現像装置及びそれを用いた画像形成装置
【課題】トナーの帯電が高くなり過ぎ、現像ローラと感光体との間での飛翔性の低下や現像特性の変化などによる不具合の発生を防止することができる現像装置及びそれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像ローラ１０７の回転方向からみて先端側に形成された先端側切り込み角度θ１の先端側切り込み部１０７２と、現像ローラの回転方向からみて後端側に形成された後端側切り込み角度θ２の後端側切り込み部１０７３と、を有し、θ１＜θ２の関係が成立する溝部１０７１が複数形成された現像ローラ１０７によって、非磁性一成分トナーを現像する。
【解決手段】現像ローラ１０７の回転方向からみて先端側に形成された先端側切り込み角度θ１の先端側切り込み部１０７２と、現像ローラの回転方向からみて後端側に形成された後端側切り込み角度θ２の後端側切り込み部１０７３と、を有し、θ１＜θ２の関係が成立する溝部１０７１が複数形成された現像ローラ１０７によって、非磁性一成分トナーを現像する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非磁性一成分トナーを用いてトナーのジャンピング現象による現像を行う現像装置及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２００１−６６８７６号公報）に記載されるような非磁性一成分トナーを用いた画像形成装置では、トナーは現像ローラ（スリーブ）上で摩擦帯電によって電荷が付与される。効率的に摩擦帯電を発生させるために、すなわち、トナーが現像ローラに良好に擦られる状態とするために、現像ローラにはブラスト処理を施すことで、ある所定の表面粗さＲｚを付与している。
【０００３】
ところが表面粗さＲｚは現像ローラの使用過程で削られてしまい、トナーとの摩擦状態が新品の現像ローラの状態に比べ良好でなくなり、これによって現像装置の寿命が決まってしまっていた。現像ローラの表面が削られる理由は、トナーに外添処理されるシリカの硬度が非常に高いためである。この寿命を長くするために、この発明ではメッキ処理を施して削られにくくしているが、寿命としては不十分である。
【０００４】
そこで、現像装置の寿命を長くするために、特許文献２（特開２０００−５６５５８号公報）のように現像ローラ上に規則的な溝を形成する方法が提案されている。このような溝が形成された現像ローラは、ブラスト処理のように不規則な表面状態が施された現像ローラより耐久性に優れ、現像装置の寿命が長くなることが確認されている。特許文献２に記載の従来技術のように溝を２方向に設けるのは、トナーが溝に沿って動きカートリッジの軸方向の片側にトナーが集まってしまうのを防止するためである。
【特許文献１】特開２００１−６６８７６号公報
【特許文献２】特開２０００−５６５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献２に記載のような規則的な溝形状をもった現像ローラでは、現像ローラ表面に搬送されたトナーが溝部で目詰まりを起こし、溝に入ったトナーがリセットされない、という新たなる課題が見出された。ここで、リセットとは、現像ローラ上のトナーが感光体を経て、現像されずに戻ってきたトナー（古いトナー）を、供給ローラで掻き落とすことをいう。供給ローラではこのようなリセットを行った後に、現像ローラに新しいトナーを供給する。このリセットが良好に働かないと常に同じトナーが現像ローラ上に残存するような状態となる。そして、このような残存トナーが何度も規制ブレードで擦られることで、トナーの帯電が高くなり過ぎ、現像ローラと感光体との間での飛翔性の低下や現像特性の変化などによる不具合の発生、といった問題があった。
【０００６】
また、特許文献２に記載のような規則的な表面形状のローラは、不規則な表面形状に比べ、トナーの帯電性で劣ってしまう、という問題もある。その原因は、不規則な表面形状の方が、トナーが現像ローラ表面上で不規則（ランダム）に動き回ることで、現像ローラとの擦り合わせや転がりが良好に行われるためと推察される。図８は、不規則な表面形状を有するローラ上のトナー動きのイメージを示す図である。図９は、規則的な表面形状を有するローラ上のトナー動きのイメージを示す図である。
【０００７】
全てのトナーが均一に擦られて帯電することが理想的であるが、規則的な表面形状のローラは不規則な表面形状のローラに比べて、トナーを帯電する能力に劣り、帯電不良のトナーが多く発生してしまう。このような帯電不良のトナー（この場合は負帯電ではなく正帯電になってしまうトナー）が存在すると、かぶりが多くなり無駄に消費されるトナーが多くなってしまう、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためのもので、請求項１に係る発明は、現像ローラの回転方向からみて先端側に形成された先端側切り込み角度θ１の先端側切り込み部と、現像ローラの回転方向からみて後端側に形成された後端側切り込み角度θ２の後端側切り込み部と、を有し、θ１＜θ２の関係が成立する溝部が複数形成された現像ローラによって、非磁性一成分トナーを現像することを特徴とする現像装置である。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の現像装置であって、ニップ部において、現像ローラの回転方向に対してカウンタ回転を行う供給ローラで、現像ローラにトナーを供給することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の現像装置を用いた画像形成装置である。
【００１１】
本発明によれば、リセット性能が低下することによって、トナーの帯電が高くなり過ぎ、現像ローラと感光体との間での飛翔性の低下や現像特性の変化などによる不具合の発生を防止することができる現像装置及びそれを用いた画像形成装置を実現することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、トナーの帯電不良によって、かぶりが多くなり無駄に消費されるトナーが多くなってしまうことを防止することができる現像装置及びそれを用いた画像形成装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係る現像装置１００の断面を示す図である。本発明の現像装置１００は、非磁性一成分トナーを用いてトナーのジャンピング現象による現像を行う現像装置である。
【００１４】
現像装置１００は、内部にほぼ円筒状のトナー収容部１０１が形成されたハウジング１０３を備え、ハウジング１０３に対して供給ローラ１０５および現像ローラ１０７が設けられている。現像装置１００が画像形成ステーションにセットされた状態（図２参照）では、現像ローラ１０７は感光体２３に対して僅かな間隔（例えば１００〜３００μｍ）を開けて隣接しており、感光体２３の回転方向（図中の矢印参照）と反対方向へ回転駆動しながら、現像ローラ１０７の周面に供給されたトナーで感光体２３上に形成された潜像を現像する機能を有する。このような現像作用は、現像ローラ１０７に現像バイアス電源（図示しない）から直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを印加させて、現像ローラと感光体との間に振動電圧を作用させ、感光体２３に形成された静電潜像部分に現像ローラ１０７からトナーが供給されることにより行われる。
【００１５】
供給ローラ１０５は、表面がウレタンスポンジで形成されており、供給ローラ１０５の周面が現像ローラ１０７に接触した状態で現像ローラ１０７と同方向（図１では反時計回り方向）に回転可能である。供給ローラ１０５にも現像ローラ１０７に印加される現像バイアス電圧と同等の電圧が印加されるようになっている。
【００１６】
現像ローラ１０７には、規制ブレード１０９が、板バネ部材１１１及びその下側に設けられる弾性部材１１２の作用により、常時現像ローラ１０７の周面の長手方向に亘って均一となるように圧接されており、現像ローラ１０７の周面に付着したトナーのうち余分な分を掻き落として、一定量のトナーが現像ローラ１０７の周面に担持されるようにしている。また規制ブレード１０９は、トナー１１３を適切に帯電させる機能をも有する。
【００１７】
掻き落とされたトナーは、自然落下してトナー収容部１０１内のトナー１１３に混入されるが、この点については後で詳述する。また現像ローラ１０７周面の上側には、ハウジング１０３に一端が固定されているシール部材１１５の他端側が圧接しており、これによりハウジング１０３内のトナー１１３が外部へ飛散することを防止している。
【００１８】
