JP2010139717A - 現像ローラ、現像装置、画像形成装置及び現像ローラ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー搬送量を確保しつつトナー帯電量を増加することが可能な現像ローラ、現像ローラの製造方法、現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】表面に互いに交差する軸方向及び周方向に傾斜した螺旋状に連続する第１傾斜溝と第２傾斜溝が形成され、前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝の溝深さが異なることを特徴とする。溝深さの異なる交差する溝を形成することにより、溝内に溝段差部が形成され、トナーが溝段差部を乗り越えることにより、凹凸形状との接触回数を増加させ、トナー搬送量を確保しつつ、帯電量を向上させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、現像ローラ、現像装置、画像形成装置及び現像ローラ製造方法に関する。

非磁性一成分トナーを用いた画像形成装置では、トナーは現像ローラ上で摩擦帯電によって電荷が付与される。効率的に摩擦帯電を発生させるため、特開２００１−６６８７６号公報には、現像ローラにブラスト処理を施し、現像ローラ表面に所定の表面粗さＲｚを付与し、トナーが現像ローラに良好に擦られる状態とする現像ローラが開示されている。

ところが、ブラストと処理により形成された凹部は、大きさ、深さ、形状、及び配列が不均一である。このため、深い凹部に入り込んだトナーは転動されないため良好に帯電されない恐れがある。このように、現像ローラ表面の凹凸部の不均一に起因してフィルミングが発生するおそれがある。また、トナーが良好に帯電されない場合、トナーが現像器からもれて画像形成装置内に飛散したり、画像に地かぶりが生じるおそれがあるという問題もある。

そこでトナーの帯電性改善のために、特開２００７−１２１９４７号公報には、転造加工により現像ローラ上に規則的に格子状に配列した溝を形成した現像ローラとその製造方法が開示されている。このような溝が転造加工により形成された現像ローラは、ブラスト処理のように不規則な表面状態が施された現像ローラより、帯電性が改善することが報告されている。
特開２００１−６６８７６号公報 特開２００７−１２１９４７号公報

一方、転造加工により規則的な格子状に配列した溝が形成された現像ローラは、表面に形成された溝部にトナーを蓄積する。トナーの飛翔性と密接に関係するパラメータであるトナー搬送量は、溝深さで制御している。また、トナーの帯電量の制御は、トナーが現像ローラの周方向に向かって移動する際の、一定距離での現像ローラ表面の凹凸形状との接触回数で行っている。溝が深いほどトナー搬送量は増加し、トナーと凹凸形状との接触回数が増えるほどトナー帯電量が増加する。

溝深さを大きくしてトナー搬送量を確保しようとした場合、トナーと凹凸との接触回数の減少によりトナー帯電量が低下してしまう。逆に、溝深さを小さくした場合は、トナー帯電量は上昇するが、当然のことながらトナー搬送量は減少する。このように、トナー搬送量とトナー帯電量はトレードオフの関係になっており、溝深さを大きくしてトナー搬送量を保ちつつ、トナーの凹凸形状との接触回数を増加してトナー帯電量を向上させる方法が求められている。

本発明は、前記従来技術の持つ課題を解決する、トナー搬送量を確保しつつトナー帯電量を増加することが可能な現像ローラ、現像装置、画像形成装置及び現像ローラ製造方法を提供することを目的とする。

本発明の現像ローラは、前記課題を解決するために、表面に互いに交差する軸方向及び周方向に傾斜した螺旋状に連続する第１傾斜溝と第２傾斜溝が形成され、前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝の溝深さが異なることを特徴とする。溝深さを保ちトナー搬送量を確保し、トナーと溝段差部での接触回数を増やすことにより高帯電性を得ることができる。

また、本発明の現像ローラは、前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝の溝深さを、トナーの体積平均粒径Ｒより大きくしたことを特徴とする。溝深さに応じて一定量のトナーを保持搬送することで確実にトナー搬送量を確保することができる。

また、本発明の現像ローラは、溝深さが異なる前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝との交差部に形成される溝段差部の高さを、トナーの体積平均粒径より小さくし、且つ、外添剤の最大粒径より大きくしたことを特徴とする。溝段差部の高さＨをトナーの体積平均粒径より小さくすることで、トナーが溝段差部を乗り越える動作を可能とする。また、溝段差部の高さＨを外添剤の最大粒径より大きくすることで、トナーと溝段差部との接触を確実なものにすることができる。

また、本発明の現像ローラは、前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝の内、溝深さが小さい傾斜溝の前記現像ローラの周方向に対する角度θｂを、溝深さが大きい傾斜溝の前記現像ローラの周方向に対する角度θａより小さくしたことを特徴とする。現像ローラの周方向に対する角度を小さくすることで供給ローラの回転に伴い供給されるトナーが溝深さが大きい溝から溝深さの小さい溝に優先的に溝段差部を乗り越え通過するようにする。トナーが段差を乗り越えることにより、溝内の凹凸形状との接触回数が増加し、トナー帯電量を効果的に向上することが可能になる。

また、本発明の現像ローラは、前記トナーを前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝の溝部で搬送することを特徴する。現像ローラ上のトナー量を規制する規制ブレードによる帯電とともに、トナーの移動に伴う溝内の段差部との接触によりトナー帯電性の向上が可能となる。また、溝深さに応じたトナーを保持搬送することで確実にトナー搬送量を確保できる。

また、本発明の現像ローラは、前記トナーとして体積平均粒径５μｍ以下の小粒径トナーを用いることを特徴とする。画像の高画質化を実現でき、さらに、大粒径のトナーと比較し帯電性の高い小粒径トナーは、現像ローラが導電性の場合、鏡像力が作用し溝内での搬送に適している。

