現像装置および画像形成装置
【課題】 非接触現像方式の現像装置において、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量の均一化を達成するとともに、層厚規制ブレードのトナー融着を防止し、安定した現像性を確保することができる現像装置を提供する。
【解決手段】 現像装置１４は、トナーを収容する現像槽６０と、現像槽６０に収容されるトナーを担持して感光体１１に搬送する現像ローラ６１と、現像ローラ６１の外周面に当接してトナーの層厚を規制する層厚規制ブレード６４とを含む。現像ローラ６１の外周面には、互いに交差する周方向に傾斜した螺旋状に連続する第１傾斜溝６１１と第２傾斜溝６１２とが形成される。この第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２は、現像ローラ６１の軸線方向両端部６１０ｂ，６１０ｃの溝間隔Ｐ２に対する、軸線方向中央部６１０ａの溝間隔Ｐ１の割合（Ｐ１／Ｐ２）が０．２以上０．７５以下である。
【解決手段】 現像装置１４は、トナーを収容する現像槽６０と、現像槽６０に収容されるトナーを担持して感光体１１に搬送する現像ローラ６１と、現像ローラ６１の外周面に当接してトナーの層厚を規制する層厚規制ブレード６４とを含む。現像ローラ６１の外周面には、互いに交差する周方向に傾斜した螺旋状に連続する第１傾斜溝６１１と第２傾斜溝６１２とが形成される。この第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２は、現像ローラ６１の軸線方向両端部６１０ｂ，６１０ｃの溝間隔Ｐ２に対する、軸線方向中央部６１０ａの溝間隔Ｐ１の割合（Ｐ１／Ｐ２）が０．２以上０．７５以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上に形成される静電潜像を、トナーを用いて現像する現像装置、および該現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体の表面に形成される静電潜像に対して、現像装置から現像剤の成分であるトナーを供給して現像することによって可視像であるトナー像を形成し、さらにトナー像を転写媒体である記録紙などに転写し、記録紙上に転写されたトナー像を定着して堅牢な記録画像を形成する。
【０００３】
電子写真方式の画像形成装置に備えられる現像装置としては、構造が簡単で小型化が可能な、非磁性一成分現像方式が有用であり、現在も改良技術の開発が進められている。非磁性一成分現像方式の現像装置としては、像担持体に現像剤担持体である現像ローラを接触させて現像を行う接触現像方式と、像担持体と所定の間隙を隔てて配置される現像ローラから像担持体に非磁性一成分現像剤のトナーを飛翔させて供給して現像を行う非接触現像方式がある。両方式とも現像装置自身の構造は類似しており、小型化が可能な特徴を有するが、現像ローラの材質が異なる場合がある。
【０００４】
接触現像方式の現像装置では、現像領域での均一な接触を得るために、導電性を有するゴムなどの弾性部材から現像ローラは構成される。特に像担持体として感光体ドラムなどの剛体を用いる場合、現像ローラを弾性部材で構成することは、接触状態の不具合による傷つけを防止する観点からも有効である。
【０００５】
非接触現像方式の現像装置では、現像ローラは、像担持体との間隙を精密に保持する必要があるので、金属などの剛体からなるローラやスリーブが用いられることが多い。これは、ゴムローラに比べ、表面の研磨精度向上、駆動軸と表面の偏心の抑制に効果的なためである。また、非接触ゆえに接触による像担持体に対する傷つけの懸念がないことも挙げられる。
【０００６】
非接触現像方式の現像装置では、現像ローラ上に担持されるトナーは、現像ローラに当接して設けられる層厚規制ブレードによる摩擦により、層厚が規制されるとともに、摩擦帯電されて電荷が付与される。この場合、現像ローラ上でのトナーに対する帯電付与能力を向上するために、現像ローラの外周面は、所定の表面粗さを有するように、サンドブラスト処理が施されている。
【０００７】
しかしながら、現像装置において長期にわたって現像動作が行われると、現像ローラの外周面が削られてしまい、その表面粗さが低減する。このように、現像ローラの外周面の表面粗さが低減すると、現像ローラのトナーに対する摩擦帯電能力が低下してしまう。
【０００８】
このような問題点を解決する方法として、特許文献１には、規則的な溝からなる凹凸パターンが外周面に形成された現像ローラを備える現像装置が開示されている。このような規則的な溝が形成された外周面を有する現像ローラは、サンドブラスト処理による不規則な表面粗さの外周面を有する現像ローラよりも、トナー表面に外添されるシリカ粒子などの外添剤による削れを抑制することができ、これによって、現像ローラのトナーに対する摩擦帯電能力の低下を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−３３１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非接触現像方式の現像装置では、現像ローラの外周面において摩擦帯電されて担持されるトナーを、像担持体に飛翔させて像担持体上の静電潜像を現像するので、その現像の安定化を達成するために、現像ローラの外周面上のトナー付着量を一定かつ均一に制御する必要がある。
【００１１】
しかしながら、現像ローラに当接する層厚規制ブレードの現像ローラに対する線圧は、現像ローラの軸線方向に関して均一ではなく、軸線方向中央部の線圧が、軸線方向両端部の線圧よりも高くなっている。そのため、現像ローラの外周面上のトナー付着量は、軸線方向に関して均一ではなく、軸線方向中央部におけるトナー付着量が少なくなる傾向にある。このような、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量の不均一化の現象は、特許文献１に開示される、規則的な溝が形成された外周面を有する現像ローラにおいても発生する現象である。
【００１２】
現像ローラの軸線方向中央部におけるトナー付着量が少ない場合、現像ローラの軸線方向中央部に対応して、記録紙に形成される記録画像の画像濃度が低下するので、現像ローラの軸線方向に対応して、画像濃度の不均一化が発生してしまう。
【００１３】
また、現像ローラの軸線方向中央部では、当接する層厚規制ブレードの線圧が高いので、層厚規制ブレードへのトナー融着が発生しやすくなり、このトナー融着物に起因して記録紙に形成される記録画像に白筋が発生してしまい画像品質が劣化する。
【００１４】
したがって本発明の目的は、非接触現像方式の現像装置において、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量の均一化を達成するとともに、層厚規制ブレードのトナー融着を防止し、安定した現像性を確保することができる現像装置、および該現像装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、像担持体の表面に形成された静電潜像を、非磁性一成分現像剤であるトナーによって現像してトナー像を形成する現像装置において、
トナーを収容する現像槽と、
像担持体と所定の間隔をあけて対向し、前記現像槽内に回転自在に設けられ、前記現像槽に収容されるトナーを担持して像担持体に搬送する現像ローラであって、その外周面に、互いに交差する周方向に対して傾斜した螺旋状に連続する第１傾斜溝と第２傾斜溝とが形成される現像ローラと、
前記現像ローラの外周面に当接して設けられ、回転駆動される前記現像ローラの外周面に担持されたトナーの層厚を規制するとともに、トナーを摩擦帯電させる層厚規制ブレードとを含み、
前記第１傾斜溝および前記第２傾斜溝は、前記現像ローラの軸線方向における溝間隔が、軸線方向中央部の溝間隔をＰ１、軸線方向両端部の溝間隔をＰ２とした場合、溝間隔Ｐ２に対する溝間隔Ｐ１の割合（Ｐ１／Ｐ２）が０．２以上０．７５以下であることを特徴とする現像装置である。
【００１６】
また本発明の現像装置は、前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝とは、螺旋の向きが互いに逆方向であることを特徴とする。
【００１７】
また本発明の現像装置は、前記第１傾斜溝および前記第２傾斜溝が、前記現像ローラの軸線方向における溝間隔が０．７５〜５ｍｍであり、溝深さが５〜５０μｍであり、前記現像ローラの周方向に対する傾斜角度が１０〜６０度であることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、像担持体と、
前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像担持体に形成された静電潜像を、非磁性一成分現像剤であるトナーを用いて現像する現像手段とを含み、
前記現像手段は、本発明に係る前記現像装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、現像装置は、像担持体の表面に形成された静電潜像を、非磁性一成分現像剤であるトナーによって現像してトナー像を形成する装置であり、トナーを収容する現像槽と、現像ローラと、層厚規制ブレードとを含む。現像ローラは、像担持体と所定の間隔をあけて対向し、現像槽内に回転自在に設けられ、現像槽に収容されるトナーを担持して像担持体に搬送する。層厚規制ブレードは、現像ローラの外周面に当接して設けられ、回転駆動される現像ローラの外周面に担持されたトナーの層厚を規制するとともに、トナーを摩擦帯電させる。そして、現像ローラの外周面には、軸線方向両端部間にわたって軸線方向に沿って延び、互いに交差する周方向に対して傾斜した螺旋状に連続する第１傾斜溝と第２傾斜溝とが形成される。この第１傾斜溝および第２傾斜溝は、現像ローラの軸線方向における溝間隔が、軸線方向中央部の溝間隔をＰ１、軸線方向両端部の溝間隔をＰ２とした場合、溝間隔Ｐ２に対する溝間隔Ｐ１の割合（Ｐ１／Ｐ２）が０．２以上０．７５以下である。
【００２０】
現像ローラの外周面に形成される第１傾斜溝および第２傾斜溝は、軸線方向中央部における溝間隔Ｐ１が、軸線方向両端部における溝間隔Ｐ２よりも所定の割合で小さくなるように設けられているので、層厚規制ブレードの当接による線圧が高い軸線方向中央部において、第１傾斜溝および第２傾斜溝によるトナー担持能力、および層厚規制ブレードに融着するトナー融着物の除去能力を向上することができる。これによって、現像装置は、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量の均一化を達成することができるとともに、層厚規制ブレードのトナー融着を防止し、安定した現像性を確保することができる。
【００２１】
また本発明によれば、現像ローラの外周面に設けられる第１傾斜溝と第２傾斜溝とは、螺旋の向きが互いに逆方向である。これによって、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量のさらなる均一化と、層厚規制ブレードのトナー融着物の除去効率とを向上することができる。
【００２２】
また本発明によれば、現像ローラの外周面に設けられる第１傾斜溝および第２傾斜溝は、それぞれ、現像ローラの軸線方向における溝間隔が０．７５〜５ｍｍであり、溝深さが５〜５０μｍであり、現像ローラの周方向に対する傾斜角度が１０〜６０度である。これによって、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量のさらなる均一化と、層厚規制ブレードのトナー融着物の除去効率とを向上することができる。
