(57)【要約】【課題】現像ギャップの変動を低減して、濃度ムラのない高品質な画像を形成可能な現像装置、該現像装置を用いた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】現像剤を担持搬送する現像ローラ４２Ｙを備え、現像ローラ４２Ｙに担持された現像剤を、感光体２Ｙと現像ローラ４２Ｙとが間隙としての現像ギャップＧをもって対向する現像領域に搬送し、感光体２Ｙ上に形成された静電潜像を現像剤により現像してトナー像化するための現像装置において、現像ローラ４２Ｙの表面の全振れの大きさが、現像ギャップＧの設定値の５％以下である。【選択図】  図３
2004198539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持搬送する現像剤担持体を備え、該現像剤担持体に担持された該現像剤を、像担持体と該現像剤担持体とが間隙をもって対向する現像領域に搬送し、該像担持体上に形成された静電潜像を該現像剤により現像してトナー像化するための現像装置において、
上記現像剤担持体の表面の全振れの大きさが、上記間隙の設定値の５％以下であ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、
上記現像剤担持体は表面に長手方向に延びる複数の溝を有する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、
上記像担持体線速に対する上記現像剤担持体線速の比が、１．８以上、４．０以下である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両端部の軸部のうちいずれか一方の軸部に勘合し駆動源の駆動力を該軸部に伝達する駆動伝達部材を備え、
該駆動伝達部材を肉抜きしない構成としたことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４の現像装置において、
上記軸部と、該軸部と勘合する駆動伝達部材の軸受部とを、
該駆動伝達部材から該軸部に駆動力が作用する作用点を２箇所以上有するように構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５の現像装置において、
上記間隙の設定値を０．２５ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下としたことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５又は６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、該磁性粒子の粒径を２５μｍ以上、５０μｍ以下としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７の現像装置において、
上記磁性粒子として、磁性体の芯材に樹脂コート膜を被覆したものであり、該樹脂コート膜が、熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有するものを用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、７又は８の現像装置において、
上記現像剤として、少なくともプレポリマーと、着色剤と、離型剤とからなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ、該トナー組成物を重付加反応させ得られたトナーを用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、７、８又は９の現像装置において、
上記現像剤として、平均円形度が０．９５以上、０．９９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１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の現像装置において、
上記現像剤として、形状係数ＳＦ−１が１２０以上、１８０以下で、かつ、
形状係数ＳＦ−２が１２０以上、１９０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１２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の現像装置において、
上記現像剤として、体積平均粒径に対する個数平均粒径の比が、１．００以上、１．１５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１３】
静電潜像を担持する像担持体と、
該像担持体を帯電させる帯電装置と、
現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送して該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、
現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング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、１０、１１又は１２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１４】
静電潜像を担持する像担持体と、
該像担持体を帯電させる帯電装置と、
現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送して該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、
現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置内で、
該像担持体と、該現像装置、該帯電装置及び該クリーニング装置から選択された少なくとも該現像装置を含む装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、
上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２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。
【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、プリンター等に用いられる現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジに係るものである。詳しくは、現像剤担持体に担持された現像剤を、像担持体と現像剤担持体とが間隙をもって対向する現像領域に搬送し、像担持体上の静電潜像を現像してトナー像化するための現像装置に関するものである。また、かかる現像装置を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記現像装置は、現像剤を感光体と対向する現像領域に搬送し、感光体上に形成された静電潜像を現像剤により現像してトナー像化するための現像ローラを備えている。この現像ローラは、例えば、円筒状に形成されたスリーブ（現像スリーブ）でなると共に、当該スリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁石体（磁石ローラ）をスリーブ内部に備えている。穂立ちの際、キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿うようにスリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちに係るキャリアに対して帯電トナーが付着されている。上記磁石ローラは、複数の磁極を備え、それぞれの磁極を形成する磁石が棒状などに形成されていて、特にスリーブ表面の現像領域部分では現像剤を立ち上げる現像主磁極を備えている。上記スリーブと磁石ローラの少なくとも一方が動くことでスリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤が移動するようになっている。一般的には搬送しやすい様に、スリーブ表面をサンドブラストなどで適度に粗している。現像領域に搬送された現像剤は上記現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちを起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように感光体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が感光体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながら、トナー供給を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した現像装置を備えた画像形成装置において、写真など面積率の比較的大きい画像をプリントアウトすると、テキスト文章などの面積率の比較的小さい画像に比べ、濃度ムラが目立つことがある。面積率の大きな単色画像では、通紙方向に一定の濃度ムラが縞状に発生して画像の美観が損なわれる。また、面積率の大きなフルカラー画像では、各色の濃度ムラが色相のズレとなって現れる。一般的に市場においては、例えばデザイン系の職業において、このような大きな画像を取り扱うことがあり、縞状の濃度ムラによって商品価値を著しく低減してしまう。
