(57)【要約】【課題】画像再現性のよい高品質な画像を形成するとともに、画像濃度差によるピッチムラの発生を防止できる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】現像剤担持体としての現像スリーブ４３上に担持された現像剤を像担持体としての感光体ドラム１に接触する現像領域まで搬送し、この現像領域で、感光体ドラム１に形成された静電潜像を現像剤で現像してトナー像を形成する画像形成装置としてのプリンタにおいて、上記現像剤として体積平均粒径が４μｍ以上、８．５μｍ以下のトナーを用い、上記現像スリーブ４３は表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、現像剤が感光体ドラム１に接触する現像領域の感光体ドラム１の表面移動方向の幅に比べて小さく設定した。【選択図】  図２
2004191835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体と、現像剤を担持する現像剤担持体とを有し、
該現像剤として体積平均粒径が４μｍ以上、８．５μｍ以下のトナーを用い、
該像担持体と該現像剤担持体とを所定の間隙をもって対向させる画像形成装置において、
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し、
互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、上記現像剤が該像担持体に接触する現像領域の該像担持体の表面移動方向の幅に比べて小さいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の体積平均粒径を２５μｍ以上、６０μｍ以下としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２の画像形成装置において、
上記間隙を０．２５ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像装置と、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、
該現像剤として体積平均粒径が４μｍ以上、８．５μｍ以下のトナーを用い、
該像担持体及び該現像装置と、該帯電装置、該クリーニング装置より選ばれる少なくとも一つの装置を一体に支持し、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、
上記現像装置に内包される現像剤担持体と上記像担持体とを所定の間隙をもって対向させ、該現像剤担持体は表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、
互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、上記現像剤が該像担持体に接触する現像領域の該像担持体の表面移動方向の幅に比べて小さいことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】
請求項４のプロセスカートリッジにおいて、
上記現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の体積平均粒径を２５μｍ以上、６０μｍ以下としたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項４又は５のプロセスカートリッジにおいて、
上記現像剤担持体と上記像担持体との間隙を０．２５ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下とした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、プリンター等の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、現像剤担持体上に担持された現像剤を像担持体に接触する現像領域まで搬送し、該現像領域で、該像剤担持体に形成された静電潜像を該現像剤で現像してトナー像を形成する画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記画像形成装置の現像剤担持体として例えば現像スリーブの表面は、低速機の場合を除き、サンドブラスト加工等の荒らし加工または溝加工を施している。これは高速で回転する現像スリーブ上で現像剤がスリップして停滞することによる画像濃度の低下の発生を防止するためである。
【０００３】
上記サンドブラスト加工では、現像スリーブ材質のとして、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂の使用が可能であるが、コスト及び精度を考慮するとアルミニウムが一般的である。アルミニウム製の現像スリーブにサンドブラスト加工を行う場合、例えば、高温でスリーブ状に押し出されたアルミ管に冷間で砥粒を吹き付け表面に凹凸を作る。表面粗さは、Ｒｚ５〜１５μｍ程度が多く使用される。このようにサンドブラスト加工を施した現像スリーブでは、高速で回転しても、現像剤は凹凸に引っかかりスリップの発生が防止可能となる。
