(57)【要約】【課題】現像ローラ上のトナー滞留を防止し、着色フィルミングの発生を抑制する現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】現像装置において、交差する傾斜の異なる連続した螺旋状の傾斜溝が形成された現像ローラと、前記現像ローラと当接してトナーを現像ローラに供給する供給ローラと、を備え、前記供給ローラの回転により前記現像ローラ上のトナーを前記現像ローラの軸方向の一方側から他方側に搬送する搬送力を発生させることを特徴とする。【選択図】図９
2010139716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に対する傾斜が異なる連続した螺旋状の傾斜溝が交差して形成された現像ローラと、
前記現像ローラと当接してトナーを現像ローラに供給する供給ローラと、
を備え、
前記供給ローラの回転により前記現像ローラ上のトナーを前記現像ローラの軸方向の一方側から他方側に搬送する搬送力を発生させることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記傾斜溝が転造加工により形成され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】
交差する傾斜溝に囲まれた４角形の凸部の２辺の稜線にバリが形成され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】
前記バリが形成される前記凸部の２辺を、前記トナーの搬送力の方向と対向する側とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記供給ローラを、芯金の外周に複数のブラシ毛を植毛した基材を螺旋に巻き付けたブラシローラとし、前記ブラシローラの巻き付けにより形成される巻き目の方向により前記現像ローラの軸方向の一方側から他方側にトナーを搬送する搬送力を発生させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記供給ローラの周速度を前記現像ローラの周速度より大きくしたことを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
前記供給ローラの軸方向を前記現像ローラの軸方向に対してスキューさせて配置し、前記供給ローラの回転により、現像ローラの軸方向の一方側から他方側にトナーを搬送する搬送力を発生させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記供給ローラを弾性発泡体で形成することを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
【請求項９】
前記現像ローラ及び前記供給ローラをギア駆動することを特徴とする請求項７または８に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記供給ローラの軸受けの位置を可変としたことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１１】
前記供給ローラの周速度を前記現像ローラの周速度より大きくしたことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１２】
静電潜像が形成される潜像担持体と、
前記静電潜像をトナーにより現像して前記潜像担持体にトナー像を現像する現像装置と、
前記潜像担持体のトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、
を備え、
前記現像装置は請求項１ないし１１のいずれか１項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、特開２００１−６６８７６号公報には、現像ローラにブラスト処理を施し、現像ローラ表面に所定の表面粗さＲｚを付与し、トナーが現像ローラに良好に擦られる状態とする現像ローラが開示されている。
【０００３】
ところが、ブラストと処理により形成された凹部は、大きさ、深さ、形状、及び配列が不均一である。このため、深い凹部に入り込んだトナーは転動されないため良好に帯電されない恐れがある。このように、現像ローラ表面の凹凸部の不均一に起因してフィルミングが発生するおそれがある。また、トナーが良好に帯電されない場合、トナーが現像器からもれて画像形成装置内に飛散したり、画像に地かぶりが生じるおそれがあるという問題もある。
【０００４】
そこでトナーの帯電性改善のために、特開２００７−１２１９４７号公報には、転造加工により現像ローラ上に規則的に格子状に配列した溝を形成した現像ローラとその製造方法が開示されている。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、帯電性が改善することが報告されている。
【特許文献１】特開２００１−６６８７６号公報
【特許文献２】特開２００７−１２１９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２００７−１２１９４７号公報に開示された現像ローラにおいても、薄く着色したようなフィルミングが発生する。このフィルミングは、印字を重ねるほど成長し、現像ローラ表面が、そのトナーの色に除々に染まって見えるため、以後「着色フィルミング」と呼ぶことにする。この着色フィルミングの程度がひどくなると、トナーに適正な帯電が付与できなくなるため、トナー飛散量が増加し、画像上に地かぶりとなって現れる。
【０００６】
着色フィルミングの原因は、次のように考えることができる。転造加工で形成される格子状の溝に囲まれた凸部の斜面などにトナーが十分に循環できない領域が存在し、その領域にトナーが滞留する。この滞留したトナーが、連続印字時など現像ローラ表面の温度が上昇した際、滞留したトナーが熱の影響を受け、徐々にフィルミングしていく。転造加工により溝を形成する場合、溝に囲まれた凸部の稜線に突き出し部（以下、「バリ」という。）が発生することが多い。バリの陰になる部分は、トナーが滞留しやすくフィルミングの発生が起こりやすい。
