(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に供給する非磁性一成分の現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担持体と、
該現像剤を前記現像剤担持体表面に供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤担持体の表面に担持された前記現像剤を薄層化する現像剤層規制部材と、
前記現像剤を収納する現像剤収納器とを備える現像装置において、
前記現像剤担持体が、芯金の外周に形成された弾性層とを備え、
前記弾性層の表面の回転方向に対する凹凸の最大高低差が１０〜２０μｍの範囲にあり、かつ周期的凹凸をフーリエ変換してパワースペクトルで、周波数f（１／ｍｍ）が０．０８≦ｆ≦０．２３に振幅が最大値を有し、
前記現像剤層規制部材が、金属板ばね材を用い、自由端側を前記現像剤担持体に対して１０〜１００［Ｎ／ｍ］の線圧で当接させている
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記弾性層が、ＪＩＳ−Ａ硬度で３０〜４５°の低弾性ゴムである
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記弾性層が、１０３〜１０１１Ω・ｃｍの電気抵抗値を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記弾性層が、外周に形成された表層とを備える
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記表層が有機系の球状微粒子を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記球状微粒子の体積平均粒径が１０〜２０μｍの範囲にある
ことを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
前記球状粒子が前記表層から一部露出して存在している
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の現像装置。
【請求項８】
像担持体と、少なくとも像担持体上の潜像を非磁性一成分の現像剤で現像する現像装置とを一体化して画像形成装置に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、
前記現像装置として、請求項１ないし７のいずれかに記載の現像装置を用いる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
潜像を担持する像担持体と、
像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、
帯電した該像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光装置と、
像担持体表面に形成された静電潜像に非磁性一成分の現像剤を供給し可視像化する現像装置と、
像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写装置と、
被転写体上の可視像を定着させる定着装置と、を備える画像形成装置であって、
前記現像装置として、請求項１ないし７のいずれかに記載の現像装置を用いる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
像担持体表面に均一に帯電を施す帯電工程と、
帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光工程と、
像担持体表面に形成された静電潜像に非磁性一成分の現像剤を供給し可視像化する現像工程と、
像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写工程と、
被転写体上の可視像を定着させる定着工程と、を有する画像形成方法において、
前記現像工程で、請求項１ないし７のいずれかに記載の現像装置を用いる
ことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成する現像剤担持体に係り、詳しくは一成分現像剤で画像形成を行う現像剤担持体、現像装置及びこれを用いるプロセスカートリッジ、画像形成方法、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置においては、感光体等の像担持体上に、光書込や静電記録等により画像情報に応じた静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置の現像剤で現像して可視像を形成した後、像担持体上の可視像を直接、もしくは中間転写体を介して、用紙等の記録材に転写し、記録材に転写された画像を定着装置で定着して画像を形成している。
このように感光体等の像担持体上に形成された静電潜像を現像し、可視像を形成する画像形成装置において用いられる現像剤には、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤と、トナー単体から成る一成分現像剤とがある。
このうち、二成分現像剤を用いる現像方式は、比較的安定した良好な記録画像が得られる反面、キャリアの劣化やトナーとキャリアとの混合比の変動が発生しやすく、また、装置が大型化するという欠点がある。
そこで、装置の小型化、低コスト化及び信頼性の点から一成分現像剤を用いた現像方式が用いられている。
また、磁性一成分現像剤と非磁性一成分現像剤とを比較した場合、磁性一成分現像剤を用いる現像方式では、一般に黒色マグネタイト粉である磁性体を現像剤であるトナー中に含むため、黒以外の色については鮮明な色の現像剤を得ることが困難である。
このため、多色画像を形成する場合には、非磁性一成分現像剤である非磁性一成分トナーが用いられている。
【０００３】
一方、非磁性一成分現像剤（以下、単に「トナー」と記すことがある。）を用いる画像形成装置における長寿命化や小型化、低価格化といった動向に伴い、実際の市場で用いられるには、画像形成装置の各部材が、低コストで高耐久、さらに、現像装置、現像剤担持体等のシステム全体としてはシンプルな構造で長期にわたり安定した高品位の画像の供給が求められる。
