JP2009080431A - 現像装置およびこれを備えた画像形成装置、ならびに回収ローラの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回収性能を低下させることなく、長期にわたって安定して飛散トナーを回収できる現像装置およびこれを備えた画像形成装置、ならびに回収ローラの製造方法を実現する。
【解決手段】現像ローラと、該現像ローラに対向して配置された、飛散トナーを回収する金属製の回収ローラ４０とを具備する現像装置であって、前記回収ローラ４０の表面に、エッチング処理により凹部４１と凸部４２が形成されたことを特徴とする現像装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、現像装置およびこれを備えた画像形成装置、ならびに回収ローラの製造方法に関する。

複写機やプリンタに代表される電子写真法による画像形成装置には、トナーを収容する現像装置が備わっており、現像装置内の現像ローラが感光体ドラムに対向する位置に移動すると、感光体ドラム上の静電潜像が現像されて、感光体ドラム上にトナー像が形成される。
このような現像装置は、トナーの劣化や環境の変化によりトナーの帯電性能が低下しやすくなり、これに起因して現像ローラからトナーが飛散しやすかった。現像ローラから飛散した飛散トナーが感光体ドラム上に付着すると、トナー像と共に転写されるため、画像品質の低下を招くこととなる。

そこで、飛散トナーを回収する方法として、例えば特許文献１には、スリーブ（現像ローラ）に対向して配置された回収手段を備えた現像装置が開示されている。特許文献１によれば、回収手段として導電ローラを用い、該導電ローラにバイアス電圧を印加することで、飛散トナーを回収している。
しかし、特許文献１に記載のような現像装置では、必ずしも飛散トナーの回収効率が十分ではなかった。

そこで、飛散トナーの回収効率を高める方法として、例えば特許文献２には、外周面にブラスト処理により微小凹部を形成した回収ローラを備えた現像装置が開示されている。特許文献２によれば、回収ローラの表面積を増やすことで、飛散トナーの回収効率を高めている。
特開平２−２１０４７２号公報 特開平５−８８５３７号公報

しかしながら、特許文献２に記載のように、回収ローラの表面をブラスト処理する方法では、表面に形成される凹凸の形状が不均一になりやすく、安定して飛散トナーの回収効率を向上させることが困難であった。
また、ブラスト処理では、先端の尖った凸部が形成されやすいため、僅かな衝撃でも凸部が削られやすく、回収ローラの表面積が初期に比べて減少する（すなわち、ブラスト処理前の表面積に近づく）傾向にあった。そのため、画像形成装置の運転初期に比べて、回収ローラの回収性能が低下しやすかった。特に、回収ローラには付着した飛散トナーを除去するためのブレードが備わる場合が多く、凸部とブレードが接触することで凸部はより削られやすくかった。そのため、画像形成装置を長期間運転する程、凸部が削られる確率が高くなるので、回収性能が低下しやすくなり、耐久性の面で問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、回収性能を低下させることなく、長期にわたって安定して飛散トナーを回収できる現像装置およびこれを備えた画像形成装置、ならびに回収ローラの製造方法の実現を目的とする。

本発明の現像装置は、現像ローラと、該現像ローラに対向して配置された、飛散トナーを回収する金属製の回収ローラとを具備する現像装置であって、前記回収ローラの表面に、エッチング処理により凹部と凸部が形成されたことを特徴とする。
ここで、前記凹部の電気抵抗が、前記凸部の電気抵抗に比べて低抵抗であることが好ましい。

また、本発明の回収ローラの製造方法は、現像装置内で、現像ローラに対向して配置されて、飛散トナーを回収する金属製の回収ローラの製造方法において、金属製のローラの表面をエッチング処理して、凹部と凸部を形成することを特徴とする。
ここで、前記凸部と、該凸部より電気抵抗の低い前記凹部とを形成することが好ましい。
また、エッチング処理の前に、前記金属製のローラの表面をアルマイト処理することが好ましい。

また、本発明の画像形成装置は、前記現像装置を備えたことを特徴とする。

本発明の現像装置およびこれを備えた画像形成装置、ならびに回収ローラの製造方法によれば、回収性能を低下させることなく、長期にわたって安定して飛散トナーを回収できる。

以下、図を参照して、本発明を詳細に説明する。
［現像装置］
図１は、本発明の一実施形態例である現像装置の概略図である。この例の現像装置１０は、トナーを感光体ドラムＤの周面に供給するべく当該感光体ドラムＤに隣設された現像装置本体（装置本体部）２０と、この現像装置本体２０に着脱自在に装着されてトナーを補給するトナーカートリッジ（現像剤供給部）８０とを備えた基本構成を有している。

現像装置本体２０は、現像ローラ３０と、該現像ローラ３０に対向して配置された回収ローラ４０とを備えている。
現像ローラ３０には、ブレード３１が設けられており、該ブレード３１により現像ローラ３０表面に付着したトナーの膜厚を調整する。ブレード３１の材質としては、ウレタン樹脂が好ましい。

