とスリーブ２０Ａ（現像ローラ２０）との間に、所定寸法の現像ギャップが形成される。なお、スペーサ２１・２１は、感光体３の画像領域外に圧接される。スペーサ２１・２１は、スリーブ２０Ａの外周面に固定されており、スリーブ２０Ａの回転駆動によりスリーブ２０Ａと一体的に回転駆動される。このとき、スペーサ２１・２１は、スペーサ２１・２１の外周面が感光体３表面を擦るように回転する。そして、スペーサ２１・２１が設けられることで、スリーブ２０Ａの外周面が感光体３表面に接触することはなく、スリーブ２０Ａと感光体３との間には、スペーサ２１・２１の肉厚（径方向の厚み）に応じた所定の寸法よりなる現像ギャップが確保される。
【００５３】
上記スペーサ２１の材質としては、例えば、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ポリエチレン、ウレタンゴム、或いはＮＢＲゴム（ニトリルゴム）が好ましい。プロセス速度が３６０ｍｍ/ｓｅｃ以上の高速機では、スペーサ２１の耐磨耗性が重要となるので、ＰＯＭやポリエチレンが良好な耐久性を持つ材質が好ましい。また、プロセス速度が２００ｍｍ/ｓｅｃ未満の低速機では、ＰＯＭやポリエチレン以外に、ウレタンゴム、ＮＢＲゴムを用いることができる。なお、材質はこれらに限定されるものではなく、その他のものを使用してもよい。
【００５４】
図４は、現像ローラ２０におけるスリーブ２０Ａに取り付けられた上記スペーサ２１・２１の要部を示す図である。
【００５５】
本発明の主たる特徴部分は、現像ギャップを長期に亘って一定寸法に維持し、現像ローラの回転を円滑にし、画像濃度ムラや、現像ローラのピッチムラのない高品位な画像を提供することにある。このための構成として、現像装置２は、現像ローラ２０のスペーサ２１・２１の少なくとも感光体３表面を摺動する外周面２１ａに、帯電装置５が感光体３を帯電させるときに発生する放電生成物を吸着除去する吸着層２７を形成しており、本実施形態の現像装置２では、現像ローラ２０のスペーサ２１・２１の全表面に、吸着層２７（図中、ハッチング部分）を形成している。
【００５６】
スペーサ２１・２１の外周面２１ａは、感光体３表面を摺動する面であるので、この面の劣化が、現像ギャップに最も影響する。そのため、少なくとも、外周面２１ａに吸着層２７を形成してこの面を保護することで、現像ギャップを効果的に維持できる。
【００５７】
なお、最も好ましくは、スペーサ２１・２１の全表面に被覆するように吸着層２７を形成することであるが、スリーブ２０Ａに接着に影響が有る場合は、スペーサ２１・２１の内周面を除く、露出されている面全体に吸着層２７を設けるようにしてもよい。
【００５８】
上記の吸着層２７としては、例えば、ゼオライト、シリカアルミナ系吸着剤、シリカゲル、アルミナゲル、活性アルミナなどを挙げることができるが、特に吸着性能に優れたゼオライトを用いることが望ましい。このゼオライトは、ＴＯ４四面体（Ｔ＝Ｓｉ，Ａｌ）が頂点の酸素（Ｏ）原子を共有した三次元ネットワークの構造を持ち、構造を壊さずに脱着が可能なゼオライト水と交換可能な陽イオンとを含むアルミノケイ酸塩質の結晶材料であり、結晶中に微細な細孔を有する。
【００５９】
上記のようにして、現像ローラ２０のスペーサ２１・２１の少なくとも外周面２１ａ、好ましくは露出した面全面に、より好ましくは全表面に、ゼオライト等の吸着層を設けることにより、現像装置２における放電により発生し、感光体近傍の空気中に浮遊する窒素酸化物（ＮＯｘ）を効果的に吸着除去することができる。また、窒素酸化物（ＮＯｘ）が除去されることで、硝酸の生成を抑えることができるため、スペーサ２１・２１の露出している表面への硝酸の付着を減少させることができる。これにより、スペーサ２１・２１の外周面と感光体３との摺動性を良好に維持し、画像濃度ムラや、現像ローラのピッチムラのない高品位な画像を提供することにある。
【００６０】
なお、ゼオライトからなる吸着層２７を、スペーサ２１・２１の表面に形成する方法としては、例えば、トリエチレングリコール（ＴＥＧ）中にゼオライト粒子が分散されたペースト状の分散液を用いて塗布により形成する方法が知られている（例えば、「古島 健，清水 康嗣，伊東 章、Journal of Japan Petroleum Institute Vol.47,Vol.6 2004 ゼオライト混入トリエチレングリコール液体膜の除湿性能」を参照）。
【００６１】
ここで、スペーサ２１の全表面に、酸化アルミ微粒子（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）層をスパッタリングにより形成した後に、この多孔質基材となるＡｌ２Ｏ３層上に、ゼオライトからなる吸着層２７を形成する。このゼオライト層の形成に関しては、例えば、ゼオライト種結晶分散液（スラリー）をＡｌ２Ｏ３（多孔質基材）層上にコーティング（塗布）し、水熱合成などで成長させることで行うことができる。
【００６２】
より具体的には、例えば、ＺＳＭ−５型のゼオライト粉末を水等の分散媒に分散して得られた種結晶スラリーを、ゼオライト膜を成膜しようとする多孔質基材の表面に塗布する。塗布の方法は特に限定するものではないが、例えば、種結晶スラリー中に多孔質基材を浸漬するディップコート法などを好適に用いることができる。
【００６３】
また、ゼオライトの水熱合成は、具体的には、種結晶を付着させた多孔質基材を、少なくとも構造規定剤、水、及び珪素源を含有するゼオライト合成用原料溶液中に浸漬した状態で加熱処理することにより行う。
【００６４】
種結晶を水熱合成により成長させ成膜されてなるゼオライト膜は、通常、酸素含有雰囲気下で熱処理が施されてから各種用途に使用される。この熱処理によって、合成されたゼオライト膜中に残存する構造規定剤を焼失させることができる。熱処理の条件は、構造規定剤の種類等により異なるが、例えば、構造規定剤が１-アダマンタンアミンである場合
