JP2003295599A

JP2003295599A - 現像剤担持体、現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ

Info

Publication number: JP2003295599A
Application number: JP2003000118A
Authority: JP
Inventors: Junichi Terai; 純一寺井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2003-01-06
Publication date: 2003-10-15
Also published as: US20030170050A1; CN1251032C; EP1333338A2; CN1437078A; DE60320157D1; DE60320157T2; EP1333338A3; US6681092B2; EP1333338B1

Abstract

(57)【要約】【課題】溝が形成された現像剤担持体を用いる場合に
画像濃度周期ムラの発生を防ぐことができる現像剤担持
体、現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
を提供する。【解決手段】表面に現像剤を担持し、像担持体として
の感光体ドラム１に形成された潜像を現像する現像剤担
持体としての現像ローラ４１において、現像ローラ４１
の現像スリーブ４３の表面に長手方向に延びる複数の溝
を有し、この溝の深さのばらつきが、±３０％以下とな
るようにした。ここで、溝深さのばらつきを、「ばらつ
き[％]＝±｛（最大溝深さ−最小溝深さ）／２｝／溝深
さ平均」としている。溝深さのばらつきが±３０％の現
像スリーブ４３を用いた画像評価実験では、現像剤の汲
み上げ量のばらつきが抑えられ、画像濃度周期ムラが目
立ち難く、良好な画像を形成することができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ等に用いられる現像剤担持体、現像装
置、画像形成装置及びプロセスカートリッジに係り、詳
しくは、表面に現像剤を担持し、像担持体に形成された
潜像を現像する現像剤担持体、現像装置、画像形成装置
及びプロセスカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記現像剤担持体として例えば現
像スリーブの表面は、低速機の場合を除き、サンドブラ
スト加工または溝加工等の荒らし加工を施している。こ
れは高速で回転する現像スリーブ上で現像剤がスリップ
して停滞することによる画像濃度の低下の発生を防止す
るためである。

【０００３】上記サンドブラスト加工では、現像スリー
ブ材質として、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電
性樹脂の使用が可能であるが、コスト及び精度を考慮す
るとアルミニウムが一般的である。アルミニウム製の現
像スリーブにサンドブラスト加工を行う場合、例えば、
高温でスリーブ状に押し出されたアルミ管に冷間で砥粒
を吹き付けて表面に凹凸を作る。表面粗さは、Ｒｚ５〜
１５μｍ程度が多く使用される。このようにサンドブラ
スト加工を施した現像スリーブでは、高速で回転して
も、現像剤は凹凸に引っかかりスリップの発生が防止可
能となる。ところが、サンドブラスト加工を施した現像
スリーブでは、経時で表面の凹凸が摩耗し、現像剤搬送
能力が低下するという耐久性の問題がある。現像スリー
ブ材質を高硬度のステンレスにしたり、表面の硬化処理
を施したりすることで改善されるが、コストアップにな
ってしまう。

【０００４】また、上記溝加工では、現像スリーブ材質
として、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂
の使用が可能であるが、コスト及び精度を考慮すると、
上記サンドブラスト加工の場合と同様にアルミニウムが
一般的である。アルミニウム製の現像スリーブに溝加工
を行う場合、例えば、高温でスリーブ状に押し出された
アルミ管を冷間で引き抜き、ダイスにより溝を形成す
る。溝の形状としては台形型、Ｖ字型、Ｕ字型等が一般
的である。また、溝の深さは現像スリーブ表面から０．
２ｍｍ程度、溝の数は例えば外径φ２５の現像スリーブ
で５０本程度が一般的である。このように溝加工を施し
た現像スリーブでは、高速で回転しても、現像剤は溝部
に引っかかりスリップの発生が防止可能となる。また、
サンドブラスト加工を施した現像スリーブに比べ長期間
の使用でも摩耗が少なく、安定した現像剤の搬送が可能
という利点もある。

【０００５】ところが、上記溝加工を施した現像スリー
ブでは、溝による画像濃度の周期的な変動、いわゆるピ
ッチムラの発生が見られる。一般に溝が深いほど現像剤
搬送性能は向上するがピッチムラが発生しやすくなる。
一方、溝が浅いほどピッチムラは発生しにくくなるが現
像剤搬送性能が低下する。特に近年では、小粒径トナー
やキャリアの画像形成技術の進歩、及び、近接現像の画
像形成技術の進歩等により画像再現性が向上しているた
め、ピッチムラが発生しやすくなっている。そこで、本
出願人は特願２００１−４０１１５５号で、現像剤担持
体の溝の深さを最適な範囲に設定することで、ピッチム
ラの発生を防止しつつ、現像剤搬送性能を維持すること
ができる現像剤担持体を提案した。この現像剤担持体で
は、溝深さを従来よりも浅めに設定、具体的には、溝深
さを０．０５ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下に設定するこ
とを提案した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特願２
００１−４０１１５５号で提案した現像剤担持体を用い
て画像形成を行なったところ、現像剤担持体１周相当の
比較的長い周期の画像濃度ムラ（以下、「画像濃度周期
ムラ」という）が発生するという問題が生じた。従来か
ら、このような画像濃度周期ムラは現像剤担持体の偏心
で生じることが知られているため、現像剤担持体の偏心
量を測定した。しかしながら、現像剤担持体の偏心量は
画像濃度周期ムラを生じるほど大きくはなかった。