【００２３】
また本発明によれば、画像形成装置は、像担持体と、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体に形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段とを含む。画像形成装置は、前記現像手段として、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量の均一化が達成され、かつ層厚規制ブレードのトナー融着が防止された現像装置を備えるので、画像濃度の均一化が達成され、かつ白筋などの画像欠陥の発生が防止された、高品質の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置１の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る現像装置１４の構成を示す図である。
【図３】現像装置１４に備えられる現像ローラ６１の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（画像形成装置）
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置１の構成を示す図である。画像形成装置１は、電子写真方式のフルカラー画像形成装置であり、画像読取装置によって読み取った原稿の画像データ、ネットワーク等を介して送信された画像データに基づいて、記録媒体である記録紙７１に対して多色または単色の画像を形成する装置である。
【００２６】
画像形成装置１は、可視像形成ユニット１０、給紙ユニット２０、記録紙搬送ユニット３０、および定着ユニット４０を備えている。画像形成装置１は、ブラック（Ｋ）およびカラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）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を行う。そのため、画像形成装置１において可視像形成ユニット１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色に対応して、４つの可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋからなる。可視像形成ユニット１０Ｙはイエロー（Ｙ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｍはマゼンダ（Ｍ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｃはシアン（Ｃ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｋはブラック（Ｋ）のトナーを用いて画像形成を行う。各可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、給紙ユニット２０から定着ユニット４０に向けて記録紙７１が搬送される搬送路に沿って、可視像形成ユニット１０Ｙ、可視像形成ユニット１０Ｍ、可視像形成ユニット１０Ｃ、可視像形成ユニット１０Ｋの順で配置されており、記録紙搬送ユニット３０により搬送される記録紙７１に各色のトナーを多重転写するようになっている。
【００２７】
各可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、同様の構成であり、像担持体である感光体１１と、帯電手段１２と、露光手段１３と、現像手段である現像装置１４と、転写手段１５と、クリーナ手段１６と、除電手段１７とを含んで構成される。本実施形態の画像形成装置１において潜像形成手段は、帯電手段１２と露光手段１３とで構成される。また、帯電手段１２、露光手段１３、現像装置１４、転写手段１５、クリーナ手段１６および除電手段１７は、この順に、感光体１１の周囲に感光体１１の回転方向上流側から下流側に向かって配置される。
【００２８】
感光体１１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１１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。感光体１１は、たとえば、周速度１４５ｍｍ／秒で軸線まわりに回転駆動される。
【００２９】
帯電手段１２は、鋸歯状の複数の先鋭状突起部を有する板状の放電電極と、感光体１１の表面の帯電電位を調整するスクリーン状のグリッド電極とを含んで構成される、非接触帯電方式のスコロトロン帯電装置である。帯電手段１２は、放電電極に電圧が印加されることによってコロナ放電し、感光体１１の表面を帯電させるとともに、グリッド電極に所定のグリッド電圧が印加されることによって感光体１１の表面の帯電状態を均一化し、感光体１１の表面を所定の電位および極性に帯電する。この帯電手段１２は、感光体１１を臨み感光体１１の軸線方向に沿って配置される。
【００３０】
露光手段１３は、帯電手段１２により帯電された感光体１１の表面に、画像データに応じたレーザ光を照射して露光し、感光体１１の表面に静電潜像を形成する。現像装置１４は、詳細は後述するが、感光体１１の表面に形成された静電潜像を、トナーによって現像してトナー像を形成する。
【００３１】
転写手段１５は、記録紙搬送ユニット３０の搬送ベルト３３を介して感光体１１に対向するように、搬送ベルト３３の内側に配置されるローラ状の部材である。転写手段１５には、トナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧が印加されており、これによって、感光体１１の表面に形成されたトナー像が、搬送ベルト３３に載置されて搬送される記録紙７１に転写される。なお、感光体１１の表面に形成されたトナー像を記録紙７１に転写させる転写手段１５としては、前記の構成に限定されるものではなく、感光体１１の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト等の中間転写媒体に一次転写し、この中間転写媒体に一次転写されたトナー像を記録紙７１に二次転写する構成としてもよい。
【００３２】
クリーナ手段１６は、クリーニングブレード１６ａを備え、転写手段１５による転写動作後に感光体１１の表面に残留したトナーを、クリーニングブレード１６ａによって掻き取って除去し、感光体１１の表面を清浄化する。除電手段１７は、クリーナ手段１６による清浄化後の感光体１１の表面を除電する。
【００３３】
記録紙搬送ユニット３０は、駆動ローラ３１と、アイドリングローラ３２と、搬送ベルト３３とを含んで構成され、各可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋによって記録紙７１にトナー像が転写されるように、給紙ユニット２０から供給される記録紙７１を搬送する。駆動ローラ３１およびアイドリングローラ３２は、無端状の搬送ベルト３３を張架するものであり、駆動ローラ３１が所定の周速度で回転駆動されることで、搬送ベルト３３が回転するようになっている。また、搬送ベルト３３は、外側表面は所定の電位に帯電しており、記録紙７１を静電吸着しながら搬送する。記録紙搬送ユニット３０によって搬送されて各可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを通過し、トナー像（未定着トナー像）が転写された記録紙７１は、駆動ローラ３１の曲率によって搬送ベルト３３から剥離され、定着ユニット４０に搬送される。
【００３４】
定着ユニット４０は、記録紙７１に適度な熱と圧力とを与えて、記録紙７１上に転写されたトナーを溶融させて記録紙７１に定着させ、記録紙７１を排紙トレイ（図示せず）に排出する。定着ユニット４０の構成は特に限定されるものではなく、たとえば、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とを備え、これら両ローラによって記録紙７１を挟持しながら搬送する構成のものを用いることができる。
【００３５】
なお、画像形成装置１に備えられる上記各ユニットの動作は、主制御部（制御用集積回路基板またはコンピュータなど）によって制御される。
【００３６】
（現像装置）
図２は、本発明の実施の一形態に係る現像装置１４の構成を示す図である。現像装置１４は、現像槽６０と、現像剤担持体である現像ローラ６１と、トナー供給ローラ６２と、層厚規制部材である層厚規制ブレード６４と、撹拌搬送部材６９とを含む。
【００３７】
現像槽６０は、たとえば硬質の合成樹脂などからなり、非磁性一成分現像剤であるトナー７０を収容する、外観が略直方体形状を有する容器部材である。現像槽６０内に収容されるトナー７０は、ポリエステル（ガラス転移温度Ｔｇ：６２．５℃、軟化温度Ｔｍ：１２６℃）からなる結着樹脂を主成分とする、体積平均粒径Ｄ５０が８．８μｍのトナー粒子の表面に、外添剤としてシリカ粒子が３．０重量％、酸化チタン粒子が０．７５重量％で外添されたものである。
【００３８】
現像ローラ６１は、現像槽６０内に回転自在に設けられ、現像槽６０に収容されるトナー７０を担持して感光体１１に搬送する。この現像ローラ６１は、その回転方向が感光体１１の回転方向と逆方向であり、たとえば、周速度１４５ｍｍ／秒で軸線まわりに回転駆動される。
【００３９】
現像ローラ６１は、感光体１１と所定の間隔Ｇ（現像ギャップＧ）をあけて対向し、その軸線が感光体１１の回転軸線と平行になるように配置され、現像槽６０のフレーム部に支持される。本実施形態では、現像ローラ６１は、ギャップ保持部材（不図示）により現像ギャップＧが１５０±２０μｍとなるように、現像槽６０のフレーム部に支持される。
【００４０】
現像ローラ６１は、金属からなる円柱状のシャフト６１ａのまわりに、アルミニウムなどの金属からなる円筒状の外周部材６１ｂが設けられたものである。本実施形態では、現像ローラ６１は、軸線方向の長さが３２０ｍｍで、外径が１６ｍｍであり、シャフト６１ａの外径が７ｍｍ、外周部材６１ｂの厚みが１ｍｍである。また、現像ローラ６１は、その表面、すなわち外周部材６１ｂの外表面における算術平均粗さＲａが０．３μｍとなるようにサンドブラスト処理されたものである。また、現像ローラ６１には、現像ローラ側直流電源６７が接続されており、この現像ローラ側直流電源６７から電圧が印加されるようになっている。なお、現像ローラ６１の詳細については、後述する。
【００４１】
層厚規制ブレード６４は、支持部６５と弾性ゴム部６６とを含む。弾性ゴム部６６は、板状に形成されて、現像ローラ６１の軸線方向両端部間にわたって、現像ローラ６１の外周部材６１ｂの表面、すなわち、現像ローラ６１の外周面に面接触（当接）するように設けられる。層厚規制ブレード６４では、弾性ゴム部６６が現像ローラ６１の外周面に面接触することによって、回転駆動される現像ローラ６１の外周面に担持されたトナー７０の層厚を規制するとともに、トナー７０を摩擦帯電させる。層厚規制ブレード６４の弾性ゴム部６６が現像ローラ６１に圧接するときの線圧は、層圧規制効果および摩擦帯電効果を考慮して、５〜５０ｇ／ｃｍ（０．０４９〜０．４９Ｎ／ｃｍ）に設定される。本実施形態では、弾性ゴム部６６は、ＪＩＳ−Ａ硬さが２０〜７５度のウレタンゴムからなり、現像ローラ６１の軸線方向に対応する長さが３１５ｍｍで、現像ローラ６１の軸線方向に垂直な方向に対応する長さが１０ｍｍで、厚みが１ｍｍである。
【００４２】