ところが、サンドブラスト加工を施した現像スリーブでは、経時で表面の凹凸が摩耗し、現像剤搬送能力が低下するという耐久性の問題がある。現像スリーブの材質を高硬度のステンレスにしたり、表面の硬化処理を施したりすることで改善されるが、コストアップになってしまう。
【０００４】
また、上記溝加工では、現像スリーブの材質として、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂の使用が可能であるが、コスト及び精度を考慮すると、上記サンドブラスト加工と同様に、アルミニウムが一般的である。アルミニウム製の現像スリーブに溝加工を行う場合、例えば、高温でスリーブ状に押し出されたアルミ管を冷間で引き抜き、ダイスにより溝を形成する。溝の形状としては台形型、Ｖ字型、Ｕ字型等が一般的である。また、溝の深さは現像スリーブ表面から０．２ｍｍ程度、溝の数は例えば外径φ２５ｍｍの現像スリーブで５０本程度が一般的である。このように溝加工を施した現像スリーブでは、高速で回転しても、現像剤は溝部に引っかかりスリップの発生が防止可能となる。また、サンドブラスト加工を施した現像スリーブに比べ長期間の使用でも摩耗が少なく、安定した現像剤の搬送が可能という利点もある。
【０００５】
しかし、上記溝加工を施した現像スリーブでは、溝による画像濃度の周期的な変動、いわゆるピッチムラの発生が見られる。一般に溝が深いほど現像剤搬送性能は向上するがピッチムラが発生しやすくなる。一方、溝が浅いほどピッチムラは発生しにくくなるが現像剤搬送性能が低下する。
【０００６】
そこで本出願人は現像剤担持体の溝の深さを最適な範囲に設定することで、ピッチムラの発生を防止しつつ、現像剤搬送性能を維持することができる画像形成装置を提案した（特願２００１−４０１１５５号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年では、小粒径トナーや小粒径キャリアの採用、及び近接現像による画像形成技術の進歩により画像再現性が向上しているため、ピッチムラが発生しやすくなっている。特に、体積平均粒径が例えば８．５μｍ以下の小粒径トナーを用いた現像方式では、画像再現性がよいため、現像剤量の変動に敏感になり、ピッチムラが発生しやすくなる。
上記特願２００１−４０１１５５号で提案した画像形成装置であっても、ピッチムラが発生することがあった。この原因について検討したところ、現像剤担持体としての現像スリーブと感光体とが対向する現像領域において、溝が形成されていない現像スリーブの表面で現像剤がスリップして現像剤量が減少し、画像濃度の低下によるピッチムラであった。一般に現像スリーブと感光体とは対向する現像領域において同一方向に移動するが、十分な画像濃度が得られるよう大量の現像剤を現像領域へ搬送する必要がある。そのため、通常、現像スリーブは感光体より１．１〜２．５倍の表面速度で駆動される。現像剤が高速で現像領域を通過する際、相対的に低速な感光体との摩擦は負荷抵抗となり、溝のない現像スリーブ表面では図１２に示すように現像剤のスリップが発生してしまう。このため、現像領域Ｄでは、現像スリーブ４３の回転方向上流側に比べて下流側の現像剤量が少なくなってしまう。一方、図１３に示すように、現像領域Ｄ内を現像スリーブ４３の溝が通過する間は十分な搬送力が得られるためスリップの発生がない。つまり、現像領域Ｄ内を通過する溝の周期にて、スリップ発生の有無により現像剤量が変動し、画像濃度差によるピッチムラが発生してしまう。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、画像再現性のよい高品質な画像を形成するとともに、画像濃度差によるピッチムラの発生を防止できる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。
【０００９】
【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、静電潜像を担持する像担持体と、現像剤を担持する現像剤担持体とを有し、該現像剤として体積平均粒径が４μｍ以上、８．５μｍ以下のトナーを用い、該像担持体と該現像剤担持体とを所定の間隙をもって対向させる画像形成装置において、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し、互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、上記現像剤が該像担持体に接触する現像領域の該像担持体の表面移動方向の幅に比べて小さい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の画像形成装置において、上記現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の体積平均粒径を２５μｍ以上、６０μｍ以下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の画像形成装置において、上記間隙を０．２５ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下としたことを特徴とするものである。