【０００４】
上述の濃度ムラは、現像ローラと感光体との間の現像ギャップの変動によって発生する。具体的には、現像工程では、現像ローラ上の二成分現像剤中のトナーが、磁性キャリアから離脱して感光体の静電潜像上に転移する。この際、現像ローラが感光体と一定の現像ギャップを保ちながら、等速回転することが望ましい。しかし、現像ローラに回転駆動力を伝えるギヤの噛み合い振動が現像ローラに伝わったり、現像ローラ自体が回転時に振れたりして、現像ギャップが微妙に変動してしまう。そして、この変動が、感光体上に形成された静電潜像へのトナー付着量を変化させて、濃度ムラを出現させてしまう。特に近年では、画像の高画質化に伴って現像ギャップは狭小化される傾向にある。そして、現像ギャップの狭小化が進むにつれて、現像ギャップの変動による濃度ムラが顕著に現れるようになってきているため、その現像ギャップの変動は無視できないものとなっている。
ギヤの噛み合い振動は平歯ギヤに替えてはすばギヤを用いることで大幅に低減されているので、現像ローラの偏心によるローラ表面の変位（プラス側の変位とマイナス側の変位との和）による振れの影響が大きい。現像ローラは、その製造精度によって若干の偏心を生ずるからである。
上記現像ギャップの変動に影響を与える要因としては、感光体の偏心による振れも考えられる。しかし、一般に感光体は現像ローラに比べて線速が遅くしかも外径が大きいため、１周ピッチが現像ローラより長い。このため、現像ローラの振れにより生じる濃度ムラに比べて、感光体の振れで生じる濃度ムラは目立ちにくいものとなる。
【０００５】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、現像領域における現像剤担持体と像担持体との間隙の変動を低減して、濃度ムラのない高品質な画像を形成可能な現像装置を提供することである。また、かかる現像装置を用いた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。
【０００６】
【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、現像剤を担持搬送する現像剤担持体を備え、該現像剤担持体に担持された該現像剤を、像担持体と該現像剤担持体とが間隙をもって対向する現像領域に搬送し、該像担持体上に形成された静電潜像を該現像剤により現像してトナー像化するための現像装置において、上記現像剤担持体の表面の全振れの大きさが、上記間隙の設定値の５％以下であることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤担持体は表面に長手方向に延びる複数の溝を有する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、上記像担持体線速に対する上記現像剤担持体線速の比が、１．８以上、４．０以下である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両端部の軸部のうちいずれか一方の軸部に勘合し駆動源の駆動力を該軸部に伝達する駆動伝達部材を備え、該駆動伝達部材を肉抜きしない構成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４の現像装置において、上記軸部と、該軸部と勘合する駆動伝達部材の軸受部とを、該駆動伝達部材から該軸部に駆動力が作用する作用点を２箇所以上有するように構成したことを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の現像装置において、上記間隙の設定値を０．２５ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下としたことを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６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、該磁性粒子の粒径を２５μｍ以上、５０μｍ以下としたことを特徴とするものである。
請求項８の発明は、請求項７の現像装置において、上記磁性粒子として、磁性体の芯材に樹脂コート膜を被覆したものであり、該樹脂コート膜が、熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分と、帯電調整剤とを含有するものを用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、７又は８の現像装置において、上記現像剤として、少なくともプレポリマーと、着色剤と、離型剤とからなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ、該トナー組成物を重付加反応させ得られたトナーを用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、７、８又は９の現像装置において、上記現像剤として、平均円形度が０．９５以上、０．９９以下のトナーを用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、７、８、９又は１０の現像装置において、上記現像剤として、形状係数ＳＦ−１が１２０以上、１８０以下で、かつ、形状係数ＳＦ−２が１２０以上、１９０以下のトナーを用いることを特徴とするものである。
請求項１２の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の現像装置において、上記現像剤として、体積平均粒径に対する個数平均粒径の比が、１．００以上、１．１５以下のトナーを用いることを特徴とするものである。
【０００７】
後述の表１に示す実験によれば、現像領域における現像剤担持体（現像ローラ）と像担持体（感光体）との間隙（現像ギャップ）の設定値が０．４ｍｍの場合に、現像剤担持体表面の全振れの大きさ（プラス側の最大変位量とマイナス側の最大変位量とを加えた変位量）が２０μｍ以下で濃度ムラのない良好な画像が得られた。すなわち上記現像剤担持体表面の全振れの大きさが現像領域における間隙の設定値の５％以下で濃度ムラのない良好な画像が得られた。一方、上記全振れの大きさが２５μｍ、すなわち上記間隙の設定値の６％では濃度ムラが若干生じた。また、上記全振れの大きさが３０μｍ、すなわち上記間隙の設定値の７％以上では濃度ムラが生じて満足な画像が得られなかった。
請求項１乃至１２の発明によれば、現像剤担持体を回転させたときの現像剤担持体の表面の全振れの大きさを、現像剤担持体と像担持体とが対向している現像領域の間隙の設定値の５％以下としているので、濃度ムラのない良好な画像を得ることが可能となる。ここで、現像剤担持体の表面の全振れの大きさとは、現像剤担持体を軸心周りに回転させたときに、現像剤担持体の偏心によって生じる表面のプラス側の最大変位量とマイナス側の最大変位量とを加えた変位量のことをいう。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、請求項１３の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送して該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング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、１０、１１又は１２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１３の発明によれば、請求項１乃至１２に関して述べたように、濃度ムラのない良好な画像を得ることが可能となる。
