JP2008145530A - 現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面にアヤメ形状の溝パターンを設けた場合にも、長手方向（回転中心軸方向）の強度を増すことができる表面形状の現像剤担持体を実現する。
【解決手段】回転中心軸方向（スラスト方向）３３に対して鋭角に傾斜して形成された複数の溝と、スラスト方向に対して反対側に鋭角に傾斜して形成された複数の溝とが交差して形成される、アヤメ形状の溝３２のパターンを表面に有し、該アヤメ形状の溝パターンにより現像剤を保持して回転する現像剤担持体において、表面のアヤメ形状の溝パターンの溝３２に囲まれた部分は菱形形状の凸部３１と成っており、或る菱形形状の凸部３６のスラスト方向３３の一端点と、その菱形形状の凸部と隣り合う菱形形状の凸部３７のスラスト方向の一端点とがスラスト方向に延びる凸部４０で結ばれて溝を成していない部分を設けた構成とした。これにより現像剤担持体の長手方向の強度を増すことができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、少なくともトナー粒子を含有する現像剤を保持して回転する現像剤担持体、その現像剤担持体を用いて像担持体上の潜像を現像する現像装置、その現像装置を有するプロセスカートリッジ、前記現像装置もしくは前記プロセスカートリッジを備えた複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの少なくとも１つ以上の機能を備えた複合機等として構成される画像形成装置では、像担持体である感光体を帯電手段で帯電した後、原稿画像の露光や画像情報に応じた光書込みにより潜像を形成し、この潜像を現像手段のトナーを含有する現像剤で現像して可視画像を形成し、この可視画像（トナー像）を転写紙等の転写材に直接または中間転写体を介して転写した後、転写材に転写された画像を定着して画像を形成している。

このような電子写真方式の画像形成装置においては、近年、高画質、高信頼に対する要求が非常に高くなっており、高画質の面で現像装置の果たす役割は非常に大きく、１例を上げると下記の様なものがある。
１．ドット再現性。
２．ページ内ムラの無い感光体へのトナー付着量。
３．経時における現像剤ストレスの低減。

このような課題を達成するために、従来の現像剤担持体（例えば現像ローラ）の表面のパターンとしては、サンドブラストや、現像ローラの回転中心軸に対して平行なＶ溝のパターンを全周に設けたものが一般的であった。
ただし、以上のような従来の現像ローラ表面の課題は、サンドブラストを用い凹凸を持たせた現像ローラに関しては、凹凸量が小さいと現像剤搬送能力が低下し、現像剤搬送能力を上げるために凹凸量を大きくすると、加工時に現像ローラを変形させるという問題があった。また、現像ローラの回転中心軸に対して平行なＶ溝のパターンに関しては、ドクターブレード等の現像剤規制部材に対し、現像剤を搬送するＶ溝が平行で同じ瞬間に規制部材上を通過するため、現像剤へのストレスの悪化、また、加工時の溝偏差による現像ローラ一周でのピッチムラの発生という問題があった。特に、現像ローラが円筒状の現像スリーブからなる場合は、上記の問題が顕著に現れる。

そのような従来の技術課題を解決するために、現像ローラの回転中心軸に対して複数の溝が交差するアヤメ形状の溝パターンや、それに近い形状の溝パターンの表面形状を有する現像ローラ（または現像スリーブ）、それを用いた現像装置、画像形成装置が種々提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献４に記載の従来技術）。

特開２００３−３１６１４６号公報 特開２００３−２０８０１２号公報 特開２０００−２４２０７３号公報 特開平０７−１３４１０号公報

以上のような、アヤメ形状の溝パターンや、それに近い形状の溝パターンの表面形状を有する現像ローラに関しては、溝形状に特徴を持たせることで、従来のサンドブラストや平行なＶ溝パターンを形成した現像ローラに対して、現像剤搬送能力の向上や、現像剤へのストレスが少ない等の点で優位な現像ローラとなるが、それ固有の問題がある。以下、その問題点について説明する。