、すなわち、合成すべきゼオライトがＤＤＲ型ゼオライトである場合、大気雰囲気下、６５０〜９００℃の温度で、１〜１０時間、加熱することによって、合成されたゼオライト中に残存する１-アダマンタンアミンを焼失させることができる。
【００６５】
上記構成では、現像ローラ２０としてマグネットローラを例示したが、磁界発生手段を備えない現像ローラであってもよい。また、本発明が範疇とする現像装置としては、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤に対応した二成分現像方式のものでも、非磁性或いは磁性トナーの一成分現像剤に対応した一成分現像方式のものでもよい。
【００６６】
ここで、ゼオライトからなる吸着層２７の厚みは、４０μｍ以上１００μｍ以下とすることが望ましい。これについて、以下の図６に示す評価結果に基づいて説明する。
＜画像欠陥の評価＞
本実施例では、吸着層を設けない構成を含め、吸着層の膜厚が異なる１０種類（８つの実施例と２つの比較例）のスペーサを備えた現像装置２を作製し、各現像装置２を画像形成装置１００に搭載した。
【００６７】
現像装置２の構成は、図３に示した通りであり、ゼオライトからなる吸着層（ゼオライト層）を、現像ローラ２０のスペーサ２１・２１の全表面に形成した。スペーサ２１・２１の肉厚は０．５ｍｍ（現像ギャップ）に設定した。また、スペーサ２１・２１の材質はＰＯＭとした。
【００６８】
画像形成装置１００としては、シャープ製 ＭＸ−２３０１ＦＮを改造して二成分現像剤を用いた。ここで、現像ローラ２０はφ２０ｍｍでローレット（溝）スリーブ、スペーサ２１の直径はφ２１ｍｍ、感光体３の直径はφ３０ｍｍとした。
【００６９】
このような画像形成装置１００における記録用紙に対する画像形成動作を、硝酸が生成され易い温度３５℃、湿度８５％の高温高湿環境条件下で、１０万枚の耐久試験を行った。
【００７０】
１０万枚連続通紙後に得られる記録用紙を用いて、コピー画像における画像濃度ムラと、現像ローラの回転周期に同期したピッチムラの発生状態を目視評価した。
【００７１】
画像濃度ムラは、現像ローラ両端の各スペーサの劣化状態が均一ではないため、現像ローラ軸方向の画像濃度が均一ではなくなる。図７に、画像濃度ムラの発生した画像サンプルを示す。現像ローラのスペーサがたわんで変形することにより、現像ギャップが小さくなる。現像ギャップが小さくなった部分では、現像電界強度が大きくなり、画像濃度及び地肌カブリが増加する。また、劣化状態によって、１つのスペーサ内の外径も均一ではなくなるため、現像ローラの回転周期に同期してピッチムラが発生する。図８に、ピッチムラの発生した画像サンプルを示す。また、図９に、画像濃度ムラもピッチムラも発生していない正常な画像サンプルを示す。
【００７２】
図６の評価結果における、画像濃度ムラの◎、○、△、×の意味は次の通りである。
◎：画像濃度ムラによる画像欠陥の発生なし。
○：淡い縦黒スジ（幅１０ｍｍ程度）が１〜２本発生。
△：濃い縦黒スジ（幅２０ｍｍ程度）が発生。
×：図７のような顕著な高濃度部及び地肌かぶりが発生。
【００７３】
図６の評価結果におけるピッチムラの◎、○、△、×の意味は次の通りである。
◎：ピッチムラによる画像欠陥の発生なし。
○：淡い横白スジ（幅３ｍｍ程度が１〜２本発生）。
△：明らかに横白スジ（幅５ｍｍ程度）が発生。
×：図８のような顕著な横白スジが発生。
【００７４】
図６において、比較例１（３０μｍ）のようにゼオライト層の厚さが４０μｍ未満であると、窒素酸化物（ＮＯｘ）の吸着効果はある程度あるものの、現像ローラ２０の回転に伴って、ゼオライト層が研磨され、１０万枚通紙後は吸着効果を維持することはできないものと考えられる。また、図５に、比較例２（０μｍ）の現像ローラのスペーサ２０１の状態を示す。スペーサ２０１が劣化して外周面が波打つように劣化していた。また、実施例８（１５０μｍ）のようにゼオライト層の厚みが１００μｍを超えると、長期に渡って吸着効果を持続させることができると考えられるが、ゼオライトの使用量が増大するため、コストアップとなる。
【００７５】
これらの評価結果から、大きなコストをかけることなく、１０万枚以上の長期に渡って吸着効果を持続可能とするためには、ゼオライト層の厚みを、４０μｍ以上１００μｍ以下とすることが望ましく、より望ましい範囲は、５０μｍ以上１００μｍ以下であると言える。
【００７６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
２ 現像装置
３ 感光体（像担持体）
４ クリーナユニット
５ 帯電装置
２０ 現像ローラ（現像剤担持体）
２０Ａ スリーブ
２１ スペーサ
２１ａ 外周面
２２ 現像ローラ軸
２７ 吸着層
１００ 画像形成装置
１１０ 装置本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及び画像形成装置に関し、より詳細には、感光体などの像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付与して顕像化する現像装置及び現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光体などの表面を、帯電装置を用いて帯電させ、帯電した感光体表面を露光することで静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像装置を用いてトナーを付与して顕像化してトナー像とし、これを転写装置を用いて記録紙等に転写する。
【０００３】
上記現像装置には、表面にトナーを担持して感光体表面へと供する現像ローラが備えられている。現像ローラの長手方向両端部には、現像ローラと感光体との間隔を一定に保持するスペーサが設けられており、このスペーサが感光体表面に圧接されることで、現像ローラと感光体との間に、所定寸法の現像ギャップが形成される。
【０００４】
現像ギャップは一定に保持する必要があり、一定に保持できなくなると、画像濃度ムラ（画像濃度や地肌かぶりの高い箇所）や、現像ローラのピッチムラが発生し、画像欠陥が生じる。