層厚規制ブレード６４の支持部６５は、弾性を有する板状に形成されて弾性ゴム部６６を支持する。本実施形態では、支持部６５は、りん青銅またはアルミニウムからなり、現像ローラ６１の軸線方向に対応する長さが３１５ｍｍで、現像ローラ６１の軸線方向に垂直な方向に対応する長さが３５ｍｍで、厚みが０．１ｍｍである。なお、支持部６５は、現像槽６０のフレーム部に固定されている。
【００４３】
トナー供給ローラ６２は、現像槽６０内に回転自在に設けられ、その回転方向は、現像ローラ６１と同方向である。トナー供給ローラ６２は、たとえば、周速度１１６ｍｍ／秒で軸線まわりに回転駆動される。トナー供給ローラ６２は、現像ローラ６１と接触してニップ部６３を形成し、このニップ部６３における現像ローラ６１に対するトナー供給ローラ６２の食込み量は、０．５ｍｍである。トナー供給ローラ６２は、金属からなる円柱状のシャフト６２ａのまわりに、発泡ウレタンなどからなる円筒状の多孔性弾性部材６２ｂ（アスカＣ硬さ：２〜１５度）が設けられたものである。本実施形態では、トナー供給ローラ６２は、軸線方向の長さが３００ｍｍで、外径が１６．６ｍｍであり、シャフト６２ａの外径が７ｍｍ、多孔性弾性部材６２ｂの厚みが４．８ｍｍである。また、トナー供給ローラ６２には、供給ローラ側直流電源６８が接続されており、この供給ローラ側直流電源６８から電圧が印加されるようになっている。このように構成されたトナー供給ローラ６２は、撹拌搬送部材６９から搬送されるトナー７０を表面の空孔に担持しつつ、ニップ部６３において現像ローラ６１を摺擦することで、トナー７０を現像ローラ６１に供給し、かつ、現像後に現像ローラ６１に残存した余分のトナー７０を除去する。
【００４４】
撹拌搬送部材６９は、現像槽６０内に回転自在に設けられ、その回転方向は、現像ローラ６１と同方向である。撹拌搬送部材６９は、回転軸部６９ａと、回転軸部６９ａから半径方向外方に突出する複数の羽根片６９ｂとを含んで構成され、その羽根片６９ｂは、ポリエステルなどの樹脂を用いて厚さ０．１ｍｍの薄板状に形成される。撹拌搬送部材６９は、現像槽６０内のトナー７０を撹拌しながらトナー供給ローラ６２に搬送する。
【００４５】
以上のように構成された現像装置１４では、現像ローラ側直流電源６７により現像ローラ６１に印加された電圧と供給ローラ側直流電源６８によりトナー供給ローラ６２に印加された電圧との電圧差と、回転する現像ローラ６１の汲み上げ力とによって、撹拌搬送部材６９からトナー供給ローラ６２に搬送されたトナー７０が、現像ローラ６１に供給されて、現像ローラ６１の外周面に担持される。そして、現像ローラ６１の外周面に担持されたトナー７０は、層厚規制ブレード６４の弾性ゴム部６６を通過する際に、弾性ゴム部６６からの摩擦により、層厚規制されながら摩擦帯電される。このようにして層厚規制され、摩擦帯電された現像ローラ６１の外周面上のトナー７０は、感光体１１と現像ローラ６１との電位差に応じて感光体１１の表面に飛翔する。これによって、感光体１１の表面に形成された静電潜像がトナー７０によって現像されて、感光体１１の表面にトナー像が形成される。また、現像後に現像ローラ６１の外周面に残存した余分のトナー７０は、トナー供給ローラ６２がニップ部６３において現像ローラ６１を摺擦することで除去される。
【００４６】
次に、本実施形態の現像装置１４において特徴的な構成である現像ローラ６１について、図３を用いて詳細に説明する。図３は、現像装置１４に備えられる現像ローラ６１の構成を示す図である。
【００４７】
本実施形態の現像装置１４に備えられる現像ローラ６１の外周面（外周部材６１ｂの表面）には、半径方向内方に向けて凹む第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２が形成されている。第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２は、現像ローラ６１の軸線方向両端部間にわたって軸線方向に沿って延び、互いに交差する、周方向に対して傾斜した螺旋状に連続する溝である。
【００４８】
第１傾斜溝６１１と第２傾斜溝６１２とは、螺旋の向きが互いに逆方向であり、そのこと以外、螺旋の長さ、現像ローラ６１の周方向に対する傾斜角度θ、溝深さ、および現像ローラ６１の軸線方向における溝間隔が同じに構成され、交差する第１傾斜溝６１１と第２傾斜溝６１２とで囲まれる島状部分の形状がひし形である。
【００４９】
このような、現像ローラ６１の外周面に第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２を形成するときの加工方法は、特に限定されるものではなく、たとえば、現像ローラ６１を回転させた状態で、金属切削用刃物であるバイトや針状の金属などの切削治具を、半径方向外方側から当接させて軸線方向に移動させることによって加工することができる。そして、切削治具の現像ローラ６１に対する当接圧力を変化させることによって任意の溝深さとすることができ、切削治具の軸線方向の移動速度を変化させることによって任意の溝間隔とすることができる。
【００５０】
本実施形態において第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２は、現像ローラ６１の軸線方向における溝間隔が、軸線方向中央部６１０ａの溝間隔をＰ１、軸線方向両端部６１０ｂ，６１０ｃの溝間隔をＰ２とした場合、溝間隔Ｐ２に対する溝間隔Ｐ１の割合（Ｐ１／Ｐ２、以下「溝間隔比率」という）が０．２以上０．７５以下である。ここで、軸線方向中央部６１０ａの溝間隔Ｐ１および軸線方向両端部６１０ｂ，６１０ｃの溝間隔Ｐ２は、軸線方向中央部６１０ａの領域内、軸線方向両端部６１０ｂ，６１０ｃの領域内のそれぞれにおいて同じであってもよいし、軸線方向中央部６１０ａから軸線方向端部６１０ｂ，６１０ｃに向かって徐々に広くする構成としてもよい。本実施形態では、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２の、溝間隔Ｐ１，Ｐ２は、軸線方向中央部６１０ａの領域内、軸線方向両端部６１０ｂ，６１０ｃの領域内のそれぞれにおいて同じである。なお、現像ローラ６１の軸線方向に関して、軸線方向中央部６１０ａの長さは、全体の長さが３２０ｍｍであるのに対して、１２０〜２４０ｍｍである。
【００５１】
このように、本実施形態の現像装置１４において、現像ローラ６１の外周面に形成される第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２は、軸線方向中央部６１０ａにおける溝間隔Ｐ１が、軸線方向両端部６１０ｂ，６１０ｃにおける溝間隔Ｐ２よりも所定の割合で小さくなるように設けられているので、層厚規制ブレード６４の当接による線圧が高い軸線方向中央部６１０ａにおいて、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２によるトナー担持能力、および層厚規制ブレード６４に融着するトナー融着物の除去能力を向上することができる。これによって、現像装置１４は、現像ローラ６１の軸線方向に関するトナー付着量の均一化を達成することができるとともに、層厚規制ブレード６４のトナー融着を防止し、安定した現像性を確保することができる。
【００５２】
また、現像ローラ６１の外周面に形成される第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２は、それぞれ、現像ローラ６１の軸線方向における溝間隔（溝間隔Ｐ１，Ｐ２）が０．７５〜５ｍｍの範囲内であり、溝深さが５〜５０μｍであり、現像ローラの周方向に対する傾斜角度θが１０〜６０度であることが好ましい。これによって、現像ローラ６１の軸線方向に関するトナー付着量のさらなる均一化と、層厚規制ブレード６４のトナー融着物の除去効率とを向上することができる。なお、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２の溝幅は、５〜１００μｍに設定される。
【００５３】
第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２において設定される、溝間隔が５ｍｍを超え、溝深さが５μｍ未満であり、傾斜角度θが６０度を超える場合には、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２によるトナー担持能力、層厚規制ブレード６４に融着するトナー融着物の除去能力が低下するばかりではなく、感光体１１に対する現像ローラ６１のトナー搬送能力が低下するおそれがある。また、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２において設定される、溝間隔が０．７５ｍｍ未満であり、溝深さが５０μｍを超え、傾斜角度θが１０度未満の場合には、溝の加工に手間とコストがかかるだけであり、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２によるトナー担持能力、トナー融着物の除去能力、トナー搬送能力が飽和状態となる。
【００５４】
また、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２の断面形状としては、Ｖ形状、Ｕ形状、矩形状などを挙げることができ、特に限定されるものではないが、溝の加工容易性の観点からＶ形状であることが好ましい。
【００５５】
以下に、本発明を、実施例および比較例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。
【００５６】
（実施例１）
フルカラー画像形成装置（ＭＸ２３００、シャープ株式会社製）のブラック（Ｋ）に対応する可視像形成ユニットにおける現像装置として、図２に示した現像装置１４を搭載した。この現像装置における現像ローラとしては、図３および図４に示した現像ローラ６１を採用した。なお、現像装置の現像槽には、ポリエステル（ガラス転移温度Ｔｇ：６２．５℃、軟化温度Ｔｍ：１２６℃）からなる結着樹脂を主成分とする、体積平均粒径Ｄ５０が８．８μｍのトナー粒子の表面に、外添剤としてシリカ粒子が３．０重量％、酸化チタン粒子が０．７５重量％で外添された非磁性一成分トナーを充填した。実施例１における現像装置の構成、設定条件を以下に示す。
【００５７】
＜現像ローラ＞
・大きさ：軸線方向の長さ３２０ｍｍ、外径１６ｍｍ、軸線方向中央部の長さ２００ｍｍ
・外周部材：アルミニウム製
・第１および第２傾斜溝の溝深さ：２５μｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向中央部の溝間隔：１．５ｍｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向両端部の溝間隔：３ｍｍ
・溝間隔比率：０．５
・第１および第２傾斜溝の周方向に対する傾斜角度：３５度
・第１および第２傾斜溝の溝幅：５０μｍ
・現像ローラ側直流電源による印加電圧：ＤＣ−８００Ｖ
・回転時の周速度：１４５ｍｍ／秒（感光体の周速度は１４５ｍｍ／秒とした）
・現像ギャップＧ：１５０±２０μｍ
【００５８】
＜トナー供給ローラ＞
・大きさ：軸線方向の長さ３００ｍｍで、外径１６．６ｍｍ
・多孔性弾性部材：アスカＣ硬さが５度の発泡ウレタン製、厚み４．８ｍｍ
・供給ローラ側直流電源による印加電圧：ＤＣ−９００Ｖ
・回転時の周速度：１１６ｍｍ／秒
【００５９】
＜撹拌搬送部材＞
・撹拌搬送動作時の回転数：１５７ｒｐｍ
【００６０】
＜層厚規制ブレード＞
