現像装置及び画像形成装置
【課題】リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することができる、タッチダウン方式の現像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像として顕像化させる現像装置であって、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を表面上に担持して、担持した２成分現像剤を搬送する磁気ローラと、前記像担持体及び前記磁気ローラのそれぞれに対向して配置され、前記磁気ローラによって搬送された２成分現像剤と接触又は近接して、前記２成分現像剤中のトナーを表面上に担持して、担持したトナーを前記像担持体の近傍まで搬送する現像ローラとを備え、前記現像ローラとして、少なくとも表面部が酸化チタン粒子と樹脂とを含有する樹脂層で構成されるローラを用いる現像装置を用いる。
【解決手段】像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像として顕像化させる現像装置であって、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を表面上に担持して、担持した２成分現像剤を搬送する磁気ローラと、前記像担持体及び前記磁気ローラのそれぞれに対向して配置され、前記磁気ローラによって搬送された２成分現像剤と接触又は近接して、前記２成分現像剤中のトナーを表面上に担持して、担持したトナーを前記像担持体の近傍まで搬送する現像ローラとを備え、前記現像ローラとして、少なくとも表面部が酸化チタン粒子と樹脂とを含有する樹脂層で構成されるローラを用いる現像装置を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及び前記現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの複合機等の電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられる現像装置としては、種々の現像方式の現像装置があるが、例えば、いわゆる、タッチダウン現像方式の現像装置が、高画質な画像が形成できる点等から好適に用いられている。タッチダウン現像方式の現像装置は、現像剤として、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いる現像装置であって、２成分現像剤を担持して搬送する磁気ローラ（現像剤担持体）と、像担持体及び前記磁気ローラのそれぞれに対向して配置され、２成分現像剤中のトナーを担持して搬送する現像ローラ（トナー担持体）とを備える現像装置である。すなわち、２成分現像剤を磁気ローラの表面上に担持させて搬送し、搬送された２成分現像剤を、現像ローラと接触又は近接させることによって、前記２成分現像剤中のトナーを現像ローラの表面上に移行させ、移行されたトナーを現像ローラに担持して前記像担持体の近傍まで搬送し、搬送されたトナーを前記像担持体の表面に向かって飛翔させて現像する現像装置である。このような現像装置を備えた画像形成装置は、前記現像装置によって形成されたトナー像を用紙等の記録媒体に転写し、その後、そのトナー像を記録媒体に定着させることによって、画像を記録媒体上に形成する。
【０００３】
そして、前記現像装置は、現像ローラと感光体ドラムとが離間しており、現像ローラによって搬送されたトナーを感光体ドラムに飛翔させる際、感光体ドラム（Ｄ）と現像ローラの現像スリーブ（Ｓ）との間（ＤＳ間）に電圧を印加して、ＤＳ間に電界を形成させる。
【０００４】
また、前記現像ローラとしては、例えば、表面部が樹脂層で構成されるローラ等が用いられる。そして、前記樹脂層に、抵抗調整剤として導電材を添加して、前記樹脂層の、表面抵抗率等の抵抗値を調整している。また、前記導電材としては、コスト等の関係から、通常、カーボンブラックが用いられている。そして、カーボンブラックは、導電性が高く、樹脂層の抵抗率を低くする性能が高い導電材料であるので、樹脂層を比較的高い抵抗値、すなわち中程度の抵抗値に安定して調整することが困難であった。そこで、導電材としてカーボンブラックを用い、比較的低い抵抗値になるように、樹脂層の抵抗値を調整した現像ローラ等が用いられている。
【０００５】
一方、現像装置は、画像形成速度の高速化のために、現像時間の短時間化が求められている。この要求を満たすためには、例えば、ＤＳ間に印加する電圧を高電圧化し、ＤＳ間に電界強度の強い電界を形成させることが考えられる。しかしながら、強い電界強度を形成させた場合、離間している現像ローラと感光体ドラムとの間にリーク電流が流れる、いわゆるリーク現象が発生しやすくなってしまう傾向があった。このリーク現象の発生を抑制するためには、上述したような樹脂層を備える現像ローラの場合、樹脂層に添加させるカーボンブラックの量を少なくして、樹脂層の抵抗値を高めることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、カーボンブラックの添加量を少なくして、樹脂層の抵抗値を高めた場合、画像濃度が低下するという問題があった。このことは、ＤＳ間に電圧を印加すると、前記現像ローラの表面に電荷が蓄積されやすく、その表面に蓄積された電荷によって、現像ローラによって搬送されるトナー量が低下するためであると考えられる。
【０００７】
したがって、カーボンブラックの添加量を調整して、リーク現象の発生を抑制しつつ、良好な画像濃度の画像を得ることは、困難であった。また、アモルファスシリコン感光体の絶縁破壊電圧は、１．６ｋＶ程度であり、有機感光体の絶縁破壊電圧は、６．０ｋＶ程度であるので、像担持体として、アモルファスシリコン感光体を用いた場合、アモルファスシリコン感光体が有機感光体と比較してリーク現象の発生しやすいものである。よって、像担持体として、アモルファスシリコン感光体を用いた場合、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することは、特に困難であった。
【０００８】
また、表面部が樹脂層で構成される現像ローラを備えた他の現像方式の現像装置としては、例えば、下記特許文献１に記載の現像装置が挙げられる。特許文献１には、基体と、前記基体上に形成された、被覆層用結着樹脂及び正帯電性物質を含有する樹脂層とを有する現像ローラを備え、現像剤として、結着樹脂及び着色剤を含有し、所定の円形度を有するトナー粒子と導電性微粒子とを有する現像剤を用いる２成分現像装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１６２１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、タッチダウン方式の現像装置において、２成分現像剤中のトナーを搬送する現像ローラの表面部を構成する樹脂層の抵抗値をカーボンブラックで調整することによって、リーク現象の発生を抑制しつつ、良好な画像濃度を有する画像を得ることは、困難であった。
【００１１】
また、特許文献１においては、現像ローラの表面に被覆される樹脂層に、正帯電性物質とともに、導電性物質を含有しているが、この導電性物質は、現像ローラで搬送する、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤の過剰帯電を防止するために添加している。そして、２成分現像剤を搬送する現像ローラは、２成分現像剤に含まれるトナーのみを搬送するものとは異なるものであり、表面に被覆された樹脂層に求められる性能が異なる。すなわち、導電性物質の種類や添加量を調整して、リーク現象の発生を抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することを目指すものではなかった。したがって、現像ローラの表面に被覆される樹脂層に、正帯電性物質とともに、２成分現像剤の過剰帯電を防止するために導電性物質が添加された現像ローラを、タッチダウン方式の現像装置にそのまま適用しても、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することができなかった。なお、特許文献１には、導電性物質として、カーボンブラック等のカーボン系の材料とともに、酸化チタンが例示されている。しかしながら、実施例で実際に検討しているのがカーボン系の材料であることから、特許文献１においては、酸化チタンが、タッチダウン方式の現像装置に用いられる現像ローラの樹脂層に添加して、リーク現象の抑制と画像濃度の向上の両立を図ることができるものとは、全く認識されていなかったことがわかる。
【００１２】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、タッチダウン方式の現像装置であって、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することができる現像装置を提供することを目的とする。また、前記現像装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者等は、詳細に検討した結果、現像ローラの表面部を構成する樹脂層に一般的に含有される導電材、例えば、カーボンブラックを用いた場合、リーク現象の発生を抑制するために、導電材の添加量を減らすと、良好な画像濃度を達成することが困難な理由として、ＤＳ間に電圧を印加すると、前記現像ローラの表面に電荷が蓄積されやすくなるためであると考えた。そして、その表面に蓄積された電荷によって、現像ローラによって搬送されるトナー量が低下すると考えた。さらに、電荷が蓄積されやすい理由としては、導電材の添加量を減らしたために、各導電材間の距離が長くなったためであると考えた。これらのことから、現像ローラの表面部を構成する樹脂層に一般的に含有される導電材、例えば、カーボンブラックより抵抗値が高い粒子を用い、その添加量を高めればよいと考えられる。
【００１４】
しかしながら、抵抗値が単に高い粒子を多く添加して用いただけでは、長期間にわたって画像形成を行うと、画像濃度が低下し、良好な画像濃度を達成することができない場合があった。このことは、ＤＳ間に電圧を印加した際、現像ローラ表面の電位の上昇が緩やかな場合があるためと考えられる。
【００１５】
そこで、本発明者等は、導電材の種類を鋭意検討した結果、以下のような本発明に想到するに到った。
【００１６】
本発明の一態様に係る現像装置は、像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像として顕像化させる現像装置であって、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を表面上に担持して、担持した２成分現像剤を搬送する磁気ローラと、前記像担持体及び前記磁気ローラのそれぞれに対向して配置され、前記磁気ローラによって搬送された２成分現像剤と接触又は近接して、前記２成分現像剤中のトナーを表面上に担持して、担持したトナーを前記像担持体の近傍まで搬送する現像ローラとを備え、前記現像ローラとして、少なくとも表面部が酸化チタン粒子と樹脂とを含有する樹脂層で構成されるローラを用いることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、タッチダウン方式の現像装置であって、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することができる現像装置を提供することができる。
【００１８】
このことは、以下のことによると考えられる。
【００１９】
まず、酸化チタン粒子は、現像ローラの表面部を構成する樹脂層に一般的に含有される導電材、例えば、カーボンブラックより抵抗値が高いだけではなく、比誘電率が３０以上と高いものである。
【００２０】
そして、酸化チタン粒子は、上述したように、抵抗値が比較的高い粒子であるので、樹脂層中に比較的多く含有させて、導電材である各酸化チタン粒子間の距離が短くすることによって、現像ローラの樹脂層における電荷の蓄積を抑制することができる。さらに、酸化チタン粒子が、抵抗値の比較的高い粒子であるので、酸化チタン粒子を比較的高充填にしても、前記現像ローラの樹脂層の抵抗値を高く維持することができ、リーク現象の発生を抑制することができると考えられる。よって、電荷の蓄積による画像濃度の低下を抑制しつつ、リーク現象の発生を抑制することができると考えられる。
【００２１】
