(57)【要約】【課題】表面に形成した複数の溝に対応して現れるピッチムラが目立たない高画質の可視像を形成することができる現像剤担持体を有する現像装置を提供すること。【解決手段】現像スリーブ１２の周長をＬ、現像スリーブ１２の周方向に現れる１周当たりの溝１３の数をｎ、現像領域Ａでの現像スリーブ１２の表面の線速をＶｓ、現像領域Ａでの感光体ドラム１００の表面の線速をＶｐとする。トナー像上に現れる溝１３と対応したスジ状のピッチムラを視認できなくなる状態のピッチムラの最大ピッチをＰとしたとき、ｎ≧（Ｌ・Ｖｐ）／（Ｐ・Ｖｓ）の関係式を満足する構成とする。これにより、現像された可視像上に現れる現像スリーブ１２の表面の各溝と対応したスジ状のピッチムラが目立たない高画質の可視像を形成できるようになる。【選択図】　図１
2004020581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持して回転する表面に複数の溝が形成された現像剤担持体を有し、潜像担持体の表面と上記現像剤担持体の表面とが対向する現像領域に、該現像剤担持体により現像剤を担持・搬送して、上記潜像担持体上の潜像を可視像化する現像装置において、
上記現像剤担持体の表面の回転方向に沿った周長をＬ、該現像剤担持体の周方向に現れる１周当たりの溝の数をｎ、上記現像領域での現像剤担持体の表面の線速をＶｓ、上記現像領域での潜像担持体の表面の線速をＶｐ、上記可視像上に現れる上記溝と対応したスジ状のピッチムラを視認できなくなる状態の該ピッチムラの最大ピッチをＰとしたとき、
ｎ≧（Ｌ・Ｖｐ）／（Ｐ・Ｖｓ）
の関係式を満足するように構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記最大ピッチＰを、０．５ｍｍとしたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２の現像装置において、
上記現像剤担持体の表面の溝の深さを、０．０１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下としたことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の現像装置において、
上記現像剤担持体の表面の溝の断面形状を、Ｖ字状としたことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の現像装置において、
上記現像剤は、トナーと磁性粒子とを含む２成分現像剤からなり、該磁性粒子の粒径が２０μｍ以上、５０μｍ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、
上記磁性粒子は、磁性体からなる芯材の表面に樹脂コート膜を被覆して構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項６の現像装置において、
上記樹脂コート膜は、熱可塑性樹脂とグアナミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に、帯電調整剤を含有させて構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６又は７の現像装置において、
上記現像剤は、磁性体を含有し、
上記現像剤担持体の内部に、該現像剤担持体の表面に法線方向磁力と接線方向磁力とを発生させる磁界発生手段が設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６又は７の現像装置において、
上記現像剤は、トナーと磁性粒子とを含む２成分現像剤からなり、
上記現像剤担持体の内部に設けられて、該現像剤担持体の表面に法線方向磁力と接線方向磁力とを発生させる磁界発生手段と、
上記現像剤担持体の表面に担持されて搬送される現像剤の量を規制する第１の規制部材と、
該第１の規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、
該現像剤収容部に隣接して形成された上記現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部と、
上記現像剤収容部の、上記第１の規制部材よりも上記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側に配設され、該現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇して該現像剤の層厚が増加した場合に、該現像剤収容部へ搬送される現像剤の増加分を規制する第２の規制部材とを備え、
上記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度の変化により、該現像剤とトナーとの接触状態を変化させて、該現像剤中へのトナー取り込み状態を変化させるように構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６又は７の現像装置において、
上記現像剤は、トナーと磁性粒子とを含む２成分現像剤からなり、
上記現像剤担持体は、上記２成分現像剤を磁気ブラシ状に形成して担持する２成分現像剤担持体に対向して配置したトナー担持体で構成され、
該トナー担持体と上記２成分現像剤担持体との間に形成した電界により、該２成分現像剤担持体上の磁気ブラシ中のトナーを該トナー担持体上に供給し、該トナー担持体上に供給したトナーを上記現像領域に搬送して、上記潜像担持体上に形成した潜像を現像するように構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６又は７の現像装置における現像剤担持体であって、
円筒状の素管の表面に引き抜き加工により上記各溝を形成したことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項１２】
請求項１１の現像剤担持体において、
上記各溝のピッチは、上記最大ピッチＰ以下であることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項１３】
請求項１１又は１２の現像剤担持体において、
上記各溝が、上記現像剤担持体の表面に沿ったスパイラル形状に形成されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項１４】
請求項１１、１２又は１３の現像剤担持体において、
表面にサンドブラスト処理が施されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項１５】
複数の溝が形成された表面に現像剤を担持して回転する現像剤担持体を有する現像装置を用いて、該現像剤担持体の表面と、潜像を担持して回転する潜像担持体の表面とが互いに対向して同方向に移動する現像領域に、該現像剤担持体上の現像剤を搬送して、該潜像担持体上の潜像を可視像化する画像形成方法において、
上記現像剤担持体の表面の回転方向に沿った周長をＬ、該現像剤担持体の周方向に現れる１周当たりの溝の数をｎ、上記現像領域での現像剤担持体の表面の線速をＶｓ、上記現像領域での潜像担持体の表面の線速をＶｐ、上記可視像上に現れる上記溝と対応したスジ状のピッチムラを視認できなくなる最大ピッチＰをＰ≧０．５としたとき、
上記現像領域における上記潜像担持体の表面と上記現像剤担持体の表面との線速比Ｖｐ／Ｖｓが、
Ｖｐ／Ｖｓ≦ｎ・（Ｐ／Ｌ）
の関係式を満足する条件下で画像形成を行うことを特徴とする画像形成方法。
【請求項１６】
表面に潜像を担持して回転する潜像担持体と、
該潜像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
該潜像担持体と対向する現像領域に現像剤を担持・搬送して、該潜像担持体の表面に形成した潜像を現像剤により可視像化する現像剤担持体を備えた現像装置とを有する画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０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１７】
請求項１６の画像形成装置において、
上記潜像担持体と上記現像剤担持体とのニップで形成される上記現像領域のニップ幅をＮとし、該現像剤担持体の表面に形成された各溝のピッチをＭｐとしたとき、