一般的に体積平均粒径が８．５μｍ以下の小粒径トナーを使用して画像形成を行なうと、画像の再現性が格段に向上するため、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。請求項１乃至３の発明によれば、現像領域内には、常に現像剤担持体の溝が少なくとも１本存在し、該溝が該現像剤担持体に担持された現像剤のスリップを抑える。よって、現像領域内に現像剤担持体の溝が存在しなくなることがある場合に比べ、現像領域内での現像剤量の変動を小さく抑えることができる。これにより、体積平均粒径が８．５μｍ以下の小粒径トナーを用いて、画像再現性のよい高品質な画像を形成するとともに、画像濃度差によるピッチムラを目立ちにくくすることができる。なお、トナーの体積平均粒径が４μｍよりも小さいと、像担持体上に残ったトナーのクリーニング性が低下するので、トナーの体積平均粒径は４μｍ以上が望ましい。
また、上記目的を達成するために、請求項４の発明は、像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像装置と、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、該現像剤として体積平均粒径が４μｍ以上、８．５μｍ以下のトナーを用い、該像担持体及び該現像装置と、該帯電装置、該クリーニング装置より選ばれる少なくとも一つの装置を一体に支持し、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、上記現像装置に内包される現像剤担持体と上記像担持体とを所定の間隙をもって対向させ、該現像剤担持体は表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、上記現像剤が該像担持体に接触する現像領域の該像担持体の表面移動方向の幅に比べて小さい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のプロセスカートリッジにおいて、上記現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の体積平均粒径を２５μｍ以上、６０μｍ以下と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４又は５のプロセスカートリッジにおいて、上記現像剤担持体と上記像担持体との間隙を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４乃至６の発明によれば、請求項１乃至３に関して述べたように、体積平均粒径が８．５μｍ以下の小粒径トナーを用いて、画像再現性のよい高品質な画像を形成するとともに、画像濃度差によるピッチムラを目立ちにくくすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置であるプリンタに適用した一実施形態について説明する。図１は本実施形態に係るプリンタの要部概略構成図である。
像担持体である感光体ドラム１の周囲には、帯電ローラー等で感光体ドラム１の表面を帯電する帯電装置２、レーザー光線等で感光体ドラム１の一様帯電処理面に潜像を形成する露光装置３が配設されている。また、感光体ドラム１上において潜像に対し帯電したトナーを付着させることでトナー像を形成させる現像装置４が配設されている。また、転写ベルトまたは転写ローラー、チャージャー等（図示例は転写ベルト）で感光体ドラム１上に形成されたトナー像を記録紙６に転写する転写装置５が配設されている。さらに、転写後に感光体ドラム１上に残ったトナーを除去するクリーニング装置７、感光体ドラム１上の残留電位を除去する除電装置８が順に配設されている。
【００１１】
上記構成のプリンタにおいて、帯電装置２の帯電ローラによって表面を一様に帯電された感光体ドラム１は、露光装置３によって静電潜像を形成され、現像装置４によってトナー像を形成される。このトナー像は転写装置５によって感光体ドラム１表面から、不図示の給紙トレイから搬送された記録紙６へ転写される。その後記録紙６上のトナー像は不図示の定着装置によって定着される。一方、転写されずに感光体ドラム１上に残ったトナーはクリーニング装置７によって回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム１は除電ランプ８で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。
【００１２】
次に、上記現像装置４の構成を図２に基づき説明する。現像装置４は、現像容器４Ａとトナー補給部４Ｂとで構成されている。そのうち現像容器４Ａ内には現像ローラ４１が、感光体ドラム１に近接するようにして配置されており、両者の対向部分に現像領域Ｄが形成されるようになっている。