また、上記目的を達成するために、請求項１４の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送して該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置内で、該像担持体と、該現像装置、該帯電装置及び該クリーニング装置から選択された少なくとも該現像装置を含む装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２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１４の発明によれば、請求項１乃至１２に関して述べたように、濃度ムラのない良好な画像を得ることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、タンデム方式のカラーレーザプリンタ（以下「レーザプリンタ」という）の実施形態について説明する。
まず、本レーザプリンタの基本的な構成について説明する。
［全体構成］
図１は、本実施形態に係るレーザプリンタの概略構成図である。このレーザプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、言うまでもなく、イエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示している（以下同様）。プロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの他には、光書込ユニット１０、転写ユニット１１、レジストローラ対１９、３つの給紙カセット２０、定着ユニット２１などが配設されている。
【００１０】
［光書込ユニット］
上記光書込ユニット１０は、４つの光書込器を備えている。それぞれの光書込器は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。
【００１１】
［プロセスカートリッジ］
図２は、上記プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、イエロー用のプロセスカートリッジ１Ｙの概略構成を示す拡大図である。なお、他のプロセスカートリッジ１Ｍ，Ｃ，Ｋについてもそれぞれ同じ構成となっているので、これらの説明については省略する。図２において、プロセスカートリッジ１Ｙは、ドラム状の感光体２Ｙ、帯電装置３０Ｙ、除電器３１Ｙ、現像装置４０Ｙ、ドラムクリーニング装置４８Ｙなどを有している。
【００１２】
上記帯電装置３０Ｙは、交流電圧が印加される帯電ローラを感光体２Ｙに摺擦させることで、ドラム表面を一様帯電せしめる。帯電処理が施された感光体２Ｙの表面には、上記光書込ユニット１０によって変調及び偏向されたレーザ光が走査されながら照射される。すると、ドラム表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像装置４０Ｙによって現像されてＹトナー像となる。
【００１３】
上記現像装置４０Ｙは、そのケーシングの開口から一部露出させるように配設された現像ロール４２Ｙを有している。また、第１搬送スクリュウ４３Ｙ、第２搬送スクリュウ４４Ｙ、現像ドクタ４５Ｙ、トナー濃度センサ（以下、Ｔセンサという）４６Ｙなども有している。
【００１４】
上記ケーシング内には、磁性キャリアと、マイナス帯電性のＹトナーとを含む二成分現像剤が収容されている。この二成分現像剤は上記第１搬送スクリュウ４３Ｙ、第２搬送スクリュウ４４Ｙによって撹拌搬送されながら摩擦帯電せしめられた後、上記現像ロール４２Ｙの表面に担持される。そして、上記現像ドクタ４５Ｙによってその層厚が規制されてから感光体２Ｙに対向する現像領域に搬送され、ここで感光体２Ｙ上の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体２Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像によってＹトナーを消費した二成分現像剤は、現像ロール４２Ｙの回転に伴ってケーシング内に戻される。
【００１５】
上記第１搬送スクリュウ４３Ｙと、上記第２搬送スクリュウ４４Ｙとの間には仕切壁４７Ｙが設けられている。この仕切壁４７Ｙにより、現像ロール４２Ｙや第１搬送スクリュウ４３Ｙ等を収容する第１供給部と、第２搬送スクリュウ４４Ｙを収容する第２供給部とがケーシング内で分かれている。第１搬送スクリュウ４３Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、上記第１供給部内の二成分現像剤を図中手前側から奥側へと搬送しながら現像ロール４２Ｙに供給する。第１搬送スクリュウ４３Ｙによって上記第１供給部の端部付近まで搬送された二成分現像剤は、仕切壁４７Ｙに設けられた図示しない開口部を通って上記第２供給部内に進入する。第２供給部内において、第２搬送スクリュウ４４Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、上記第１供給部から送られてくる二成分現像剤を第１搬送スクリュウ４３Ｙとは逆方向に搬送する。第２搬送スクリュウ４４Ｙによって第２供給部の端部付近まで搬送された二成分現像剤は、仕切壁４７Ｙに設けられたもう一方の開口部（図示せず）を通って第１供給部内に戻る。
【００１６】
透磁率センサからなるＴセンサ４６Ｙは、上記第２供給部の中央付近の底壁に設けられ、その上を通過する二成分現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。二成分現像剤の透磁率は、トナー濃度とある程度の相関を示すため、Ｔセンサ４６ＹはＹトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しない制御部に送られる。この制御部は、ＲＡＭを備えており、この中にＴセンサ４６Ｙからの出力電圧の目標値であるＹ用Ｖｔｒｅｆを格納している。また、他の現像装置に搭載された図示しないＴセンサからの出力電圧の目標値であるＭ用Ｖｔｒｅｆ、Ｃ用Ｖｔｒｅｆ、Ｋ用Ｖｔｒｅｆのデータも格納している。Ｙ用Ｖｔｒｅｆは、図示しないＹトナー搬送装置の駆動制御に用いられる。具体的には、上記制御部は、Ｔセンサ４６Ｙからの出力電圧の値をＹ用Ｖｔｒｅｆに近づけるように、図示しないＹトナー搬送装置を駆動制御して第２供給部４９Ｙ内にＹトナーを補給させる。この補給により、現像装置４０Ｙ内の二成分現像剤のＹトナー濃度が所定の範囲内に維持される。他のプロセスカートリッジの現像装置についても、同様のトナー補給制御が実施される。
【００１７】
Ｙ用の感光体２Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の紙搬送ベルトに搬送される転写紙上に転写される。転写後の感光体２Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置４８Ｙによって転写残トナーがクリーニングされた後、除電器３１Ｙによって除電される。そして、帯電装置３０Ｙによって一様帯電せしめられて次の画像形成に備えられる。他のプロセスカートリッジについても同様である。各プロセスカートリッジは、プリンタ本体に対して着脱可能になっており、寿命到達時に交換される。
【００１８】
［転写ユニット］
先に示した図１において、上記転写ユニット１１は、紙搬送ベルト１２、駆動ローラ１３、張架ローラ１４、４つの転写バイアスローラ１７Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなどを有している。紙搬送ベルト１２は、駆動ローラ１３、張架ローラ１４にテンション張架されながら、図示しない駆動系によって回転せしめられる駆動ローラ１３によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。４つの転写バイアスローラ１７Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ図示しない電源から転写バイアスが印加される。そして、紙搬送ベルト１２をその裏面から感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧してそれぞれ転写ニップを形成する。各転写ニップには、上記転写バイアスの影響により、感光体と転写バイアスローラとの間に転写電界が形成される。Ｙ用の感光体２Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この転写電界やニップ圧の影響により、紙搬送ベルト１２上に搬送される転写紙Ｐ上に転写される。このＹトナー像の上には、感光体２Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて転写される。かかる重ね合わせの転写により、紙搬送ベルト１２上に搬送される転写紙Ｐ上には、紙の白色と相まったフルカラートナー像が形成される。
