JP2007279251A - 現像剤担持体、現像剤担持体の製造方法、現像装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性の向上を図るとともに、優れた現像特性を有する現像剤担持体、現像剤担持体の製造方法、現像装置、および画像形成装置を提供すること。
【解決手段】円筒状または円柱状をなし、現像剤を担持するための現像剤担持体であって、その外周面に、規則的に配列された多数の突起部２３を有し、突起部２３の頂部は、湾曲凸面を有する。
互いに平行に形成された多数の第１の溝２１と、第１の溝に交差するとともに、互いに平行に形成された多数の第２の溝２２とを有しており、突起部２３は、多数の第１の溝２１のうち互いに隣接する一対の溝と、多数の第２の溝２２のうち互いに隣接する一対の溝とで囲まれることにより形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、現像剤担持体、現像剤担持体の製造方法、現像装置、および画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用するプリンタ、複写機、ファクシミリ装置などの画像形成装置は、帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、定着工程などの一連の画像形成プロセスによって、紙などの記録媒体上に、トナーからなる画像を形成する。
このような画像形成装置には、静電的な潜像を担持する感光体に対向して配設され、トナーを担持する現像ローラ（現像剤担持体）を有する現像装置が備えられている。かかる現像装置は、現像工程にて、現像ローラから感光体へトナーを付与することにより、前記潜像をトナー像として可視化する。

従来、かかる現像装置に備えられる現像ローラとしては、その外周面をブラスト処理により粗面化して、凹凸を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これにより、現像ローラ上にトナーを確実に担持させることができる。
しかしながら、特許文献１にかかる現像ローラは、前述したような凹凸をブラスト処理により形成するため、形成された凹凸の形状、大きさ、配置が不均一なものとなり、現像特性の低下を招く場合がある。

例えば、現像ローラの外周面に担持されるトナー量の分布が不均一となったり、現像ローラの外周面でのトナー粒子の転動性（転がりやすさ）が不均一になったりする。そのため、現像ローラ上のトナーを規制ブレードにより摩擦帯電する際に、局所的にトナーの帯電不良や搬送不良などを生じる場合がある。その結果、いわゆるカブリなどの現像不良が生じてしまう。

また、ブラスト処理により得られた凹凸は、その凸部の先端の形状が比較的鋭利なものとなるため、例えば、前述した規制ブレードなどとの接触により磨耗しやすく、特許文献１にかかる現像ローラは、耐久性が低いものとなってしまう。
また、現像ローラの外周面の凹凸の形状を所望のものに任意に設定することができる方法が望まれていた。

特開２００３−２６３０１８号公報

本発明の目的は、耐久性の向上を図るとともに、優れた現像特性を有する現像剤担持体、現像剤担持体の製造方法、現像装置、および画像形成装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の現像剤担持体は、円筒状または円柱状をなし、現像剤を担持するための現像剤担持体であって、
その外周面に、規則的に配列された多数の突起部を有し、該突起部の頂部は、湾曲凸面を有することを特徴とする。
これにより、複数の突起部の頂面に現像剤を担持することができる。そのため、現像剤担持体は、その外周面に均一かつ最適な量の現像剤を担持させることができ、また、現像剤担持体の外周面での現像剤の転動性（転がりやすさ）も均一なものとすることができる。その結果、現像剤の局所的な帯電不良や搬送不良を防止して、優れた現像特性を発揮させることができる。
さらに、突起部を比較的大きく形成することができるため、突起部の耐久性を向上させることができる。

本発明の現像剤担持体では、前記湾曲凸面の平均曲率半径は０．５μｍ以下であることが好ましい。
これにより、現像剤の出入りが容易となり、現像剤の転動性が向上する。その結果、現像剤の偏りを防止することができ、現像剤担持体は、優れた現像特性を発揮することができる。

本発明の現像剤担持体では、互いに平行に形成された多数の第１の溝と、該第１の溝に交差するとともに、互いに平行に形成された多数の第２の溝とを有しており、前記突起部は、前記多数の第１の溝のうち互いに隣接する一対の溝と、前記多数の第２の溝のうち互いに隣接する一対の溝とで囲まれることにより形成されることが好ましい。
これにより、現像剤担持体の外周面に比較的簡単な凹凸パターンを形成するだけで、突起部を形成することができ、現像剤担持体の製造コストを安価なものとすることができる。

本発明の現像剤担持体では、前記第１の溝および／または前記第２の溝の深さをＤとし、前記現像剤の平均粒径をｄとしたとき、Ｄ／ｄは０．５〜２であることが好ましい。
これにより、現像剤担持体は、第１の溝および／または第２の溝内に現像剤を均一かつ最適な量で担持することができる。
本発明の現像剤担持体では、前記第１の溝および／または前記第２の溝の横断面において、その底部の外形は、前記円筒状または円柱状の軸線に向け凹となる湾曲形状であることが好ましい。
これにより、現像剤担持体は、第１の溝および／または第２の溝内での現像剤のつまりを防止することができる。

本発明の現像剤担持体では、前記湾曲の平均曲率半径は、５〜２００μｍであることが好ましい。
これにより、現像剤担持体は、第１の溝および／または第２の溝内に現像剤を均一かつ最適な量で担持することができる。
本発明の現像剤担持体では、前記第１の溝および／または前記第２の溝の横断面において、その縁部の外形は、連続的に変化することが好ましい。
これにより、現像剤担持体は、第１の溝および／または第２の溝の縁部をなだらかな面とすることができ、現像剤の第１の溝および／または第２の溝への出入りを容易とすることができる。その結果、現像剤の転動性が向上する。