図７はアヤメ形状の溝パターンをもつ現像ローラの表面の拡大状態である。アヤメ形状の溝パターンは、複数の傾斜した溝が交差するように切られているローラのため、現像ローラ長手方向にみると凸部が菱形形状のパターンの組み合わせになっている。このため、現像ローラが円筒状の現像スリーブで構成される場合、溝間隔、アヤメ形状の角度、溝深さにもよるが、ある直線状でみるとスリーブ長手方向で、厚さの薄い部分がミリ単位で存在することになり、スリーブの強度としては、従来のサンドブラストや平行なＶ溝パターンを形成した現像ローラに比べ劣ることになる。
近年、高画質化の流れより感光体表面〜現像ローラ表面間の距離（現像ギャップ）は狭くなる方向にあるので、現像ニップ上での現像剤圧により、アヤメ形状の溝パターンを形成した現像ローラ（特に現像スリーブ）は中央部が撓み易くなり、その副作用を補うため、スリーブ材質の強化、厚肉化の方向へ進むことになる。逆に厚肉にしないと、中央部の撓みにより、長手方向中央部と端部での現像能力が異なることになり、中央部の画像濃度を保証するためには、現像剤の量を多くしなければならず、ローラ端部の現像剤付着量が過多状態になるという問題がある。

本発明は以上のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、表面にアヤメ形状の溝パターンを設けた場合にも、長手方向（回転中心軸方向）の強度を増すことができる表面形状の現像剤担持体を提供することを目的とし、さらには、強度を効率良く増すことができ、また、最大限に強度を出すことができる表面形状の現像剤担持体を提供することを目的とする。
そして本発明は、その現像剤担持体を用いて安定した現像を行うことができる現像装置や、その現像装置を備えたプロセスカートリッジを提供することを目的とし、さらには、その現像装置もしくはプロセスカートリッジを用いて高画質、高信頼な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の手段は、回転中心軸方向（以下、スラスト方向と言う）に対して鋭角に傾斜して形成された複数の溝と、前記スラスト方向に対して反対側に鋭角に傾斜して形成された複数の溝とが交差して形成される、アヤメ形状の溝パターンを表面に有し、該アヤメ形状の溝パターンにより現像剤を保持して回転する現像剤担持体において、前記表面の前記アヤメ形状の溝パターンの溝に囲まれた部分は菱形形状の凸部と成っており、該菱形形状の凸部のスラスト方向の一端点と、その菱形形状の凸部と隣り合う菱形形状の凸部のスラスト方向の一端点とが前記スラスト方向に延びる凸部で結ばれて溝を成していない部分を設けたことを特徴とする。

本発明の第２の手段は、第１の手段の現像剤担持体において、前記アヤメ形状の溝パターンの菱形形状の凸部におけるスラスト方向の一端点と、その菱形形状に隣り合う菱形形状の凸部のスラスト方向の一端点とが前記スラスト方向に延びる凸部で結ばれて溝を成していない部分が、前記スラスト方向に連続して設けられていることを特徴とする現像剤担持体。

本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の現像剤担持体において、前記アヤメ形状の溝パターンの菱形形状の凸部におけるスラスト方向の一端点と、その菱形形状に隣り合う菱形形状のスラスト方向の一端点とが前記スラスト方向に延びる凸部で結ばれて溝を成していない部分が、前記スラスト方向に連続して設けられ、そのスラスト方向に連続して設けられた形状が、表面全体に設けられていることを特徴とする。

本発明の第４の手段は、現像剤を保持して回転する現像剤担持体と、前記現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内に収容された現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤搬送手段と、前記現像剤担持体上の現像剤の量を一定量に規制する現像剤規制手段とを有する現像装置において、前記現像剤担持体として、第１乃至第３のいずれか１つの手段の現像剤担持体を用いたことを特徴とする。
また、本発明の第５の手段は、第４の手段の現像装置において、前記現像剤はトナー粒子と磁性粒子からなる２成分現像剤であり、前記現像剤担持体は、前記表面形状を有する円筒状の現像スリーブであり、該現像スリーブの内部には磁界発生手段を有することを特徴とする。

本発明の第６の手段は、像担持体と現像手段と、帯電手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に装備されるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段として、第４または第５の手段の現像装置を備えたこと特徴とする。

本発明の第７の手段は、像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像して可視画像を形成する画像形成部を備えた画像形成装置において、前記画像形成部に、第４または第５の手段の現像装置、あるいは第６の手段のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする。
また、本発明の第８の手段は、像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像して可視画像を形成する画像形成部を複数備えた画像形成装置において、前記複数の画像形成部に、第４または第５の手段の現像装置、あるいは第６の手段のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする。