Ｎ≧Ｍｐ
の関係式を満足するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７の画像形成装置において、
上記現像装置は、上記潜像担持体の表面の回転方向に沿って対向配置した複数個の現像剤担持体を有し、各現像剤担持体により担持・搬送される異なる色の現像剤で、該潜像担持体の表面に各色の可視像を順次重ね合わせて形成するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１６又は１７の画像形成装置において、
上記現像装置は、回転軸を中心として上記現像領域に向けて順次公転することにより上記潜像担持体の表面と対向する複数個の現像剤担持体を有し、各現像剤担持体により担持・搬送される異なる色の現像剤で、該潜像担持体の表面に各色の可視像を順次重ね合わせて形成するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
請求項１６又は１７の画像形成装置において、
上記潜像担持体と上記潜像形成手段と上記現像装置現像手段とで複数個の画像形成ユニットを構成し、各画像形成ユニットを被転写体の搬送経路に沿って配設して、各画像形成ユニットの潜像担持体上に形成した異なる色の可視像を上記被転写体上に順次重ね合わせて転写するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に多数の溝を形成した現像剤担持体を有する現像装置に関するものである。また、現像装置に搭載されて現像剤を担持・搬送する現像剤担持体に関するものである。また、上記現像装置を備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の現像装置として、現像剤を担持・搬送する現像剤担持体の表面と潜像担持体の表面とが対向する現像領域で、現像剤担持体の表面に汲み上げた現像剤により、潜像担持体上の潜像を可視像化するものがある。この種の現像装置では、その現像剤担持体表面への現像剤汲み上げ量の低下により、可視像にざらつきが生じたり、ハーフトーン画像にムラが発生したりして、画像のボソツキ化を招くようになる。従って、この種の現像装置を用いて高画質な可視像を形成するためには、現像剤担持体表面への現像剤汲み上げ量を安定化させる必要がある。
【０００３】
この現像剤担持体表面への現像剤汲み上げ量は、現像剤担持体表面の摩擦抵抗に大きく影響され、現像剤担持体表面の摩擦抵抗が小さくなるに従って低下するることが判っている。従って、現像剤担持体表面への現像剤汲み上げ量を安定化させるためには、現像剤担持体表面の摩擦抵抗を大きくすることが有効である。この現像剤担持体表面の摩擦抵抗を大きくする方法の１つに、サンドブラスト処理により、現像剤担持体表面に細かな凹凸を形成する方法がある（特公平１−５７１１号公報）。しかしながら、このサンドブラスト処理により形成された現像剤担持体表面の凹凸は、現像剤の摺擦による表面の磨耗によって消失し易い。従って、このようなサンドブラスト処理を施した現像剤担持体では、その表面の経時的な磨耗により、その表面の摩擦抵抗が次第に低下してしまう不具合があった。このため、このような現像剤担持体では、その表面への現像剤汲み上げ量を長期にわたって安定した状態に維持することが難しいという問題があった。
【０００４】
この問題を解消する現像剤担持体として、例えば、特開２０００−３２１８６４号公報の「現像ローラ」がある。この現像ローラは、その表面の軸方向に沿って形成した複数の溝により、表面の摩擦抵抗を高めて現像剤汲み上げ量を安定させるようにしたものである。この現像ローラは、表面に形成した溝の経時的な磨耗による消失が起こり難く、その表面の摩擦抵抗の低下が少ない。従って、この現像ローラは、その表面への現像剤汲み上げ量を長期にわたって安定した状態に維持することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述のような表面に複数の溝を形成した現像剤担持体を有する現像装置においては、現像された可視像（トナー像）上に、表面の各溝と対応したスジ状のピッチムラ（バンディング）が現れるという問題がある。このようなピッチムラが可視像上に現れる主な原因は、潜像担持体の表面に対し、現像剤担持体の表面が対向している部位と、各溝が対向している部位とで、現像領域の現像電界や磁界の強さが異なるためとされている。
このため、このような表面に複数の溝を形成した現像剤担持体を有する現像装置においては、従来より、可視像のピッチムラによる画質低下を抑えることが大きな課題となっている。特に、複数色の可視像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置においては、上記ピッチムラが各色の可視像上に現れることによって著しい画質低下を招く虞が高い。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものである。その目的とするところは、表面に形成した複数の溝に対応して現れるピッチムラが目立たない高画質の可視像を形成することができる現像剤担持体を有する現像装置を提供することである。
【０００７】
【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、現像剤を担持して回転する表面に複数の溝が形成された現像剤担持体を有し、潜像を担持して回転する潜像担持体の表面と上記現像剤担持体の表面とが対向する現像領域に、該現像剤担持体により現像剤を担持・搬送して、上記潜像担持体上の潜像を可視像化する現像装置において、上記現像剤担持体の表面の回転方向に沿った周長をＬ、該現像剤担持体の周方向に現れる１周当たりの溝の数をｎ、上記現像領域での現像剤担持体の表面の線速をＶｓ、上記現像領域での潜像担持体の表面の線速をＶｐ、上記可視像上に現れる上記溝と対応したスジ状のピッチムラを視認できなくなる状態の該ピッチムラの最大ピッチをＰとしたとき、ｎ≧（Ｌ・Ｖｐ）／（Ｐ・Ｖｓ）の関係式を満足するように構成されていることを特徴とするものである。
この現像装置においては、上記現像剤担持体の表面に、上記関係式を満足する数ｎの溝が形成される。上記可視像上に現れる上記ピッチムラのピッチは、この現像剤担持体上に形成された各溝のピッチと対応している。つまり、このピッチムラのピッチＰｘは、現像剤担持体の表面の周長Ｌを各溝の数ｎで割った溝ピッチ（Ｌ／ｎ）に、潜像担持体と現像剤担持体との線速比Ｖｐ／Ｖｓを乗じた値、Ｐｘ＝（Ｌ／ｎ）×（Ｖｐ／Ｖｓ）となる。この式から明らかなように、ピッチムラのピッチＰｘは、溝の数ｎが少なくなるほど大きくなり、溝の数ｎが多くなるほど小さくなる。ここで、各溝の数ｎを最小とした場合、上記関係式ｎ≧（Ｌ・Ｖｐ）／（Ｐ・Ｖｓ）は、ｎ＝（Ｌ・Ｖｐ）／（Ｐ・Ｖｓ）となる。これらの式を整理すると、Ｐｘ＝Ｐとなる。つまり、この現像装置では、上記溝の数ｎを最小とした場合でも、式Ｐｘ＝Ｐのように、各溝と対応して可視像上に現れるピッチムラのピッチＰｘが、視認できない大きさのピッチＰになる。従って、この現像装置においては、上記可視像上に現れる上記現像剤担持体の表面の各溝と対応したスジ状のピッチムラが目立たない高画質の可視像を形成できるようになる。
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記最大ピッチＰを、０．５ｍｍとしたことを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１又は２の現像装置において、上記現像剤担持体の表面の溝の深さを、０．０１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下としたことを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の現像装置において、上記現像剤担持体の表面の溝の断面形状を、Ｖ字状としたことを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の現像装置において、上記現像剤は、トナーと磁性粒子とを含む２成分現像剤からなり、該磁性粒子の粒径が２０μｍ以上、５０μｍ以下であることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項５の現像装置において、上記磁性粒子は、磁性体からなる芯材の表面に樹脂コート膜を被覆して構成されていることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項６の現像装置において、上記樹脂コート膜は、熱可塑性樹脂とグアナミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に、帯電調整剤を含有させて構成されていることを特徴とするものである。