・弾性ゴム部：ＪＩＳ−Ａ硬さが５０度のウレタンゴム製、現像ローラの軸線方向に対応する長さ３１５ｍｍ、軸線方向に垂直な方向に対応する長さ１０ｍｍ、厚み１ｍｍ
・現像ローラの軸線方向に関する線圧：中央部３５ｇ／ｃｍ、一端部３８ｇ／ｃｍ、他端部３９ｇ／ｃｍ
【００６１】
（実施例２）
現像装置の現像ローラを以下の構成としたこと以外は、実施例１と同様にした。
【００６２】
＜現像ローラ＞
・大きさ：軸線方向の長さ３２０ｍｍ、外径１６ｍｍ、軸線方向中央部の長さ２４０ｍｍ
・外周部材：アルミニウム製
・第１および第２傾斜溝の溝深さ：５μｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向中央部の溝間隔：１ｍｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向両端部の溝間隔：５ｍｍ
・溝間隔比率：０．２
・第１および第２傾斜溝の周方向に対する傾斜角度：６０度
・第１および第２傾斜溝の溝幅：５μｍ
・現像ローラ側直流電源による印加電圧：ＤＣ−８００Ｖ
・回転時の周速度：１４５ｍｍ／秒
・現像ギャップＧ：１５０±２０μｍ
【００６３】
（実施例３）
現像装置の現像ローラを以下の構成としたこと以外は、実施例１と同様にした。
【００６４】
＜現像ローラ＞
・大きさ：軸線方向の長さ３２０ｍｍ、外径１６ｍｍ、軸線方向中央部の長さ１２０ｍｍ
・外周部材：アルミニウム製
・第１および第２傾斜溝の溝深さ：５０μｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向中央部の溝間隔：０．７５ｍｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向両端部の溝間隔：１ｍｍ
・溝間隔比率：０．７５
・第１および第２傾斜溝の周方向に対する傾斜角度：１０度
・第１および第２傾斜溝の溝幅：１００μｍ
・現像ローラ側直流電源による印加電圧：ＤＣ−８００Ｖ
・回転時の周速度：１４５ｍｍ／秒
・現像ギャップＧ：１５０±２０μｍ
【００６５】
（比較例１）
現像装置の現像ローラを以下の構成としたこと以外は、実施例１と同様にした。
【００６６】
＜現像ローラ＞
・大きさ：軸線方向の長さ３２０ｍｍ、外径１６ｍｍ、軸線方向中央部の長さ２００ｍｍ
・外周部材：アルミニウム製
・第１および第２傾斜溝の溝深さ：３μｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向中央部の溝間隔：４．２５ｍｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向両端部の溝間隔：５ｍｍ
・溝間隔比率：０．８５
・第１および第２傾斜溝の周方向に対する傾斜角度：７０度
・第１および第２傾斜溝の溝幅：２５μｍ
・現像ローラ側直流電源による印加電圧：ＤＣ−８００Ｖ
・回転時の周速度：１４５ｍｍ／秒
・現像ギャップＧ：１５０±２０μｍ
【００６７】
（比較例２）
現像装置の現像ローラを以下の構成としたこと以外は、実施例１と同様にした。
【００６８】
＜現像ローラ＞
・大きさ：軸線方向の長さ３２０ｍｍ、外径１６ｍｍ、軸線方向中央部の長さ２００ｍｍ
・外周部材：アルミニウム製
・第１および第２傾斜溝の溝深さ：５５μｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向中央部の溝間隔：０．１２ｍｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向両端部の溝間隔：０．８ｍｍ
・溝間隔比率：０．１５
・第１および第２傾斜溝の周方向に対する傾斜角度：８度
・第１および第２傾斜溝の溝幅：５０μｍ
・現像ローラ側直流電源による印加電圧：ＤＣ−８００Ｖ
・回転時の周速度：１４５ｍｍ／秒
・現像ギャップＧ：１５０±２０μｍ
【００６９】
［評価方法］
実施例１〜３、および比較例１，２について、以下の評価を行った。
【００７０】
＜現像ローラに担持されるトナーの特性＞
（帯電特性）
現像ローラに担持されるトナーを吸引して回収し、その回収したトナーの電荷量を吸引式帯電量測定装置（製品名：２１０ＨＳ、トレックジャパン株式会社製）で測定した。そして、電荷量の測定結果と、回収したトナーの質量とから比電荷を求め、トナーの帯電量（μＣ／ｇ）とした。
【００７１】
また、現像ローラに担持されるトナーの帯電量が低すぎる場合にはトナー飛散、地肌かぶりが発生し、帯電量が高すぎる場合には画像濃度不足が発生してしまう。そのため、上記のようにして求めた帯電量が適正範囲であるか否かを、以下の基準で評価した。
○：帯電量が、−８μＣ／ｇよりも低く−１２μＣ／ｇ以上である。
△：帯電量が、−８μＣ／ｇ以上−５μＣ／ｇ以下、または−１２μＣ／ｇよりも低く−１５μＣ／ｇ以上である。
×：帯電量が、−５μＣ／ｇよりも高く、または−１５μＣ／ｇよりも低い。
【００７２】
（現像ローラ表面上におけるトナー付着性）
上記の帯電特性の評価において、現像ローラに担持されるトナーを吸引して回収した後の、現像ローラ上の吸引跡に透明テープ（住友３Ｍ社製のメンディングテープ）を貼り付け、その透明テープを剥がして白紙に貼り付け、吸引跡の面積、すなわち現像ローラ上におけるトナーの付着面積を求めた。そして、トナーの付着面積の結果と、吸引して回収したトナーの質量とから単位面積あたりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）を求めた。
【００７３】
また、現像ローラ表面上におけるトナー付着量が少なすぎる場合には画像濃度不足が発生し、トナー付着量が多すぎる場合には過剰なトナー消費となってしまう。そのため、上記のようにして求めたトナー付着量が適正範囲であるか否かを、以下の基準で評価した。
○：トナー付着量が、０．５０ｍｇ／ｃｍ２以上０．７０ｍｇ／ｃｍ２以下である。
△：トナー付着量が、０．４０ｍｇ／ｃｍ２以上０．５０ｍｇ／ｃｍ２未満、または０．７０ｍｇ／ｃｍ２を超えて０．７５ｍｇ／ｃｍ２未満である。
×：トナー付着量が、０．４０ｍｇ／ｃｍ２未満、または０．７５ｍｇ／ｃｍ２以上である。
【００７４】
（トナー付着均一性）
上記のトナー付着量の算出方法と同様にして、現像ローラの軸線方向に関する最大トナー付着量と、最小トナー付着量とを求めた。具体的には、現像ローラの軸線方向一端部から中央部に向かって、１〜３ｃｍの位置（軸線方向一端部）、１５〜１７ｃｍの位置（軸線方向中央部）、および２８〜３０ｃｍの位置（軸線方向他端部）における各２ｃｍ２の領域に担持されるトナーを吸引して回収し、この回収した各領域のトナーの質量について、単位面積あたりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）を算出した。算出した各領域のトナー付着量を比較して、最大トナー付着量と、最小トナー付着量とを求めた。そして、最大トナー付着量および最小トナー付着量の結果から、下記式（１）を用いて付着差率（％）を算出した。
【００７５】
【数１】
【００７６】
付着差率が小さいほど、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量の差が小さく、現像ローラの表面におけるトナー付着の均一性が高いと判断できる。現像ローラの表面におけるトナー付着均一性を、以下の基準で評価した。
○：付着差率が、１０％以下である。
△：付着差率が、１０％を超えて１５％以下である。
×：付着差率が、１５％を超える。
【００７７】
＜印字画像の評価＞
（画像濃度）
シャープ株式会社製のＡ４サイズＭ紙の中央部における、３０ｍｍ×２８０ｍｍの領域に形成されたベタ画像部の濃度を、濃度計（ＲＤ−９１８、マクベス社製）にて２ｃｍ間隔で１４箇所の測定を行った。この１４箇所の濃度値の平均値を画像濃度とした。また、画像濃度が適正範囲であるか否かについて、以下の基準で評価した。
○：画像濃度が、１．３５以上である。
△：画像濃度が、１．２５以上１．３５未満である。
×：画像濃度が、１．２５未満である。
【００７８】
（画像濃度均一性）
上記の画像濃度の評価において測定した１４箇所の濃度値を用いて、最大画像濃度および最小画像濃度を求めた。そして、最大画像濃度および最小画像濃度の結果から、下記式（２）を用いて濃度差率（％）を算出した。
【００７９】
【数２】
【００８０】
濃度差率が小さいほど、現像ローラの軸線方向に対応する画像濃度の均一性が高いと判断できる。画像濃度均一性を、以下の基準で評価した。
○：濃度差率が、５％以下である。
△：濃度差率が、５％を超えて８％以下である。
×：濃度差率が、８％を超える。
【００８１】
（ハーフトーン印字による白筋発生評価）
シャープ株式会社製のＡ４サイズＭ紙の中央部における、１００ｍｍ×２８０ｍｍの領域に形成された画像濃度０．３〜０．４のハーフトーン画像について、白筋発生の有無を目視にて観察した。
○：白筋の発生がない。
△：白筋の発生があったが、白筋の幅寸法が０．５ｍｍ以下であり、白筋発生本数が２本以内である。
×：幅寸法が０．５ｍｍ以下の白筋が３本以上発生、または、幅寸法が０．５ｍｍを超える白筋が１本以上発生する。
【００８２】
（総合評価）
上記の複数の評価において、評価結果に「×」がなければ、総合評価結果を「○」とし、評価結果に「×」が１つでもあれば、総合評価結果を「×」とした。
実施例１〜３、および比較例１，２の評価結果を、表１に示す。
【００８３】
【表１】
【００８４】
表１の結果から明らかなように、実施例１〜３では、現像ローラに担持されるトナーの帯電量が適正範囲であり、現像ローラの表面におけるトナー付着量が適正範囲であり、現像ローラの表面におけるトナー付着の均一性が高い。また、実施例１〜３では、印字画像におけるベタ画像部の画像濃度が高く、現像ローラの軸線方向に対応する画像濃度の均一性が高く、ハーフトーン画像における白筋の発生がない。
【符号の説明】
【００８５】
１ 画像形成装置
１０ 可視像形成ユニット
１１ 感光体
１２ 帯電手段
１３ 露光手段
１４ 現像装置
１５ 転写手段
１６ クリーナ手段
１７ 除電手段
４０ 定着ユニット
６０ 現像槽
６１ 現像ローラ
６２ トナー供給ローラ
６４ 層厚規制ブレード
６９ 撹拌搬送部材
６１１ 第１傾斜溝
６１２ 第２傾斜溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上に形成される静電潜像を、トナーを用いて現像する現像装置、および該現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体の表面に形成される静電潜像に対して、現像装置から現像剤の成分であるトナーを供給して現像することによって可視像であるトナー像を形成し、さらにトナー像を転写媒体である記録紙などに転写し、記録紙上に転写されたトナー像を定着して堅牢な記録画像を形成する。
【０００３】
電子写真方式の画像形成装置に備えられる現像装置としては、構造が簡単で小型化が可能な、非磁性一成分現像方式が有用であり、現在も改良技術の開発が進められている。非磁性一成分現像方式の現像装置としては、像担持体に現像剤担持体である現像ローラを接触させて現像を行う接触現像方式と、像担持体と所定の間隙を隔てて配置される現像ローラから像担持体に非磁性一成分現像剤のトナーを飛翔させて供給して現像を行う非接触現像方式がある。両方式とも現像装置自身の構造は類似しており、小型化が可能な特徴を有するが、現像ローラの材質が異なる場合がある。
【０００４】