本発明の第９の手段は、第７または第８の手段の画像形成装置において、前記現像装置あるいは前記プロセスカートリッジで用いられるトナーは、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする。
また、本発明の第１０の手段は、第７または第８の手段の画像形成装置において、前記現像装置あるいは前記プロセスカートリッジで用いられるトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする。

本発明の第１の手段の現像剤担持体では、表面の前記アヤメ形状の溝パターンの溝に囲まれた部分は菱形形状の凸部と成っており、該菱形形状の凸部のスラスト方向の一端点と、その菱形形状の凸部と隣り合う菱形形状の凸部のスラスト方向の一端点とが前記スラスト方向に延びる凸部で結ばれて溝を成していない部分を設けたことにより、現像剤担持体のスラスト方向（長手方向）の強度が増し、現像剤担持体を薄肉化させることが可能になる他に、長手方向の中央部と端部の現像剤付着量差を抑えることが可能となる。

本発明の第２の手段の現像剤担持体では、第１の手段の構成及び効果に加え、前記アヤメ形状の溝パターンの菱形形状の凸部におけるスラスト方向の一端点と、その菱形形状に隣り合う菱形形状の凸部のスラスト方向の一端点とが前記スラスト方向に延びる凸部で結ばれて溝を成していない部分が、前記スラスト方向に連続して設けられていることにより、現像剤担持体のスラスト方向（長手方向）の強度を効率良く増すことができ、現像剤担持体の薄肉化を効率良く行え、材料の低減を行うことが可能となる。

本発明の第３の手段の現像剤担持体では、第１または第２の手段の構成及び効果に加え、前記アヤメ形状の溝パターンの菱形形状の凸部におけるスラスト方向の一端点と、その菱形形状に隣り合う菱形形状のスラスト方向の一端点とが前記スラスト方向に延びる凸部で結ばれて溝を成していない部分が、前記スラスト方向に連続して設けられ、そのスラスト方向に連続して設けられた形状が、表面全体に設けられていることにより、現像剤担持体のスラスト方向（長手方向）の強度を最大限に強化することができ、材料の低減効果を最大限に引き出すことが可能となる。

本発明の第４の手段の現像装置では、現像剤担持体として、第１乃至第３のいずれか１つの手段の現像剤担持体を用いたことにより、現像剤担持体のスラスト方向（長手方向）の強度が増し、中央部の撓みを小さくでき、長手方向中央部と端部での現像能力の差を小さくでき、安定した現像を行うことができる。
そして本発明の第５の手段の現像装置では、現像剤にトナー粒子と磁性粒子からなる２成分現像剤を用い、現像剤担持体を円筒状の現像スリーブとした場合にも、現像スリーブのスラスト方向（長手方向）の強度が増し、安定した現像を行うことができ、かつ、現像スリーブの薄肉化も図ることができる。

本発明の第６の手段のプロセスカートリッジでは、現像手段として、第４または第５の手段の現像装置を備えたことにより、安定した現像を行うことができ、信頼性の高いプロセスカートリッジを提供することができる。

本発明の第７の手段の画像形成装置では、画像形成部に、第４または第５の手段の現像装置、あるいは第６の手段のプロセスカートリッジを備えたことにより、安定した現像を行うことができ、高画質、高信頼な画像形成を行うことが可能となる。
また、本発明の第８の手段の画像形成装置では、複数の画像形成部に、第４または第５の手段の現像装置、あるいは第６の手段のプロセスカートリッジを備えたことにより、各画像形成部で安定した現像を行うことができ、高画質、高信頼なカラー画像形成を行うことが可能となる。

本発明の第９の手段の画像形成装置では、第７または第８の手段の構成に加え、前記現像装置あるいは前記プロセスカートリッジで用いられるトナーは、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあることにより、粒径分布を規定した高画質のトナーを用いた画像形成が可能となる。
また、本発明の第１０の手段の画像形成装置では、第７または第８の手段の構成に加え、前記現像装置あるいは前記プロセスカートリッジで用いられるトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることにより、トナー形状を規定した高画質のトナーを用いた画像形成が可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の現像剤担持体が用いられる現像装置あるいはプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の一実施形態について説明する。