本発明の現像剤担持体では、前記第１の溝および／または前記第２の溝の横断面の形状は、前記底部から前記縁部に向けて連続的に変化していることが好ましい。
これにより、現像剤担持体は、第１の溝および／または第２の溝の溝内での現像剤のつまりを防止することができ、さらに、現像剤の出入りが容易となる。その結果、現像剤の転動性が向上する。

本発明の現像剤担持体では、前記多数の第１の溝のうち、隣接する一対の第１の溝は、連続的に変化する面を介して互いに連設していることが好ましい。
これにより、突起部の頂部を均一的な凸形状とすることで、現像剤の出入りが容易となり、トナーの転動性が向上する。その結果、現像剤の偏りを防止することができ、現像剤担持体は、優れた現像特性を発揮することができる。

本発明の現像剤担持体では、前記多数の第２の溝のうち、隣接する一対の第２の溝は、連続的に変化する面を介して互いに連設していることが好ましい。
これにより、突起部の頂部を均一的な凸形状とすることで、現像剤の出入りが容易となり、トナーの転動性が向上する。その結果、現像剤の偏りを防止することができ、現像剤担持体は、優れた現像特性を発揮することができる。

本発明の現像剤担持体の製造方法は、本発明の現像剤担持体を製造する方法であって、
前記現像剤担持体となるべき円筒状または円柱状の基材を用意する工程と、
前記基材の外周面に型を押圧することにより、前記複数の突起部を形成する工程とを含むことを特徴とする。
これにより、現像剤担持体の外周面に規則的かつ均一な凹凸部を形成することができる。そのため、得られる現像剤担持体は、その外周面に均一かつ最適な量の現像剤を担持させることができ、また、現像剤担持体の外周面での現像剤の転動性（転がりやすさ）も均一なものとすることができる。その結果、現像剤の局所的な帯電不良や搬送不良を防止して、優れた現像特性を発揮させることができる。

本発明の現像装置は、本発明の現像剤担持体を備え、該現像剤担持体は、潜像を担持する潜像担持体に接触または近接して対向しており、前記現像剤担持体から前記潜像担持体へ現像剤を付与することにより、前記潜像を現像剤像として可視化することを特徴とする。
これにより、現像特性および耐久性に優れた現像装置を提供することができる。
本発明の画像形成装置は、帯電・露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスにより、画像を記録媒体に形成する画像形成装置であって、
本発明の現像装置を備えることを特徴とする。
これにより、現像特性および耐久性に優れた画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の現像剤担持体、現像剤担持体の製造方法、現像装置、および画像形成装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
＜画像形成装置＞
まず、本発明の画像形成装置、すなわち本発明の現像装置を備える画像形成装置を簡単に説明する。

図１は、本発明にかかる画像形成装置の１実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。
図１に示す本実施形態の画像形成装置１０は、主として露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスによって画像を記録媒体に記録するものである。このような画像形成装置１０は、図１に示すように、静電的な潜像を担持し図示矢印方向に回転する感光体２０を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット３０、露光ユニット４０、現像ユニット５０、一次転写ローラ６０、クリーニングユニット７５が配設されている。また、画像形成装置１０は、図１にて下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ８２が設けられ、その給紙トレイ８２に対して記録媒体Ｐの搬送方向下流に、二次転写ローラ８０、定着装置９０が記録媒体Ｐの搬送方向に沿って順次配設されている。また、画像形成装置１０には、記録媒体の両面に画像を形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転させて二次転写ローラ８０へ帰還させるための搬送部８８が設けられている。

感光体２０は、円筒状の導電性基材（図示せず）と、その外周面に形成された感光層（図示せず）とを有し、その軸線まわりに図１中矢印方向に回転可能となっている。
帯電ユニット３０は、コロナ帯電などにより感光体２０の表面を一様に帯電するための装置である。
露光ユニット４０は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体２０上に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。

現像ユニット５０は、ブラック現像装置５１と、マゼンタ現像装置５２と、シアン現像装置５３と、イエロー現像装置５４との４つの現像装置を有し、これらの現像装置を感光体２０上の潜像に対応して選択的に用いて、前記潜像をトナー像（現像剤像）として可視化する装置である。この装置では、現像剤として、ブラック現像装置５１はブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像装置５２はマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像装置５３はシアン（Ｃ）トナー、イエロー現像装置５４はイエロー（Ｙ）トナーを用いて現像を行う。

本実施形態におけるＹＭＣＫ現像ユニット５０は、前述の４つの現像装置５１、５２、５３、５４を選択的に感光体２０に対向するように、回転可能となっている。具体的には、このＹＭＣＫ現像ユニット５０は、軸５０ａを中心として回転可能な保持体５５の４つの保持部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにそれぞれ４つの現像装置５１、５２、５３、５４が保持されており、保持体５５の回転により、４つの現像装置５１、５２、５３、５４が相対位置関係を維持したまま、感光体２０に選択的に対向するようになっている。各現像装置５１、５２、５３、５４は、本発明の現像剤担持体の製造方法を用いて製造された現像剤担持体を備えるものである。なお、各現像装置５１、５２、５３、５４については、後に詳述する。