【０００７】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、溝が形成された現像
剤担持体を用いる場合に画像濃度周期ムラの発生を防ぐ
ことができる現像剤担持体、現像装置、画像形成装置及
びプロセスカートリッジを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、表面に現像剤を担持し、像担持
体に形成された潜像を現像する現像剤担持体において、
上記現像剤担持体の表面に長手方向に延びる複数の溝を
有し、該複数の溝の深さのばらつきが、±３０％以下で
あることを特徴とするものである。また、請求項２の発
明は、請求項１の現像剤担持体において、上記複数の溝
の深さのばらつきが、±５％以上であることを特徴とす
るものである。また、請求項３の発明は、請求項１又は
２の現像剤担持体において、上記溝の深さが上記現像剤
担持体の表面から０．０５ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下
であることを特徴とするものである。また、請求項４の
発明は、請求項１、２、又は３の現像剤担持体におい
て、上記溝の断面形状が、Ｖ字型であることを特徴とす
るものである。また、上記目的を達成するために、請求
項５の発明は、表面に現像剤を担持し、像担持体に形成
された潜像を現像する現像剤担持体を備えた現像装置に
おいて、上記現像剤担持体の表面に長手方向に延びる複
数の溝を有し、該複数の溝の深さのばらつきが、±３０
％以下であることを特徴とするものである。また、請求
項６の発明は、請求項５の現像装置において、上記現像
剤担持体の表面に長手方向に延びる複数の溝の深さのば
らつきが、±５％以上であることを特徴とするものであ
る。また、請求項７の発明は、請求項５又は６の現像装
置において、上記溝の深さが上記現像剤担持体の表面か
ら０．０５ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下であることを特
徴とするものである。また、請求項８の発明は、請求項
５、６、又は７の現像装置において、上記現像剤として
体積平均粒径が８．５μｍ以下のトナーを用いることを
特徴とするものである。また、請求項９の発明は、請求
項５、６、７、又は８の現像装置において、上記現像剤
がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤であり、該
磁性粒子の体積平均粒径を６０μｍ以下としたことを特
徴とするものである。また、上記目的を達成するため
に、請求項１０の発明は、像担持体表面を帯電させるた
めの帯電手段と、該像担持体上に静電潜像を形成するた
めの潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー像化
するための現像手段とを有する画像形成装置において、
表面に現像剤を担持し、像担持体に形成された潜像を現
像する現像剤担持体を用いて、上記現像手段を構成し、
該現像剤担持体は表面に長手方向に延びる複数の溝を有
し、該複数の溝の深さのばらつきが、±３０％以下であ
ることを特徴とするものである。また、請求項１１の発
明は、請求項１０の画像形成装置において、上記現像剤
担持体の表面に長手方向に延びる複数の溝の深さのばら
つきが、±５％以上であることを特徴とするものであ
る。また、請求項１２の発明は、請求項１０または１１
の画像形成装置において、上記溝の深さが上記現像剤担
持体の表面から０．０５ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下で
あることを特徴とするものである。また、請求項１３の
発明は、請求項１０、１１、又は１２の画像形成装置に
おいて、上記現像剤担持体の上記溝による空間周波数
が、１．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上であることを特徴とす
るものである。また、請求項１４の発明は、請求項１
０、１１、１２、又は１３の画像形成装置において、上
記現像剤として体積平均粒径が８．５μｍ以下のトナー
を用いることを特徴とするものである。また、請求項１
５の発明は、請求項１０、１１、１２、１３、又は１４
の画像形成装置において、上記現像剤がトナーと磁性粒
子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の体積平
均粒径を６０μｍ以下としたことを特徴とするものであ
る。また、請求項１６の発明は、請求項１０乃至１５の
何れかの画像形成装置本体に装着して用いられるプロセ
スカートリッジにおいて、少なくとも上記像担持体と上
記現像手段とを一体に支持し、該画像形成装置本体に着
脱可能に構成されてなることを特徴とするものである。
また、請求項１７のプロセスカートリッジは、請求項１
６のプロセスカートリッジにおいて、上記現像剤担持体
の上記溝による空間周波数が、１．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍ
以上であることを特徴とするものである。上記現像剤担
持体、現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッ
ジでは、現像剤担持体表面に形成した複数の溝の深さの
ばらつきが±３０％以下である。本発明者は、従来に比
べ浅い溝が形成された現像剤担持体を用いて画像形成を
行なった場合に、上記画像濃度周期ムラが発生する原因
について鋭意検討した。現像剤担持体として現像スリー
ブに形成した複数の溝の深さをレーザ測定器で測定した
ところ、図７に示すように、溝の深さにスリーブ周方向
のムラが見られた。この結果、溝の浅い所では汲み上げ
量が少なくて画像濃度が低く、溝の深いところでは反対
に汲み上げ量が多くて画像濃度が高くなっていることが
わかった。現像スリーブに形成した溝の深さにバラツキ
が生じる原因としては、次のことが考えられる。現像ス
リーブの溝は上述したようにダイスで加工するが、従来
に比べて浅い溝を形成するときに、従来の深い溝の場合
と同程度の加工精度で加工すると、溝深さのバラツキが
相対的に大きくなってしまうためと考えられる。そこ
で、溝深さのばらつきが異なる現像スリーブを製作し、
これらの現像スリーブを用いて画像形成を行い画像濃度
周期ムラの画像評価実験を行なった。ここで、溝深さの
ばらつきを、「ばらつき[％]＝±｛（最大溝深さ−最小
溝深さ）／２｝／溝深さ平均」としている。溝深さのば
らつきが±３０％の現像スリーブを用いた画像評価実験
では、現像剤の汲み上げ量のばらつきが抑えられ、画像
濃度周期ムラが目立ち難く、良好な画像を形成すること
ができた。これに対して、溝深さのばらつきが±４０％
の現像スリーブを用いた画像評価実験では、現像剤の汲
み上げ量がばらついてしまい、画像濃度周期ムラが目立
ち、良好な画像を形成することができなかった。上記現
像剤担持体、現像装置、画像形成装置及びプロセスカー
トリッジでは、現像剤担持体表面に形成した複数の溝の
深さのばらつきが±３０％以下であるので、この現像剤
担持体を用いて、画像濃度周期ムラが目立ち難い良好な
画像を形成することが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を画像形成装置であ
るプリンタに適用した一実施形態について説明する。図
１は本実施形態に係るプリンタの要部概略構成図であ
る。潜像担持体である感光体ドラム１の周囲には、帯電
ローラー等で感光体ドラム１の表面を帯電する帯電装置
２、レーザー光線等で感光体ドラム１の一様帯電処理面
に潜像を形成する露光装置３が配設されている。また、
感光体ドラム１上において潜像に対し帯電したトナーを
付着させることでトナー像を形成させる現像装置４が配
設されている。また、転写ベルトまたは転写ローラー、
チャージャー等で感光体ドラム１上に形成されたトナー
像を記録紙６に転写する転写装置５、転写後に感光体ド
ラム１上に残ったトナーを除去するクリーニング装置７
が配設されている。さらに、感光体ドラム１上の残留電
位を除去する除電装置８が順に配設されている。