図１は本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。この図１に示す画像形成装置は、複数のローラ５ａ，５ｂ，５ｃに掛け渡された中間転写体である中間転写ベルト５と、その中間転写ベルト５に沿って並設された複数の画像形成部を備えた、いわゆるタンデム型のカラー画像形成装置であり、複数の画像形成部は、それぞれ像担持体である感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、帯電手段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、潜像形成手段３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）と、現像手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、一次転写手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、クリーニング手段９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを備えており、各画像形成部の感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上にそれぞれ単色画像（例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像）を形成し、それらの単色画像を中間転写ベルト５に順次重ね合わせて転写した後、その中間転写ベルト上の画像を、二次転写手段７で転写紙Ｐ等の転写材に一括して転写し、カラー画像を形成する。
なお、図１ではカラー作像部のみ図示してあり、カラープリンタやカラープロッタ等として機能する構成であるが、この作像部の上に図示しない原稿画像読取部を設置することにより、カラー複写機の構成となり、さらに通信機能を備えることにより、ファクシミリや複合機の機能も有する構成となる。

より具体的に構成を説明すると、各画像形成部では、帯電手段（例えば帯電ローラ）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄによって感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが均一に帯電された後、感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに光書込手段３にて光学的に潜像が形成され（書込位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、現像手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの現像剤担持体（例えば現像ローラ）によって担持された、トナーを含有する現像剤により潜像が現像され、トナーの可視化像が形成される。この感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに形成されたトナー像は、一次転写手段（例えば一次転写ローラ）１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄによって中間転写ベルト５に一旦転写される。この作像動作にタイミングを合わせて、図示しない給紙部から転写材（例えば転写紙）Ｐが給紙され、レジストローラ対６を経て二次転写部に搬送される。そして、この搬送されてきた転写紙Ｐに、二次転写手段（例えば複数のローラ７ａ，７ｂ，７ｃに張架された二次転写ベルト）７によって中間転写ベルト５上のトナー像が転写される。転写紙Ｐに転写されたトナー像は二次転写ベルト７により定着手段８に搬送され、転写紙Ｐ上のトナー像は熱や圧力により定着される。定着後の転写紙Ｐは、図示しない排紙部に排出される。

一方、各感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上の中間転写ベルト５に転写されなかった未転写トナーは、クリーニング手段（例えば感光体クリーニングブレード）９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄによって感光体上から掻き落とされる。また、感光体上の残留電荷は、図示しない除電手段により除電され、次の作像動作に備える。

感光体クリーニングブレード９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄによって感光体上から掻き落とされた未転写トナーは、回収トナー搬送経路１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）を通り各々廃トナー収容容器１５に収容される。また、中間転写ベルト５上の未転写トナーやプロセスコントロール用のパターン像は、中間転写クリーニングブレード１３によって中間転写ベルト５上から掻き落とされ、同じく回収トナー搬送経路１４ｅを通り、廃トナー収容容器１５に収容される。

図１に示す画像形成装置の各画像形成部に用いられる現像手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、例えば現像剤としてトナー粒子と磁性粒子（キャリアと言う）からなる２成分現像剤を用いる２成分現像方式の現像装置である。この現像装置は、例えば図２に示すように、現像剤を保持して回転する現像剤担持体（例えば現像ローラ）１６と、現像剤を収容する現像容器２６と、現像容器内に収容された現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤搬送手段（例えば搬送スクリュ）１８，１９と、現像剤担持体１６上の現像剤の量を一定量に規制する現像剤規制手段（規制部材）１７とを有している。また、現像剤担持体である現像ローラ１６は、後述の実施例で説明する表面形状を有する円筒状の現像スリーブからなり、この現像スリーブ１６の内部には磁界発生手段２５として、複数の磁極が着磁されたマグネットローラ（あるいは複数の磁石）が固定配置されている。

次に各画像形成部の現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄへのニュートナーの補給について説明する。トナー補給装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのトナーカートリッジに充填された各色のニュートナーは、トナー補給装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにより機械本体の後側のトナーホッパ部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄへ補給される。トナーホッパ部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに貯められたトナーは現像装置内のトナー濃度検知手段（図２の符号２１で示すトナー濃度検知センサ）により現像装置内のトナー濃度が低いと判断された場合、トナーホッパ内のトナー補給スクリュ（図２の符号２２）を回転させ、適量のトナーをトナーホッパ内から供給口（図２の符号２３）を介して各現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの現像容器へ供給する。また、トナー補給装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのトナーカートリッジのトナー残量検知は、トナーホッパ部内にトナー有り無しセンサ（図示せず）を配置し、そのセンサがトナー無しを検知した場合にトナー補給装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにトナーの供給を要求する。そして所定時間要求してもトナー有りを検知しなかった場合はトナー無しと判断し、図示しない操作パネルの表示部に「トナー無し」の警告を表示する。