トナー収容部１０１内には、回転軸１１７を中心として図１において時計回り方向に回転するアジテータ１１９が設けられている。アジテータ１１９は、回転軸１１７を中心に互いに反対方向へ延びる２つのアーム部材１２１を備え、各アーム部材１２１はトナー収容部１０１の断面の円の直径よりも若干短い寸法に設定されている。各アーム部材１２１の先端からはアジテータ１１９の回転方向と反対方向へ撹拌フィン１２３が延びている。撹拌フィン１２３は、可撓性を有するシート部材から構成されており、その先端側は可撓性に起因する弾性力により円筒状のトナー収容部１０１の内周面に圧接している。このような構成によりアジテータ１１９が回転するとき、トナー収容部１０１の内周面と撹拌フィン１２３との間の領域１２５に存在するトナー１１３を撹拌フィン１２３で掻き上げるようにして、後述するトナーガイド部材上に搬送することができる。
【００１９】
トナー収容部１０１内に収容されるトナー１１３の上面１１４は、規制ブレード１０９が現像ローラ１０７の周面に当接している箇所１２７よりも低い位置となるように設定されている。これはトナー量が規制ブレード１０９を埋没させる程多いと、規制ブレード１０９によって掻き落とされたトナーが当該規制ブレードの近くに存在することになる結果、トナー収容部１０１内へ戻される循環経路が阻害され、また規制ブレード１０９が現像ローラ１０７から余分なトナーを掻き落として現像領域に搬送するトナー量を規制する機能およびトナーを適切に帯電させる機能が阻害されるからである。
【００２０】
トナー収容部１０１内に収容されるトナー１１３の上面１１４の位置は、より具体的には、規制ブレード１０９の下端より下方であって、板バネ部材１１１と弾性部材１１２との交点１２８の位置を上限として設定されている。トナー収容部１０１内のトナー１１３の上面１１４の位置が、前記交点１２８より上にまでくると板バネ部材１１１の動きを拘束する虞があり、これにより適正な規制圧が得られなくなる虞があり、その結果として、「一定量のトナーを現像ローラ１０７の周面に担持させる機能」や「トナーを適正に帯電させる機能」が阻害される虞がある。しかし、上記の如く、トナー１１３の上面１１４位置の上限を前記交点１２８の位置とすることにより、前記各機能が阻害される虞をなくすことができる。
【００２１】
規制ブレード１０９が現像ローラ１０７の周面に当接している箇所１２７と、トナー収容部１０１内に収容されるトナー１１３の上面１１４との間には、トナー１１３の安息角以上の傾斜角度でトナーの上面１１４側へ斜めに傾斜しているトナー案内面１２９がハウジング１０３の一部として形成されている。トナー案内面１２９は、規制ブレード１０９によって現像ローラ１０７の周面から掻き落とされたトナー１１３をトナー収容部１０１側へ案内する機能を有する。
【００２２】
規制ブレード１０９によって現像ローラ１０７の周面から掻き落とされたトナー１１３は、必ずしもトナー案内面１２９によってトナー収容部１０１に案内される必要はなく、掻き落とされたトナー１１３が直接、トナー収容部１０１に落下するような構成としてもよい。このように規制ブレード１０９が現像ローラ１０７の周面に当接している箇所１２７の下方には、規制ブレード１０９によって現像ローラ１０７の周面から掻き落とされたトナー１１３がトナー収容部１０１へ導かれるためのトナー案内空間部１３１が形成されている。
【００２３】
トナー収容部１０１の上方にはトナーガイド部材１３３が設けられている。トナーガイド部材１３３は、供給ローラ１０５から離れた側の端部１３４に設けられ、撹拌フィン１２３によって搬送されたトナー１１３を掻き取るための鋭角的に形成されたスクレーパ１３５と、該スクレーパ１３５よりも供給ローラ１０５側において上面側がトナー１１３の安息角以上の角度で傾斜し且つ平面的に形成された平坦搬送部１３７と、該平坦搬送部１３７の下流側に形成され、上面側が凹曲面を形成するように湾曲している湾曲部１４１と、該湾曲部１４１より下流側において供給ローラ１０５の周面に設定された適切な線圧で接触している当接部１４３とを備えて成る。前記平坦搬送部１３７、前記湾曲部１４１および前記当接部１４３を含むトナーガイド部材１３３の表面粗さは、トナー平均粒径未満に形成されている。
【００２４】
また、上記の当接部１４３の存在により、供給ローラ１０５の下面側に付着しているトナー１１３が重力により落下し、現像ローラへ供給できるトナーの量が減少することによる画像濃度低下を防止することができる。また湾曲部１４１と供給ローラ１０５の周面との間には、断面が楔形に狭まるようなトナーの一時貯留部１３９が形成されている。ここで断面が楔状とは、入口側が相対的に大きく、トナーの進行方向に向かって狭くなっていき、且つ楔の先端側においてトナーが自然滑落しない程度に十分狭くなっていることを意味する。
【００２５】
このような形状を有するトナーガイド部材１３３では、撹拌フィン１２３によって搬送されたトナー１１３をスクレーパ１３５で掻き取った後、トナー１１３は平坦搬送部１３７に沿って、その幅方向に亘って及びその傾斜方向の任意の地点において均一の速度で重力落下してゆき、一旦、トナーの一時貯留部１３９に貯留される。楔形に狭まるトナーの一時貯留部１３９では、トナー１１３が狭い領域に進行していくのに伴い、供給ローラ１０５の周面に対する圧接力が徐々に増加するため、供給ローラ１０５の周面にトナー１１３が押し付けられて、該周面にトナー１１３が担持され易くなる。尚、トナー１１３が当接部１４３を越えて押し出された場合には、トナー案内空間部１３１を落下して、直接にまたはトナー案内面１２９に案内されてトナー収容部１０１に戻される。
【００２６】
次に、本発明における現像装置を組み込んだカラー画像形成装置について説明する。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態に係る現像装置を用いたタンデムタイプを例とした画像形成装置の全体構成を示す断面図であり、画像形成装置１は、ハウジング３と、ハウジング３の上部に形成された排紙トレイ５と、ハウジング前面に開閉可能に設けられた扉体７とを備え、ハウジング３内には、露光ユニット９、画像形成ユニット１１、送風ファン１３、転写ベルトユニット１５及び給紙ユニット１７が設けられ、扉体７内には用紙搬送ユニット１９が設けられている。
【００２８】
画像形成ユニット１１は、異なる色のトナーを収納する４つの現像装置をセットすることができる４つの画像形成ステーション２１を備えている。４つの画像形成ステーション２１は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各現像装置用であり、図中、符号２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋで示している。各画像形成ステーション２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋには、感光体２３と、感光体２３の周囲に設けられた、コロナ帯電手段２５と、本発明の現像装置１００とが配設されている。
【００２９】
転写ベルトユニット１５は、図示しない駆動源に回転駆動される駆動ローラ２７と、駆動ローラ２７の斜め上方に設けられる従動ローラ２９と、テンションローラ３１と、これら各ローラ間に張架され、図３の反時計方向Ｘへ循環駆動される中間転写ベルト３３と、中間転写ベルト３３の表面に当接するクリーニング手段３４とを備えている。従動ローラ２９、テンションローラ３１および中間転写ベルト３３は、駆動ローラ２７に対して傾斜するように並んで配設されており、これにより中間転写ベルト３３が駆動されるとき、ベルト搬送方向Ｘが下向きになるベルト面３５が下側に位置し、搬送方向が上向きとなるベルト面３７が上側に位置するようになっている。
【００３０】
感光体２３は、アーチ状のラインに沿ってベルト面３５に圧接され、図３中、矢印で示す方向に回転駆動される。テンションローラ３１の位置を調節することにより、中間転写ベルト３３の張力、アーチの曲率等を制御することができる。
【００３１】
駆動ローラ２７は、２次転写ローラ３９のバックアップローラを兼ねている。
また駆動ローラ２７の周面には、例えば厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率１０5Ω・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、２次転写ローラ３９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路を構成している。また駆動ローラ２７の径は従動ローラ２９及びテンションローラ３１の径より小さく、これにより２次転写後の記録紙が記録紙自身の弾性力で剥離し易くすることができる。従動ローラ２９はクリーニング手段３４のバックアップローラとしても機能している。