一成分現像剤の現像システムは、トナーを供給ローラから現像剤担持体に搬送・供給し、そのトナーを現像剤担持体と当接した現像剤規制部材の隙間を通過させて帯電したトナーの薄層を形成、そのトナーを現像剤担持体から感光体の潜像上に電界により移動させて現像を行うものである。そこで、経時で安定した高品位の画像を供給するためには、この現像剤担持体上のトナー薄層の形成が重要で、数々の技術手段が提案され、既に知られている。
【０００４】
しかし、連続的にトナー薄層の形成が進むにつれて、現像剤規制部材にトナーが滞留して固着や融着が起こり、画像上で濃度の低下や白スジや黒スジといった縦スジができるなど、画質の低下を引き起こしていた。そこで、付着したトナーを掻き取るためのローラを現像剤規制部材に設置することや、現像剤規制部材と現像剤担持体に交流電圧を印加させ両部材間でトナーの移動を起こすことで現像剤規制部材に対するトナーの付着や融着を抑える技術手段が提案されている。しかしながら、このような現像装置は構成が複雑でコストがかかり、近年の装置の小型化には対応し難いといった問題があった。
【０００５】
そこで、特許文献１では、規制ブレードへのトナーの外添剤の付着を抑えて画質の低下を防ぐ目的で、現像ローラと規制ブレードに交流電圧を印加することで両部材間をトナーが移動し、それによって規制ブレード上へ外添剤の付着が防止できる構成が開示されている。しかしながら、交流電圧を印加する場合、規制ブレードと現像ローラの間の隙間（規制部）をトナーが通過する時点でトナーが負帯電していることが前提となり、規制ブレードに対して未帯電トナーの付着や固着を制御できない。さらに、交流電圧を発生させる電源装置は高価で設置スペースを必要とし、市場から期待される低価格で小型の現像装置、画像形成装置という問題は解消できていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、非磁性一成分現像剤で、現像剤規制部材にトナーが融着し、固着しないで、長期にわたり濃度の低下、白スジや黒スジのない高品位の画像を得ることができる現像剤担持体、現像装置及びこれを用いるプロセスカートリッジ、画像形成方法、画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の現像装置は、像担持体に供給する非磁性一成分の現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担持体と、該現像剤を前記現像剤担持体表面に供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体の表面に担持された前記現像剤を薄層化する現像剤層規制部材と、前記現像剤を収納する現像剤収納器とを備える現像装置において、前記現像剤担持体が、芯金の外周に形成された弾性層とを備え、前記弾性層の表面の回転方向に対する凹凸の最大高低差が１０〜２０μｍの範囲にあり、かつ周期的凹凸をフーリエ変換してパワースペクトルで、周波数f（１／ｍｍ）が０．０８≦ｆ≦０．２３に振幅が最大値を有し、前記現像剤層規制部材が、金属板ばね材を用い、自由端側を前記現像剤担持体に対して１０〜１００［Ｎ／ｍ］の線圧で当接させていることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記弾性層が、ＪＩＳ−Ａ硬度で３０〜４５°の低弾性ゴムであることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記弾性層が、１０３〜１０１１Ω・ｃｍの電気抵抗値を有することを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記弾性層が、外周に形成された表層とを備えることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記表層が有機系の球状微粒子を有することを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記球状微粒子の体積平均粒径が１０〜２０μｍの範囲にあることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記球状粒子が前記表層から一部露出して存在していることを特徴とする。
【０００８】
本発明のプロセスカートリッジは、像担持体と、少なくとも像担持体上の潜像を非磁性一成分の現像剤で現像する現像装置とを一体化して画像形成装置に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として、上記のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した該像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された静電潜像に非磁性一成分の現像剤を供給し可視像化する現像装置と、像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写装置と、被転写体上の可視像を定着させる定着装置と、を備える画像形成装置であって、前記現像装置として、上記のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする。
本発明の画像形成方法は、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電工程と、帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光工程と、像担持体表面に形成された静電潜像に非磁性一成分の現像剤を供給し可視像化する現像工程と、像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写工程と、被転写体上の可視像を定着させる定着工程と、を有する画像形成方法において、前記現像工程で、上記のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記課題を解決する手段である本発明によって、以下のような特有の効果を奏する。