【００１３】
上記現像ローラ４１には、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒状に形成してなる現像スリーブ４３が回転駆動機構（不図示）によって矢印方向すなわち反時計回り方向に回転されるようにして備えられている。現像スリーブ４３内にはこの現像スリーブの表面上に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石ローラ体４４が固定状態で備えられている。このとき現像剤を構成するキャリアは、上記磁石ローラ体４４から発せられる磁力線に沿うようにして現像スリーブ４３上にチェーン状に穂立ちされる。さらに、このチェーン状に穂立ちされたキャリアに対して帯電トナーが付着されて磁気ブラシが形成されるようになっている。形成された磁気ブラシは、現像スリーブ４３の回転移送にともなって現像スリーブ４３と同方向、すなわち反時計回り方向に移送されることとなる。現像剤の搬送方向すなわち反時計回り方向における前記現像領域Ｄの上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さすなわち現像剤の量を規制するドクターブレード４５が設置されている。
【００１４】
さらに上記現像ローラ４１の後方領域には、撹拌ローラ４６およびパドルホイール４７が設けられており、撹拌ローラ４６により撹拌混合されて現像剤がパドルホイール４７によって汲み上げられるようになっている。現像ローラ４１、パドルホイール４７、撹拌ローラ４６を包み込むように現像剤収納部材としての現像剤ケース５１が下側に配置されている。
【００１５】
また、上記トナー補給部４Ｂは、例えば、感光体ドラム１に供給されるトナーの濃度が低下したことをトナー濃度センサ４８が検知した場合、トナー補給ローラ４Ｂ１の回転によりトナーＴを撹拌ローラ４６に向け繰り出すようになっている。そして、前述したドクターブレード４５の近傍には、延長方向一端をドクターブレード４５の近傍に位置させ、延長方向他端を撹拌ローラ４６の上に位置させたセパレータ４９がそれぞれ配置されている。また、このセパレータ４９における延長方向他端には、回転可能な搬送スクリュー５０が配置されている。
【００１６】
上記構成の現像容器４Ａにおいては、パドルホイール４７の回転によって現像剤が汲み上げられ、現像ローラ４１に向け放出され、磁石ローラ体４４の磁力により現像スリーブ４３の表面に担持される。そして、現像スリーブ４３に担持された現像剤は、現像スリーブの回転に伴って表面を移動し、ドクターブレード４５によって層厚を規制された上で、現像ローラ４１と感光体ドラム１とが対向する現像領域Ｄを通過する。その後、現像剤ケース５１との間隙を通過し、磁石ローラ体４４の磁力が作用しなくなる位置で現像ケース５１の底部に落下し、再度、パドルホィール４７により撹拌される。また、ドクターブレード４５によって掻き取られた余剰の現像剤は、セパレータ４９上に配置された複数の傾斜するフィン４９ａによってプリンタ本体奥側に順次搬送される。セパレータ４９の最奥端には現像剤案内路が配置され、その延長方向他端に位置する搬送スクリュー５０に向け案内される。この搬送スクリュー５０により、上記現像剤は前述とは反対にプリンタ本体の手前側に搬送され、最手前端に配置された撹拌ローラ４６と対向する図示しないスリットを通して落下する。この前後それぞれの現像剤の搬送により、プリンタ本体前後方向においてトナー濃度が均一になるよう撹拌されると同時に前後それぞれの現像剤の搬送量を等しく設定することにより現像剤の水準を一定に維持することができる。
【００１７】
次に、上記現像スリーブ４３についてより詳細に説明する。
図３は、現像スリーブ４３を軸方向からみた部分断面の拡大図である。現像スリーブ４３の表面には長手方向に延びる複数の溝が等間隔に形成されている。一般に溝が深いほど現像剤搬送性能は向上するが、溝の有無による現像電界強度の差によるピッチムラが発生しやすくなる。一方、溝が浅いほどピッチムラは発生しにくくなるが現像剤搬送性能が低下する。特に近年では、小粒径トナーや小粒径キャリアの使用による画像形成技術の進歩、及び、近接現像の画像形成技術の進歩により画像再現性が向上しているため、ピッチムラが発生しやすくなっている。
【００１８】
図４は、溝深さに対するピッチムラと現像剤搬送性能との実験結果を示すグラフである。図４からわかるように、溝深さが０．１５ｍｍよりも深いと現像剤搬送性能は向上するが、ピッチムラが発生してしまう。このピッチムラの発生原因は、現像スリーブ４３の溝の深さが０．１５ｍｍよりも深いと、現像領域Ｄにおいて、感光体ドラム１と現像スリーブ４３の溝とが対向したときに、感光体ドラム１と溝との間の現像電界が弱くなる。すると現像能力が低下し、溝に対向した部分の感光体ドラム１上で現像濃度が薄くなるためと考えられる。一方、溝深さが０．０５ｍｍよりも浅いとピッチムラは発生しないが、現像剤搬送性能が低下してしまう。この現像剤搬送性能が低下する原因としては、現像スリーブ４３の溝の深さが０．０５ｍｍよりも浅いと、現像スリーブ４３上で現像剤がスリップしたり、溝による現像剤の搬送量が低下したりするためと考えられる。そこで、本実施形態に係るプリンタの現像スリーブ４３では、溝の深さを０．０５ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下の範囲内に設定して、ピッチムラ防止と現像剤搬送性能との両立を図っている。