回収ローラ４０は現像ローラ３０から飛散する飛散トナーを回収するものであり、金属製で、その表面はエッチング処理により凹部４１と凸部４２が形成されている（図２を参照。）。回収ローラ４０の材質としては、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属が挙げられる。中でも、アルミニウムが好ましい。
また、回収ローラ４０には、ブレード４３が設けられており、該ブレード４３により表面に付着した飛散トナーをクリーニングする。ブレード４３の材質としては、ウレタン樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げられる。中でも、ウレタン樹脂が好ましい。

前記凹部４１の底部４１ａの距離ｄ１は、５０〜５００μｍが好ましく、１００〜３００μｍがより好ましい。底辺４１ａの距離ｄ１が上記範囲内であれば、回収ローラ４０の表面積を十分に増加することができ、飛散トナーの回収効率をより高めることができる。
一方、凸部４２の頂部４２ａの距離ｄ２は、５０〜５００μｍが好ましく、１００〜３００μｍがより好ましい。頂部４２ａの距離ｄ２が上記範囲内であれば、回収ローラ４０の表面積を十分に増加することができ、飛散トナーの回収効率をより高めることができる。
また、凹部４１の深さ（または凸部４２の高さ）ｄ３は、１００〜５００μｍが好ましく、２００〜４００μｍがより好ましい。深さｄ３が１００μｍ以上であれば、十分に凹部４１の電気抵抗を凸部４２の電気抵抗よりも低くできる。一方、深さｄ３が５００μｍ以下であれば、二成分現像剤を用いた場合でも、凹部４１に嵌りやすいキャリアをより容易に凹部４１から除去できる。

凹部４１の底部４１ａの距離ｄ１と凸部４２の頂部４２ａの距離ｄ２とは、同じであってもよく、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。さらに、凹部４１と凸部４２は格子状に形成されるのが好ましい。これにより、凹部４１と凸部４２の形状が均一になりやすくなるので、安定して飛散トナーの回収効率を向上できる。

本発明によれば、回収ローラ４０の表面の凹部４１と凸部４２は、エッチング処理により形成されるので、先端、すなわち頂部４２ａが平滑な凸部４２が形成される。従って、回収ローラ４０とブレード４３とが接触しても、凸部４２は削られにくいので、長期にわたって安定して飛散トナーを回収できる。

また、本発明においては、凹部４１の電気抵抗が、凸部４２の電気抵抗に比べて低抵抗であることが好ましい。回収ローラ４０に回収される飛散トナーは、粒子径が凹部４１の底部４１ａの距離ｄ１に比べて著しく小さいので、凹部４１に飛散トナーが入り込んでも容易に凹部４１から脱離できる。しかし、凹部４１の電気抵抗が、凸部４２の電気抵抗に比べて低抵抗であれば、凹部４１と飛散トナーとの間で作用する鏡像力を低減できる。飛散トナーの帯電性能は比較的低いので、凹部４１との鏡像力は比較的小さいが、上述した効果を発揮して、より容易に飛散トナーが凹部４１から脱離して回収ローラ４０から除去できる。

ところで、通常、現像装置に収容されるトナーは、一成分現像剤として単独で用いられる場合と、二成分現像剤としてキャリアと組み合わせて用いられる場合がある。特に、二成分現像剤を用いる場合は、飛散トナーと共にキャリアが現像ローラから飛散して回収ローラに回収される場合があった。従来の現像装置のように、飛散トナーの回収効率を高める目的で回収ローラの表面に凹部や凸部を形成させておくと、キャリアが凹部に嵌ってしまうことがあった。飛散トナーはキャリアに比べて粒子径が小さく帯電性能が低いので、凹部に付着しても凹部から容易に脱離することができるが、キャリアが凹部に嵌ると、凹部とキャリアとの間で鏡像力が作用して、凹部にキャリアが引き付けられて付着しやすくなり、ブレードを用いてもキャリアを除去するのが困難であった。そのため、画像形成装置を長期間運転すると、徐々に凹部がキャリアにて塞がれてしまうので、回収ローラの表面積が減少し、飛散トナーの回収性能が低下する場合があった。このような傾向は、凹部および凸部の形状が均一になるに従って顕著になりやすかった。

そのため、本発明のように、エッチング処理にて凹部と凸部を形成させると、均一な凹部と凸部が得られるため安定して飛散トナーを回収できるが、二成分現像剤を用いるとキャリアが凹部に嵌りやすくなり、キャリアを回収ローラから除去するのが困難になりやすかった。
しかしながら、二成分現像剤を用いる場合は、上述したように、凸部４２よりも電気抵抗の低い凹部４１が形成された回収ローラ４０を現像装置に備えれば、凹部４１と該凹部４１に入り込む回収物（飛散トナー、およびキャリア）との間で作用する鏡像力を低減できる。従って、二成分現像剤を用いたとしても、凹部４１へのキャリアの引き付け力が特に低減されるので、キャリアが凹部４１から容易に脱離し、回収ローラ４０から容易に除去することができ、飛散トナーの回収性能の低下を抑制できる。