【００３２】
クリーニング手段３４は、搬送方向下向きのベルト面３５側に設けられ、２次転写後に中間転写ベルト３３の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード４１と、回収したトナーを搬送するトナー搬送経路４２とを備えている。クリーニングブレード４１は、従動ローラ２９に中間転写ベルト３３が巻回している箇所に当接している。また中間転写ベルト３３の裏面には、各画像形成ステーション２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋの感光体２３に対向する位置に１次転写部材４３が当接し、１次転写部材４３には転写バイアスが印加されるようになっている。
【００３３】
露光ユニット９は、画像形成ユニット１１の斜め下方の空間に設けられており、その斜め上方には送風ファン１３が設けられている。露光ユニット９の下方には給紙ユニット１７が設けられている。露光ユニット９は、底部にポリゴンミラーモータ４５及びポリゴンミラー４７からなるスキャナ手段４９を垂直に配設している。また光路Ｂには、単一のｆ−θレンズ５１及び反射ミラー５３が設けられ、反射ミラー５３の上方には各色の走査光路が感光体２３にそれぞれ非平行となって折り返すように複数の折り返しミラー５５が設けられている。
【００３４】
露光ユニット９では、ポリゴンミラー４７から各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、ｆ−θレンズ５１、反射ミラー５３、折り返しミラー５５を経て、各画像形成ステーション２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋの感光体２３に照射され、潜像が形成される。各画像形成ユニット１１に対する露光ユニット９のポリゴンミラー４７から感光体２３までの光路長がほぼ同一の長さになるように構成されており、そのため各光路で走査された光ビームの走査幅もほぼ同一になり、画像信号の形成にも特別な構成を必要としない。従ってレーザ光源は、それぞれ異なる画像信号によってそれぞれ異なる色の画像に対応して変調されるにも関わらず、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成可能であり、共通の反射面を用いるために副走査方向の相対差から生じる色ずれを防止し、構造が簡単で安価なカラー画像形成装置を構成することができる。
【００３５】
送風ファン１３は、冷却手段として機能し、矢印の方向へ空気を導き、露光ユニット９やその他の発熱部からの熱を放出する機能を果たす。これによりポリゴンミラーモータ４５の温度上昇を抑制し、画質劣化の防止とポリゴンミラーモータ４５の寿命の長期化を図ることができる。
【００３６】
給紙ユニット１７は、記録媒体Ｐが積層されている給紙カセット５７と、給紙カセット５７から記録媒体Ｐを１枚ずつ給送するピックアップローラ５９とを備えている。用紙搬送ユニット１９は、２次転写部への記録媒体Ｐの給紙タイミングを規定するゲートローラ対６１と、駆動ローラ２７及び中間転写ベルト３３に圧接される２次転写ローラ３９と、定着手段６３と、排紙ローラ対６５と、両面プリント用搬送路６７とを備えている。
【００３７】
定着手段６３は、少なくとも一方にハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵した回転自在な定着ローラ対６９と、定着ローラ対６９の少なくとも一方側のローラを他方側へ押圧付勢してシート材に２次転写された２次画像を記録媒体Ｐに押圧する押圧手段とを有し、記録媒体に２次転写された２次画像は、定着ローラ対６９の形成するニップ部において所定温度で記録媒体に定着される。
【００３８】
本発明で使用する現像装置１００は、トナーを循環して使用するタイプのものであり、各画像形成ステーション２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋにセットして使用する。これら現像装置の構成は基本的に同じである。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態に係る現像装置１００の現像ローラ１０７の表面に形成された溝形状について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る現像装置１００の現像ローラ１０７近傍を抜き出して示した図である。
【００４０】
現像ローラ１０７と感光体２３とは、コロによって僅かな間隔が設けられ、図示矢印で示すように互いに逆方向に回転駆動され、現像ローラ１０７と感光体２３とが対向する現像領域において、それぞれの周面が下方から上方へ同方向に移動し、現像ローラ１０７に現像バイアス電源から直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを印加させて現像ローラ１０７と感光体２３との間に振動電界を作用させ、感光体に形成された静電潜像部分に現像ローラ１０７からトナー１１３を供給して現像（ジャンピング現像）するように構成されている。
【００４１】
非磁性一成分トナーを用いた現像装置においては、このようなジャンピング現像を発生させるために、トナー１１３を適正に帯電しなくてはならない。このために、板バネ部材１１１の作用により弾性的に規制ブレード１０９を現像ローラ１０７に圧接するようにして、現像ローラ１０７の周面に付着したトナー１１３を帯電するようにしている。
【００４２】
図４は、本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７の表面に形成される溝を模式的に示す図である。図４に示す現像ローラ１０７表面は、あくまで溝のイメージを把握しやすいように描かれたものであり、実際の溝間のピッチとは異なっている。このような現像ローラ１０７表面の溝は、特許文献２に記載されている製造方法などを用いて形成することができる。
【００４３】
図５は、図３のＡにおける現像ローラ１０７表面の断面図を拡大して模式的に示した図である。図５に示すように現像ローラ１０７表面には、溝の切り込み角度が異なるものが適当なピッチで複数形成される。図５において、１０７０は現像ローラ１０７の表面部、１０７１は現像ローラ１０７の溝部、１０７４は溝底面部をそれぞれ示している。また、現像ローラ１０７の回転方向は図５中の矢印に示されており、この現像ローラ１０７の回転方向に対して、以下に示す「先端」、「後端」を定義している。すなわち、図５において、１０７２は溝部１０７１の先端側切り込み部、また、１０７３は後端側切り込み部をそれぞれ示すものとする。
【００４４】
溝部１０７１の先端側切り込み部１０７２の先端側切り込み角度θ１は、現像ローラ１０７の表面部１０７０と、先端側切り込み部１０７２を通るａ−ａ’に示される線とによって図示するように定義される。また、溝部１０７１の後端側切り込み部１０７３の後端側切り込み角度θ２は、現像ローラ１０７の表面部１０７０と、後端側切り込み部１０７３を通るｂ−ｂ’に示される線とによって図示するように定義される。
【００４５】
本実施形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７においては、（先端側切り込み角度θ１）＜（後端側切り込み角度θ２）が成り立つように、溝部１０７１が形成されるものとする。なお、本発明においては、溝底面部１０７４は必須のものではなく、必ずしも構成しなくともよい。要は、先の（先端側切り込み角度θ１）＜（後端側切り込み角度θ２）との関係が成立する溝が形成されていればよいものとする。
【００４６】
次に、以上のような関係の溝が現像ローラ１０７の表面に形成されることによる効果について説明する。
【００４７】
図６は、本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７と規制ブレード１０９との接触部（図３のＢの部分）断面を模式的に示す図である。図において、Ｔは模式的に示されたトナー粒子を示している。図６を用いて、本発明の実施の形態に係る現像装置１００におけるトナー粒子Ｔの帯電性向上のメカニズムについて説明する。
【００４８】
現像ローラ１０７と規制ブレード１０９との接触部においては、規制ブレード１０９でトナー粒子Ｔの量を規制しながら、現像ローラ１０７の溝部１０７１で搬送されるトナー粒子Ｔを摩擦帯電する。本実施形態の現像ローラ１０７には、溝部１０７１に（先端側切り込み角度θ１）＜（後端側切り込み角度θ２）の関係が成立する先端側切り込み部１０７２及び後端側切り込み部１０７３が設けられていることによって、トナー粒子Ｔは現像ローラ１０７の溝部１０７１に入りやすく、出にくいという関係になる（図６のＤ及びＥ参照）。