本発明の現像剤担持体、現像装置によって、現像剤担持体の真円度を低くしてトナー掻き取り能力を高めた現像剤担持体を用いることによって、低価格化や小型化を達成し、かつ、トナーの現像剤規制部材への固着や融着を抑制できる。
また、本発明のプロセスカートリッジ、画像形成装置、画像形成方法では、長期にわたって画像濃度の低下がなく、さらに、白スジや黒スジ等の縦スジのない高品位の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の現像装置を用いる画像形成装置の実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の現像装置を用いる画像形成装置の他の実施形態の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の現像剤担持体を適用するプロセスカートリッジの構成を示す図である。
【図４】本発明の現像装置の一実施形態の構成を説明する図である。
【図５】本発明の現像剤担持体の構成を示す図である。
【図６】現像剤担持体上で搬送されるトナーの状態を説明する図である。
【図７】本発明の現像剤担持体の実施形態を示す図である。
【図８】本発明の現像剤担持体の他の実施形態を示す図である。
【図９】真円度の測定で、周波数と振幅との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１２】
本発明の実施形態を説明する。
本発明は、現像剤担持体１３４の断面形状に関して、現像剤規制部材１３６でのトナーの付着・固着を抑えるために、トナーの掻き取り能力を向上させるために円筒度の低い現像剤担持体としたことが特徴になっている。
本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。
図１は、本発明の現像装置を用いる画像形成装置の実施形態の構成を示す概略図である。
図２は、本発明の現像装置を用いる画像形成装置の他の実施形態の構成を示す概略図である。
本発明の画像形成装置の一実施形態である画像形成装置１は、原稿を搬送する原稿搬送装置（ＡＤＦ）５、原稿読み取り用のスキャナー部４と、このスキャナー部から出力されるデジタル信号を電気的に画像処理部で処理して、該画像処理部から出力されるデジタル信号に基づいて画像を記録部材６上に形成する画像形成部３からなっている。スキャナー部４においては、原稿載置台上に置かれた原稿の画像は、照射ランプ、ミラー、レンズを介してカラーＣＣＤによって読み取られ、そのデータが画像処理部に送られる。画像処理部においては、このデータに必要な処理が施され、画像信号に変換され、画像形成部３へ送られる。
【００１３】
画像形成部３においては、イエロー，シアン，マゼンタ作像ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、とブラック作像ユニット１０Ｋとを４つ並列に配置すると共に、その４つの作像ユニット１０に対して１つの中間転写ベルト２１と１つの２次転写ローラ２３を配設している。この画像形成装置１を構成する作像ユニット１０の一例としてイエローの作像ユニット１０Ｙの構成を示している。
特に補足説明がない限り他のシアン作像ユニット１０Ｃ、マゼンタ作像ユニット１０Ｍ、ブラック作像ユニット１０Ｋも同等の構成・動作となっている。
なお、この作像ユニット１０は、画像形成装置１本体に着脱可能なプロセスカートリッジ１０として用いることができる。
作像動作が開始されると、イエロー作像ユニット１０Ｙでは、静電潜像担持体である感光体１１は帯電装置１２により表面を一様に帯電される。帯電は、高圧電源によりＤＣ（直流）あるいはＤＣにＡＣ（交流）が重畳されたバイアスが印加される。
そして帯電後の感光体１１には光書き込みの露光装置３０からの露光によりフルカラー原稿のイエロー成分画像の静電潜像が形成される。この露光工程はレーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナやＬＥＤなどでおこなわれる。
その静電潜像はイエロー現像装置１３Ｙによりイエロートナーで顕像化される。また、所定の時間差でシアン作像ユニット、マゼンタ作像ユニット、ブラック作像ユニット１０においても同様の作像動作が行われ、シアン，マゼンタ，ブラックの各色のトナー像が各感光体１１上に形成される。
【００１４】
このときに、各現像装置１３は一成分現像剤であるトナーを用いる。とくに、イエロー、シアン，マゼンタでは、下記の有機顔料を用いることで、非磁性一成分現像剤として用いることができる。ブラックのトナーは、マグネタイトを用いることで磁性一成分現像剤であっても良いが、定着性、また、カラー画像における高品位の画質からカーボンブラックを用いる非磁性一成分現像剤が好ましい。
また、トナー中の樹脂成分として、ポリエステル樹脂、スチレン／クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／塩化ビニル共重合体、スチレン／酢酸ビニル共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／アクリル酸エステル共重合体、スチレン／メタクリル酸エステル共重合体、スチレン／α-クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル／アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン／酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、これらの樹脂は単独使用に限らず、二種以上併用することもできる。
着色剤としては、例えばカーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン６Ｃレーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料等の染顔料など、従来公知のいかなる染顔料をも単独あるいは混合して使用し得、ブラックトナーとしてもフルカラートナーとしても使用できる。これらの着色剤の使用量はトナー樹脂成分に対して、通常１〜３０重量％、好ましくは３〜２０重量％である。