凹部４１の電気抵抗の値は、凸部４２の電気抵抗の値よりも低ければ特に制限されないが、例えば回収ローラ４０がアルミニウム製の場合、１０^１〜１０^８Ωが好ましい。凹部４１の電気抵抗の値が上記範囲内であれば、凹部４１と該凹部４１に入り込む回収物との間で作用する鏡像力を十分に低減できる。
また、凹部４１の電気抵抗は、凸部４２の電気抵抗よりも１／１００〜１／１０程度低いのが好ましい。

ここで、回収ローラの製造方法について説明する。
まず、アルミニウムなどの金属製のローラの表面に、凹部４１の底部４１ａの距離ｄ１が所望の大きさになるように、マスキングを行う。この際、格子状にマスキングするのが好ましい。
マスキングの方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば印刷にて格子状などの所望の形状のレジストパターンを金属製のローラの表面に形成させる方法、後述するエーチング液に腐食しない材質で所望の形状の型を作製し、これを金属製のローラの表面に巻きつける方法などが挙げられる。中でもエーチング液に腐食しない材質で所望の形状の型を作製し、これを金属製のローラの表面に巻きつける方法が好ましい。
また、印刷にてマスキングする場合、使用するエッチングレジストの材料としては、ＵＶ硬化樹脂、熱可塑性樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂などが挙げられる。また、市販のフォトレジストを用いてもよく、例えばデュポンＭＲＣドライフィルム社製の「ＦＸＲ」などが挙げられる。

次いで、エーチング液に金属製のローラを浸漬してエッチング処理を行う。
エーチング液としては強酸のエーチング液が好ましく、具体的には硝酸、塩酸、硫酸、臭化水素などが挙げられる。中でも硝酸が好ましい。
エーチング液に金属製のローラを浸漬する時間としては、特に制限されないが、凹部４１の電気抵抗が凸部４２の電気抵抗よりも低くなるまで浸漬するのが好ましい。例えば、凹部４１の底部４１ａの距離ｄ１が２００μｍになるようにマスキングをした場合、浸漬時間は３〜１０分が好ましく、浸漬時間がこの範囲内であれば、凹部４１の電気抵抗を凸部４２の電気抵抗よりも低くできる。

このような操作を行うことにより、表面に凹部４１と、先端が平滑な凸部４２が均一に形成された回収ローラ４０が得られる。なお、印刷にてレジストパターンを形成する場合は、エッチング処理の後に、例えば水酸化ナトリウム水溶液などの剥離液に浸漬させて、エッチングレジストを剥離させる。
また、エーチング液への金属製ローラの浸漬時間を調整することで、表面に、凸部４２と、該凸部４２よりも電気抵抗の低い凹部４１が形成された回収ローラを得ることができる。

本発明においては、エッチング処理を行う前に、予め金属製のローラの表面をアルマイト処理してもよい。具体的には、金属製のローラの表面を、電解液を用いて陽極で電解して、アルマイト処理（陽極酸化）したローラの表面にマスキングを行い、エッチング処理を施してもよい。
アルマイト処理の際に用いる電解液としては、例えば希硫酸、シュウ酸、クロム酸などが挙げられる。中でも希硫酸が好ましい。

アルマイト処理したローラにエッチング処理を施す場合、アルマイト皮膜が腐食するまでエーチング液にローラを浸漬すれば、マスキングした凸部に相当する箇所はアルマイト皮膜が残るので電気抵抗は凹部に比べて高くなる。一方、凹部に相当する箇所は、アルマイト皮膜が腐食し、金属製のローラの表面が露出するので、電気抵抗は凸部に比べて低くなる。従って、表面に凸部と、該凸部よりも電気抵抗の低い凹部が形成された回収ローラが得られる。
このように、凹部の電気抵抗が凸部の電気抵抗に比べて低抵抗である回収ローラを製造する場合は、予めアルマイト処理したローラを用いれば、アルマイト皮膜が腐食するまでエーチング液にローラを浸せばよいので、エーチング液への浸漬時間の目安となる。従って、浸漬時間を測定しなくても目視にてエッチング処理の終了を判断できるので、より容易にエッチング処理を施すことができる。また、アルマイト処理したローラを用いることで、より容易に凹部４１の電気抵抗を凸部４２の電気抵抗よりも低くできる。