中間転写体６１は、エンドレスベルト状の中間転写ベルト７０を有し、この中間転写ベルト７０は、一次転写ローラ６０、従動ローラ７２、駆動ローラ７１で張架されており、駆動ローラ７１の回転により、図１に示す矢印方向に、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。
一次転写ローラ６０は、感光体２０に形成された単色のトナー像を中間転写ベルト７０に転写するための装置である。

中間転写ベルト７０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの少なくとも１色のトナー像が担持され、例えばフルカラー画像の形成時に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。本実施形態では、駆動ローラ７１が、後述する二次転写ローラ８０のバックアップローラとしても機能する。また、一次転写ローラ６０、駆動ローラ７１、従動ローラ７２は、基体７３によって支持されている。

二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐに転写するための装置である。
定着装置９０は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録媒体Ｐに融着させて永久像として定着させるための装置である。

クリーニングユニット７５は、一次転写ローラ６０と帯電ユニット３０との間で感光体２０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ローラ６０によって中間転写ベルト７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをクリーニングブレード７６により掻き落として除去するための装置である。
搬送部８８は、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを挟持搬送する搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂと、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂによって搬送される記録媒体Ｐを表裏反転しつつレジローラ８６へ向け案内する搬送路８８Ｃとを備えている。これにより、記録媒体の両面に画像形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させる。

次に、このように構成された画像形成装置１０の動作を説明する。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体２０、現像ユニット５０に設けられた現像ローラ（図示せず）、および中間転写ベルト７０が回転を開始する。そして、感光体２０は、回転しながら、帯電ユニット３０により順次帯電される。
感光体２０の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。

感光体２０上に形成された潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置５４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体２０上にイエロートナー像が形成される。このとき、ＹＭＣＫ現像ユニット５０は、イエロー現像装置５４が、前記現像位置にて感光体２０と対向している。
感光体２０上に形成されたイエロートナー像は、感光体２０の回転に伴って一次転写位置（すなわち、感光体２０と一次転写ローラ６０との対向部）に至り、一次転写ローラ６０によって、中間転写ベルト７０に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ６０には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。なお、この間、二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０から離間している。

前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写ベルト７０に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト７０上にはフルカラートナー像が形成される。
一方、記録媒体Ｐは、給紙トレイ８２から、給紙ローラ８４、レジローラ８６によって二次転写ローラ８０へ搬送される。

中間転写ベルト７０上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト７０の回転に伴って二次転写位置（すなわち、二次転写ローラ８０と駆動ローラ７１との対向部）に至り、二次転写ローラ８０によって記録媒体Ｐに転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ８０は中間転写ベルト７０に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。

記録媒体Ｐに転写されたフルカラートナー像は、定着装置９０によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐに融着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対８７によって画像形成装置１０の外部へ排出される。
一方、感光体２０は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット７５のクリーニングブレード７６によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット７５内の残存トナー回収部に回収される。

記録媒体の両面に画像形成する場合には、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを一旦排紙ローラ対８７により挟持した後に、排紙ローラ対８７を反転駆動するとともに、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂを駆動して、当該記録媒体Ｐを搬送路８８Ｃを通じて表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させ、前述と同様の動作により、記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する。

＜現像装置＞
次に、現像ユニット５０の現像装置５１、５２、５３、５４を詳細に説明する。なお、現像装置５１、５２、５３、５４は、使用するトナーが異なるが、それ以外は同様の構成であるため、以下、図２に基づいて、イエロー現像装置５４を代表的に説明する。
図２は、本発明の現像装置の概略構成を示す模式的断面図である。

図２に示すイエロー現像装置５４は、現像剤たるトナーＴ（イエロートナー）を収容するハウジング５４０と、現像剤担持体たる現像ローラ５１０と、この現像ローラ５１０にトナーＴを供給するトナー供給ローラ５５０と、現像ローラ５１０に担持されたトナーＴの層厚を規制する規制ブレード５６０とを有している。
ハウジング５４０は、その内部空間として形成された収容部５３０内にトナーＴを収容する。ハウジング５４０では、収容部５３０の下部に形成された開口およびその近傍において、トナー供給ローラ５５０および現像ローラ５１０が互いに圧接回転するように支持されている。また、ハウジング５４０には、規制ブレード５６０が取り付けられていて、これが現像ローラ５１０に圧接している。さらに、ハウジング５４０には、前記開口におけるハウジング５４０と現像ローラ５１０との間からのトナーの漏れを防止するためのシール部材５２０が取り付けられている。

現像ローラ５１０は、その外周面にトナーＴを担持しつつ、現像ローラ５１０と感光体２０との対向部である現像位置（以下、単に「現像位置」という）へトナーＴを搬送するものである。また、現像ローラ５１０は、円筒状をなし、その軸線まわりに回転可能となっている。本実施形態では、現像ローラ５１０は、感光体２０の回転方向と逆の方向に回転する。なお、現像ローラ５１０については、後に詳述する。

また、本実施形態では、イエロー現像装置５４による現像時に、現像ローラ５１０と感光体２０とが微小間隙をもって、非接触状態で対向する。そして、現像ローラ５１０と感光体２０との間に交番電界を印加することにより、トナーＴを現像ローラ５１０上から感光体２０へ飛翔させて、感光体２０上の潜像が現像される。
トナー供給ローラ５５０は、収容部５３０に収容されたトナーＴを現像ローラ５１０に供給する。このトナー供給ローラ５５０は、ポリウレタンフォーム等からなり、弾性変形された状態で現像ローラ５１０に圧接している。本実施形態では、トナー供給ローラ５５０は、現像ローラ５１０の回転方向と逆の方向に回転する。なお、トナー供給ローラ５５０は、収容部５３０に収容されたトナーＴを現像ローラ５１０に供給する機能を有するだけでなく、現像後に現像ローラ５１０に残存しているトナーＴを現像ローラ５１０から剥ぎ取る機能をも有している。