【００１５】
必要に応じて帯電制御剤を用いてもよい。帯電制御剤としては、ニグロシン染料、金属錯塩型染料、第四級アンモニウム塩等の従来公知のいかなる帯電制御剤も使用できる。これらの帯電制御剤の使用量は、トナー樹脂成分に対し、０．１〜１０重量部、好ましくは１〜５重量部である。
また、外添剤としては、シリカ、酸化チタン、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム等、従来公知のいかなる外添剤をも単独あるいは混合して使用できる。これらの外添剤の使用量は、トナー重量に対し、０．１〜５重量部、好ましくは０．５〜２重量部である。これらの外添剤を使用することにより、トナーの帯電の立ち上がりが未混合時と比較して格段によくなり、さらに流動性も上がることから、画質の向上につながる。
また、トナーの製法としては、粉砕法および重合法に大別することができる。粉砕法では結着樹脂、着色剤、ワックス等の原料を混合し、熱をかけながら剪断力をかけ樹脂中に着色剤、ワックス等を分散させた混練物を圧延冷却し板状にしたものを粉砕してから所望の粒径分布になるように分級し、最後に外添剤を混合してトナーが製造される。
また、水系媒体中で油相を乳化、懸濁又は凝集させトナー母体粒子を形成させる、懸濁重合法、乳化重合法、ポリマー懸濁法等がある。
なお、現像装置１３については、後述する。
【００１６】
各作像ユニット１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋにおいて感光体１１上に形成されたトナー像Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを、中間転写ベルト２１上で１つのフルカラー画像として重ねまとめるために、この中間転写ベルト２１の裏面側には各作像ユニット１０の感光体１１の対向位置に転写ローラ１４を配置し、転写ローラ１４に所定の転写バイアスを印加することによって、各作像ユニット１０のトナー像を順次中間転写ベルト２１に重ねて転写させる。
中間転写ベルト２１への転写後の各作像ユニット１０内の感光体１１は、図示しない光除電ユニットにより表面電位を除電される。
その後で、これにより機械動作時には各作像ユニット１０の感光体１１が回転するのに先立って接触状態に、機械停止時には感光体１１から離間した状態に状態にしている。中間転写ベルト２１へトナー像を転写した後、感光体表面は光除電ユニットで除電され、クリーニング装置１５において、最初に（クリーニングユニット内において感光体回転方向において上流位置）で感光体回転方向とカウンター方向にゴム状弾性体でできたブレードを感光体１１に接触させて、トナーや付着物を除去している。クリーニング装置１５で除去されたトナーは廃トナー搬送経路を経て廃トナー収容槽に搬送される。なお、感光体１１上にクリーニング装置１５を設けず、現像装置１３で転写残トナーを回収するクリーナレス方式もあり、本発明は種々公知のクリーニング装置を採用できる。
帯電装置１２は、感光体１１に対向配置される帯電部材を接触させて所定の直流電圧（ＤＣ）を印加させて感光体１１表面を均一帯電させる接触帯電方式であり、帯電部材には弾性樹脂ローラを用いている。感光体回転方向において感光体表面での露光位置から現像位置の間の感光体表面に対向した位置に非接触型の電位センサを設置し、所定の帯電電位および潜像電位になるように帯電バイアス値および露光量を調整する。
【００１７】
フルカラートナー像の記録部材６への転写後に中間転写ベルト２１の表面に残留したトナーや紙粉等の付着物は、中間転写ベルトクリーニング装置２２の図示しないクリーニングブラシローラやクリーニングブレードにより除去され、先述の感光体廃トナーと同様に廃トナー収容部に搬送される。中間転写ベルト２１、転写ローラ１４への対向ローラ２１１、転写バイアス電源、ベルト駆動軸などを内包する転写装置２０の内に設置されたテンションローラ２１１、２１２、２１３が図示しないカム機構によって中間転写ベルト２１にテンションを与えるもしくは解除することにより、中間転写ベルト２１は各作像ユニット１０の感光体１１と接触した状態と離間した状態に変更可能になっている。
転写ローラ１４は、図示しない各色独立の高圧電源から供給される所定の転写バイアス＋４００〜＋２５００Ｖを印加させることで、転写電界を形成し、感光体１１上のトナー像を中間転写ベルト２４、または、転写材である記録部材６に順次転移させることでフルカラー画像が形成される。
【００１８】
その後、中間転写ベルト２１に転写されたトナー像は、そして１つのフルカラー画像となった中間転写ベルト２１上のトナー画像を所定のバイアスが印加される２次転写ローラ２３との間にタイミングを合わせて搬送されてくる記録部材６上に転写させられる。転写装置２０としては、１次転写ローラ１４、２次転写ローラ２３、中間転写ベルト２１、ベルトクリーニング装置２２等を有している。
また、記録部材６は、給紙装置２内に配置されている複数の給紙カセット４０から、画像形成装置１の制御により選択された記録部材６がピックアップローラ４２により、給紙カセット４０から１枚ずつ引き出される。そして、搬送ローラ４３によって画像形成部３まで搬送される。そして、レジストローラ４４で、中間転写ベルト２１上のトナー像とのタイミングを計り、二次転写ローラ２３の方に送り出される。
その後、トナー像が転写された記録部材６は定着装置３１に搬送され加熱・加圧されて記録部材６上のトナー像が定着されフルカラー画像が出力される。
【００１９】
図２に示している画像形成装置１では、図１に示す画像形成装置１と異なり、中間転写ベルトを配置していない。記録媒体を直接搬送ベルトで搬送しながら、４つのイエロー，シアン，マゼンタ，ブラック作像ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋが形成した各色のトナー画像を直接記録部材６上に重ね合わせて転写する。その後は、図１に記載の画像形成装置１と同様に、記録部材６は定着装置３１に搬送され加熱・加圧されて記録部材６上のトナー像が定着されフルカラー画像が出力される。