次に図２は、図１に示す画像形成装置の画像形成部に用いられるプロセスカートリッジの構成例を示す概略断面図であり、４つの画像形成部の構成は同じである。
図２に示す画像形成部は、感光体１と現像部（現像装置）４、帯電手段２（本実施例では帯電ローラ）、クリーニング手段９（本実施例ではクリーニングブレード）を一つのカートリッジ内に一体に支持した構成のプロセスカートリッジである。現像部４には、感光体１上に書込手段（書き込み光３’のみ図示）により光学的に形成された感光体上の潜像に対しトナーの可視化像を形成する現像ローラ１６があり、その現像ローラ１６の現像領域の上流側には現像ローラ上の現像剤量をある一定量に規制する規制部材１７（以下、現像ドクタ１７とする）が設けられている。現像装置の現像容器２６内にはトナー粒子と磁性粒子（キャリア）を混合した２成分現像剤が納められており、その現像剤は２本の搬送スクリュ（第１搬送スクリュ１８と第２搬送スクリュ１９）により攪拌・混合されながら循環している。また、第２搬送スクリュ１９の下側には前述のトナー濃度センサ２１が配置され、現像容器２６内のトナー濃度を随時計測し、適正値に収まるよう制御している。前述のトナー補給装置からの補給トナーは、一旦サブホッパ部（図示せず）に蓄えられ、現像容器内のトナー濃度の値がトナー濃度センサ２１により低いと検知されたとき、所定の換算式により換算された時間だけトナー補給スクリュ２２を回転させ適切な量のトナーを現像トナー供給口２３へ補給する。また、現像ドクタ１７の右側には現像ニップ部からのトナー飛散を防止するための入口シール２０が配置されている。

現像ドクタ１７に関して、この断面図（図２）を用いて少し補足する。本実施例の現像ドクタは非磁性部材にて構成されている現像ドクタ母体１７と磁性部材により構成されている現像ドクタ補助２４の２部品により構成されている。現像ドクタ母体１７は現像ローラ１６上の現像剤量をある一定量に規制する役割をもち、かつ現像剤を規制時する際に現像剤圧をこのドクタにて受けることになるので、非磁性部材で或る程度の厚さ（約１．５〜２ｍｍ）と先端部０．０５ｍｍ程度の真直性を要求されるのが一般的である。また、現像ドクタ補助２４は、現像領域に搬送されるトナーの帯電を補う役割をもち、通常現像ドクタ母体１７よりかなり薄い板金（０．２ｍｍ程度）にて構成されている。この２部品の位置関係はトナー帯電性を長手方向にて均一にするため、精度良く維持される必要性があるので、スポット溶接やカシメ等により一体化し、現像ローラ上からの距離を一定になるようにしている。また、本実施例では、現像ローラの中心に対し現像ドクタが下方にある場合にて記述している。

次に図３、図４は、現像装置４の部分の概略構成を説明するものである。図３は全体の外観を示す斜視図になっている。また、図３は図２の断面図を左上の方向から見た図である。図４はその現像装置４からケース上２８を外した図になっており、現像ローラ１６、第１搬送スクリュ１８、第２搬送スクリュ１９が見える状態になっている。この搬送スクリュ部に現像剤が溜まり、第１搬送スクリュ１８と第２搬送スクリュ１９の間を循環している。図３に示すケース上２８には、このユニットの出荷時に現像剤を入れるプリセットスペース２８’がある。これは、ユニットとして輸送時にこの部分に現像剤を入れ、除去可能なシール部材によりシールさせることで輸送時の剤漏れを防止する為の機構であり、着荷時にこのシールを引き抜き、使用可能な状態にさせるものである。なお、この図３、図４に示す現像装置は、図２のプロセスカートリッジに一体に設けられるが、独立した構成とすることもできる。