規制ブレード５６０は、現像ローラ５１０に担持されたトナーＴの層厚を規制するとともに、その規制時に、摩擦帯電により、現像ローラ５１０に担持されたトナーＴに電荷を付与する。この規制ブレード５６０は、現像ローラ５１０の回転方向にて現像位置の上流側のシール部材としても機能している。
この規制ブレード５６０は、現像ローラ５１０の軸方向に沿って当接される当接部材としてのゴム部５６０ａと、このゴム部５６０ａを支持する支持部材としてのゴム支持部５６０ｂとを有している。ゴム部５６０ａは、シリコンゴム、ウレタンゴム等を主材料として構成され、ゴム支持部５６０ｂは、ゴム部５６０ａを現像ローラ５１０側に付勢する機能も有するため、リン青銅、ステンレス等のバネ性（弾性）を有するシート状の薄板が用いられる。ゴム支持部５６０ｂは、その一端がブレード支持板金５６２に固定されている。ブレード支持板金５６２は、ハウジング５４０に取り付けられ、シール部材５２０もハウジング５４０に取り付けられる。さらに現像ローラ５１０が取り付けられた状態で、ゴム部５６０ａは、ゴム支持部５６０ｂの撓みによる弾性力によって、現像ローラ５１０に押しつけられている。
また、本実施形態では、規制ブレード５６０の現像ローラ５１０側とは逆側には、ブレード裏部材５７０が設けられ、ゴム支持部５６０ｂとハウジング５４０との間にトナーＴが入り込むことを防止するとともに、ゴム部５６０ａを現像ローラ５１０へ押圧して、ゴム部５６０ａを現像ローラ５１０に押しつけている。

本実施形態では、規制ブレード５６０の自由端部、すなわち、ブレード支持板金５６２に支持されている側とは逆側の端部は、その端縁で現像ローラ５１０に接触せずに、端縁から若干離れた部位で現像ローラ５１０に接触している。また、規制ブレード５６０は、その先端が現像ローラ５１０の回転方向の上流側に向くように配置されており、いわゆるカウンタ当接している。

＜現像剤担持体＞
ここで、図３、図４に基づき、本発明の現像剤担持体の一例である現像ローラ５１０を詳細に説明する。
図３は、図２に示す現像装置に備えられた現像剤担持体の概略構成を示す平面図、図４（ａ）は、図３におけるＡ−Ａ線での拡大断面図、図４（ｂ）は、図３におけるＢ−Ｂ線での拡大断面図である。

図３に示す現像ローラ５１０は、円筒状の本体３００と、この本体３００の両端から突出する軸受部３１０とを有している。
本体３００の外周面３０１には、図３に示すように、トナーＴ（現像剤）を担持するための凹凸部２が形成されている。この凹凸部２は、互いにほぼ平行な複数の第１の溝２１と、この第１の溝２１に交差（本実施形態ではほぼ直交）するとともに、互いにほぼ平行な複数の第２の溝２２とを有しており、互いに隣接する一対の第１の溝２１と互いに隣接する一対の第２の溝２２に囲まれることにより突起部２３が形成されている。
図３に示すように、第１の溝２１は、外周面３０１に沿って螺旋状をなすように形成されている。言い換えすれば、第１の溝２１は、外周面３０１の周方向に対して傾斜する方向に延在している。なお、第２の溝２２の構成は、延在方向が異なる以外は、第１の溝２１の構成と同様である。

第１の溝２１同士間および／または第２の溝２２同士間のピッチをｐとしたとき、ｐは、用いられる解像度（画像の解像度）のピッチよりも小さいのが好ましく、より具体的には、例えば、ｐは、前記解像度が１５０ｄｐｉである場合には、１６９μｍよりも小さいのが好ましく、前記解像度が２００ｄｐｉである場合には、１２７μｍよりも小さいのが好ましく、前記解像度が３００ｄｐｉである場合には、８５μｍよりも小さいのが好ましい。これにより、現像によって得られるトナー像のムラを防止することができる。

また、第１の溝２１および／または第２の溝２２の深さをＤとし、トナーＴ（現像剤）の平均粒径をｄとしたとき、Ｄ／ｄは、０．５〜２であるのが好ましく、０．９〜１．３であるのがより好ましい。これにより、現像ローラ５１０は、溝内（第１の溝２１および／または第２の溝２２）にトナーＴを均一かつ最適な量で担持することができる。これに対し、Ｄ／ｄが前記下限値未満であると、凹凸部２の形状などによっては、トナーが突起部２３に引っ掛かりにくく、トナーの転動性が悪化し、帯電不良を生じやすくなる。一方、Ｄ／ｄが前記上限値を超えると、凹凸部２の形状などによっては、溝内のトナーＴが現像ローラ５１０および規制ブレード５６０のいずれにも接触せずに帯電不良を生じる場合がある。