【００１９】
また、現像スリーブ４３に形成する溝の形状としては、図５に示すようなＶ字型がピッチムラの防止に有効であることがわかった。図６の実験結果のグラフに示すように、溝形状がＶ字型の場合、台形型やＵ字型に比べてピッチムラが目立たなかった。これは、溝形状がＶ字型の場合、台形型やＵ字型に比べ、溝のエッジ部が斜めになっているので、現像領域Ｄにおいて、感光体ドラム１に対して溝が対向したときに、現像電界の大きさが緩やかに変化して現像濃度差が目立ち難くなるためと考えられる。
【００２０】
そして、Ｖ字の開き角度は６０°以上、１２０°以下の範囲内であることが、現像剤搬送性能とピッチムラの防止とに有効であることがわかった。これは、図７の実験結果のグラフに示すように、Ｖ字の開き角度が６０°よりも小さいと現像剤搬送性能が低下してしまう。これは、Ｖ字の開き角度が６０°よりも小さいと、現像スリーブ４３上で現像剤がスリップしたり、溝による現像剤の搬送量が低下したりするためと考えられる。一方、Ｖ字の開き角度が１２０°よりも大きいとピッチムラが目立ち始めてしまう。これは、現像領域Ｄにおいて、感光体ドラム１と現像スリーブ４３の溝とが対向したときに、感光体ドラム１と溝との間の現像電界が弱くなる。すると現像能力が低下するが、Ｖ字の開き角度が１２０°よりも大きいと溝幅が広くなるため、現像濃度が薄くなる部分が広がって、ピッチムラが目立ちやすくなるものと考えられる。そこで、本実施形態に係るプリンタの現像スリーブ４３では、溝形状をＶ字型とし、その開き角度を６０°以上、１２０°以下の範囲内に設定して、現像剤搬送性能とピッチムラ防止との両立を図っている。
【００２１】
上記溝深さや溝形状を最適に設定しても、現像領域Ｄにおいて、溝が形成されていない部分の現像スリーブ４３表面で現像剤がスリップして現像剤量が減少（変動）し、画像濃度の低下によるピッチムラが発生する場合がある。そこで本実施形態に係るプリンタでは、現像領域Ｄ内に少なくとも１本以上の溝が存在するように、現像スリーブ４３の各溝の間隔を設定した。具体的には、現像スリーブ４３の各溝の間隔を、現像剤が感光体ドラム１に接触する現像領域Ｄの長さよりも小さくしている。よって、現像スリーブ４３が回転しても、常に現像領域Ｄ内には溝が１本以上存在し、現像剤のスリップ防止を図ることができる。これにより、現像領域Ｄの全体にわたって現像剤量の変動を抑えることができ、画像濃度差によるピッチムラの防止が図れる。
【００２２】
実際に実験に用いた装置の具体的な条件は、以下の通りである。
現像スリーブ４３と感光体ドラム１との間のギャップ  ０．３５ｍｍ
現像スリーブ４３とドクタ４５との間のギャップ      ０．３０ｍｍ
ドクタ４５を通過する現像剤の重量                  ０．０６ｇ／ｃｍ２
現像磁極の半値角度幅                              １５°
感光体ドラム１に対する現像磁極位置                ０°
感光体ドラム１の外径                              φ１００ｍｍ
現像スリーブ４３の外径                            φ２５ｍｍ
現像スリーブ４３の溝深さ                          ０．１ｍｍ
現像スリーブ４３の溝形状                          Ｖ字型
現像スリーブ４３の溝の開き角度                    ９０°
現像スリーブ４３の溝本数                          ７０本
上記条件から、現像領域Ｄが１．４ｍｍで、現像スリーブ４３の各溝の間隔（溝ピッチ）は１．１ｍｍとなる。ここで、上記半値角度幅とは、現像磁極により現像スリーブ４３の表面に発生する法線方向磁束密度の最高値の半分となる磁束密度を示す現像スリーブ４３表面の２つの半値点を、現像スリーブ４３の中心軸から見たときの現像スリーブ４３の表面移動方向における角度幅をいう。
【００２３】
上記条件から、１．４ｍｍの現像領域Ｄに対して、各溝の間隔は１．１ｍｍであり、常に現像領域内には溝が１本或いは２本存在する。これにより、現像領域Ｄにおいて現像スリーブ４３上での現像剤のスリップの発生を抑えることができる。仮に、溝のない部分の表面でスリップが発生したとしても、現像領域Ｄに進入してきた次の溝でスリップをくい止めることができる。よって、現像領域Ｄに溝が存在しなくなる場合がある下記比較例に比べ、現像領域内での現像剤量の変動を小さく抑えることができる。これにより、画像濃度差によるピッチムラを防いで高品質な画像を形成することができる。
【００２４】