【００４９】
図６のＥに示されるように、溝部１０７１から出ようとするトナー粒子Ｔに対し、後端側切り込み部１０７３で強い抵抗力が生じさせ、結果規制ブレード１０９によってトナー粒子Ｔを強く擦ることになりトナー粒子Ｔの帯電性が良好になる。
【００５０】
図７は、本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７と供給１０５との接触部（図３のＣの部分）断面を模式的に示す図である。図において、Ｔは模式的に示されたトナー粒子を示している。図７を用いて、本発明の実施の形態に係る現像装置１００におけるトナー粒子Ｔのセット性向上のメカニズムについて説明する。
【００５１】
本実施形態の現像ローラ１０７には、溝部１０７１に（先端側切り込み角度θ１）＜（後端側切り込み角度θ２）の関係が成立する先端側切り込み部１０７２及び後端側切り込み部１０７３が設けられている。本実施形態においては、この先端側と後端側の角度の関係、供給ローラ１０５におけるトナー粒子Ｔの供給方式によって、トナー粒子Ｔのリセット性の向上を図る。
【００５２】
本実施形態においては、現像ローラ１０７へのトナー粒子Ｔの供給方式は、供給ローラ１０５のカウンター回転による。すなわち、現像ローラ１０７と供給ローラ１０５とのニップ部で、現像ローラ１０７と供給ローラ１０５とをカウンター回転として、トナー粒子Ｔを現像ローラ１０７に供給するような方式とする。
【００５３】
現像ローラ１０７の溝部１０７１は、θ１＜θ２の関係を有する先端側切り込み部１０７２及び後端側切り込み部１０７３によって、図７のＦに示すように、溝部１０７１に、新しいトナー粒子Ｔを供給しやすい形状となっている。図７のＦに示すように、溝部１０７１に新しいトナー粒子が侵入すると、図７のＧに示すように、古いトナー粒子Ｔを溝部１０７１から押し出すような効果を期待することができる。ここで、古いトナー粒子Ｔとは、現像ローラ１０７上のトナー粒子が感光体２３を経て、現像されずに戻ってきたものをいう。
【００５４】
以上、本発明によれば、リセット性能が低下することによって、トナーの帯電が高くなり過ぎ、現像ローラと感光体との間での飛翔性の低下や現像特性の変化などによる不具合の発生を防止することができる現像装置及びそれを用いた画像形成装置を実現することができる。
【００５５】
また、本発明によれば、トナーの帯電不良によって、かぶりが多くなり無駄に消費されるトナーが多くなってしまうことを防止することができる現像装置及びそれを用いた画像形成装置を実現することができる。
（実施例）
本実施形態に係る現像装置１００の現像ローラ１０７として、先端側切り込み角度θ１＝３０°、後端側切り込み角度θ２＝６０°のものを作製した。また、比較例に係る現像装置１００の現像ローラとして、先端側切り込み角度θ１＝４５°、後端側切り込み角度θ２＝４５°のものを作製した。いずれの現像ローラも溝間の間隔は８０μｍとした。
【００５６】
以上のような現像ローラを用いて、本実施形態に係る現像装置１００と、比較例に係る現像装置１００を、図２に示す画像形成装置１に搭載し、以下に示す条件にて印刷実験を行った。
（駆動速度条件）
感光体：２００ｍｍ／ｓｅｃ
現像ローラ：３００ｍｍ／ｓｅｃ （感光体に対しニップ部で同方向に回転）
供給ローラ：２２５ｍｍ／ｓｅｃ （現像ローラに対しニップ部で逆方向に回転）
（現像バイアス等条件）
Ｖｄｃ（直流成分）：−３００Ｖ
Ｖｐｐ（交流、ピーク間電圧）：１４００Ｖ
周波数：３ＫＨｚ
Ｄｕｔｙ（プラス側成分の比率）：６０％
波形：矩形波
現像ギャップ：１４０μｍ
以上の条件によって、
本実施形態に係る現像装置１００では、
べた濃度：ＯＤ値１．５、かすれなし
かぶり量（１０００枚あたり重量）：３ｇ
また、
比較例に係る現像装置１００
べた濃度：ＯＤ値１．１、かすれ発生
かぶり量（１０００枚あたり重量）：３ｇ
という印刷実験結果が得られた。
【００５７】
以上の結果について考察する。本実施形態に係る現像装置では、べたの濃度が十分に得ることができた。これは新しいトナーと古いトナーの攪拌が良好でリセット性にすぐれたため、トナーの帯電が高くなることなく、飛翔性がよかったからであると推測できる。一方、比較例に係る現像装置では、トナーの供給が十分でなかったため、べた印字にかすれが発生し、濃度不足となったと考えられる。
【００５８】
また、１０００枚白べたを印字し、印字前後の現像器重量でかぶり量を測定した。帯電不良のトナー（逆極性、この場合は正帯電）が多いとかぶりが増えて、トナーが無駄に消費される。本実施形態に係る現像装置では、１０００枚あたりで無駄なトナー消費が３ｇと少なく良好だった。これはトナーの帯電が良好に行われ、帯電不良トナーが少なかったからである。逆に比較例に係る現像装置では、１５ｇと無駄なトナー消費が多かった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置１００の断面を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る現像装置を用いたタンデムタイプを例とした画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る現像装置１００の現像ローラ１０７近傍を抜き出して示した図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７の表面に形成される溝を模式的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７表面の断面図を拡大して模式的に示した図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７と規制ブレード１０９との接触部（図３のＢの部分）断面を模式的に示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７と供給１０５との接触部（図３のＣの部分）断面を模式的に示す図である。
【図８】不規則な表面形状を有するローラ上のトナー動きのイメージを示す図である。
【図９】規則的な表面形状を有するローラ上のトナー動きのイメージを示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・画像形成装置、３・・・ハウジング、５・・・排紙トレイ、７・・・扉体、９・・・露光ユニット、１１・・・画像形成ユニット、１３・・・送風ファン、１５・・・転写ベルトユニット、１７・・・給紙ユニット、１９・・・用紙搬送ユニット、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ・・・画像形成ステーション、２３・・・感光体、２５・・・コロナ帯電手段、２７・・・駆動ローラ、２９・・・従動ローラ、３１・・・テンションローラ、３３・・・中間転写ベルト、３４・・・クリーニング手段、３９・・・２次転写ローラ、４１・・・クリーニングブレード、４５・・・ポリゴンミラーモータ、４７・・・ポリゴンミラー、４９・・・スキャナ手段、５１・・・ｆ−θレンズ、５３・・・反射ミラー、５５・・・折り返しミラー、５７・・・給紙カセット、６１・・・ゲートローラ対、６３・・・定着手段、６５・・・排紙ローラ対、６７・・・両面プリント用搬送路、６９・・・定着ローラ対、１００・・・現像装置、１０１・・・トナー収容部、１０３・・・ハウジング、１０５・・・供給ローラ、１０７・・・現像ローラ、１０９・・・規制ブレード、１１１・・・板バネ部材、１１２・・・弾性部材、１１３・・・トナー、１１７・・・回転軸、１１９・・・アジテータ、１２１・・・アーム部材、１２３・・・撹拌フィン、１２９・・・トナー案内面、１３１・・・トナー案内空間部、１３３・・・トナーガイド部材、１３５・・・スクレーパ、１３７・・・平坦搬送部、１３９・・・一時貯留部、１４１・・・湾曲部、１４３・・・当接部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非磁性一成分トナーを用いてトナーのジャンピング現象による現像を行う現像装置及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２００１−６６８７６号公報）に記載されるような非磁性一成分トナーを用いた画像形成装置では、トナーは現像ローラ（スリーブ）上で摩擦帯電によって電荷が付与される。効率的に摩擦帯電を発生させるために、すなわち、トナーが現像ローラに良好に擦られる状態とするために、現像ローラにはブラスト処理を施すことで、ある所定の表面粗さＲｚを付与している。