【０００７】
現像ローラ上の現像されずに残ったトナーは、通常供給ローラにより取り除かれ、新しいトナーが供給されることにより、同一のトナーが同一の場所に滞留し続けないようになっている。しかし、凸部の稜線にバリが存在すると、図１６（ａ）（ｂ）に示されるように、供給ローラの回転方向によらず、古いトナーを完全に取り除くことができない。そのため、バリ近傍にトナー滞留が発生する。その結果、滞留トナーがフィルミングへと発展してしまう。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の持つ課題を解決する、現像ローラ上のトナー滞留を防止し、着色フィルミングの発生を抑制する現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の現像装置は、前記課題を解決するために、軸方向に対する傾斜が異なる連続した螺旋状の傾斜溝が交差して形成された現像ローラと、前記現像ローラと当接してトナーを現像ローラに供給する供給ローラと、を備え、前記供給ローラの回転により前記現像ローラ上のトナーを前記現像ローラの軸方向の一方側から他方側に搬送する搬送力を発生させることを特徴とする。交差する傾斜溝に囲まれた凸部の稜線に残ったトナーを循環することで滞留トナーを防止し、着色フィルミングの発生を抑制する。
【００１０】
また、本発明の現像装置は、前記現像ローラ前記傾斜溝が転造加工により形成されることを特徴とする。交差する傾斜溝を容易かつ確実に形成することができる。
【００１１】
また、本発明の現像装置は、交差する傾斜溝に囲まれた４角形の凸部の２辺の稜線にバリが形成されることを特徴とする。バリが形成されていても、軸方向の搬送力を発生させることで、バリの影の部分に残ったトナーを押し出し循環することができる。
【００１２】
また、本発明の現像装置は、前記バリが形成される前記凸部の２辺を、前記搬送力の方向と対向する側とすることを特徴とする。バリが搬送力の方向と対向する側だけに形成されることで、バリの影の部分に残ったトナーをより確実に循環することができる。
【００１３】
また、本発明の現像装置は、前記供給ローラを、芯金の外周に複数のブラシ毛を植毛した基材を螺旋に巻き付けたブラシローラとし、前記ブラシローラの巻き目の方向に応じて前記現像ローラ上の一方側から他方側にトナーを搬送する搬送力を発生させることを特徴とする。簡単な構成で現像ローラ上にトナーの搬送力を発生する供給ローラとすることができる。
【００１４】
また、本発明の現像装置は、前記供給ローラの周速度を前記現像ローラの周速度より大きくしたことを特徴とする。搬送力を効果的に発生することができる。
【００１５】
また、本発明の現像装置は、前記供給ローラの軸方向を前記現像ローラの軸方向に対してスキューさせて配置し、前記供給ローラの回転により、現像ローラ上の一方側から他方側にトナーを搬送する搬送力を発生させることを特徴とする。簡単な構成で現像ローラ上にトナーの搬送力を発生することができる。
【００１６】
また、本発明の現像装置は、前記供給ローラを弾性発泡体で形成することを特徴とする。入手が容易な材料で供給ローラを形成することができる。
【００１７】
また、本発明の現像装置は、前記現像ローラ及び前記供給ローラをギア駆動することを特徴とする。ギア駆動とすることで、スキューした供給ローラに反力を発生させ、その反力が現像ローラ上のトナー搬送力を発生することができる。
【００１８】
また、本発明の現像装置は、前記供給ローラの軸受けの位置を可変としたことを特徴とする。供給ローラを簡単にスキューすることができる。
【００１９】
また、本発明の現像装置は、前記供給ローラの周速度を前記現像ローラの周速度より大きくしたことを特徴とする。搬送力を効果的に発生することができる。
【００２０】
また、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される潜像担持体と、非接触現像で前記静電潜像をトナーにより現像して前記潜像担持体にトナー像を現像する現像装置と、前記潜像担持体のトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、を備え、前記現像装置は請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の現像装置であることを特徴とする。現像ローラ上のトナー滞留を防止し、着色フィルミングの発生を抑制できるので高画質の画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の画像形成装置の実施の形態の一例を模式的に示す図である。
【００２２】
図１に示すように、画像形成装置１０は、４つの画像形成ステーション１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）、中間転写ベルト７０、二次転写ユニット８０を有し、さらに、定着ユニット９０、ユーザへの報知手段をなし液晶パネルからなる表示ユニット９５、及び、これらのユニット等を制御し画像形成装置としての動作を司る制御ユニット１００を有している。画像形成ステーション１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーで画像を形成する機能を有している。画像形成ステーション１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の構成は同様であるので、以下、画像形成ステーション１５Ｙについて説明する。
【００２３】
画像形成ステーション１５Ｙは、図１に示すように、像担持体の一例としての感光体２０Ｙの回転方向に沿って、帯電ユニット３０Ｙ、露光ユニット４０Ｙ、現像ユニット５０Ｙ、一次転写ユニットを有している。