一方比較例として現像スリーブ４３の溝本数を５０本とした場合には、各溝の間隔が１．６ｍｍとなり、１．４ｍｍの現像領域Ｄに対して、現像スリーブ４３の回転で現像領域には溝が存在する場合と存在しない場合とが生じる。すると、現像領域Ｄにおいて、溝が存在しない部分の現像スリーブ４３表面で現像剤のスリップが生じて現像剤量が変動し、画像濃度差によるピッチムラが生じてしまう。
【００２５】
ここで、一般的に体積平均粒径が８．５μｍ以下のトナーを使用して画像形成を行なうと、図８のグラフに示すように、画像の再現性が格段に向上するためピッチムラも目立ちやすくなる。特に、現像領域Ｄ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。本実施形態のプリンタでは、現像領域Ｄ内に少なくとも１本の溝が存在し、現像領域における現像剤量の変動を抑えている。よって、体積平均粒径が８．５μｍ以下のトナーを使用した場合であっても、ピッチムラを防ぎつつ再現性のよい高品質な画像を形成することができる。なお、体積平均粒径が４μｍよりも小さいと、感光体ドラム１上に残ったトナーのクリーニング性が低下するので、トナーの体積平均粒径は４μｍ以上が望ましい。
【００２６】
また、一般的には体積平均粒径が６０μｍ以下のキャリアを使用して画像形成を行なうと、画像の再現性が格段に向上する（図９（ａ）参照）ためピッチムラも目立ちやすくなる。特に、現像領域Ｄ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。本実施形態のプリンタでは、現像領域Ｄ内に少なくとも１本の溝が存在し、現像領域における現像剤量の変動を抑えている。よって、体積平均粒径が６０μｍ以下のキャリアを使用した場合であっても、ピッチムラを防ぎつつ再現性のよい高品質な画像を形成することができる。なお、キャリアの体積平均粒径が２５μｍよりも小さすぎると、図９（ｂ）に示すように、感光体ドラム１へのキャリア付着が増加してしまう。磁石ローラ体４４の磁極を強くしてキャリア付着を防ぐことは可能であるが、コストアップになってしまう。よって、キャリアの体積平均粒径は、２５μｍ以上が望ましい。
【００２７】
さらに、現像スリーブ４３と感光体ドラム１との間隔（以下、「現像ギャップ」ともいう）を０．４ｍｍ以下に狭くすると、画像の再現性が格段に向上する（図１０（ａ）参照）ためピッチムラも目立ちやすくなる。特に、現像領域Ｄ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。本実施形態のプリンタでは、現像領域Ｄ内に少なくとも１本の溝が存在し、現像領域における現像剤量の変動を抑えている。よって、現像ギャップが０．４ｍｍ以下であっても、ピッチムラを防ぎつつ再現性のよい高品質な画像を形成することができる。なお、現像ギャップが０．２５ｍｍよりも小さすぎると、図１０（ｂ）に示すように、現像ローラ４３表面にトナーが固着しやすくなってしまうので、現像ギャップは０．２５ｍｍ以上が望ましい。
【００２８】
ここで、本実施形態に係るプリンタでは、感光体ドラムと、帯電装置と、クリーニング装置とを一体に支持するプロセスカートリッジを用いて構成することもできる。図１１はプロセスカートリッジの概略構成説明図である。
図１１において、像担持体としてドラム状の感光体１０、その感光体のまわりには、その回転方向（時計方向）Ａの順に、帯電装置１２、現像装置１３、転写・搬送装置（不図示）、クリーニング装置１４、除電装置１１などを配置する。これらの装置のうち、感光体１０と、帯電装置１２と、現像装置１３と、クリーニング装置１４と、除電装置１１とをケース１０１内に納め、一体構成のプロセスカートリッジとしている。
このプロセスカートリッジをプリンタに装着したときに、現像装置１３に内包される現像スリーブ１３１表面に形成された溝が、常に現像領域内に１本以上存在するように設定してある。これにより、現像領域において現像スリーブ１３１上で現像剤のスリップの発生を抑えることができる。また、現像ギャップは０．４ｍｍ以下に設定している。また、現像剤は、トナーの体積平均粒径が８．５μｍ以下で、キャリアの体積平均粒径が６０μｍ以下のものを使用している。このような構成のプロセスカートリッジを用いた場合にも、画像濃度差によるピッチムラを防いで高品質な画像を形成することができる。
なお、プロセスカートリッジとしては、上記構成に限らず、感光体１０及び現像装置１３と、帯電装置１２、クリーニング装置１４より選ばれる少なくとも一つの装置を一体に支持する構成でも構わない。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態によれば、現像剤担持体としての現像スリーブ上に担持された現像剤を像担持体としての感光体ドラムに接触する現像領域まで搬送し、この現像領域で、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像剤で現像してトナー像を形成する画像形成装置としてのプリンタにおいて、上記現像剤として体積平均粒径が４μｍ以上、８．５μｍ以下のトナーを用い、上記現像スリーブは表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、現像剤が感光体ドラムに接触する現像領域の感光体ドラムの表面移動方向の幅に比べて小さい。よって、体積平均粒径が８．５μｍ以下の小粒径トナーを用いて、画像再現性のよい高品質な画像を形成するとともに、画像濃度差によるピッチムラを目立ちにくくすることができる。