【０００３】
ところが表面粗さＲｚは現像ローラの使用過程で削られてしまい、トナーとの摩擦状態が新品の現像ローラの状態に比べ良好でなくなり、これによって現像装置の寿命が決まってしまっていた。現像ローラの表面が削られる理由は、トナーに外添処理されるシリカの硬度が非常に高いためである。この寿命を長くするために、この発明ではメッキ処理を施して削られにくくしているが、寿命としては不十分である。
【０００４】
そこで、現像装置の寿命を長くするために、特許文献２（特開２０００−５６５５８号公報）のように現像ローラ上に規則的な溝を形成する方法が提案されている。このような溝が形成された現像ローラは、ブラスト処理のように不規則な表面状態が施された現像ローラより耐久性に優れ、現像装置の寿命が長くなることが確認されている。特許文献２に記載の従来技術のように溝を２方向に設けるのは、トナーが溝に沿って動きカートリッジの軸方向の片側にトナーが集まってしまうのを防止するためである。
【特許文献１】特開２００１−６６８７６号公報
【特許文献２】特開２０００−５６５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献２に記載のような規則的な溝形状をもった現像ローラでは、現像ローラ表面に搬送されたトナーが溝部で目詰まりを起こし、溝に入ったトナーがリセットされない、という新たなる課題が見出された。ここで、リセットとは、現像ローラ上のトナーが感光体を経て、現像されずに戻ってきたトナー（古いトナー）を、供給ローラで掻き落とすことをいう。供給ローラではこのようなリセットを行った後に、現像ローラに新しいトナーを供給する。このリセットが良好に働かないと常に同じトナーが現像ローラ上に残存するような状態となる。そして、このような残存トナーが何度も規制ブレードで擦られることで、トナーの帯電が高くなり過ぎ、現像ローラと感光体との間での飛翔性の低下や現像特性の変化などによる不具合の発生、といった問題があった。
【０００６】
また、特許文献２に記載のような規則的な表面形状のローラは、不規則な表面形状に比べ、トナーの帯電性で劣ってしまう、という問題もある。その原因は、不規則な表面形状の方が、トナーが現像ローラ表面上で不規則（ランダム）に動き回ることで、現像ローラとの擦り合わせや転がりが良好に行われるためと推察される。図８は、不規則な表面形状を有するローラ上のトナー動きのイメージを示す図である。図９は、規則的な表面形状を有するローラ上のトナー動きのイメージを示す図である。
【０００７】
全てのトナーが均一に擦られて帯電することが理想的であるが、規則的な表面形状のローラは不規則な表面形状のローラに比べて、トナーを帯電する能力に劣り、帯電不良のトナーが多く発生してしまう。このような帯電不良のトナー（この場合は負帯電ではなく正帯電になってしまうトナー）が存在すると、かぶりが多くなり無駄に消費されるトナーが多くなってしまう、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためのもので、請求項１に係る発明は、現像ローラの回転方向からみて先端側に形成された先端側切り込み角度θ１の先端側切り込み部と、現像ローラの回転方向からみて後端側に形成された後端側切り込み角度θ２の後端側切り込み部と、を有し、θ１＜θ２の関係が成立する溝部が複数形成された現像ローラによって、非磁性一成分トナーを現像することを特徴とする現像装置である。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の現像装置であって、ニップ部において、現像ローラの回転方向に対してカウンタ回転を行う供給ローラで、現像ローラにトナーを供給することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の現像装置を用いた画像形成装置である。
【００１１】
本発明によれば、リセット性能が低下することによって、トナーの帯電が高くなり過ぎ、現像ローラと感光体との間での飛翔性の低下や現像特性の変化などによる不具合の発生を防止することができる現像装置及びそれを用いた画像形成装置を実現することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、トナーの帯電不良によって、かぶりが多くなり無駄に消費されるトナーが多くなってしまうことを防止することができる現像装置及びそれを用いた画像形成装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係る現像装置１００の断面を示す図である。本発明の現像装置１００は、非磁性一成分トナーを用いてトナーのジャンピング現象による現像を行う現像装置である。
【００１４】
現像装置１００は、内部にほぼ円筒状のトナー収容部１０１が形成されたハウジング１０３を備え、ハウジング１０３に対して供給ローラ１０５および現像ローラ１０７が設けられている。現像装置１００が画像形成ステーションにセットされた状態（図２参照）では、現像ローラ１０７は感光体２３に対して僅かな間隔（例えば１００〜３００μｍ）を開けて隣接しており、感光体２３の回転方向（図中の矢印参照）と反対方向へ回転駆動しながら、現像ローラ１０７の周面に供給されたトナーで感光体２３上に形成された潜像を現像する機能を有する。このような現像作用は、現像ローラ１０７に現像バイアス電源（図示しない）から直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを印加させて、現像ローラと感光体との間に振動電圧を作用させ、感光体２３に形成された静電潜像部分に現像ローラ１０７からトナーが供給されることにより行われる。
【００１５】
供給ローラ１０５は、表面がウレタンスポンジで形成されており、供給ローラ１０５の周面が現像ローラ１０７に接触した状態で現像ローラ１０７と同方向（図１では反時計回り方向）に回転可能である。供給ローラ１０５にも現像ローラ１０７に印加される現像バイアス電圧と同等の電圧が印加されるようになっている。
【００１６】
現像ローラ１０７には、規制ブレード１０９が、板バネ部材１１１及びその下側に設けられる弾性部材１１２の作用により、常時現像ローラ１０７の周面の長手方向に亘って均一となるように圧接されており、現像ローラ１０７の周面に付着したトナーのうち余分な分を掻き落として、一定量のトナーが現像ローラ１０７の周面に担持されるようにしている。また規制ブレード１０９は、トナー１１３を適切に帯電させる機能をも有する。
【００１７】
掻き落とされたトナーは、自然落下してトナー収容部１０１内のトナー１１３に混入されるが、この点については後で詳述する。また現像ローラ１０７周面の上側には、ハウジング１０３に一端が固定されているシール部材１１５の他端側が圧接しており、これによりハウジング１０３内のトナー１１３が外部へ飛散することを防止している。
【００１８】
トナー収容部１０１内には、回転軸１１７を中心として図１において時計回り方向に回転するアジテータ１１９が設けられている。アジテータ１１９は、回転軸１１７を中心に互いに反対方向へ延びる２つのアーム部材１２１を備え、各アーム部材１２１はトナー収容部１０１の断面の円の直径よりも若干短い寸法に設定されている。各アーム部材１２１の先端からはアジテータ１１９の回転方向と反対方向へ撹拌フィン１２３が延びている。撹拌フィン１２３は、可撓性を有するシート部材から構成されており、その先端側は可撓性に起因する弾性力により円筒状のトナー収容部１０１の内周面に圧接している。このような構成によりアジテータ１１９が回転するとき、トナー収容部１０１の内周面と撹拌フィン１２３との間の領域１２５に存在するトナー１１３を撹拌フィン１２３で掻き上げるようにして、後述するトナーガイド部材上に搬送することができる。
【００１９】
トナー収容部１０１内に収容されるトナー１１３の上面１１４は、規制ブレード１０９が現像ローラ１０７の周面に当接している箇所１２７よりも低い位置となるように設定されている。これはトナー量が規制ブレード１０９を埋没させる程多いと、規制ブレード１０９によって掻き落とされたトナーが当該規制ブレードの近くに存在することになる結果、トナー収容部１０１内へ戻される循環経路が阻害され、また規制ブレード１０９が現像ローラ１０７から余分なトナーを掻き落として現像領域に搬送するトナー量を規制する機能およびトナーを適切に帯電させる機能が阻害されるからである。
【００２０】
