(57)【要約】【課題】溝加工により表面に凹凸を設けた現像剤担持体を用いて、現像剤を均一に分布させた状態で現像領域に搬送することにより、画像濃度ムラを防止し、ドット再現性を高めて、高品位な画像を得る。【解決手段】現像剤を表面に担持して搬送する現像スリーブ２２の表面に、軸に対して傾斜する傾斜方向が周期的に逆向きとなる波線状で、且つ、他の溝と互いに交差しない溝３３を規則的に形成する。溝ピッチに対応する搬送ムラを防止すると共に現像剤搬送時に軸方向にも現像剤を移動し易くして、現像剤分布の均一性を高めることができる。また、軸に対する傾斜方向が周期的に逆向きとなるので現像剤が片側に寄せることがなく、さらに、溝の交点がないため交点ムラが発生する虞がない。【選択図】図８
2009244842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体において、
その表面に規則的に形成される溝が、軸に対して傾斜する傾斜方向が周期的に逆向きとなる波線状で、且つ、他の溝と互いに交差しないことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
請求項１の現像剤担持体において、
上記溝を形成する波線の山または谷の頂点近傍が曲線状であることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項３】
請求項１または２の現像剤担持体において、
上記溝を形成する波線の山が隣り合う波線の谷と、周方向または軸方向のいずれかに関して重なる位置に形成されることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項４】
請求項１、２または３の現像剤担持体において、
上記溝のピッチが０．４ｍｍ以下であることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の何れかの現像剤担持体において、
上記溝は断面底部が平坦な部分を有することを特徴とする現像剤担持体。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の何れかの現像剤担持体において、
その表面単位面積あたりの溝の体積が０．０３ｍｍ３以上であることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項７】
現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体を備えた現像装置において、
上記現像剤担持体の表面に規則的に形成される溝が、軸に対して傾斜する傾斜方向が周期的に逆向きとなる波線状で、且つ、他の溝と互いに交差しないことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項７の現像装置において、
上記溝を形成する波線の山または谷の頂点近傍が曲線状であることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項７または８の現像装置において、
上記溝を形成する波線の山が隣り合う波線の谷と、周方向または軸方向のいずれかに関して重なる位置に形成されることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項７、８または９の現像装置において、
上記溝のピッチが０．４ｍｍ以下であることを特徴とする現像装置 。
【請求項１１】
請求項７、８、９または１０の何れかの現像装置において、
上記溝は断面底部が平坦な部分を有することを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項７、８、９、１０または１１の何れかの現像装置において、
上記現像剤担持体の表面単位面積あたりの溝の体積が０．０３ｍｍ３以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
像担持体と、帯電手段と、クリ−ニング手段とより選ばれる少なくとも一つの手段と、現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、
上記現像手段として、請求項７、８、９、１０、１１または１２に記載の現像装置を採用することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１４】
像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該静電潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項７、８、９、１０、１１または１２に記載の現像装置を採用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
帯電部材により表面を帯電させた像担持体上に静電潜像を形成し、
上記静電潜像を現像装置によってトナー像に現像し、上記トナー像を記録体上に転写し、記録体上のトナーを定着装置によって定着する画像形成方法において、