請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の現像装置において、
上記現像剤は、磁性体を含有し、上記現像剤担持体の内部に、該現像剤担持体の表面に法線方向磁力と接線方向磁力とを発生させる磁界発生手段が設けられていることを特徴とするものである。
請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の現像装置において、上記現像剤は、トナーと磁性粒子とを含む２成分現像剤からなり、上記現像剤担持体の内部に設けられて、該現像剤担持体の表面に法線方向磁力と接線方向磁力とを発生させる磁界発生手段と、上記現像剤担持体の表面に担持されて搬送される現像剤の量を規制する第１の規制部材と、該第１の規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部に隣接して形成された上記現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部と、上記現像剤収容部の、上記第１の規制部材よりも上記現像剤担持体の現像剤搬送方向上流側に配設され、該現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇して該現像剤の層厚が増加した場合に、該現像剤収容部へ搬送される現像剤の増加分を規制する第２の規制部材とを備え、上記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度の変化により、該現像剤とトナーとの接触状態を変化させて、該現像剤中へのトナー取り込み状態を変化させるように構成されていることを特徴とするものである。
請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の現像装置において、上記現像剤は、トナーと磁性粒子とを含む２成分現像剤からなり、上記現像剤担持体は、上記２成分現像剤を磁気ブラシ状に形成して担持する２成分現像剤担持体に対向して配置したトナー担持体で構成され、該トナー担持体と上記２成分現像剤担持体との間に形成した電界により、該２成分現像剤担持体上の磁気ブラシ中のトナーを該トナー担持体上に供給し、該トナー担持体上に供給したトナーを上記現像領域に搬送して、上記潜像担持体上に形成した潜像を現像するように構成されていることを特徴とするものである。
請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の現像装置における現像剤担持体であって、円筒状の素管の表面に引き抜き加工により上記溝を形成したことを特徴とするものである。
請求項１２の発明は、請求項１１の現像剤担持体において、上記各溝のピッチは、上記最大ピッチＰ以下であることを特徴とするものである。
請求項１３の発明は、請求項１１又は１２の現像剤担持体において、上記各溝が、上記現像剤担持体の表面に沿ったスパイラル形状に形成されていることを特徴とするものである。
請求項１４の発明は、請求項１１、１２又は１３の現像剤担持体において、表面にサンドブラスト処理が施されていることを特徴とするものである。
請求項１５の発明は、複数の溝が形成された表面に現像剤を担持して回転する現像剤担持体を有する現像装置を用いて、該現像剤担持体の表面と、潜像を担持して回転する潜像担持体の表面とが互いに対向して同方向に移動する現像領域に、該現像剤担持体上の現像剤を搬送して、該潜像担持体上の潜像を可視像化する画像形成方法において、上記現像剤担持体の表面の回転方向に沿った周長をＬ、該現像剤担持体の周方向に現れる１周当たりの溝の数をｎ、上記現像領域での現像剤担持体の表面の線速をＶｓ、上記現像領域での潜像担持体の表面の線速をＶｐ、上記可視像上に現れる上記溝と対応したスジ状のピッチムラを視認できなくなる最大ピッチＰをＰ≧０．５としたとき、上記現像領域における上記潜像担持体の表面と上記現像剤担持体の表面との線速比Ｖｐ／Ｖｓが、（Ｖｐ／Ｖｓ）≦ｎ・（Ｐ／Ｌ）の関係式を満足する条件下で画像形成を行うことを特徴とするものである。
請求項１６の発明は、表面に潜像を担持して回転する潜像担持体と、該潜像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体と対向する現像領域に現像剤を担持・搬送して、該潜像担持体の表面に形成した潜像を現像剤により可視像化する現像剤担持体を備えた現像装置とを有する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の現像装置を用いることを特徴とするものである。
請求項１７の発明は、請求項１６の画像形成装置において、上記潜像担持体と上記現像剤担持体とのニップで形成される上記現像領域のニップ幅をＮとし、該現像剤担持体の表面に形成された各溝のピッチをＭｐとしたとき、Ｎ≧Ｍｐの関係式を満足するように構成されていることを特徴とするものである。
請求項１８の発明は、請求項１６又は１７の画像形成装置において、上記現像装置は、上記潜像担持体の表面の回転方向に沿って対向配置した複数個の現像剤担持体を有し、各現像剤担持体により担持・搬送される異なる色の現像剤で、該潜像担持体の表面に各色の可視像を順次重ね合わせて形成するように構成されていることを特徴とするものである。
請求項１９の発明は、請求項１６又は１７の画像形成装置において、上記現像装置は、回転軸を中心として上記現像領域に向けて順次公転することにより上記潜像担持体の表面と対向する複数個の現像剤担持体を有し、各現像剤担持体により担持・搬送される異なる色の現像剤で、該潜像担持体の表面に各色の可視像を順次重ね合わせて形成するように構成されていることを特徴とするものである。請求項２０の発明は、請求項１６又は１７の画像形成装置において、上記潜像担持体と上記潜像形成手段と上記現像装置現像手段とで複数個の画像形成ユニットを構成し、各画像形成ユニットを被転写体の搬送経路に沿って配設して、各画像形成ユニットの潜像担持体上に形成した異なる色の可視像を上記被転写体上に順次重ね合わせて転写するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る現像装置、現像剤担持体、及び画像形成装置について説明する。図１に、後述する各実施形態に適用可能な構成を有する現像装置の一例を示す。この現像装置は、現像剤担持体としての現像ローラ１、現像剤を収容する現像ケーシング２、現像剤を攪拌・搬送する攪拌・搬送スクリュー３、現像ローラ１により担持・搬送される現像剤量を規制するドクタ４などで構成されている。現像剤担持体としての現像ローラ１は、図２に示すように、マグネットローラ１１と、現像スリーブ１２とで構成されている。マグネットローラ１１は、現像スリーブ１２に内蔵されており、その支軸１１ａを介して現像ケーシング２に固定配置されている。現像スリーブ１２は、マグネットローラ１１の支軸１１ａに回転自在に軸支されおり、図示しない駆動手段により、図１及び図３において、矢印方向に回転駆動される。ドクタ４は、その基端が現像ケーシング２に固定され、先端が現像スリーブ１２の表面に近接するように対向している。
【０００９】