また、トナーマークセンサ（ＴＭセンサ）２５は、正反射型や拡散型センサによって搬送ベルト２４上のトナー像濃度、各色位置測定を行い、画像濃度や色合わせを調整する。
また、図３は、本発明の現像剤担持体を適用するプロセスカートリッジの構成を示す図である。
図３では、これで、一つのプロセスカートリッジ２を形成しているが、プロセスカートリッジ１０は、感光体１１と、帯電装置１２、現像装置１３、クリーニング装置１５、潤滑剤塗布装置のいずれか一つ以上を一体的に支持していて、画像形成装置１に着脱可能になっていればよく、本実施形態のプロセスカートリッジ２に限定するものではない。
【００２０】
図４は、本発明の現像装置の一実施形態の構成を説明する図である。
現像装置１３は、非一成分現像剤（以下、単に「トナー」と記すことがある。）を収容し、貯留しておくトナー供給室１３１と、その下にトナー供給室１３１のトナーが凝集しないようにするトナーを攪拌するトナー攪拌部材１３５、感光体１１に接触又は近接した位置に回転可能に配置される現像剤担持体１３４と、現像剤担持体１３４に接触して回転可能に配置され現像剤担持体１３４にトナーを供給し、かつ、現像後に現像剤担持体１３４上に残っているトナーを回収するするトナー供給回収部材１３７と、現像剤担持体１３４の表面の移動方向に対してトナー供給回収部材１３７よりも下流、かつ、感光体１１と接触又は近接した位置よりも上流となる位置に配置され、現像剤担持体１３４上のトナーの量を規制すると同時に摩擦帯電させる現像剤規制部材１３６とから構成される。
また、現像剤担持体１３４は、図示しない高圧電源から所定の現像バイアスが印加される。この現像バイアスを印加することで、感光体１１と現像剤担持体１３４との間に電位差を設け、電界を形成してトナーを現像させることができる。
トナー供給回収部材１３７は導電性のシャフトを表面には空孔(セル)を有した構造の発泡材料で被覆された構成であり、現像装置１３内のトナーを効率よく付着させて取り込むと共に、現像剤担持体１３４との当接部での圧力集中によるトナー劣化を防止している。その発泡材料は、導電性シャフトと発泡材料表面との間にＤＣ（直流）１００［Ｖ］程度バイアスを印加した際に１０３〜１０１４Ω程度の電気抵抗となるように設定される。
トナー供給回収部材１３７には、現像剤担持体１３４に印加する現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の供給バイアスが印加される。この供給バイアスは、現像剤担持体１３４との当接部で予備帯電されたトナーを現像剤担持体１３４に押し付ける方向に作用する。トナー供給回収部材１３７は、図４に向かって時計回りの方向に回転し、現像剤担持体１３４に付着したトナーを回収しつつ、表面に付着させたトナーおよび近傍のトナーを現像剤担持体１３４の表面に塗布供給する。
【００２１】
現像剤規制部材１３６は、ＪＩＳ記号でＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰのステンレス鋼又はリン青銅等の金属板バネ材料を用い、自由端側を現像剤担持体１３４表面に１０〜１００［Ｎ／ｍ］の線圧で当接させたもので、その線圧下を通過したトナーを薄層化すると共に、主に摩擦帯電によって電荷を付与する。さらに、現像剤規制部材１３６には、場合によっては、現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の規制バイアスが印加される。ただし、オフセットの方向はこれに限ったものではなく、オフセットを０もしくはオフセットの方向を変えてもよい。
また、この現像剤規制部材１３６は、その先端側は、斜め上方に向けて直線状に折り曲げられている折り曲げ部を有する。その現像剤規制部材１３６に対する折り曲げ部の折り曲げ角度は、９０度以上にする。ここで現像剤規制部材１３６は、折り曲げられている部分が現像剤担持体１３４の周面に当接している。そして、現像剤規制部材１３６の折り曲げ部の延長線よりも下方に前記トナー攪拌部材１３５は設けられている。より具体的には、トナー攪拌部材１３５の先端の周回線は、前記延長線より下方に位置している。このようにトナー攪拌部材７４を配置することにより、現像剤規制部材１３６を通過することができない現像剤担持体１３４上のトナーをトナー供給部材１３７上に搬送することが可能となるからである。仮に、図４に示すように、現像剤規制部材１３６の延長線上にトナー攪拌部材７４が存在すると、現像剤規制部材１３６で掻き取られたトナーの流れが阻害されることになり、トナーの滞留を十分に防止することができなくなる可能性がある。
そして、トナー攪拌部材１３５の先端の周回線と前記延長線との最短距離が５ｍｍ以下にされている。最短距離を５ｍｍ以下とするのは、５ｍｍを超えるとトナー攪拌部材１３５による搬送力が伝わり難くなるからである。
また、感光体１１上に現像されずに現像剤担持体１３４上に残されたトナーが再び現像装置１３内へと戻る部分には、図示しないトナーシール部材が現像剤担持体１３４に当接して設けられ、トナーが現像装置１３外部に漏れ出ないように封止される。また、前記トナーシール部材は現像剤担持体１３４上のトナーと接触してトナーを除電している。
【００２２】
また、感光体１１は反時計回りの方向に回転しており、従って現像剤担持体１３４表面は感光体１１との対向位置において感光体１１の進行方向と同方向に移動する。
この現像剤担持体１３４上の、現像剤規制部材１３６によって薄層化され、現像剤担持体１３４の回転によって感光体１１との対向位置へ搬送され、現像剤担持体１３４に印加された現像バイアスと感光体１１上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体１１表面に移動し現像される。
【００２３】
現像剤担持体１３４は時計回りの方向に回転し、表面に保持したトナーを現像剤規制部材１３６および感光体１１との対向位置へと搬送する。
図５は、本発明の現像剤担持体の構成を示す図である。
図５に示すように、現像剤担持体１３４は、芯金１３４ａと弾性層１３４ｂとから構成されている。弾性層１３４ｂは、芯金シャフトにゴム等のエラストマによる弾性層を被覆したローラ形状を有している。芯金の外周に形成された弾性層は、その表面はトナーと逆の極性に帯電し易い材料からなる。弾性層１３４ｂは、感光体１１との接触状態を均一に保つ為に、ＪＩＳ−Ａで、３０〜４５°以下の硬度の低弾性ゴムで形成されている。さらに、現像バイアスを作用させるために体積抵抗を１０３〜１０１１Ω・ｃｍの電気抵抗値に設定される。