【００１９】
［給紙カセット］
上記転写ユニット１１の下方には、複数枚の転写紙Ｐを重ねて収容する３つの給紙カセット２０が多段に配設されており、それぞれのカセットは一番上の転写紙Ｐに給紙ローラを押し当てている。給紙ローラが所定のタイミングで回転駆動すると、一番上の転写紙Ｐが紙搬送路に給紙される。
【００２０】
［レジストローラ対］
上記給紙カセット２０から紙搬送路に給紙された転写紙Ｐは、レジストローラ対１９のローラ間に挟まれる。レジストローラ対１９は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Ｐを各転写ニップにてトナー像を重ね合わせ得るタイミングで送り出す。これにより、各転写ニップで転写紙Ｐにトナー像が重ね合わせ転写される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、定着ユニット２１に送られる。
【００２１】
［定着ユニット］
上記定着ユニット２１は、内部にハロゲンランプ等の熱源を有する加熱ローラ２１ａと、これに圧接せしめられる加圧ローラ２１ｂとによって定着ニップを形成している。そして、この定着ニップに転写紙Ｐを挟み込みながら、その表面にフルカラー画像を定着せしめる。定着ユニット２１を通過した転写紙Ｐは、図示しない排紙ローラ対を経て機外へと排出される。
【００２２】
次に、本レーザプリンタの特徴的な構成について説明する。
図３は、Ｙ用プロセスカートリッジの現像装置の各ギヤや、プリンタ本体側のギヤの噛み合いを示す模式図である。本レーザプリンタは、図示のように６つのギヤ群からなる歯車装置を有している。図３では、Ｙ用の現像装置やこの周辺について示しているが、他の現像装置やその周辺でも同様の噛み合いになっている。現像ロール４２の軸端部には、ロールギヤ５０Ｙが固定されており、両者は同一の回転軸上で回転する。このロールギヤ５０Ｙには、伝達ギヤ５１Ｙが噛み合っており、更にこの伝達ギヤ５１Ｙにはプリンタ本体に固定された駆動出力ギヤ６０Ｙに噛み合っている。プロセスカートリッジがプリンタ本体から取り外されると、プリンタ本体側に残る駆動出力ギヤ６０Ｙと、カートリッジとともに移動する伝達ギヤ５１Ｙとが離れて両者の噛み合いが解かれる。一方、カートリッジがプリンタ本体にセットされた状態では、プリンタ本体側に固定された駆動出力ギヤ６０Ｙの回転駆動力が、伝達ギヤ５１Ｙとロールギヤ５０Ｙとに順次伝わって現像ロール４２Ｙが回転する。なお、伝達ギヤ５１Ｙとロールギヤ５０Ｙとは、互いに歯数が同じになっている。
【００２３】
本プリンタでは、感光体２Ｙと現像ローラ４２Ｙとの現像ップＧを、０．４ｍｍ以下に設定して、従来に比べ狭小化している。そうすると、これよりもギャップＧを広くする場合に比べ、現像トナー像の粒状度を大きく改善して、高画質な画像を得ることができる。なお、現像ギャップが０．２５ｍｍよりも小さすぎると、現像ローラ４２Ｙトナーが固着しやすくなってしまうので、現像ギャップＧ０．２５ｍｍ以上が望ましい。
【００２４】
このようにギャップＧを０．４ｍｍ以下に狭小化せしめると、上述したように、現像ギャップＧが広い場合に比べ、現像ギャップＧの変動による濃度ムラを発生させ易い。また、トナー固着の発生割合が格段に高まる。この現像ギャップＧの変動は、現像ローラ４２Ｙの振れにより生じる。現像ローラ４２Ｙの振れ量が同じであれば、現像ギャップＧが狭いほど、濃度ムラやトナー固着を生じやすくなるので、現像ギャップＧの大きさにより、現像ローラ４２Ｙの振れ量を規制することが有効である。そこで、本発明者らが鋭意実験した結果、現像ローラ４２Ｙの振れを現像ギャップＧの設定値の５％以下にすることで、現像ローラ４２Ｙの振れによる濃度ムラやトナー固着を抑制できることがわかった。表１にその実験結果を示す。
【表１】
2004198539.tif 000003
【００２５】
上記表１に示す実験によれば、現像ギャップＧの設定値が０．４ｍｍの場合に、現像ローラ４２Ｙ表面の全振れの大きさ（プラス側の最大変位量とマイナス側の最大変位量とを加えた変位量）が２０μｍ以下、すなわち現像ギャップＧの設定値の５％以下で、濃度ムラのない良好な画像が得られた。一方、全振れの大きさが２５μｍ、すなわち現像ギャップＧの設定値の６％では濃度ムラが若干生じた。また全振れの大きさが３０μｍ、すなわち現像ギャップＧの設定値の７％以上では濃度ムラが生じて満足な画像が得られなかった。そこで、本プリンタでは、０．４ｍｍの現像ギャップＧの設定値に対して現像ローラ４２Ｙの全振れの大きさを５％、即ち２０μｍ以内に抑えている。
【００２６】
次に、全振れの大きさを２０μｍ以下に抑えた現像ローラ４２Ｙの製造方法の一例について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、現像ローラ４２Ｙの製造工程の説明図である。
まず、図４（ａ）に示すように、金属性の円筒基体４２１Ｙの両端部に軸部材４２２Ｙを圧入して固着し、現像ローラ４２Ｙを製造する。次に、同図（ｂ）に示すように、軸部材４２２Ｙを回転支持して現像ローラ４２Ｙを回転させ、円筒基体４２１Ｙ表面の全振れの大きさをレーザ変位計１００で測定する。そして、全振れの大きさが２０μｍを超えていた場合には、同図（ｃ）に示すように、現像ローラ４２Ｙを回転させながら、バイト１０１で円筒基体４２１Ｙ表面を切削加工し、全振れの大きさを２０μｍ以下に抑える。
なお、上記バイト１０１で円筒基体４２１Ｙの表面を切削する方法に替えて、センタレス研削器で円筒基体４２１Ｙの表面を加工してもよい。また、中空丸棒若しくは中実丸棒の両端部側を切削加工して、円筒基体部若しくは円柱基体部と軸部とを一体で形成してもよい。
【００２７】
ここで、現像ローラ４２Ｙと感光体２Ｙとの線速比（現像ローラ線速／感光体線速）が大きい場合、小さい場合にくらべ、画像上１周ピッチが短くなる。現像ローラ１周ピッチ成分の濃度ムラが発生した場合、画像目視上、ムラ幅が短くなり、目立たなくなる効果がある。加えて、上述したように現像ローラ４２Ｙの全振れの大きさを抑えることで、更なる効果を期待できる。実験によれば、線速比が、１．５の場合に比べ、１．８以上で目に見える効果を確認するに至った。より具体的には、本実施形態に係るプリンタでは、感光体２Ｙの線速を２００ｍｍ／ｓ、現像ローラ４２Ｙの線速を４００ｍｍ／ｓとして、線速比を２に設定している。なお、線速比が大きすぎると、キャリア飛散や、トルク増大に伴うギヤの摩耗が生じるので、線速比は４以下が望ましい。
【００２８】
また、現像ローラ４２Ｙの表面については、Ｖ溝等の溝を形成して、ローラによる二成分現像剤の汲み上げ量を安定化させている。そうすれば、現像ギャップＧの変動による現像濃度ムラだけでなく、単位時間当たりの現像剤汲み上げ量の変動による現像濃度ムラをも抑えることができる。さらに、サンドブラスト処理でローラ表面を粗面化する場合に比べ、Ｖ溝等の溝は耐摩耗性に優れているので、より長期間に渡って現像剤の汲み上げ量が安定し、現像濃度ムラを抑えることができる。
【００２９】
また、上述したギヤを樹脂成形品で製造する場合、ギヤの側面を肉抜きするのが一般的である。また、図４に示す現像ローラ４２Ｙの軸部材４２２Ｙと、図３に示すローラギヤ５０Ｙとの間で駆動力を伝達するために、軸部材４２２Ｙの表面部の一部をフライスで削って軸部材断面をＤ型形状に加工する。そして、この形状と嵌合するＤ型形状の孔をローラギヤ５０Ｙの軸受部に形成するのが一般的である。図５（ａ）は、従来のローラギヤ２００の側面図であり、（ｂ）は本実施形態に係るプリンタのローラギヤ５０Ｙの側面図である。
従来のローラギヤ２００は肉抜きによる強度低下を防ぐため、図５（ａ）に示すように側面にリブ２００ａを形成し、ギヤ歯面はリブ２００ａを介して軸部材に支持されていた。しかし、本実施形態に係るプリンタでは、画像品質の安定化、および濃度ムラを改善する為に、上述したようにＶ溝を形成した現像ローラ４２Ｙの採用、および線速比ＵＰを行うことで、現像ローラ４２Ｙの回転トルクは増大している。現像ローラ４２Ｙの回転トルクはローラギヤ２００、５０Ｙの軸受部２００ｂ、５０ｂＹにかかるため、従来の肉抜きしたローラギヤ２００では、軸受部２００ｂの軸受部（Ｄ型形状）に許容トルクを超えたトルクがかかる場合がある。図６（ａ）は従来の肉抜きしたローラギヤ２００の軸受部（Ｄ型形状）に許容トルクを超えたトルクがかかった状態の説明図である。肉抜きしたローラギヤ２００は側面が複数のリブ２００ａで補強されているが、許容トルクを超えると、図示するように、軸受部のＤ型形状が変形してしまう場合がある。すると、ローラギヤ２００と現像ローラの軸部材４２２Ｙとの間で回転方向のガタによる現像ローラの回転速度変動が生じてしまう。この結果、濃度ムラが生じ、画像品質を低下させることになってしまう。