さらに、酸化チタン粒子は、比誘電率が高いので、樹脂層の静電容量を充分に高めることができると考えられる。そのために、低い電圧で電荷を蓄積させることが可能となり、現像ローラの電位上昇を低く抑えることができると考えられる。
【００２２】
現像ローラの電位上昇を低く抑えることができるので、経時的な電位上昇も抑制されると考えられる。よって、長期間にわたって画像形成を行っても、画像濃度の低下が抑制させると考えられる。
【００２３】
したがって、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することができると考えられる。
【００２４】
また、前記現像装置において、前記現像ローラの表面抵抗率が、１×１０１２Ω／□未満であることが好ましい。このような構成によれば、リーク現象の発生のより抑制しつつ、より良好な画像濃度を達成することができる。特に、長期間にわたって画像形成を行った際の画像濃度の低下をより抑制できる。このことは、前記現像ローラの表面抵抗率が、１×１０１２Ω／□未満となるように、前記現像ローラの樹脂層に、上述したような、抵抗値が高く、さらに比誘電率の高い酸化チタン粒子を含有させることによって、前記樹脂層の静電容量をより高められるためと考えられる。
【００２５】
また、前記現像装置において、前記酸化チタン粒子の含有量が、前記樹脂１００質量部に対して、７０〜３００質量部であることが好ましい。このような構成によれば、リーク現象の発生のより抑制しつつ、より良好な画像濃度を達成することができる。このことは、酸化チタン粒子の脱落を抑制でき、さらに、リーク現象の発生の抑制と、良好な画像濃度との両立を図る効果を充分に発揮できる好適な含有量であるためであると考えられる。
【００２６】
また、前記現像装置において、前記酸化チタン粒子の平均一次粒子径が、１０〜５０ｎｍであることが好ましい。このような構成によれば、リーク現象の発生のより抑制しつつ、より良好な画像濃度を達成することができる。このことは、酸化チタン粒子を樹脂に比較的高充填させた場合、樹脂中に酸化チタン粒子が比較的均一に分散するためであると考えられる。よって、酸化チタン粒子を比較的高充填にしても、前記現像ローラの樹脂層の抵抗値を高く維持することができ、リーク現象の発生を抑制することができると考えられる。
【００２７】
また、本発明の他の一態様に係る画像形成装置は、前記現像装置と像担持体とを備えることを特徴とする。
【００２８】
上記の構成によれば、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を、長期間にわたって画像形成を行っても維持できる、高画質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することができる。
【００２９】
また、前記画像形成装置において、前記像担持体が、アモルファスシリコン感光体であることが好ましい。
【００３０】
アモルファスシリコン感光体は、一般的に、有機感光体と比較して、表面が摩耗しにくく、耐久性が高いが、リーク現象が発生しやすいことが知られている。このようなアモルファスシリコン感光体を用いた場合であっても、前記現像装置と組み合わせて用いることによって、リーク現象を抑制することができ、高画質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することができる。すなわち、得られた画像形成装置は、像担持体の耐久性を高めつつ、リーク現象の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、タッチダウン方式の現像装置であって、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することができる現像装置を提供することができる。また、前記現像装置を備える画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置が適用された画像形成装置（複写機）の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す複写機の画像形成部周辺を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る現像装置が適用された、他の画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係る現像装置を示す概略断面図である。
【図５】現像ローラの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る実施形態について説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００３４】
本発明の実施形態に係る現像装置が適用された画像形成装置として、図１に示す複写機６０を例に挙げて説明する。なお、図１は、本発明の実施形態に係る現像装置が適用された画像形成装置（複写機）の構成を示す概略図である。この複写機６０は、複写機本体の下部に配設された給紙部２００と、この給紙部２００の上方に配設された画像形成部３００と、この画像形成部３００よりも排出側に配設された定着部４００と、複写機本体の上部に配設された画像読取部５００と、複写機本体と画像読取部５００との間に配置された排紙部６００とを含む、いわゆる胴内排紙型の複写機である。なお、複写機本体には、前記給紙部２００、前記画像形成部３００、前記定着部４００、及び前記排紙部６００を繋ぐ用紙搬送部１００が備えられている。
【００３５】
前記画像形成部３００は、電子写真方式によって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、回転可能に軸支された感光体ドラム３０１と、この感光体ドラム３０１の周囲にその回転方向Ａに沿って、帯電ユニット３０２と、露光ユニット３０３と、現像ユニット（現像装置）２０と、転写ユニット３０５と、クリーナー３０６とを備えている。現像ユニット２０は、静電潜像をトナーにより現像して、感光体ドラム３０１の表面にトナー像を形成するものである。
【００３６】
前記定着部４００は、前記画像形成部３００の用紙搬送方向の下流側に配置され、前記画像形成部３００においてトナー像が転写された用紙を、一対のローラ（加熱ローラ４０１及び加圧ローラ４０２）によって挟んで加熱し、用紙上にトナー像を定着させるものである。
【００３７】
前記画像読取部５００は、不図示のコンタクトガラス上に載置された原稿に、露光ランプから光を照射し、その反射光を反射鏡を介して光電変換部に導くことにより、原稿の画像情報を読み取るものである。
【００３８】
前記給紙部２００は、複数の給紙カセット２０１，２０２，２２１を備える。このうちの給紙カセット２２１は、複写機側面から用紙を補充するバイパストレイとなっており、蓋部２２２により閉じることができる。
【００３９】
それぞれの給紙カセット２０１，２０２，２２１には用紙搬送路１１０が接続され、この用紙搬送路１１０は、画像形成部３００に向かい、さらに定着部４００を経て排紙部６００に向かっている。これらの用紙搬送路１１０により前記用紙搬送部１００が構成されている。また複写が完了した用紙は、排紙部６００の排出ローラ対６０５から排出トレイ６１０上に排出される。
【００４０】
図２は、前記複写機６０の画像形成部３００周辺を示す模式図である。前記画像形成部３００は、電子写真プロセスによって記録紙１１５に所定のトナー像を形成する部分であり、感光性を有する感光体ドラム３０１の周囲に、感光体ドラム３０１の回転方向Ａに沿って順に、帯電ユニット３０２、露光ユニット３０３、現像ユニット２０、転写ユニット３０５、除電ユニット３０７、及びクリーニングユニット３０６を備えている。なお、前記除電ユニット３０７と前記クリーニングユニット３０６とが逆の配置であっても良い。
【００４１】
前記帯電ユニット３０２は、コロナ放電を発生させることによって感光体ドラム３０１の表面に所定電位を与えるものである。前記露光ユニット３０３は、所望の画像に対応する光を照射することにより感光体ドラム３０１の表面電位を選択的に減衰させて静電潜像を形成するものである。前記現像ユニット２０は、感光体ドラム３０１の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像して、トナー像を形成するものであって、後述する、いわゆるタッチダウン方式の現像装置である。前記転写ユニット３０５は、感光体ドラム３０１上に形成されたトナー像を記録紙１１５上に転写するものである。前記除電ユニット３０７は、感光体ドラム３０１の残留表面電荷をランプ光によって除電するものである。前記クリーニングユニット３０６は、ファーブラシ３１６とゴムブレード３２６とにより構成されており、感光体ドラム３０１の表面に残留したトナーやその添加剤等を除去するものである。なお、図示例のクリーニングユニット３０６は、ファーブラシ３１６とゴムブレード３２６との両方を有するが、一方のみを有するクリーニングユニット３０６の場合もある。
【００４２】
前記画像形成部３００でトナー像が転写された記録紙１１５は、定着部４００（加熱ローラ４０１及び加圧ローラ４０２）により熱と圧力とが加えられてトナー像が定着され、その後排紙ローラ（図示せず）によって排紙トレイ上に排出されるようになっている。
【００４３】
なお、本実施形態に係る画像形成装置は、後述する現像装置を備えるものであれば、特に限定されない。
【００４４】
具体的には、前記画像形成装置として、複写機を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、電子写真方式を利用した画像形成装置であれば、ファクシミリ装置、及びプリンタ等であってもよい。
【００４５】
また、像担持体として、ドラム状の感光体である感光体ドラムを例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、ベルト状の感光体、及びシート状の感光体等に対しても適用できる。
【００４６】
さらに、前記画像形成装置は、用紙に直接トナー像を転写する装置であったが、このような画像形成装置に限定されない。例えば、図３に示すような、複数色のトナー像を中間転写ベルトに、一旦転写して、その中間転写ベルトに転写された複数色のトナー像を用紙に転写する、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置であってもよい。
【００４７】
図３は、本発明の実施形態に係る現像装置が適用された、他の画像形成装置の構成を示す概略図である。
【００４８】
この画像形成装置１は、図３に示すように、箱型の機器本体１ａを有している。この機器本体１ａ内には、用紙Ｐを給紙する給紙部２と、この給紙部２から給紙された用紙Ｐを搬送しながら当該用紙Ｐに画像データ等に基づくトナー像を転写する画像形成部３と、この画像形成部３で用紙Ｐ上に転写された未定着トナー像を用紙Ｐに定着する定着処理を施す定着部４とが設けられている。さらに、前記機器本体１ａの上面には、前記定着部４で定着処理の施された用紙Ｐが排紙される排紙部５が設けられている。
【００４９】
前記給紙部２は、給紙カセット１２１、ピックアップローラ１２２、給紙ローラ１２３，１２４，１２５、及びレジストローラ対１２６を備えている。給紙カセット１２１は、機器本体１ａから挿脱可能に設けられ、各サイズの用紙Ｐを貯留する。ピックアップローラ１２２は、給紙カセット１２１の図１に示す左上方位置に設けられ、給紙カセット１２１に貯留されている用紙Ｐを１枚ずつ取り出す。給紙ローラ１２３，１２４，１２５は、ピックアップローラ１２２によって取り出された用紙Ｐを用紙搬送路に送り出す。レジストローラ対１２６は、給紙ローラ１２３，１２４，１２５によって用紙搬送路に送り出された用紙Ｐを一時待機させた後、所定のタイミングで２次転写ローラ３２とバックアップローラ３５との間の２次転写ニップに供給する。
【００５０】
また、給紙部２は、機器本体１ａの図１に示す左側面に取り付けられる不図示の手差しトレイとピックアップローラ１２７とをさらに備えている。このピックアップローラ１２７は、手差しトレイに載置された用紙Ｐを取り出す。ピックアップローラ１２７によって取り出された用紙Ｐは、給紙ローラ１２３，１２５によって用紙搬送路に送り出され、レジストローラ対１２６によって、所定のタイミングで２次転写ローラ３２とバックアップローラ３５との間の２次転写ニップに供給される。
【００５１】