【０００５】
現像ギャップを一定に保持するための先行技術として、例えば特許文献１には、現像スリーブ（現像ローラに相当）の両端に設けたスペーサコロ表面に付着するトナーをスクレーパーで掻き取ってクリーニングすることが開示されている。また、特許文献２には、現像ローラの両端に設けたシート状のスペーサの外周面にシールを設け、感光体３に現像ローラが圧接されることに起因する撓みを抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１４４８０３号公報
【特許文献２】特開２００６−１０６２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、現像装置の周辺に配されている上記帯電装置においては、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの放電生成物が生成される。具体的には、帯電装置から放出される電子の放電に伴うエネルギーによって、大気中に存在する窒素分子（Ｎ２）が窒素原子（Ｎ）に解離し、それが酸素分子（Ｏ２）と結合することで窒素酸化物（二酸化窒素：ＮＯ２）が生成される。さらに、この窒素酸化物が帯電ローラの雰囲気中のＨ２Ｏ（水分）と反応して硝酸ＨＮＯ３を生成する。
【０００８】
より具体的には、窒素酸化物ＮＯｘが一酸化窒素ＮＯの場合には、
２ＮＯ ＋ Ｏ２→ ２ＮＯ２、
また、二酸化窒素ＮＯ２の場合は、
３ＮＯ２＋ Ｈ２Ｏ → ２ＨＮＯ３ ＋ ＮＯ、（但し、ＮＯは再び最初の反応に戻る）
といった反応が起こる。
【０００９】
このような反応で生成された硝酸ＨＮＯ３が感光体に付着すると、異常画像を引き起こす。特に、感光体として有機感光体（ＯＰＣ）が用いられた場合、上記のような放電生成物によって、白抜けや潜像流れなどの画像欠陥が生じやすい。
【００１０】
そして、硝酸は、感光体だけでなく、感光体の周囲に配置された上記現像装置に対しても悪影響を及ぼし、画像濃度ムラや、現像ローラのピッチムラを発生させることがわかった。これは、現像ローラのスペーサが硝酸にて劣化されてしまい、適切な現像ギャップを維持できなくなるためである。
【００１１】
つまり、スペーサに硝酸が付着すると、スペーサの表面に、軟化やたわみ、膨張等による変形が生じる。このような変形が生じると、現像ギャップを長期に亘り一定に維持し続けることができなくなる。その結果、画像濃度ムラや、現像ローラのピッチムラが発生してしまい、画像欠陥が生じる。硝酸によるスペーサの劣化は、スペーサの材質として使用される、ＰＯＭ、ポリエチレン、ウレタンゴム、或いはＮＢＲゴムの何れにおいても生じることがわかっている。なお、スペーサの材質として、不純物成分を取り除いた超高純度（Ultra High Purity: UHP）の合金である、無粒界腐食型ステンレス鋼、高クロム-タングステン-シリコン系ニッケル基合金、ニオブ系合金などを使用した場合には、硝酸によるスペーサの劣化は発生しないと考えられるが、これらの材料は非常に高価であるため、採用することは困難である。
【００１２】
このような帯電装置より放出される放電生成物（ＮＯｘ）を起因とする現像ローラのスペーサの劣化は、小型の画像形成装置でも、大型の画像形成装置でも同様に起こる。つまり、小型の画像形成装置であれば、放電生成物を放出する帯電装置と現像ローラとの距離が近いため、生成された硝酸がスペーサに付着しやすい。また、大型の画像形成装置であれば、放電生成物を放出する帯電装置と現像ローラとの距離は遠くなるが、大型である分、帯電装置から放出される放電生成物の量が多くなり、結局は、生成された硝酸がスペーサに付着しやすい。
【００１３】
そして、上述した特許文献１，２の従来技術では、放電生成物（ＮＯｘ）を起因とする現像ローラのスペーサの劣化を抑制することはできない。
【００１４】
つまり、特許文献１に記載された技術は、現像ギャップを形成するためのスペーサの表面に付着したトナーが原因となる現像ギャップの問題には有効であるが、スペーサに付着した硝酸を除去することはできない。
【００１５】
同様に、特許文献２に記載された技術は、感光体にスペーサを押圧する力が原因で現像ローラが撓むことによる現像ギャップの問題には有効であるが、スペーサに付着した硝酸による撓みを防止できるものではない。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、その目的は、現像ローラのスペーサの硝酸による劣化を防止して、長期に亘って良好な画像を得ることができる現像装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の現像装置は、上記課題を解決するために、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体表面の長手方向端部に設けられた、現像剤担持体から現像剤が供給される像担持体と前記現像剤担持体との間隔を一定に保持するスペーサとを有する現像装置において、前記スペーサの表面であって、少なくとも前記像担持体と接する外周面に、放電に伴い発生する放電生成物を吸着除去する吸着層が形成されていることを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、現像剤担持体のスペーサの少なくとも像担持体と接する外周面に、放電により発生した放電生成物を吸着除去する吸着層が形成されているので、放電生成物を効果的に吸着することができ、放電生成物によるスペーサの劣化を抑制できる。
【００１９】
これにより、長期に亘って適切な現像ギャップを維持し、濃度ムラ及び現像剤担持体の回転周期に依存したピッチムラのない高品位な画像を提供することができる。
【００２０】
本発明の現像装置は、さらに、前記スペーサにおける全表面に前記吸着層が形成されていることが好ましい。スペーサの外周面は像担持体と接触するため、スペーサの外周面の劣化は、特に現像ギャップに影響を与え易い。したがって、少なくともスペーサの外周面に吸着層を設ける構成で、効果は得られるが、より充分な効果を得るためには、スペーサの全表面に吸着層を形成することである。これにより、スペーサ全体の劣化を防止することができる。