【００２４】
図６は、現像剤担持体上で搬送されるトナーの状態を説明する図である。
（ａ）に示すように、真円度の高い現像剤担持体１３４を用いると、現像剤規制部材１３６との間で、通過するトナー量に変化が少ないために現像剤規制部材１３６に付着したナーは掻き取られないまま、現像剤規制部材１３６上で付着し、次第に、トナーの衝突による熱及び／又は圧力によって固着する。さらに、通過するトナー量に変化が少ないことから、一度固着したトナーを掻き取るような衝撃が発生しにくい。
それに対して、（ｂ）に示すように、真円度の低い現像剤担持体１３４を用いると、現像剤規制部材１３６との間で、通過するトナー量に変化が大きいことから、現像剤規制部材１３６に付着したトナーが生じても、通過するトナー量に変化が大きいことから、一度固着したトナーを掻き取るような衝撃が発生し、掻き取ることができる。
【００２５】
したがって、真円度が低すぎると、現像剤担持体１３４と現像剤規制部材１３６との間が一定しないことから、通過するトナー量が不均一になり、形成されるトナー画像の、特に、ベタのある画像では画像濃度がまだらに不均一になることがある。
このために、周期的な凸凹を表す真円度として、現像剤担持体１３４の表面の凸凹を、信号としてＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を施してＦＦＴ処理結果を算出する。よく知られているようにフーリエ変換は、フーリエ積分を利用して信号に含まれる周波数を抽出する一連の計算をいうもので、周期的に生じる速度変動があれば、その周期の逆数の周波数に対して、縦軸における振幅でその凸凹の変動を表すことができる。フーリエ変換が無限に連続する信号を前提にするのに対し、回転方向における凸凹の変動は、有限なので信号を離散的に処理する離散フーリエ変換を用いられる。このように、ＦＦＴは離散フーリエ変換のうち計算量が低減されたアルゴリズムを言う。
そこで、現像剤担持体１３４の回転方向の周期的な凸凹変動に対応した周波数を有する回転の変位である周波数に対する振幅・位相を抽出し、この振幅及び位相に基づいて現像剤担持体１３４の回転方向の凸凹を規制する。
【００２６】
本発明の現像剤担持体１３４は、周波数ｆ（１／ｍｍ）が０．０８≦ｆ≦０．２３に振幅が最大値を有する。
ここにいう周波数ｆ（１／ｍｍ）が０．０８≦ｆ≦０．２３に振幅が最大値を有することは、実際の現像剤担持体１３４においてには、表面に最大４．３〜１２．５ｍｍ周期のうねりを有することを示している。これによって、体積平均粒径が６〜１０μｍの範囲にあるトナーでは、最大４．３〜１２．５ｍｍの範囲で大きな凸凹が現れる現像剤担持体１３４では、現像剤規制部材１３６に付着したナーが生じても、通過するトナー量に変化が大きいことから、一度固着したトナーを掻き取るような衝撃が発生し、掻き取ることができる。
これによって、真円度の高い、つまり断面が真円に近い現像剤担持体１３４の場合、規制部に突入するトナー量は時間変化なくほぼ一定であるためトナーの振動は小さい。従ってトナー薄層の形成が進行していくと、ある時点でトナーが現像剤規制部材１３６に引っ掛かり、そこを起点にトナーが滞留して付着や固着が引き起こされる可能性が高い。それに対して真円度が低い、例えば断面が楕円の形状をした現像剤担持体１３４の場合、規制部に突入するトナー量はローラ上の地点で様々なため、トナーの振動は大きくなり、結果としてトナー滞留を抑制し付着や固着の誘発を低減することが可能である。
この現像剤担持体１３４の場合、現像システムとして必要な部材は供給ローラと現像剤担持体１３４、現像剤規制部材１３６、感光体１１といった一成分現像方式としては一般的な部材だけで足りて余分な装置を必要とせず、省スペース化が可能である。また、現像剤担持体１３４の真円度を低くするにはローラの研磨工程を省けばいいので、コストを抑えることができる。
また、本発明の現像剤担持体１３４は、表面の凹凸の最大高低差が１０〜２０μｍの範囲にある。現像剤担持体１３４はその表面の凸凹の最大高低差が２０μｍを越えると、現像剤担持体表面の場所によるトナー搬送量の違いが大きくなりすぎて、形成された画像における濃淡ムラが発生してしまう。逆に、１０μｍに満たないと、トナー搬送量の違いが小さく、衝撃が発生しにくく、一度固着したトナーを掻き取るような効果を得ることが難しくなる。
【００２７】
また、本発明の現像剤担持体１３４は、上述したように、弾性層１３４ｂは、感光体１１との接触状態を均一に保つ為に、ＪＩＳ−Ａで、３０〜４５°以下の硬度の低弾性ゴムで形成されている。これによって、ＪＩＳ−Ａ硬度が４５°を超える硬度の高いゴムの場合、トナーや現像剤担持体１３４と当接する感光体１１や現像剤規制部材１３６などの部材にストレスを与えてしまう。逆に、ＪＩＳ−Ａ硬度が３０°未満の硬度の低いゴムの場合、変形しやすく、トナー搬送量の違いが小さく、衝撃が発生しにくく、一度固着したトナーを掻き取るような効果を得ることが難しくなる。
低弾性ゴムとしては、エピクロロヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、天然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ＮＢＲ、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴムなどから選択される１種、及びこれらの２種以上の混合物を用い、さらに、架橋してゴム状物質とするために、架橋剤、加硫剤を添加することができる。有機過酸化物架橋、及び硫黄架橋のいずれの場合でも、加硫助剤、加硫促進剤、加硫遅延剤などを用いることもできる。さらにまた、上記以外にもゴム配合剤として一般に用いられている発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤などを、特性を損なわない範囲で添加することができる。