上記現像装置として、請求項７、８、９、１０、１１または１２に記載の現像装置を採用す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、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像剤担持体、現像装置、並びにこれを用いたプロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、二成分現像剤を用いた現像装置では、現像剤の搬送性のために、現像剤担持体として表面に凹凸を設けた現像スリーブが用いられている。現像スリーブ表面に凹凸を形成する方法としては、サンドブラスト等により表面をあらして不規則で微細な凹凸を形成するブラスト加工や、表面に周期的な溝を彫った溝加工が多く実用化されている。
【０００３】
ブラスト加工による現像スリーブは、溝加工による現像スリーブに比べて、現像剤の分布に周期的なムラが発生しにくく均一であるため、一般的に画質が優れている。しかし長期間の使用に伴い、現像スリーブの表面の微細な凹凸が磨耗して表面粗さが低下するため、現像剤の搬送能力低下して、現像領域に搬送される現像剤は経時で減少して濃度低下や濃度ムラといった問題を引き起こしてしまう。これに対して、溝加工による現像スリーブは、表面の凹凸の経時劣化が少ないため、現像剤の搬送能力が安定している。
【０００４】
溝加工としは、図４、５に示すように、現像スリーブ表面に軸と平行に断面が三角の溝を周期的に彫った、いわゆる直線状Ｖ型溝が広く用いられている。しかし、直線状Ｖ型溝では、溝のピッチに対応する搬送ムラにより現像剤分布の均一性が低くなるため、周方向に溝ピッチに対応するピッチムラの発生やドット再現性の低下を発生させてしまう。また、直線状Ｖ型溝は現像剤の搬送方向に対して直角に形成されているので、現像剤は現像領域まで搬送される間に軸方向に移動し難い。現像剤が軸方向に移動し難いと、現像剤は現像スリーブに担持された際の軸方向に関して微小なムラのある状態のままで現像領域に搬送されてしまい、軸方向に関する濃度ムラやドット再現性の低下を発生させてしまう。このように、溝加工による現像スリーブでは、画像濃度ムラやドット再現性の低下による画質劣化を防止するために、現像スリーブ上での現像剤分布の均一性を高めることが課題となっている。
【０００５】
一方、現像スリーブ表面の溝形状としては、種々のものが提案されている。例えば、図６に示すように、軸に対して一方向に傾斜した斜めの溝を周方向に均一に形成した、いわゆる斜線状溝が知られている（特許文献１）。斜線状溝では、周方向に関して溝ピッチに対応する搬送ムラを防止すると共に、現像剤搬送時に現像剤を軸方向にも移動可能として、現像剤分布の均一性を高めることができる。しかしながら、溝は軸に対して一方向に傾斜しているため、現像剤は軸の片側方向のみに力を受けて、片側端部に寄せられてしまう。現像剤が寄せられた片側端部では濃度の上昇や現像剤のストレスが増加し、他方の端部では濃度の低下や周期的なムラが目立ちやすくなる。
【０００６】
また、図７にしめすように、両方向交差するアヤメ状の斜めの溝を周方向に均一に形成した、いわゆるアヤメ状溝が知られている（例えば、特許文献２、３）。アヤメ状溝では、溝を軸に対して両方向に傾斜させることにより、現像スリーブ上で現像剤が片側に寄せることなく、分布の均一性を高めることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−２５６１７０号公報
【特許文献２】特開２０００−２４２０７３号公報
【特許文献３】特開２００３−２０８０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、アヤメ状溝では、格子状に交点があり、この交点で交点ムラと呼ばれる縦白スジという新たな画像濃度むらが発生してしまう。
【０００９】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、溝加工により表面に凹凸を設けた現像剤担持体により、現像剤を均一に分布させた状態で現像領域に搬送することにより、画像濃度ムラを防止し、ドット再現性を高めて、高品位な画像を得ることのできる現像剤担持体、現像装置、画像形成装置、プロセスカートリッジ、画像形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体において、その表面に規則的に形成される溝が、軸に対して傾斜する傾斜方向が周期的に逆向きとなる波線状で、且つ、他の溝と互いに交差しないことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像剤担持体において、上記溝を形成する波線の山または谷の頂点近傍が曲線状であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像剤担持体において、上記溝を形成する波線の山が隣り合う波線の谷と、周方向または軸方向のいずれかに関して重なる位置に形成されることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の現像剤担持体において、上記溝のピッチが０．４ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の何れかの現像剤担持体において、上記溝は断面底部が平坦な部分を有することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の何れかの現像剤担持体において、その表面単位面積あたりの溝の体積が０．