【００２１】
前記吸着層は、ゼオライトで形成されていることが好ましく、また、その場合の吸着層の厚みとしては、４０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。４０μｍ未満であると、現像剤担持体の回転に伴ってスペーサ表面のゼオライト層が研磨され、長期に渡って放電生成物の吸着効果が得られない。また、１００μｍ超であると、長期に渡って吸着効果は持続するものの、コストアップとなり、近年の小型化、低コストの画像形成装置には向かない。
【００２２】
また、本発明の画像形成装置は、上記現像装置を備えたことを特徴としている。上述したように、本発明の現像装置は、長期に亘って現像ギャップを維持できるので、このような現像装置を搭載してなる画像形成装置は、長期に亘って高品位な画像を提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明の現像装置、或いは画像形成装置によれば、長期に亘って現像ギャップを維持できるので、長期に亘って高品位な画像を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の一形態である画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】現像装置を含むプロセスカートリッジの断面図である。
【図３】現像装置が備える現像ローラを感光体と共に示した概観図である。
【図４】現像ローラにおけるスリーブに取り付けられたスペーサの要部を示す図である。
【図５】比較例の現像ローラのスペーサの図である。
【図６】窒素酸化物に起因する濃度ムラによる画像欠陥、及び現像ローラのピッチムラによる画像欠陥の評価の結果を示す図である。
【図７】窒素酸化物に起因する濃度ムラによる画像欠陥を示すサンプル図である。
【図８】窒素酸化物に起因する現像ローラのピッチムラによる画像欠陥を示すサンプル図である。
【図９】窒素酸化物に起因する濃度ムラによる画像欠陥、及び現像ローラのピッチムラによる画像欠陥が現れていない正常な画像のサンプル図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置に係る好適な実施の形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の一形態である画像形成装置の構成を示す図で、図中、１００は画像形成装置を示す。画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データまたは原稿読み取りにより得られた画像データに基づいて、記録媒体である記録用紙に対して多色または単色の画像を形成する装置であり、装置本体１１０と、自動原稿処理装置１２０とを含んで構成されている。
【００２７】
装置本体１１０は、露光ユニット１と、４つの画像形成部Ｐと、中間転写ベルト６１を含む中間転写ユニット６と、定着ユニット７と、内部給紙ユニット８１と、手差し給紙ユニット８２と、排紙ユニット９１とを含む。装置本体１１０の上部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台９２が設けられ、原稿載置台９２の上側には自動原稿処理装置１２０が取り付けられている。自動原稿処理装置１２０は、原稿載置台９２上に自動で原稿を搬送する。また自動原稿処理装置１２０は矢印Ｍ方向に回動自在に構成され、原稿載置台９２の上を開放することにより原稿を手置きで置くことができるようになっている。
【００２８】
画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）、ならびにカラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データを用いて、画像形成部Ｐにおいて画像形成を行う。４つの画像形成部Ｐは、中間転写ベルト６１の移動方向（回転方向）に一列に配置されている。
【００２９】
４つの画像形成部Ｐは、それぞれ同様の構成であり、帯電装置５、感光体３、クリーナユニット４、および本発明に係る現像装置２を有している。感光体３は像担持体であり、この周囲に、現像装置２、クリーナユニット４および帯電装置５が配置される。また、４つの画像形成部Ｐの各現像装置２には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色トナー（現像剤）が収容されている。本実施形態では、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた二成分現像方式を例示する。なお、一成分現像方式であってもよい。
感光体３は、円筒状のドラム形状を呈し、図示しない駆動手段によって軸線まわりに回転駆動される。感光体３は、円筒状の導電性基体、および、導電性基体の表面に設けられる感光層を有する。
【００３０】
帯電装置５は、例えばスコロトロン型の放電器を備え、該放電器が感光体３の軸線方向に沿って感光体３に近接して配置される。そして、放電器より感光体３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。なお、図１では非接触式の帯電装置５を例示したが、帯電ローラを備えた接触式の帯電装置であってもよい。
【００３１】
露光ユニット１は、レーザ出射部および反射ミラーなどを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。露光ユニット１は、自動原稿処理装置１２０または外部から伝達された画像データに応じて変調されるレーザ光を出射するレーザ出射部と、レーザ出射部から出射されるレーザ光を主走査方向に偏向させるポリゴンミラーと、ポリゴンミラーにより主走査方向に偏向されるレーザ光を感光体３の表面に結像するように収束する収束レンズと、収束レンズにより収束されるレーザ光を反射する反射ミラーとを含んで構成される。