【００１０】上記構成のプリンタにおいて、帯電装置２
の帯電ローラによって表面を一様に帯電された感光体ド
ラム１は、露光装置３によって静電潜像を形成され、現
像装置４によってトナー像を形成される。現像条件とし
ては−７００Ｖに帯電された感光体ドラム１を露光して
画像部は−１５０Ｖに減衰させる。この静電潜像に−５
５０Ｖの現像バイアスが印加されて現像を行っている。
そして、上記トナー像は転写装置５によって感光体ドラ
ム１表面から、不図示の給紙トレイから搬送された記録
紙６へ転写される。その後記録紙上のトナー像は不図示
の定着装置によって記録紙に定着される。一方、転写さ
れずに感光体ドラム上に残ったトナーはクリーニング装
置７によって回収される。残留トナーを除去された感光
体ドラム１は除電ランプ８で初期化され、次回の画像形
成プロセスに供される。

【００１１】上記プリンタでは、環境変動や経時変動に
よる画質変動を抑えるために、プロセスコントロールを
行なっている。具体的には、まず現像装置４における現
像能力を検出する。例えば、あるトナーパターンの画像
を現像バイアス電圧を一定にした条件下で感光体ドラム
１上に形成し、その画像濃度を光学センサ９で検出し、
濃度変化から現像能力を把握する。そして、この現像能
力が所定の目標現像能力になるように、トナー濃度の目
標値を変更することで、画質を一定に保つことができ
る。例えば、光センサ９で検出したトナーパターンの画
像濃度が、目標現像濃度よりも薄い場合には、トナー濃
度を高くするように、ＣＰＵ１０がモータ駆動回路１２
を制御する。一方、光センサ９で検出したトナーパター
ンの画像濃度が、目標現像濃度よりも薄い場合には、ト
ナー濃度を低くするように、ＣＰＵ１０がモータ駆動回
路１２を制御する。ここで、上記トナー濃度はトナー濃
度センサ４８（図２参照）で検知される。なお、感光体
ドラム１上に形成されるトナーパターンの画像濃度は、
現像スリーブ４３による前記画像濃度周期ムラの影響で
多少変動することがある。

【００１２】次に、上記現像装置４の構成を図２に基づ
き説明する。現像装置４は、現像容器４Ａとトナー補給
部４Ｂとで構成されている。そのうち現像容器４Ａ内に
は現像剤担持体としての現像ローラ４１が、潜像担持体
としての感光体ドラム１に近接するようにして配置され
ており、両者の対向部分に現像領域Ｄが形成されるよう
になっている。

【００１３】上記現像ローラ４１には、アルミニウム、
真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒状
に形成してなる現像スリーブ４３が備えられている。こ
の現像スリーブ４３は、図示を省略した回転駆動機構に
よって矢印方向すなわち反時計回り方向に回転する。現
像スリーブ４３内には該現像スリーブ４３の表面上に現
像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石ローラ体
４４が固定状態で備えられている。このとき現像剤を構
成するキャリアは、上記磁石ローラ体４４から発せられ
る磁力線に沿うようにして現像スリーブ４３上にチェー
ン状に穂立ちされる。そして、このチェーン状に穂立ち
されたキャリアに対して帯電トナーが付着されて磁気ブ
ラシが形成されるようになっている。形成された磁気ブ
ラシは、現像スリーブ４３の回転移送にともなって現像
スリーブ４３と同方向、すなわち反時計回り方向に移送
されることとなる。現像剤の搬送方向すなわち反時計回
り方向における前記現像領域Ｄの上流側部分には、現像
剤チェーン穂の穂高さすなわち現像剤の量を規制するド
クターブレード４５が設置されている。

【００１４】さらに上記現像ローラ４１の後方領域に
は、撹拌ローラ４６およびパドルホィール４７が設けら
れており、撹拌ローラ４６により撹拌混合されて現像剤
がパドルホィール４７によって汲み上げられるようにな
っている。現像ローラ４１、パドルホイール４７、撹拌
ローラ４６を包み込むように現像剤収納部材としての現
像剤ケース５１が下側に配置されている。

【００１５】また、上記トナー補給部４Ｂは、例えば感
光体ドラム１に供給されるトナーの濃度が低下したこと
をトナー濃度センサ４８が検知すると、トナー補給ロー
ラ４Ｂ１の回転によりトナーＴを撹拌ローラ４６に向け
繰り出すようになっている。そして、前述したドクター
ブレード４５の近傍には、延長方向一端をドクターブレ
ード４５の近傍に位置させ、延長方向他端を撹拌ローラ
４６の上に位置させたセパレータ４９が配置されてい
る。また、このセパレータ４９における延長方向他端に
は、回転可能な搬送スクリュー５０が配置されている。