接触現像方式の現像装置では、現像領域での均一な接触を得るために、導電性を有するゴムなどの弾性部材から現像ローラは構成される。特に像担持体として感光体ドラムなどの剛体を用いる場合、現像ローラを弾性部材で構成することは、接触状態の不具合による傷つけを防止する観点からも有効である。
【０００５】
非接触現像方式の現像装置では、現像ローラは、像担持体との間隙を精密に保持する必要があるので、金属などの剛体からなるローラやスリーブが用いられることが多い。これは、ゴムローラに比べ、表面の研磨精度向上、駆動軸と表面の偏心の抑制に効果的なためである。また、非接触ゆえに接触による像担持体に対する傷つけの懸念がないことも挙げられる。
【０００６】
非接触現像方式の現像装置では、現像ローラ上に担持されるトナーは、現像ローラに当接して設けられる層厚規制ブレードによる摩擦により、層厚が規制されるとともに、摩擦帯電されて電荷が付与される。この場合、現像ローラ上でのトナーに対する帯電付与能力を向上するために、現像ローラの外周面は、所定の表面粗さを有するように、サンドブラスト処理が施されている。
【０００７】
しかしながら、現像装置において長期にわたって現像動作が行われると、現像ローラの外周面が削られてしまい、その表面粗さが低減する。このように、現像ローラの外周面の表面粗さが低減すると、現像ローラのトナーに対する摩擦帯電能力が低下してしまう。
【０００８】
このような問題点を解決する方法として、特許文献１には、規則的な溝からなる凹凸パターンが外周面に形成された現像ローラを備える現像装置が開示されている。このような規則的な溝が形成された外周面を有する現像ローラは、サンドブラスト処理による不規則な表面粗さの外周面を有する現像ローラよりも、トナー表面に外添されるシリカ粒子などの外添剤による削れを抑制することができ、これによって、現像ローラのトナーに対する摩擦帯電能力の低下を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−３３１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非接触現像方式の現像装置では、現像ローラの外周面において摩擦帯電されて担持されるトナーを、像担持体に飛翔させて像担持体上の静電潜像を現像するので、その現像の安定化を達成するために、現像ローラの外周面上のトナー付着量を一定かつ均一に制御する必要がある。
【００１１】
しかしながら、現像ローラに当接する層厚規制ブレードの現像ローラに対する線圧は、現像ローラの軸線方向に関して均一ではなく、軸線方向中央部の線圧が、軸線方向両端部の線圧よりも高くなっている。そのため、現像ローラの外周面上のトナー付着量は、軸線方向に関して均一ではなく、軸線方向中央部におけるトナー付着量が少なくなる傾向にある。このような、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量の不均一化の現象は、特許文献１に開示される、規則的な溝が形成された外周面を有する現像ローラにおいても発生する現象である。
【００１２】
現像ローラの軸線方向中央部におけるトナー付着量が少ない場合、現像ローラの軸線方向中央部に対応して、記録紙に形成される記録画像の画像濃度が低下するので、現像ローラの軸線方向に対応して、画像濃度の不均一化が発生してしまう。
【００１３】
また、現像ローラの軸線方向中央部では、当接する層厚規制ブレードの線圧が高いので、層厚規制ブレードへのトナー融着が発生しやすくなり、このトナー融着物に起因して記録紙に形成される記録画像に白筋が発生してしまい画像品質が劣化する。
【００１４】
したがって本発明の目的は、非接触現像方式の現像装置において、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量の均一化を達成するとともに、層厚規制ブレードのトナー融着を防止し、安定した現像性を確保することができる現像装置、および該現像装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、像担持体の表面に形成された静電潜像を、非磁性一成分現像剤であるトナーによって現像してトナー像を形成する現像装置において、
トナーを収容する現像槽と、
像担持体と所定の間隔をあけて対向し、前記現像槽内に回転自在に設けられ、前記現像槽に収容されるトナーを担持して像担持体に搬送する現像ローラであって、その外周面に、互いに交差する周方向に対して傾斜した螺旋状に連続する第１傾斜溝と第２傾斜溝とが形成される現像ローラと、
前記現像ローラの外周面に当接して設けられ、回転駆動される前記現像ローラの外周面に担持されたトナーの層厚を規制するとともに、トナーを摩擦帯電させる層厚規制ブレードとを含み、
前記第１傾斜溝および前記第２傾斜溝は、前記現像ローラの軸線方向における溝間隔が、軸線方向中央部の溝間隔をＰ１、軸線方向両端部の溝間隔をＰ２とした場合、溝間隔Ｐ２に対する溝間隔Ｐ１の割合（Ｐ１／Ｐ２）が０．２以上０．７５以下であることを特徴とする現像装置である。
【００１６】
また本発明の現像装置は、前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝とは、螺旋の向きが互いに逆方向であることを特徴とする。
【００１７】
また本発明の現像装置は、前記第１傾斜溝および前記第２傾斜溝が、前記現像ローラの軸線方向における溝間隔が０．７５〜５ｍｍであり、溝深さが５〜５０μｍであり、前記現像ローラの周方向に対する傾斜角度が１０〜６０度であることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、像担持体と、
前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像担持体に形成された静電潜像を、非磁性一成分現像剤であるトナーを用いて現像する現像手段とを含み、
前記現像手段は、本発明に係る前記現像装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、現像装置は、像担持体の表面に形成された静電潜像を、非磁性一成分現像剤であるトナーによって現像してトナー像を形成する装置であり、トナーを収容する現像槽と、現像ローラと、層厚規制ブレードとを含む。現像ローラは、像担持体と所定の間隔をあけて対向し、現像槽内に回転自在に設けられ、現像槽に収容されるトナーを担持して像担持体に搬送する。層厚規制ブレードは、現像ローラの外周面に当接して設けられ、回転駆動される現像ローラの外周面に担持されたトナーの層厚を規制するとともに、トナーを摩擦帯電させる。そして、現像ローラの外周面には、軸線方向両端部間にわたって軸線方向に沿って延び、互いに交差する周方向に対して傾斜した螺旋状に連続する第１傾斜溝と第２傾斜溝とが形成される。この第１傾斜溝および第２傾斜溝は、現像ローラの軸線方向における溝間隔が、軸線方向中央部の溝間隔をＰ１、軸線方向両端部の溝間隔をＰ２とした場合、溝間隔Ｐ２に対する溝間隔Ｐ１の割合（Ｐ１／Ｐ２）が０．２以上０．７５以下である。
【００２０】
現像ローラの外周面に形成される第１傾斜溝および第２傾斜溝は、軸線方向中央部における溝間隔Ｐ１が、軸線方向両端部における溝間隔Ｐ２よりも所定の割合で小さくなるように設けられているので、層厚規制ブレードの当接による線圧が高い軸線方向中央部において、第１傾斜溝および第２傾斜溝によるトナー担持能力、および層厚規制ブレードに融着するトナー融着物の除去能力を向上することができる。これによって、現像装置は、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量の均一化を達成することができるとともに、層厚規制ブレードのトナー融着を防止し、安定した現像性を確保することができる。
【００２１】
また本発明によれば、現像ローラの外周面に設けられる第１傾斜溝と第２傾斜溝とは、螺旋の向きが互いに逆方向である。これによって、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量のさらなる均一化と、層厚規制ブレードのトナー融着物の除去効率とを向上することができる。
【００２２】
また本発明によれば、現像ローラの外周面に設けられる第１傾斜溝および第２傾斜溝は、それぞれ、現像ローラの軸線方向における溝間隔が０．７５〜５ｍｍであり、溝深さが５〜５０μｍであり、現像ローラの周方向に対する傾斜角度が１０〜６０度である。これによって、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量のさらなる均一化と、層厚規制ブレードのトナー融着物の除去効率とを向上することができる。
【００２３】
また本発明によれば、画像形成装置は、像担持体と、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体に形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段とを含む。画像形成装置は、前記現像手段として、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量の均一化が達成され、かつ層厚規制ブレードのトナー融着が防止された現像装置を備えるので、画像濃度の均一化が達成され、かつ白筋などの画像欠陥の発生が防止された、高品質の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置１の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る現像装置１４の構成を示す図である。
【図３】現像装置１４に備えられる現像ローラ６１の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（画像形成装置）
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置１の構成を示す図である。画像形成装置１は、電子写真方式のフルカラー画像形成装置であり、画像読取装置によって読み取った原稿の画像データ、ネットワーク等を介して送信された画像データに基づいて、記録媒体である記録紙７１に対して多色または単色の画像を形成する装置である。
【００２６】
画像形成装置１は、可視像形成ユニット１０、給紙ユニット２０、記録紙搬送ユニット３０、および定着ユニット４０を備えている。画像形成装置１は、ブラック（Ｋ）およびカラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）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を行う。そのため、画像形成装置１において可視像形成ユニット１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色に対応して、４つの可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋからなる。可視像形成ユニット１０Ｙはイエロー（Ｙ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｍはマゼンダ（Ｍ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｃはシアン（Ｃ）のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１０Ｋはブラック（Ｋ）のトナーを用いて画像形成を行う。各可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、給紙ユニット２０から定着ユニット４０に向けて記録紙７１が搬送される搬送路に沿って、可視像形成ユニット１０Ｙ、可視像形成ユニット１０Ｍ、可視像形成ユニット１０Ｃ、可視像形成ユニット１０Ｋの順で配置されており、記録紙搬送ユニット３０により搬送される記録紙７１に各色のトナーを多重転写するようになっている。