【００３２】
レーザ出射部から出射されるレーザ光は、ポリゴンミラーにより偏向され、さらに収束レンズにより収束され、反射ミラーによって反射されて、所定の電位および極性に帯電する感光体３の表面に照射され、画像データに応じた静電潜像が感光体３に形成される。なお、露光ユニット１としては、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）の他、ＥＬ（Electro Luminescence）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子をアレイ状に並べた書込み装置（例えば、書込みヘッド）を使用することもできる。
【００３３】
現像装置２は、感光体３に対向しかつ後述する現像ローラのスペーサが感光体３に圧接するように設けられ、感光体３の表面に形成される静電潜像に現像剤であるトナーを供給して、静電潜像を顕像化させるものである。
【００３４】
クリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体３の表面に残留したトナーを、除去・回収する。中間転写ユニット６は、感光体３の上方に配置され、中間転写ベルト６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、一次転写ローラ６４、および中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備えている。
【００３５】
中間転写ベルト６１は、中間転写ベルト駆動ローラ６２と中間転写ベルト従動ローラ６３との間に張架されてループ状の移動経路を形成している無端状のベルト部材であり、その厚みは１００μｍ〜１５０μｍ程度である。この中間転写ベルト６１を挟んで感光体３に対向する位置に、一次転写ローラ６４が配置されている。中間転写ベルト６１が感光体３に対向する位置が一次転写位置である。
【００３６】
一次転写ローラ６４には、感光体３の表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト６１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体３に形成された各色相のトナー像は中間転写ベルト６１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト６１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。但し、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの画像形成部Ｐの各感光体３のうち、入力された画像データの色相に対応する一部のみにおいて静電潜像およびトナー像の形成が行われる。
【００３７】
例えば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体３のみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト６１の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。一次転写ローラ６４は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えば、ステンレス）を素材とする軸の表面を導電性の弾性材（例えば、ＥＰＤＭ：エチレンプロピレン共重合ゴム、発泡ウレタンなど）により被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト６１に均一に高電圧を印加する。
【００３８】
一次転写ローラ６４によって中間転写ベルト６１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト６１の回転によって、二次転写ローラ１０との対向位置である二次転写位置に搬送される。
【００３９】
二次転写ローラ１０は、画像形成時において、内周面が中間転写ベルト駆動ローラ６２の周面に接触する中間転写ベルト６１の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。内部給紙ユニット８１または手差し給紙ユニット８２から給紙された記録用紙が二次転写ローラ１０と中間転写ベルト６１との間を通過する際に、二次転写ローラ１０にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト６１の外周面から記録用紙の表面にトナー像が転写される。
【００４０】
感光体３の一部または全部から中間転写ベルト６１に付着したトナーのうち記録用紙上に転写されずに中間転写ベルト６１上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって除去・回収される。中間転写ベルトクリーニングユニット６５には、中間転写ベルト６１に当接してトナーを除去するクリーニングブレードが備えられている。
【００４１】
定着ユニット７は、ヒートローラ７１および加圧ローラ７２を有する。トナー像が転写された記録用紙は、定着ユニット７へ導かれ、ヒートローラ７１と加圧ローラ７２との間を通過することで加熱および加圧される。これによって、トナー像が、記録用紙の表面に堅牢に定着する。なお、定着ユニット７においてヒートローラ７１には、外部からヒートローラ７１を加熱する外部定着ベルト７３が接触して設けられ、図示しない温度検出器によって検出される温度データに基づいて、ヒートローラ７１が所定の定着温度となるように制御される。トナー像が定着した記録用紙は、搬送ローラ１２ｂによって排紙ユニット９１上へ排出される。
【００４２】