【００２４】
感光体２０Ｙは、円筒状の基材とその外周面に形成された感光層を有し、中心軸を中心に回転可能であり、本実施の形態においては、矢印で示すように時計回りに回転する。
【００２５】
帯電ユニット３０Ｙは、感光体２０Ｙを帯電するための装置である。露光ユニット４０Ｙからは、レーザを照射することによって帯電された感光体２０Ｙ上に潜像を形成する。
【００２６】
露光ユニット４０Ｙは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、Ｆ−θレンズ等を有しており、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ等の不図示のホストコンピュータから入力された画像信号に基づいて、変調されたレーザを帯電された感光体２０Ｙ上に照射する。
【００２７】
現像ユニット５０Ｙは、感光体２０Ｙ上に形成された潜像を、イエロー（Ｙ）のトナーを用いて現像するための装置である。現像ユニット５０Ｙは、交換可能なトナーカートリッジからトナーが供給される現像室内に現像ローラ５１Ｙ、供給ローラ５２Ｙが配置され、現像ローラ５１Ｙには、規制ブレード５３Ｙが当接し現像ローラ５１Ｙ上のトナーを薄層化する。
【００２８】
一次転写ユニットは、一次転写部Ｂ１で一次転写ローラ６５Ｙにより一次転写バイアスが印加され、感光体２０Ｙに形成されたイエロートナー像を中間転写ベルト７０に転写する。各一次転写部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４で４色のトナーが順次重ねて転写された場合には、中間転写ベルト７０にフルカラートナー像が形成される。
【００２９】
中間転写ベルト７０は、ベルト駆動ローラ７１ａ、従動ローラ７１ｂに張架されたエンドレスのベルトであり、感光体２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）と当接しながら回転駆動される。
【００３０】
二次転写ユニット８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色トナー像やフルカラートナー像を紙、フィルム、布等の転写材に転写するための装置である。
【００３１】
定着ユニット９０は、定着ローラ９０ａと加圧ローラ９０ｂにより構成され、転写材上に転写された単色トナー像やフルカラートナー像を転写材に融着させて永久像とするための装置である。
【００３２】
次に、このように構成された画像形成装置１０の動作について説明する。まず、不図示のホストコンピュータからの画像信号及び制御信号がインターフェイスを介して画像形成装置のメインコントローラに入力されると、このメインコントローラからの指令に基づくユニットコントローラの制御により感光体２０Ｙ、現像ユニット５０Ｙに備えられた現像ローラ５１Ｙ、及び、中間転写ベルト７０等が回転する。感光体２０Ｙは、回転しながら、帯電位置において帯電ユニット３０Ｙにより順次帯電される。
【００３３】
感光体２０Ｙの帯電された領域は、感光体２０Ｙの回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０Ｙによって、イエローＹの画像情報に応じた潜像が該領域に形成される。感光体２０Ｙ上に形成された潜像は、感光体２０Ｙの回転に伴って現像位置に至り、現像ユニット５０Ｙによって現像される。これにより、感光体２０Ｙ上にトナー像が形成される。
【００３４】
感光体２０Ｙ上に形成されたトナー像は、感光体２０Ｙの回転に伴って一次転写部Ｂ１位置に至り、一次転写ユニットによって、中間転写ベルト７０に転写される。この際、一次転写ユニットでは、一次転写ローラ６５Ｙからトナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧が印加される。この結果、各感光体２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）上に形成された４色のトナー像は、中間転写ベルト７０に重なり合って転写され、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。
【００３５】
中間転写ベルト７０は、モータ等のベルト駆動手段からの駆動力がベルト駆動ローラ７１ａを介して伝達されることによって駆動される。
【００３６】
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、二次転写ユニット８０によって紙等の転写材に転写される。このような転写材は、給紙トレイから、給紙ローラ９４ａ、レジストローラ９４ｂを介して二次転写ユニット８０へ搬送される。
【００３７】
転写材に転写されたフルカラートナー像は、定着ユニット９０によって加熱加圧されて転写材に融着される。定着ユニット９０の通過後、排紙ローラ９４ｃにより排紙される。
【００３８】
一方、感光体２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は一次転写部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４位置を経過した後に、除電ユニット（図示せず）によって除電され、次の潜像を形成するための帯電に備える。
【００３９】
二次転写後の中間転写ベルト７０の従動ローラ７１ｂ側に中間転写ベルトクリーニング装置（図示せず）が設置され、二次転写後の中間転写ベルト７０をクリーニングする。
【００４０】
図２（ａ）は、本発明の現像ユニット５０Ｙの一例を示す模式図であり、図２（ｂ）は、この例の現像ユニット５０Ｙの部分図である。
【００４１】