以上、本発明に係る画像形成装置と、その画像形成装置に装備された現像装置及びプロセスカートリッジの一実施形態について説明したが、本発明では、上記現像装置４を構成する現像剤担持体（現像ローラ）１６に特徴を有するものである。以下、現像剤担持体（現像ローラ）１６の具体的な実施例について説明する。

図５にアヤメ形状の溝パターンを有する現像剤担持体（現像ローラ）１６の一例を示す。また、図６は現像ローラ１６を構成する現像スリーブの表面形状を平面に展開して示した図になっている。図５、図６に示すように、本発明に係る現像ローラ（現像スリーブ）１６は、回転中心軸方向（スラスト方向）３３に対して鋭角に傾斜して形成された複数の溝と、スラスト方向３３に対して反対側に鋭角に傾斜して形成された複数の溝とが交差して形成される、アヤメ形状の溝３２のパターンを表面に有している。

図７は、図６の展開形状の一部を拡大して見た図である。現像ローラ１６のスリーブ表面のアヤメ形状の溝パターンの溝に囲まれた部分は菱形形状の凸部と成っており、図７の灰色塗りの菱形部３１が溝が形成されていない凸部であり、斜めに交差する破線３２の部分がアヤメ状の溝部になっている。また、中央の一点鎖線３３は現像ローラの回転中心軸（スラスト方向）を示している。このように、アヤメ形状の溝３２を有する現像ローラ１６は、菱形形状の凸部３１の集合体になっている。従来のアヤメ形状での不具合としては、直線方向にローラの断面を表すと、凸、凹の短いサイクルでの組み合わせになっており、強度的にみると弱い形状になっている。現像ローラは現像剤を規制するドクタ部、及び現像領域（対感光体）において荷重を受けるため、長手方向（軸方向（スラスト方向））３３にある程度強度を要する。強度が不足していると現像ローラの長手方向（スラスト方向）３３の中央部が撓み。現像ローラ表面と感光体表面間のギャップ（現像ギャップ）が広がり中央部の現像能力（濃度）が落ちる。それを補うために、担持する現像剤の量を増やして中央部の濃度を上げると、端部の濃度も上げることが必要になり、トナーの消費が多くなる。また、現像ローラの撓みを防ぐためには、現像ローラの強度を上げるために、現像スリーブの厚みを厚くしたり、材質の変更が必要となる。

そこで、上記の問題点を解消するための本発明の現像ローラの構成について説明する。
本発明では、上記の問題を解消するため、菱形形状の凸部のスラスト方向の一端点と、その菱形形状の凸部と隣り合う菱形形状の凸部のスラスト方向の一端点とが前記スラスト方向に延びる凸部で結ばれて溝を成していない部分を設けた構成としている。

図８は、本発明の第１の実施例の現像ローラを示しており、図７と同様にローラ表面の展開形状の一部を拡大して見た図である。図８中の破線楕円部３４が第１の実施例の特徴とするところで、詳細は二点鎖線で示す楕円部３５を拡大した図９にて説明する。これは一部の隣接する２ヶ所の菱形形状の凸部を拡大したものである。
図９に示すように、本実施例では、菱形形状の凸部３６のスラスト方向の一端点３８と、その菱形形状の凸部３６と隣り合う菱形形状の凸部３７のスラスト方向の一端点３９（より具体的には、現像ローラの長手方向を紙面の左右方向に置き、左側の菱形形状の凸部３６を正面から見た時の右端点３８と、その隣り合う菱形形状の凸部３７の左端点３９）とが前記スラスト方向３３に延びる凸部４０で結ばれて溝を成していない部分を設けた構成としたものである。このような形状にすることで、現像ローラの長手方向（スラスト方向）３３に対する強度を保つことが可能となる。

次に図１０は本発明の第２の実施例を示す図であり、図８と同様にローラ表面の展開形状の一部を拡大して見た図である。
本実施例では、図９に示したような、アヤメ形状の溝パターンの菱形形状の凸部３６におけるスラスト方向３３の一端点３８と、その菱形形状に隣り合う菱形形状の凸部３７のスラスト方向３３の一端点３９とがスラスト方向３３に延びる凸部４０で結ばれて溝を成していない部分が、スラスト方向３３に連続して設けられている構成としたものである。
すなわち、図１０の実施例では、第１の実施例の隣り合う菱形形状の凸部３１同士の長手方向（スラスト方向）３３を結ぶ部分の溝形状を形成しない部分（図９と同様に凸部４０で連結された部分）を、現像ローラの長手方向（スラスト方向）３３の全てに適用することを表している。図中の破線楕円部４１がその部分（図９と同様に凸部４０で連結された部分）になる。このような形状にすることで、現像ローラの円周上のこのスラスト方向３３に連続した部分における強度を効率良く保つことが可能となる。従って、現像ローラを構成する現像スリーブの薄肉化を効率良く行え、材料の低減を行うことが可能となる。