【００２７】
各可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、同様の構成であり、像担持体である感光体１１と、帯電手段１２と、露光手段１３と、現像手段である現像装置１４と、転写手段１５と、クリーナ手段１６と、除電手段１７とを含んで構成される。本実施形態の画像形成装置１において潜像形成手段は、帯電手段１２と露光手段１３とで構成される。また、帯電手段１２、露光手段１３、現像装置１４、転写手段１５、クリーナ手段１６および除電手段１７は、この順に、感光体１１の周囲に感光体１１の回転方向上流側から下流側に向かって配置される。
【００２８】
感光体１１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１１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。感光体１１は、たとえば、周速度１４５ｍｍ／秒で軸線まわりに回転駆動される。
【００２９】
帯電手段１２は、鋸歯状の複数の先鋭状突起部を有する板状の放電電極と、感光体１１の表面の帯電電位を調整するスクリーン状のグリッド電極とを含んで構成される、非接触帯電方式のスコロトロン帯電装置である。帯電手段１２は、放電電極に電圧が印加されることによってコロナ放電し、感光体１１の表面を帯電させるとともに、グリッド電極に所定のグリッド電圧が印加されることによって感光体１１の表面の帯電状態を均一化し、感光体１１の表面を所定の電位および極性に帯電する。この帯電手段１２は、感光体１１を臨み感光体１１の軸線方向に沿って配置される。
【００３０】
露光手段１３は、帯電手段１２により帯電された感光体１１の表面に、画像データに応じたレーザ光を照射して露光し、感光体１１の表面に静電潜像を形成する。現像装置１４は、詳細は後述するが、感光体１１の表面に形成された静電潜像を、トナーによって現像してトナー像を形成する。
【００３１】
転写手段１５は、記録紙搬送ユニット３０の搬送ベルト３３を介して感光体１１に対向するように、搬送ベルト３３の内側に配置されるローラ状の部材である。転写手段１５には、トナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧が印加されており、これによって、感光体１１の表面に形成されたトナー像が、搬送ベルト３３に載置されて搬送される記録紙７１に転写される。なお、感光体１１の表面に形成されたトナー像を記録紙７１に転写させる転写手段１５としては、前記の構成に限定されるものではなく、感光体１１の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト等の中間転写媒体に一次転写し、この中間転写媒体に一次転写されたトナー像を記録紙７１に二次転写する構成としてもよい。
【００３２】
クリーナ手段１６は、クリーニングブレード１６ａを備え、転写手段１５による転写動作後に感光体１１の表面に残留したトナーを、クリーニングブレード１６ａによって掻き取って除去し、感光体１１の表面を清浄化する。除電手段１７は、クリーナ手段１６による清浄化後の感光体１１の表面を除電する。
【００３３】
記録紙搬送ユニット３０は、駆動ローラ３１と、アイドリングローラ３２と、搬送ベルト３３とを含んで構成され、各可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋによって記録紙７１にトナー像が転写されるように、給紙ユニット２０から供給される記録紙７１を搬送する。駆動ローラ３１およびアイドリングローラ３２は、無端状の搬送ベルト３３を張架するものであり、駆動ローラ３１が所定の周速度で回転駆動されることで、搬送ベルト３３が回転するようになっている。また、搬送ベルト３３は、外側表面は所定の電位に帯電しており、記録紙７１を静電吸着しながら搬送する。記録紙搬送ユニット３０によって搬送されて各可視像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを通過し、トナー像（未定着トナー像）が転写された記録紙７１は、駆動ローラ３１の曲率によって搬送ベルト３３から剥離され、定着ユニット４０に搬送される。
【００３４】
定着ユニット４０は、記録紙７１に適度な熱と圧力とを与えて、記録紙７１上に転写されたトナーを溶融させて記録紙７１に定着させ、記録紙７１を排紙トレイ（図示せず）に排出する。定着ユニット４０の構成は特に限定されるものではなく、たとえば、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とを備え、これら両ローラによって記録紙７１を挟持しながら搬送する構成のものを用いることができる。
【００３５】
なお、画像形成装置１に備えられる上記各ユニットの動作は、主制御部（制御用集積回路基板またはコンピュータなど）によって制御される。
【００３６】
（現像装置）
図２は、本発明の実施の一形態に係る現像装置１４の構成を示す図である。現像装置１４は、現像槽６０と、現像剤担持体である現像ローラ６１と、トナー供給ローラ６２と、層厚規制部材である層厚規制ブレード６４と、撹拌搬送部材６９とを含む。
【００３７】
現像槽６０は、たとえば硬質の合成樹脂などからなり、非磁性一成分現像剤であるトナー７０を収容する、外観が略直方体形状を有する容器部材である。現像槽６０内に収容されるトナー７０は、ポリエステル（ガラス転移温度Ｔｇ：６２．５℃、軟化温度Ｔｍ：１２６℃）からなる結着樹脂を主成分とする、体積平均粒径Ｄ５０が８．８μｍのトナー粒子の表面に、外添剤としてシリカ粒子が３．０重量％、酸化チタン粒子が０．７５重量％で外添されたものである。
【００３８】
現像ローラ６１は、現像槽６０内に回転自在に設けられ、現像槽６０に収容されるトナー７０を担持して感光体１１に搬送する。この現像ローラ６１は、その回転方向が感光体１１の回転方向と逆方向であり、たとえば、周速度１４５ｍｍ／秒で軸線まわりに回転駆動される。
【００３９】
現像ローラ６１は、感光体１１と所定の間隔Ｇ（現像ギャップＧ）をあけて対向し、その軸線が感光体１１の回転軸線と平行になるように配置され、現像槽６０のフレーム部に支持される。本実施形態では、現像ローラ６１は、ギャップ保持部材（不図示）により現像ギャップＧが１５０±２０μｍとなるように、現像槽６０のフレーム部に支持される。
【００４０】
現像ローラ６１は、金属からなる円柱状のシャフト６１ａのまわりに、アルミニウムなどの金属からなる円筒状の外周部材６１ｂが設けられたものである。本実施形態では、現像ローラ６１は、軸線方向の長さが３２０ｍｍで、外径が１６ｍｍであり、シャフト６１ａの外径が７ｍｍ、外周部材６１ｂの厚みが１ｍｍである。また、現像ローラ６１は、その表面、すなわち外周部材６１ｂの外表面における算術平均粗さＲａが０．３μｍとなるようにサンドブラスト処理されたものである。また、現像ローラ６１には、現像ローラ側直流電源６７が接続されており、この現像ローラ側直流電源６７から電圧が印加されるようになっている。なお、現像ローラ６１の詳細については、後述する。
【００４１】
層厚規制ブレード６４は、支持部６５と弾性ゴム部６６とを含む。弾性ゴム部６６は、板状に形成されて、現像ローラ６１の軸線方向両端部間にわたって、現像ローラ６１の外周部材６１ｂの表面、すなわち、現像ローラ６１の外周面に面接触（当接）するように設けられる。層厚規制ブレード６４では、弾性ゴム部６６が現像ローラ６１の外周面に面接触することによって、回転駆動される現像ローラ６１の外周面に担持されたトナー７０の層厚を規制するとともに、トナー７０を摩擦帯電させる。層厚規制ブレード６４の弾性ゴム部６６が現像ローラ６１に圧接するときの線圧は、層圧規制効果および摩擦帯電効果を考慮して、５〜５０ｇ／ｃｍ（０．０４９〜０．４９Ｎ／ｃｍ）に設定される。本実施形態では、弾性ゴム部６６は、ＪＩＳ−Ａ硬さが２０〜７５度のウレタンゴムからなり、現像ローラ６１の軸線方向に対応する長さが３１５ｍｍで、現像ローラ６１の軸線方向に垂直な方向に対応する長さが１０ｍｍで、厚みが１ｍｍである。
【００４２】
層厚規制ブレード６４の支持部６５は、弾性を有する板状に形成されて弾性ゴム部６６を支持する。本実施形態では、支持部６５は、りん青銅またはアルミニウムからなり、現像ローラ６１の軸線方向に対応する長さが３１５ｍｍで、現像ローラ６１の軸線方向に垂直な方向に対応する長さが３５ｍｍで、厚みが０．１ｍｍである。なお、支持部６５は、現像槽６０のフレーム部に固定されている。
【００４３】
トナー供給ローラ６２は、現像槽６０内に回転自在に設けられ、その回転方向は、現像ローラ６１と同方向である。トナー供給ローラ６２は、たとえば、周速度１１６ｍｍ／秒で軸線まわりに回転駆動される。トナー供給ローラ６２は、現像ローラ６１と接触してニップ部６３を形成し、このニップ部６３における現像ローラ６１に対するトナー供給ローラ６２の食込み量は、０．５ｍｍである。トナー供給ローラ６２は、金属からなる円柱状のシャフト６２ａのまわりに、発泡ウレタンなどからなる円筒状の多孔性弾性部材６２ｂ（アスカＣ硬さ：２〜１５度）が設けられたものである。本実施形態では、トナー供給ローラ６２は、軸線方向の長さが３００ｍｍで、外径が１６．６ｍｍであり、シャフト６２ａの外径が７ｍｍ、多孔性弾性部材６２ｂの厚みが４．８ｍｍである。また、トナー供給ローラ６２には、供給ローラ側直流電源６８が接続されており、この供給ローラ側直流電源６８から電圧が印加されるようになっている。このように構成されたトナー供給ローラ６２は、撹拌搬送部材６９から搬送されるトナー７０を表面の空孔に担持しつつ、ニップ部６３において現像ローラ６１を摺擦することで、トナー７０を現像ローラ６１に供給し、かつ、現像後に現像ローラ６１に残存した余分のトナー７０を除去する。
【００４４】
撹拌搬送部材６９は、現像槽６０内に回転自在に設けられ、その回転方向は、現像ローラ６１と同方向である。撹拌搬送部材６９は、回転軸部６９ａと、回転軸部６９ａから半径方向外方に突出する複数の羽根片６９ｂとを含んで構成され、その羽根片６９ｂは、ポリエステルなどの樹脂を用いて厚さ０．１ｍｍの薄板状に形成される。撹拌搬送部材６９は、現像槽６０内のトナー７０を撹拌しながらトナー供給ローラ６２に搬送する。
【００４５】
以上のように構成された現像装置１４では、現像ローラ側直流電源６７により現像ローラ６１に印加された電圧と供給ローラ側直流電源６８によりトナー供給ローラ６２に印加された電圧との電圧差と、回転する現像ローラ６１の汲み上げ力とによって、撹拌搬送部材６９からトナー供給ローラ６２に搬送されたトナー７０が、現像ローラ６１に供給されて、現像ローラ６１の外周面に担持される。そして、現像ローラ６１の外周面に担持されたトナー７０は、層厚規制ブレード６４の弾性ゴム部６６を通過する際に、弾性ゴム部６６からの摩擦により、層厚規制されながら摩擦帯電される。このようにして層厚規制され、摩擦帯電された現像ローラ６１の外周面上のトナー７０は、感光体１１と現像ローラ６１との電位差に応じて感光体１１の表面に飛翔する。これによって、感光体１１の表面に形成された静電潜像がトナー７０によって現像されて、感光体１１の表面にトナー像が形成される。また、現像後に現像ローラ６１の外周面に残存した余分のトナー７０は、トナー供給ローラ６２がニップ部６３において現像ローラ６１を摺擦することで除去される。