現像ユニット５０Ｙは、感光体２０ＹにトナーＴを搬送する現像ローラ５１Ｙ、現像ローラ５１Ｙに圧接されてトナーＴを供給する供給ローラ５２Ｙ、現像ローラ５１Ｙに圧接されて感光体２０Ｙに搬送するトナーＴを規制する規制ブレード５３Ｙ、トナーＴを攪拌して搬送するトナー攪拌搬送部材５４Ｙ、トナー攪拌搬送部材５４Ｙによって搬送されたトナーＴを受けて供給ローラ５２Ｙの方へ案内するトナー受け部材５５Ｙ、および現像ローラ５１Ｙに現像後残ったトナーＴを回収する方向に当接しながらトナー漏れを防止するためのシール部材５６Ｙ、トナーＴを収容するケース５７Ｙを備えている。
【００４２】
現像ローラ５１Ｙは、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属または合金などの導電性材料で円筒状に形成されている。供給ローラ５２Ｙは、発泡ウレタンゴム、シリコンゴム等の弾性材料により円筒状に形成されるか、植毛されたシートを円筒形の芯金に巻き付けて形成される。現像ローラ５１Ｙと供給ローラ５２Ｙが接触しながら回転することで、トナーＴが現像ローラ５１Ｙ上に供給され、所定厚みのトナー層が現像ローラ５１Ｙ上に形成される。トナーＴが供給された現像ローラ５１Ｙに規制ブレード５３Ｙが当接し、現像ローラ５１Ｙ上のトナー層厚を規制する。現像ローラ５１Ｙ上のトナー粒子は摩擦帯電により電荷が付与される。
【００４３】
現像ローラ５１Ｙの両端部には、それぞれスペーサ５８Ｙが固定されている。これらのスペーサ５８Ｙが感光体２０Ｙの像非担持面に圧接されることで、現像ローラ５１Ｙのトナー搬送面とこのトナー搬送面に対向する感光体２０Ｙの像担持面の間に、現像ギャップｇが形成されている。
【００４４】
そして、この現像ギャップｇは、スペーサ５８Ｙの厚みを適宜選択することで所望の大きさに調節される。これにより、この現像置は非磁性一成分現像剤であるトナーＴを用いた非磁性一成分現像剤非接触ジャンピング現像を行うようになっている。その場合、この例のでは、図２（ｂ）に示すように感光体２０Ｙが時計回りに回転するとともに、現像ローラ５１Ｙおよび供給ローラ５２Ｙがともに反時計回りに回転するように設定されている。そして、感光体２０Ｙの周速と現像ローラ５１Ｙ上のスペーサ５８Ｙの周速とが同一または略同一に設定されている。なお、本実施形態では、非接触式の現像方式で説明したが、接触式の現像方式を用いても良い。
【００４５】
図３は、本発明の現像ローラおよびその表面の部分拡大図の一例を示す図であり、図３の部分拡大図（点線円内）は、この例の現像ローラ５１Ｙの表面部拡大図である。
【００４６】
トナーの搬送性とトナーの帯電性を向上するために、現像ローラ５１Ｙの表面に、軸方向に対して所定角で傾斜した螺旋状に連続した第１傾斜溝５１ａと、第１傾斜溝５１ａと逆方向に傾斜した螺旋状に連続した第２傾斜溝５１ｂとが交差して形成される。また、第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂに囲まれ、傾斜側面５１ｄを有する４角形の凸部５１ｃが形成される。本発明の現像ローラ５１Ｙでは、その表面に形成された第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂの主に溝部でトナーを搬送する規制方式を採用する。現像ローラ５１Ｙは、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属または合金などの導電性材料で形成されているため、溝内で搬送される帯電したトナーとの間に鏡像力が作用し安定してトナーを現像ニップまで搬送する。また、トナーとして、体積平均粒径が５μｍ以下の小粒径トナーを用いると、画像を高画質化することができる。また、小粒径トナーは大粒径トナーに比較して帯電性が高いためトナーを主に溝内で搬送する規制方式に適している。なお、現像ローラ５１Ｙの表面には、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、トナーの平均円形度が０．９５〜 ０．９９、好ましくは０．９７２〜 ０．９８３のトナーを用いるとよい。これにより、帯電量が安定するとともに、搬送性も優れたものとすることができる。トナーの円形度の調節法としては、乳化重合法では２次粒子の凝集過程で温度と時間を制御することで、円形度を自由に変えることができ、その範囲は０．９４〜 １．００とできる。懸濁重合法では、真球のトナーの作成が可能であり、円形度は０．９８〜 １．００の範囲とできる。平均円形度を０．９５〜 ０．９９とするには、トナーのＴｇ温度以上で加熱変形させることで適宜調節できる。
【００４７】
図４は、現像ローラ５１Ｙの表面に第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂを形成する転造加工に用いるための、転造装置２００の一例を示す図である。
【００４８】
転造装置２００は、現像ローラ５１Ｙに第１傾斜溝５１ａを形成するための第１傾斜刃２０１ａを備えた第１ダイス２０１と、現像ローラ５１Ｙに第１傾斜溝５１ｂを形成するための第２傾斜刃２０２ａを備えた第２ダイス２０２と、第１ダイス２０１と第２ダイス２０２の下部に配置されたガイド台２０３を備えている。
【００４９】
転造装置２００は、対向する位置に配置され矢印のように時計方向に回転している第１ダイス２０１及び第２ダイス２０２とガイド台２０３との間に、ワーク（ここでは、未転造加工現像ローラ５１Ｙ）を搬送し転造加工する。転造加工時、第１ダイス２０１と第２ダイス２０２を未転造加工現像ローラ５１Ｙに押圧する方向の加工圧を付与する。未転造加工現像ローラ５１Ｙは、第１ダイス２０１，第２ダイス２０２の回転方向と逆の反時計方向に回転させて転造加工する。
【００５０】
第１ダイス２０１及び第２ダイス２０１には、上述した第１傾斜溝５１ａ及び第２傾斜溝５１ｂを形成するための第１傾斜刃２０１ａ、第２傾斜２０２ａが、各々設けられている。第１傾斜刃２０１ａ、第２傾斜刃２０２ａは、未転造加工現像ローラ５１Ｙの表面に交差する第１傾斜溝５１ａ、第２傾斜溝５１ｂ及び傾斜側面５１ｄを有する載頭４角錐台形状の凸部５１ｃを形成する。