次に図１１は本発明の第３の実施例を示す図であり、図８、図１０と同様にローラ表面の展開形状の一部を拡大して見た図である。
本実施例では、図１０と同様に、アヤメ形状の溝パターンの菱形形状の凸部３１におけるスラスト方向３３の一端点と、その菱形形状に隣り合う菱形形状の凸部のスラスト方向３３の一端点とがスラスト方向３３に延びる凸部４０で結ばれて溝を成していない部分（図９と同様に凸部４０で連結された部分）が、スラスト方向３３に連続して設けられ、そのスラスト方向に連続して設けられた形状が、図１１に示すように、ローラの表面全体に設けられている構成としたものである。
すなわち、図１１の実施例では、第１の実施例の隣り合う菱形形状の凸部３１同士の長手方向（スラスト方向）３３を結ぶ部分の溝形状を形成しない部分（図９と同様に凸部４０で連結された部分）を、現像ローラの表面全ての長手方向（スラスト方向）に適用することを現している。このような形状にすることで、現像ローラの円周上のあらゆる点において、長手方向（スラスト方向）３３の強度を最大限に強化することができ、材料の低減効果を最大限に引き出すことが可能となる。

なお、上記の第１〜第３の実施例で示した現像ローラ（現像スリーブ）の表面形状の製造方法に関しては、エッチング工法により容易に作成可能である。

さて、本発明の現像装置４では、現像ローラ１６として、第１乃至第３のいずれかの実施例の現像ローラを用いたことにより、現像ローラ１６のスラスト方向（長手方向）３３の強度が増し、中央部の撓みを小さくでき、長手方向中央部と端部での現像能力の差を小さくでき、安定した現像を行うことができる。
そして本発明の現像装置４では、現像剤にトナー粒子と磁性粒子からなる２成分現像剤を用い、現像ローラ１６を円筒状の現像スリーブとした場合にも、現像スリーブのスラスト方向（長手方向）の強度が増し、安定した現像を行うことができ、かつ、現像スリーブの薄肉化も図ることができる。

図２に示した構成のプロセスカートリッジでは、現像装置４として、上記の第１乃至第３のいずれかの実施例の現像ローラを用いた現像装置を備えたことにより、安定した現像を行うことができ、信頼性の高いプロセスカートリッジを提供することができる。
そして、本発明の画像形成装置では、画像形成部に、上記の現像装置４あるいはプロセスカートリッジを備えたことにより、安定した現像を行うことができ、高画質、高信頼な画像形成を行うことが可能となる。
また、図１に示すように、複数の画像形成部に、上記の現像装置４あるいはプロセスカートリッジを備えたことにより、各画像形成部で安定して各色の現像を行うことができ、高画質、高信頼なカラー画像形成を行うことが可能となる。

次に、上記の表面形状を有する現像ローラを用いた現像装置４あるいはプロセスカートリッジを備えた本発明の画像形成装置に好適に使用されるトナーについて説明する。
解像度が６００ｄｐｉ（ドット／インチ）以上の微小ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径は３〜８μｍが好ましい。体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。

トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図１２及び図１３は、形状係数ＳＦ−１と、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。図１２に示すように、形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記の式（１）で表される。これは、トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） ・・・式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。

また、図１３に示すように、形状係数ＳＦ−２は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、下記の式（２）で表される。これは、トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００／４πを乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π） ・・・式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。

上記の形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり、従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。また、形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。