このように、金属製のローラの表面をエッチング処理することで、表面に凹部４１と凸部４２が均一に形成された回収ローラ４０が得られる。凸部４２の先端、すなわち頂部４２ａは平滑であるため、回収ローラ４０とブレード４３とが接触しても、凸部４２は削られにくいので、回収ローラの表面積の減少を抑制でき、長期にわたって安定して飛散トナーを回収できる。
また、凹部４１の電気抵抗が凹部４２の電気抵抗よりも低くなるようにエッチング処理すれば、凹部４１と、該凹部４１に入り込む回収物（飛散トナーやキャリア）との間で作用する鏡像力を低減できる回収ローラが得られる。従って、二成分現像剤を用いたとしても、凹部４１へのキャリアの引き付け力が特に低減されるので、キャリアが凹部４１から容易に脱離し、回収ローラ４０から容易に除去することができる。従って、凹部４１がキャリアで塞がれるのを抑制できるので、回収ローラの表面積の減少を抑制でき、飛散トナーの回収性能の低下を低減できる。

本発明では、図１に示すように、回収ローラ４０には、バイアス電源４４が取り付けられている。バイアス電源４４から回収ローラ４０にバイアス電圧を印加することで、飛散トナーの回収性能をより高めることができる。
バイアス電圧を印加する際は、現像装置に収容されるトナーと同極性のバイアス電圧を印加する。

さらに、回収ローラ４０には回収した飛散トナーを後述するハウジング内に循環する循環手段４５を設けるのが好ましい。
回収ローラ４０に回収された飛散トナーは、回収ローラ４０が回転することによりブレード４３にて回収ローラ４０から除去される。除去された飛散トナーは、循環手段４５内を通ってハウジング５０内に供給される。
このように、循環手段４５を設けることで、飛散トナーを再利用することができる。

なお、表面に凸部４２と、該凸部４２よりも電気抵抗の低い凹部４１が形成された回収ローラ４０を用いれば、二成分現像剤を用いたとしても、凹部４１と、該凹部４１に入り込むキャリアとの間で作用する鏡像力を特に低減できるので、凹部４１へのキャリアの引き付け力が低下し、キャリアが凹部４１から容易に脱離する。従って、回収ローラに回収されたキャリアも、飛散トナーと共にブレード４３にて回収ローラ４０から容易に除去され、循環手段４５内を通ってハウジング５０内に供給される。よって、キャリアも再利用することができる。

本発明の現像装置本体２０には、上述した現像ローラ３０や回収ローラ４０以外にも、内部にトナーを循環移動させる循環搬送路５１を備えたハウジング５０と、該ハウジング５０の上面開口を閉止する蓋体６０と、該蓋体６０に形成されたトナー受入口６１を開閉するべく蓋体６０に取り付けられた蓋体側シャッタ部材７０とを備えて構成され、蓋体側シャッタ部材７０の装着された蓋体６０がハウジング５０に固定されることによって現像装置本体２０が形成されるようになっている。

循環搬送路５１は、前方に形成された幅方向に長尺の前方搬送路５１ａと、該前方搬送路５１ａの後方に当該前方搬送路５１ａと平行に形成された後方搬送路５１ｂとからなっていると共に、一対のスパイラルフィーダ（搬送手段）５２が装着されている。該スパイラルフィーダ５２は、前方搬送路５１ａに装着される前方スパイラルフィーダ５２ａと、後方搬送路５１ｂに装着される後方スパイラルフィーダ５２ｂとからなっている。

前後のスパイラルフィーダ５２ａ、５２ｂは、フィーダ軸５３と、該フィーダ軸５３回りに螺旋状で形成されたスパイラルフィン５４とを備えて構成され、スパイラルフィン５４のフィーダ軸５３回りの一体回転によって循環搬送路５１内に装填されているトナーを循環搬送させ得るようになっている。

上述した現像ローラ３０は、前方搬送路５１ａより前方に位置している。また、前方搬送路５１ａと現像ローラ３０が設けられている部分とは幅方向の略全長に亘って連通状態とされていると共に、現像ローラ３０は、その周面が前方の感光体ドラムＤの周面と対向するように設置位置が設定されている。従って、前方搬送路５１ａを搬送されつつあるトナーは、現像ローラ３０を介して感光体ドラムＤの周面に供給され、これによって感光体ドラムＤの周面にトナー像が形成されることになる。

蓋体６０は、平板状の蓋体本体（図示略）を備えている。該蓋体本体は、平面寸法がハウジング５０の上面開口より若干大きめに設定され、これによって蓋体本体がハウジング５０の上面に被せられた状態で、循環搬送路５１の上面が閉止されるようになっている。また、蓋体６０にはトナーカートリッジ８０からのトナーをハウジング５０内に装填するためのトナー受入口６１が設けられている。蓋体側シャッタ部材７０は、このトナー受入口６１を開閉するためものである。
なお、上述した循環手段４３はトナー受入口６１に連結しており、回収された飛散トナーは、トナーカートリッジ８０に収容されている未使用のトナーと共に適宜トナー受入口６１からハウジング５０内に装填され、循環搬送路５１を循環することによって、正規な帯電性を付与される。