【００４６】
次に、本実施形態の現像装置１４において特徴的な構成である現像ローラ６１について、図３を用いて詳細に説明する。図３は、現像装置１４に備えられる現像ローラ６１の構成を示す図である。
【００４７】
本実施形態の現像装置１４に備えられる現像ローラ６１の外周面（外周部材６１ｂの表面）には、半径方向内方に向けて凹む第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２が形成されている。第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２は、現像ローラ６１の軸線方向両端部間にわたって軸線方向に沿って延び、互いに交差する、周方向に対して傾斜した螺旋状に連続する溝である。
【００４８】
第１傾斜溝６１１と第２傾斜溝６１２とは、螺旋の向きが互いに逆方向であり、そのこと以外、螺旋の長さ、現像ローラ６１の周方向に対する傾斜角度θ、溝深さ、および現像ローラ６１の軸線方向における溝間隔が同じに構成され、交差する第１傾斜溝６１１と第２傾斜溝６１２とで囲まれる島状部分の形状がひし形である。
【００４９】
このような、現像ローラ６１の外周面に第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２を形成するときの加工方法は、特に限定されるものではなく、たとえば、現像ローラ６１を回転させた状態で、金属切削用刃物であるバイトや針状の金属などの切削治具を、半径方向外方側から当接させて軸線方向に移動させることによって加工することができる。そして、切削治具の現像ローラ６１に対する当接圧力を変化させることによって任意の溝深さとすることができ、切削治具の軸線方向の移動速度を変化させることによって任意の溝間隔とすることができる。
【００５０】
本実施形態において第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２は、現像ローラ６１の軸線方向における溝間隔が、軸線方向中央部６１０ａの溝間隔をＰ１、軸線方向両端部６１０ｂ，６１０ｃの溝間隔をＰ２とした場合、溝間隔Ｐ２に対する溝間隔Ｐ１の割合（Ｐ１／Ｐ２、以下「溝間隔比率」という）が０．２以上０．７５以下である。ここで、軸線方向中央部６１０ａの溝間隔Ｐ１および軸線方向両端部６１０ｂ，６１０ｃの溝間隔Ｐ２は、軸線方向中央部６１０ａの領域内、軸線方向両端部６１０ｂ，６１０ｃの領域内のそれぞれにおいて同じであってもよいし、軸線方向中央部６１０ａから軸線方向端部６１０ｂ，６１０ｃに向かって徐々に広くする構成としてもよい。本実施形態では、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２の、溝間隔Ｐ１，Ｐ２は、軸線方向中央部６１０ａの領域内、軸線方向両端部６１０ｂ，６１０ｃの領域内のそれぞれにおいて同じである。なお、現像ローラ６１の軸線方向に関して、軸線方向中央部６１０ａの長さは、全体の長さが３２０ｍｍであるのに対して、１２０〜２４０ｍｍである。
【００５１】
このように、本実施形態の現像装置１４において、現像ローラ６１の外周面に形成される第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２は、軸線方向中央部６１０ａにおける溝間隔Ｐ１が、軸線方向両端部６１０ｂ，６１０ｃにおける溝間隔Ｐ２よりも所定の割合で小さくなるように設けられているので、層厚規制ブレード６４の当接による線圧が高い軸線方向中央部６１０ａにおいて、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２によるトナー担持能力、および層厚規制ブレード６４に融着するトナー融着物の除去能力を向上することができる。これによって、現像装置１４は、現像ローラ６１の軸線方向に関するトナー付着量の均一化を達成することができるとともに、層厚規制ブレード６４のトナー融着を防止し、安定した現像性を確保することができる。
【００５２】
また、現像ローラ６１の外周面に形成される第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２は、それぞれ、現像ローラ６１の軸線方向における溝間隔（溝間隔Ｐ１，Ｐ２）が０．７５〜５ｍｍの範囲内であり、溝深さが５〜５０μｍであり、現像ローラの周方向に対する傾斜角度θが１０〜６０度であることが好ましい。これによって、現像ローラ６１の軸線方向に関するトナー付着量のさらなる均一化と、層厚規制ブレード６４のトナー融着物の除去効率とを向上することができる。なお、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２の溝幅は、５〜１００μｍに設定される。
【００５３】
第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２において設定される、溝間隔が５ｍｍを超え、溝深さが５μｍ未満であり、傾斜角度θが６０度を超える場合には、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２によるトナー担持能力、層厚規制ブレード６４に融着するトナー融着物の除去能力が低下するばかりではなく、感光体１１に対する現像ローラ６１のトナー搬送能力が低下するおそれがある。また、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２において設定される、溝間隔が０．７５ｍｍ未満であり、溝深さが５０μｍを超え、傾斜角度θが１０度未満の場合には、溝の加工に手間とコストがかかるだけであり、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２によるトナー担持能力、トナー融着物の除去能力、トナー搬送能力が飽和状態となる。
【００５４】
また、第１傾斜溝６１１および第２傾斜溝６１２の断面形状としては、Ｖ形状、Ｕ形状、矩形状などを挙げることができ、特に限定されるものではないが、溝の加工容易性の観点からＶ形状であることが好ましい。
【００５５】
以下に、本発明を、実施例および比較例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。
【００５６】
（実施例１）
フルカラー画像形成装置（ＭＸ２３００、シャープ株式会社製）のブラック（Ｋ）に対応する可視像形成ユニットにおける現像装置として、図２に示した現像装置１４を搭載した。この現像装置における現像ローラとしては、図３および図４に示した現像ローラ６１を採用した。なお、現像装置の現像槽には、ポリエステル（ガラス転移温度Ｔｇ：６２．５℃、軟化温度Ｔｍ：１２６℃）からなる結着樹脂を主成分とする、体積平均粒径Ｄ５０が８．８μｍのトナー粒子の表面に、外添剤としてシリカ粒子が３．０重量％、酸化チタン粒子が０．７５重量％で外添された非磁性一成分トナーを充填した。実施例１における現像装置の構成、設定条件を以下に示す。
【００５７】
＜現像ローラ＞
・大きさ：軸線方向の長さ３２０ｍｍ、外径１６ｍｍ、軸線方向中央部の長さ２００ｍｍ
・外周部材：アルミニウム製
・第１および第２傾斜溝の溝深さ：２５μｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向中央部の溝間隔：１．５ｍｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向両端部の溝間隔：３ｍｍ
・溝間隔比率：０．５
・第１および第２傾斜溝の周方向に対する傾斜角度：３５度
・第１および第２傾斜溝の溝幅：５０μｍ
・現像ローラ側直流電源による印加電圧：ＤＣ−８００Ｖ
・回転時の周速度：１４５ｍｍ／秒（感光体の周速度は１４５ｍｍ／秒とした）
・現像ギャップＧ：１５０±２０μｍ
【００５８】
＜トナー供給ローラ＞
・大きさ：軸線方向の長さ３００ｍｍで、外径１６．６ｍｍ
・多孔性弾性部材：アスカＣ硬さが５度の発泡ウレタン製、厚み４．８ｍｍ
・供給ローラ側直流電源による印加電圧：ＤＣ−９００Ｖ
・回転時の周速度：１１６ｍｍ／秒
【００５９】
＜撹拌搬送部材＞
・撹拌搬送動作時の回転数：１５７ｒｐｍ
【００６０】
＜層厚規制ブレード＞
・弾性ゴム部：ＪＩＳ−Ａ硬さが５０度のウレタンゴム製、現像ローラの軸線方向に対応する長さ３１５ｍｍ、軸線方向に垂直な方向に対応する長さ１０ｍｍ、厚み１ｍｍ
・現像ローラの軸線方向に関する線圧：中央部３５ｇ／ｃｍ、一端部３８ｇ／ｃｍ、他端部３９ｇ／ｃｍ
【００６１】
（実施例２）
現像装置の現像ローラを以下の構成としたこと以外は、実施例１と同様にした。
【００６２】
＜現像ローラ＞
・大きさ：軸線方向の長さ３２０ｍｍ、外径１６ｍｍ、軸線方向中央部の長さ２４０ｍｍ
・外周部材：アルミニウム製
・第１および第２傾斜溝の溝深さ：５μｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向中央部の溝間隔：１ｍｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向両端部の溝間隔：５ｍｍ
・溝間隔比率：０．２
・第１および第２傾斜溝の周方向に対する傾斜角度：６０度
・第１および第２傾斜溝の溝幅：５μｍ
・現像ローラ側直流電源による印加電圧：ＤＣ−８００Ｖ
・回転時の周速度：１４５ｍｍ／秒
・現像ギャップＧ：１５０±２０μｍ
【００６３】
（実施例３）
現像装置の現像ローラを以下の構成としたこと以外は、実施例１と同様にした。
【００６４】
＜現像ローラ＞
・大きさ：軸線方向の長さ３２０ｍｍ、外径１６ｍｍ、軸線方向中央部の長さ１２０ｍｍ
・外周部材：アルミニウム製
・第１および第２傾斜溝の溝深さ：５０μｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向中央部の溝間隔：０．７５ｍｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向両端部の溝間隔：１ｍｍ
・溝間隔比率：０．７５
・第１および第２傾斜溝の周方向に対する傾斜角度：１０度
・第１および第２傾斜溝の溝幅：１００μｍ
・現像ローラ側直流電源による印加電圧：ＤＣ−８００Ｖ
・回転時の周速度：１４５ｍｍ／秒
・現像ギャップＧ：１５０±２０μｍ
【００６５】
（比較例１）
現像装置の現像ローラを以下の構成としたこと以外は、実施例１と同様にした。
【００６６】
＜現像ローラ＞
・大きさ：軸線方向の長さ３２０ｍｍ、外径１６ｍｍ、軸線方向中央部の長さ２００ｍｍ
・外周部材：アルミニウム製
・第１および第２傾斜溝の溝深さ：３μｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向中央部の溝間隔：４．２５ｍｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向両端部の溝間隔：５ｍｍ
・溝間隔比率：０．８５
・第１および第２傾斜溝の周方向に対する傾斜角度：７０度
・第１および第２傾斜溝の溝幅：２５μｍ
・現像ローラ側直流電源による印加電圧：ＤＣ−８００Ｖ
・回転時の周速度：１４５ｍｍ／秒
・現像ギャップＧ：１５０±２０μｍ
【００６７】
（比較例２）
現像装置の現像ローラを以下の構成としたこと以外は、実施例１と同様にした。
【００６８】
＜現像ローラ＞
・大きさ：軸線方向の長さ３２０ｍｍ、外径１６ｍｍ、軸線方向中央部の長さ２００ｍｍ