０３ｍｍ３以上であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体を備えた現像装置において、上記現像剤担持体の表面に規則的に形成される溝が、軸に対して傾斜する傾斜方向が周期的に逆向きとなる波線状で、且つ、他の溝と互いに交差しないことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の現像装置において、上記溝を形成する波線の山または谷の頂点近傍が曲線状であることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７または８の現像装置において、上記溝を形成する波線の山が隣り合う波線の谷と、周方向または軸方向のいずれかに関して重なる位置に形成されることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項７、８または９の現像装置において、上記溝のピッチが０．４ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項７、８、９または１０の何れかの現像装置において、上記溝は断面底部が平坦な部分を有することを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項７、８、９、１０または１１の何れかの現像装置において、上記現像剤担持体の表面単位面積あたりの溝の体積が０．０３ｍｍ３以上であることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、像担持体と、帯電手段と、クリ−ニング手段とより選ばれる少なくとも一つの手段と、現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、上記現像手段として、請求項７、８、９、１０、１１または１２に記載の現像装置を採用することを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該静電潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として、請求項７、８、９、１０、１１または１２に記載の現像装置を採用することを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、帯電部材により表面を帯電させた像担持体上に静電潜像を形成し、上記静電潜像を現像装置によってトナー像に現像し、上記トナー像を記録体上に転写し、記録体上のトナーを定着装置によって定着する画像形成方法において、上記現像装置として、請求項７、８、９、１０、１１または１２に記載の現像装置を採用することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、溝は軸に対して傾斜しているので、上述の軸に対して平行な直線状溝に比べ、溝ピッチに対応する搬送ムラを防止すると共に現像剤搬送時に軸方向にも現像剤を移動し易くして、現像剤分布の均一性を高めることができる。また、軸に対する傾斜方向が周期的に逆向きとなるので、上述の一方向の斜線状溝と異なり、現像剤が片側に寄せることがなく、現像剤分布の均一性を高めることができる。さらに、上述のアヤメ状溝と異なり、溝の交点がないため交点ムラが発生する虞がない。
【発明の効果】
【００１２】
以上、本発明によれば、溝加工により表面に凹凸を設けた現像剤担持体により、現像剤を均一に分布させた状態で現像領域に搬送することにより、画像濃度ムラを防止し、ドット再現性を高めて、高品位な画像を得ることのできるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。
まず、画像形成装置全体の構成及び動作について説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置の全体の概略構成図である。この画像形成装置は、タンデム型の画像形成装置であり、図１中中央部に無端表面移動する転写ベルト５を備えている。転写ベルト５の上方には、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック（以下、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのトナー像形成手段３Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋを備えている。これらのトナー像形成手段３Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋは、静電潜像を担持する感光体１Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋをそれぞれ備えている。また、トナー像形成手段３Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋの上方には、光書込装置２が配設されており、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、それぞれの感光体１Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋに向けて発射して感光体表面を露光走査する。また、転写ベルト５の搬送方向下流部には、記録体上の未定着トナーを定着する定着装置１３を備えている。