トナー収容部１０１内に収容されるトナー１１３の上面１１４の位置は、より具体的には、規制ブレード１０９の下端より下方であって、板バネ部材１１１と弾性部材１１２との交点１２８の位置を上限として設定されている。トナー収容部１０１内のトナー１１３の上面１１４の位置が、前記交点１２８より上にまでくると板バネ部材１１１の動きを拘束する虞があり、これにより適正な規制圧が得られなくなる虞があり、その結果として、「一定量のトナーを現像ローラ１０７の周面に担持させる機能」や「トナーを適正に帯電させる機能」が阻害される虞がある。しかし、上記の如く、トナー１１３の上面１１４位置の上限を前記交点１２８の位置とすることにより、前記各機能が阻害される虞をなくすことができる。
【００２１】
規制ブレード１０９が現像ローラ１０７の周面に当接している箇所１２７と、トナー収容部１０１内に収容されるトナー１１３の上面１１４との間には、トナー１１３の安息角以上の傾斜角度でトナーの上面１１４側へ斜めに傾斜しているトナー案内面１２９がハウジング１０３の一部として形成されている。トナー案内面１２９は、規制ブレード１０９によって現像ローラ１０７の周面から掻き落とされたトナー１１３をトナー収容部１０１側へ案内する機能を有する。
【００２２】
規制ブレード１０９によって現像ローラ１０７の周面から掻き落とされたトナー１１３は、必ずしもトナー案内面１２９によってトナー収容部１０１に案内される必要はなく、掻き落とされたトナー１１３が直接、トナー収容部１０１に落下するような構成としてもよい。このように規制ブレード１０９が現像ローラ１０７の周面に当接している箇所１２７の下方には、規制ブレード１０９によって現像ローラ１０７の周面から掻き落とされたトナー１１３がトナー収容部１０１へ導かれるためのトナー案内空間部１３１が形成されている。
【００２３】
トナー収容部１０１の上方にはトナーガイド部材１３３が設けられている。トナーガイド部材１３３は、供給ローラ１０５から離れた側の端部１３４に設けられ、撹拌フィン１２３によって搬送されたトナー１１３を掻き取るための鋭角的に形成されたスクレーパ１３５と、該スクレーパ１３５よりも供給ローラ１０５側において上面側がトナー１１３の安息角以上の角度で傾斜し且つ平面的に形成された平坦搬送部１３７と、該平坦搬送部１３７の下流側に形成され、上面側が凹曲面を形成するように湾曲している湾曲部１４１と、該湾曲部１４１より下流側において供給ローラ１０５の周面に設定された適切な線圧で接触している当接部１４３とを備えて成る。前記平坦搬送部１３７、前記湾曲部１４１および前記当接部１４３を含むトナーガイド部材１３３の表面粗さは、トナー平均粒径未満に形成されている。
【００２４】
また、上記の当接部１４３の存在により、供給ローラ１０５の下面側に付着しているトナー１１３が重力により落下し、現像ローラへ供給できるトナーの量が減少することによる画像濃度低下を防止することができる。また湾曲部１４１と供給ローラ１０５の周面との間には、断面が楔形に狭まるようなトナーの一時貯留部１３９が形成されている。ここで断面が楔状とは、入口側が相対的に大きく、トナーの進行方向に向かって狭くなっていき、且つ楔の先端側においてトナーが自然滑落しない程度に十分狭くなっていることを意味する。
【００２５】
このような形状を有するトナーガイド部材１３３では、撹拌フィン１２３によって搬送されたトナー１１３をスクレーパ１３５で掻き取った後、トナー１１３は平坦搬送部１３７に沿って、その幅方向に亘って及びその傾斜方向の任意の地点において均一の速度で重力落下してゆき、一旦、トナーの一時貯留部１３９に貯留される。楔形に狭まるトナーの一時貯留部１３９では、トナー１１３が狭い領域に進行していくのに伴い、供給ローラ１０５の周面に対する圧接力が徐々に増加するため、供給ローラ１０５の周面にトナー１１３が押し付けられて、該周面にトナー１１３が担持され易くなる。尚、トナー１１３が当接部１４３を越えて押し出された場合には、トナー案内空間部１３１を落下して、直接にまたはトナー案内面１２９に案内されてトナー収容部１０１に戻される。
【００２６】
次に、本発明における現像装置を組み込んだカラー画像形成装置について説明する。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態に係る現像装置を用いたタンデムタイプを例とした画像形成装置の全体構成を示す断面図であり、画像形成装置１は、ハウジング３と、ハウジング３の上部に形成された排紙トレイ５と、ハウジング前面に開閉可能に設けられた扉体７とを備え、ハウジング３内には、露光ユニット９、画像形成ユニット１１、送風ファン１３、転写ベルトユニット１５及び給紙ユニット１７が設けられ、扉体７内には用紙搬送ユニット１９が設けられている。
【００２８】
画像形成ユニット１１は、異なる色のトナーを収納する４つの現像装置をセットすることができる４つの画像形成ステーション２１を備えている。４つの画像形成ステーション２１は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各現像装置用であり、図中、符号２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋで示している。各画像形成ステーション２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋには、感光体２３と、感光体２３の周囲に設けられた、コロナ帯電手段２５と、本発明の現像装置１００とが配設されている。
【００２９】
転写ベルトユニット１５は、図示しない駆動源に回転駆動される駆動ローラ２７と、駆動ローラ２７の斜め上方に設けられる従動ローラ２９と、テンションローラ３１と、これら各ローラ間に張架され、図３の反時計方向Ｘへ循環駆動される中間転写ベルト３３と、中間転写ベルト３３の表面に当接するクリーニング手段３４とを備えている。従動ローラ２９、テンションローラ３１および中間転写ベルト３３は、駆動ローラ２７に対して傾斜するように並んで配設されており、これにより中間転写ベルト３３が駆動されるとき、ベルト搬送方向Ｘが下向きになるベルト面３５が下側に位置し、搬送方向が上向きとなるベルト面３７が上側に位置するようになっている。
【００３０】
感光体２３は、アーチ状のラインに沿ってベルト面３５に圧接され、図３中、矢印で示す方向に回転駆動される。テンションローラ３１の位置を調節することにより、中間転写ベルト３３の張力、アーチの曲率等を制御することができる。
【００３１】
駆動ローラ２７は、２次転写ローラ３９のバックアップローラを兼ねている。
また駆動ローラ２７の周面には、例えば厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率１０5Ω・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、２次転写ローラ３９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路を構成している。また駆動ローラ２７の径は従動ローラ２９及びテンションローラ３１の径より小さく、これにより２次転写後の記録紙が記録紙自身の弾性力で剥離し易くすることができる。従動ローラ２９はクリーニング手段３４のバックアップローラとしても機能している。
【００３２】
クリーニング手段３４は、搬送方向下向きのベルト面３５側に設けられ、２次転写後に中間転写ベルト３３の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード４１と、回収したトナーを搬送するトナー搬送経路４２とを備えている。クリーニングブレード４１は、従動ローラ２９に中間転写ベルト３３が巻回している箇所に当接している。また中間転写ベルト３３の裏面には、各画像形成ステーション２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋの感光体２３に対向する位置に１次転写部材４３が当接し、１次転写部材４３には転写バイアスが印加されるようになっている。
【００３３】
露光ユニット９は、画像形成ユニット１１の斜め下方の空間に設けられており、その斜め上方には送風ファン１３が設けられている。露光ユニット９の下方には給紙ユニット１７が設けられている。露光ユニット９は、底部にポリゴンミラーモータ４５及びポリゴンミラー４７からなるスキャナ手段４９を垂直に配設している。また光路Ｂには、単一のｆ−θレンズ５１及び反射ミラー５３が設けられ、反射ミラー５３の上方には各色の走査光路が感光体２３にそれぞれ非平行となって折り返すように複数の折り返しミラー５５が設けられている。
【００３４】
