(57)【要約】【課題】小型化が可能で且つ放電生成物を吸着除去し、画像濃度のピッチムラがなく良好な画像が得られる帯電装置、及びそれを備えた画像形成装置、並びに画像形成方法を提供する。【解決手段】帯電ローラ５は、感光体ドラム３の表面に押圧され、感光体ドラム３の両端部分の非画像領域と帯電ローラ５のスペーサ１５２とが接触し、ギャップを形成している。帯電ローラ５のスペーサ１５２の両側面１５２ａ，１５２ｂにゼオライト層を設けている。ゼオライト層は、４０μｍ〜１００μｍであり、帯電ローラから発生したＮＯxを吸着する。【選択図】図３
2011237653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体ドラムの表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電装置であって、
前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電ローラと、
前記感光体ドラムとのギャップを形成する前記帯電ローラ両端部にスペーサと、
を有し、
前記スペーサの側面にゼオライト層を形成したことを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記ゼオライト層は、４０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置を用いて画像形成することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる帯電装置、及びそれを備えた画像形成装置、並びに画像形成方法に関し、特に感光体を帯電させる際に発生する窒素酸化物の影響を抑えて良好な画像が得られる現像装置、及びそれを備えた画像形成装置、並びに画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、帯電ローラにより感光体を帯電させる帯電装置が用いられている。この帯電装置では、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。
【０００３】
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。
【０００４】
そして、この硝酸ＨＮＯ3が様々の部品に影響を与える。例えば、感光体に付着した場合は、異常画像の原因となる。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。
【０００５】
さて、近年、画像形成装置の小型化に伴い省スペースの帯電ローラが用いられている。例えば、特許文献１には、帯電ローラの両端部に絶縁性（ＰＥＴフィルム）のスペーサが設けられ、感光体と帯電ローラとのギャップを３〜１，０００μｍに設定されることが記載されている。このような帯電ローラは、コロナワイヤーと比較してＮＯxの発生が少ない利点があるものの、ＮＯxの発生が皆無ではなく、特許文献１に記載されているような絶縁性（ＰＥＴフィルム）のスペーサがＮＯxと雰囲気中との水分と反応して生成される硝酸によって劣化（たわみ、膨張）し、感光体と帯電ローラとのギャップが安定して得られないといった問題がある。
【０００６】
そのような問題に対して、特許文献２では、帯電ローラの表面層にオゾンやＮＯｘなどの放電生成物を分解可能な光触媒物質を含有させ、帯電ローラ表面を放電生成物による劣化を防止する技術が試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２０９９５９号公報
【特許文献２】特開２０００−３５６９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２のように、光触媒物質を利用する場合は、確かにオゾンやＮＯｘなどの放電生成物を分解可能ではあるが、触媒を機能させるために光源を必要とする。従って、帯電ローラ近くに光源を設置しなければならず、帯電装置が大型化するといった課題がある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するものであって、小型化が可能で且つ放電生成物を吸着除去し、画像濃度のピッチムラがなく良好な画像が得られる帯電装置、及びそれを備えた画像形成装置、並びに画像形成方法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】
【００１０】
本発明は、感光体ドラムの表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電装置であって、前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電ローラと、前記感光体ドラムとのギャップを形成する前記帯電ローラ両端部にスペーサと、を有し、前記スペーサの側面にゼオライト層を形成したことを特徴とする。
【００１１】
また、前記ゼオライト層は、４０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
また、本発明は、前記画像形成装置を用いて画像形成することを特徴とする画像形成方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、帯電ローラの両端部に設けたスペーサ側面にゼオライト層を設けたので、帯電ローラの放電により発生したＮＯxを吸着除去し、帯電ローラのスペーサ外周面の劣化を抑制して、スペーサの変形や軟化、たわみ、膨張を抑制し、帯電ローラの回転不良、及び感光体とのギャップ変化を防止し、延いては帯電ローラの回転周期で発生する画像濃度のピッチムラを防止する。
【００１４】
また、４０μｍ未満であると、ＮＯｘの吸着効果はある程度あるものの、帯電ローラの回転に伴ってスペーサ側面のゼオライト層が研磨され、長期に渡ってＮＯｘ吸着効果が得られない。１００μｍ超であると、長期に渡ってＮＯｘ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不向きである。従って、スペーサに形成したゼオライト層は、４０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の帯電装置が使用される画像形成装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の感光体と帯電ローラとの概略図である。