【００１４】
各色のトナー像形成手段３Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋは、画像形成物質として、互いに異なる色（Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ）のトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。このため、以下、添字のＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋを省略して構成・動作を説明する。
【００１５】
感光体１の周囲には、帯電部材、現像装置４、クリーニング装置がそれぞれ配設されている。感光体１は、帯電部材により表面を一様帯電せしめられた後、光書き込み装置２によりレーザ光Ｌを照射されることにより、表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いる現像装置４によってトナー像に現像される。そして、転写ベルト５により搬送される記録紙上に順次転写される。これにより、記録紙上に４色重ね合わせ像（以下、４色トナー像という）が形成される。４色トナー像は、定着装置１３により記録体上に定着され、フルカラー画像が形成される。記録紙に転写されずに感光体１上に残留した現像剤は、クリーニング装置により除去され、再度の画像形成に備える。
【００１６】
次に、現像装置４について説明する。図２は現像装置４の概略構成図である。現像装置４は、現像剤を担持して感光体１との対向部に搬送する現像剤担持体として、内部に磁界発生手段２３を有する回転可能な非磁性の現像スリーブ２２を備えている。また、現像装置４内には現像剤を収容する現像剤収容室２９内の現像剤を攪拌しながら軸に沿って互いに逆方向に搬送する搬送スクリュ２５，２６を現像ケーシング２１内に備えている。この搬送スクリュ２５，２６のうち現像スリーブ２２に近い方の搬送スクリュ２６は現像剤を現像スリーブ２２に供給する供給部材としての機能を有している。搬送スクリュ２５，２６との間は仕切り部材によって仕切られており、搬送途中の現像剤が混入できないように構成されている。搬送スクリュウ２６の搬送方向下流端と搬送スクリュウ２５の搬送方向上流端とが連通しており、搬送スクリュウ２６で搬送された現像剤は搬送スクリュウ２５に受け渡され、搬送スクリュ２５により攪拌搬送される。また、消費された量に応じてトナーがトナー補給口２８より補給され、現像剤と攪拌されながら搬送される。さらに、搬送スクリュウ２５の搬送方向下流端と搬送スクリュウ２６の搬送方向上流端とが連通しており、搬送スクリュウ２５で十分攪拌搬送された現像剤が搬送スクリュウ２６に受け渡され、現像スリーブ２２へと供給される。このように、現像剤の循環搬送を行い、均一化してトナー濃度の安定した現像剤を現像スリーブ２２に供給する。
【００１７】
現像スリーブ２２への現像剤の供給は、現像スリーブ２２内の磁界発生手段２３が搬送スクリュ２６で搬送される現像剤の磁性キャリアを引き付けることによりおこなわれる。図３は、磁界発生手段２３による現像スリーブ２２表面の磁束密度の大きさの分布図である。磁界発生手段２３により現像スリーブ２２表面に担持された現像剤は、現像スリーブ２２の回転により、感光体１との対向部である現像領域へ搬送される。
【００１８】
また、現像領域よりも現像スリーブ２２の回転方向上流部には、現像に寄与する現像スリーブ２２上の現像剤を均一の厚みにするための現像剤規制部材としての現像ドクタ２４が設けられている。
【００１９】
次に、特徴部である現像スリーブ２２の表面凹凸形状について説明する。現像スリーブ表面の凹凸形成は、サンドブラストや電磁ブラスト等により表面をあらして不規則で微細な凹凸を形成するブラスト加工や、表面に周期的な溝を彫った溝加工が多く実用化されている。ブラスト加工は、現像スリーブ２２表面における現像剤の分布が溝加工よりも均一であるため、一般に画質が優れており、粒状度は低くなる。しかし、長期間の使用に伴い、現像スリーブ２２の表面粗さは低下するため、現像剤の搬送能力低下という問題が生じる。その結果、現像領域に搬送される現像剤は経時で減少していき、濃度低下や濃度ムラといった課題が生じる。これに対して、溝加工による現像スリーブ２２は、表面の凹凸の経時劣化が少ないため、現像剤の搬送能力が安定している。
【００２０】
溝加工としは、図４、５に示すように、現像スリーブ２２表面に軸と平行に断面が三角の溝を周期的に彫った、いわゆる直線状Ｖ型溝３０が広く用いられている。しかし、周方向に溝ピッチに対応するピッチムラを発生させてしまう。また、直線状Ｖ型溝３０では、溝は現像剤の搬送方向に対して直角であるため、現像剤は現像領域まで搬送される間に軸方向に移動し難い。現像剤が軸方向に移動し難いと、現像剤は現像スリーブ２２に担持された際の軸方向に関して微小なムラのある状態のままで現像領域に搬送されてしまい、軸方向に関する濃度ムラやドット再現性の低下を発生させてしまう。
【００２１】