また、第１の溝２１および／または第２の溝２２の開口幅をＷとし、トナーＴの平均粒径をｄとしたとき、Ｗ／ｄは、２〜２０であるのが好ましく、Ｗ／ｄは、４〜１０であるのがより好ましい。これにより、現像ローラ５１０は、その凹凸部２にトナーＴを均一かつ最適な量で担持することができる。これに対し、Ｗ／ｄが前記下限値未満であると、凹凸部２の形状などによっては、トナーＴが溝内に入り込まず転動性が悪化し帯電不良を生じたり、トナーＴが溝内に入っても溝内に滞留してフィルミングを生じたりする傾向となる。一方、Ｗ／ｄが前記上限値を超えると、凹凸部２の形状などによっては、現像ローラ５１０に担持されるトナーＴの量が少なく搬送不良を生じたり、トナーＴが凹凸部２の突起部２３に接触する機会が少なくなり転動性が悪化し、帯電不良を生じたりする場合がある。

第１の溝２１および／または第２の溝２２の幅は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、縁部２５から底部に向けて漸減している。これにより、トナーＴの溝内への出入り（移動）が容易となる。
第１の溝２１および／または第２の溝２２の横断面形状は、現像ローラ５１０がトナーＴを担持することができれば特に限定されないが、その縁部の外形が、連続的に変化していることが好ましい。これにより、突起部２３の頂部近傍の形状を比較的なだらかな曲面とすることができ、トナーＴの溝内への出入り（移動）が容易となる。その結果、トナーＴの転動性を向上させることができ、トナーＴの偏りを防止し、現像ローラ５１０は、優れた現像特性を発揮することができる。

さらに、第１の溝２１および／または第２の溝２２の横断面形状は、第１の溝２１および／または第２の溝２２における底部２４の外形が現像ローラ５１０の軸線に向けて凹となる湾曲形状であることが特に好ましい。言い換えすれば、第１の溝２１および／または第２の溝２２の横断面において、底部２４の外形が略Ｕ字形状となっているのが特に好ましい。これにより、溝内でのトナーＴのつまりなどを防止することができる。

さらに、第１の溝２１および／または第２の溝２２の横断面形状は、底部２４から縁部２５に向けて連続的に変化していることがより好ましい。これにより、第１の溝２１および／または第２の溝２２は、一方の縁部２５から他方の縁部２５までをなだらかな曲面などで形成することができる。その結果、溝内でのトナーＴのつまりなどを防止しつつ、トナーＴの溝内への出入り（移動）を容易にし、トナーＴの偏りを防止し、現像ローラ５１０は、優れた現像特性を発揮することができる。

本実施形態のような、第１の溝２１および／または第２の溝２２の形状とすることにより、特に、溝内でのトナーＴのつまりなどを防止しつつ、トナーＴの溝内への出入りを容易とすることができる。従って、トナーＴの転動性が向上し、溝内でのトナーＴの偏りを防止することができる。その結果、現像ローラ５１０は、トナーＴの局所的な帯電不良や搬送不良を防止して、優れた現像特性を発揮させることができる。

また、底部２４の湾曲の平均曲率半径は、特に限定されないが、５〜２００μｍであるのが好ましく、３０〜２００μｍであるのがより好ましい。これにより、トナーＴのつまりなどを防止することができ、現像ローラ５１０は、均一かつ適量な量のトナーＴを担持することができる。これに対し、底部２４の湾曲の平均曲率半径が、前記上限値を超える場合には、凹凸部２の形状などによっては、現像ローラ５１０に担持されるトナーＴの量が少なく搬送不良を生じたりする場合がある。また、前記下限値未満の場合には、凹凸部２の形状などによっては、トナーＴが溝内に滞留してフィルミングを生じたりする場合がある。
なお、溝内でのトナーＴの出入りが容易であれば、第１の溝２１および／または第２の溝２２の底部の形状は特に限定されず、例えば、底部２４が平坦面を有するものであってもよい。

また、本実施形態では、互いにほぼ平行な複数の第１の溝２１と、この第１の溝２１に交差するとともに、互いにほぼ平行な複数の第２の溝２２とで囲まれることにより突起部２３が形成されているが、突起部２３を形成することができればこれに限定されず、例えば、第１の溝２１と第２の溝２２のほかに第３の溝を形成することで突起部２３を形成してもよい。また、第１の溝２１および第２の溝２２は、直線的な溝でなくてもよく、例えば、蛇行しているものであってもよく、屈折しているものであってもよい。また、第１の溝２１と第２の溝２２の横断面形状が、第１の溝２１と第２の溝２２それぞれの長手方向において変化するものであってもよい。

突起部２３は、図３に示すように、多数の第１の溝２１のうち互いに隣接する一対の溝と、多数の第２の溝２２のうち互いに隣接する一対の溝とで囲まれることにより形成されている。これにより、現像剤担持体の外周面に比較的簡単な凹凸パターンを形成するだけで、突起部を形成することができ、現像剤担持体の製造コストを安価なものとすることができる。

また、突起部２３の頂面は、湾曲凸面（現像ローラ５１０の外縁に向けて凸となる湾曲面）からなっている。この湾曲凸面は、互いに隣接する第１の溝２１同士および互いに隣接する第２の溝２２同士が、連続的に変化する面を介して連設されることにより形成される。これにより、溝内へのトナーＴの出入りが容易となり、トナーＴの転動性が向上する。その結果、トナーＴの偏りを防止することができ、現像ローラ５１０は、優れた現像特性を発揮することができる。
なお、突起部２３の頂部に湾曲凸面を形成することができれば、隣接する第１の溝２１同士間の構成は、特に限定されず、例えば、湾曲凸面を囲むように平坦な縁部が形成されていてもよいし、また、不連続に変化する湾曲凸面でもよい。