【００１６】上記構成の現像容器４Ａにおいては、パド
ルホィール４７の回転によって現像剤が汲み上げられ、
現像ローラ４１に向け放出され、磁石ローラ体４４の磁
力により現像ローラ４１の表面に担持される。そして、
現像ローラ４１に担持された現像剤は、現像スリーブ４
３の回転に伴って表面を移動し、ドクターブレード４５
によって層厚を規制された上で、現像ローラ４１と感光
体ドラム１とが対向する現像領域Ｄを通過する。その
後、現像剤ケース５１との間隙を通過し、磁石ローラ体
４４の磁力が作用しなくなる位置で現像ケース５１の底
部に落下し、再度、パドルホィール４７により撹拌され
る。また、ドクターブレード４５によって掻き取られた
余剰の現像剤は、セパレータ４９上に配置された複数の
傾斜するフィン４９ａによって画像形成装置奥側に順次
搬送される。セパレータ４９の最奥端には現像剤案内路
が配置され、その延長方向他端に位置する搬送スクリュ
ー５０に向け案内される。この搬送スクリュー５０によ
り前述とは反対に画像形成装置の手前側に搬送され、最
手前端に配置された撹拌ローラ４６と対向する図示しな
いスリットを通して落下する。この前後それぞれの現像
剤の搬送により、画像形成装置前後方向においてトナー
濃度が均一になるよう撹拌されると同時に前後それぞれ
の現像剤の搬送量を等しく設定することにより現像剤の
水準を一定に維持可能である。

【００１７】次に、本実施形態の特徴部である現像スリ
ーブについて説明する。図３は、現像スリーブ４３を軸
方向からみた部分断面の拡大図である。現像スリーブ４
３の表面には長手方向に延びる複数の溝が等間隔に形成
されている。一般に溝が深いほど現像剤搬送性能は向上
するが、図４に示すような１ｍｍ周期程度のピッチムラ
が発生しやすくなる。一方、溝が浅いほどピッチムラは
発生しにくくなるが現像剤搬送性能が低下する。特に近
年では、小粒径トナーやキャリアの画像形成技術の進
歩、及び、近接現像の画像形成技術の進歩等により画像
再現性が向上しているため、ピッチムラが発生しやすく
なっている。そこで、本実施形態の現像スリーブ４３で
は、溝深さを従来よりも浅めに設定して、現像剤搬送性
能とピッチムラ防止との両立を図っている。具体的に
は、現像スリーブ４３の溝深さを０．０５〜０．１５ｍ
ｍの範囲で設定している。

【００１８】ここで装置の具体的な条件は、以下の通り
である。メカ条件は以下の通りである。感光体ドラム１線速３６０mm/sec（100〜500mm/secで設定可能）現像スリーブ４３と感光体ドラム１との間のギャップ０．３〜０．６ｍｍ現像スリーブ４３とドクタ４５との間のギャップ０．３〜０．６ｍｍ現像スリーブ４３の外径 φ２５ｍｍ（φ16〜φ40で設定可能）感光体線速に対する現像スリーブ４３の線速比２（1.5〜3で設定可能）現像スリーブ４３の溝本数１００本現像スリーブ４３の抵抗値１００Ω以下磁石ローラ体４４の磁力の強さ６０〜１４０ｍＴまた、現像剤条件は以下の通りである。キャリア（マグネタイト、鉄又はフェライト）３０〜８０μｍトナー磁性体量１５〜５０ｗｔ％シリカ量０．１〜１．０ｗｔ％体積平均粒径５〜９．５μｍキャリアに対するトナー被覆率５０〜１２０％トナー帯電量（Ｑ／Ｍ）１５〜５０μｃ／ｇ

【００１９】図５は、溝深さに対するピッチムラと現像
剤搬送性能との実験結果を示すグラフである。図５から
わかるように、溝深さが０．１５ｍｍよりも深いと現像
剤搬送性能は向上するが、ピッチムラが発生してしま
う。このピッチムラの発生原因としては、次のことが考
えられる。現像スリーブ４３の溝の深さが０．１５ｍｍ
よりも深いと、感光体ドラム１と現像ローラ４１との現
像領域Ｄにおいて、感光体ドラム１と現像スリーブ４３
の溝とが対向したときに、感光体ドラム１と溝との間の
現像電界が弱くなる。この結果、現像能力が低下し、溝
に対向した部分の感光体ドラム１上で現像濃度が薄くな
ってしまうためと考えられる。一方、溝深さが０．０５
ｍｍよりも浅いとピッチムラは発生しないが、現像剤搬
送性能が低下してしまう。この現像剤搬送性能が低下す
る原因としては、現像スリーブ４３の溝の深さが０．０
５ｍｍよりも浅いと、現像スリーブ４３上で現像剤がス
リップしたり、溝による現像剤の搬送量が低下したりす
るためと考えられる。そこで、本実施形態に係るプリン
タの現像スリーブ４３では、溝の深さを０．０５ｍｍ以
上、０．１５ｍｍ以下の範囲内として、従来構成よりも
浅めに設定し、ピッチムラ防止と現像剤搬送性能との両
立を図っている。また、例えばサンドブラスト加工で現
像スリーブ表面に形成した凹凸に比べ、凹部としての溝
の深さが深い。よって、サンドブラスト加工で形成した
凹凸に比べ溝は摩耗しにくく、経時においても現像剤の
搬送性を維持し、安定した画像濃度を維持することがで
きる。また、高速で使用した場合でも、現像剤搬送性能
を維持することができる。さらに、プロセスコントロー
ル時に感光体ドラム１上に形成されるトナーパターンの
画像濃度が安定するため、より適切なプロセスコントロ
ールが行なえる。

【００２０】上述したように、現像スリーブ４３の溝深
さを０．０５ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下の範囲内とす
ることで、ピッチムラ防止と現像剤搬送性能との両立を
図ることができた。ところが、上記現像スリーブ４３を
用いて画像形成を行なったところ、図６に示すように、
記録紙６に３０〜５０ｍｍの比較的長い周期の画像濃度
周期ムラが発生してしまった。ここで、現像スリーブ４
３は外径がφ２５ｍｍであるため、外周長は７８．５ｍ
ｍとなる。感光体ドラム１に対する線速比が２なので、
画像上では約３９ｍｍが現像スリーブ１周に相当する。
よって、上記記録紙６上で生じた画像濃度ムラの周期
は、現像スリーブ４３の１回転の周期に略相当する。こ
のような画像濃度周期ムラは現像スリーブの偏心で生じ
ることが多いため、現像スリーブ４３の偏心量を測定し
たが、現像スリーブ４３の偏心量は画像濃度周期ムラを
生じるほど大きくはなかった。