また、現像剤がトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤であり、該磁性粒子の体積平均粒径を２５μｍ以上、６０μｍ以下とした。一般的に体積平均粒径が６０μｍ以下のキャリアを使用して画像形成を行なうと、画像の再現性が格段に向上するため、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、体積平均粒径が６０μｍ以下のキャリアを使用して、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、キャリアの体積平均粒径が２５μｍよりも小さすぎると、感光体ドラムへのキャリア付着が増加してしまう。磁石ローラ体の磁極を強くしてキャリア付着を防ぐことは可能であるが、コストアップになってしまう。よって、キャリアの体積平均粒径は、２５μｍ以上が望ましい。
また、現像スリーブと感光体ドラムとの間隙（現像ギャップ）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、現像ギャップは０．２５ｍｍ以上が望ましい。
また、プリンタ本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、現像剤として体積平均粒径が４μｍ以上、８．５μｍ以下のトナーを用い、現像装置に内包される現像スリーブと感光体ドラムとを所定の間隙をもって対向させ、現像スリーブは表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、互いに隣接する溝の溝ピッチの大きさが、現像剤が感光体ドラムに接触する現像領域の感光体ドラムの表面移動方向の幅に比べて小さい。よって、このプロセスカートリッジを用いることで、体積平均粒径が８．５μｍ以下の小粒径トナーを使用して、画像再現性のよい高品質な画像を形成するとともに、画像濃度差によるピッチムラを目立ちにくくすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１乃至６の発明によれば、画像再現性のよい高品質な画像を形成するとともに、画像濃度差によるピッチムラの発生を防止できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るプリンタの要部概略構成図。
【図２】現像装置の構成図。
【図３】現像スリーブを軸方向からみた部分断面拡大図。
【図４】溝深さに対するピッチムラと現像剤搬送性能との実験結果を示すグラフ。
【図５】現像スリーブにＶ字型溝を形成した説明図。
【図６】ピッチムラと、台形溝、Ｕ字型溝、Ｖ字型溝との関係を示すグラフ。
【図７】Ｖ字型溝の開き角度と、ピッチムラ及び現像剤搬送性能との関係を示すグラフ。
【図８】トナーの体積平均粒径とピッチムラとの関係を示すグラフ。
【図９】（ａ）は、キャリア体積平均粒径と粒状度との関係を示すグラフ。
（ｂ）は、キャリア体積平均粒径とキャリア付着との関係を示すグラフ。
【図１０】（ａ）は、現像ギャップと粒状度との関係を示すグラフ。
（ｂ）は、現像ギャップとトナー固着との関係を示すグラフ。
【図１１】プロセスカートリッジの要部概略構成図。
【図１２】現像領域で現像剤量の変動がある場合の説明図。
【図１３】現像領域で現像剤量の変動がない場合の説明図。
【符号の説明】
１        感光体ドラム
２        帯電装置
３        露光装置
４        現像装置
５        転写装置
６        記録紙
７        クリーニング装置
８        除電装置
１０      感光体ドラム
１２      帯電装置
１３      現像装置
１４      クリーニング装置
４１      現像ローラ
４３      現像スリーブ
４４      磁石ローラ体
４５      ドクターブレード
１３１    現像スリーブ
【図１】
2004191835.tif 000003
【図２】
2004191835.tif 000004
【図３】
2004191835.tif 000005
【図４】
2004191835.tif 000006
【図５】
2004191835.tif 000007
【図６】
2004191835.tif 000008
【図７】
2004191835.tif 000009
【図８】
2004191835.tif 000010
【図９】
2004191835.tif 000011
【図１０】
2004191835.tif 000012
【図１１】
2004191835.tif 000013
【図１２】
2004191835.tif 000014
【図１３】
2004191835.tif 000015