露光ユニット９では、ポリゴンミラー４７から各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、ｆ−θレンズ５１、反射ミラー５３、折り返しミラー５５を経て、各画像形成ステーション２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋの感光体２３に照射され、潜像が形成される。各画像形成ユニット１１に対する露光ユニット９のポリゴンミラー４７から感光体２３までの光路長がほぼ同一の長さになるように構成されており、そのため各光路で走査された光ビームの走査幅もほぼ同一になり、画像信号の形成にも特別な構成を必要としない。従ってレーザ光源は、それぞれ異なる画像信号によってそれぞれ異なる色の画像に対応して変調されるにも関わらず、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成可能であり、共通の反射面を用いるために副走査方向の相対差から生じる色ずれを防止し、構造が簡単で安価なカラー画像形成装置を構成することができる。
【００３５】
送風ファン１３は、冷却手段として機能し、矢印の方向へ空気を導き、露光ユニット９やその他の発熱部からの熱を放出する機能を果たす。これによりポリゴンミラーモータ４５の温度上昇を抑制し、画質劣化の防止とポリゴンミラーモータ４５の寿命の長期化を図ることができる。
【００３６】
給紙ユニット１７は、記録媒体Ｐが積層されている給紙カセット５７と、給紙カセット５７から記録媒体Ｐを１枚ずつ給送するピックアップローラ５９とを備えている。用紙搬送ユニット１９は、２次転写部への記録媒体Ｐの給紙タイミングを規定するゲートローラ対６１と、駆動ローラ２７及び中間転写ベルト３３に圧接される２次転写ローラ３９と、定着手段６３と、排紙ローラ対６５と、両面プリント用搬送路６７とを備えている。
【００３７】
定着手段６３は、少なくとも一方にハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵した回転自在な定着ローラ対６９と、定着ローラ対６９の少なくとも一方側のローラを他方側へ押圧付勢してシート材に２次転写された２次画像を記録媒体Ｐに押圧する押圧手段とを有し、記録媒体に２次転写された２次画像は、定着ローラ対６９の形成するニップ部において所定温度で記録媒体に定着される。
【００３８】
本発明で使用する現像装置１００は、トナーを循環して使用するタイプのものであり、各画像形成ステーション２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋにセットして使用する。これら現像装置の構成は基本的に同じである。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態に係る現像装置１００の現像ローラ１０７の表面に形成された溝形状について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る現像装置１００の現像ローラ１０７近傍を抜き出して示した図である。
【００４０】
現像ローラ１０７と感光体２３とは、コロによって僅かな間隔が設けられ、図示矢印で示すように互いに逆方向に回転駆動され、現像ローラ１０７と感光体２３とが対向する現像領域において、それぞれの周面が下方から上方へ同方向に移動し、現像ローラ１０７に現像バイアス電源から直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを印加させて現像ローラ１０７と感光体２３との間に振動電界を作用させ、感光体に形成された静電潜像部分に現像ローラ１０７からトナー１１３を供給して現像（ジャンピング現像）するように構成されている。
【００４１】
非磁性一成分トナーを用いた現像装置においては、このようなジャンピング現像を発生させるために、トナー１１３を適正に帯電しなくてはならない。このために、板バネ部材１１１の作用により弾性的に規制ブレード１０９を現像ローラ１０７に圧接するようにして、現像ローラ１０７の周面に付着したトナー１１３を帯電するようにしている。
【００４２】
図４は、本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７の表面に形成される溝を模式的に示す図である。図４に示す現像ローラ１０７表面は、あくまで溝のイメージを把握しやすいように描かれたものであり、実際の溝間のピッチとは異なっている。このような現像ローラ１０７表面の溝は、特許文献２に記載されている製造方法などを用いて形成することができる。
【００４３】
図５は、図３のＡにおける現像ローラ１０７表面の断面図を拡大して模式的に示した図である。図５に示すように現像ローラ１０７表面には、溝の切り込み角度が異なるものが適当なピッチで複数形成される。図５において、１０７０は現像ローラ１０７の表面部、１０７１は現像ローラ１０７の溝部、１０７４は溝底面部をそれぞれ示している。また、現像ローラ１０７の回転方向は図５中の矢印に示されており、この現像ローラ１０７の回転方向に対して、以下に示す「先端」、「後端」を定義している。すなわち、図５において、１０７２は溝部１０７１の先端側切り込み部、また、１０７３は後端側切り込み部をそれぞれ示すものとする。
【００４４】
溝部１０７１の先端側切り込み部１０７２の先端側切り込み角度θ１は、現像ローラ１０７の表面部１０７０と、先端側切り込み部１０７２を通るａ−ａ’に示される線とによって図示するように定義される。また、溝部１０７１の後端側切り込み部１０７３の後端側切り込み角度θ２は、現像ローラ１０７の表面部１０７０と、後端側切り込み部１０７３を通るｂ−ｂ’に示される線とによって図示するように定義される。
【００４５】
本実施形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７においては、（先端側切り込み角度θ１）＜（後端側切り込み角度θ２）が成り立つように、溝部１０７１が形成されるものとする。なお、本発明においては、溝底面部１０７４は必須のものではなく、必ずしも構成しなくともよい。要は、先の（先端側切り込み角度θ１）＜（後端側切り込み角度θ２）との関係が成立する溝が形成されていればよいものとする。
【００４６】
次に、以上のような関係の溝が現像ローラ１０７の表面に形成されることによる効果について説明する。
【００４７】
図６は、本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７と規制ブレード１０９との接触部（図３のＢの部分）断面を模式的に示す図である。図において、Ｔは模式的に示されたトナー粒子を示している。図６を用いて、本発明の実施の形態に係る現像装置１００におけるトナー粒子Ｔの帯電性向上のメカニズムについて説明する。
【００４８】
現像ローラ１０７と規制ブレード１０９との接触部においては、規制ブレード１０９でトナー粒子Ｔの量を規制しながら、現像ローラ１０７の溝部１０７１で搬送されるトナー粒子Ｔを摩擦帯電する。本実施形態の現像ローラ１０７には、溝部１０７１に（先端側切り込み角度θ１）＜（後端側切り込み角度θ２）の関係が成立する先端側切り込み部１０７２及び後端側切り込み部１０７３が設けられていることによって、トナー粒子Ｔは現像ローラ１０７の溝部１０７１に入りやすく、出にくいという関係になる（図６のＤ及びＥ参照）。
【００４９】
図６のＥに示されるように、溝部１０７１から出ようとするトナー粒子Ｔに対し、後端側切り込み部１０７３で強い抵抗力が生じさせ、結果規制ブレード１０９によってトナー粒子Ｔを強く擦ることになりトナー粒子Ｔの帯電性が良好になる。
【００５０】
図７は、本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７と供給１０５との接触部（図３のＣの部分）断面を模式的に示す図である。図において、Ｔは模式的に示されたトナー粒子を示している。図７を用いて、本発明の実施の形態に係る現像装置１００におけるトナー粒子Ｔのセット性向上のメカニズムについて説明する。
【００５１】
本実施形態の現像ローラ１０７には、溝部１０７１に（先端側切り込み角度θ１）＜（後端側切り込み角度θ２）の関係が成立する先端側切り込み部１０７２及び後端側切り込み部１０７３が設けられている。本実施形態においては、この先端側と後端側の角度の関係、供給ローラ１０５におけるトナー粒子Ｔの供給方式によって、トナー粒子Ｔのリセット性の向上を図る。
【００５２】
本実施形態においては、現像ローラ１０７へのトナー粒子Ｔの供給方式は、供給ローラ１０５のカウンター回転による。すなわち、現像ローラ１０７と供給ローラ１０５とのニップ部で、現像ローラ１０７と供給ローラ１０５とをカウンター回転として、トナー粒子Ｔを現像ローラ１０７に供給するような方式とする。