【００３０】
そこで、本実施形態に係るプリンタのローラギヤ５０Ｙは、図５（ｂ）に示すように、側面の肉抜きを無くし、ギヤを均一な厚みにして強度をアップさせている。これにより、上述したように現像ローラの回転トルクが増大した場合であっても、図６（ｂ）に示すように、軸受部５０ｂＹのＤ型形状の変形はなく、現像ローラ４２Ｙの回転速度変動に伴う濃度ムラを防ぐことができる。
図７は、現像ローラ４２Ｙを２５０ｒｐｍで回転させたときに、回転トルクの大きさとギヤの噛み合い誤差の変化を、樹脂成形品である肉抜きローラギヤ２００と、切削品である肉抜き無しローラギヤ５０Ｙとで、比較したグラフである。このグラフから、肉抜き無しローラギヤ５０Ｙは、肉抜きローラギヤ２００に比べて強度が高く、軸受部５０ｂＹのＤ型形状の変形が小さく、全歯での噛み合い誤差が少なく、変形量が小さいことが判る。なお、両ローラギヤとも材質はポリアセタールで、歯数及び歯幅は同一である。
また同様に、図８は現像ローラを３２０ｒｐｍで回転させたときの、誤差の変化を比較したグラフである。図８のグラフが示すように、肉抜きローラギヤ２００は回転トルクが上昇すると、２５０ｒｐｍの場合より変形量が大きくなっているが、肉抜き無しローラギヤ５０Ｙはほとんど変形していない。よって、肉抜きローラギヤ２００は現像ローラ４２Ｙの線速を上げると変形量が増大するが、肉抜き無しローラギヤ５０Ｙは線速を上げてもほとんど変形しないことが判る。
これにより、Ｖ溝を形成した現像ローラ４２Ｙの採用や線速比アップにともなって回転トルクが上昇した場合であっても、肉抜き無しローラギヤ５０Ｙを用いることで、ギヤ変形による回転速度変動を抑制し濃度ムラを防ぐことができる。なお、上記肉抜き無しローラギヤ５０Ｙに限らず、従来よりも肉抜き量を減らすか、あるいは、リブを太くして、軸受部の変形量を抑制してもよい。
【００３１】
上記肉抜き無しローラギヤで軸受部の変形を抑制することが可能であるが、樹脂成形で製造すると成形精度を維持するのが困難な場合があり、また、精度を維持するために切削加工で製造するとコストアップしてしまう。そこで、軸受部がＤ型形状の場合に変形しやすい原因について本発明者らが検討したところ、図６（ａ）に示すように、駆動力を作用させる作用点が一点しかないためであることが判った。よって、作用点を増やせば駆動伝達力が分散し、１点あたりにかかる力が小さくなって変形を抑制できるとの結論に至った。
図９（ａ）は軸受部を小判型形状にして作用点が２点あるローラギヤ３００の側面図、同図（ｂ）は軸受部の変形を説明するための図である。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動伝達力が１つの作用点に集中するＤ型形状（図６（ａ）参照）の場合に比べ、力が２つの作用点３００ａ、ｂに分散し、１点あたりにかかる力が半分になるため、軸受部の変形量を小さくすることができる。また、図１０は軸受部を十字型形状にして作用点が４点あるローラギヤ４００の側面図である。このローラギヤ４００では、駆動伝達力が４つの作用点に分散するので、軸受部に変形量をさらに小さくすることができる。
このように、駆動伝達力の作用点を増やすように軸受部の形状を変えることで、樹脂成形で製造しても軸受部の変形を抑制することができる。また、肉抜き無しローラギヤを切削加工で製造する場合に比べ、コストアップを防ぐことができる。
【００３２】
また、二成分現像剤のキャリアとしては、弾力性と強い接着力とを有するコート膜であって、膜厚よりも大きい径を有する粒子を表面に含有したコート膜で被覆したものを用いることが望ましい。図１１は、このキャリア５００の説明図である。キャリア５００の芯材としてフェライト５０１を用いている。このフェライト５０１の表面を、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コート膜５０２で被覆している。このコート膜５０２は弾力性と強い接着力を有している。さらに、コート膜５０２の膜厚よりも大きい径の粒子、例えばアルミナ粒子５０３を表面に分散している。アルミナ粒子５０３はコート膜５０２の強い接着力で保持されている。従来のキャリアは硬いコート膜を徐々に削りながら長寿命を得るという思想の基で構成されていたのに対し、図示のキャリア５００はコート膜５０２が弾力性を有することで衝撃を吸収して膜削れを抑制する。また、膜厚よりも大きい径を有するアルミナ粒子５０３をキャリア５０１表面に分散することで、コート膜５０２への衝撃を阻止し、しかもスペント物のクリーニングを行なうことができる。このように、コート膜の膜削れとスペント化を抑制できるので、従来のキャリアに比べ、より長寿命化を図ることができる。これにより、長期間に渡り、トナー汲上量の安定化、すなわち品質の安定化を期待できる。
【００３３】
更には、キャリア粒径を小さくして、よりドット再現性に優れた画像を形成することもできる。具体的には、キャリア粒径の大きさは、２０μｍ以上、５０μｍ以下が望ましい。キャリア粒径を従来よりも小さく、さらに粒径をこのような範囲に設定することで、作像時の現像剤穂（キャリアチェーン）の太さを均一に細くすることが可能になる。よって、より緻密なトナーの受け渡しをすることができる。また、現像スリーブ上の単一面積当たりにおける現像剤穂の密度も多くなるので、感光体上の潜像に隙間無くトナーの受け渡しが可能になる。これにより、よりドット再現性に優れた画像を形成することができる。なお、キャリア粒径が５０μｍよりも大きすぎると、同じキャリア量で比較した場合に、キャリアの総表面積が小さくなって、トナーの保有量が少なくなる。このため、トナー濃度の低下が生じる。汲み上げ量を増やして現像能力を維持することが可能であるが、トナー固着が発生しやすくなってしまう。一方、キャリア粒径が２０μｍよりも小さすぎると、マグローラによる磁力保持力が小さくなってキャリア飛散を生じ、感光体へのキャリア付着が増加してしまうので、２０μｍ以上が望ましい。
【００３４】
また、トナーについては、少なくとも、プレポリマー、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ、このトナー組成物を重付加反応させて得られたものを用いることが望ましい。これにより、シャープな粒径分布と帯電特性が得られ、トナー特性を均一化することができるからである。このトナーの製造方法を以下に説明するが、この製造方法に限定されるものではないことはもちろんである。
【００３５】
[トナーの製造方法]
まず、トナー組成物を準備する。トナー組成物は、酢酸エチル等の有機溶媒に、樹脂、着色剤、ワックス、帯電制御剤、イソシアネート基を有するポリエステル樹脂（プレポリマー）からなるトナー原材料を溶解させて得ることができる。ここで、プレポリマーとは、ベースとなるポリマー１分子中に２以上の反応基を有するポリマーのことをいう。
次に、乳化処理を行う。界面活性剤、粘度調整剤、樹脂微粒子を含有する水系媒体に、上記トナー組成物とアミン類とを加えて、せん断力により分散させ、乳化状態を形成する。
次に、熟成処理を行う。イソシアネート基とアミン類との反応による、伸長と架橋反応の少なくとも一方を促進させるため、反応系に対して加熱を行う。
次に、脱溶剤処理を行う。一例として、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を蒸発除去する方法をとることができる。
次に、アルカリ洗浄、水洗処理を行う。洗浄により得られたトナー粒子表面に残存している異物（界面活性剤、粘度調整剤等）を除去する。
次に、乾燥処理を行う。得られたトナー粒子をろ過により回収し、乾燥する。最後に、外添剤処理を行う。必要に応じて、外添剤微粒子（シリカ、チタニア、アルミナ等）を０．１〜５．０重量部、ミキサーにより外添する。
【００３６】
更に、より具体的なトナー製造例について説明する。なお、以下の説明中、部は重量部を示す。
【００３７】
[トナー製造例]
（ポリエステルの製造例）
ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物  ６９０部