前記画像形成部３は、画像形成ユニット７と、この画像形成ユニット７によってその表面（接触面）にコンピュータ等から電送された画像データに基づくトナー像が１次転写される中間転写ベルト３１と、この中間転写ベルト３１上のトナー像を給紙カセット２１から送り込まれた用紙Ｐに２次転写させるための２次転写ローラ３２とを備えている。
【００５２】
前記画像形成ユニット７は、上流側（図３では右側）から下流側に向けて順次配設されたブラック用ユニット７Ｋと、イエロー用ユニット７Ｙと、シアン用ユニット７Ｃと、マゼンタ用ユニット７Ｍとを備えている。各ユニット７Ｋ，７Ｙ，７Ｃ及び７Ｍは、それぞれの中央位置に像担持体としての感光体ドラム３０１が矢符（時計回り）方向に回転可能に配置されている。そして、各感光体ドラム３０１の周囲には、帯電器３９、露光装置３８、現像装置（現像ユニット）２０、不図示のクリーニング装置及び除電器等が、感光体ドラム３０１の回転方向上流側から順に各々配置されている。
【００５３】
帯電器３９は、矢符方向に回転されている感光体ドラム３７の周面を均一に帯電させる。帯電器３９としては、例えば、非接触型放電方式のコロトロン型およびスコロトロン型の帯電器、接触方式の帯電ローラおよび帯電ブラシ等が挙げられる。露光装置３８は、いわゆるレーザ走査ユニットであり、帯電器３９によって均一に帯電された感光体ドラム３０１の周面に、画像読取装置等から入力された画像データに基づくレーザ光を照射し、感光体ドラム３０１上に画像データに基づく静電潜像を形成する。前記現像ユニット２０は、感光体ドラム３０１の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像して、トナー像を形成するものであって、後述する、いわゆるタッチダウン方式の現像装置である。そして、このトナー像が中間転写ベルト３１に１次転写される。クリーニング装置は、中間転写ベルト３１へのトナー像の１次転写が終了した後、感光体ドラム３７の周面に残留しているトナーを清掃する。除電器は、１次転写が終了した後、感光体ドラム３７の周面を除電する。クリーニング装置及び除電器によって清浄化処理された感光体ドラム３７の周面は、新たな帯電処理のために帯電器へ向かい、新たな１次転写が行われる。
【００５４】
中間転写ベルト３１は、無端状のベルト状回転体であって、表面（接触面）側が各感光体ドラム３０１の周面にそれぞれ当接するように駆動ローラ３３、従動ローラ３４、バックアップローラ３５、及び一次転写ローラ３６等の複数のローラに架け渡されている。また、中間転写ベルト３１は、各感光体ドラム３０１と対向配置された一次転写ローラ３６によって感光体ドラム３０１に押圧された状態で、前記駆動ローラ３３によって無端回転するように構成されている。駆動ローラ３３は、ステッピングモータ等の駆動源によって回転駆動し、中間転写ベルト３１を無端回転させるための駆動力を与える。従動ローラ３４、バックアップローラ３５、及び一次転写ローラ３６は、回転自在に設けられ、駆動ローラ３３による中間転写ベルト３１の無端回転に伴って従動回転する。これらのローラ３４，３５，３６は、駆動ローラ３３の主動回転に応じて中間転写ベルト３１を介して従動回転するとともに、中間転写ベルト３１を支持する。
【００５５】
１次転写ローラ３６は、１次転写バイアス（トナーの帯電極性とは逆極性）を中間転写ベルト３１に印加する。そうすることによって、各感光体ドラム３７上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム３７と１次転写ローラ３６との間で、駆動ローラ３３の駆動により矢符（反時計回り）方向に周回する中間転写ベルト３１に重ね塗り状態で順次転写（１次転写）される。
【００５６】
２次転写ローラ３２は、トナー像と逆極性の２次転写バイアスを用紙Ｐに印加する。そうすることによって、中間転写ベルト３１上に１次転写されたトナー像は、２次転写ローラ３２とバックアップローラ３５との間の２次転写ニップで用紙Ｐに転写され、これによって、用紙Ｐにカラーの転写画像（未定着トナー像）が転写される。
【００５７】
前記定着部４は、２次転写ニップで用紙Ｐに転写された転写画像に定着処理を施すものであり、通電発熱体により加熱される加熱ローラ４１と、この加熱ローラ４１に対向配置され、周面が加熱ローラ４１の周面に押圧当接される加圧ローラ４２とを備えている。
【００５８】
そして、前記２次転写ニップで２次転写ローラ３２により用紙Ｐに転写された転写画像は、当該用紙Ｐが加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する際の加熱による定着処理で用紙Ｐに定着される。そして、定着処理の施された用紙Ｐは、排紙部５へ排紙されるようになっている。また、本実施形態の画像形成装置１では、定着部４と排紙部５との間に適所に搬送ローラ対６が配設されている。
【００５９】
排紙部５は、画像形成装置１の機器本体１ａの頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ５１が形成されている。
【００６０】
以下、前記画像形成装置に用いられる、本発明の実施形態に係る現像ユニット（現像装置）２０について説明する。本発明の実施形態に係る現像装置は、図４に示すような、いわゆるタッチダウン方式の現像装置である。すなわち、像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像として顕像化させる現像装置であって、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を表面上に担持して、担持した２成分現像剤を搬送する磁気ローラと、前記像担持体及び前記磁気ローラのそれぞれに対向して配置され、前記磁気ローラによって搬送された２成分現像剤と接触又は近接して、前記２成分現像剤中のトナーを表面上に担持して、担持したトナーを前記像担持体の近傍まで搬送する現像ローラとを備える現像装置である。そして、前記現像ローラとして、少なくとも表面部が酸化チタン粒子と樹脂とを含有する樹脂層で構成されるローラを用いることを特徴とするものである。
【００６１】
図４は、前記現像装置２０を示す概略断面図であり、感光体ドラム３０１とともに図示している。
【００６２】
前記現像装置２０は、タッチダウン現像方式の現像装置であり、現像ローラ６１、磁気ローラ６２、撹拌ローラ６３，６４、及びブレード６５等を備える。
【００６３】
撹拌ローラ６３，６４は、らせん状羽根を有しており、互いに逆方向に２成分現像剤を搬送しながら攪拌して、２成分現像剤のトナーを帯電させる。さらに、撹拌ローラ６３は、帯電させたトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を磁気ローラ６２に供給する。
【００６４】
磁気ローラ６２は、内部に固定配置された磁石によって２成分現像剤を吸着させて、２成分現像剤を搬送する。その際、２成分現像剤は、磁気ローラ６２の内部の磁石によって磁気ブラシとなっており、ブレード６５と磁気ローラ６２との間を磁気ブラシが通過する際に、磁気ブラシの厚さが規制される。そして、現像ローラ６１の近傍まで搬送された２成分現像剤中のトナーが、現像ローラ６１と磁気ローラ６２との間に印加した電圧によって、現像ローラ６１に移行する。
【００６５】
現像ローラ６１は、磁気ローラ６２から移行されたトナーを、表面に担持して搬送する。そして、感光体ドラム３０１の近傍まで搬送されたトナーが、感光体ドラム３０１と現像ローラ６１との間の電位差が所定条件を満たした時、感光体ドラム３０１に移行する。
【００６６】
以上の動作によって、現像装置２０は、感光体ドラム３０１上に形成されている静電潜像に基づく現像を行う。
【００６７】
次に、タッチダウン現像方式の現像装置２０に備えられる現像ローラ６１について説明する。図５は、タッチダウン現像方式の現像装置２０に備えられる現像ローラ６１の構成を示す概略図である。図５（ａ）は、現像ローラ６１の一例の断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す現像ローラ６１の斜視図であり、図５（ｃ）は、現像ローラ６１の他の一例の断面図であり、図５（ｄ）は、図５（ｃ）に示す現像ローラ６１の斜視図である。
【００６８】
まず、図５（ａ）に示す現像ローラ６１について説明する。
【００６９】
前記現像ローラ６１は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、円筒状の回転スリーブ１３と、この回転スリーブ１３に内包される固定軸１５とからなり、この固定軸１５の位置が固定された状態でその周囲を前記回転スリーブ１３が回転する構成となっている。
【００７０】
前記回転スリーブ１３は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、基材１９上に樹脂層１８が被覆されている。基材１９は、例えば、アルミニウムやスレンレス鋼等によって構成された円筒状部材である。また、前記固定軸１５は、現像ユニット２０に軸支されるシャフト２２に、複数個のリブ２８によって連結されている。
【００７１】
樹脂層１８は、酸化チタン粒子と樹脂とを含有していれば、特に限定されない。前記樹脂としては、具体的には、例えば、ポリアミド樹脂等のポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン変性ウレタン樹脂やポリアミドウレタン樹脂等が挙げられる。
【００７２】
また、酸化チタン粒子としては、特に限定されないが、平均一次粒子径が、１０〜５０ｎｍであるものが好ましい。酸化チタン粒子が小さすぎると、再凝集が発生し、分散が困難であるという傾向がある。また、酸化チタン粒子が大きすぎると、樹脂に保持する事が困難であり、樹脂から離脱してしまうという傾向がある。また、膜表面の粗さが粗くなり、樹脂層１８表面にトナー等が付着するという傾向がある。
【００７３】
なお、酸化チタンの平均一次粒子径は、製品の規格値や一般的な粒度計等を用いての測定等からわかる。具体的には、例えば、ＣＢＣ株式会社製の振動式粘度計を用いて測定することができる。
【００７４】
また、現像ローラ６１の表面抵抗率、すなわち、樹脂層１８の表面抵抗率が、１×１０１２Ω／□未満であることが好ましく、１×１０７〜１×１０１１Ω／□であることがより好ましい。現像ローラ６１の表面抵抗率が小さすぎると、感光体ドラム（Ｄ）と現像ローラの現像スリーブ（Ｓ）との間（ＤＳ間）にリークが発生するという傾向がある。また、現像ローラ６１の表面抵抗率が大きすぎると、画像濃度が低下するという傾向がある。
【００７５】
なお、現像ローラ６１の表面抵抗率は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準拠の方法により測定した。より具体的には、例えば、株式会社三菱化学アナリテック製のハイレスタＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０型等を用いて測定することができる。
【００７６】
また、酸化チタン粒子の含有量としては、特に限定されない。具体的には、例えば、現像ローラの表面抵抗率が上記範囲内になるような含有量が好ましく、前記樹脂１００質量部に対して、７０〜３００質量部であることがより好ましい。酸化チタン粒子の含有量が少なすぎると、ローラ内に電荷が溜り、連続通紙時に急激な濃度ダウンが発生するという傾向がある。また、酸化チタン粒子の含有量が多すぎると、酸化チタンと樹脂との結着性が弱まり、寿命評価において、樹脂層１８の膜削れが発生するという傾向がある。
【００７７】
前記樹脂層１８の厚みは、２〜１５μｍであることが好ましい。
【００７８】
次に、図５（ｃ）に示す現像ローラ６１について説明する。
【００７９】
前記現像ローラ６１は、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示すように、ローラ本体２４と、ローラ本体２４の表面上に被覆された樹脂層２３とを含む。ローラ本体２４は、ローラ本体２４の両端に勘合されたフランジ（ベアリング入り）によって、シャフト２５に対して回転自在に軸支されている。そして、一端側のフランジにはギアが設けられていて外部からの駆動力を受ける。ローラ本体２４は、例えば、アルミニウム製やステンレス鋼製のいわゆる三ツ矢管等である。樹脂層２３は、前記樹脂層１８と同様のものを使用できる。
【００８０】