【００５１】
載頭４角錐台形状の凸部５１ｃの形状は、第１および第２傾斜溝５１ａ、５１ｂの傾斜角が４５°でかつそれらのピッチが互いに同じに設定された場合には正方形状を呈し、第１および第２傾斜溝５１ａ、５１ｂの傾斜角が４５°以外の角度でかつそれらのピッチが互いに同じに設定された場合には菱形状を呈する。また、４角形の凸部５１ｃの形状は、第１および第２傾斜溝５１ａ、５１ｂの傾斜角が４５°でかつそれらのピッチが互いに異なるように設定された場合には長方形状を呈し、第１および第２傾斜溝５１ａ、５１ｂｂの傾斜角が４５°以外の角度でかつそれらのピッチが互いに異なるように設定された場合には平行四辺形状を呈する。バリ５１ｅは４角形の凸部５１ｃの稜線に形成されるので、稜線の長さをできるだけ短くするために、凸部５１ｃの形状は正方形が望ましい。そのため、第１および第２傾斜溝５１ａ、５１ｂを等ピッチとし交差角を９０°とする。
【００５２】
第１ダイス２０１と第２ダイス２０２が未転造加工現像ローラ５１Ｙの表面に当接される部位を第１傾斜刃２０１ａ、第２傾斜刃２０２ａとしているが、第１傾斜刃２０１ａと第２傾斜刃２０２ａは、転造加工においてはワークを積極的に切削するものではなく、押圧力によりワークを押し潰して窪みを形成するように作用する。
【００５３】
また、この転造加工の際には、未転造加工現像ローラ５１Ｙの両端部に第１ダイス２０１、第２ダイス２０２が当接されないようにして、両端部には凹凸のない滑らかな面を残しておく。すなわち、現像ローラ５１Ｙの中央部で第１ダイス２０１及び第２ダイス２０２が接触しなかった凸部５１ｃと、転造加工による加工対象とされない両端部とは、非加工面とされる。
【００５４】
このように、規則的な溝を形成した現像ローラ５１Ｙを用いても、現像ローラ５１Ｙの第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂに囲まれた載頭４角錐台形状の凸部５１ｃの傾斜側面５１ｄなどにトナーが十分に循環できない領域が存在し、トナーがその部分に滞留し、前述の着色フィルミングが発生する。トナーが十分に循環しない領域として、図１６２（ａ）（ｂ）に示すように、転造加工の過程で形成されるバリ５１ｅの影に位置する凸部５１ｃの傾斜側面５１ｄがあげられる。
【００５５】
転造加工において、第１ダイス２０１の第１傾斜刃２０１ａと第２ダイス２０２の第２傾斜刃２０２ａは、ワークを積極的に切削するものではなく、押圧力によりワークを押し潰して窪みを形成するように作用するものである。そのため、図５に示されるように、転造加工後に形成される第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂに囲まれた載頭４角錐台形状の凸部５１ｃの稜線には盛り上がり部が形成され、ワークの転造加工時の回転方向の上流側（回転方向の後方側）に位置する２辺の稜線に形成される盛り上がり部がガイド台２０３により押し潰されて、稜線から外側（凸部５１ｃの稜線から未転造加工現像ローラ５１Ｙの転造加工時の回転方向の上流側の溝部側）に突き出したバリ５１ｅが形成される。盛り上がり部は、回転方向の下流側（回転方向の前方側）の稜線にも形成されるが、下流側の盛り上がり部は、凸部５１ｃの上面で押し潰されるので、稜線の外側に突き出すことはない。
【００５６】
図６は、現像ローラ５１Ｙを図４に示す転造加工した場合のバリ５１ｅの形成箇所を示す図である。
【００５７】
図６に示されるように、第１傾斜溝５１ａ及び第２傾斜溝５１ｂに囲まれた載頭４角錐台形状の凸部５１ｃの２辺の稜線にバリ５１ｅが形成される。バリ５１ｅが形成された２辺の稜線は、それぞれ現像ローラ５１Ｙの軸方向の一方側（右側）と他方側（左側）にそれぞれ向いている。図４に示される転造装置２００において、第１ダイス２０１及び第２ダイス２０２の回転方向を反時計方向とし、未転造加工現像ローラ５１Ｙの回転方向を時計方向にして転造加工するとバリ５１ｅの形成される２辺の稜線は変わる。しかし、バリ５１ｅが形成された２辺の稜線は、それぞれ現像ローラ５１Ｙの軸方向の一方側（右側）と他方側（左側）にそれぞれ向いている。現像ローラ５１Ｙに傾斜溝を形成する転造加工においては、第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂを同時に形成する場合、バリ５１ｅが形成される２辺の稜線は、現像ローラ５１Ｙの軸方向の一方側（右側）と他方側（左側）にそれぞれ向くように形成される。
【００５８】
バリ５１ｅは、トナー滞留の発生の原因となり、着色フィルミングを引き起こす。バリ５１ｅの影部となる凸部５１ｃの傾斜側面５１ｄに残ったトナーを循環するために、現像ローラ５１Ｙに、バリ５１ｅの形成された稜線に向かう軸方向のトナーの流れを形成することが有効であることが実験の結果判明した。
【００５９】
図７は、現像ローラ５１Ｙ上のトナーを現像ローラ５１Ｙの軸方向の一方側から他方側にトナーを搬送する搬送力を発生させるための供給ローラ５２Ｙの第１実施形態を示す図である。図８（ａ）（ｂ）は、第１実施形態の供給ローラ５２Ｙの製造課程を示す図である。
【００６０】
第１実施形態の供給ローラ５２Ｙは、直径φ８ｍｍの鉄製の芯金５２ａの外周面に、柔らかく弾性変形可能なナイロン製のブラシ毛５２ｂが植毛された布等の材料で形成されたリボン状の基材５２ｃを螺旋状に巻き付けたブラシローラである。リボン状の基材５２ｃの両端部のぎりぎりまでブラシ毛５２ｂを植毛するとブラシ毛５２ｂが抜け易くなるので、通常、リボン状の基材５２ｃの両端部近傍にはブラシ毛５２ｂを植毛できない。したがって。芯金５２ａの外周面に螺旋状に巻き付けられたリボン状の基材５２ｃの巻き目５２ｄの部分は、ブラシ毛５２ｂが無い状態か若しくはブラシ毛の密度が低くなっている。
【００６１】