この現像装置では、現像ケーシング２に収容する現像剤として、磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を用いている。この磁性キャリアとトナーとは、図１及び図３において、攪拌・搬送スクリュー３の回転により、攪拌されながら現像ローラ１に向けて搬送される。現像ローラ１に向けて搬送された現像剤は、マグネットローラ１１の磁極の磁力とドクタ４の規制作用とにより、現像スリーブ１２の回転に伴ってドクタ４の現像剤搬送方向上流側に滞留保持される。この滞留保持された現像剤は、現像スリーブ１２の回転により更に攪拌されて、現像剤中のトナーの摩擦帯電が促進される。トナーが摩擦帯電された現像剤は、現像スリーブ１２により担持・搬送され、ドクタ４の先端と現像スリーブ１２の表面との隙間を通過することで薄層化される。ドクタ４の先端付近には磁性体が設置されている。この磁性体は、現像ローラ１の対向磁力の方向性を均一化して、ドクタ４の先端と現像スリーブ１２の表面との隙間を通過する現像剤量のバラツキを抑えている。このようにして薄層化された現像剤は、現像スリーブ１２の回転により、潜像担持体としての感光体ドラム１００と現像ローラ１の現像スリーブ１２とが対向する現像領域Ａに向けて担持・搬送される。この現像領域Ａには、図示しない現像バイアス印加手段により現像ローラ１に所定の現像バイアスが印加されることによって、所定の現像電界が形成されている。感光体ドラム１００は、図３において矢印方向に回転するように構成されている。感光体ドラム１００の表面には、後述する潜像形成手段により静電潜像が形成されている。この静電潜像は、上記現像領域Ａに形成された現像電界の作用により、現像スリーブ１２の表面に担持されている現像剤中の帯電トナーにより可視像化される。
【００１０】
ところで、上述のような構成の現像装置により、高画質のトナー像を形成するためには、主として次の３つの要件が必要であることが判っている。
（１）現像ローラの現像剤汲み上げ量の安定化。
（２）磁性キャリアの小粒径化。
（３）現像剤の劣化の抑制。
【００１１】
上記（１）の要件を達成するためには、表面の軸方向に沿って複数の溝を形成し、表面の摩擦抵抗を高めて現像剤汲み上げ量を安定させるようにした現像ローラ１を用いることが好ましい。表面に溝を形成した現像ローラ１の一例を図４に示す。この現像ローラ１は、マグネットローラ１１の支軸１１ａの軸方向に沿うように、現像スリーブ１２の表面に複数の溝１３を形成したものである。この現像ローラ１は、図５に実線で示すように、その現像剤汲み上げ量が経時的に変化せず安定している。これに対し、現像スリーブ１２の表面にサンドブラスト処理を施した現像ローラ１の場合には、図５に破線で示すように、その現像剤汲み上げ量が経時的に変化し、トナー像のボソツキ化を招くようになる。このように、現像スリーブ１２の表面に溝１３を形成した現像ローラ１は、サンドブラスト処理を施したものよりも、現像剤の安定した搬送性を長期にわたって維持することができる。
【００１２】
ところが、現像スリーブ１２の表面に溝１３を形成した現像ローラ１は、前述したように、現像されたトナー像上に、現像スリーブ１２の表面の各溝１３と対応したスジ状のピッチムラ（バンディング）が現れるという問題があった。
【００１３】
この問題は、以下に説明する第１乃至第４の実施形態に係る現像装置を用いることにより解決することができる。なお、以下の各実施形態に係る現像装置の各構成要素のうち、図１乃至図４に示した現像装置の各構成要素と同等の構成及び機能を有するものには、同図に示した現像装置の各構成要素に付した符号と同符号を付してその説明を省略する。
【００１４】
（第１の実施形態に係る現像装置）
第１の実施形態に係る現像装置は、図１乃至図４に示した現像装置の構成に加えて、以下の特徴を有する。この現像装置は、現像ローラ１の表面の摩耗による現像剤の搬送性の変動を抑えるために、現像スリーブ１２の表面形状を次のように設定したものである。ここで、現像スリーブ１２の表面の回転方向に沿った周長をＬとする。この現像スリーブ１２の周長Ｌは、現像スリーブ１２の外径をｄ、円周率をπとしたとき、Ｌ＝ｄπとなる（図５参照）。また、現像スリーブ１２の周方向に現れる１周当たりの溝１３の数をｎ、上記現像領域Ａでの現像スリーブ１２の表面の線速をＶｓ、現像領域Ａでの感光体ドラム１００の表面の線速をＶｐとする。そして、本実施形態に係る現像装置では、トナー像上に現れる溝１３と対応したスジ状のピッチムラを視認できなくなる状態のピッチムラの最大ピッチをＰとしたとき、ｎ≧（Ｌ・Ｖｐ）／（Ｐ・Ｖｓ）の関係式を満足する構成とする。
すなわち、この第１の実施形態に係る現像装置は、現像ローラ１の現像スリーブ１２の周方向に現れる１周当たりの溝１３の数ｎを上記関係式を満足する数としたものである。前述したように、上記トナー像上に現れるピッチムラのピッチは、上記各溝１３のピッチと対応している。つまり、このピッチムラのピッチＰｘは、現像スリーブ１２の表面の周長Ｌを各溝の数ｎで割った溝ピッチ（Ｌ／ｎ）に、感光体ドラム１００と現像スリーブ１２との線速比Ｖｐ／Ｖｓを乗じた値、Ｐｘ＝Ｌ／ｎ×（Ｖｐ／Ｖｓ）・・・（式１）となる。この式１から明らかなように、上記ピッチムラのピッチＰｘは、溝１３の数ｎが少なくなるほど大きくなり、溝１３の数ｎが多くなるほど小さくなる。ここで、各溝１３の数ｎを最小とした場合、上記関係式ｎ≧（Ｌ・Ｖｐ）／（Ｐ・Ｖｓ）は、ｎ＝（Ｌ・Ｖｐ）／（Ｐ・Ｖｓ）・・・（式２）となる。この式２を式１に代入して整理すると、Ｐｘ＝Ｐ・・・（式３）となる。このように、本実施形態に係る現像装置では、現像スリーブ１２の表面に形成した各溝１３の数ｎを最小とした場合でも、上記式３のように、各溝１３と対応してトナー像上に現れるピッチムラのピッチＰｘが、視認できない大きさのピッチＰになる。
【００１５】
（第２の実施形態に係る現像装置）
第２の実施形態に係る現像装置は、本実施形態に係る現像装置は、第１の実施形態に係る現像装置において、上記最大ピッチＰを、０．５ｍｍとしたものである。このように、最大ピッチＰを０．５ｍｍとすると、上記関係式ｎ≧（Ｌ・Ｖｐ）／（Ｐ・Ｖｓ）は、ｎ≧（Ｌ・Ｖｐ）／（０．５Ｖｓ）となる。この式を整理すると、上記トナー像上に現れるバンディングピッチは、ＬＶｐ／ｎＶｓ≦０．５となる。図６に、上記感光体ドラム１００上での溝１３に対応するピッチと、上記ピッチムラ（バンディング）の視認レベルとの関係を示す。この関係から明らかなように、関係式ｎ≧ＬＶｐ／０．５Ｖｓを満たす数の溝１３を有する現像スリーブ１２を用いることで、バンディングピッチを０．５ｍｍ以下の目視での識別が困難な許容範囲に収めることが可能になる。図７に、現像スリーブ１２の具体的な構成例を示す。この現像スリーブ１２は、外径ｄ＝２５ｍｍ、溝１３の数ｎ＝１００本とした。また、この現像スリーブ１２の表面の線速Ｖｓと感光体ドラム１００の表面の線速Ｖｐとの比Ｖｓ／Ｖｐ＝２とした。これを上記式ＬＶｐ／ｎＶｓ≦０．５に代入して整理すると、２５×π／１００×２≒０．３９≦０．５となる。従って、この現像スリーブ１２を用いてトナー像を形成することにより、上記バンディングが識別できないレベルとなる。
【００１６】
（第３の実施形態に係る現像装置）
第３の実施形態に係る現像装置は、第１又は第２の実施形態に係る現像装置の構成に加えて、以下の特徴を有する。本実施形態に係る現像装置は、現像ローラ１の現像スリーブ１２の表面に形成される溝１３の深さを、０．０１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下としたものである。この現像スリーブ１２の溝１３の深さと、上記現像領域Ａに形成される現像電界の電界強度とは、図８に示すような関係を有している。図８から明らかなように、現像スリーブ１２の溝１３の深さが０．１ｍｍよりも大きくなると、上記現像電界の電界強度が急激に低下する。このため、溝１３の深さが０．１ｍｍよりも大きい場合には、溝１３に対応する現像電界の電界強度と、現像スリーブ１２の表面に対応する現像電界の電界強度との差が大きくなって、上記ピッチムラが生じやすくなる。これに対し、溝１３の深さが０．１ｍｍ以下の場合には、溝１３に対応する現像電界の電界強度と、現像スリーブ１２の表面に対応する現像電界の電界強度との差が小さくなり、ピッチムラが生じにくくなる。図７に示す現像スリーブ１２を用いた実験では、溝１３に対応する現像電界の電界強度と、現像スリーブ１２の表面に対応する現像電界の電界強度との差が２０Ｖ以下であった。この電界強度の差が２０Ｖより大きな範囲では、上記ピッチムラが顕在化した。ここで、上記溝１３の深さは、浅いほどよいが、現状では、０．０１ｍｍが加工限界であるとされている。
【００１７】
（第４の実施形態に係る現像装置）