【００５３】
現像ローラ１０７の溝部１０７１は、θ１＜θ２の関係を有する先端側切り込み部１０７２及び後端側切り込み部１０７３によって、図７のＦに示すように、溝部１０７１に、新しいトナー粒子Ｔを供給しやすい形状となっている。図７のＦに示すように、溝部１０７１に新しいトナー粒子が侵入すると、図７のＧに示すように、古いトナー粒子Ｔを溝部１０７１から押し出すような効果を期待することができる。ここで、古いトナー粒子Ｔとは、現像ローラ１０７上のトナー粒子が感光体２３を経て、現像されずに戻ってきたものをいう。
【００５４】
以上、本発明によれば、リセット性能が低下することによって、トナーの帯電が高くなり過ぎ、現像ローラと感光体との間での飛翔性の低下や現像特性の変化などによる不具合の発生を防止することができる現像装置及びそれを用いた画像形成装置を実現することができる。
【００５５】
また、本発明によれば、トナーの帯電不良によって、かぶりが多くなり無駄に消費されるトナーが多くなってしまうことを防止することができる現像装置及びそれを用いた画像形成装置を実現することができる。
（実施例）
本実施形態に係る現像装置１００の現像ローラ１０７として、先端側切り込み角度θ１＝３０°、後端側切り込み角度θ２＝６０°のものを作製した。また、比較例に係る現像装置１００の現像ローラとして、先端側切り込み角度θ１＝４５°、後端側切り込み角度θ２＝４５°のものを作製した。いずれの現像ローラも溝間の間隔は８０μｍとした。
【００５６】
以上のような現像ローラを用いて、本実施形態に係る現像装置１００と、比較例に係る現像装置１００を、図２に示す画像形成装置１に搭載し、以下に示す条件にて印刷実験を行った。
（駆動速度条件）
感光体：２００ｍｍ／ｓｅｃ
現像ローラ：３００ｍｍ／ｓｅｃ （感光体に対しニップ部で同方向に回転）
供給ローラ：２２５ｍｍ／ｓｅｃ （現像ローラに対しニップ部で逆方向に回転）
（現像バイアス等条件）
Ｖｄｃ（直流成分）：−３００Ｖ
Ｖｐｐ（交流、ピーク間電圧）：１４００Ｖ
周波数：３ＫＨｚ
Ｄｕｔｙ（プラス側成分の比率）：６０％
波形：矩形波
現像ギャップ：１４０μｍ
以上の条件によって、
本実施形態に係る現像装置１００では、
べた濃度：ＯＤ値１．５、かすれなし
かぶり量（１０００枚あたり重量）：３ｇ
また、
比較例に係る現像装置１００
べた濃度：ＯＤ値１．１、かすれ発生
かぶり量（１０００枚あたり重量）：３ｇ
という印刷実験結果が得られた。
【００５７】
以上の結果について考察する。本実施形態に係る現像装置では、べたの濃度が十分に得ることができた。これは新しいトナーと古いトナーの攪拌が良好でリセット性にすぐれたため、トナーの帯電が高くなることなく、飛翔性がよかったからであると推測できる。一方、比較例に係る現像装置では、トナーの供給が十分でなかったため、べた印字にかすれが発生し、濃度不足となったと考えられる。
【００５８】
また、１０００枚白べたを印字し、印字前後の現像器重量でかぶり量を測定した。帯電不良のトナー（逆極性、この場合は正帯電）が多いとかぶりが増えて、トナーが無駄に消費される。本実施形態に係る現像装置では、１０００枚あたりで無駄なトナー消費が３ｇと少なく良好だった。これはトナーの帯電が良好に行われ、帯電不良トナーが少なかったからである。逆に比較例に係る現像装置では、１５ｇと無駄なトナー消費が多かった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置１００の断面を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る現像装置を用いたタンデムタイプを例とした画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る現像装置１００の現像ローラ１０７近傍を抜き出して示した図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７の表面に形成される溝を模式的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７表面の断面図を拡大して模式的に示した図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７と規制ブレード１０９との接触部（図３のＢの部分）断面を模式的に示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る現像装置１００に用いる現像ローラ１０７と供給１０５との接触部（図３のＣの部分）断面を模式的に示す図である。
【図８】不規則な表面形状を有するローラ上のトナー動きのイメージを示す図である。
【図９】規則的な表面形状を有するローラ上のトナー動きのイメージを示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・画像形成装置、３・・・ハウジング、５・・・排紙トレイ、７・・・扉体、９・・・露光ユニット、１１・・・画像形成ユニット、１３・・・送風ファン、１５・・・転写ベルトユニット、１７・・・給紙ユニット、１９・・・用紙搬送ユニット、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ・・・画像形成ステーション、２３・・・感光体、２５・・・コロナ帯電手段、２７・・・駆動ローラ、２９・・・従動ローラ、３１・・・テンションローラ、３３・・・中間転写ベルト、３４・・・クリーニング手段、３９・・・２次転写ローラ、４１・・・クリーニングブレード、４５・・・ポリゴンミラーモータ、４７・・・ポリゴンミラー、４９・・・スキャナ手段、５１・・・ｆ−θレンズ、５３・・・反射ミラー、５５・・・折り返しミラー、５７・・・給紙カセット、６１・・・ゲートローラ対、６３・・・定着手段、６５・・・排紙ローラ対、６７・・・両面プリント用搬送路、６９・・・定着ローラ対、１００・・・現像装置、１０１・・・トナー収容部、１０３・・・ハウジング、１０５・・・供給ローラ、１０７・・・現像ローラ、１０９・・・規制ブレード、１１１・・・板バネ部材、１１２・・・弾性部材、１１３・・・トナー、１１７・・・回転軸、１１９・・・アジテータ、１２１・・・アーム部材、１２３・・・撹拌フィン、１２９・・・トナー案内面、１３１・・・トナー案内空間部、１３３・・・トナーガイド部材、１３５・・・スクレーパ、１３７・・・平坦搬送部、１３９・・・一時貯留部、１４１・・・湾曲部、１４３・・・当接部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像ローラの回転方向からみて先端側に形成された先端側切り込み角度θ１の先端側切り込み部と、現像ローラの回転方向からみて後端側に形成された後端側切り込み角度θ２の後端側切り込み部と、を有し、θ１＜θ２の関係が成立する溝部が複数形成された現像ローラによって、非磁性一成分トナーを現像することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
ニップ部において、現像ローラの回転方向に対してカウンタ回転を行う供給ローラで、現像ローラにトナーを供給す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】
請求項１又は請求項２に記載の現像装置を用いた画像形成装置。
【請求項１】
現像ローラの回転方向からみて先端側に形成された先端側切り込み角度θ１の先端側切り込み部と、現像ローラの回転方向からみて後端側に形成された後端側切り込み角度θ２の後端側切り込み部と、を有し、θ１＜θ２の関係が成立する溝部が複数形成された現像ローラによって、非磁性一成分トナーを現像することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
ニップ部において、現像ローラの回転方向に対してカウンタ回転を行う供給ローラで、現像ローラにトナーを供給す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】
請求項１又は請求項２に記載の現像装置を用いた画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１４５５６２（Ｐ２００８−１４５５６２Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３０２３６（Ｐ２００６−３３０２３６）
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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