【図３】本発明の帯電ローラの一端部側の要部詳細図である。
【図４】硝酸により劣化したスペーサの概略図である。
【図５】形成画像のピッチムラと黒スジの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の帯電装置が使用される画像形成装置の構成例を示す図である。
画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対して多色及び単色の画像を形成するもので、装置本体１１０と、自動原稿処理装置１２０とにより構成されている。装置本体１１０は、露光ユニット１、現像器２、感光体ドラム３、クリーナユニット４、帯電器（帯電ローラ）５、中間転写ベルトユニット６、定着ユニット７、給紙カセット８１、排紙トレイ９１等を有して構成されている。
【００１８】
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の上に自動で原稿を搬送する。また原稿処理装置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。
【００１９】
本画像形成装置において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像器２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４は、各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって４つの画像ステーションが構成されている。
【００２０】
帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図１に示すような帯電ローラ型や他にブラシ型の帯電器が用いられることもある。
【００２１】
露光ユニット１は、本発明に関わる画像書込み装置に該当するものであり、レーザ出射部及び反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）として構成される。露光ユニット１は、レーザビームを走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム３に導くためのレンズやミラー等の光学要素が配置されている。露光ユニット１を構成する光走査装置の構成は、後述して具体的に説明する。また露光ユニット１としては、この他発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる手法も採用できる。露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。現像器２はそれぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像を４色（ＹＭＣＫ）のトナーにより顕像化するものである。またクリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを、除去・回収する。
【００２２】
感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルトユニット６は、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、中間転写ローラ６４、及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。上記中間転写ローラ６４は、ＹＭＣＫ用の各色に対応して４本設けられている。
【００２３】
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、及び中間転写ローラ６４は、中間転写ベルト６１を張架して回転駆動させる。また各中間転写ローラ６４は、感光体ドラム３のトナー像を、中間転写ベルト６１上に転写するための転写バイアスを与える。
【００２４】
中間転写ベルト６１は、各感光体ドラム３に接触するように設けられている、そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト６１に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト６１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。中間転写ベルト６１は、例えば厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
【００２５】
感光体ドラム３から中間転写ベルト６１へのトナー像の転写は、中間転写ベルト６１の裏側に接触している中間転写ローラ６４によって行われる。中間転写ローラ６４には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ６４は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト６１に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。
【００２６】
上述の様に各感光体ドラム３上で各色相に応じて顕像化された静電像は中間転写ベルト６１で積層される。このように、積層された画像情報は中間転写ベルト６１の回転によって、後述の用紙と中間転写ベルト６１の接触位置に配置される転写ローラ１０によって用紙上に転写される。
【００２７】
このとき、中間転写ベルト６１と転写ローラ１０は所定ニップで圧接されると共に、転写ローラ１０にはトナーを用紙に転写させるための電圧が印加される（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。さらに、転写ローラ１０は上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１０もしくは前記中間転写ベルト駆動ローラ６２の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々）が用いられる。