このため、図６に示すように、軸に対して一方向に傾斜した斜めの溝を周方向に均一に形成した、いわゆる斜線状溝３１が知られている。斜線状溝３１では、周方向に関して溝ピッチに対応する搬送ムラを防止すると共に、現像剤搬送時に現像剤を軸方向にも移動可能として、現像剤分布の均一性を高めることができる。しかしながら、斜線状溝３１は軸に対して一方向に傾斜しているため、現像剤は軸の片側方向のみに力を受けて、片側端部に寄せられてしまう。現像剤が寄せられた片側端部では濃度の上昇や現像剤のストレスが増加し、他方の端部では濃度の低下や周期的なムラが目立ちやすくなる。
【００２２】
また、図７にしめすように、両方向交差するアヤメ状の斜めの溝を周方向に均一に形成した、いわゆるアヤメ状溝３２が知られている。アヤメ状溝３２では、溝を軸に対して両方向に傾斜させることにより、現像スリーブ２２上で現像剤が片側に寄せることなく、分布の均一性を高めることができる。しかしながら、アヤメ状溝３２には溝の交点が存在するため、交点ムラと呼ばれる画像濃度の変動が発生してしまう。
【００２３】
そこで、本実施形態の現像スリーブ２２では、軸に対して傾斜する傾斜方向が周期的に逆向きとなる波線状で、且つ、他の溝と互いに交差しない三角波線状の溝を設ける。図８は、軸に対して傾斜方向が交互に変化する三角波線状の溝を周方向に関して規則的に設けたものの概略構成図である。また、図９は、軸に対して傾斜方向が交互に変化する三角波線状の溝を軸方向に関して規則的に設けたものの概略構成図である。図８及び図９の溝３３，３４は、軸に対して傾斜しているので、上述の軸に対して平行な直線状溝３０に比べ、溝ピッチに対応する搬送ムラを防止できるとともに、現像剤搬送時に軸方向にも現像剤を移動し易くなる。よって、現像剤分布の均一性を高めることができる。また、軸に対する傾斜方向が周期的に逆向きとなるので、上述の一方向の斜線状溝３１と異なり、現像剤が片側に寄せることがなく、現像剤分布の均一性を高めることができる。また、上述のアヤメ状溝３２と異なり、溝の交点がないため交点ムラが発生する虞がない。さらに、直線状溝３０では、現像ドクタ２４を通過する際に直角に力を受けるが、三角波線状の溝３３，３４では、現像ドクタ２４を通過する際に直角に力を受けないため、現像剤に対するストレスが低減され、現像剤の高寿命化を果たすことが可能となる。
なお、図８の溝形状と図９の溝形状とでは、図８の溝形状の方が、現像剤が滑って搬送能力が低下するという虞が少なく、より好ましい形態である。
【００２４】
また、図８に示すように、三角波線状の溝３３の山が隣り合う三角波線状の溝３３の谷と周方向に関して重なる位置になるように、溝を形成する。これにより、三角波線状の溝３３は周方向に関してほぼ均一に形成されるため、溝ピッチムラを小さくへの効果が大きくなる。同様に、図９では、溝３４の山が隣リ合う三角波線状の溝３４の谷部と軸方向に関して重なる位置になるようにすることで、同様の効果が得られる。
【００２５】
また、現像スリーブ２２の溝の傾斜角度は、現像スリーブの回転軸に対して、２０°〜４５°の範囲が好ましい。２０°より小さいと、溝ピッチに対応するピッチムラを防止することができない。４５°より大きいと、現像剤の搬送力が低下するため、搬送不良といった不具合が生じる。
【００２６】
また、現像スリーブ２２の溝は、軸に対する傾斜方向が周期的に逆向きに変化する波線状であれば良く、図１０に示すように、傾斜角度が逆向きになる部分の間に軸に対して平行な部分を有した溝３５でも良い。
【００２７】
また、波線状の溝の傾斜方向が変わる波線の山または谷において角が存在すると、その部分で現像剤分布が不均一になりやすく、ドット再現性が低下しやすい。そこで、図１１のように、山または谷の頂点近傍を曲線状とした溝３６とする。これにより、山または谷を滑らかにすることにより、ドット再現性の低下を防止して、より高画質の画像を得ることができる。
【００２８】
ここで、画像形成装置の出力画像を評価する手法として粒状度の測定がある。粒状度とは、ドットが均一かつ一様に分布することを評価した値であり、溝ピッチに対応するような細かいピッチムラやドット再現性の精度を評価に用いられる。粒状度の値が低いほどドットが均一かつ一様に分布することを示している。なお、粒状度の測定については実施例にて後述するが、詳細については特開２００５−８４６５６号公報に記載されている。
【００２９】
次に、現像スリーブの溝について表１の示す条件のものを用いて画像を出力し、粒状度に基づく画質評価による検討を行った。
【表１】
2009244842.tif 000003
なお、表１中の溝本数が「１５０／２５０」で溝ピッチが「０．５２４／０．３１４」という条件は、溝本数１５０本で溝ピッチ０．５２４ｍｍのスリーブと、溝本数２５０本で溝ピッチ０．３１４ｍｍのスリーブとの２種類のスリーブを用いたという条件を示す。同様に、表１中の溝本数が「１００／１４４」で溝ピッチ「０．５０３／０．３４９」という条件は、溝本数１００本で溝ピッチ０．５０３ｍｍのスリーブと、溝本数１４４本で溝ピッチ０．３４９ｍｍのスリーブとの２種類のスリーブを用いたという条件を示す。
【００３０】
また、表１に示すタイプ１〜５に共通する条件を以下に示す。
・溝の概略形状：図１１に示す山または谷の頂点近傍を曲線状とした波線状の溝。
・隣り合う溝同士の位置関係：図１１に示すように波線状の溝３６の山が隣り合う波線状の溝３６の谷と周方向に関して重なる位置。
・溝の傾斜角度：現像スリーブの軸に対して３０°