第４の実施形態に係る現像装置は、第１、第２又は第３の実施形態に係る現像装置の構成に加えて、以下の特徴を有する。本実施形態に係る現像装置は、図９に示すように、現像ローラ１の現像スリーブ１２の表面に形成される溝１３の断面形状を、Ｖ字状に形成したものである。図９において、現像スリーブ１２の表面に形成される溝１３の深さをａとする。また、上記現像領域Ａの現像スリーブ１２の表面と感光体ドラム１００の表面との間に形成される現像電界の電界強度をｂとする。さらに、上記現像領域Ａの現像スリーブ１２の溝１３と感光体ドラム１００の表面との間に形成される現像電界の電界強度をｃとする。この電界強度ｂ、ｃは、ｂ＞ｃの関係を有しており、この電界強度ｂ、ｃの差（ｂ−ｃ）が大きくなるほど、上記ピッチムラが顕著になる。そこで、図７に示した現像スリーブ１２の溝１３をＶ字状に形成した場合の、溝１３の深さの違いによる上記電界強度ｂ、ｃの変化を測定した。この測定結果を図１０に示す。図１０において、溝１３の深さａ＝０．１ｍｍの場合を実線で、溝１３の深さａ＝０．１５ｍｍの場合を破線で示す。図１０に示すように、現像スリーブ１３の溝１３をＶ字状に形成した場合には、溝１３の深さが０．１ｍｍより大きくなっても、上記電界強度ｂ、ｃの差（ｂ−ｃ）が１０Ｖ以内となり、上記ピッチムラが顕在化することがなかった。また、図１１に示すように、上記Ｖ字状の溝１３を形成した現像スリーブ１２は、その現像剤汲み上げ量がサンドブラスト処理したものよりも安定していた。さらに、本実施形態に係る現像装置の現像スリーブ１２と、従来のＶ溝スリーブ、平溝スリーブ、サンドブラストスリーブとの、剤搬送性、バンディング、及びキャリア付着を比較評価した。この評価結果を表１に示す。
【表１】
2004020581.tif 000003
表１において、○印は良好、×印は不良を示す。この評価結果から明らかなように、本実施形態に係る現像装置の現像スリーブ１２を用いることにより、剤搬送性、バンディング、及びキャリア付着の何れも良好になる。
【００１８】
（第５の実施形態に係る現像装置）
第５の実施形態に係る現像装置は、第１、第２、第３又は第４の実施形態に係る現像装置の構成に加えて、上記要件の（２）を満足する特徴を有する。二成分現像剤を用いてトナー像を形成する現像装置においては、現像剤中の磁性粒子としての磁性キャリアの粒径を小さくすることで大きく向上することが判っている。例えば、磁性キャリアの粒径が５０μｍよりも大きい場合には、明度７０〜９０領域のハーフトーンドット画像のトナー像の粒状度が０．３程度である。これに対し、磁性キャリアの粒径を３５μｍ程度まで小さくした場合には、トナー像の粒状度が０．１となり、前者の場合よりもトナー像の画質が３倍近く向上する（図１２参照）。このように、二成分現像剤によるトナー像は、磁性キャリアの小粒径化によってドット再現性が向上される。そこで、本実施形態に係る現像装置においては、二成分現像剤中の磁性キャリアの粒径が５０μｍ以下の現像剤を用いてトナー像を形成するようにする。ここで、上記磁性キャリアの粒径は、細かいほどよいが、現状では、最小で２０μｍが加工限界とされている。
【００１９】
（第６の実施形態に係る現像装置）
第６の実施形態に係る現像装置は、第５の実施形態に係る現像装置の構成に加えて、上記要件の（３）を満足する特徴を有する。この種の現像装置においてトナー像の高画質化を図るためには、上述のような現像剤の汲み上げ量ρ（上記ドクタ４の通過剤量）の安定化の他に、現像剤の劣化を抑えることが必要になる。現像剤の劣化は、ドクタ４に対応する現像ローラ１の内部のマグネットローラ１１の磁力分布、現像スリーブ１２の表面形状、及び現像剤の表面形状により大きく影響することが判っている。例えば、図１３に破線で示す従来のサンドブラストスリーブでは、現像スリーブ表面や現像剤コート層の経時使用での摩耗により、現像剤汲上げ量の低下変動が生じて、画質のボソツキ化を招いていた。このように、経時により現像剤コート層が摩耗して現像剤汲上げ量が低下すると、上記小粒径のキャリアの採用による粒状度の向上を達成しても、ボソツキ画像の発生で画質が低下してしまう。この現像剤コート層の摩耗現象に伴う現像剤搬送性低下は、現像スリーブ１２の回転数が高くなるほど摩耗が促進されて顕著になる。このため、今後の高速・高画質機にとって大きな技術課題となっている。このような現像剤コート層の摩耗原因の１つは、従来の現像剤中のキャリアが硬いコート膜を徐々に削りながら超寿命を得るという思想の基で開発されていることにある。そこで、本実施形態に係る現像装置においては、例えば図１４に示すように、上記キャリア２０として、磁性体からなる芯材２１の表面に樹脂コート膜２２を被覆して構成したものを使用する。この樹脂コート膜２２としては、弾力性を有し接着も強いコート膜が好ましい。この樹脂コート膜２２は、その弾力性により衝撃を吸収して現像剤コート層の削れを抑制することができる。また、この樹脂コート膜２２は、強い接着力により大粒子のキャリア２１を保持することができる。さらに、この樹脂コート膜２２は、その表面にキャリア２０よりも小径の粒子を含有しているので、現像剤への衝撃が阻止され、スペント物のクリーニング性も向上される。これにより、現像剤の長寿命化、すなわち現像剤の膜削れやスペント化が解消されるようになる。
【００２０】
（第７の実施形態に係る現像装置）
第７の実施形態に係る現像装置は、第６の実施形態に係る現像装置の構成に加えて、以下の特徴を有する。本実施形態に係る現像装置において用いる現像剤のキャリア２０は、その芯剤２１としてのフェライトに、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に、帯電調整剤を含有させたもので構成されている。これにより、コート膜削れの無いキャリア２０が得られるようになる。
【００２１】
ところで、上記各実施形態に係る現像装置の現像スリーブ１２の表面に形成する複数の溝１３は、例えば、アルミニウムなどからなる円筒状の素管の表面に、引き抜き加工により形成することができる。ここで、各溝１３のピッチは、上記最大ピッチＰ以下である。また、各溝１３の形状は、現像スリーブ１２の軸方向に沿って平行に形成してもよく、現像スリーブ１２の表面に沿ってスパイラル形状に形成してもよい。更に、上記各実施形態に係る現像装置の現像スリーブ１２は、その表面に上記溝１３を形成し、且つ上記サンドブラスト処理を施したものであってもよい。この現像スリーブ１２は、溝１３の利点である現像剤搬送性の向上と、サンドブラスト処理の利点であるピッチムラの解消との両方の効果を期待できる。
【００２２】
次に、上記各実施形態に係る現像装置を用いて画像形成を行う画像形成装置について説明する。
図１６に、上記現像剤のトナー濃度を自動制御することができる現像装置を搭載した画像形成装置の主要部の概略構成を示す。図１６において、潜像担持体としての感光体ドラム１００の周辺には、感光体ドラム１００の表面を帯電する帯電装置１１４が配設されている。また、レーザー光線等を感光体ドラム１００に照射して静電潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置１１５、感光体ドラム１００上に形成されたトナー像を転写紙に転写する転写装置１１６が配設されている。また、転写後に感光体ドラム１００上に残ったトナーを除去するクリーニング装置１１７、感光体ドラム１００上の残留電位を除去する除電装置１１８が配設されている。さらに、転写紙を搬送する転写紙搬送装置１１９、転写装置１１６によって感光体ドラム１００上に形成されたトナー像が転写紙へ転写された後、トナーを転写紙に定着する図示しない定着装置が備えられている。
【００２３】
この画像形成装置では、感光体ドラム１００の表面が帯電装置１１４により一様に帯電された後、画像情報に基づき露光装置１１５のレーザー光線等が照射され、感光体ドラム１００上に潜像形成が形成される。感光体ドラム１００上に形成された静電潜像に現像装置１１３により帯電したトナーを付着させることでトナー像が形成される。一方、転写紙は給紙トレイから転写紙搬送装置１１９によって転写装置１１６まで搬送される。そして、転写装置１１６によって感光体ドラム１００上に形成されたトナー像が転写紙へ転写された後、定着装置に送られ、トナーが転写紙に定着されることで画像が得られる。
現像装置１１３は、支持ケース１０２、現像剤担持体としての現像スリーブ１２、現像剤収容部としての現像剤収容室１０４、第１ドクターブレード１０５、第２ドクターブレード１０６、トナーホッパ１１２等から構成されている。