テレフタル酸                                    ２５６部
を冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に入れ、常圧下、２３０℃で８時間重縮合する。次いで１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時間反応した後、１６０℃まで冷却し、これに１８部の無水フタル酸を加えて２時間反応し変性されていないポリエステルＡを得た。
（プレポリマーの製造例）
ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物  ８００部
イソフタル酸                                    １８０部
テレフタル酸                                      ６０部
ジブチルチンオキサイド                              ２部
を冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に入れ、常圧下、２３０℃で８時間反応させる。さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で脱水しながら５時間反応した後、１６０℃まで冷却して、これに無水フタル酸を３２部加えて２時間反応した。次いで、８０℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート１７０部と２時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマーＢを得た。
（ケチミン化合物の製造例）
イソホロンジアミン            ３０部
メチルエチルケトン            ７０部
を攪拌棒および温度計のついた反応槽中に仕込み、５０℃で５時間反応を行いケチミン化合物Ｃを得た。
【００３８】
ポリエステルＡ                ６０部
プレポリマーＢ            １５．４部
酢酸エチル                ７８．６部
をビーカー内に入れ、攪拌し溶解した。
【００３９】
離型剤であるライスＷＡＸ（融点８３℃）      １０部
銅フタロシアニンブルー顔料（シアン顔料）      ４部
を入れ、６０℃にてＴＫ式ホモミキサーで１２０００ｒｐｍで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物Ｃ２．７部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液Ｄとする。
【００４０】
イオン交換水                          ３０６部
リン酸カルシウム１０％懸濁液          ２６５部
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム  ０．２部
平均粒径０．２０μｍのスチレン／アクリル系樹脂微粒子
をビーカー内に入れ均一に溶解した。次いで、６０℃に昇温し、ＴＫ式ホモミキサーで１２０００ｒｐｍに攪拌しながら、上記トナー材料溶液Ｄを投入し１０分間攪拌した。次いで、この混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに５００ｇ計量して移し、４５℃まで昇温して、減圧下ウレア化反応をさせながら０．５時間かけ溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、母体粒子を得た。
【００４１】
母体粒子                                              １００部
帯電制御剤（オリエント化学社製ボントロンＥ−８４）  ０．２５部
をＱ型ミキサー（三井鉱山社製）に仕込んだ。そして、タービン型羽根の周速を５０m/secに設定し、２分間運転、１分間休止を５サイクル行い、合計の処理時間を１０分間とした。さらに、疎水性シリカ（Ｈ２０００、クラリアントジャパン社製）を０．５部添加し、周速を１５m/secとして３０秒混合１分間休止を５サイクル行い、シアントナーを得た。ついで、トナー粒子１００部に疎水性シリカ０．５部と、疎水化酸化チタン０．５部をヘンシェルミキサーにて混合して、本発明のシアントナーを得た。
【００４２】
なお、上記トナー製造例ではシアントナーの製造例について説明したが、他色のトナーを製造する場合には、上記「銅フタロシアニンブルー顔料（シアン顔料）４部」を他の顔料に変更して作成することができる。
具体的には、イエロートナーを作成する場合、上記銅フタロシアニンブルー顔料４部を、ベンジジンイエロー顔料６部に変更する。また、マゼンタトナーを作成する場合、ローダミンレーキ顔料６部に変更する。さらに、ブラックトナーを作成する場合、カーボンブラック１０部に変更する。
【００４３】
更には、トナーは特定の形状と形状の分布を有すことが重要である。トナーの形状は円形度で規定することができる。具体的には、トナーの平均円形度は、０．９５以上、０．９９以下が望ましい。より好ましくは、平均円形度が０．９６以上、０．９９以下で、円形度が０．９５未満の粒子が１０％以下である。実験によれば平均円形度が０．９５未満、特に０．９３より小さいと、球形から離れた不定形のトナーとなり、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られなくなってしまう。一方、平均円形度が０．９９よりも大きいと、ブレードクリーニングなどを採用しているシステムでは、感光体上および転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れを引き起こしてしまう。画像面積率の低い画像を出力する場合、転写残トナーが少なく、クリーニング不良が問題となることはない。しかし、例えば、カラー写真画像など画像面積率の高い画像を出力する場合、さらには、給紙不良等で未転写の状態の画像が感光体上に残ってしまった場合、クリーニング不良が発生しやすい。このようなクリーニング不良を頻発するようになると、更には、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまう。よって、トナーの平均円形度が、０．９５以上、０．９９以下であれば、クリーニング不良を生じることなく、適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成することができる。
【００４４】
上記トナーの形状の計測方法としては、粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、ＣＣＤカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値を平均円形度とする。
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００（東亜医用電子株式会社製）により計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１万個／μｌとして上記フロー式粒子像分析装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
【００４５】
更に、トナーの形状係数ＳＦ−１及びＳＦ−２を規定することが望ましい。図１２は形状係数ＳＦ−１の説明図、図１３は形状係数ＳＦ−２の説明図である。まず、形状係数ＳＦ−１について説明する。形状係数ＳＦ−１とは、図１２に示すように、球形物質の形状の丸さの割合を示す値であり、球形物質を２次元平面上に投影して出来る楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じたときの値で表される。つまり、形状係数ＳＦ−１は、次の数１に示す式で定義される。
【数１】
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
【００４６】
この形状係数ＳＦ−１の値が１００の場合には、物質の形状が真球状となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど、物質の形状は不定形となる。
【００４７】
一方、形状係数ＳＦ−２は、図１３に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値である。物質を２次元平面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００／４πを乗じたときの値で表される。つまり、形状係数ＳＦ−２は、次の数２に示す式で定義される。