前記トナーカートリッジ８０は、トナーが装填されるカートリッジ本体８１と、該カートリッジ本体８１の上面開口を閉止するカバー体８２とを備えて構成されている。
かかるトナーカートリッジ８０は、前記蓋体６０のトナー受入口６１と対向するように穿設されたトナー排出口８３が設けられ、トナーカートリッジ８０がハウジング５０に装着された状態で、トナーカートリッジ８０内のトナーがこのトナー排出口８３および蓋体６０のトナー受入口６１を介してハウジング５０内に供給されるようになっている。
なお、トナーカートリッジ８０にはトナーを掻き取るための撹拌部材８４と、カートリッジ側シャッタ部材８５が備わっており、撹拌部材８４とカートリッジ側シャッタ部材８５とが同期回転することで、トナーをトナー排出口８３へ向けて搬送する。

＜トナー＞
上述したトナーカートリッジ８０に収容されるトナーとしては、特に制限されないが、例えば結着樹脂中に着色剤、電荷制御剤、離型剤等を分散して造粒し、所望により帯電制御剤、流動性向上剤等を外添したものを用いることができる。
結着樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が挙げられ、例えば、ポリスチレン等のビニル芳香族樹脂、スチレン−アクリル共重合体、アクリル系樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。

電荷制御剤は、トナーの帯電量を制御するものである。正帯電性の電荷制御剤としては、ニグロシンベース、四級アンモニウム塩等が挙げられる。負帯電性の電荷制御剤としては、金属錯塩染料、サリチル酸誘導体、スルホン酸誘導体等が挙げられる。
なお、電荷制御剤を使用せず、電荷制御作用の一部を結着樹脂に行わせる場合には、結着樹脂の一部として、アニオン性またはカチオン性の極性基を有する樹脂を用いる。カチオン性極性基としは、第１級、第２級または第３級アミノ基、第４級アンモニウム基、アミド基、イミノ基、イミド基、ヒドラジノ基、グアニジノ基、アミジノ基等の塩基性窒素含有基が挙げられる。アニオン性極性基としては、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸等の極性基が挙げられる。
このように、配合する電荷制御剤を適宜選択することにより、トナーの帯電性をプラスまたはマイナスに調整できる。

色剤としては、例えば、黒色顔料として、アセチレンブラック、ランブラック、アニリンブラック等のカーボンブラック；黄色顔料として、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマンネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ；橙色顔料として、赤口黄鉛、モリブテンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ；赤色顔料として、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ；紫色顔料として、マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ；青色顔料として、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ；緑色顔料として、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンＧ；白色顔料として、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛；白色顔料として、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等が挙げられる。

離型剤としては、各種天然ワックス、ポリオレフィン系ワックス等の合成ワックスが挙げられる。ポリオレフィン系ワックスの数平均分量（Ｍｎ）は、１，０００〜１０，０００が好ましく、２，０００〜６，０００がより好ましい。ポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレン共重合体等が挙げられ、ポリプロピレンが好ましい。

さらに、トナーには、必要に応じてこれに外添剤を添加してもよい。外添剤としては、シリカ、酸化チタン、アルミナ等の無機酸化物、ステアリン酸カルシウム等の金属石鹸等が挙げられる。
また、トナーは、キャリアと組み合わせて二成分現像剤として用いてもよく、単独で一成分現像剤として用いてもよい。キャリアとしては、磁性体の粒子、または結着樹脂中に磁性体を分散させた樹脂粒子など公知のものを使用できる。

［画像形成装置］
本発明の現像装置は、電子写真法による画像形成装置に備える現像装置として好適に使用できる。
ここで、図２を用いて、本発明の現像装置を備えた画像形成装置の一実施形態例について説明する。この例の画像形成装置１００は、４つの感光体ドラムＤが中間転写ベルト（中間転写体）上に配列された間接転写タンデム方式のカラー画像形成装置の一例を示す概略断面図である。

図２に示すように、この画像形成装置１００におけるハウジング１１０内には、ローラ１４１、１４２、１４３に張架されて走行する中間転写ベルト１４５が配設され、この中間転写ベルト１４５の上にはトナー像転写の順に（上流側から順に）４つの画像形成ユニット１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）が配設されている。
画像形成ユニット１２０は、上述した現像装置１０、および帯電装置１２１、露光装置１２２、クリーニング装置１２３が感光体ドラムＤ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）の周囲にそれぞれ配設された構造を有している。タンデム方式ではこれらをコンパクトに設計することが重要である。これらの感光体ドラムＤは、中間転写ベルト１４５の移動方向に沿って順に配列されている。
なお、各現像装置１０には、トナーＴ１（マゼンタトナー）、トナーＴ２（シアントナー）、Ｔ３（イエロートナー）、Ｔ４（ブラックトナー）がそれぞれ収容されている。

次に、上記画像形成装置１００の画像形成工程を概説する。画像形成ユニット１２０ａを例に挙げると、まず、感光体ドラムＤ１の表面が帯電装置１２１により正極性に一様に帯電する。次いで、露光装置１２２で感光体ドラムＤ１の表面に静電潜像を形成する。