支持ケース１０２は、感光体ドラム１００側に開口を有し、現像スリーブ１２の下部を囲むように形成されている。現像スリーブ１２は、内部に図示しない永久磁石等からなる磁界発生手段が固定され、該磁界発生手段の回りに回転可能に支持されている。第１ドクターブレード１０５は、現像スリーブ１２上の現像剤の層圧を規制するために、現像スリーブ１２と一定に間隙を保った状態で配置されている。第１ドクターブレード１０５の、現像スリーブ１２の回転方向の上流側には、第１ドクターブレード１０５により阻止された現像剤を収容する現像剤収容室１０４が配置されている。また、現像剤収容室１０４の下端部には、第２ドクターブレード１０６が形成されている。第２ドクターブレード１０６は、現像スリーブ１２上の現像剤のトナー濃度が上昇し、現像剤の層厚が増加した場合に現像剤の増加分を規制するよう、現像スリーブ１２と一定の間隙を保つよう配置されている。さらに、現像剤収容室１０４に隣接して、トナー１１０を収容するトナー収容部としてのトナーホッパ１１２が、支持ケース１０２と一体的に形成されている。また、現像剤収容室１０４の下方に位置する支持ケース１０２には、突出部１０２ｂを有する対向面１０２ａが形成されている。この対向面１０２ａは、トナーホッパ１１２側から現像スリーブ１２側に向けて下向きに傾斜するよう所定の長さにわたって形成されている。そして、この対向面１０２ａと現像剤収容室１０４の底面との空間が、トナーホッパ１１２からのトナー１１０を供給するトナー供給開口部１１１を形成している。トナーホッパ１１２内には、トナー１１０を攪拌しながら上記トナー供給開口部１１１に向けて送り込むためのトナー補給攪拌部材としてのアジテータ１０８が設けられている。
図１６において、現像装置１１３に現像剤１０９をセットすると、現像スリーブ１２表面に担持されるものと、現像剤収容室１０４に収容されるものに分かれる。現像剤収容室１０４内に収容された現像剤は、現像スリーブ１２の矢印ａ方向への回転に伴い、現像スリーブ１２からの磁力、および、現像剤１０９の自重等によって矢印ｂ方向へ循環移動する。そして、現像スリーブ１２上の担持され移動する現像剤（現像剤移動層）と、現像剤収容室１０４内で滞留して循環移動する現像剤（現像剤循環層）との界面及び合流点が形成される。ここで、現像剤収容室１０４は現像スリーブ１２の磁力が及ぶ範囲で現像剤１０９を循環させるに必要な十分な空間を有するよう構成されている。現像剤収容室１０４内では、収容された現像剤１０９の存在により、現像スリーブ１２によって搬送される現像剤１０９に対して、その搬送を停止させようとする力が働いている。
そして、トナー補給開口部１１１より現像スリーブ１２に担持された現像剤（現像剤移動層）にトナーが補給されると、そのトナーは界面に搬送される。このトナーによって、界面近傍における現像剤移動層と現像剤循環層の層間の摩擦力が低下することになり、界面Ｘ近傍での現像剤の搬送量が減少する。
一方、合流点より現像スリーブ１２の回転方向上流側の現像剤１０９には、現像剤収容室１０４内のような現像スリーブ１２によって搬送される現像剤１０９に対して、その搬送を停止させるような力は作用しない。これにより、合流点へ搬送されてきた現像剤１０９と界面を搬送される現像剤１０９との搬送量のバランスが崩れ、合流点の位置が上昇するとともに、現像剤移動層の現像剤太りが発生する。この現像剤太りは第２ドクターブレード１０６上流側に現像剤の溜りができるまで進行する。この現像剤の溜りがトナー補給開口部１１１を塞ぐように形成されるようになると、トナー補給開口部１１１からのトナー補給が停止する。この時、現像剤収容室１０４内ではトナー濃度が高くなることによって現像剤の嵩が大きくなり、これにより現像剤収容室１０４内の空間が狭くなり、現像剤循環層の動きが停止する。このようにして、現像スリーブ１２上の現像剤のトナー濃度が任意の一定値に制御される。
さらに、現像スリーブ１２に担持された現像剤１０９は、第１ドクターブレード１０５により適当な層圧に規制され、感光体ドラム１００と対向する位置まで搬送される。ここで、現像剤１０９中のトナー１１０のみが感光体ドラム１００上に形成された静電潜像と静電的に結合することにより、感光体ドラム１００上にトナー像が形成される。
【００２４】
上記現像装置は、上記現像スリーブ１２上に二成分現像剤中のトナーのみを担持させる構成であってもよい。図１７に、上記現像スリーブ１２上に二成分現像剤中のトナーのみを担持させる現像装置の概略構成を示す。図１７において、現像装置２０４には、トナー担持体としての現像スリーブ１２が感光体ドラム１００に当接するように配置されている。該現像スリーブ１２には、トナー供給ローラ２４４が対向配置されている。トナー供給ローラ４４の内部には、固定磁石２４８が内蔵されている。トナー供給ローラ２４４の表面には、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤により磁気ブラシが形成される。そして、選択的にトナー供給電界を形成することにより、この磁気ブラシ中のトナーのみが、現像スリーブ１２上に供給され、現像スリーブ１２の表面に過不足のない量（トナー１〜２層相当が好適）のトナー薄層が形成される。ここで、トナー供給ローラ２４４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形に形成してなり、図示しない回転駆動機構によって回転されるようになっている。また、トナー供給ローラ２４４の上流側部分には、磁気ブラシを形成する現像剤量を規制するためのドクタブレード２４５が設置されている。さらに、現像剤を収容する現像ケーシング２４６内には、トナー供給ローラ２４４へ現像剤を攪拌しながら汲み上げるためのスクリューあるいはパドル等からなる攪拌・搬送部材２４７が設置されている。
【００２５】
図１８に、上記感光体ドラム１００の周囲に、複数個の現像装置を配設して、感光体ドラム１００上にカラートナー像を形成する画像形成装置の一例を示す。図１８において、カラースキャナ３０１は、原稿のカラー画像情報を、例えばブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。カラースキャナ３０１で得たＢ、Ｇ、Ｒの色分解画像信号強度レベルをもとにして、画像処理部（図示なし）で色変換処理を行ない、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のカラー画像データを得る。カラープリンタ３０２では、書き込み光学ユニット３０８で、カラースキャナ３０１からのカラー画像データを光信号に変換して、原稿画像に対応した光書き込みを行ない、感光体ドラム１００に静電潜像を形成する。感光体ドラム１００の回りには、感光体クリーニングユニット（クリーニング前除電器を含む）３１０が配置されている。また、除電ランプ３１１、帯電器３１２、電位センサ３１３、Ｂｋ現像器３１４、Ｃ現像器３１５、Ｍ現像器３１６、Ｙ現像器３１７、現像濃度パターン検出用の光学センサ３１８が配置されている。さらに、中間転写ベルト３１９及び中間転写ローラ３２０を有する中間転写ベルトユニットなどが配置されている。上記各現像器は、現像スリーブ１２、現像剤を汲み上げ・撹拌する現像パドル、トナー濃度センサなどを備えている。
図１８において、中間転写ベルト３１９は、駆動ローラ、一次転写ローラ３２０、及び従動ローラに張架されており、図示していない駆動モータにより駆動制御される。また、中間転写ベルト３１９を感光体ドラム１００に対して離接可能に駆動する図示しない離接機構が設けられている。また、中間転写ベルト３１９の表面に対向する所定位置には、ベルトクリーニングユニット３２２が設けられている。このベルトクリーニングユニット３２２は、プリントスタートからＹ色画像後端部のベルト転写が終了するまではベルト面から離間され、所定のタイミングでベルト面に接触してクリーニングを行う。
また、中間転写ベルト３１９の駆動ローラに巻きついた部分に対向するように、転写搬送ベルト３２２及び二次転写ローラ３２３を有する転写搬送ベルトユニットが設けられている。転写搬送ベルト３２２は、二次転写ローラ３２３、駆動ローラ、従動ローラ等の複数の支持ローラによって、転写紙を中間転写ベルト３１９の駆動ローラとの対向部から定着装置３２８まで直接搬送できるように張架されている。