【００２１】そこで、本発明者は、現像スリーブ４３に
形成した複数の溝の深さをレーザ測定器で測定したとこ
ろ、図７のグラフに示すように、溝の深さにスリーブ周
方向のムラが見られた。この結果、溝の浅い所では汲み
上げ量が少なくて画像濃度が低く、溝の深いところでは
反対に汲み上げ量が多くて画像濃度が高くなっているこ
とがわかった。図８は、現像スリーブ４３の溝深さのば
らつきを模式的に示した側面図である。現像スリーブ４
３に形成した溝の深さにバラツキが生じる原因として
は、次のことが考えられる。現像スリーブの溝はダイス
で加工するが、本実施形態のように、従来に比べて浅い
溝を形成するときに、従来の深い溝の場合と同程度の加
工精度で加工すると、溝深さのバラツキが相対的に大き
くなってしまうためと考えられる。ここで、現像スリー
ブ４３の溝深さのばらつき[％]を次の数１で表すことが
できる。

【数１】ばらつき＝±｛（最大溝深さ−最小溝深さ）／
２｝／溝深さ平均

【００２２】上記図７のグラフから、最大溝深さが０．
１５ｍｍ、最小溝深さが０．０５ｍｍ、溝深さ平均が
０．１ｍｍを得た。これらの数値を上記数１に代入して
計算すると、ばらつき＝±｛（０．１５−０．０５）
／｝２／０．１＝±５０[％]となる。ばらつきが±５０
[％]では、図６に示すような画像濃度周期ムラが生じて
しまう。

【００２３】そこで本発明者は、溝深さのばらつきを、
±２０％、±３０％、±４０％とした３本の現像スリー
ブを製作し、同様の条件の下で画像形成を行い画像濃度
周期ムラの評価実験を行なった。その結果、溝深さのば
らつきが±２０％の現像スリーブでは、現像剤の汲み上
げ量が安定し、画像濃度周期ムラの全く目立たない良好
が画像が得られた。また、溝深さのばらつきが±３０％
の現像スリーブでは、現像剤の汲み上げ量のばらつきが
抑えられ、画像濃度周期ムラは目立ち難く許容できるレ
ベルであった。これに対して、溝深さのばらつきが±４
０％の現像スリーブでは、現像剤の汲み上げ量がばらつ
いて、画像濃度周期ムラが目立つ画像であった。従っ
て、溝深さのばらつきは±３０％以下がよく、より好ま
しくは±２０％以下であることがわかった。

【００２４】溝深さのばらつきを少なくすることが画像
濃度周期ムラの防止には有効であることがわかった。し
かし、必要以上に溝深さのばらつきを少なくすることは
コストアップにつながる。現像スリーブ表面への溝加工
の方法には、従来技術で述べたように高温でスリーブ状
に押し出されたアルミ管を冷間で引き抜き、ダイスによ
り溝を形成する方法以外に、次のような方法もある。そ
の１つは、高温でアルミ管を押し出すときに溝を有する
スリーブ状に形成し、押し出されたアルミ管を冷間で引
き抜く方法である。もう１つは、スリーブ状に押し出さ
れたアルミ管を冷間で引き抜き、その後にスリーブ表面
を溝を切削する工具によって切削する方法である。この
うち、より溝深さのばらつきを少なくするためには、切
削による溝の形成が有効である。しかし、切削による溝
の形成は、ダイスによる溝の形成に比してかなりコスト
がかかる。具体的には、形成する溝数等により異なる
が、ダイスによる溝の形成方法に比して約２０〜５０倍
程度のコスト高となる。そこで、本発明においては、複
数の溝の深さのばらつきを±５％以上としている。溝深
さのばらつきが±５％以上でよい場合は、溝形成のため
のコストが低いダイスで溝を形成すればよい。

【００２５】また、上記現像スリーブ４３に形成する溝
の形状としては、図９に示すようなＶ字型がピッチムラ
の防止に有効である。図１０の実験結果のグラフに示す
ように、溝形状がＶ字型の場合、台形型やＵ字型に比べ
てピッチムラが目立たなかった。この理由としては、次
のようなことが考えられる。台形型やＵ字型の溝ではエ
ッジ部に段差があるため溝が急に深くなるが、Ｖ字型の
溝はエッジ部が斜めになっているため溝が徐々に深くな
る。よって、現像領域Ｄにおいて、感光体ドラム１に対
して現像スリーブ４３の溝が対向したときに、現像電界
の大きさが緩やかに変化し、現像濃度差が目立ち難くな
るためと考えられる。

【００２６】また、Ｖ字の開き角度は６０°以上、１２
０°以下の範囲内であることが、現像剤搬送性能とピッ
チムラの防止とに有効である。これは、図１１の実験結
果のグラフに示すように、Ｖ字の開き角度が６０°より
も小さいと現像剤搬送性能が低下してしまう。これは、
Ｖ字の開き角度が６０°よりも小さいと、現像スリーブ
４３上で現像剤がスリップしたり、溝による現像剤の搬
送量が低下したりするためと考えられる。一方、Ｖ字の
開き角度が１２０°よりも大きいとピッチムラが目立ち
始めるてしまう。この理由としては次のようなことが考
えられる。現像領域Ｄにおいて、感光体ドラム１と現像
スリーブ４３の溝とが対向したときに、感光体ドラム１
と溝との間の現像電界が弱くなって現像能力が低下す
る。このとき、Ｖ字の開き角度が１２０°よりも大きい
と溝幅が広くなるため、現像濃度が薄くなる部分が広が
って、ピッチムラが目立ちやすくなるものと考えられ
る。よって、本実施形態に係るプリンタの現像スリーブ
４３では、溝形状をＶ字型とし、その開き角度を６０°
以上、１２０°以下の範囲内となるようにして、現像剤
搬送性能とピッチムラ防止との両立を図っている。