現像装置１０では、現像ローラ３０にトナーが順次供給され、現像ローラ３０上に現像層が形成される。現像ローラ３０のトナーは、現像ローラ３０の反時計回りの回転によって感光体ドラムＤ１の対向位置（現像部）に送られる。このとき、トナー量がブレード３１（図１参照。）によって制御されると共にトナーＴ１に摩擦帯電が付与される。そして、この帯電したトナーＴ１が感光体ドラムＤ１上の静電潜像に付着して、静電潜像が可視像化（現像）されトナー像が形成される。他の画像形成ユニット１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄにおいても上記と同様の流れで感光体ドラムＤ２，Ｄ３，Ｄ４上の静電潜像が可視像化されトナー像がそれぞれ形成される。

感光体ドラムＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４上に可視像化されたトナー像は、中間転写ベルト１４５の表面に、上流側の感光体ドラムＤ１から順に転写される。そして、この中間転写ベルト１４５上に転写されたフルカラー画像は、給紙カセット１３０からロール１４１と転写ロール１４４との間に搬送されてきた転写紙（記録材）に転写される。中間転写ベルト１４５上の転写されなかったトナーはクリーニング装置１４６により除去される。転写紙上に転写されたフルカラー画像は、一対の定着ローラ１５１を備えた定着手段１５０において熱および圧力が加えられて転写紙上に溶融定着された後、この転写紙がハウジング１１０の上方に排出される。

一方、現像ローラ３０から飛散する飛散トナーは、現像装置１０に備わる回収ローラ４０（図１参照。）にて回収される。この際、現像装置に収容されるトナーと同極性のバイアス電圧を回収ローラ４０に印加すると、飛散トナーの回収効率をより向上できる。これにより、飛散トナーが感光体ドラムＤ上に付着するのを抑制するので、飛散トナーの転写を防ぎ、画像品質の低下を低減できる。
なお、現像装置に二成分現像剤を収容する場合は、表面に凸部と、該凸部よりも電気抵抗が小さい凹部が形成された回収ローラを具備する現像装置を画像形成装置に備えれば、キャリアが飛散トナーと共に現像ローラから飛散しても、回収性能を低下させることなく、回収ローラにてキャリアも回収できるように対応できる。

なお、各感光体ドラム上の静電潜像を現像する方法は正現像法および反転現像法のいずれでもよく、また現像方式としては現像剤層と感光体ドラムが接触する接触現像方式および両者が接触しないジャンピング現像方式のいずれでもよい。高品質の画像を得る観点からは反転現像法が好ましい。この場合、感光体ドラムをトナーと同極性に帯電させ、潜像部分の電荷を露光により除去する。そして現像部において現像スリーブと感光体ドラムとの間に、現像バイアスとして直流に交流を重畳した交互電圧を印加することにより、感光体ドラム上の電荷の除去された静電潜像に現像剤中のトナーを転移させ静電潜像に付着させてトナー像として可視化する。

また、本発明において使用できる感光体ドラムの材料は、特に限定されず、従来公知のものが使用できる。例えば、非晶質シリコン系感光体、有機系感光体、Ｓｅ系感光体、ＺｎＯ感光体、ＣｄＳ系感光体などの感光体が挙げられる。この中でも耐久性の観点からは非晶質シリコン感光体が好ましい。

上記実施形態では、各画像形成ユニットに露光装置が備えられた形態について説明したが、画像形成ユニットの外に個々の感光体への露光部を備えた、一体化されたマルチビームレーザ露光装置を用いてもよい。
また、本発明の画像形成装置は上述したものに限らず、例えば中間転写体を有さず、感光体ドラムから記録材に直接転写を順次繰り返すシステム（直接転写タンデム方式）のカラー画像形成装置に、本発明の現像装置を備えることもできる。

以上説明したように、本発明によれば、飛散トナーを回収する回収ローラの表面に、エッチング処理にて凹部と凸部を形成させることで、回収ローラの表面積を増加させることができるので、飛散トナーの回収効率を向上できる。また、凹部と凸部はエッチング処理にて形成させているので、均一な凹部と凸部が得られると共に、先端が平滑な凸部が形成されるので、安定した回収性能を発揮すると共に、回収ローラと該回収ローラに備わるブレードが接触しても凸部が削られにくくなるので、回収ローラの表面積の減少を抑制でき、長期にわたって安定して飛散トナーを回収できる。

また、凹部の電気抵抗が凸部の電気抵抗よりも低抵抗であれば、凹部と該凹部に入り込む回収物（飛散トナー、およびキャリア）との間で作用する鏡像力を低減できる。従って、二成分現像剤を用いたとしても、凹部へのキャリアの引き付け力が特に低減されるので、キャリアが凹部に詰まることなく容易に脱離して、回収ローラから容易に除去することができる。よって、回収ローラの表面積の減少を抑制するので、飛散トナーの回収性能の低下を抑制できる。