・溝の断面形状：後述する図１４に示す溝の底部を平坦として長方形に近づけた断面形状。
【００３１】
図１２は、溝ピッチと粒状度の関係を示すグラフである。図１２のグラフから、溝ピッチは細かくするほど現像剤の均一性が向上し、画質は改善される。特に、溝ピッチを０．４ｍｍ以下とすることで、画質が大幅に改善できることが確認された。
【００３２】
次に、溝の断面形状について説明する。溝の断面は、加工のしやすさから、通常は図５に示すような三角形のＶ溝である。しかし、現像剤の搬送能力は溝の体積と相関があり、体積が大きいほど搬送能力は高い。また、搬送能力の高い現像スリーブ２２ほど、汲み上げ低下に対して有利であり、耐久性が高い。図１３は、横軸に現像スリーブ２２の１ｍｍ２あたりの溝体積、縦軸にＡ４画像６００００枚に相当する画像を現像した際の汲み上げ量の低下を表している。図１３に示すように、溝の体積を増やすことで搬送能力を高め、劣化した現像剤でも汲み上げ低下を抑制することが可能となる。
【００３３】
そこで、本実施形態の現像スリーブ２２の溝は、図１４に示すように、溝３７の底部を平坦として断面形状を長方形に近づけて溝３７の体積を増加させる。これにより、搬送能力を高め、劣化した現像剤でも汲み上げ低下を抑制する。
【００３４】
また、図１３から現像スリーブ１ｍｍ２あたりの溝体積が０．０３ｍｍ３を超えると急激に汲み上げ変動に対する安定性が向上する。そこで、現像スリーブ１ｍｍ２あたりの溝体積が０．０３ｍｍ３以上の溝体積を持たせることで、現像装置４の耐久性を高めることが可能になる。
【００３５】
＜実施例＞
図１５に示す条件の溝３６を有する現像スリーブ２２を用いて画像を出力し、出力画像の粒状度による画質評価を行った。また、比較する従来品として、直線状Ｖ溝３０を形成した現像スリーブ２２を用いて画像を出力し、出力画像の粒状度による画質評価を行った。なお、比較する従来品の直線状Ｖ溝３０を形成した現像スリーブ２２の溝本数と溝幅とは図１５に示す条件の溝３６を有する現像スリーブ２２と同じである。
【００３６】
粒状度の測定については、以下にその手段を説明する。
粒状度は、次の式によって定義する。
粒状度＝ｅｘｐ（ａＬ＋ｂ）∫（ＷＳＬ（ｆ））１／２ＶＴＦ（ｆ）ｄｆ
ここで、Ｌ＊：平均明度
ｆ  ：空間周波数（ｃ／ｍｍ）
ＷＳＬ（ｆ）：明度変動のパワースペクロトラム
ＶＴＦ（ｆ）：視覚の空間周波数特性
ａ：係数（＝０．１０４４）
ｂ：係数（＝０．８９４４）
ここでは、画像の濃度Ｄではなく、明度Ｌ＊を使用する。後者の方が色空間のリニアリティーに優れ、カラー画像への適応性も優れる点が特徴である。以下、粒状度をこの式によって定義する。粒状度はその定義からして画像のノイズ特性を表している。出力画像の粒状度を上述の手法によって測定することによって、画像のノイズ特性（ざらつき）を数値化することが可能である。粒状度の数値はその定義からも分かるように、ざらつきが良好である場合には値が小さく、ざらつきが悪くなるに従って値が大きくなる。具体的には、出力画像をスキャナー（Ｎｅｘｓｃａｎ４１００：ハイデンベルグ社製）で読み込んだ後に、上述の計算式にもとづき粒状度の計算をおこなった。
【００３７】
図１６は、各出力画像の粒状度を計算した結果を示すグラフであり、横軸が平均明度、縦軸が粒状度となっている。粒状度は各明度に与えられるものであり、実験には明度を１５水準（スクリーン線数１０６線のディザ処理を施した１５水準のパッチを作成した）をとって各明度の粒状度を計算した。
【００３８】
上記のように粒状度は各明度におけるプロットをグラフとしてアウトプットされる。粒状度の計測用のパターンからも判るように明度の数値の小さい方はベタ画像に近い画像である。また、明度の数値が大きい方はドット面積が小さく、低濃度の画像となる。即ち、画像のざらつきは悪くなる度合いが小さい部分である。電子写真で、特に粉体トナーを用いる方式では明度で４０〜８０の明るさでトナーの大きさのばらつき、トナードット回りのチリなどの影響で粒状度が高くなりざらつき感が強くでる。この粒状度を数値化するには、目視で感度の高い平均明度４０〜８０の間の平均値で扱うとその画像の良さを明確に表現できる。
【００３９】
ここで、銀塩写真やインクジェットでは明度に対し大きな大きな変化はない。これは色剤が液体のインクや銀塩のように超微粒子での画像であるためである。一方、ドット形成で画像を作っている印刷画像や７μｍ以上の粒径のトナーではトナーで形成されている電子写真法でのドットの形状のバラツキ、トナー転移でのチリ現象が発生し、平均明度４０〜８０で高い（悪い）粒状度となる。特に、ドットの形状のバラツキ、トナー転移でのチリ現象は電子写真方式で大きく、平均明度４０〜８０での粒状度は乾式トナーを用いる電子写真方式では最良の高画質の指標である。
【００４０】
そこで画像評価として、平均明度が４０〜８０の値での粒状度を平均し、平均粒状度として画質の定量化を行った。平均粒状度の数値の目安としては、０．２５程度までに収まっていれば明視距離での滑らかさでは問題ない。更に好ましくは同じドット形成で画像ができているオフセット印刷並の粒状度０．１５以下の画像で印刷物同等の画像といえる。
【００４１】
図１６で示したように、現像スリーブ２２の溝の形状によって粒状度は大きく改善され、平均粒状度で０．３０から０．２２まで改善することができた。また、耐久性についてもその汲み上げ量低下率は従来品と遜色ない結果となっており、高画像と高耐久性を同時に達成することが本発明によって可能となった。