【００２７】また、実験によれば、現像スリーブ４３の
溝による空間周波数は、１．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上が
ピッチムラの防止に有効であることがわかった。この場
合、感光体ドラム１から記録紙６に転写された画像上で
のピッチは０．６６ｍｍ以下に相当する。一般に肉眼で
は１ｍｍ程度のピッチに最も強い感度を持つと言われ、
それより高い空間周波数のピッチムラは目立ちづらくな
る。図１２は空間周波数とピッチムラとの関係の実験結
果を示すグラフである。ここで、感光体ドラム上の画像
は、略そのままの形で記録紙に転写される。よって、空
間周波数ｆは、感光体ドラム表面の表面移動方向で１ｍ
ｍあたりに現像スリーブの溝が通過する回数となり、次
の数２により算出することができる。

【数２】ｆ＝現像スリーブの対感光体線速比×溝本数／
（現像スリーブ外径×π）

【００２８】本実施形態に係るプリンタの現像スリーブ
４３では、空間周波数を１．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上と
して、ピッチムラを防いでいる。より具体的には、現像
スリーブ４３の現像スリーブ径をφ２５ｍｍ、現像スリ
ーブの対感光体線速比を２倍、溝数を１００本に設定し
ている。これらの数値を数１に代入して空間周波数を算
出すると、ｆ＝２．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍが得られ、ピッ
チムラの発生が有効に抑えられる。

【００２９】また、一般的に体積平均粒径が８．５μｍ
以下のトナーを使用して画像形成を行なうと、図１３の
グラフに示すように、画像の再現性が格段に向上するた
めピッチムラも目立ちやすくなる。本実施形態のプリン
タでは、上記構成の現像スリーブ４３を用いることで、
体積平均粒径が８．５μｍ以下のトナーを使用した場合
であっても、ピッチムラを防ぎつつ再現性のよい高品質
な画像を形成することができる。なお、体積平均粒径が
４μｍよりも小さいと、感光体ドラム上に残ったトナー
のクリーニング性が低下するので、トナーの体積平均粒
径は４μｍ以上が望ましい。

【００３０】更に、本実施形態のプリンタに用いる現像
剤はその構成成分である磁性粒子に粒径が６０μｍ以下
のものを使用している。従来の二成分現像剤には一般的
に粒径７０μｍ程度の磁性粒子が使用されることがあっ
たが、本実施形態においては、粒径が６０μｍ以下のも
のを使用することによって、画像の高画質化に有効であ
る。明度７０〜９０領域のハーフトーンドット画像にお
いて、磁性粒子の粒径が６０μｍ以上の場合には粒状度
０．３程度であっても、粒径を４０μｍ程度まで下げる
と粒状度が０．１と３倍近くもドット再現性が向上す
る。図１４は、磁性粒子の粒径を４０μｍ，６０μｍ，
８０μｍの３種類に変化させて形成した画像の粒状性を
比較したグラフである。この粒状性は０〜５までのラン
クで示したもので、ランクが大きいほど画像上でのドッ
ト再現性が良く、ランクが小さいほどドット再現性が悪
いことを示している。この図から、ａ（粒径８０μｍ）
がランク２、ｂ（粒径６０μｍ）がランク３、ｃ（粒径
４０μｍ）がランク４となり、粒径が小さいほどドット
再現性が良好であることが分かる。このことから、本実
施形態のように磁性粒子に粒径が６０μｍ以下のものを
使用することは、高画質化に有効である。

【００３１】図１５は、本実施形態の変形例を示すプリ
ンタのの概略構成図である。このプリンタは、プリンタ
本体にプロセスカートリッジ８０が装着された例であ
る。この図において、プロセスカートリッジ８０は、感
光体ドラム１、現像装置４、帯電装置２、除電装置、ク
リーニング装置７を一体に支持したものである。そし
て、これら一体でプリンタ本体に対して着脱自在となっ
ている。尚、この変形例におけるプロセスカートリッジ
８０は、感光体ドラム１、現像装置４、帯電装置２、除
電装置、クリーニング装置７を一体に支持しているが、
これに限るものではない。少なくとも感光体ドラム１と
現像装置４とが一体に支持されプリンタ本体に着脱自在
となっているプロセスカートリッジでれば他の構成のも
のでも良い。