・外周部材：アルミニウム製
・第１および第２傾斜溝の溝深さ：５５μｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向中央部の溝間隔：０．１２ｍｍ
・第１および第２傾斜溝の軸線方向両端部の溝間隔：０．８ｍｍ
・溝間隔比率：０．１５
・第１および第２傾斜溝の周方向に対する傾斜角度：８度
・第１および第２傾斜溝の溝幅：５０μｍ
・現像ローラ側直流電源による印加電圧：ＤＣ−８００Ｖ
・回転時の周速度：１４５ｍｍ／秒
・現像ギャップＧ：１５０±２０μｍ
【００６９】
［評価方法］
実施例１〜３、および比較例１，２について、以下の評価を行った。
【００７０】
＜現像ローラに担持されるトナーの特性＞
（帯電特性）
現像ローラに担持されるトナーを吸引して回収し、その回収したトナーの電荷量を吸引式帯電量測定装置（製品名：２１０ＨＳ、トレックジャパン株式会社製）で測定した。そして、電荷量の測定結果と、回収したトナーの質量とから比電荷を求め、トナーの帯電量（μＣ／ｇ）とした。
【００７１】
また、現像ローラに担持されるトナーの帯電量が低すぎる場合にはトナー飛散、地肌かぶりが発生し、帯電量が高すぎる場合には画像濃度不足が発生してしまう。そのため、上記のようにして求めた帯電量が適正範囲であるか否かを、以下の基準で評価した。
○：帯電量が、−８μＣ／ｇよりも低く−１２μＣ／ｇ以上である。
△：帯電量が、−８μＣ／ｇ以上−５μＣ／ｇ以下、または−１２μＣ／ｇよりも低く−１５μＣ／ｇ以上である。
×：帯電量が、−５μＣ／ｇよりも高く、または−１５μＣ／ｇよりも低い。
【００７２】
（現像ローラ表面上におけるトナー付着性）
上記の帯電特性の評価において、現像ローラに担持されるトナーを吸引して回収した後の、現像ローラ上の吸引跡に透明テープ（住友３Ｍ社製のメンディングテープ）を貼り付け、その透明テープを剥がして白紙に貼り付け、吸引跡の面積、すなわち現像ローラ上におけるトナーの付着面積を求めた。そして、トナーの付着面積の結果と、吸引して回収したトナーの質量とから単位面積あたりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）を求めた。
【００７３】
また、現像ローラ表面上におけるトナー付着量が少なすぎる場合には画像濃度不足が発生し、トナー付着量が多すぎる場合には過剰なトナー消費となってしまう。そのため、上記のようにして求めたトナー付着量が適正範囲であるか否かを、以下の基準で評価した。
○：トナー付着量が、０．５０ｍｇ／ｃｍ２以上０．７０ｍｇ／ｃｍ２以下である。
△：トナー付着量が、０．４０ｍｇ／ｃｍ２以上０．５０ｍｇ／ｃｍ２未満、または０．７０ｍｇ／ｃｍ２を超えて０．７５ｍｇ／ｃｍ２未満である。
×：トナー付着量が、０．４０ｍｇ／ｃｍ２未満、または０．７５ｍｇ／ｃｍ２以上である。
【００７４】
（トナー付着均一性）
上記のトナー付着量の算出方法と同様にして、現像ローラの軸線方向に関する最大トナー付着量と、最小トナー付着量とを求めた。具体的には、現像ローラの軸線方向一端部から中央部に向かって、１〜３ｃｍの位置（軸線方向一端部）、１５〜１７ｃｍの位置（軸線方向中央部）、および２８〜３０ｃｍの位置（軸線方向他端部）における各２ｃｍ２の領域に担持されるトナーを吸引して回収し、この回収した各領域のトナーの質量について、単位面積あたりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ２）を算出した。算出した各領域のトナー付着量を比較して、最大トナー付着量と、最小トナー付着量とを求めた。そして、最大トナー付着量および最小トナー付着量の結果から、下記式（１）を用いて付着差率（％）を算出した。
【００７５】
【数１】
【００７６】
付着差率が小さいほど、現像ローラの軸線方向に関するトナー付着量の差が小さく、現像ローラの表面におけるトナー付着の均一性が高いと判断できる。現像ローラの表面におけるトナー付着均一性を、以下の基準で評価した。
○：付着差率が、１０％以下である。
△：付着差率が、１０％を超えて１５％以下である。
×：付着差率が、１５％を超える。
【００７７】
＜印字画像の評価＞
（画像濃度）
シャープ株式会社製のＡ４サイズＭ紙の中央部における、３０ｍｍ×２８０ｍｍの領域に形成されたベタ画像部の濃度を、濃度計（ＲＤ−９１８、マクベス社製）にて２ｃｍ間隔で１４箇所の測定を行った。この１４箇所の濃度値の平均値を画像濃度とした。また、画像濃度が適正範囲であるか否かについて、以下の基準で評価した。
○：画像濃度が、１．３５以上である。
△：画像濃度が、１．２５以上１．３５未満である。
×：画像濃度が、１．２５未満である。
【００７８】
（画像濃度均一性）
上記の画像濃度の評価において測定した１４箇所の濃度値を用いて、最大画像濃度および最小画像濃度を求めた。そして、最大画像濃度および最小画像濃度の結果から、下記式（２）を用いて濃度差率（％）を算出した。
【００７９】
【数２】
【００８０】
濃度差率が小さいほど、現像ローラの軸線方向に対応する画像濃度の均一性が高いと判断できる。画像濃度均一性を、以下の基準で評価した。
○：濃度差率が、５％以下である。
△：濃度差率が、５％を超えて８％以下である。
×：濃度差率が、８％を超える。
【００８１】
（ハーフトーン印字による白筋発生評価）
シャープ株式会社製のＡ４サイズＭ紙の中央部における、１００ｍｍ×２８０ｍｍの領域に形成された画像濃度０．３〜０．４のハーフトーン画像について、白筋発生の有無を目視にて観察した。
○：白筋の発生がない。
△：白筋の発生があったが、白筋の幅寸法が０．５ｍｍ以下であり、白筋発生本数が２本以内である。
×：幅寸法が０．５ｍｍ以下の白筋が３本以上発生、または、幅寸法が０．５ｍｍを超える白筋が１本以上発生する。
【００８２】
（総合評価）
上記の複数の評価において、評価結果に「×」がなければ、総合評価結果を「○」とし、評価結果に「×」が１つでもあれば、総合評価結果を「×」とした。
実施例１〜３、および比較例１，２の評価結果を、表１に示す。
【００８３】
【表１】
【００８４】
表１の結果から明らかなように、実施例１〜３では、現像ローラに担持されるトナーの帯電量が適正範囲であり、現像ローラの表面におけるトナー付着量が適正範囲であり、現像ローラの表面におけるトナー付着の均一性が高い。また、実施例１〜３では、印字画像におけるベタ画像部の画像濃度が高く、現像ローラの軸線方向に対応する画像濃度の均一性が高く、ハーフトーン画像における白筋の発生がない。
【符号の説明】
【００８５】
１ 画像形成装置
１０ 可視像形成ユニット
１１ 感光体
１２ 帯電手段
１３ 露光手段
１４ 現像装置
１５ 転写手段
１６ クリーナ手段
１７ 除電手段
４０ 定着ユニット
６０ 現像槽
６１ 現像ローラ
６２ トナー供給ローラ
６４ 層厚規制ブレード
６９ 撹拌搬送部材
６１１ 第１傾斜溝
６１２ 第２傾斜溝
【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、非磁性一成分現像剤であるトナーによって現像してトナー像を形成する現像装置において、
トナーを収容する現像槽と、
像担持体と所定の間隔をあけて対向し、前記現像槽内に回転自在に設けられ、前記現像槽に収容されるトナーを担持して像担持体に搬送する現像ローラであって、その外周面に、互いに交差する周方向に対して傾斜した螺旋状に連続する第１傾斜溝と第２傾斜溝とが形成される現像ローラと、
前記現像ローラの外周面に当接して設けられ、回転駆動される前記現像ローラの外周面に担持されたトナーの層厚を規制するとともに、トナーを摩擦帯電させる層厚規制ブレードとを含み、
前記第１傾斜溝および前記第２傾斜溝は、前記現像ローラの軸線方向における溝間隔が、軸線方向中央部の溝間隔をＰ１、軸線方向両端部の溝間隔をＰ２とした場合、溝間隔Ｐ２に対する溝間隔Ｐ１の割合（Ｐ１／Ｐ２）が０．２以上０．７５以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝とは、螺旋の向きが互いに逆方向であ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】
前記第１傾斜溝および前記第２傾斜溝は、前記現像ローラの軸線方向における溝間隔が０．７５〜５ｍｍであり、溝深さが５〜５０μｍであり、前記現像ローラの周方向に対する傾斜角度が１０〜６０度であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
像担持体と、
前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像担持体に形成された静電潜像を、非磁性一成分現像剤であるトナーを用いて現像する現像手段とを含み、
前記現像手段は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
像担持体の表面に形成された静電潜像を、非磁性一成分現像剤であるトナーによって現像してトナー像を形成する現像装置において、
トナーを収容する現像槽と、
像担持体と所定の間隔をあけて対向し、前記現像槽内に回転自在に設けられ、前記現像槽に収容されるトナーを担持して像担持体に搬送する現像ローラであって、その外周面に、互いに交差する周方向に対して傾斜した螺旋状に連続する第１傾斜溝と第２傾斜溝とが形成される現像ローラと、
前記現像ローラの外周面に当接して設けられ、回転駆動される前記現像ローラの外周面に担持されたトナーの層厚を規制するとともに、トナーを摩擦帯電させる層厚規制ブレードとを含み、
前記第１傾斜溝および前記第２傾斜溝は、前記現像ローラの軸線方向における溝間隔が、軸線方向中央部の溝間隔をＰ１、軸線方向両端部の溝間隔をＰ２とした場合、溝間隔Ｐ２に対する溝間隔Ｐ１の割合（Ｐ１／Ｐ２）が０．２以上０．７５以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝とは、螺旋の向きが互いに逆方向であ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】
前記第１傾斜溝および前記第２傾斜溝は、前記現像ローラの軸線方向における溝間隔が０．７５〜５ｍｍであり、溝深さが５〜５０μｍであり、前記現像ローラの周方向に対する傾斜角度が１０〜６０度であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
像担持体と、
前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像担持体に形成された静電潜像を、非磁性一成分現像剤であるトナーを用いて現像する現像手段とを含み、
前記現像手段は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−４２７６３（Ｐ２０１２−４２７６３Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８４４５４（Ｐ２０１０−１８４４５４）
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【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２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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