画像形成装置１００には、内部給紙ユニット８１および手差し給紙ユニット８２に収容されている記録用紙を二次転写ローラ１０と中間転写ベルト６１との間および定着ユニット７を経由して排紙ユニット９１へ送るための略垂直方向に延びる用紙搬送路Ｓが設けられている。用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１１ａ，１１ｂ、複数の搬送ローラ１２ａ〜１２ｄ、レジストローラ１３が配置されている。
【００４３】
画像形成装置１００において、内部給紙ユニット８１および手差し給紙ユニット８２から搬送される記録用紙は、用紙搬送路Ｓの搬送ローラ１２ａによってレジストローラ１３まで搬送され、レジストローラ１３によって所定のタイミングで二次転写ローラ１０に搬送されて、二次転写ローラ１０と中間転写ベルト６１との間を通過したときにトナー像が転写される。トナー像が転写された記録用紙は、定着ユニット７を通過することによってトナー像が熱で溶融・固着され、搬送ローラ１２ｂを経て排紙ユニット９１上に排出される。
【００４４】
また、画像形成装置１００において、記録用紙の両面に画像を形成する両面印字の場合には、片面印字が終了し、定着ユニット７を通過した記録用紙は、その後端が搬送ローラ１２ｂで把持されたときに、搬送ローラ１２ｂが逆回転することによって記録用紙を搬送ローラ１２ｃ，１２ｄに導く。搬送ローラ１２ｃ、１２ｄに導かれた記録用紙は、レジストローラ１３、二次転写ローラ１０および定着ユニット７を通過し、裏面の印字が行われて、排紙ユニット９１に排出される。
【００４５】
図２は、現像装置２を含むプロセスカートリッジ５０の断面図である。
【００４６】
画像形成部Ｐを構成するプロセスカートリッジ５０は、現像装置２、帯電装置５、感光体３、及びクリーナユニット４を含んでいる。現像装置２は、感光体３に対向して配され、感光体３表面の静電潜像にトナーを供給するマグネットローラよりなる現像ローラ（現像剤担持体）２０と、現像装置２内部のトナーを撹拌する撹拌部材２５・２５とが配設されている。また、現像ローラ２０の外周部であって、現像ローラ２０と感光体３とが対向する位置よりも現像ローラ２０の回転方向上流には、現像ローラ２０表面に担持されて感光体３との対向位置へと搬送されるトナー層（磁気ブラシ）の厚さを規制するするドクターブレード２３が配設されている。
【００４７】
帯電装置５は、現像装置２に対して、感光体３の回転方向に上流側に配され、さらにその上流側に、クリーナユニット４が配設されている。クリーナユニット４は、感光体３の表面に先端が当接され、感光体３表面に付着した残留トナーを掻き取るクリーニングブレード４０を備えている。
【００４８】
図３は、現像装置２が備える現像ローラ２０を感光体３と共に示した概観図である。前述したように、現像装置２は、感光体３表面の静電潜像にトナーを供給する現像ローラ２０を備えており、この現像ローラ２０が、図示しない軸受部にて、感光体３の軸線方向に沿って感光体３の表面に圧接配置されている。
【００４９】
本実施形態の現像ローラ２０は、上述したように、マグネットローラであるので、非磁性体からなる円筒状のスリーブ２０Ａと、スリーブ２０Ａの内側に配設された、図示しない磁界発生手段（磁極）とを備える。現像ローラ２０の両端部には、現像ローラ軸２２・２２が設けられており、これら現像ローラ軸２２・２２が上記軸受部に受けられている。
【００５０】
現像ローラ軸２２・２２のうち、スリーブ２０Ａと一体に動く方の現像ローラ軸２２に、図示しないモーターやギア等からなる駆動手段が接続されている。また、もう一方の現像ローラ軸２２は、スリーブ２０Ａの内部にまで伸びており、この現像ローラ２０の周囲に磁界発生手段が取り付けられ、固定されている。これにより、現像ローラ２０は、磁界発生手段は回転せず、その周囲のスリーブ２０Ａのみが、表面に磁気ブラシを形成した状態で、図２に示した矢印方向に回転駆動される。
【００５１】
上記スリーブ２０Ａの材質は特に限定されるものではないが、例えば、非磁性のステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属材料などを用いることができる。また、スリーブ２０Ａの表面（外周面）に導電性ゴム弾性材料からなるゴム層を設けてもよい。現像ローラ軸２２・２２の材質も特に限定されるものではないが、例えばステンレス（ＳＵＳ）などの金属が用いられる。
【００５２】
そして、スリーブ２０Ａの外周面であって、長手方向両端部には、スリーブ２０Ａ（現像ローラ）と感光体３との間隔を一定に保持するスペーサ２１・２１が配設されている。スペーサ２１を介して現像ローラ２０が感光体３に圧接されることで、感光体３とスリーブ２０Ａ（現像ローラ２０）との間に、所定寸法の現像ギャップが形成される。なお、スペーサ２１・２１は、感光体３の画像領域外に圧接される。スペーサ２１・２１は、スリーブ２０Ａの外周面に固定されており、スリーブ２０Ａの回転駆動によりスリーブ２０Ａと一体的に回転駆動される。このとき、スペーサ２１・２１は、スペーサ２１・２１の外周面が感光体３表面を擦るように回転する。そして、スペーサ２１・２１が設けられることで、スリーブ２０Ａの外周面が感光体３表面に接触することはなく、スリーブ２０Ａと感光体３との間には、スペーサ２１・２１の肉厚（径方向の厚み）に応じた所定の寸法よりなる現像ギャップが確保される。
【００５３】
上記スペーサ２１の材質としては、例えば、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ポリエチレン、ウレタンゴム、或いはＮＢＲゴム（ニトリルゴム）が好ましい。プロセス速度が３６０ｍｍ/ｓｅｃ以上の高速機では、スペーサ２１の耐磨耗性が重要となるので、ＰＯＭやポリエチレンが良好な耐久性を持つ材質が好ましい。また、プロセス速度が２００ｍｍ/ｓｅｃ未満の低速機では、ＰＯＭやポリエチレン以外に、ウレタンゴム、ＮＢＲゴムを用いることができる。なお、材質はこれらに限定されるものではなく、その他のものを使用してもよい。
【００５４】
図４は、現像ローラ２０におけるスリーブ２０Ａに取り付けられた上記スペーサ２１・２１の要部を示す図である。