また、この湾曲凸面の平均曲率半径は、特に限定されないが、５０μｍ以下であるのが好ましく、５〜３０μｍであるのがより好ましい。これにより、トナーＴの転動性をより向上することができる。その結果、トナーＴの溝内への出入り（移動）が容易となり、トナーＴの溝内での偏りを防止することができ、現像ローラ５１０は、優れた現像特性を発揮することができる。これに対し、湾曲凸面の平均曲率半径が、前記上限値を超える場合には、突起部２３の形状などによっては、現像ローラ５１０に担持されるトナー量が少なく搬送不良などを生じる場合がある。また、前記下限値未満の場合には、突起部の形状などによっては、突起部２３の先端の耐久性が低下する場合がある。

なお、曲線や曲面の曲がりの程度を、円で近似した場合のその円の半径を「曲率半径」といい、その曲線や曲面の各点での曲率半径の平均値を「平均曲率半径」という。
さらに、突起部２３の頂部が湾曲凸面を有していることから、規制ブレード５６０やトナー供給ローラ５５０などとの接触に対しても、突起部２３は、優れた耐久性を発揮することができる。また、突起部２３の頂部が湾曲凸面を有していることから、規制ブレード５６０やトナー供給ローラ５５０が不本意に傷つけられることを防止することができる。

このような凹凸部２は規則的かつ均一であるので、現像ローラ５１０上に均一かつ最適な量のトナーＴを担持させることができ、また、現像ローラ５１０の外周面でのトナーの転動性（転がりやすさ）も均一なものとすることができる。さらに、突起部２３の頂部は湾曲凸面となっているため、トナーの溝内への出入りが容易となり、トナーの転動性が向上する。その結果、トナーの偏りや局所的な帯電不良、搬送不良を防止して、現像ローラ５１０は、優れた現像特性を発揮させることができる。

また、このような凹凸部２は、後述するように型を用いた転写（転造）のような処理によって得られるものであるため、押圧された部分の強度が向上し、ブラスト処理などで得られたものと比しても、優れた機械的強度を有する。このような凹凸部２を有する現像ローラ５１０は、前述したような規制ブレード５６０やトナー供給ローラ５５０などの摺動を受けていても、優れた耐久性を発揮することができる。したがって、このような現像ローラ５１０は、乾式一成分非磁性トナーを用いる現像装置に好適に用いることができる。
このような現像ローラ５１０の本体３００は、アルミニウム、ステンレス、鉄等のような金属材料を主材料として構成されている。

なお、本体３００の外周面（外周面３０１）には、必要に応じて、ニッケルメッキ、クロムメッキ等が施されていてもよい。
また、本体３００の外径（直径）は、特に限定されないが、例えば、１０〜３０ｍｍであるのが好ましく、１５〜２０ｍｍであるのがより好ましい。
このような、現像ローラ５１０は、例えば、次のように製造される。

＜現像剤担持体の製造方法＞
図５ないし図７に基づいて、本発明の現像剤担持体の製造方法の一例として、前述した現像ローラ５１０の製造方法を説明する。
図５は、本発明の実施形態にかかる現像剤担持体の製造方法を説明するための図、図６は、図５に示す製造方法において基材の外周面に凹凸部を形成する装置の概略構成を示す斜視図、図７は、図６に示す装置の平面図である。
現像ローラ５１０の製造方法は、［１］現像ローラ５１０となるべき円筒状の基材を用意する工程と、［２］この基材の外周面に凹凸部２を形成する工程とを有する。

以下、各工程を順次詳細に説明する。
［１］基材を用意する工程
まず、図５（ａ）に示すように、現像ローラ５１０となるべき円筒状の基材３００Ａを用意する。
この基材３００Ａは、前述した現像ローラ５１０の本体３００となるべきものであり、アルミニウム、ステンレス、鉄等のような金属材料を主材料として構成されている。より具体的には、基材３００Ａの構成材料としては、ＳＴＫＭ、ＳＴＫ、ＳＧＰなどの鉄系材料や、Ａ６０６３、Ａ５０５６などのアルミ系材料が好適に用いられる。これにより、後述する製造工程において、凹凸部２を本体３００（現像ローラ５１０）の外周面３０１に形成するとき、当該溝を容易かつ確実に形成することができる。

また、この基材３００Ａの外径は、特に限定されないが、１０〜３０ｍｍであるのが好ましく、１５〜２５ｍｍであるのがより好ましい。
また、基材３００Ａの厚さは、特に限定されないが、０．２〜３ｍｍであるのが好ましく、０．５〜３ｍｍであるのがより好ましい。
このような基材３００Ａの軸線方向での端部における内周部を、図５（ｂ）に示すように、切削加工などにより例えば厚さ０．５〜１ｍｍ程度除去して、薄肉化し、軸受部３１０となるべき軸部材３１０Ａを圧入するための圧入部３０２を形成する。

これにより、圧入部３０２の寸法精度が優れたものなり、基材３００Ａに軸部材３１０Ａを簡単に圧入することができるとともに、接着剤や溶接などを用いなくても、その圧入後に軸部材３１０Ａを基材３００Ａに強固に固定することができる。
そして、図５（ｃ）に示すように、基材３００Ａの圧入部３０２に軸部材３１０Ａを圧入する。これにより、軸部材３１０Ａが基材３００Ａに固定される。