また、前記現像ローラ６１の製造方法としては、特に限定されない。具体的には、図５（ａ）に示す現像ローラ６１の場合、例えば、前記樹脂と酸化チタン粒子とを含む樹脂組成物を基材１９上に塗布し、加熱する。そうすることによって、基材１９上に樹脂層１８が形成され、前記現像ローラ６１が製造される。また、図５（ｃ）に示す現像ローラ６１の場合、例えば、前記樹脂と酸化チタン粒子とを含む樹脂組成物をローラ本体２４上に塗布し、加熱する。そうすることによって、ローラ本体２４上に樹脂層２３が形成され、前記現像ローラ６１が製造される。そして、前記樹脂組成物は、前記樹脂と酸化チタン粒子とを含んでいればよく、例えば、基材１９上に均一に塗布するために、溶媒を添加して、酸化チタン粒子が分散した状態の樹脂溶液としてもよい。その際、固形分濃度７０〜２００質量％となるように調整することが好ましい。また、溶媒としては、例えば、シクロヘキサンやメチルエチルケトン等が挙げられる。また、加熱温度としては、例えば、１００〜１５０℃であることが好ましく、加熱時間としては、例えば、１０〜５０分間であることが好ましい。
【００８１】
タッチダウン方式の現像装置の現像ローラとして、前記現像ローラ６１を用いることによって、リーク現象の発生を抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することができる現像装置が得られる。
【実施例】
【００８２】
以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
【００８３】
実施例及び比較例に係る画像形成装置は、複写機（京セラミタ株式会社製のＴＡＳＫａｌｆａ ４００ｃｉ）の現像装置の現像ローラを、以下の現像ローラに交換したものである。なお、交換する現像ローラは、後述するような、表面に樹脂層を設けた現像ローラである。
【００８４】
［実施例１］
まず、実施例１に係る現像ローラの製造方法を以下に示す。
【００８５】
現像ローラとしては、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すような、表面に樹脂層を備えた現像ローラを作製した。
【００８６】
具体的には、まず、ポリアミドウレタン樹脂（信越化学工業株式会社製）１００質量部と、平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子２００質量部とを、固形分濃度２０質量％となるように、メチルエチルケトンに混合した。混合して得られた樹脂組成物を、最終的に得られる樹脂層の層厚が２μｍとなるように、直径３００ｍｍのアルミニウム製のスリーブをローラの表面に、スプレー法で塗布した。その後、８０℃で０．５時間加熱乾燥させた。そうすることによって、実施例１に係る現像ローラが得られた。得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が３×１０１１Ω／□であった。なお、現像ローラの表面抵抗率は、株式会社三菱化学アナリテック製のハイレスタＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０型を用いて測定した。また、酸化チタン粒子の平均一次粒子径は、製品の規格値に基づくものである。
【００８７】
また、前記画像形成装置の他の構成、及び詳細な現像条件等は、以下に示す通りである。
【００８８】
感光体ドラムとしては、直径３０ｍｍのアモルファスシリコン感光体（ａ−Ｓｉ感光体）を用い、周速（ドラム線速）２７０ｍｍ／秒で回転させ、表面電位を２３０Ｖとした。
【００８９】
現像ローラとしては、前記現像ローラを用い、周速４００ｍｍ／秒で回転させた。
【００９０】
磁気ローラとしては、直径２０ｍｍの、ローレット加工を施した磁気ローラを用い、周速６００ｍｍ／秒で回転させた。
【００９１】
感光体ドラムと現像ローラとの間のギャップ（ＤＳギャップ）は、１００μｍであり、現像ローラと磁気ローラとの間のギャップ（ＭＳギャップ）は、３００μｍであった。
【００９２】
現像ローラには、ピーク・ツウ・ピーク値Ｖｐｐ（ｓｌｖ）が１８００Ｖ、バイアス電圧Ｖｄｃ（ｓｌｖ）が５０Ｖ、デューティ比Ｖｄｕｔｙ（ｓｌｖ）が４５％、周波数ｆ（ｓｌｖ）が４．７ｋＨｚとなるような、交流成分を直流成分に重畳した重畳電圧を印加した。
【００９３】
磁気ローラには、ピーク・ツウ・ピーク値Ｖｐｐ（ｍａｇ）が２３００Ｖ、バイアス電圧Ｖｄｃ（ｍａｇ）が３５０Ｖ、デューティ比Ｖｄｕｔｙ（ｍａｇ）が７０％、周波数ｆ（ｍａｇ）が４．７ｋＨｚとなるような、交流成分を直流成分に重畳した重畳電圧を印加した。
【００９４】
そして、トナー及び現像剤としては、上記複写機（京セラミタ株式会社製のＴＡＳＫａｌｆａ ４００ｃｉ）に用いられるトナー及び現像剤を用いた。
【００９５】
［評価］
（リークの発生）
上記の現像条件で、温度２０〜２３℃、相対湿度５０〜６５％ＲＨの、常温常湿度環境下で画像形成を行った。そして、リークの発生が確認されなければ、「○」と評価し、リークの発生が確認されれば、「×」と評価した。
【００９６】
（画像濃度）
リークの発生の評価と同様、上記の現像条件で、温度２０〜２３℃、相対湿度５０〜６５％ＲＨの、常温常湿度環境下で画像形成を行い、以下の基準で評価した。
【００９７】
具体的には、まず、前記現像剤を、画像形成装置の現像剤収容部にセットし、前記画像形成装置の電源を入れて安定させた。その後、常温常湿環境下で、１００％ソリッド部を含むサンプル画像を出力した。なお、この画像を初期画像とした。その後、常温常湿環境下で、前記サンプル画像を１００枚印刷した。この１００枚目に印刷した際に得られた画像を、１００枚印刷後画像とした。
【００９８】
前記初期画像と前記１００枚印刷後画像の１００％ソリッド部の画像濃度（反射濃度ＩＤ）を、反射濃度計（グレタグマクベス社製の分光光度計 ＳｐｅｃｔｒｏＥｙｅＬＴ）を用いて測定した。それぞれを、画像濃度ＩＤ（初期）と画像濃度ＩＤ（１００枚後）とした。
【００９９】
測定した画像濃度ＩＤがともに１．３５以上であれば、「○」と評価し、１．２５以上１．３５未満であれば、「△」と評価し、１．２５未満であれば、「×」と評価した。
【０１００】
（研磨性）
まず、前記現像ローラの表面部を構成する樹脂層を形成させるために用いた樹脂組成物を、円板状のアルミ板上に、バーコーダ法を用いて塗布した。その後、８０℃で０．５時間加熱乾燥させた。そうすることによって、前記現像ローラの表面部を構成する樹脂層と同組成の樹脂層を、前記アルミ板上に形成させたものが得られた。このアルミ板上に形成された樹脂層を、テーバ摩耗試験機（株式会社東洋精機製作所製の摩耗損量測定装置）を使用し、ＪＩＳ−Ｋ−７２０４に準拠の方法により、研磨性を評価した。具体的には、前記テーバ摩耗試験機に、砥石としてＣＳ−１０を用い、前記樹脂層に、前記砥石を接触させ、さらに、前記砥石１個あたり４０ｇの荷重を加えた状態で、砥石を６０ｒｐｍで回転させた。前記砥石を１０００回転させた後、前記樹脂層の、前記砥石が接触していた領域と接触していなかった領域との高さの差を、削れ量として測定した。そして、その削れ量が０．１μｍ以下の場合、「○」と評価し、０．１μｍを超える場合、「×」と評価した。
【０１０１】
なお、ここでの削れ量は、現像ローラの表面部を構成する樹脂層と同組成の樹脂層の削れ量であるので、削れ量が小さいほど、現像ローラの樹脂層が摩耗しにくいことを示すことができる。
【０１０２】
以上の結果を表２に示す。
【０１０３】
［実施例２］
平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子の代わりに、平均一次粒子径１００ｎｍの酸化チタン粒子を用いたこと以外、実施例１と同様である。なお、実施例２で得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が３×１０１１Ω／□であった。そして、実施例１と同様の評価を行った。
【０１０４】
［実施例３］
平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子を２００質量部用いる代わりに、２７５質量部用いること以外、実施例１と同様である。なお、実施例３で得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が１×１０１１Ω／□であった。そして、実施例１と同様の評価を行った。
【０１０５】
［実施例４］
平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子を２００質量部用いる代わりに、１００質量部用いること以外、実施例１と同様である。なお、実施例４で得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が１×１０１２Ω／□であった。そして、実施例１と同様の評価を行った。
【０１０６】
［実施例５］
平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子を２００質量部用いる代わりに、３５０質量部用いること以外、実施例１と同様である。なお、実施例５で得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が５×１０１０Ω／□であった。そして、実施例１と同様の評価を行った。
【０１０７】
［実施例６］
平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子の代わりに、平均一次粒子径２５０ｎｍの酸化チタン粒子を用いたこと以外、実施例１と同様である。なお、実施例６で得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が３×１０１１Ω／□であった。そして、実施例１と同様の評価を行った。
【０１０８】
［比較例１］
平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子を２００質量部用いる代わりに、平均一次粒子径４８ｎｍのカーボンブラックを２０質量部を用いたこと以外、実施例１と同様である。なお、比較例１で得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が５×１０４Ω／□であった。そして、実施例１と同様の評価を行った。
【０１０９】
上記の各条件を表１に示し、各実施例及び比較例の評価を表２に示す。
【０１１０】
【表１】
【０１１１】
【表２】
表２からわかるように、現像ローラとして、少なくとも表面部が酸化チタン粒子と樹脂とを含有する樹脂層で構成されるローラを用いた場合（実施例１〜６）は、リークの発生を抑制できた。これに対して、酸化チタン粒子の代わりにカーボンブラックを用いた場合（比較例１）は、リークの発生を抑制できなかった。
【０１１２】
さらに、現像ローラの表面抵抗率が１×１０１２Ω／□未満の場合（実施例１〜３、実施例５、及び実施例６）は、現像ローラの表面抵抗率が１×１０１２Ω／□以上の場合（実施例４）と比較して、１００枚印刷後であっても、高い画像濃度が保持できた。このことから、現像ローラの表面抵抗率が１×１０１２Ω／□未満であることが好ましいことがわかった。
【０１１３】
また、酸化チタン粒子の含有量が、樹脂１００質量部に対して、７０〜３００質量部である場合（実施例１〜４、及び実施例６）は、酸化チタン粒子の含有量が３００質量部を超える場合（実施例５）より研磨性の評価が好ましかった。このことから、酸化チタン粒子の含有量が、樹脂１００質量部に対して、７０〜３００質量部であることが好ましいことがわかった。
【符号の説明】
【０１１４】
１３ 回転スリーブ
１５ 固定軸
１８，２３ 樹脂層
１９ 基材
２０ 現像装置（現像ユニット）
２２，２５ シャフト
２４ ローラ本体
２８ リブ
６０ 複写機
６１ 現像ローラ
６２ 磁気ローラ
６３ 撹拌ローラ
６５ ブレード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及び前記現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの複合機等の電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられる現像装置としては、種々の現像方式の現像装置があるが、例えば、いわゆる、タッチダウン現像方式の現像装置が、高画質な画像が形成できる点等から好適に用いられている。タッチダウン現像方式の現像装置は、現像剤として、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いる現像装置であって、２成分現像剤を担持して搬送する磁気ローラ（現像剤担持体）と、像担持体及び前記磁気ローラのそれぞれに対向して配置され、２成分現像剤中のトナーを担持して搬送する現像ローラ（トナー担持体）とを備える現像装置である。すなわち、２成分現像剤を磁気ローラの表面上に担持させて搬送し、搬送された２成分現像剤を、現像ローラと接触又は近接させることによって、前記２成分現像剤中のトナーを現像ローラの表面上に移行させ、移行されたトナーを現像ローラに担持して前記像担持体の近傍まで搬送し、搬送されたトナーを前記像担持体の表面に向かって飛翔させて現像する現像装置である。このような現像装置を備えた画像形成装置は、前記現像装置によって形成されたトナー像を用紙等の記録媒体に転写し、その後、そのトナー像を記録媒体に定着させることによって、画像を記録媒体上に形成する。