【数２】
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）
【００４８】
このＳＦ−２の値が１００の場合には、物質の表面に凹凸が存在しないことになり、ＳＦ−２の値が大きくなるほど、物質の表面の凹凸は顕著となる。
【００４９】
なお、上記形状係数は、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００回無作為にサンプリングし、その画像情報は、ニレコ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入して解析を行い、上記数式より算出した。
【００５０】
本発明者らの検討によれば、形状係数ＳＦ−１及びＳＦ−２がともに１００に近づいて、トナーの形状が球形に限りなく近づくと、転写効率が高くなることが判った。これは、形状効果によりトナー粒子と該トナー粒子と接触するもの（トナー粒子同士、感光体等）との間では点接触することになる。この結果、トナー流動性が高まったり、像担持体等に対する吸着力（鏡映力）が弱まったりして、転写電界の影響を受けやすくなるためと考えられる。
しかし、トナーの形状が球形に近づくと、メカ的なクリーニング（ブレードクリーニング等）に対して不利に働く。これは、トナー流動性が高まったり、感光体等に対する吸着力（鏡映力）が弱まったりして、クリーニング部材と感光体との僅かな間隙を容易にトナーが通過してしまうためである。よって、クリーニング性の面からは、トナーの形状としては、ある程度異形化（ＳＦ−１の値が１００より大きくなる方向）していたり、ある程度凹凸（ＳＦ−２の値が１００より大きくなる方向）があったりする方が好ましい。実験によれば、転写性とクリーニング性との両方を満足するためには、形状係数ＳＦ−１が１２０以上、１８０以下であり、また、形状係数ＳＦ−２が１２０以上、１９０以下であることが望ましい。
【００５１】
更には、トナーの体積平均粒径に対する個数平均粒径の比を規定することが望ましい。具体的には、トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）が４〜８μｍであり、個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００以上、１．１５以下であることが望ましい。より好ましくは、重合終了後の粒度分布として、Ｄｖ／Ｄｎが１．１０以下が望ましい。これにより、乾式トナーでは、トナーの粒度分布が狭くなるため、以下のメリットが発生する。一方、粒度分布がブロードであると粒子の着色が不均一に行なわれる。
トナー粒径面で、トナーの粒度分布が狭くなるため、画像パターンに応じた（適した）トナー粒径を持つトナー粒子が選択的に現像されてしまう選択現像が発生しにくくなり、常時、安定した画像を形成することができる。
また、従来トナーリサイクルシステムを塔載している場合、転写されにくい小サイズのトナー粒子が量的に多くリサイクルされていた。しかし、本トナーでは、元々トナーの粒度分布が狭いため、上述した選択現像の作用を受けにくく、このことからも常時、安定した画像を形成することができる。
また、二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
また、一成分現像剤として用いた場合においても、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なくなると共に、現像ローラーへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着がなく。これにより、現像装置の長期の使用（攪拌）においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
ここで、上記体積平均粒径、個数平均粒径とは、コールターマルチサイザー（コールターエレクトロニクス社製）において１００μｍのアパーチャーチューブを用いた時、アパーチャーカレント等の設定はオートマチックで測定した際の（３万個以上のカウント値）粒子径のことである。
【００５２】
なお、本実施形態では本発明をタンデム型のカラープリンタに適用した例について説明したが、図１４に示すように、４組の現像器からなるリボルバ型現像装置６００を備えたカラープリンタに適用できることはもちろんである。このカラープリンターのリボルバ型現像装置６００を構成する各現像器が互いに異なる色のトナーを有している。そして、リボルバ型現像装置６００を回動させることにより、各現像器の現像ローラ６０１ａ〜６０１ｄを、所定の現像ギャップＧで感光体２と対向する現像位置に順次移動させる。これにより、感光体２上に各色のトナー像を形成することができる。
【００５３】
以上、本実施形態によれば、現像剤を担持搬送する現像剤担持体としての現像ローラを備え、現像ローラに担持された現像剤を、像担持体としての感光体と現像ローラとが間隙をもって対向する現像領域に搬送し、感光体上に形成された静電潜像を現像剤により現像してトナー像化するための現像装置において、上記現像ローラの表面の全振れの大きさが、上記間隙としての現像ギャップの設定値の５％以下である。よって、濃度ムラのない高品質な画像を形成することができる。
また、上記現像ローラは、表面に長手方向に延びる複数の溝を有する。これにより、ローラによる二成分現像剤の汲み上げ量を安定化させている。そうすれば、現像ギャップＧの変動による現像濃度ムラだけでなく、単位時間当たりの現像剤汲み上げ量の変動による濃度ムラをも抑えることができる。さらに、サンドブラスト処理でローラ表面を粗面化する場合に比べ、Ｖ溝等の溝は耐摩耗性に優れているので、より長期間に渡って現像剤の汲み上げ量が安定し、濃度ムラを抑えることができる。
また、感光体線速に対する現像ローラ線速の比（現像ローラ線速／感光体線速）が、１．８以上、４．０以下である。線速比が１．８以上であれば、線速比が小さい場合（例えば１．５以下）に比べて画像上１周ピッチが短くなる。よって、現像ローラ１周ピッチ成分の濃度ムラが発生した場合であっても、画像目視上、ムラ幅が短くなり、目立たなくなる。実験によれば、線速比が、１．５の場合に比べ、１．８以上で顕著な効果を確認することができた。一方、線速比が４よりも大きすぎると、キャリア飛散や、トルク増大に伴うギヤの摩耗が生じてしまう。よって、上記線速比を１．８以上、４．０以下に設定することで、キャリア飛散やギヤの摩耗を防ぎつつ、濃度ムラを目立たなくすることができる。
また、上記現像ローラは、両端部に軸部としての軸部材を備えるとともに、その両端部の軸部材のうちいずれか一方の軸部材に勘合し駆動源の駆動力を上記軸部材に伝達する駆動伝達部材としてのローラギヤとを備えている。そして、このローラギヤは肉抜きしない構成とした。肉抜きしないローラギヤは肉抜きしたローラギヤに比べ、機械的強度が高い。特に、軸部材が嵌合するローラギヤの軸受部の変形を抑制でき、この変形による現像ローラの回転速度変動を抑えることができる。よって、現像ローラの回転速度変動に伴う濃度ムラを防ぐことができる。
また、上記軸部材と、この軸部材と勘合するローラギヤの軸受部とを、ローラギヤから軸部材に駆動力が作用する作用点を２箇所以上有するように構成した。作用点が２箇所以上あると、１箇所の場合に比べ、作用点１箇所あたりにかかる力が小さくなって、ローラギヤを樹脂成形で製造しても軸受部の変形を抑制できる。上記肉抜きのないローラギヤを樹脂成形で製造すると変形が生じるので、切削加工で製造するが、成形品に比べコストアップしてしまう。よって、２箇所以上の作用点を有することで軸受部の変形と、コストアップとを抑えることができる。
また、現像スリーブと感光体ドラムとの間隙としての現像ギャップの設定値を０．２５ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下とした。一般的に現像ギャップを０．４ｍｍ以下に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、現像領域で現像剤量が変動すると、画像濃度差によるピッチムラが目立ちやすくなる。このプリンタでは、現像領域における現像剤量の変動を抑えているので、現像ギャップの設定値を０．４ｍｍ以下として、ピッチムラの目立ちにくい、画像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、現像ギャップが０．２５ｍｍよりも小さすぎると、現像ローラ表面にトナーが固着しやすくなってしまうので、現像ギャップの設定値は０．２５ｍｍ以上が望ましい。