【００４２】
以上、本実施形態によれば、現像スリーブ２２表面に規則的に、軸に対して傾斜する傾斜方向が周期的に逆向きとなる波線状で、且つ、他の溝と互いに交差しないようなような溝、例えば、図８の溝３３、図９の溝３４、図１０の溝３５を形成する。溝３３，３４，３５は軸に対して傾斜しているので、図４に示す直線状溝３０に比べ、溝ピッチに対応する搬送ムラを防止すると共に、現像剤搬送時に軸方向にも現像剤を移動し易くして、現像剤分布の均一性を高めることができる。また、軸に対する傾斜方向が周期的に逆向きとなるので、図６に示す一方向の斜線状溝３１と異なり、現像剤が片側に寄せることがなく、現像剤分布の均一性を高めることができる。さらに、図７に示すアヤメ状溝３２と異なり、溝の交点がないため交点ムラが発生する虞がない。
また、傾斜方向が変わる波線の山または谷の頂点近傍を曲線状に滑らかな溝３６にすることにより、ドット再現性の低下を防止して、より高画質の画像を得ることができる。
また、波線の山が隣リ合う波線の谷部と、それぞれ周方向または軸方向に関して重なる一致する位置になるように、溝を形成する。これにより、波線状の溝は周方向または軸方向に関してほぼ均一に形成されるため、溝ピッチムラを小さくへの効果が大きくなる。
また、上記図１２で示すように、波線状の溝ピッチを０．４ｍｍ以下とすることで、画質が大幅に改善できることが確認された。
また、溝の底部を平坦として断面形状を長方形に近づけることで溝の体積を増加させるこれにより、搬送能力を高め、劣化した現像剤でも汲み上げ低下を抑制する。
また、上記図１３で示すように、そこで、現像スリーブ１ｍｍ２あたりの溝体積が０．０３ｍｍ３以上の溝体積を持たせることで、現像装置の耐久性を高めることが可能になる。
また、感光体１と現像装置４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−トリッジとすることで、メンテナンスが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の全体の概略構成図。
【図２】現像装置の概略構成図。
【図３】磁界発生手段による現像スリーブ表面の磁束密度の大きさの分布図。
【図４】現像スリーブ表面に直線状溝を形成したものの拡大図。
【図５】現像スリーブ表面にＶ型溝を形成したものの断面図。
【図６】現像スリーブ表面に斜線状溝を形成したものの拡大図。
【図７】現像スリーブ表面にアヤメ状溝を形成したものの拡大図。
【図８】現像スリーブ表面に三角波線状の溝を周方向に関して規則的に形成したものの拡大図。
【図９】現像スリーブ表面に三角波線状の溝を軸方向に関して規則的に形成したものの拡大図。
【図１０】現像スリーブ表面に傾斜方向が逆向きに変わる間に軸に対して平行な部分を有した波線状の溝を形成したものの拡大図。
【図１１】波線状の溝の傾斜方向が変わる角部を曲線にしたものの拡大図。
【図１２】溝ピッチと粒状度の関係を示すグラフ。
【図１３】溝体積と経時の汲み上げ量の低下の関係を示すグラフ。
【図１４】現像スリーブ表面に底部が平坦な溝を形成したものの断面図。
【図１５】実施例の現像スリーブの溝の条件の説明図。
【図１６】各出力画像の粒状度を計算した結果を示すグラフ
【符号の説明】
【００４４】
１  感光体
２  露光装置
３  トナー像形成手段
４  現像装置
５  転写ベルト
１３  定着装置
２１  現像ケーシング
２２  現像スリーブ
２３  磁界発生手段
２４  現像ドクタ
２５、２６  現像スクリュ
２７  トナー濃度センサ
２８  トナー補給口
２９  現像剤収容室
３０  直線状Ｖ型溝
３１  斜線状溝
３２  アヤメ状溝
３３、３４、３５、３６  波線状の溝
３７  溝の平坦低部
【図１】
2009244842.tif 000004
【図２】
2009244842.tif 000005
【図３】
2009244842.tif 000006
【図４】
2009244842.tif 000007
【図５】
2009244842.tif 000008
【図６】
2009244842.tif 000009
【図７】
2009244842.tif 000010
【図８】
2009244842.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2009244842.tif 000013
【図１１】
2009244842.tif 000014
【図１２】
2009244842.tif 000015
【図１３】
2009244842.tif 000016
【図１４】
2009244842.tif 000017
【図１５】
2009244842.tif 000018
【図１６】