【００２８】
また、上記のように、感光体ドラム３に接触することにより中間転写ベルト６１に付着したトナー、もしくは転写ローラ１０によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト６１上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって除去・回収されるように設定されている。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に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト６１は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ６３で支持されている。
【００２９】
給紙カセット８１は、画像形成に使用するシート（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、装置本体１１０の露光ユニット１の下側に設けられている。また手差し給紙カセット８２にも画像形成に使用するシートを置くことができる。また、装置本体１１０の上方に設けられている排紙トレイ９１は、印刷済みのシートをフェイスダウンで集積するためのトレイである。
【００３０】
また装置本体１１０には、給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２のシートを転写ローラ１０や定着ユニット７を経由させて排紙トレイ９１に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。給紙カセット８１ないし手差し給紙カセット８２から排紙トレイ９１までの用紙搬送路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、転写ローラ１０、定着ユニット７等が配されている。
【００３１】
搬送ローラ１２ａ〜１２ｄは、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。またピックアップローラ１１ａは、給紙カセット８１の端部近傍に備えられ、給紙カセット８１からシートを１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。同様にまたピックアップローラ１１ｂは、手差し給紙カセット８２の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット８２からシートを１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。
【００３２】
また、レジストローラ１３は、用紙搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像の先端とシートの先端を合わせるタイミングでシートを転写ローラ１０に搬送する機能を有している。
【００３３】
定着ユニット７は、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２を備えており、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２は、シートを挟んで回転するようになっている。またヒートローラ７１は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ７２とともにトナーをシートに熱圧着することにより、シートに転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、シートに対して熱定着させる機能を有している。またヒートローラ７１を外部から定着するための外部定着ベルト７３が設けられている。
【００３４】
次にシート搬送経路を詳細に説明する。上述のように、画像形成装置には予めシートを収納する給紙カセット８１、及び手差し給紙カセット８２が設けられている。これら給紙カセット８１，８２からシートを給紙するために、各々ピックアップローラ１１ａ，１１ｂが配置され、シートを１枚ずつ搬送路Ｓに導くようになっている。
【００３５】
各給紙カセット８１，８２から搬送されるシートは用紙搬送路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、シートの先端と中間転写ベルト６１上の画像情報の先端を整合するタイミングで転写ローラ１０に搬送され、シート上に画像情報が書き込まれる。その後、シートは定着ユニット７を通過することによってシート上の未定着トナーが熱で溶融・固着され、その後に配された搬送ローラ１２ｂを経て排紙トレイ９１上に排出される。
【００３６】
上記の搬送経路は、シートに対する片面印字要求のときのものであるが、これに対して両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着ユニット７を通過したシートの後端が最終の搬送ローラ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シートを搬送ローラ１２ｃ，１２ｄに導く。そしてその後レジストローラ１３を経てシート裏面に印字が行われた後にシートが排紙トレイ９１に排出される。
【００３７】
図２は、本発明の感光体と帯電ローラとの概略図である。
帯電ローラ５は感光体ドラム３とのギャップを帯電ローラ５の両端部分に設けたスペーサ１５２，１５３で維持している。スペーサ１５２，１５３は絶縁性のＰＥＴフィルム、ウレタンゴム、ＮＢＲゴム等の弾性部材が好適に用いられ、前記特許文献１に記載されているように、ギャップ３〜１，０００μｍを維持している。
【００３８】
帯電ローラの軸１５１には、図示しない高圧電源から−７００Ｖの直流電圧が印加されている。尚、直流電圧に交流電圧を印加したＡＣ重畳ＤＣ電圧であっても良い。
【００３９】