また、現像剤がトナーと磁性粒子としてのキャリアとからなる二成分現像剤であり、キャリアの粒径を２５μｍ以上、５０μｍ以下とした。キャリア粒径を５０μｍ以下とすることで、作像時の現像剤穂（キャリアチェーン）の太さを均一に細くすることができ、より緻密なトナーの受け渡しをすることが可能となる。また、現像スリーブ上の単一面積当たりにおける現像剤穂の密度も多くなるので、感光体上の潜像に隙間無くトナーの受け渡しが可能になる。これにより、よりドット再現性に優れた画像を形成することができる。なお、キャリア粒径が２０μｍよりも小さすぎると、感光体へのキャリア付着が増加してしまうので、２０μｍ以上が望ましい。
また、キャリアとして、磁性体の芯材に対して樹脂コート膜を有するものであり、その樹脂コート膜が熱可塑性樹脂と、メラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分、帯電調整剤を含有させたものを使用した。従来のキャリアは硬いコート膜を徐々に削りながら長寿命を得るように構成されていたのに対し、このキャリアはコート膜が弾力性を有することで衝撃を吸収して膜削れを抑制する。よって、従来のキャリアに比べ、より長寿命化を図ることができる。これにより、長期間に渡り、トナー汲上量の安定化、すなわち品質の安定化を期待できる。
また、現像剤として、少なくともプレポリマー、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散せしめ、トナー組成物を重付加反応させ得られたトナーを用いる。これにより、シャープな粒径分布や帯電分布が得られ、トナー特性の均一化が図れる。
また、トナーの平均円形度を、０．９５以上、０．９９以下の範囲に設定している。実験によれば平均円形度が０．９５未満、特に０．９３より小さいと、球形から離れた不定形のトナーとなり、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られなくなってしまう。一方、平均円形度が０．９９よりも大きいと、ブレードクリーニングなどを採用しているシステムでは、感光体上および転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れを引き起こしてしまう。よって、トナーの平均円形度が、０．９５以上、０．９９以下であれば、クリーニング不良を生じることなく、転写性が良好でしかもチリのない高画像画像を形成することができる。
また、トナーの形状係数ＳＦ−１が１２０以上、１８０以下、かつ、形状係数ＳＦ−２が１２０以上、１９０以下である。実験によれば、形状係数ＳＦ−１が１８０以下で、形状係数ＳＦ−２が１９０以下であれば、ともに１００に近づくほど転写効率が高くなることが判った。しかし、形状係数ＳＦ−１及びＳＦ−２が１２０より小さくなって、トナーの形状が真球に近づくほど、クリーニング性が悪くなってしまう。よって、トナーの形状係数ＳＦ−１が１２０以上、１８０以下、かつ、形状係数ＳＦ−２が１２０以上、１９０以下であれば、転写性とクリーニング性とを満足することができる。
また、トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）に対する個数平均粒径（Ｄｎ）の比（Ｄｖ／Ｄｎ）が、１．００以上、１．１５以下である。実験によれば、Ｄｖ／Ｄｎがこの範囲にあると、トナーの粒度分布が狭くなるため、画像パターンに応じた（適した）トナー粒径を持つトナー粒子が選択的に現像されてしまう選択現像の発生がなかった。また、現像装置における長期の攪拌でも、現像ローラーへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着がなかった。これらのことにより、常時、安定した画像を形成することができた。
また、感光体と、帯電装置と、現像剤を現像ローラに担持し感光体に対向する現像領域に搬送して感光体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に感光体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置としてのプリンタにおいて、上述した現像装置を用いる。この現像装置を用いることにより、濃度ムラのない良好な画像を得ることが可能となる。
また、感光体と、帯電装置と、現像剤を現像ローラに担持し感光体に対向する現像領域に搬送して感光体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に感光体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置内で、感光体と、現像装置、帯電装置及びクリーニング装置より選ばれる少なくとも現像装置を含む装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、上述した現像装置を用いる。この現像装置を用いることにより、濃度ムラのない良好な画像を得ることが可能となる。更に、感光体と現像装置とを含む作像手段の保守及び交換が容易になる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１乃至１４の発明によれば、現像領域における現像剤担持体と像担持体との間隙の変動を低減して、濃度ムラのない高品質な画像を形成可能であるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザプリンタの概略構成図。
【図２】同レーザプリンタのＹ用のプロセスカートリッジを示す拡大構成図。
【図３】同レーザプリンタにおけるＹ用プロセスカートリッジの現像装置の各ギヤや、プリンタ本体側のギヤの噛み合いを示す模式図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、現像ローラの製造工程の説明図。
【図５】（ａ）は、肉抜きしたローラギヤの側面図。
（ｂ）は、肉抜きしないローラギヤの側面図。
【図６】（ａ）は、肉抜きしたローラギヤの軸受部の変形の説明図。
（ｂ）は、肉抜きしないローラギヤの軸受部の変形の説明図。
【図７】現像ローラを２５０ｒｐｍで回転させたときの回転トルクの大きさとギヤの噛み合い誤差との関係を、肉抜きローラギヤと肉抜き無しローラギヤとで比較したグラフ。
【図８】現像ローラを３２０ｒｐｍで回転させたときの回転トルクの大きさとギヤの噛み合い誤差との関係を、肉抜きローラギヤと肉抜き無しローラギヤとで比較したグラフ。
【図９】（ａ）は、作用点が２箇所あるローラギヤの側面図。
（ｂ）は、同ギヤの駆動伝達の説明図。
【図１０】作用点が４箇所あるローラギヤの側面図。
【図１１】キャリアの模式図。
【図１２】形状係数ＳＦ−１の説明図。
【図１３】形状係数ＳＦ−２の説明図。
【図１４】リボルバ型現像装置を備えたカラープリンタの概略構成図。
【符号の説明】
１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ  プロセスカートリッジ
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ  感光体（像担持体）
４０Ｙ            現像装置
４２Ｙ            現像ロール（現像剤担持体、回転体）
５０Ｙ            ローラギヤ（駆動伝達部材）
５０ｂＹ          軸受部
５１Ｙ            伝達ギヤ
６０Ｙ            駆動出力ギヤ
３００            作用点を２箇所有するローラギヤ
４００            作用点を４箇所有するローラギヤ
４２１Ｙ          金属製の円筒基体
４２２Ｙ          軸部材
５００            キャリア
６００            リボルバ型現像装置
【図１】
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【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】
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【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】
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