【０００３】
そして、前記現像装置は、現像ローラと感光体ドラムとが離間しており、現像ローラによって搬送されたトナーを感光体ドラムに飛翔させる際、感光体ドラム（Ｄ）と現像ローラの現像スリーブ（Ｓ）との間（ＤＳ間）に電圧を印加して、ＤＳ間に電界を形成させる。
【０００４】
また、前記現像ローラとしては、例えば、表面部が樹脂層で構成されるローラ等が用いられる。そして、前記樹脂層に、抵抗調整剤として導電材を添加して、前記樹脂層の、表面抵抗率等の抵抗値を調整している。また、前記導電材としては、コスト等の関係から、通常、カーボンブラックが用いられている。そして、カーボンブラックは、導電性が高く、樹脂層の抵抗率を低くする性能が高い導電材料であるので、樹脂層を比較的高い抵抗値、すなわち中程度の抵抗値に安定して調整することが困難であった。そこで、導電材としてカーボンブラックを用い、比較的低い抵抗値になるように、樹脂層の抵抗値を調整した現像ローラ等が用いられている。
【０００５】
一方、現像装置は、画像形成速度の高速化のために、現像時間の短時間化が求められている。この要求を満たすためには、例えば、ＤＳ間に印加する電圧を高電圧化し、ＤＳ間に電界強度の強い電界を形成させることが考えられる。しかしながら、強い電界強度を形成させた場合、離間している現像ローラと感光体ドラムとの間にリーク電流が流れる、いわゆるリーク現象が発生しやすくなってしまう傾向があった。このリーク現象の発生を抑制するためには、上述したような樹脂層を備える現像ローラの場合、樹脂層に添加させるカーボンブラックの量を少なくして、樹脂層の抵抗値を高めることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、カーボンブラックの添加量を少なくして、樹脂層の抵抗値を高めた場合、画像濃度が低下するという問題があった。このことは、ＤＳ間に電圧を印加すると、前記現像ローラの表面に電荷が蓄積されやすく、その表面に蓄積された電荷によって、現像ローラによって搬送されるトナー量が低下するためであると考えられる。
【０００７】
したがって、カーボンブラックの添加量を調整して、リーク現象の発生を抑制しつつ、良好な画像濃度の画像を得ることは、困難であった。また、アモルファスシリコン感光体の絶縁破壊電圧は、１．６ｋＶ程度であり、有機感光体の絶縁破壊電圧は、６．０ｋＶ程度であるので、像担持体として、アモルファスシリコン感光体を用いた場合、アモルファスシリコン感光体が有機感光体と比較してリーク現象の発生しやすいものである。よって、像担持体として、アモルファスシリコン感光体を用いた場合、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することは、特に困難であった。
【０００８】
また、表面部が樹脂層で構成される現像ローラを備えた他の現像方式の現像装置としては、例えば、下記特許文献１に記載の現像装置が挙げられる。特許文献１には、基体と、前記基体上に形成された、被覆層用結着樹脂及び正帯電性物質を含有する樹脂層とを有する現像ローラを備え、現像剤として、結着樹脂及び着色剤を含有し、所定の円形度を有するトナー粒子と導電性微粒子とを有する現像剤を用いる２成分現像装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１６２１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、タッチダウン方式の現像装置において、２成分現像剤中のトナーを搬送する現像ローラの表面部を構成する樹脂層の抵抗値をカーボンブラックで調整することによって、リーク現象の発生を抑制しつつ、良好な画像濃度を有する画像を得ることは、困難であった。
【００１１】
また、特許文献１においては、現像ローラの表面に被覆される樹脂層に、正帯電性物質とともに、導電性物質を含有しているが、この導電性物質は、現像ローラで搬送する、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤の過剰帯電を防止するために添加している。そして、２成分現像剤を搬送する現像ローラは、２成分現像剤に含まれるトナーのみを搬送するものとは異なるものであり、表面に被覆された樹脂層に求められる性能が異なる。すなわち、導電性物質の種類や添加量を調整して、リーク現象の発生を抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することを目指すものではなかった。したがって、現像ローラの表面に被覆される樹脂層に、正帯電性物質とともに、２成分現像剤の過剰帯電を防止するために導電性物質が添加された現像ローラを、タッチダウン方式の現像装置にそのまま適用しても、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することができなかった。なお、特許文献１には、導電性物質として、カーボンブラック等のカーボン系の材料とともに、酸化チタンが例示されている。しかしながら、実施例で実際に検討しているのがカーボン系の材料であることから、特許文献１においては、酸化チタンが、タッチダウン方式の現像装置に用いられる現像ローラの樹脂層に添加して、リーク現象の抑制と画像濃度の向上の両立を図ることができるものとは、全く認識されていなかったことがわかる。
【００１２】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、タッチダウン方式の現像装置であって、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することができる現像装置を提供することを目的とする。また、前記現像装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者等は、詳細に検討した結果、現像ローラの表面部を構成する樹脂層に一般的に含有される導電材、例えば、カーボンブラックを用いた場合、リーク現象の発生を抑制するために、導電材の添加量を減らすと、良好な画像濃度を達成することが困難な理由として、ＤＳ間に電圧を印加すると、前記現像ローラの表面に電荷が蓄積されやすくなるためであると考えた。そして、その表面に蓄積された電荷によって、現像ローラによって搬送されるトナー量が低下すると考えた。さらに、電荷が蓄積されやすい理由としては、導電材の添加量を減らしたために、各導電材間の距離が長くなったためであると考えた。これらのことから、現像ローラの表面部を構成する樹脂層に一般的に含有される導電材、例えば、カーボンブラックより抵抗値が高い粒子を用い、その添加量を高めればよいと考えられる。
【００１４】
しかしながら、抵抗値が単に高い粒子を多く添加して用いただけでは、長期間にわたって画像形成を行うと、画像濃度が低下し、良好な画像濃度を達成することができない場合があった。このことは、ＤＳ間に電圧を印加した際、現像ローラ表面の電位の上昇が緩やかな場合があるためと考えられる。
【００１５】
そこで、本発明者等は、導電材の種類を鋭意検討した結果、以下のような本発明に想到するに到った。
【００１６】
本発明の一態様に係る現像装置は、像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像として顕像化させる現像装置であって、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を表面上に担持して、担持した２成分現像剤を搬送する磁気ローラと、前記像担持体及び前記磁気ローラのそれぞれに対向して配置され、前記磁気ローラによって搬送された２成分現像剤と接触又は近接して、前記２成分現像剤中のトナーを表面上に担持して、担持したトナーを前記像担持体の近傍まで搬送する現像ローラとを備え、前記現像ローラとして、少なくとも表面部が酸化チタン粒子と樹脂とを含有する樹脂層で構成されるローラを用いることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、タッチダウン方式の現像装置であって、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することができる現像装置を提供することができる。
【００１８】
このことは、以下のことによると考えられる。
【００１９】
まず、酸化チタン粒子は、現像ローラの表面部を構成する樹脂層に一般的に含有される導電材、例えば、カーボンブラックより抵抗値が高いだけではなく、比誘電率が３０以上と高いものである。
【００２０】
そして、酸化チタン粒子は、上述したように、抵抗値が比較的高い粒子であるので、樹脂層中に比較的多く含有させて、導電材である各酸化チタン粒子間の距離が短くすることによって、現像ローラの樹脂層における電荷の蓄積を抑制することができる。さらに、酸化チタン粒子が、抵抗値の比較的高い粒子であるので、酸化チタン粒子を比較的高充填にしても、前記現像ローラの樹脂層の抵抗値を高く維持することができ、リーク現象の発生を抑制することができると考えられる。よって、電荷の蓄積による画像濃度の低下を抑制しつつ、リーク現象の発生を抑制することができると考えられる。
【００２１】
さらに、酸化チタン粒子は、比誘電率が高いので、樹脂層の静電容量を充分に高めることができると考えられる。そのために、低い電圧で電荷を蓄積させることが可能となり、現像ローラの電位上昇を低く抑えることができると考えられる。
【００２２】
現像ローラの電位上昇を低く抑えることができるので、経時的な電位上昇も抑制されると考えられる。よって、長期間にわたって画像形成を行っても、画像濃度の低下が抑制させると考えられる。
【００２３】
したがって、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することができると考えられる。
【００２４】
また、前記現像装置において、前記現像ローラの表面抵抗率が、１×１０１２Ω／□未満であることが好ましい。このような構成によれば、リーク現象の発生のより抑制しつつ、より良好な画像濃度を達成することができる。特に、長期間にわたって画像形成を行った際の画像濃度の低下をより抑制できる。このことは、前記現像ローラの表面抵抗率が、１×１０１２Ω／□未満となるように、前記現像ローラの樹脂層に、上述したような、抵抗値が高く、さらに比誘電率の高い酸化チタン粒子を含有させることによって、前記樹脂層の静電容量をより高められるためと考えられる。
【００２５】
また、前記現像装置において、前記酸化チタン粒子の含有量が、前記樹脂１００質量部に対して、７０〜３００質量部であることが好ましい。このような構成によれば、リーク現象の発生のより抑制しつつ、より良好な画像濃度を達成することができる。このことは、酸化チタン粒子の脱落を抑制でき、さらに、リーク現象の発生の抑制と、良好な画像濃度との両立を図る効果を充分に発揮できる好適な含有量であるためであると考えられる。
【００２６】
また、前記現像装置において、前記酸化チタン粒子の平均一次粒子径が、１０〜５０ｎｍであることが好ましい。このような構成によれば、リーク現象の発生のより抑制しつつ、より良好な画像濃度を達成することができる。このことは、酸化チタン粒子を樹脂に比較的高充填させた場合、樹脂中に酸化チタン粒子が比較的均一に分散するためであると考えられる。よって、酸化チタン粒子を比較的高充填にしても、前記現像ローラの樹脂層の抵抗値を高く維持することができ、リーク現象の発生を抑制することができると考えられる。
【００２７】
また、本発明の他の一態様に係る画像形成装置は、前記現像装置と像担持体とを備えることを特徴とする。
【００２８】
上記の構成によれば、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を、長期間にわたって画像形成を行っても維持できる、高画質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することができる。