【００３２】以上説明したように、本実施形態では、表
面に現像剤を担持し、像担持体に形成された潜像を現像
する現像剤担持体としての現像スリーブにおいて、上記
現像スリーブの表面に長手方向に延びる複数の溝を有
し、該複数の溝の深さのばらつきが、±３０％以下であ
る。よって、この現像スリーブを用いて、画像濃度周期
ムラが目立ち難い良好な画像を形成することが可能とな
る。また、本実施形態では、現像スリーブ表面に長手方
向に延びる複数の溝の深さのばらつきが±５％以上であ
る。よって、切削加工に比してコストが低いダイスでの
溝の形成が可能となり、低コスト化に有効である。ま
た、上記現像剤担持体としての現像スリーブにおいて、
上記溝の深さが上記現像スリーブの表面から０．０５ｍ
ｍ以上、０．１５ｍｍ以下である。よって、ピッチムラ
防止と現像剤搬送性能との両立を図ることができる。図
５を用いて上述したように、実験によれば現像剤担持体
としての現像スリーブの溝深さが０．１５ｍｍよりも深
いと現像剤搬送性能は向上するが、ピッチムラが発生し
てしまう。このピッチムラの発生原因としては、次のこ
とが考えられる。溝の深さが０．１５ｍｍよりも深い
と、感光体ドラムとの現像領域で、感光体ドラムと現像
スリーブの溝とが対向したときに、感光体ドラムと溝と
の間の現像電界が弱くなる。この結果、現像能力が低下
し、溝に対向した部分の感光体ドラム上で現像濃度が薄
くなってしまうためと考えられる。一方、現像スリーブ
の溝深さが０．０５ｍｍよりも浅いとピッチムラは発生
しないが、現像剤搬送性能が低下してしまう。この現像
剤搬送性能が低下する原因としては、溝の深さが０．０
５ｍｍよりも浅いと、現像スリーブ上で現像剤がスリッ
プしたり、溝による現像剤の搬送量が低下したりするた
めと考えられる。また、上記現像剤担持体としての現像
スリーブにおいて、上記溝の断面形状が、Ｖ字型であ
る。よって、溝の断面形状が台形型やＵ字型に比べてピ
ッチムラをより有効に防ぐことができる。これは、台形
型やＵ字型の溝ではエッジ部に段差があるため溝が急に
深くなるが、Ｖ字型の溝はエッジ部が斜めになっている
ため溝が徐々に深くなる。よって、現像領域において、
感光体ドラムに対して現像スリーブの溝が対向したとき
に、現像電界の大きさが緩やかに変化し、現像濃度差が
目立ち難くなるためと考えられる。また、表面に現像剤
を担持し、像担持体に形成された潜像を現像する現像剤
担持体としての現像スリーブを備えた現像装置におい
て、上記現像スリーブの表面に長手方向に延びる複数の
溝を有し、該複数の溝の深さのばらつきが、±３０％以
下である。よって、この現像スリーブを備えた現像装置
を用いて、画像濃度周期ムラが目立ち難い良好な画像を
形成することが可能となる。また、上記現像装置におい
て、上記現像スリーブ表面に長手方向に延びる複数の溝
の深さのばらつきが±５％以上である。よって、切削加
工に比してコストが低いダイスでの溝の形成が可能とな
り、低コスト化に有効である。また、上記現像装置にお
いて、上記溝の深さが上記現像剤担持体としての現像ス
リーブの表面から０．０５ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下
である。よって、上述したように、ピッチムラ防止と現
像剤搬送性能との両立を図ることができる。また、上記
現像装置において、上記現像剤として体積平均粒径が
８．５μｍ以下のトナーを用いる。よって、ピッチムラ
を防ぎつつ再現性のよい高品質な画像を形成することが
できる。一般的に体積平均粒径が８．５μｍ以下のトナ
ーを使用して画像形成を行なうと、画像の再現性が格段
に向上するためピッチムラも目立ちやすくなる。しか
し、上記現像スリーブを用いることで、ピッチムラの防
止を図ることができる。また、上記現像装置において、
上記現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤
であり、該磁性粒子の体積平均粒径を６０μｍ以下とし
た。図１４を用いて上述したように、実験によれば、画
像上のドット再現性がよくなるため、粒径がそれより大
きいものを用いた場合に比してより良好な画像を形成す
ることができた。また、像担持体としての感光体ドラム
表面を帯電させるための帯電手段としての帯電装置と、
該感光体ドラム上に静電潜像を形成するための潜像形成
手段としての露光装置と、該静電潜像を現像してトナー
像化するための現像手段としての現像装置を有する画像
形成装置において、表面に現像剤を担持し、感光体ドラ
ムに形成された潜像を現像する現像剤担持体として現像
スリーブを用いて、上記現像装置を構成し、該現像スリ
ーブは表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、該複数
の溝の深さのばらつきが、±３０％以下である。よっ
て、上記現像スリーブを用いて、画像濃度周期ムラが目
立ち難い良好な画像を形成することができる。また、上
記画像形成装置において、上記現像スリーブ表面に長手
方向に延びる複数の溝の深さのばらつきが±５％以上で
ある。よって、切削加工に比してコストが低いダイスで
の溝の形成が可能となり、低コスト化に有効である。ま
た、上記画像形成装置において、上記溝の深さが上記現
像剤担持体としての現像スリーブの表面から０．０５ｍ
ｍ以上、０．１５ｍｍ以下である。よって、上述したよ
うに、ピッチムラ防止と現像剤搬送性能との両立を図る
ことができる。また、上記画像形成装置において、上記
現像剤担持体としての現像スリーブの上記溝による空間
周波数が、１．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上である。よっ
て、ピッチムラを目立ち難くすることができる。一般に
肉眼では１ｍｍ程度のピッチに最も強い感度を持つと言
われている。図１２を用いて上述したように、実験によ
れば、現像スリーブの溝による空間周波数は、１．５ｃ
ｙｃｌｅ／ｍｍ以上がピッチムラの防止に有効であるこ
とがわかった。この場合、感光体ドラムから記録紙に転
写された画像上でのピッチムラのピッチは０．６６ｍｍ
以下に相当する。ここで、感光体ドラム上の画像は、略
そのままの形で記録紙に転写される。よって、上記空間
周波数は、感光体ドラム表面の表面移動方向で１ｍｍあ
たりに現像スリーブの溝が通過する回数である。また、
上記画像形成装置において、上記現像剤として体積平均
粒径が８．５μｍ以下のトナーを用いる。よって、上述
したように、ピッチムラを防ぎつつ再現性のよい高品質
な画像を形成することができる。また、上記画像形成装
置において、上記現像剤がトナーと磁性粒子とからなる
二成分現像剤であり、該磁性粒子の体積平均粒径を６０
μｍ以下とした。よって、画像上のドット再現性がよく
なるため、粒径がそれより大きいものを用いた場合に比
してより良好な画像を形成することができる。また、上
記実施形態の変形例では、上記画像形成装置本体に装着
して用いられ、少なくとも感光体ドラムと現像装置とを
一体に支持してなるプロセスカートリッジを有してい
る。よって、プロセスカートリッジに支持されている感
光体ドラム、現像装置等の画像形成装置本体に対する着
脱が容易となる。そして、これらプロセスカートリッジ
に支持されている各種部材や装置の保守、交換性を良好
にすることができる。また、上記実施形態の変形例で
は、プロセスカートリッジに支持されている現像スリー
ブの上記溝による空間周波数が、１．５ｃｙｃｌｅ／ｍ
ｍ以上である。よって、ピッチムラを目立ち難くするこ
とができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、複数の溝の深さのばら
つきを±３０％以下に抑えたので、現像剤の汲み上げ量
のばらつきが抑えられ、画像濃度周期ムラが目立ち難い
良好な画像を形成することが可能となるという優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るプリンタの要部概略構成図。