【００５５】
本発明の主たる特徴部分は、現像ギャップを長期に亘って一定寸法に維持し、現像ローラの回転を円滑にし、画像濃度ムラや、現像ローラのピッチムラのない高品位な画像を提供することにある。このための構成として、現像装置２は、現像ローラ２０のスペーサ２１・２１の少なくとも感光体３表面を摺動する外周面２１ａに、帯電装置５が感光体３を帯電させるときに発生する放電生成物を吸着除去する吸着層２７を形成しており、本実施形態の現像装置２では、現像ローラ２０のスペーサ２１・２１の全表面に、吸着層２７（図中、ハッチング部分）を形成している。
【００５６】
スペーサ２１・２１の外周面２１ａは、感光体３表面を摺動する面であるので、この面の劣化が、現像ギャップに最も影響する。そのため、少なくとも、外周面２１ａに吸着層２７を形成してこの面を保護することで、現像ギャップを効果的に維持できる。
【００５７】
なお、最も好ましくは、スペーサ２１・２１の全表面に被覆するように吸着層２７を形成することであるが、スリーブ２０Ａに接着に影響が有る場合は、スペーサ２１・２１の内周面を除く、露出されている面全体に吸着層２７を設けるようにしてもよい。
【００５８】
上記の吸着層２７としては、例えば、ゼオライト、シリカアルミナ系吸着剤、シリカゲル、アルミナゲル、活性アルミナなどを挙げることができるが、特に吸着性能に優れたゼオライトを用いることが望ましい。このゼオライトは、ＴＯ４四面体（Ｔ＝Ｓｉ，Ａｌ）が頂点の酸素（Ｏ）原子を共有した三次元ネットワークの構造を持ち、構造を壊さずに脱着が可能なゼオライト水と交換可能な陽イオンとを含むアルミノケイ酸塩質の結晶材料であり、結晶中に微細な細孔を有する。
【００５９】
上記のようにして、現像ローラ２０のスペーサ２１・２１の少なくとも外周面２１ａ、好ましくは露出した面全面に、より好ましくは全表面に、ゼオライト等の吸着層を設けることにより、現像装置２における放電により発生し、感光体近傍の空気中に浮遊する窒素酸化物（ＮＯｘ）を効果的に吸着除去することができる。また、窒素酸化物（ＮＯｘ）が除去されることで、硝酸の生成を抑えることができるため、スペーサ２１・２１の露出している表面への硝酸の付着を減少させることができる。これにより、スペーサ２１・２１の外周面と感光体３との摺動性を良好に維持し、画像濃度ムラや、現像ローラのピッチムラのない高品位な画像を提供することにある。
【００６０】
なお、ゼオライトからなる吸着層２７を、スペーサ２１・２１の表面に形成する方法としては、例えば、トリエチレングリコール（ＴＥＧ）中にゼオライト粒子が分散されたペースト状の分散液を用いて塗布により形成する方法が知られている（例えば、「古島 健，清水 康嗣，伊東 章、Journal of Japan Petroleum Institute Vol.47,Vol.6 2004 ゼオライト混入トリエチレングリコール液体膜の除湿性能」を参照）。
【００６１】
ここで、スペーサ２１の全表面に、酸化アルミ微粒子（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）層をスパッタリングにより形成した後に、この多孔質基材となるＡｌ２Ｏ３層上に、ゼオライトからなる吸着層２７を形成する。このゼオライト層の形成に関しては、例えば、ゼオライト種結晶分散液（スラリー）をＡｌ２Ｏ３（多孔質基材）層上にコーティング（塗布）し、水熱合成などで成長させることで行うことができる。
【００６２】
より具体的には、例えば、ＺＳＭ−５型のゼオライト粉末を水等の分散媒に分散して得られた種結晶スラリーを、ゼオライト膜を成膜しようとする多孔質基材の表面に塗布する。塗布の方法は特に限定するものではないが、例えば、種結晶スラリー中に多孔質基材を浸漬するディップコート法などを好適に用いることができる。
【００６３】
また、ゼオライトの水熱合成は、具体的には、種結晶を付着させた多孔質基材を、少なくとも構造規定剤、水、及び珪素源を含有するゼオライト合成用原料溶液中に浸漬した状態で加熱処理することにより行う。
【００６４】
種結晶を水熱合成により成長させ成膜されてなるゼオライト膜は、通常、酸素含有雰囲気下で熱処理が施されてから各種用途に使用される。この熱処理によって、合成されたゼオライト膜中に残存する構造規定剤を焼失させることができる。熱処理の条件は、構造規定剤の種類等により異なるが、例えば、構造規定剤が１-アダマンタンアミンである場合
、すなわち、合成すべきゼオライトがＤＤＲ型ゼオライトである場合、大気雰囲気下、６５０〜９００℃の温度で、１〜１０時間、加熱することによって、合成されたゼオライト中に残存する１-アダマンタンアミンを焼失させることができる。
【００６５】
上記構成では、現像ローラ２０としてマグネットローラを例示したが、磁界発生手段を備えない現像ローラであってもよい。また、本発明が範疇とする現像装置としては、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤に対応した二成分現像方式のものでも、非磁性或いは磁性トナーの一成分現像剤に対応した一成分現像方式のものでもよい。
【００６６】
ここで、ゼオライトからなる吸着層２７の厚みは、４０μｍ以上１００μｍ以下とすることが望ましい。これについて、以下の図６に示す評価結果に基づいて説明する。
＜画像欠陥の評価＞
本実施例では、吸着層を設けない構成を含め、吸着層の膜厚が異なる１０種類（８つの実施例と２つの比較例）のスペーサを備えた現像装置２を作製し、各現像装置２を画像形成装置１００に搭載した。
【００６７】
現像装置２の構成は、図３に示した通りであり、ゼオライトからなる吸着層（ゼオライト層）を、現像ローラ２０のスペーサ２１・２１の全表面に形成した。スペーサ２１・２１の肉厚は０．５ｍｍ（現像ギャップ）に設定した。また、スペーサ２１・２１の材質はＰＯＭとした。
【００６８】