【００２９】
また、前記画像形成装置において、前記像担持体が、アモルファスシリコン感光体であることが好ましい。
【００３０】
アモルファスシリコン感光体は、一般的に、有機感光体と比較して、表面が摩耗しにくく、耐久性が高いが、リーク現象が発生しやすいことが知られている。このようなアモルファスシリコン感光体を用いた場合であっても、前記現像装置と組み合わせて用いることによって、リーク現象を抑制することができ、高画質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することができる。すなわち、得られた画像形成装置は、像担持体の耐久性を高めつつ、リーク現象の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、タッチダウン方式の現像装置であって、リーク現象の発生の抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することができる現像装置を提供することができる。また、前記現像装置を備える画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置が適用された画像形成装置（複写機）の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す複写機の画像形成部周辺を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る現像装置が適用された、他の画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係る現像装置を示す概略断面図である。
【図５】現像ローラの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る実施形態について説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００３４】
本発明の実施形態に係る現像装置が適用された画像形成装置として、図１に示す複写機６０を例に挙げて説明する。なお、図１は、本発明の実施形態に係る現像装置が適用された画像形成装置（複写機）の構成を示す概略図である。この複写機６０は、複写機本体の下部に配設された給紙部２００と、この給紙部２００の上方に配設された画像形成部３００と、この画像形成部３００よりも排出側に配設された定着部４００と、複写機本体の上部に配設された画像読取部５００と、複写機本体と画像読取部５００との間に配置された排紙部６００とを含む、いわゆる胴内排紙型の複写機である。なお、複写機本体には、前記給紙部２００、前記画像形成部３００、前記定着部４００、及び前記排紙部６００を繋ぐ用紙搬送部１００が備えられている。
【００３５】
前記画像形成部３００は、電子写真方式によって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、回転可能に軸支された感光体ドラム３０１と、この感光体ドラム３０１の周囲にその回転方向Ａに沿って、帯電ユニット３０２と、露光ユニット３０３と、現像ユニット（現像装置）２０と、転写ユニット３０５と、クリーナー３０６とを備えている。現像ユニット２０は、静電潜像をトナーにより現像して、感光体ドラム３０１の表面にトナー像を形成するものである。
【００３６】
前記定着部４００は、前記画像形成部３００の用紙搬送方向の下流側に配置され、前記画像形成部３００においてトナー像が転写された用紙を、一対のローラ（加熱ローラ４０１及び加圧ローラ４０２）によって挟んで加熱し、用紙上にトナー像を定着させるものである。
【００３７】
前記画像読取部５００は、不図示のコンタクトガラス上に載置された原稿に、露光ランプから光を照射し、その反射光を反射鏡を介して光電変換部に導くことにより、原稿の画像情報を読み取るものである。
【００３８】
前記給紙部２００は、複数の給紙カセット２０１，２０２，２２１を備える。このうちの給紙カセット２２１は、複写機側面から用紙を補充するバイパストレイとなっており、蓋部２２２により閉じることができる。
【００３９】
それぞれの給紙カセット２０１，２０２，２２１には用紙搬送路１１０が接続され、この用紙搬送路１１０は、画像形成部３００に向かい、さらに定着部４００を経て排紙部６００に向かっている。これらの用紙搬送路１１０により前記用紙搬送部１００が構成されている。また複写が完了した用紙は、排紙部６００の排出ローラ対６０５から排出トレイ６１０上に排出される。
【００４０】
図２は、前記複写機６０の画像形成部３００周辺を示す模式図である。前記画像形成部３００は、電子写真プロセスによって記録紙１１５に所定のトナー像を形成する部分であり、感光性を有する感光体ドラム３０１の周囲に、感光体ドラム３０１の回転方向Ａに沿って順に、帯電ユニット３０２、露光ユニット３０３、現像ユニット２０、転写ユニット３０５、除電ユニット３０７、及びクリーニングユニット３０６を備えている。なお、前記除電ユニット３０７と前記クリーニングユニット３０６とが逆の配置であっても良い。
【００４１】
前記帯電ユニット３０２は、コロナ放電を発生させることによって感光体ドラム３０１の表面に所定電位を与えるものである。前記露光ユニット３０３は、所望の画像に対応する光を照射することにより感光体ドラム３０１の表面電位を選択的に減衰させて静電潜像を形成するものである。前記現像ユニット２０は、感光体ドラム３０１の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像して、トナー像を形成するものであって、後述する、いわゆるタッチダウン方式の現像装置である。前記転写ユニット３０５は、感光体ドラム３０１上に形成されたトナー像を記録紙１１５上に転写するものである。前記除電ユニット３０７は、感光体ドラム３０１の残留表面電荷をランプ光によって除電するものである。前記クリーニングユニット３０６は、ファーブラシ３１６とゴムブレード３２６とにより構成されており、感光体ドラム３０１の表面に残留したトナーやその添加剤等を除去するものである。なお、図示例のクリーニングユニット３０６は、ファーブラシ３１６とゴムブレード３２６との両方を有するが、一方のみを有するクリーニングユニット３０６の場合もある。
【００４２】
前記画像形成部３００でトナー像が転写された記録紙１１５は、定着部４００（加熱ローラ４０１及び加圧ローラ４０２）により熱と圧力とが加えられてトナー像が定着され、その後排紙ローラ（図示せず）によって排紙トレイ上に排出されるようになっている。
【００４３】
なお、本実施形態に係る画像形成装置は、後述する現像装置を備えるものであれば、特に限定されない。
【００４４】
具体的には、前記画像形成装置として、複写機を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、電子写真方式を利用した画像形成装置であれば、ファクシミリ装置、及びプリンタ等であってもよい。
【００４５】
また、像担持体として、ドラム状の感光体である感光体ドラムを例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、ベルト状の感光体、及びシート状の感光体等に対しても適用できる。
【００４６】
さらに、前記画像形成装置は、用紙に直接トナー像を転写する装置であったが、このような画像形成装置に限定されない。例えば、図３に示すような、複数色のトナー像を中間転写ベルトに、一旦転写して、その中間転写ベルトに転写された複数色のトナー像を用紙に転写する、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置であってもよい。
【００４７】
図３は、本発明の実施形態に係る現像装置が適用された、他の画像形成装置の構成を示す概略図である。
【００４８】
この画像形成装置１は、図３に示すように、箱型の機器本体１ａを有している。この機器本体１ａ内には、用紙Ｐを給紙する給紙部２と、この給紙部２から給紙された用紙Ｐを搬送しながら当該用紙Ｐに画像データ等に基づくトナー像を転写する画像形成部３と、この画像形成部３で用紙Ｐ上に転写された未定着トナー像を用紙Ｐに定着する定着処理を施す定着部４とが設けられている。さらに、前記機器本体１ａの上面には、前記定着部４で定着処理の施された用紙Ｐが排紙される排紙部５が設けられている。
【００４９】
前記給紙部２は、給紙カセット１２１、ピックアップローラ１２２、給紙ローラ１２３，１２４，１２５、及びレジストローラ対１２６を備えている。給紙カセット１２１は、機器本体１ａから挿脱可能に設けられ、各サイズの用紙Ｐを貯留する。ピックアップローラ１２２は、給紙カセット１２１の図１に示す左上方位置に設けられ、給紙カセット１２１に貯留されている用紙Ｐを１枚ずつ取り出す。給紙ローラ１２３，１２４，１２５は、ピックアップローラ１２２によって取り出された用紙Ｐを用紙搬送路に送り出す。レジストローラ対１２６は、給紙ローラ１２３，１２４，１２５によって用紙搬送路に送り出された用紙Ｐを一時待機させた後、所定のタイミングで２次転写ローラ３２とバックアップローラ３５との間の２次転写ニップに供給する。
【００５０】
また、給紙部２は、機器本体１ａの図１に示す左側面に取り付けられる不図示の手差しトレイとピックアップローラ１２７とをさらに備えている。このピックアップローラ１２７は、手差しトレイに載置された用紙Ｐを取り出す。ピックアップローラ１２７によって取り出された用紙Ｐは、給紙ローラ１２３，１２５によって用紙搬送路に送り出され、レジストローラ対１２６によって、所定のタイミングで２次転写ローラ３２とバックアップローラ３５との間の２次転写ニップに供給される。
【００５１】
前記画像形成部３は、画像形成ユニット７と、この画像形成ユニット７によってその表面（接触面）にコンピュータ等から電送された画像データに基づくトナー像が１次転写される中間転写ベルト３１と、この中間転写ベルト３１上のトナー像を給紙カセット２１から送り込まれた用紙Ｐに２次転写させるための２次転写ローラ３２とを備えている。
【００５２】
前記画像形成ユニット７は、上流側（図３では右側）から下流側に向けて順次配設されたブラック用ユニット７Ｋと、イエロー用ユニット７Ｙと、シアン用ユニット７Ｃと、マゼンタ用ユニット７Ｍとを備えている。各ユニット７Ｋ，７Ｙ，７Ｃ及び７Ｍは、それぞれの中央位置に像担持体としての感光体ドラム３０１が矢符（時計回り）方向に回転可能に配置されている。そして、各感光体ドラム３０１の周囲には、帯電器３９、露光装置３８、現像装置（現像ユニット）２０、不図示のクリーニング装置及び除電器等が、感光体ドラム３０１の回転方向上流側から順に各々配置されている。
【００５３】
帯電器３９は、矢符方向に回転されている感光体ドラム３７の周面を均一に帯電させる。帯電器３９としては、例えば、非接触型放電方式のコロトロン型およびスコロトロン型の帯電器、接触方式の帯電ローラおよび帯電ブラシ等が挙げられる。露光装置３８は、いわゆるレーザ走査ユニットであり、帯電器３９によって均一に帯電された感光体ドラム３０１の周面に、画像読取装置等から入力された画像データに基づくレーザ光を照射し、感光体ドラム３０１上に画像データに基づく静電潜像を形成する。前記現像ユニット２０は、感光体ドラム３０１の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像して、トナー像を形成するものであって、後述する、いわゆるタッチダウン方式の現像装置である。そして、このトナー像が中間転写ベルト３１に１次転写される。クリーニング装置は、中間転写ベルト３１へのトナー像の１次転写が終了した後、感光体ドラム３７の周面に残留しているトナーを清掃する。除電器は、１次転写が終了した後、感光体ドラム３７の周面を除電する。クリーニング装置及び除電器によって清浄化処理された感光体ドラム３７の周面は、新たな帯電処理のために帯電器へ向かい、新たな１次転写が行われる。
【００５４】
中間転写ベルト３１は、無端状のベルト状回転体であって、表面（接触面）側が各感光体ドラム３０１の周面にそれぞれ当接するように駆動ローラ３３、従動ローラ３４、バックアップローラ３５、及び一次転写ローラ３６等の複数のローラに架け渡されている。また、中間転写ベルト３１は、各感光体ドラム３０１と対向配置された一次転写ローラ３６によって感光体ドラム３０１に押圧された状態で、前記駆動ローラ３３によって無端回転するように構成されている。駆動ローラ３３は、ステッピングモータ等の駆動源によって回転駆動し、中間転写ベルト３１を無端回転させるための駆動力を与える。従動ローラ３４、バックアップローラ３５、及び一次転写ローラ３６は、回転自在に設けられ、駆動ローラ３３による中間転写ベルト３１の無端回転に伴って従動回転する。これらのローラ３４，３５，３６は、駆動ローラ３３の主動回転に応じて中間転写ベルト３１を介して従動回転するとともに、中間転写ベルト３１を支持する。