基材３００Ａに対する軸部材３１０Ａの固定方法としては、軸部材３１０Ａを基材３００Ａの圧入部３０２に圧入するのみでもよいし、接着剤や溶接を用いてもよい。
その後、基材３００Ａの軸線と、軸部材３１０Ａのうちの基材３００Ａの端面から突出した部分の軸線とが一致するように、基材３００Ａの外周面と軸部材３１０Ａの前記突出した部分の外周面とを研削する。これにより、図５（ｄ）に示すように、基材３００Ａの両端から突出する軸受部３１０が形成される。
この研削方法としては、特に限定されないが、例えば、センタレス研磨を好適に用いることができる。

また、研削後の基材３００Ａおよび軸受部３１０において、外径精度を±１０〜±５０μｍとするのが好ましく、また、ふれを１０〜５０μｍとするのが好ましく、さらに、表面粗さを０．５〜１μｍとするのが好ましい。これらにより、得られる現像ローラ５１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。
なお、圧入部３０２の形成や、軸部材３１０Ａの圧入は、後述する工程［２］の後に行ってもよい。また、圧入部３０２の形成や、基材３００Ａおよび軸部材３１０Ａの外周面の研削を省略することもできる。

［２］凹凸部を形成する工程
次に、図５（ｅ）に示すように、基材３００Ａの外周面に、凹凸部２を形成する。
以下、凹凸部２の形成について、図６ないし図７に基づいて、詳細に説明する。
凹凸部２の形成に際しては、例えば、図６および図７に示すような加工装置２００を用いる。

図６および図７に示す加工装置２００は、前述した工程［１］で得られた基材３００Ａをその下方から支持する基台２１０と、基台２１０上の基材３００Ａをその両側から押圧する第１の型２２０および第２の型２３０（１対のダイス）を有している。
第１の型２２０および第２の型２３０は、それぞれ、円板状（短い円柱状）をなし、その軸線まわりに回転可能となっている。

また、第１の型２２０には、図７に示すように、形成すべき複数の第１の溝２１の形状に対応した形状をなす複数の凸条（凸部）２２１が形成されている。一方、第２の型２３０には、形成すべき複数の第１の溝２１の形状に対応した形状をなす複数の凸条（凸部）２３１が形成されている。
このような第１の型２２０および第２の型２３０の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、基材３００Ａよりも硬質な材料であるのが好ましく、具体的には、ＳＫＤ、ＳＫＨ、ＳＬＤなどを好適に用いることができる。
このような第１の型２２０および第２の型２３０は、それぞれ、その板面が基材３００Ａの軸線に直角な方向に対し若干傾斜するように配設されている。
このような第１の型２２０および第２の型２３０を基材３００Ａに押圧することで凹凸部２を形成することができる。

第１の型２２０および第２の型２３０を基材３００Ａに押圧しつつ互いに逆方向に回転すると、図６中矢印で示すように、基材３００Ａがその軸線方向に搬送されながら、第１の型２２０および第２の型２３０による加工が行われる。その結果、図４に示すような凹凸部２を外周面に有する現像ローラ５１０が製造される。
このような、押圧により凹凸部２を形成することにより、ブラスト処理により凹凸部を形成する場合と比べ、突起部２３の耐久性が向上する。

以上のようにして型を用いて凹凸部２を形成した後に、その表面に、必要に応じて、メッキ処理を施す。これにより、得られる凹凸部２の機械的強度をさらに優れたものとすることができる。
このようなメッキ処理の方法としては、特に限定されないが、無電解Ｎｉ−Ｐメッキ、電気メッキ、硬質クロムメッキなどを好適に用いることができる。
また、メッキの厚さは、２〜１０μｍ程度であるのが好ましい。
以上のようにして現像ローラ５１０を製造することができる。
このような現像ローラ５１０、およびこれを備える現像装置や画像形成装置は、現像特性および耐久性に優れたものとすることができる。

以上、本発明の現像剤担持体、現像剤担持体の製造方法、現像装置、および画像形成装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、現像剤担持体、現像装置、および画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

前述した実施形態では、現像剤担持体およびこれを形成するための基材が円筒状をなすものについて説明したが、現像剤担持体（本体）および基材が円柱状をなしていてもよい。
また、前述した実施形態では、第１の溝２１と第２の溝２２とがほぼ直交していたが、これに限定されず、鋭角または鈍角をもってこれらが交差するように形成されていてもよい。

また、前述した実施形態では、突起部２３の頂部に形成された湾曲凸面は、互いに隣接する第１の溝２１同士および互いに隣接する第２の溝２２同士が、連続的に変化する面を介して連設されることにより形成されていたが、トナーＴの第１の溝２１および／または第２の溝２２内への出入り（移動）が容易であれば、これに限定されず、例えば、第１の溝２１および第２の溝２２のいずれか一方の溝のみが、前述したような連続的に変化する面を介して連設されているものであってもよい。

また、前述した実施形態では、第１の溝２１を第１の型２２０で、第２の溝２２を第２の型２３０で、それぞれ別の型を用いて形成したが、１つの型に第１の溝２１および第２の溝２２の形成のための凹凸パターンを形成してもよい。この場合、例えば、第１の型２２０または第２の型２３０のうちの一方の型の外周面に前記凹凸パターンを形成し、他方の型の外周面を平坦面としてもよいし、両方の型に前記凹凸パターンを形成してもよい。