【図２】現像装置の構成図。

【図３】現像スリーブを軸方向からみた部分断面拡大
図。

【図４】記録紙上のピッチムラの説明図。

【図５】溝深さに対するピッチムラと現像剤搬送性能と
の実験結果を示すグラフ。

【図６】記録紙上の画像濃度周期ムラの説明図。

【図７】現像スリーブの溝深さ、現像剤汲み上げ量及び
画像濃度の関係を示すグラフ。

【図８】現像スリーブの溝深さのばらつきを模式的に示
した説明図。

【図９】現像スリーブにＶ字型溝を形成した説明図。

【図１０】ピッチムラと、台形溝、Ｕ字型溝、Ｖ字型溝
との関係を示すグラフ。

【図１１】Ｖ字型溝の開き角度と、ピッチムラ及び現像
剤搬送性能との関係を示すグラフ。

【図１２】空間周波数とピッチムラとの関係を示すグラ
フ。

【図１３】トナーの体積平均粒径とピッチムラとの関係
を示すグラフ。

【図１４】磁性粒子の粒径による画像の粒状性を比較し
たグラフ。

【図１５】本実施形態の変形例を示すプリンタのの概略
構成図。

【符号の説明】

１感光体ドラム２帯電装置３露光装置４現像装置５転写装置６記録紙７クリーニング装置８除電装置９光センサ１０ＣＰＵ１１現像バイアス電源４１現像ローラ４３現像スリーブ４４磁石ローラ体４５ドクターブレード８０プロセスカートリッジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に現像剤を担持し、像担持体に形成さ
れた潜像を現像する現像剤担持体において、上記現像剤
担持体の表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、該複
数の溝の深さのばらつきが、±３０％以下であることを
特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】請求項１の現像剤担持体において、上記複数の溝の深さのばらつきが、±５％以上であるこ
とを特徴とする現像剤担持体。
【請求項３】請求項１又は２の現像剤担持体において、上記溝の深さが上記現像剤担持体の表面から０．０５ｍ
ｍ以上、０．１５ｍｍ以下であることを特徴とする現像
剤担持体。
【請求項４】請求項１、２、又は３の現像剤担持体にお
いて、上記溝の断面形状が、Ｖ字型であることを特徴とする現
像剤担持体。
【請求項５】表面に現像剤を担持し、像担持体に形成さ
れた潜像を現像する現像剤担持体を備えた現像装置にお
いて、上記現像剤担持体の表面に長手方向に延びる複数
の溝を有し、該複数の溝の深さのばらつきが、±３０％
以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】請求項５の現像装置において、上記現像剤担持体の表面に長手方向に延びる複数の溝の
深さのばらつきが、±５％以上であることを特徴とする
現像装置。
【請求項７】請求項５又は６の現像装置において、上記
溝の深さが上記現像剤担持体の表面から０．０５ｍｍ以
上、０．１５ｍｍ以下であることを特徴とする現像装
置。
【請求項８】請求項５、６、又は７の現像装置におい
て、上記現像剤として体積平均粒径が８．５μｍ以下の
トナーを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項９】請求項５、６、７、又は８の現像装置にお
いて、上記現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分
現像剤であり、該磁性粒子の体積平均粒径を６０μｍ以
下としたことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】像担持体表面を帯電させるための帯電手
段と、該像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形
成手段と、該静電潜像を現像してトナー像化するための
現像手段とを有する画像形成装置において、表面に現像
剤を担持し、像担持体に形成された潜像を現像する現像
剤担持体を用いて、上記現像手段を構成し、該現像剤担
持体は表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、該複数
の溝の深さのばらつきが、±３０％以下であることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項１１】請求項１０の画像形成装置において、上記現像剤担持体の表面に長手方向に延びる複数の溝の
深さのばらつきが、±５％以上であることを特徴とする
画像形成装置。
【請求項１２】請求項１０または１１の画像形成装置に
おいて、上記溝の深さが上記現像剤担持体の表面から
０．０５ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下であることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項１３】請求項１０、１１、又は１２の画像形成
装置において、上記現像剤担持体の上記溝による空間周
波数が、１．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上であることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項１４】請求項１０、１１、１２、又は１３の画
像形成装置において、上記現像剤として体積平均粒径が
８．５μｍ以下のトナーを用いることを特徴とする画像
形成装置。
【請求項１５】請求項１０、１１、１２、１３、又は１
４の画像形成装置において、上記現像剤がトナーと磁性
粒子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の体積
平均粒径を６０μｍ以下としたことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項１６】請求項１０乃至１５の何れかの画像形成
装置本体に装着して用いられるプロセスカートリッジに
おいて、少なくとも上記像担持体と上記現像手段とを一体に支持
し、該画像形成装置本体に着脱可能に構成されてなるこ
とを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１７】請求項１６のプロセスカートリッジにお
いて、上記現像剤担持体の上記溝による空間周波数が、１．５
ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上であることを特徴とするプロセス
カートリッジ。