帯電ローラ５は、図示しない弾性バネにより感光体ドラム３の表面に押圧され、感光体ドラム３の両端部分の非画像領域と帯電ローラ５のスペーサ１５２，１５３とが接触し、上記ギャップを形成している。
【００４０】
図３は、本発明の帯電ローラの一端部側の要部詳細図である。図３では、帯電ローラ５の一端側に設けたスペーサ１５２を示し、（ａ）は帯電ローラを端部側から見た図であり、（ｂ）は帯電ローラを中央側から見た図である。
【００４１】
図３において、帯電ローラ５のスペーサ１５２の両側面１５２ａ，１５２ｂにゼオライト層を設けている。他方のスペーサ１５３においても同様に両側面にゼオライト層を設けている。
【００４２】
ゼオライト層は、４０μｍ〜１００μｍであり、帯電ローラから発生したＮＯxを吸着する。尚、感光体ドラムとスペーサとの接触する面にもゼオライト層を形成することも可能であるが、感光体ドラムとの摺擦によりゼオライト層が削れ易く、好適にはスペーサの側面に設けるのが良い。
【００４３】
ゼオライトの形成は、例えば次のように行う。
（１）アルミナを所望材料（基材）上にスパッタリングで成膜する。
（２）ゼオライト種結晶分散液（スラリー）をアルミナなどの多孔性材料の上にコーティングし、水熱合成などで成長させる。
【００４４】
ゼオライト粉末（例えばZSM-5）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が好適である。
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。
【００４５】
図４は、硝酸により劣化したスペーサの概略図である。劣化した状態を誇張した図であるが、スペーサ１６２の側面が硝酸で劣化し、波打ちやたわみ、膨張等を起こした場合の図である。
このように硝酸によりスペーサ１６２が劣化すると、スペーサ１６２の波打ちやたわみ、膨張等が発生し、感光体との所望のギャップが維持できなくなる。更にスペーサの劣化が進行すると、感光体とスペーサとが接するスペーサの面まで劣化し、感光体層を削ってしまい、感光体の基体（アルミ素管）までもが露出して帯電ローラに印加した電圧が漏洩し感光体表面に静電潜像自体が形成できないといった致命的な不具合が発生してしまう。
【００４６】
そこで、上述したように、スペーサの両側面にゼオライト層を形成することにし、帯電ローラの放電により発生したＮＯxを吸着除去し、帯電ローラのスペーサ外周面の劣化を抑制して、スペーサの変形や軟化、たわみ、膨張を抑制し、帯電ローラの回転不良、及び感光体ドラムとのギャップ変化を防止し、延いては帯電ローラの回転周期で発生する画像濃度のピッチムラを防止する。
【００４７】
＜評価実験＞
画像形成装置として、シャープ製  ＭＸ−２３０１ＦＮを用いて実験した。
ネコサ８．５インチ紙を横通紙として、３５℃８５％環境下で３，０００枚／月後の画像を目視判定して評価を行なった。判定は、現像剤漏れ防止シールに形成したゼオライト層の膜厚ごとに、画像ピッチムラと、画像黒スジを目視にて行なった。
【００４８】
なお、図５に形成画像のピッチムラと黒スジの例を示す。（ａ）は、帯電ローラの回転不良による画像のピッチムラの例であり、（ｂ）は、感光体ドラムとのギャップ変化による画像黒スジの例である。図５（ａ）に示すように、画像のピッチムラは、通紙方向に対して回転不良による印刷不良が発生するので、画像としては通紙方向に垂直な方向に平行に不良領域が現れてピッチムラが生じることになる。図５（ｂ）に示すように、画像横黒スジは、感光体ドラムとのギャップ変化により、通紙方向に平行に黒スジが生じる。
【００４９】
以下の表において、判定結果を示す。また、表における目視判定の評価は次のように記載した。
◎：画像ピッチムラなし
○：画像ピッチムラわずかに有り（画像横方向に幅１ｍｍの淡い黒スジ）
△：画像ピッチムラ有り（幅３ｍｍの黒スジ発生）
×：画像ピッチムラ大（幅１０ｍｍの黒スジ発生）
【００５０】
【表１】
2011237653.tif 000003
【００５１】
＜評価結果＞
ゼオライト層が現像剤漏れ防止シールに形成されていると、放電生成物がゼオライト層に吸収され、放電生成物（硝酸）による変形、たわみ、軟化などが生じ無いため、漏れは抑えられるはずである。
【００５２】
ゼオライト膜厚が５０〜１００μｍでは、画像ピッチムラ、及び画像黒スジのいずれも全く発生がなかった。ゼオライト膜厚が４０μｍの場合、画像ピッチムラはわずかにあり、幅１ｍｍの黒スジが発生したが、いずれも許容範囲と判断した。
【００５３】
比較例１のゼオライト膜厚が３０μｍでは、画像ピッチムラが生じ、また画像黒スジも発生し（幅３ｍｍの黒スジ発生）、使用に耐えるレベルではないと判断した。当然ながら、比較例３のゼオライト膜厚が０μｍでは、画像ピッチムラが生じ、また画像黒スジも発生して、全く使用できるレベルにはない。
一方、比較例２のゼオライト膜厚が１５０μｍでは、現像剤漏れにおいては、全く問題ないが、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不向きである。
【００５４】
上記実験結果により、現像剤漏れ防止シールにゼオライト層を形成する場合、４０μｍ未満であると、ＮＯｘの吸着効果はある程度あるものの、帯電ローラの回転に伴ってスペーサ側面のゼオライト層が研磨され、長期に渡ってＮＯｘ吸着効果が得られない。また、１００μｍ超であると、長期に渡ってＮＯｘ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不向きである。従って、現像剤漏れ防止シールに形成したゼオライト層は、４０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【符号の説明】
【００５５】
３  感光体ドラム
５  帯電器（帯電ローラ）
１００  画像形成装置
１５１  スペーサ軸
１５２，１５３       スペーサ
１５２ａ，１５２ｂ  スペーサ側面
１６２  劣化スペーサ
【図１】
2011237653.tif 000004
【図２】
2011237653.tif 000005
【図３】
2011237653.tif 000006
【図４】
2011237653.tif 000007
【図５】
2011237653.tif 000008