芯金５２ａの外周面にブラシ毛５２ｂが植毛されたリボン状の基材５２ｃを螺旋状に巻き付けて形成された供給ローラ５２Ｙは、交差する傾斜溝５１ａ、５１ｂが形成された現像ローラ５１Ｙの表面と当接し、現像ローラ５１Ｙの回転方向と逆方向に回転してトナーを現像ローラに供給する。供給ローラ５２Ｙには、ブラシ毛５２ｂが無いかブラシ毛密度の低い螺旋状の巻き目５２ｄが形成されているため、供給ローラ５２Ｙの回転に伴い、現像ローラ５１Ｙに供給されたトナーを螺旋状の巻き目５２ｄの方向にしたがって、現像ローラ５１Ｙの軸方向の一方側から他方側に搬送する搬送力が発生する。
【００６２】
供給ローラ５２Ｙの回転による現像ローラ５１Ｙ上のトナー搬送力の発生により、現像ローラ５１Ｙの搬送力の方向と対向する側に形成されたバリ５１ｅの影の部分に循環しないで残っていたトナーが、搬送力を持ったトナーがバリ５１ｅの影の部分に流れ込み、流れ込んだトナーにより押し出され循環する。
【００６３】
供給ローラ５２Ｙの植毛幅は２９８ｍｍである。供給ローラ５２Ｙの植毛幅は、現像ローラ５１Ｙの交差する傾斜溝が形成されたトナー担持面の幅とほぼ一致する。自由状態でのブラシ毛５２ｂの長さ（植毛高さ）は６ｍｍであり、したがって供給ローラ５２Ｙの外径はφ２０ｍｍである。ブラシ毛５２ｂの太さは３３０ｔｅｘである。供給ローラ５２Ｙおよび現像ローラ５１Ｙの軸間距離は１７.５ｍｍであり、したがってブラシ毛５２ｂの現像ローラ５１Ｙに対するくい込み量は１.５ｍｍである。また、このときの供給ローラ５２Ｙの両端部にあるブラシの毛５２ｂの軸方向の変形量は最大３.９７ｍｍである。
【００６４】
第１の実施形態において、供給ローラ５２Ｙの周速度を現像ローラ５１Ｙの周速度より速くすることにより、現像ローラ上のトナーの搬送力がより顕著になり、循環しないで残ったトナーを効率良く循環させ、トナーの滞留を防止し、着色フィルミングの発生を抑制する。周速差を持たせるために、現像ローラ５１Ｙと供給ローラ５２Ｙがギア駆動の場合は、ギア比を変えて実施し、パルスモータ駆動の場合は、パルス制御により実施する。
【００６５】
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は，現像ローラ上のトナーを現像ローラ５１Ｙの軸方向の一方側から他方側にトナーを搬送する搬送力を発生させるための供給ローラ５２Ｙの第２実施形態を示す図である。
【００６６】
第２実施形態の供給ローラ５２Ｙは、スラブ発泡製法によって製造された、弾性を有する多孔性の発泡体（弾性発泡体）で形成される。弾性発泡体としては、例えば、発泡ウレタン、発泡ポリウレタン等である。
【００６７】
現像ローラ５１Ｙの一端には、駆動源からの駆動力が伝達されるギア５１ｆが配置され、ギア５１ｆは、供給ローラ５２Ｙの一端に配置されたギア５２ｆと噛合し、供給ローラ５２Ｙは、現像ローラ５１Ｙと反対方向に回転する。現像ローラ５１Ｙの他端は軸受け５１ｇに軸支される。供給ローラ５２Ｙの他端は、軸受け５２ｇに軸支される。供給ローラ５２Ｙの軸受け５２ｇは、例えば、長孔に沿って移動可能に配置したり、複数の軸受け穴を設けることで軸受け位置を変えることができるようにする。
【００６８】
供給ローラ５２Ｙの軸受け位置を変えることにより、供給ローラ５２Ｙの軸方向を現像ローラ５１Ｙの軸方向に対してスキューする。供給ローラ５２Ｙの軸方向を現像ローラ５１Ｙの軸方向に対してスキューすることにより、図９に示されるように、現像ローラ５１Ｙのギア５１ｆと供給ローラ５２Ｙのギア５２ｆに矢印のような反力が発生する。スキューした現像ローラ５１Ｙのギア５１ｆと供給ローラ５２Ｙのギア５２ｆとの噛合により発生する反力により、回転する供給ローラ５２Ｙと当接する現像ローラ上のトナーに現像ローラ５１Ｙの軸方向の一方側から他方側に搬送する搬送力を発生する。
【００６９】
供給ローラ５２Ｙの回転による現像ローラ５１Ｙ上のトナー搬送力の発生により、現像ローラ５１Ｙの搬送力の方向と対向する側に形成されたバリ５１ｅの影の部分に循環しないで残っていたトナーが、搬送力を持ったトナーのバリ５１ｅの影の部分への流れ込み、流れ込んだトナーによる押し出し作用により循環する。
【００７０】
現像ローラ５１Ｙの外径をφ１８ｍｍ、供給ローラ５２Ｙの外径をφ１９ｍｍとし、スキュー量ｈを５００μｍとした。
【００７１】
第２の実施形態において、供給ローラ５２Ｙの周速度を現像ローラ５１Ｙの周速度より速くすることにより、現像ローラ上のトナーの搬送力をより大きくすることができ、循環しないで残ったトナーを効率良く循環させ、トナーの滞留を防止し、着色フィルミングの発生を抑制する。周速差はギア比を異ならせて実施する。
【００７２】
図１０は、図４に示される転造加工で形成された現像ローラ５１Ｙの軸方向の一方側（右側）と他方側（左側）に向いた２辺の稜線にバリ５１ｅされた現像ローラ５１Ｙに、第１実施形態または第２実施形態の供給ローラによる搬送力を発生させた場合のトナーの流れを示す図である。
【００７３】
現像ローラ５１Ｙに発生した軸方向のトナー搬送力により、搬送力と対向する側に形成された１辺のバリ５１ｅの影の部分に循環しないで残っていたトナーを、搬送力を持ったトナーがバリ５１ｅの影の部分に流れ込み、流れ込んだトナーが残ったトナーを押し出して循環させる。トナーの搬送力と対向しない１辺に形成されたバリｅに残ったトナーは、搬送力によるトナー循環の恩恵を受けないが、少なくとも１辺のバリ５１ｅに残ったトナーを循環することができる。その結果、現像ローラ５１Ｙ上に滞留するトナー量が減少し、着色フィルミングの発生を抑制する。
【００７４】
図１１（ａ）（ｂ）は、バリ５１ｅを現像ローラ５１Ｙの軸方向のいずれか一方に向いた２辺の稜線に形成するための現像ローラ５１Ｙを製造のための実施例１の転造加工を示す図である。
【００７５】