【００５５】
１次転写ローラ３６は、１次転写バイアス（トナーの帯電極性とは逆極性）を中間転写ベルト３１に印加する。そうすることによって、各感光体ドラム３７上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム３７と１次転写ローラ３６との間で、駆動ローラ３３の駆動により矢符（反時計回り）方向に周回する中間転写ベルト３１に重ね塗り状態で順次転写（１次転写）される。
【００５６】
２次転写ローラ３２は、トナー像と逆極性の２次転写バイアスを用紙Ｐに印加する。そうすることによって、中間転写ベルト３１上に１次転写されたトナー像は、２次転写ローラ３２とバックアップローラ３５との間の２次転写ニップで用紙Ｐに転写され、これによって、用紙Ｐにカラーの転写画像（未定着トナー像）が転写される。
【００５７】
前記定着部４は、２次転写ニップで用紙Ｐに転写された転写画像に定着処理を施すものであり、通電発熱体により加熱される加熱ローラ４１と、この加熱ローラ４１に対向配置され、周面が加熱ローラ４１の周面に押圧当接される加圧ローラ４２とを備えている。
【００５８】
そして、前記２次転写ニップで２次転写ローラ３２により用紙Ｐに転写された転写画像は、当該用紙Ｐが加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する際の加熱による定着処理で用紙Ｐに定着される。そして、定着処理の施された用紙Ｐは、排紙部５へ排紙されるようになっている。また、本実施形態の画像形成装置１では、定着部４と排紙部５との間に適所に搬送ローラ対６が配設されている。
【００５９】
排紙部５は、画像形成装置１の機器本体１ａの頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ５１が形成されている。
【００６０】
以下、前記画像形成装置に用いられる、本発明の実施形態に係る現像ユニット（現像装置）２０について説明する。本発明の実施形態に係る現像装置は、図４に示すような、いわゆるタッチダウン方式の現像装置である。すなわち、像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像として顕像化させる現像装置であって、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を表面上に担持して、担持した２成分現像剤を搬送する磁気ローラと、前記像担持体及び前記磁気ローラのそれぞれに対向して配置され、前記磁気ローラによって搬送された２成分現像剤と接触又は近接して、前記２成分現像剤中のトナーを表面上に担持して、担持したトナーを前記像担持体の近傍まで搬送する現像ローラとを備える現像装置である。そして、前記現像ローラとして、少なくとも表面部が酸化チタン粒子と樹脂とを含有する樹脂層で構成されるローラを用いることを特徴とするものである。
【００６１】
図４は、前記現像装置２０を示す概略断面図であり、感光体ドラム３０１とともに図示している。
【００６２】
前記現像装置２０は、タッチダウン現像方式の現像装置であり、現像ローラ６１、磁気ローラ６２、撹拌ローラ６３，６４、及びブレード６５等を備える。
【００６３】
撹拌ローラ６３，６４は、らせん状羽根を有しており、互いに逆方向に２成分現像剤を搬送しながら攪拌して、２成分現像剤のトナーを帯電させる。さらに、撹拌ローラ６３は、帯電させたトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を磁気ローラ６２に供給する。
【００６４】
磁気ローラ６２は、内部に固定配置された磁石によって２成分現像剤を吸着させて、２成分現像剤を搬送する。その際、２成分現像剤は、磁気ローラ６２の内部の磁石によって磁気ブラシとなっており、ブレード６５と磁気ローラ６２との間を磁気ブラシが通過する際に、磁気ブラシの厚さが規制される。そして、現像ローラ６１の近傍まで搬送された２成分現像剤中のトナーが、現像ローラ６１と磁気ローラ６２との間に印加した電圧によって、現像ローラ６１に移行する。
【００６５】
現像ローラ６１は、磁気ローラ６２から移行されたトナーを、表面に担持して搬送する。そして、感光体ドラム３０１の近傍まで搬送されたトナーが、感光体ドラム３０１と現像ローラ６１との間の電位差が所定条件を満たした時、感光体ドラム３０１に移行する。
【００６６】
以上の動作によって、現像装置２０は、感光体ドラム３０１上に形成されている静電潜像に基づく現像を行う。
【００６７】
次に、タッチダウン現像方式の現像装置２０に備えられる現像ローラ６１について説明する。図５は、タッチダウン現像方式の現像装置２０に備えられる現像ローラ６１の構成を示す概略図である。図５（ａ）は、現像ローラ６１の一例の断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す現像ローラ６１の斜視図であり、図５（ｃ）は、現像ローラ６１の他の一例の断面図であり、図５（ｄ）は、図５（ｃ）に示す現像ローラ６１の斜視図である。
【００６８】
まず、図５（ａ）に示す現像ローラ６１について説明する。
【００６９】
前記現像ローラ６１は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、円筒状の回転スリーブ１３と、この回転スリーブ１３に内包される固定軸１５とからなり、この固定軸１５の位置が固定された状態でその周囲を前記回転スリーブ１３が回転する構成となっている。
【００７０】
前記回転スリーブ１３は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、基材１９上に樹脂層１８が被覆されている。基材１９は、例えば、アルミニウムやスレンレス鋼等によって構成された円筒状部材である。また、前記固定軸１５は、現像ユニット２０に軸支されるシャフト２２に、複数個のリブ２８によって連結されている。
【００７１】
樹脂層１８は、酸化チタン粒子と樹脂とを含有していれば、特に限定されない。前記樹脂としては、具体的には、例えば、ポリアミド樹脂等のポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン変性ウレタン樹脂やポリアミドウレタン樹脂等が挙げられる。
【００７２】
また、酸化チタン粒子としては、特に限定されないが、平均一次粒子径が、１０〜５０ｎｍであるものが好ましい。酸化チタン粒子が小さすぎると、再凝集が発生し、分散が困難であるという傾向がある。また、酸化チタン粒子が大きすぎると、樹脂に保持する事が困難であり、樹脂から離脱してしまうという傾向がある。また、膜表面の粗さが粗くなり、樹脂層１８表面にトナー等が付着するという傾向がある。
【００７３】
なお、酸化チタンの平均一次粒子径は、製品の規格値や一般的な粒度計等を用いての測定等からわかる。具体的には、例えば、ＣＢＣ株式会社製の振動式粘度計を用いて測定することができる。
【００７４】
また、現像ローラ６１の表面抵抗率、すなわち、樹脂層１８の表面抵抗率が、１×１０１２Ω／□未満であることが好ましく、１×１０７〜１×１０１１Ω／□であることがより好ましい。現像ローラ６１の表面抵抗率が小さすぎると、感光体ドラム（Ｄ）と現像ローラの現像スリーブ（Ｓ）との間（ＤＳ間）にリークが発生するという傾向がある。また、現像ローラ６１の表面抵抗率が大きすぎると、画像濃度が低下するという傾向がある。
【００７５】
なお、現像ローラ６１の表面抵抗率は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準拠の方法により測定した。より具体的には、例えば、株式会社三菱化学アナリテック製のハイレスタＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０型等を用いて測定することができる。
【００７６】
また、酸化チタン粒子の含有量としては、特に限定されない。具体的には、例えば、現像ローラの表面抵抗率が上記範囲内になるような含有量が好ましく、前記樹脂１００質量部に対して、７０〜３００質量部であることがより好ましい。酸化チタン粒子の含有量が少なすぎると、ローラ内に電荷が溜り、連続通紙時に急激な濃度ダウンが発生するという傾向がある。また、酸化チタン粒子の含有量が多すぎると、酸化チタンと樹脂との結着性が弱まり、寿命評価において、樹脂層１８の膜削れが発生するという傾向がある。
【００７７】
前記樹脂層１８の厚みは、２〜１５μｍであることが好ましい。
【００７８】
次に、図５（ｃ）に示す現像ローラ６１について説明する。
【００７９】
前記現像ローラ６１は、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示すように、ローラ本体２４と、ローラ本体２４の表面上に被覆された樹脂層２３とを含む。ローラ本体２４は、ローラ本体２４の両端に勘合されたフランジ（ベアリング入り）によって、シャフト２５に対して回転自在に軸支されている。そして、一端側のフランジにはギアが設けられていて外部からの駆動力を受ける。ローラ本体２４は、例えば、アルミニウム製やステンレス鋼製のいわゆる三ツ矢管等である。樹脂層２３は、前記樹脂層１８と同様のものを使用できる。
【００８０】
また、前記現像ローラ６１の製造方法としては、特に限定されない。具体的には、図５（ａ）に示す現像ローラ６１の場合、例えば、前記樹脂と酸化チタン粒子とを含む樹脂組成物を基材１９上に塗布し、加熱する。そうすることによって、基材１９上に樹脂層１８が形成され、前記現像ローラ６１が製造される。また、図５（ｃ）に示す現像ローラ６１の場合、例えば、前記樹脂と酸化チタン粒子とを含む樹脂組成物をローラ本体２４上に塗布し、加熱する。そうすることによって、ローラ本体２４上に樹脂層２３が形成され、前記現像ローラ６１が製造される。そして、前記樹脂組成物は、前記樹脂と酸化チタン粒子とを含んでいればよく、例えば、基材１９上に均一に塗布するために、溶媒を添加して、酸化チタン粒子が分散した状態の樹脂溶液としてもよい。その際、固形分濃度７０〜２００質量％となるように調整することが好ましい。また、溶媒としては、例えば、シクロヘキサンやメチルエチルケトン等が挙げられる。また、加熱温度としては、例えば、１００〜１５０℃であることが好ましく、加熱時間としては、例えば、１０〜５０分間であることが好ましい。
【００８１】
タッチダウン方式の現像装置の現像ローラとして、前記現像ローラ６１を用いることによって、リーク現象の発生を抑制しつつ、良好な画像濃度を達成することができる現像装置が得られる。
【実施例】
【００８２】
以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
【００８３】
実施例及び比較例に係る画像形成装置は、複写機（京セラミタ株式会社製のＴＡＳＫａｌｆａ ４００ｃｉ）の現像装置の現像ローラを、以下の現像ローラに交換したものである。なお、交換する現像ローラは、後述するような、表面に樹脂層を設けた現像ローラである。
【００８４】
［実施例１］
まず、実施例１に係る現像ローラの製造方法を以下に示す。
【００８５】
現像ローラとしては、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すような、表面に樹脂層を備えた現像ローラを作製した。
【００８６】
具体的には、まず、ポリアミドウレタン樹脂（信越化学工業株式会社製）１００質量部と、平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子２００質量部とを、固形分濃度２０質量％となるように、メチルエチルケトンに混合した。混合して得られた樹脂組成物を、最終的に得られる樹脂層の層厚が２μｍとなるように、直径３００ｍｍのアルミニウム製のスリーブをローラの表面に、スプレー法で塗布した。その後、８０℃で０．５時間加熱乾燥させた。そうすることによって、実施例１に係る現像ローラが得られた。得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が３×１０１１Ω／□であった。なお、現像ローラの表面抵抗率は、株式会社三菱化学アナリテック製のハイレスタＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０型を用いて測定した。また、酸化チタン粒子の平均一次粒子径は、製品の規格値に基づくものである。