以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明する。
［現像剤の製造］
＜トナーの作製＞
スチレン８０質量部、２-エチルヘキシルメタクリレート２０質量部、着色剤としてシアン顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３）５質量部、低分子量ポリプロピレン３質量部、電荷制御剤として４級アンモニウム塩化合物（オリエント化学工業社製、「Ｐ−５１」）２質量部、架橋剤としてジビニルベンゼン１質量部の混合溶液に重合開始剤２，２-アゾビス（２，４-ジメチルバレロニトリル）２質量部加え、これらを精製水４００質量部に加え、さらに懸濁安定剤として第三リン酸カルシウム５質量部とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．１質量部を添加し、ＴＫホモミキサー（特殊機化工業社製）を用いて、回転数７０００ｒｐｍで２０分間攪拌し、さらに窒素雰囲気下、７０℃、１００ｒｐｍで１０時間重合反応させ、体積平均粒径６．３μｍの粉体を得た。この粉体に疎水性シリカ粉末を１．５質量部加え、ヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）にて混合することにより体積平均粒径６．３μｍの正帯電性のシアントナーを得た。なお、体積平均粒径は、マルチマイザーIII（コールスターカウンター社製）にて測定した。

＜キャリアの作製＞
フッ素系樹脂（アウシモンド社製、「ＨＹＬＡＲ３０１Ｆ」）１００質量部、カルナバワックス（加藤洋行社製、「カルナバワックスＣ１」）２．０質量部、およびトルエン１００質量部を、ホモミキサーを用いて回転数１０００ｒｐｍで１０分間撹拌し、塗布液を調製した。ついで、塗布液を、スプレードライ法により、平均粒子径５０μｍのコア材（マンガン−マグネシウム系フェライト粒子）の表面に塗布し、乾燥させ、キャリアを得た。

＜二成分現像剤の製造＞
先に得られたキャリア１００質量部と、シアントナー６質量部とを混合し、二成分現像剤を得た。

［電気抵抗の測定］
エッチング処理後の回収ローラの表面に形成された凹部および凸部に各々電極をつなぎ、電気抵抗測定装置（アドバンテスト社製、「Ｒ８３４０Ａ」）にて電気抵抗を測定し、凹部および凸部の電気抵抗をそれぞれ測定した。

［実施例１］
現像装置は図１に示す構造のものを用いた。また、画像形成装置は、京セラミタ社製のプリンタ（ＬＳ−Ｃ８０２６）を改造したものを用い、先の現像装置を取り付け、先に得られたトナーを現像装置に収容した。
なお、回収ローラとしては、以下のものを用い、回収効率を向上させる目的で、トナーと同極性（プラス）のＤＣバイアス電圧（５００Ｖ）を印加し、回転数１０ｒｐｍにて回収ローラを回転させた。また、回収ローラには、ウレタン製のブレードを備えた。

＜回収ローラ＞
まず、アルミニウム製の金属ローラの表面を、電解液として希硫酸を用いて陽極で電解して、陽極酸化（アルマイト処理）させた。
次いで、凹部の底部、および凸部の頂部の距離が共に２００μｍの格子状になるように、ドライフィルム（デュポンＭＲＣドライフィルム社製、「ＦＸＲ」）の型を回収ローラ表面に貼り付けて、アルマイト処理済みの金属ローラの表面をマスキングした。次いで、強酸のエーチング液（硝酸）に５分間浸して、凹部に相当する箇所のアルマイト皮膜が腐食するまでエッチング処理を行い、表面に凹部と凸部が形成された回収ローラを得た。

前記画像形成装置を用い、１００００枚の耐久試験を実施した。
２０００枚印字毎に、中間転写ベルト上に付着した飛散トナーを計測し、これを飛散トナー量とした。
また、初期の回収ローラからのトナー除去性能について、回収ローラ表面に０．１ｇのトナーを均一に付着させ、１分間エージングした後に、回収ローラ表面にトナーが残っていない場合を良好と判断して「○」とし、トナーが残っていることを目視で確認できる場合を不良と判断して「×」とした。
また、耐久試験後の回収ローラの飛散トナー回収性能について、１００００枚の耐久試験後の飛散トナー量の累計が１．０ｇ以下の場合を良好と判断して「○」とし、飛散トナー量の累計が１．０ｇを超える場合を不良と判断して「×」とした。
さらに、耐久性能について、初期と比較した場合の耐久後の回収ローラの表面粗さの変化率が１０％以下の場合を良好と判断して「○」とし、表面粗さの変化率が１０％を超え、１５％以下の場合をやや良好と判断して「△」とし、表面粗さの変化率が１５％を超える場合を不良と判断して「×」とした。
各評価結果を表１に示す。