実施例１の転造加工の第１転造工程は、ガイド台２０３に第１傾斜刃２０１ａを備えた第１ダイス２０１と、刃無しダイス２０４が対向配置された転造装置２００により行われる。本実施形態では、第１傾斜刃２０１ａの軸方向の傾斜角度を４５°とし、現像ローラ５１Ｙに形成する溝間隔を等ピッチとした。第１転造工程では、第１ダイス２０１と刃無しダイス２０４は、図１１（ａ）の矢印のように反時計方向に回転する。未転造加工現像ローラ５１Ｙを、両端部Ａ、Ｂの内、端部Ａの方から第１ダイス２０１と刃無しダイス２０４の回転方向と逆方向の時計方向に回転しつつ、第１ダイス２０１、刃無しダイス２０４及びガイド台２０３の間に搬送する。転造加工時、第１ダイス２０１と刃無しダイス２０４は、未転造加工現像ローラ５１Ｙを押圧する方向の加工圧を付与する。
【００７６】
第１転造工程の結果、図１２に示すように螺旋状に連続した第１傾斜溝５１ａが現像ローラ５１Ｙ上に形成される。第１傾斜溝５１ａの転造時、転造加工されなかった帯状部分の現像ローラ５１Ｙの回転方向の上流側、かつ、未加工の現像ローラ５１Ｙの送り方向の上流側（送り方向の後方側、すなわち、現像ローラ５１Ｙの軸方向の一方に向く側）の稜線にバリ５１ｅが形成される。
【００７７】
実施例１の転造加工の第２転造工程は、第１転造工程で用いた転造装置２００とは別の転造装置２００’を用いる。転造装置２００’は、ガイド台２０３に第１傾斜刃２０１ａと逆方向に傾斜した第２傾斜刃２０２ａを備えた第２ダイス２０２と、刃無しダイス２０４が対向配置されている。本実施形態では、第２傾斜刃２０２ａの軸方向の傾斜角度を４５°、現像ローラ５１Ｙに形成する溝間隔を等ピッチとした。
【００７８】
第２転造工程では、第２ダイス２０２と刃無しダイス２０４は、図１１（ｂ）の矢印のように第１転造工程とは逆方向の時計方向に回転する。第１傾斜溝５１ａが形成された現像ローラ５１Ｙを、両端部Ａ、Ｂの内、端部Ａの方から第２ダイス２０２と刃無しダイス２０４の回転方向と逆方向の反時計方向に回転させて転写装置２００’の第２ダイス２０２、刃無しダイス２０４及びガイド台２０３の間に搬送する。転造加工時、第２ダイス２０２と刃無しダイス２０４は、現像ローラ５１Ｙを押圧する方向の加工圧を付与する。
【００７９】
第２転造工程の結果、図１３に示すように螺旋状に連続した第１傾斜溝５１ａと交差角９０°で交差する第２傾斜溝５１ｂが現像ローラ５１Ｙ上に形成される。第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂで囲まれた正方形の凸部５１ｃの現像ローラ５１Ｙの軸方向の一方の側（右側）に向いた２辺の稜線にバリ５１ｅが形成される。
【００８０】
バリ５１ｅの形成される凸部５１ｃの２辺の稜線を現像ローラ５１Ｙの他方の側（左側）とする場合、第１転造工程で第１ダイス２０２と刃無しダイス２０４の回転方向と未転造加工現像ローラ５１Ｙの回転方向を図１１（ａ）の逆方向とし、第１傾斜溝５１ａを形成し、第２転造工程で、第２ダイス２０２と刃無しダイス２０４の回転方向と第１傾斜溝５１ａの形成された現像ローラ５１Ｙの回転方向を図１１（ｂ）の逆方向とし、第２傾斜溝５１ａを形成する。その結果、第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂで囲まれた正方形の凸部５１ｃの現像ローラ５１Ｙの軸方向の他方の側（左側）に向いた２辺の稜線にバリ５１ｅが形成される。
【００８１】
実施例１の転造加工では、２台の転造装置２００、２００’を用いているが、第１転造工程で用いた転造装置２００を、第２転造工程で第１ダイス２０１を第２ダイス２０２に付け替えて使用しても良い。また、第１実施形態では、第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂの交差角を９０°としているが、交差角はそれ以外の角度でも良い。
【００８２】
図１４（ａ）（ｂ）は、バリ５１ｅを現像ローラ５１Ｙの軸方向のいずれか一方に向いた２辺の稜線に形成するための実施例２の転造加工を示す図である。
【００８３】
実施例２の転造加工の第１転造工程は、ガイド台２０３に第１傾斜刃２０１ａを備えた第１ダイス２０１と、刃無しダイス２０４が対向配置された転造装置２００により行われる。本実施形態では、第１傾斜刃２０１ａの軸方向の傾斜角度を４５°、現像ローラ５１Ｙに形成する溝間隔を等ピッチとした。第１転造工程では、第１ダイス２０１と刃無しダイス２０４は、図１４（ａ）の矢印のように反時計方向に回転する。未転造加工現像ローラ５１Ｙを、両端部Ａ、Ｂの内、端部Ａの方から第１ダイス２０１と刃無しダイス２０４の回転方向と逆方向の時計方向に回転させ、転造装置２００の一方の側から、第１ダイス２０１、刃無しダイス２０４及びガイド台２０３の間に搬送する。転造加工時、第１ダイス２０１と刃無しダイス２０４は、未転造加工現像ローラ５１Ｙを押圧する方向の加工圧を付与する。
【００８４】
第１転造工程の結果、実施例１の転造加工と同様に、図１２に示されるような螺旋状に連続した第１傾斜溝５１ａが現像ローラ５１Ｙ上に形成される。第１傾斜溝５１ａの転造時、転造加工されなかった帯状部分の現像ローラ５１Ｙの回転方向の上流側、かつ、未加工の現像ローラ５１Ｙの送り方向の上流側（送り方向の後方側、すなわち、現像ローラ５１Ｙの軸方向の一方に向く側）の稜線にバリ５１ｅが形成される。
【００８５】
実施例２の転造加工の第２転造工程は、第１転造工程で用いた転造装置２００の第１ダイス２０１を、第１傾斜刃２０１ａと逆方向に傾斜した第２傾斜刃２０２ａを備えた第２ダイス２０２に取り替えたものを使用する。第２傾斜刃２０２ａの軸方向の傾斜角度を４５°、現像ローラ５１Ｙに形成する溝間隔を等ピッチとした。第２転造工程では、第２ダイス２０２と刃無しダイス２０４は、図１４（ｂ）の矢印のように第１転造工程とは逆方向の時計方向に回転する。第１傾斜溝５１ａが形成された現像ローラ５１Ｙは、第１転造工程で未転造加工現像ローラ５１Ｙが転造を開始した転写装置２００の一方の側と反対側の他方側から、両端部Ａ，Ｂの内、端部Ａを先頭にして搬送する。現像ローラ５１Ｙは、第２ダイス２０２と刃無しダイス２０４の回転方向と逆方向の反時計方向に回転させる。転造加工時、第２ダイス２０２と刃無しダイス２０４は、現像ローラ５１Ｙを押圧する方向の加工圧を付与する。