本発明による硬い皮膜を有するような場合、弾性体は硬い皮膜に追従する必要があるため、ある程度の硬さが必要であり、上述の弾性体のなかでも特にＥＰＤＭ、ＮＢＲ、エピクロルヒドリンゴムなどがよい。硬さ以外にも電気特性、特に電気抵抗が重要であり、弾性体の場合には、抵抗を調整するために、種々の導電性付与剤を添加することができる。導電性材料としては、粉体としては、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラックなどの導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴなどのゴム用カーボン、酸化処理などを施したカラー用カーボン、熱分解カーボン、インジウムドープ酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、銅、銀、ゲルマニウムなどの金属、及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレンなどの導電性ポリマーなどを挙げることができる。
【００２８】
さらに、この弾性層１３４ｂの表面に表層１３４ｂ２を有する。この表層１３４ｂ２は、例えば、ディップ法、スプレーコート、ロールコートなどの種々のコーティングを行なうことで得られる。表面層としてはアクリル微粒子、ニグロシン系帯電制御材などの荷電制御粒子を表面層に分散させたり、あるいはアミノ樹脂などの熱硬化性樹脂による表面皮膜を形成することができるが、トナーへの荷電付与能力とその安定性から窒素含有の樹脂を表面層に存在させることが有効である。とくに、窒素含有の樹脂として、アミノ基と反応して硬化する反応性基（ヒドロキシ基、カルボキシル基、シラノール基、メチロール基等）を有する硬化前駆体とポリアミン架橋剤との硬化反応による表面層であることが特に好ましい。この場合、ポリアミン架橋剤としては、トリアジン（１−３−５トリアジン）構造のポリアミン、例えばメラミン、グアナミン化合物を好ましく用いることができる。ポリウレタン、ポリシリコーン等の樹脂を用いることが好ましい。これによって、トナーの帯電性をマイナスにすることができ、さらに、熱安定性があり、また極めて優れた柔軟性、電気絶縁性を示し、機械的応力（磨耗、衝撃等）に対しても耐えることができる。
【００２９】
さらに、表層１３４ｂ２は、有機系の球状微粒子を含むことがある。表層表面に球状の微粒子があることで、トナーの掻き取り性能の向上が期待できる。有機系の球形微粒子としては、どのような樹脂でもよく、限定しないが、球形微粒子を形成する樹脂としては、水系媒体中で分散体を形成しうる樹脂であれば、いかなる樹脂であっても使用でき、微細球状樹脂粒子の分散体であることが好ましい。球形微粒子は、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよいが、例えはビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、２種以上を併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の分散体が得られやすいという観点からビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂が挙げられる。
さらに、球形微粒子の体積平均粒径が、１０〜２０μｍの範囲にある。弾性層１３４ｂの表面の凸凹と同じにすることで、球形微粒子の体積平均粒径が２０μｍを越えると、現像剤担持体表面の場所によるトナー搬送量の違いが大きくなりすぎて、形成された画像における濃淡ムラが発生してしまう。逆に、１０μｍに満たないと、トナー搬送量の違いが小さく、衝撃が発生しにくく、一度固着したトナーを掻き取るような効果を得ることが難しくなる。ただし、粒径分布が狭いことが好ましく、体積平均粒径と個数平均粒径との比として、１．０１〜１．５０の範囲が好ましい。これによって、製造時における媒体中に分散させておくことにより、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である。粒度分布の測定方法は、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。
さらに、球状粒子が表層１３４ｂ２から一部露出して存在している。表層１３４ｂ２から突出させることで、トナーの搬送性が安定し、通過するトナー量に変化が大きいことから、一度固着したトナーを掻き取るような衝撃が発生し、掻き取ることができる。
【実施例】
【００３０】
（実施例１ないし４）
図７は、本発明の現像剤担持体の実施形態を示す図である。
（実施例１）
図７（ａ）に示すように、弾性層は、直径φ６ｍｍの金属シャフトの真金の表面の外周に日本ゼオン社製エピクロロヒドリンゴムＨｙｄｒｉｎ  Ｔ３１０６を肉厚３ｍｍで形成している。その後で、研磨装置として水口製作所製のＬＥＯ−６００−Ｆ４Ｌ−ＢＭＥ及び研磨液ＳＺＣで研磨を行った。その上に、三井化学社製ヘキサメチレンジイソシアネートＤ１７０Ｎを３重量部、同社製ポリウレタンポリオールＡ２７８９を２．５重量部、富士色素社製カーボンブラックを４．８重量部、メチルエチルケトン２．５重量部、酢酸ブチル６重量部、酢酸エチル５４重量部の混合溶媒に溶解させ、触媒に日東化成社製ネオスタンＵ−８２０を０．２１重量部添加して、塗液を調整した。スプレーコートで基層の上から塗膜を作製し、１５０℃で１時間アニール処理して塗膜を熱硬化させた。
（実施例２）
図７（ｂ）に示すように、弾性層は、直径φ６ｍｍの金属シャフト表面にＩＰＳＩＯ  ＳＰ  Ｃ３１０に搭載されている現像剤担持体をそのまま用いている。この現像剤担持体を、研磨装置として水口製作所製のＬＥＯ−６００−Ｆ４Ｌ−ＢＭＥ及び研磨液ＳＺＣで研磨を行った。その上に、三井化学社製ヘキサメチレンジイソシアネートＤ１７０Ｎを３重量部、同社製ポリウレタンポリオールＡ２７８９を２．５重量部、富士色素社製カーボンブラックを４．８重量部、メチルエチルケトン２．５重量部、酢酸ブチル６重量部、酢酸エチル５４重量部の混合溶媒に溶解させ、触媒に日東化成社製ネオスタンＵ−８２０を０．２１重量部添加して、塗液を調整した。スプレーコートで基層の上から塗膜を作製し、１５０℃で１時間アニール処理して塗膜を熱硬化させた。
【００３１】