＜実施例２＞
エーチング液に浸す時間を１分に変更した以外は、実施例１と同様にエッチング処理した回収ローラを用い、実施例１と同様にして耐久試験を実施し、飛散トナー量を求め、飛散トナー回収性能および耐久性能を評価した。結果を表１に示す。

＜比較例１＞
エッチング処理の代わりに、研磨剤としてガラスビーズを用い、３０Φのサンドブラスト処理を施した回収ローラを用いた以外は、実施例１と同様にして耐久試験を実施し、飛散トナー量を求め、飛散トナー回収性能および耐久性能を評価した。結果を表１に示す。

＜比較例２＞
アルミニウム製の金属ローラを回収ローラとして用いた以外は、実施例１と同様にして耐久試験を実施し、飛散トナー量を求め、飛散トナー回収性能および耐久性能を評価した。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、エッチング処理で表面に凹部と凸部を形成させた回収ローラを用いた実施例１、２は、回収ローラの表面積が増加し、４０００枚までの飛散トナーの回収性能が良好であった。
特に、凸部よりも電気抵抗の低い凹部が形成された回収ローラを用いた実施例１は、凹部と該凹部に入り込む二成分現像剤のキャリアとの間で作用する鏡像力を特に低減できたので、凹部へのキャリアの引き付け力が低下した。その結果、キャリアが凹部に詰まることなく容易に脱離でき、回収ローラから容易に除去できたため、回収ローラの表面積の減少を抑制できた。従って、１００００枚の耐久試験後であっても飛散トナー量が０．２ｇであり、回収性能、および耐久性能に優れていた。よって、特に実施例１であれば、二成分現像剤を用いたとしても、回収性能を低下させることなく、長期にわたって安定して飛散トナーを回収できる。
一方、実施例２の場合は、凹部と凸部の電気抵抗が同じであったため、二成分現像剤のキャリアが凹部に嵌ってしまい、凹部から脱離しにくかった。そのため、徐々に凹部がキャリアにて塞がれてしまい、回収ローラの表面積が減少し、印字枚数が増えるに連れて飛散トナーの回収性能が低下したが、４０００枚印字後までは飛散トナーの回収性能に優れていた。また、１００００枚の耐久試験後であっても飛散トナー量は、比較例に比べて少なかった。

一方、サンドブラスト処理で表面に凹部と凸部を形成させた回収ローラを用いた比較例１は、回収ローラの表面積が増加し、初期の飛散トナーの回収性能が良好であったが、２０００枚印字後の飛散トナー量が１．０ｇであり、印字枚数２０００枚で飛散トナーの回収性能が低下した。これは、回収ローラにブレードが接触することで凸部が削られてしまい、回収ローラの表面積が初期に比べて減少した（すなわち、サンドブラスト処理前のローラの表面積に近づいた）ことにより、耐久試験開始直後に比べて飛散トナーの回収性能が低下したものと推測できる。さらに、二成分現像剤のキャリアと、回収ローラの表面との間で作用する鏡像力が低減されにくかったため、印字枚数が増えるに連れて回収ローラの表面が除所にキャリアに覆われやすかった。その結果、飛散トナー量が実施例（特に実施例２）に比べてさらに増加し、飛散トナーの回収性能がさらに低下した。
表面に凹部と凸部が形成されていない回収ローラを用いた比較例２は、耐久性能は良好であったが、実施例１、２や比較例１に比べて回収ローラの表面積が小さく、また、二成分現像剤のキャリアと、回収ローラの表面との間で作用する鏡像力が低減されにくかったため、印字枚数が増えるに連れて回収ローラの表面が除所にキャリアに覆われやすかった。その結果、飛散トナー量が実施例（特に実施例２）に比べてさらに増加し、飛散トナーの回収性能がさらに低下した。

本発明の現像装置の一例を示す概略構成図である。 回収ローラの一例を示す断面図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１０：現像装置、３０：現像ローラ、４０：回収ローラ、４１：凹部、４２：凸部、４３：ブレード、１００：画像形成装置、Ｄ：感光体ドラム

Claims (6)

1. 現像ローラと、該現像ローラに対向して配置された、飛散トナーを回収する金属製の回収ローラとを具備する現像装置であって、
   前記回収ローラの表面に、エッチング処理により凹部と凸部が形成されたことを特徴とする現像装置。
2. 前記凹部の電気抵抗が、前記凸部の電気抵抗に比べて低抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 現像装置内で、現像ローラに対向して配置されて、飛散トナーを回収する金属製の回収ローラの製造方法において、
   金属製のローラの表面をエッチング処理して、凹部と凸部を形成することを特徴とする回収ローラの製造方法。
4. 前記凸部と、該凸部より電気抵抗の低い前記凹部とを形成することを特徴とする請求項３に記載の回収ローラの製造方法。
5. エッチング処理の前に、前記金属製のローラの表面をアルマイト処理することを特徴とする請求項３または４に記載の回収ローラの製造方法。
6. 請求項１または２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。

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