【００８６】
第２転造工程の結果、実施例１の転造加工と同様に、図１３に示される螺旋状に連続した第１傾斜溝５１ａと交差角９０°で交差する第２傾斜溝５１ｂが現像ローラ５１Ｙ上に形成される。第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂで囲まれた正方形の凸部５１ｃの現像ローラ５１Ｙの軸方向の一方の側（右側）に向いた２辺の稜線にバリ５１ｅが形成される。実施例２の転造加工では、第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂの交差角を９０°としているが、交差角はそれ以外の角度でも良い。実施例２の転造加工においても、実施例１の転造加工と同様に、バリ５１ｅの形成される凸部５１ｃの２辺の稜線を現像ローラ５１Ｙの他方の側（左側）に形成することができる。実施例３の転造加工は、転造装置２００が一台でもでき、転造加工ラインの長さに制限がある場合に適している。
【００８７】
図１５は、実施例１、２の転造加工で形成された現像ローラ５１Ｙの軸方向の一方側（右側または左側）に向いた２辺の稜線にバリ５１ｅされた現像ローラ５１Ｙに、第１実施形態または第２実施形態の供給ローラによる搬送力を発生させた場合のトナーの流れを示す図である。
【００８８】
現像ローラ５１Ｙに発生した軸方向のトナー搬送力により、搬送力と対向する側に形成された２辺のバリ５１ｅの影の部分に循環しないで残っていたトナーを、搬送力を持ったトナーがバリ５１ｅの影の部分に流れ込み、流れ込んだトナーが残ったトナーを押し出して循環させる。バリ５１ｅがトナーの搬送力と対向する２辺に形成されているため、バリに残ったトナーは搬送力によるトナー循環の恩恵を受け、現像ローラ５１Ｙ上に滞留するトナー量が減少し、着色フィルミングの発生を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の画像形成装置の実施形態の全体を示す図である。
【図２】（ａ）（ｂ）本発明の現像装置の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の現像ローラおよびその表面の部分拡大図の一例を示す図である。
【図４】転造装置の一例を示す図である。
【図５】バリの発生メカニズムを示す図である。
【図６】図４の転造装置により形成される交差する傾斜溝、バリの位置を示す図である。
【図７】現像ローラに軸方向のトナー搬送力を発生させる第１実施形態を示す図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、第１実施形態の供給ローラの製造課程を示す図である。
【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）現像ローラに軸方向のトナー搬送力を発生させる第２実施形態を示す図である。
【図１０】図４に示される転造加工により形成された現像ローラに軸方向の搬送力を発生させた場合の作用、効果を示す図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）本発明の現像ローラ製造方法の転造加工工程の実施例１を示す図である。
【図１２】第１転造工程で形成される第１傾斜溝とバリの状態を示す図である。
【図１３】第２転造工程を終了した現像ローラ表面とバリの状態を示す図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）本発明の現像ローラ製造方法の転造加工工程の実施例２を示す図である。
【図１５】バリを現像ローラの軸方向の一方の側の２辺の稜線に形成することによるトナー搬送力による作用、効果を示す図である。
【図１６】（ａ）（ｂ）バリによるトナー滞留発生を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０：画像形成装置、１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）：画像形成ステーション、２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）：感光体、３０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）：帯電ユニット、４０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）：露光ユニット、５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）：現像ユニット、５１Ｙ：現像ローラ、５１ａ：第１傾斜溝、５１ｂ：第２傾斜溝、５１ｃ：凸部、５１ｄ：傾斜側面、５１ｅ：バリ、５１ｆ：ギア、５１ｇ：軸受け、５２Ｙ：供給ローラ、５２ａ：芯金、５２ｂ：ブラシ毛、５２ｃ：リボン状基材、５２ｄ：巻き目、５２ｆ：ギア、５２ｇ：軸受け、５３Ｙ：規制ブレード、５４Ｙ：トナー攪拌搬送部材、５５Ｙ：トナー受部材、５６Ｙ：シール部材、５７Ｙ：ケース、５８Ｙ：スペーサ、７０：中間転写ベルト、８０：二次転写ユニット、９０：定着ユニット、１００：制御ユニット、２００：転造装置、２０１：第１ダイス、２０１ａ：第１傾斜刃、２０２：第２ダイス、２０２ａ：第２傾斜刃、２０３：ガイド台、２０４：刃無しダイス
【図１】
2010139716.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010139716.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2010139716.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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