画像形成装置１００としては、シャープ製 ＭＸ−２３０１ＦＮを改造して二成分現像剤を用いた。ここで、現像ローラ２０はφ２０ｍｍでローレット（溝）スリーブ、スペーサ２１の直径はφ２１ｍｍ、感光体３の直径はφ３０ｍｍとした。
【００６９】
このような画像形成装置１００における記録用紙に対する画像形成動作を、硝酸が生成され易い温度３５℃、湿度８５％の高温高湿環境条件下で、１０万枚の耐久試験を行った。
【００７０】
１０万枚連続通紙後に得られる記録用紙を用いて、コピー画像における画像濃度ムラと、現像ローラの回転周期に同期したピッチムラの発生状態を目視評価した。
【００７１】
画像濃度ムラは、現像ローラ両端の各スペーサの劣化状態が均一ではないため、現像ローラ軸方向の画像濃度が均一ではなくなる。図７に、画像濃度ムラの発生した画像サンプルを示す。現像ローラのスペーサがたわんで変形することにより、現像ギャップが小さくなる。現像ギャップが小さくなった部分では、現像電界強度が大きくなり、画像濃度及び地肌カブリが増加する。また、劣化状態によって、１つのスペーサ内の外径も均一ではなくなるため、現像ローラの回転周期に同期してピッチムラが発生する。図８に、ピッチムラの発生した画像サンプルを示す。また、図９に、画像濃度ムラもピッチムラも発生していない正常な画像サンプルを示す。
【００７２】
図６の評価結果における、画像濃度ムラの◎、○、△、×の意味は次の通りである。
◎：画像濃度ムラによる画像欠陥の発生なし。
○：淡い縦黒スジ（幅１０ｍｍ程度）が１〜２本発生。
△：濃い縦黒スジ（幅２０ｍｍ程度）が発生。
×：図７のような顕著な高濃度部及び地肌かぶりが発生。
【００７３】
図６の評価結果におけるピッチムラの◎、○、△、×の意味は次の通りである。
◎：ピッチムラによる画像欠陥の発生なし。
○：淡い横白スジ（幅３ｍｍ程度が１〜２本発生）。
△：明らかに横白スジ（幅５ｍｍ程度）が発生。
×：図８のような顕著な横白スジが発生。
【００７４】
図６において、比較例１（３０μｍ）のようにゼオライト層の厚さが４０μｍ未満であると、窒素酸化物（ＮＯｘ）の吸着効果はある程度あるものの、現像ローラ２０の回転に伴って、ゼオライト層が研磨され、１０万枚通紙後は吸着効果を維持することはできないものと考えられる。また、図５に、比較例２（０μｍ）の現像ローラのスペーサ２０１の状態を示す。スペーサ２０１が劣化して外周面が波打つように劣化していた。また、実施例８（１５０μｍ）のようにゼオライト層の厚みが１００μｍを超えると、長期に渡って吸着効果を持続させることができると考えられるが、ゼオライトの使用量が増大するため、コストアップとなる。
【００７５】
これらの評価結果から、大きなコストをかけることなく、１０万枚以上の長期に渡って吸着効果を持続可能とするためには、ゼオライト層の厚みを、４０μｍ以上１００μｍ以下とすることが望ましく、より望ましい範囲は、５０μｍ以上１００μｍ以下であると言える。
【００７６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
２ 現像装置
３ 感光体（像担持体）
４ クリーナユニット
５ 帯電装置
２０ 現像ローラ（現像剤担持体）
２０Ａ スリーブ
２１ スペーサ
２１ａ 外周面
２２ 現像ローラ軸
２７ 吸着層
１００ 画像形成装置
１１０ 装置本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体表面の長手方向端部に設けられた、現像剤担持体から現像剤が供給される像担持体と前記現像剤担持体との間隔を一定に保持するスペーサとを有する現像装置において、
前記スペーサの表面であって、少なくとも前記像担持体と接する外周面に、放電に伴い発生する放電生成物を吸着除去する吸着層が形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記スペーサにおける全表面に前記吸着層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記吸着層は、ゼオライトで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記吸着層の厚みは、４０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記スペーサの材質が、ＰＯＭ、ポリエチレン、ウレタンゴム、或いはＮＢＲゴムの何れかであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体表面の長手方向端部に設けられた、現像剤担持体から現像剤が供給される像担持体と前記現像剤担持体との間隔を一定に保持するスペーサとを有する現像装置において、
前記スペーサの表面であって、少なくとも前記像担持体と接する外周面に、放電に伴い発生する放電生成物を吸着除去する吸着層が形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記スペーサにおける全表面に前記吸着層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記吸着層は、ゼオライトで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記吸着層の厚みは、４０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記スペーサの材質が、ＰＯＭ、ポリエチレン、ウレタンゴム、或いはＮＢＲゴムの何れかであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２３２４５６（Ｐ２０１１−２３２４５６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０１２３２（Ｐ２０１０−１０１２３２）
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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