【００２６】
図１９に、上記現像装置を回転型のリボルバ現像ユニット４３０で構成した画像形成装置の一例を示す。図１９おいて、リボルバ現像ユニット４３０は、Ｂｋトナーを用いるＢｋ現像器４３１、Ｙトナーを用いるＹ現像器４３２、Ｃトナーを用いるＣ現像器２３３、Ｍトナーを用いるＭ現像器４３４を備えている。このリボルバ現像ユニット４３０は、図示しない現像リボルバ駆動部によって、全体が半時計回りに回転するように構成されている。リボルバ現像ユニット４３０の各現像器は、現像スリーブ１２と、現像剤を汲み上げて攪拌するために回転する現像剤パドル、及び現像スリーブ１２の駆動部等で構成されている。なお、この画像形成装置において、図１８に示した画像形成装置の各構成要素と同等の構成及び機能を有するものには、同図に示した各構成要素に付した符号と同符号を付してその説明を省略する。
待機状態でのリボルバ現像ユニット４３０は、Ｂｋ現像器４３１が現像位置に位置するホームポジションで停止している。コピースタートキーが押されると、原稿画像データの読み取りが開始され、そのカラー画像データに基づいて、レーザ光Ｌによる光書き込み、すなわち静電潜像形成が始まる。以下、Ｂｋ画像データによる静電潜像を「Ｂｋ静電潜像」という。Ｙ、Ｃ、Ｍについても同様である。
このＢｋ静電潜像の先端部から現像可能にするため、Ｂｋ現像位置に静電潜像の先端部が到達する前に、Ｂｋ現像器４３１の現像スリーブ１２の回転を開始して、Ｂｋ静電潜像をＢｋトナーで現像する。これ以降、Ｂｋ静電潜像の現像動作を続けるが、Ｂｋ静電潜像の後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で、速やかに次の色の現像器が現像位置に回転するまで、リボルバ現像ユニット４３０が回転する。この回転は、少なくとも、次の画像データによる静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了される。
図１９において、画像形成動作が開始されると、図示しない駆動モータによって矢印で示す半時計方向に感光体ドラム１００、及び中間転写ベルト３１９が同期回転する。これにより、中間転写ベルト３１９上に、感光体ドラム１００上に順次形成されるＢｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍのトナー像が、同一面に順次位置合わせされて一次転写される。この画像形成動作が開始される時期に、転写紙が給紙バンク４０３の転写紙カセット又は手差しトレイ等の給紙部から給送され、レジストローラのニップで待機している。そして、中間転写ベルト３１９上のトナー像の先端が所定の位置にさしかかるタイミングで、転写搬送ベルトユニットが中間転写ベルト３１９に接触する。その後、転写紙の先端が上記トナー像の先端に一致するようにレジストローラが駆動され、転写紙とトナー像とのレジスト合わせが行われる。そして、転写紙が中間転写ベルト３１９上のトナー像と重ねられて二次転写部を通過する際に、二次転写ローラ３２３により、中間転写ベルト３１９上の４色重ねトナー像が転写紙上に一括転写される。この転写紙は、転写搬送ベルト３２２から剥離して定着装置３２８に向けて送られる。そして、転写紙上のトナーが定着装置３２８の一対の定着ローラのニップ部で溶融定着された後、図示しない排出ローラで装置本体外に転写紙が送り出される。
一方、一次転写後の感光体ドラム１００の表面に残留した転写残トナーは、感光体クリーニングユニット３１０によりクリーニングされる。また、転写紙にトナー像を転写した後の中間転写ベルト３１９の表面に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニングユニット３２１によってクリーニングされる。
ここで、リピートコピーの時は、カラースキャナ３０１の動作及び感光体ドラム１００への画像形成は、１枚目の４色目（Ｍ）の画像形成工程に引き続き、所定のタイミングで２枚目の１色目（Ｂｋ）の画像形成工程に進む。また、中間転写ベルト３１９の方は、１枚目の４色重ねトナー像の転写紙への一括転写工程に引き続き、表面のベルトクリーニングユニット３２１でクリーニングされた領域に、２枚目のＢｋトナー像がベルト転写されるようにする。その後は、１枚目と同様動作になる。
以上は、４色フルカラーコピーを得るコピーモードであったが、３色コピーモード、２色コピーモードの場合は、指定された色と回数の分について、上記同様の動作を行うことになる。また、単色コピーモードの場合は、所定枚数が終了するまでの間、リボルバ現像ユニット４３０の所定色の現像器のみを現像動作状態にして、ベルトクリーニングユニット３２１を中間転写ベルト３１９に押圧させた状態のままの位置にしてコピー動作を行う。
【００２７】
図２０に、上記各現像装置及び感光体ドラム１００などからなる画像形成ユニットを複数個備えたタンデム型の画像形成装置の一例を示す。なお、この画像形成装置において、図１８及び図１９に示した画像形成装置の各構成要素と同等の構成及び機能を有するものには、同図に示した各構成要素に付した符号と同符号を付してその説明を省略する。
支持ローラ５１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写ベルト３１９上には、シアン・マゼンタ・イエロー・ブラックの４つの画像形成手段５１８を横に並べて配置してタンデム画像形成部５２０ｇだ構成されている。画像形成手段５１８は、Ｂｋトナーを用いるＢｋ現像器５２１、Ｙトナーを用いるＹ現像器５２２、Ｃトナーを用いるＣ現像器５２３、Ｍトナーを用いるＭ現像器５２４を備えている。
図２０において、画像形成動作が開始されると、図示しない駆動モータによって矢印で示す半時計方向に各感光体ドラム１００、及び中間転写ベルト３１９が同期回転する。これにより、各感光体ドラム１００上に、Ｂｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍのトナー像が、それぞれ形成される。各感光体ドラム１００上のＢｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍのトナー像は、中間転写ベルト３１９上に、各一次転写ローラ３２０により順次位置合わせされて一次転写される。この画像形成動作が開始される時期に、転写紙が給紙バンク４０３の転写紙カセット又は手差しトレイ等の給紙部から給送され、レジストローラのニップで待機している。そして、中間転写ベルト３１９上のトナー像の先端が所定の位置にさしかかるタイミングで、転写搬送ベルトユニットが中間転写ベルト３１９に接触する。その後、転写紙の先端が上記トナー像の先端に一致するようにレジストローラが駆動され、転写紙とトナー像とのレジスト合わせが行われる。そして、転写紙が中間転写ベルト３１９上のトナー像と重ねられて二次転写部を通過する際に、二次転写ローラ３２３により、中間転写ベルト３１９上の４色重ねトナー像が転写紙上に一括転写される。この転写紙は、転写搬送ベルト３２２から剥離して定着装置３２８に向けて送られる。そして、転写紙上のトナーが定着装置３２８の一対の定着ローラのニップ部で溶融定着された後、図示しない排出ローラで装置本体外に転写紙が送り出される。
一方、一次転写後の感光体ドラム１００の表面に残留した転写残トナーは、感光体クリーニングユニットによりクリーニングされる。また、転写紙にトナー像を転写した後の中間転写ベルト３１９の表面に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニングユニットによってクリーニングされる。なお、図２０に示すタンデム型の画像形成装置は、中間転写方式であるが、図２１に示すように、中間転写ベルト３１９上のトナー像を転写紙に直接転写する構成とすることもできる。
【００２８】
上述のように、第１の実施形態に係る現像装置においては、現像ローラ１の現像スリーブ１２の表面に形成した各溝１３の数ｎを最小とした場合でも、上記式３のように、各溝１３と対応してトナー像上に現れるピッチムラのピッチＰｘが、視認できない大きさのピッチＰになる。従って、この現像装置においては、トナー像上に現れる現像スリーブ１２の表面の各溝１３と対応したスジ状のピッチムラが目立たない高画質のトナー像を形成できるようになる。