本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。 図１に示す画像形成装置の画像形成部に用いられるプロセスカートリッジの構成例を示す概略断面図である。 本発明に係る現像装置の全体の外観を示す斜視図である。 図３に示す現像装置のケース上を外した状態を示す斜視図である。 アヤメ形状の溝パターンを有する現像担持体（現像ローラ）の一例を示す斜視図である。 図５に示す現像ローラを構成する現像スリーブの表面形状を平面に展開して示した図である。 図６の現像スリーブの表面形状の一部を拡大して見た図である。 本発明の第１の実施例の現像ローラを示しており、図７と同様にローラ表面の展開形状の一部を拡大して見た図である。 図８の二点鎖線で示す楕円部の隣接する２ヶ所の菱形形状の凸部を拡大して示した図である。 本発明の第２の実施例を示す図であり、図８と同様にローラ表面の展開形状の一部を拡大して見た図である。 本発明の第３の実施例を示す図であり、図８、図１０と同様にローラ表面の展開形状の一部を拡大して見た図である。 形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。 形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。

符号の説明

１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）：感光体（像担持体）
２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）：帯電手段
３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）：光書込み手段（潜像形成手段）
４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）：現像装置（現像手段）
５：中間転写ベルト（中間転写体）
６：レジストローラ対
７：二次転写手段
８：定着手段
９（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）：クリーニング手段
１６：現像ローラ（現像剤担持体）
１７：現像ドクタ（現像剤規制手段）
１８，１９：搬送スクリュ（現像剤搬送手段）
２６：現像容器
３１，３６，３７：菱形形状の凸部
３２：アヤメ形状の溝
３３：回転中心軸（スラスト方向）
４０：スラスト方向に延びる凸部

Claims (10)

1. 回転中心軸方向（以下、スラスト方向と言う）に対して鋭角に傾斜して形成された複数の溝と、前記スラスト方向に対して反対側に鋭角に傾斜して形成された複数の溝とが交差して形成される、アヤメ形状の溝パターンを表面に有し、該アヤメ形状の溝パターンにより現像剤を保持して回転する現像剤担持体において、
   前記表面の前記アヤメ形状の溝パターンの溝に囲まれた部分は菱形形状の凸部と成っており、該菱形形状の凸部のスラスト方向の一端点と、その菱形形状の凸部と隣り合う菱形形状の凸部のスラスト方向の一端点とが前記スラスト方向に延びる凸部で結ばれて溝を成していない部分を設けたことを特徴とする現像剤担持体。
2. 請求項１記載の現像剤担持体において、
   前記アヤメ形状の溝パターンの菱形形状の凸部におけるスラスト方向の一端点と、その菱形形状に隣り合う菱形形状の凸部のスラスト方向の一端点とが前記スラスト方向に延びる凸部で結ばれて溝を成していない部分が、前記スラスト方向に連続して設けられていることを特徴とする現像剤担持体。
3. 請求項１または２記載の現像剤担持体において、
   前記アヤメ形状の溝パターンの菱形形状の凸部におけるスラスト方向の一端点と、その菱形形状に隣り合う菱形形状のスラスト方向の一端点とが前記スラスト方向に延びる凸部で結ばれて溝を成していない部分が、前記スラスト方向に連続して設けられ、そのスラスト方向に連続して設けられた形状が、表面全体に設けられていることを特徴とする現像剤担持体。
4. 現像剤を保持して回転する現像剤担持体と、前記現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内に収容された現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤搬送手段と、前記現像剤担持体上の現像剤の量を一定量に規制する現像剤規制手段とを有する現像装置において、
   前記現像剤担持体として、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像剤担持体を用いたことを特徴とする現像装置。
5. 請求項４記載の現像装置において、
   前記現像剤はトナー粒子と磁性粒子からなる２成分現像剤であり、前記現像剤担持体は、前記表面形状を有する円筒状の現像スリーブであり、該現像スリーブの内部には磁界発生手段を有することを特徴とする現像装置。
6. 像担持体と現像手段と、帯電手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に装備されるプロセスカートリッジにおいて、
   前記現像手段として、請求項４または５記載の現像装置を備えたこと特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像して可視画像を形成する画像形成部を備えた画像形成装置において、
   前記画像形成部に、請求項４または５記載の現像装置、あるいは請求項６記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像して可視画像を形成する画像形成部を複数備えた画像形成装置において、
   前記複数の画像形成部に、請求項４または５記載の現像装置、あるいは請求項６記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項７または８に記載の画像形成装置において、
   前記現像装置あるいは前記プロセスカートリッジで用いられるトナーは、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項７または８に記載の画像形成装置において、
    前記現像装置あるいは前記プロセスカートリッジで用いられるトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。

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