また、前述した実施形態では、円板状（短い円柱状）の型を用いて、基材３００Ａを軸線方向に移動させながら、凹凸部２の形成を行ったが、基材３００Ａの凹凸部２形成予定部位の軸線方向での長さとほぼ同じ長さの円柱状の型を用い、基材３００Ａを軸線方向に移動せずに、凹凸部２の形成を行ってもよい。
また、凹凸部２の形成に用いる型は、前述したような円板状または円筒状のものに限定させず、板状などの他の形状のものであってもよい。

本発明の画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。 本発明の現像装置の概略構成を示す模式的断面図である。 図２に示す現像装置に備えられた現像剤担持体の概略構成を示す平面図である。 図３におけるＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線での拡大断面図である。 本発明の実施形態にかかる現像剤担持体の製造方法を説明するための図である。 図５に示す製造方法において基材の外周面に凹凸部を形成する装置の概略構成を示す斜視図である。 図６に示す装置の平面図である。

符号の説明

１０……画像形成装置 ２……凹凸部 ２１……第１の溝 ２２……第２の溝 ２３……突起部 ２４……底部 ２５……縁部 ２０……感光体 ３０……帯電ユニット ２００……加工装置 ２１０……基台 ２２０……第１の型 ２２１……凸条 ２３０……第２の型 ２３１……凸条 ３００……本体 ３００Ａ……基材 ３０１……外周面 ３０２……圧入部 ３１０……軸受部 ３１０Ａ……軸部材 ４０……露光ユニット ５０……現像ユニット ５０ａ……軸 ５１……ブラック現像装置 ５２……マゼンタ現像装置 ５３……シアン現像装置 ５４……イエロー現像装置 ５５……保持体 ５５ａ〜５５ｄ……保持部 ５１０……現像ローラ ５２０……シール部材 ５３０……収容部 ５４０……ハウジング ５５０……トナー供給ローラ ５６０……規制ブレード ５６０ａ……ゴム部 ５６０ｂ……ゴム支持部 ５６２……ブレード支持板金 ５７０……ブレード裏部材 ６０……一次転写ローラ ６１……中間転写体 ７０……中間転写ベルト ７１……駆動ローラ ７２……従動ローラ ７３……基体 ７５……クリーニングユニット ７６……クリーニングブレード ８０……二次転写ローラ ８７……排紙ローラ対 ８８……搬送部 ８８Ａ、８８Ｂ……搬送ローラ対 ８８Ｃ……搬送路 ８２……給紙トレイ ８４……給紙ローラ ８６……レジローラ ９０……定着装置 ｐ……ピッチ Ｐ……記録媒体 Ｔ……トナー（現像剤）

Claims (13)

1. 円筒状または円柱状をなし、現像剤を担持するための現像剤担持体であって、
   その外周面に、規則的に配列された多数の突起部を有し、該突起部の頂部は、湾曲凸面を有することを特徴とする現像剤担持体。
2. 前記湾曲凸面の平均曲率半径は０．５μｍ以下である請求項１に記載の現像剤担持体。
3. 互いに平行に形成された多数の第１の溝と、該第１の溝に交差するとともに、互いに平行に形成された多数の第２の溝とを有しており、前記突起部は、前記多数の第１の溝のうち互いに隣接する一対の溝と、前記多数の第２の溝のうち互いに隣接する一対の溝とで囲まれることにより形成される請求項１または２に記載の現像剤担持体。
4. 前記第１の溝および／または前記第２の溝の深さをＤとし、前記現像剤の平均粒径をｄとしたとき、Ｄ／ｄは０．５〜２である請求項３に記載の現像剤担持体。
5. 前記第１の溝および／または前記第２の溝の横断面において、その底部の外形は、前記円筒状または円柱状の軸線に向け凹となる湾曲形状である請求項３または４に記載の現像剤担持体。
6. 前記湾曲の平均曲率半径は、５〜２００μｍである請求項５に記載の現像剤担持体。
7. 前記第１の溝および／または前記第２の溝の横断面において、その縁部の外形は、連続的に変化する請求項３ないし６のいずれかに記載の現像剤担持体。
8. 前記第１の溝および／または前記第２の溝の横断面の形状は、前記底部から前記縁部に向けて連続的に変化している請求項５ないし７のいずれかに記載の現像剤担持体。
9. 前記多数の第１の溝のうち、隣接する一対の第１の溝は、連続的に変化する面を介して互いに連設している請求項２ないし８のいずれかに記載の現像剤担持体。
10. 前記多数の第２の溝のうち、隣接する一対の第２の溝は、連続的に変化する面を介して互いに連設している請求項２ないし９のいずれかに記載の現像剤担持体。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の現像剤担持体を製造する方法であって、
    前記現像剤担持体となるべき円筒状または円柱状の基材を用意する工程と、
    前記基材の外周面に型を押圧することにより、前記複数の突起部を形成する工程とを含むことを特徴とする現像剤担持体の製造方法。
12. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の現像剤担持体を備え、該現像剤担持体は、潜像を担持する潜像担持体に接触または近接して対向しており、前記現像剤担持体から前記潜像担持体へ現像剤を付与することにより、前記潜像を現像剤像として可視化することを特徴とする現像装置。
13. 帯電・露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスにより、画像を記録媒体に形成する画像形成装置であって、
    請求項１２に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
    

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