図８は、本発明の現像剤担持体の他の実施形態を示す図である。
（実施例３）
図８（ａ）に示すように、弾性層は、直径φ６ｍｍの金属シャフトの真金の表面の外周に日本ゼオン社製エピクロロヒドリンゴムＨｙｄｒｉｎ  Ｔ３１０６を肉厚３ｍｍで形成している。その後で、研磨装置として水口製作所製のＬＥＯ−６００−Ｆ４Ｌ−ＢＭＥ及び研磨液ＳＺＣで研磨を行った。その上に、三井化学社製ヘキサメチレンジイソシアネートＤ１７０Ｎを３重量部、同社製ポリウレタンポリオールＡ２７８９を２．５重量部、富士色素社製カーボンブラックを４．８重量部、メチルエチルケトン２．５重量部、酢酸ブチル６重量部、酢酸エチル５４重量部の混合溶媒に溶解させ、積水化成品工業社製の高架橋型ＰＭＭＡ球状微粒子（２０ｍｍ）を０．２７重量部添加し、触媒に日東化成社製ネオスタンＵ−８２０を０．２１重量部添加して、塗液を調整した。スプレーコートで基層の上から塗膜を作製し、１５０℃で１時間アニール処理して塗膜を熱硬化させた。
（実施例４）
図８（ｂ）に示すように、弾性層は、直径φ６ｍｍの金属シャフト表面にＩＰＳＩＯ  ＳＰ  Ｃ３１０に搭載されている現像剤担持体をそのまま用いている。この現像剤担持体を、研磨装置として水口製作所製のＬＥＯ−６００−Ｆ４Ｌ−ＢＭＥ及び研磨液ＳＺＣで研磨を行った。その上に、三井化学社製ヘキサメチレンジイソシアネートＤ１７０Ｎを３重量部、同社製ポリウレタンポリオールＡ２７８９を２．５重量部、富士色素社製カーボンブラックを４．８重量部、メチルエチルケトン２．５重量部、酢酸ブチル６重量部、酢酸エチル５４重量部の混合溶媒に溶解させ、積水化成品工業社製の高架橋型ＰＭＭＡ球状微粒子（２０ｍｍ）を０．２７重量部添加し、触媒に日東化成社製ネオスタンＵ−８２０を０．２１重量部添加して、塗液を調整した。スプレーコートで基層の上から塗膜を作製し、１５０℃で１時間アニール処理して塗膜を熱硬化させた。
【００３２】
（比較例１）
現像剤担持体は、ＩＰＳＩＯ  ＳＰ  Ｃ２２０に搭載されているのをそのまま用いた。（比較例２）
現像剤担持体は、ＳＡＭＳＵＮＧ社製ＣＬＰ６６０ＤＮに搭載されているのをそのまま用いた。
（比較例３）
弾性層は、直径φ６ｍｍの金属シャフト表面に、外周にダイソー社製エピクロロヒドリンゴム  エピクロマーを肉厚３ｍｍで形成している。その後で、研磨装置として水口製作所製のＬＥＯ−６００−Ｆ４Ｌ−ＢＭＥ及び研磨液ＳＺＣで研磨を行った。その上に、三井化学社製ヘキサメチレンジイソシアネートＤ１７０Ｎを３重量部、同社製ポリウレタンポリオールＡ２７８９を２．５重量部、富士色素社製カーボンブラックを４．８重量部、メチルエチルケトン２．５重量部、酢酸ブチル６重量部、酢酸エチル５４重量部の混合溶媒に溶解させ、積水化成品工業社製の高架橋型ＰＭＭＡ球状微粒子（２０ｍｍ）を０．２７重量部添加し、触媒に日東化成社製ネオスタンＵ−８２０を０．２１重量部添加して、塗液を調整した。スプレーコートで基層の上から塗膜を作製し、１５０℃で１時間アニール処理して塗膜を熱硬化させた。
【００３３】
これらの実施例１ないし４、比較例１ないし３の現像剤担持体１３４の真円度を、ミツトヨ社製の高精度真円度・円筒形状測定機ラウンドテスト  ＲＡＨ−５１００Ａを用いてを測定した。
図９は、真円度の測定で、周波数と振幅との関係を示すグラフである。
図９に示すように、真円度の測定で、パワースペクトルを作製し、そこから最大振幅の周波数（１／ｍｍ）の値を読み取った。
また、このときに、同時に、真円度測定で得られた粗さ曲線において、最も高い点と低い点の差である最大高低差を測定した。
【００３４】
＜実験方法＞
実施例１ないし４、比較例１ないし３の画像出しをして画像評価を行った。
現像装置および画像形成装置は（株）リコー製ＩＰＳｉＯ  ＳＰ  Ｃ３１０を改造して用いた。
トナーは、マイナス極性に帯電するものを用いた。
評価は、以下の白スジ、搬送性で行った。
＜白スジ＞
５％チャート３Ｐ／Ｊで５０００枚の耐久を行ったときの画像に入る白スジの度合いを評価した。
○：０本
△：１〜９本
×：１０本以上
＜搬送性＞
白スジと同じ条件による実機耐久における現像剤担持体上トナーのＭ／Ａの変化を評価した。
○：１５％未満
△：１５〜３０％未満
×：３０％以上
【００３５】
【表１】
0005742296.tif 000002
表１から明らかなように、実施例１ないし４はいずれも、白スジ、搬送性が○であったが、比較例１ないし３はいずれも、白スジ、搬送性が×ないし△であり、実用上問題のある範囲であった。
【符号の説明】
【００３６】
１  画像形成装置
２  給紙装置
３  画像形成部
４  スキャナ部
５  原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
６  トナー
１０  作像ユニット（プロセスカートリッジ）
１１  感光体
１２  帯電装置
１３  現像装置
１３１  トナー供給室
１３４  現像剤担持体
１３４ａ  芯金
１３４ｂ  弾性層
１３４ｂ２  表層
１３４ｃ  球状微粒子
１３５  トナー攪拌部材
１３６  現像剤規制部材
１３７  供給部材
１４  転写ローラ
１５  クリーニング装置
２０  転写装置
２１  中間転写ベルト
２１１、２１２、２１３  支持ローラ
２２  ベルトクリーニング装置
２３  ２次転写ローラ
２４  搬送ベルト
２５  ＴＭセンサ
３０  露光装置
３１  定着装置
４０  給紙カセット
４２  ピックアップローラ
４３  搬送ローラ
４４  レジストローラ
４７  排出ローラ
４８  排紙トレイ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特開２００７−２３２９９０
【図１】
0005742296.tif 000003
【図２】
0005742296.tif 000004
【図３】
0005742296.tif 000005
【図４】
0005742296.tif 000006
【図５】
0005742296.tif 000007
【図６】
0005742296.tif 000008
【図７】
0005742296.tif 000009
【図８】
0005742296.tif 000010
【図９】
0005742296.tif 000011