第２の実施形態に係る現像装置においては、上記関係式ｎ≧ＬＶｐ／０．５Ｖｓを満たす数の溝１３を有する現像スリーブ１２によりトナー像が形成される。これにより、上記バンディングピッチが０．５ｍｍ以下の目視での識別が困難なバンディング領域となる。また、このようなトナー像上に現れる最大ピッチＰが０．５ｍｍ以下の微小幅のバンディングは、現像領域Ａにおける現像ニップ（図３参照）によりぼかされるようになるので、ピッチムラとして顕在化しにくくなる。従って、この現像装置においては、トナー像上に現れる現像スリーブ１２の表面の各溝１３と対応したスジ状のピッチムラをさらに目立たなくすることができる。
第３の実施形態に係る現像装置においては、上記溝１３の深さが０．０１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下であるので、溝１３に対応する現像電界の電界強度と現像スリーブ１２の表面に対応する現像電界の電界強度との差が小さくなる。従って、この現像装置においては、トナー像上に現れる現像スリーブ１２の表面の各溝１３と対応したスジ状のピッチムラを生じにくくすることができる。
第４の実施形態に係る現像装置においては、現像ローラ１の現像スリーブ１２に形成した溝１３の形状がＶ字状であるので、図１０に示したように、感光体ドラム１００と現像スリーブ１２との間の電界強度の変化の幅が小さくなる。また、この電界強度が勾配状になり、電界強度の変化の最大値がピンポイントとなる。従って、このようなＶ字状の溝１３を有する現像スリーブ１２を採用することで、表１の評価結果に示すように、剤搬送性、バンディング、及びキャリア付着の何れも改善することができるようになる。
第５の実施形態に係る現像装置においては、磁性キャリアの粒径が２０μｍ以上、５０μｍ以下の現像剤によりトナー像が形成される。これにより、トナー像が微細なドットにより形成されるようになり、トナー像の高画質化を図ることができるようになる。
第６の実施形態に係る現像装置においては、上記キャリア２０の樹脂コート膜２２の弾力性により衝撃を吸収して現像剤コート層の削れが抑制される。また、樹脂コート膜２２の強い接着力により大粒子のキャリア２０が保持される。これにより、現像剤のコート層の摩耗がなくなり、現像剤汲み上げ量の変動がないレスの理想とする安定したトナー像形成が可能となる（図１５参照）。
第７の実施形態に係る現像装置においては、コート膜削れの無いキャリア２０が得られるようになる。このキャリア２０を用いた現像剤と、規定数の溝１３を有する現像スリーブ１２の採用により、将来的に必要となる高速・高画質のトナー像形成に適応できる現像装置の提供が可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、現像された可視像上に現れる現像剤担持体の表面の各溝と対応したスジ状のピッチムラが目立たない高画質の可視像を形成できるようになるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態に共通の構成を有する現像装置の概略構成図。
【図２】上記現像装置における現像ローラの回転軸方向に沿う断面図。
【図３】上記現像装置の現像ローラにより現像剤が担持・搬送される状態を示す概略図。
【図４】上記現像ローラの概略構成を示す斜視図。
【図５】上記現像ローラの現像スリーブの概略構成を示す断面図。
【図６】感光体ドラム上での溝に対応するピッチと、ピッチムラ（バンディング）の視認レベルとの関係を示すグラフ。
【図７】上記現像スリーブの具体的な構成例を示す要部断面図。
【図８】上記現像スリーブの溝の深さと、現像領域に形成される現像電界の電界強度との関係を示すグラフ。
【図９】上記現像装置の現像領域の構成を示す概略構成図。
【図１０】上記現像スリーブの溝をＶ字状に形成した場合の、溝の深さの違いによる上記電界強度の変化を測定した場合の測定結果を示すグラフ。
【図１１】上記現像装置の現像剤汲み上げ量と通紙枚数の関係を示すグラフ。
【図１２】上記現像装置で用いる現像剤中のキャリア粒径と粒状度の関係を示すグラフ。
【図１３】サンドブラストスリーブでの現像剤汲み上げ量の推移を示すグラフ。
【図１４】上記現像装置で用いる現像剤中のキャリアの拡大図。
【図１５】上記キャリアを用いた場合の現像剤汲み上げ量と通紙枚数の関係を示すグラフ。
【図１６】上記現像剤のトナー濃度を自動制御することができる現像装置を搭載した画像形成装置の主要部の概略構成を示す概略構成図。
【図１７】上記現像スリーブ上に二成分現像剤中のトナーのみを担持させる現像装置の概略構成図。
【図１８】上記感光体ドラムの周囲に、複数個の現像装置を配設して、感光体ドラム上にカラートナー像を形成する画像形成装置の一例を示す概略構成図。
【図１９】上記現像装置を回転型のリボルバ現像ユニットで構成した画像形成装置の一例を示す概略構成図。
【図２０】上記各現像装置及び感光体ドラムなどからなる画像形成ユニットを複数個備えたタンデム型の画像形成装置の一例を示す概略構成図。
【図２１】中間転写ベルト上のトナー像を転写紙に直接転写する構成のタンデム型の画像形成装置の概略構成図。
【符号の説明】
１　　　現像ローラ
２　　　現像ケーシング
３　　　攪拌・搬送スクリュー
４　　　ドクタ
１１　　　マグネットローラ
１２　　　現像スリーブ
１３　　　現像スリーブ表面の溝
２０　　　現像剤のキャリア
２１　　　キャリアの芯材
２２　　　キャリアの樹脂コート膜
１００　　　感光体ドラム
１０２　　　支持ケース
１０４　　　現像剤収容室
１０５　　　第１ドクターブレード
１０６　　　第２ドクターブレード
１０８　　　アジテータ
１０９　　　現像剤
１１０　　　トナー
１１１　　　トナー供給開口部
１１２　　　トナーホッパ
１１３　　　現像装置
１１４　　　帯電装置
１１５　　　露光装置
１１６　　　転写装置
１１７　　　クリーニング装置
１１８　　　除電装置
１１９　　　転写紙搬送装置
２０４　　　現像装置
２４４　　　トナー供給ローラ
２４５　　　ドクターブレード
２４６　　　現像ケーシング
１４７　　　攪拌・搬送部材
２４８　　　固定磁石
３０１　　　カラースキャナ
３０２　　　カラープリンタ
３０８　　　書き込み光学ユニット
３１０　　　感光体クリーニングユニット
３１１　　　除電ランプ
３１２　　　帯電器
３１３　　　電位センサ
３１４　　　Ｂｋ現像器
３１５　　　Ｃ現像器
３１６　　　Ｍ現像器
３１７　　　Ｙ現像器
３１８　　　光学センサ
３１９　　　中間転写ベルト
３２０　　　一次転写ローラ
３２１　　　ベルトクリーニングユニット
３２２　　　転写搬送ベルト
３２３　　　二次転写ローラ
４０３　　　給紙バンク
４３０　　　リボルバ現像ユニット
４３１　　　Ｂｋ現像器
４３２　　　Ｙ現像器
４３３　　　Ｃ現像器
４３４　　　Ｍ現像器
５２０　　　タンデム画像形成部
５２１　　　Ｂｋ現像器
５２２　　　Ｙ現像器
５２３　　　Ｃ現像器
５２４　　　Ｍ現像器
Ａ　　　現像領域
【図１】
2004020581.tif 000004
【図２】
2004020581.tif 000005
【図３】
2004020581.tif 000006
【図４】
2004020581.tif 000007
【図５】
2004020581.tif 000008
【図６】
2004020581.tif 000009
【図７】
2004020581.tif 000010
【図８】
2004020581.tif 000011
【図９】
2004020581.tif 000012
【図１０】
2004020581.tif 000013
【図１１】
2004020581.tif 000014
【図１２】
2004020581.tif 000015
【図１３】
2004020581.tif 000016
【図１４】
2004020581.tif 000017
【図１５】
2004020581.tif 000018
【図１６】
2004020581.tif 000019
【図１７】
2004020581.tif 000020
【図１８】
2004020581.tif 000021
【図１９】
2004020581.tif 000022
【図２０】
2004020581.tif 000023
【図２１】
2004020581.tif 000024