【００８７】
また、前記画像形成装置の他の構成、及び詳細な現像条件等は、以下に示す通りである。
【００８８】
感光体ドラムとしては、直径３０ｍｍのアモルファスシリコン感光体（ａ−Ｓｉ感光体）を用い、周速（ドラム線速）２７０ｍｍ／秒で回転させ、表面電位を２３０Ｖとした。
【００８９】
現像ローラとしては、前記現像ローラを用い、周速４００ｍｍ／秒で回転させた。
【００９０】
磁気ローラとしては、直径２０ｍｍの、ローレット加工を施した磁気ローラを用い、周速６００ｍｍ／秒で回転させた。
【００９１】
感光体ドラムと現像ローラとの間のギャップ（ＤＳギャップ）は、１００μｍであり、現像ローラと磁気ローラとの間のギャップ（ＭＳギャップ）は、３００μｍであった。
【００９２】
現像ローラには、ピーク・ツウ・ピーク値Ｖｐｐ（ｓｌｖ）が１８００Ｖ、バイアス電圧Ｖｄｃ（ｓｌｖ）が５０Ｖ、デューティ比Ｖｄｕｔｙ（ｓｌｖ）が４５％、周波数ｆ（ｓｌｖ）が４．７ｋＨｚとなるような、交流成分を直流成分に重畳した重畳電圧を印加した。
【００９３】
磁気ローラには、ピーク・ツウ・ピーク値Ｖｐｐ（ｍａｇ）が２３００Ｖ、バイアス電圧Ｖｄｃ（ｍａｇ）が３５０Ｖ、デューティ比Ｖｄｕｔｙ（ｍａｇ）が７０％、周波数ｆ（ｍａｇ）が４．７ｋＨｚとなるような、交流成分を直流成分に重畳した重畳電圧を印加した。
【００９４】
そして、トナー及び現像剤としては、上記複写機（京セラミタ株式会社製のＴＡＳＫａｌｆａ ４００ｃｉ）に用いられるトナー及び現像剤を用いた。
【００９５】
［評価］
（リークの発生）
上記の現像条件で、温度２０〜２３℃、相対湿度５０〜６５％ＲＨの、常温常湿度環境下で画像形成を行った。そして、リークの発生が確認されなければ、「○」と評価し、リークの発生が確認されれば、「×」と評価した。
【００９６】
（画像濃度）
リークの発生の評価と同様、上記の現像条件で、温度２０〜２３℃、相対湿度５０〜６５％ＲＨの、常温常湿度環境下で画像形成を行い、以下の基準で評価した。
【００９７】
具体的には、まず、前記現像剤を、画像形成装置の現像剤収容部にセットし、前記画像形成装置の電源を入れて安定させた。その後、常温常湿環境下で、１００％ソリッド部を含むサンプル画像を出力した。なお、この画像を初期画像とした。その後、常温常湿環境下で、前記サンプル画像を１００枚印刷した。この１００枚目に印刷した際に得られた画像を、１００枚印刷後画像とした。
【００９８】
前記初期画像と前記１００枚印刷後画像の１００％ソリッド部の画像濃度（反射濃度ＩＤ）を、反射濃度計（グレタグマクベス社製の分光光度計 ＳｐｅｃｔｒｏＥｙｅＬＴ）を用いて測定した。それぞれを、画像濃度ＩＤ（初期）と画像濃度ＩＤ（１００枚後）とした。
【００９９】
測定した画像濃度ＩＤがともに１．３５以上であれば、「○」と評価し、１．２５以上１．３５未満であれば、「△」と評価し、１．２５未満であれば、「×」と評価した。
【０１００】
（研磨性）
まず、前記現像ローラの表面部を構成する樹脂層を形成させるために用いた樹脂組成物を、円板状のアルミ板上に、バーコーダ法を用いて塗布した。その後、８０℃で０．５時間加熱乾燥させた。そうすることによって、前記現像ローラの表面部を構成する樹脂層と同組成の樹脂層を、前記アルミ板上に形成させたものが得られた。このアルミ板上に形成された樹脂層を、テーバ摩耗試験機（株式会社東洋精機製作所製の摩耗損量測定装置）を使用し、ＪＩＳ−Ｋ−７２０４に準拠の方法により、研磨性を評価した。具体的には、前記テーバ摩耗試験機に、砥石としてＣＳ−１０を用い、前記樹脂層に、前記砥石を接触させ、さらに、前記砥石１個あたり４０ｇの荷重を加えた状態で、砥石を６０ｒｐｍで回転させた。前記砥石を１０００回転させた後、前記樹脂層の、前記砥石が接触していた領域と接触していなかった領域との高さの差を、削れ量として測定した。そして、その削れ量が０．１μｍ以下の場合、「○」と評価し、０．１μｍを超える場合、「×」と評価した。
【０１０１】
なお、ここでの削れ量は、現像ローラの表面部を構成する樹脂層と同組成の樹脂層の削れ量であるので、削れ量が小さいほど、現像ローラの樹脂層が摩耗しにくいことを示すことができる。
【０１０２】
以上の結果を表２に示す。
【０１０３】
［実施例２］
平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子の代わりに、平均一次粒子径１００ｎｍの酸化チタン粒子を用いたこと以外、実施例１と同様である。なお、実施例２で得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が３×１０１１Ω／□であった。そして、実施例１と同様の評価を行った。
【０１０４】
［実施例３］
平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子を２００質量部用いる代わりに、２７５質量部用いること以外、実施例１と同様である。なお、実施例３で得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が１×１０１１Ω／□であった。そして、実施例１と同様の評価を行った。
【０１０５】
［実施例４］
平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子を２００質量部用いる代わりに、１００質量部用いること以外、実施例１と同様である。なお、実施例４で得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が１×１０１２Ω／□であった。そして、実施例１と同様の評価を行った。
【０１０６】
［実施例５］
平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子を２００質量部用いる代わりに、３５０質量部用いること以外、実施例１と同様である。なお、実施例５で得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が５×１０１０Ω／□であった。そして、実施例１と同様の評価を行った。
【０１０７】
［実施例６］
平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子の代わりに、平均一次粒子径２５０ｎｍの酸化チタン粒子を用いたこと以外、実施例１と同様である。なお、実施例６で得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が３×１０１１Ω／□であった。そして、実施例１と同様の評価を行った。
【０１０８】
［比較例１］
平均一次粒子径２０ｎｍの酸化チタン粒子を２００質量部用いる代わりに、平均一次粒子径４８ｎｍのカーボンブラックを２０質量部を用いたこと以外、実施例１と同様である。なお、比較例１で得られた現像ローラは、表面部が樹脂層で構成され、表面抵抗率が５×１０４Ω／□であった。そして、実施例１と同様の評価を行った。
【０１０９】
上記の各条件を表１に示し、各実施例及び比較例の評価を表２に示す。
【０１１０】
【表１】
【０１１１】
【表２】
表２からわかるように、現像ローラとして、少なくとも表面部が酸化チタン粒子と樹脂とを含有する樹脂層で構成されるローラを用いた場合（実施例１〜６）は、リークの発生を抑制できた。これに対して、酸化チタン粒子の代わりにカーボンブラックを用いた場合（比較例１）は、リークの発生を抑制できなかった。
【０１１２】
さらに、現像ローラの表面抵抗率が１×１０１２Ω／□未満の場合（実施例１〜３、実施例５、及び実施例６）は、現像ローラの表面抵抗率が１×１０１２Ω／□以上の場合（実施例４）と比較して、１００枚印刷後であっても、高い画像濃度が保持できた。このことから、現像ローラの表面抵抗率が１×１０１２Ω／□未満であることが好ましいことがわかった。
【０１１３】
また、酸化チタン粒子の含有量が、樹脂１００質量部に対して、７０〜３００質量部である場合（実施例１〜４、及び実施例６）は、酸化チタン粒子の含有量が３００質量部を超える場合（実施例５）より研磨性の評価が好ましかった。このことから、酸化チタン粒子の含有量が、樹脂１００質量部に対して、７０〜３００質量部であることが好ましいことがわかった。
【符号の説明】
【０１１４】
１３ 回転スリーブ
１５ 固定軸
１８，２３ 樹脂層
１９ 基材
２０ 現像装置（現像ユニット）
２２，２５ シャフト
２４ ローラ本体
２８ リブ
６０ 複写機
６１ 現像ローラ
６２ 磁気ローラ
６３ 撹拌ローラ
６５ ブレード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像として顕像化させる現像装置であって、
トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を表面上に担持して、担持した２成分現像剤を搬送する磁気ローラと、
前記像担持体及び前記磁気ローラのそれぞれに対向して配置され、前記磁気ローラによって搬送された２成分現像剤と接触又は近接して、前記２成分現像剤中のトナーを表面上に担持して、担持したトナーを前記像担持体の近傍まで搬送する現像ローラとを備え、
前記現像ローラとして、少なくとも表面部が酸化チタン粒子と樹脂とを含有する樹脂層で構成されるローラを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像ローラの表面抵抗率が、１×１０１２Ω／□未満である請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記酸化チタン粒子の含有量が、前記樹脂１００質量部に対して、７０〜３００質量部である請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記酸化チタン粒子の平均一次粒子径が、１０〜５０ｎｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置と像担持体とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体が、アモルファスシリコン感光体である請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像として顕像化させる現像装置であって、
トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を表面上に担持して、担持した２成分現像剤を搬送する磁気ローラと、
前記像担持体及び前記磁気ローラのそれぞれに対向して配置され、前記磁気ローラによって搬送された２成分現像剤と接触又は近接して、前記２成分現像剤中のトナーを表面上に担持して、担持したトナーを前記像担持体の近傍まで搬送する現像ローラとを備え、
前記現像ローラとして、少なくとも表面部が酸化チタン粒子と樹脂とを含有する樹脂層で構成されるローラを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像ローラの表面抵抗率が、１×１０１２Ω／□未満である請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記酸化チタン粒子の含有量が、前記樹脂１００質量部に対して、７０〜３００質量部である請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記酸化チタン粒子の平均一次粒子径が、１０〜５０ｎｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置と像担持体とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体が、アモルファスシリコン感光体である請求項５に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１６４１２５（Ｐ２０１１−１６４１２５Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１６２（Ｐ２０１０−２３１６２）
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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