2009244842.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月21日(2008.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、溝加工により表面に凹凸を設けた現像剤担持体により、現像剤を均一に分布させた状態で現像領域に搬送することにより、画像濃度ムラを抑制し、ドット再現性を高めて、高品位な画像を得ることのできる現像剤担持体、現像装置、画像形成装置、プロセスカートリッジ、画像形成方法を提供することである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明においては、溝は軸に対して傾斜しているので、上述の軸に対して平行な直線状溝に比べ、溝ピッチに対応する搬送ムラを抑制すると共に現像剤搬送時に軸方向にも現像剤を移動し易くして、現像剤分布の均一性を高めることができる。また、軸に対する傾斜方向が周期的に逆向きとなるので、上述の一方向の斜線状溝と異なり、現像剤が片側に寄せることがなく、現像剤分布の均一性を高めることができる。さらに、上述のアヤメ状溝と異なり、溝の交点がないため交点ムラが発生する虞がない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
以上、本発明によれば、溝加工により表面に凹凸を設けた現像剤担持体により、現像剤を均一に分布させた状態で現像領域に搬送することにより、画像濃度ムラを抑制し、ドット再現性を高めて、高品位な画像を得ることのできるという優れた効果がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
溝加工としては、図４、５に示すように、現像スリーブ２２表面に軸と平行に断面が三角の溝を周期的に彫った、いわゆる直線状Ｖ型溝３０が広く用いられている。しかし、周方向に溝ピッチに対応するピッチムラを発生させてしまう。また、直線状Ｖ型溝３０では、溝は現像剤の搬送方向に対して直角であるため、現像剤は現像領域まで搬送される間に軸方向に移動し難い。現像剤が軸方向に移動し難いと、現像剤は現像スリーブ２２に担持された際の軸方向に関して微小なムラのある状態のままで現像領域に搬送されてしまい、軸方向に関する濃度ムラやドット再現性の低下を発生させてしまう。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、図８に示すように、三角波線状の溝３３の山が隣り合う三角波線状の溝３３の谷と周方向に関して重なる位置になるように、溝を形成する。これにより、三角波線状の溝３３は周方向に関してほぼ均一に形成されるため、溝ピッチムラを小さくする効果が大きくなる。同様に、図９では、溝３４の山が隣リ合う三角波線状の溝３４の谷部と軸方向に関して重なる位置になるようにすることで、同様の効果が得られる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、現像スリーブ２２の溝の傾斜角度は、現像スリーブの回転軸に対して、２０°〜４５°の範囲が好ましい。２０°より小さいと、溝ピッチに対応するピッチムラを抑制する効果が小さくなる。４５°より大きいと、現像剤の搬送力が低下し、搬送不良といった不具合が生じ得る。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
また、波線状の溝の傾斜方向が変わる波線の山または谷において角が存在すると、その部分で現像剤分布が不均一になりやすく、ドット再現性が低下しやすい。そこで、図１１のように、山または谷の頂点近傍を曲線状とした溝３６とするのが良い。これにより、山または谷を滑らかにすることにより、ドット再現性の低下を抑制して、より高画質の画像を得ることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
以上、本実施形態によれば、現像スリーブ２２表面に規則的に、軸に対して傾斜する傾斜方向が周期的に逆向きとなる波線状で、且つ、他の溝と互いに交差しないようなような溝、例えば、図８の溝３３、図９の溝３４、図１０の溝３５を形成する。溝３３，３４，３５は軸に対して傾斜しているので、図４に示す直線状溝３０に比べ、溝ピッチに対応する搬送ムラを抑制すると共に、現像剤搬送時に軸方向にも現像剤を移動し易くして、現像剤分布の均一性を高めることができる。また、軸に対する傾斜方向が周期的に逆向きとなるので、図６に示す一方向の斜線状溝３１と異なり、現像剤が片側に寄せることがなく、現像剤分布の均一性を高めることができる。さらに、図７に示すアヤメ状溝３２と異なり、溝の交点がないため交点ムラが発生する虞がない。
また、傾斜方向が変わる波線の山または谷の頂点近傍を曲線状に滑らかな溝３６にすることにより、ドット再現性の低下を抑制して、より高画質の画像を得ることができる。
また、波線の山が隣リ合う波線の谷部と、それぞれ周方向または軸方向に関して重なる一致する位置になるように、溝を形成する。これにより、波線状の溝は周方向または軸方向に関してほぼ均一に形成されるため、溝ピッチムラを小さくする効果が大きくなる。
また、上記図１２で示すように、波線状の溝ピッチを０．４ｍｍ以下とすることで、画質が改善できることが確認された。
また、溝の底部を平坦として断面形状を長方形に近づけることで溝の体積を増加させるこれにより、搬送能力を高め、劣化した現像剤でも汲み上げ低下を抑制する。
また、上記図１３で示すように、そこで、現像スリーブ１ｍｍ２あたりの溝体積が０．０３ｍｍ３以上の溝体積を持たせることで、現像装置の耐久性を高めることが可能になる。
また、感光体１と現像装置４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−トリッジとすることで、メンテナンスが容易になる。