また、本発明の現像装置は、トナーを供給する供給ローラと、前記供給ローラからトナーが供給される現像ローラと、前記現像ローラと当接し、前記現像ローラ上のトナー層厚を規制する規制ブレードと、を備え、前記現像ローラとして請求項１ないし６のいずれか１項に記載の現像ローラを用いることを特徴とする。トナー搬送量を保持し、トナーと溝段差部での接触回数を増やすことにより高帯電性を得ることができる。

また、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される潜像担持体と、前記静電潜像をトナーにより現像して前記潜像担持体にトナー像を現像する現像装置と、前記潜像担持体のトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、を備え、前記現像装置は請求項１０に記載の現像装置であることを特徴とする。現像装置でトナー搬送量を保ちつつトナー帯電量を向上することができ、高画質の画像を得ることができる。

また、本発明の現像ローラ製造方法は、軸方向及び周方向に傾斜した第１傾斜刃を有する第１ダイスと、前記第１傾斜刃と逆方向の軸方向及び周方向に傾斜した第２傾斜刃を有する第２ダイスとを同方向に回転させ、未加工の現像ローラを前記第１ダイス及び前記第２ダイスの回転方向と逆方向に回転させて前記第１ダイスと前記第２ダイス間に加工圧を付与しつつ送る転造工程を有し、前記第１傾斜刃の表面からの突出高さが前記第２傾斜刃の表面からの突出高さと相違することを特徴とする。現像ローラ表面に溝形状、溝深さの精度が高い第１傾斜溝及び第２傾斜溝を形成することができる。

また、本発明の現像ローラ製造方法は、軸方向及び周方向に傾斜した刃が形成された第１ダイスと刃無しダイスを同方向に回転させ、未加工の現像ローラを前記第１ダイス及び前記刃無しダイスの回転方向と逆方向に回転させて前記第１ダイスと前記刃無しダイス間に第１加工圧を付与しつつ送り螺旋状に連続する第１傾斜溝を形成する第１転造工程と、前記第１ダイスと逆方向の軸方向及び周方向に傾斜した刃が形成された第２ダイスと前記刃無しダイスを前記第１転造工程と同方向に回転させ、第１傾斜溝が形成された前記現像ローラを、前記第１転造工程とは同方向に回転させて前記第２ダイスと前記刃無しダイス間に第２加工圧を付与しつつ送り前記第１傾斜溝と交差する螺旋状に連続する第２傾斜溝を形成する第２転造工程と、を有し、前記第１加工圧と前記第２加工圧の大きさを変えることを特徴とする。現像ローラ表面に溝形状、溝深さの精度が高い第１傾斜溝及び第２傾斜溝を形成することができる。

また、本発明の現像ローラ製造方法は、前記第１傾斜刃と前記第２傾斜刃の内、溝深さの大きい傾斜溝を形成する傾斜刃の前記現像ローラの周方向に対する角度を、他の傾斜刃の現像ローラの周方向に対する角度より大きくしたことを特徴とする。トナーが段差を有する溝（溝深さの小さい溝）を乗り越えて通過し、段差によるトナーとの接触回数の増加によりトナー帯電量を効果的に向上することが可能な現像ローラを形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の画像形成装置の実施の形態の一例を模式的に示す図である。

図１に示すように、画像形成装置１０は、４つの画像形成ステーション１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）、中間転写ベルト７０、二次転写ユニット８０を有し、さらに、定着ユニット９０、ユーザへの報知手段をなし液晶パネルからなる表示ユニット９５、及び、これらのユニット等を制御し画像形成装置としての動作を司る制御ユニット１００を有している。画像形成ステーション１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーで画像を形成する機能を有している。画像形成ステーション１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の構成は同様であるので、以下、画像形成ステーション１５Ｙについて説明する。

画像形成ステーション１５Ｙは、図１に示すように、像担持体の一例としての感光体２０Ｙの回転方向に沿って、帯電ユニット３０Ｙ、露光ユニット４０Ｙ、現像ユニット５０Ｙ、一次転写ユニットを有している。

感光体２０Ｙは、円筒状の基材とその外周面に形成された感光層を有し、中心軸を中心に回転可能であり、本実施の形態においては、矢印で示すように時計回りに回転する。

帯電ユニット３０Ｙは、感光体２０Ｙを帯電するための装置である。露光ユニット４０Ｙからは、レーザを照射することによって帯電された感光体２０Ｙ上に潜像を形成する。

露光ユニット４０Ｙは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、Ｆ−θレンズ等を有しており、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ等の不図示のホストコンピュータから入力された画像信号に基づいて、変調されたレーザを帯電された感光体２０Ｙ上に照射する。

現像ユニット５０Ｙは、感光体２０Ｙ上に形成された潜像を、イエロー（Ｙ）のトナーを用いて現像するための装置である。現像ユニット５０Ｙは、交換可能なトナーカートリッジからトナーが供給される現像室内に現像ローラ５１Ｙ、供給ローラ５２Ｙが配置され、現像ローラ５１Ｙには、規制ブレード５３Ｙが当接し現像ローラ５１Ｙ上のトナーを薄層化する。

一次転写ユニットは、一次転写部Ｂ１で一次転写ローラ６５Ｙにより一次転写バイアスが印加され、感光体２０Ｙに形成されたイエロートナー像を中間転写ベルト７０に転写する。各一次転写部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４で４色のトナーが順次重ねて転写された場合には、中間転写ベルト７０にフルカラートナー像が形成される。

中間転写ベルト７０は、ベルト駆動ローラ７１ａ、従動ローラ７１ｂに張架されたエンドレスのベルトであり、感光体２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）と当接しながら回転駆動される。

二次転写ユニット８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色トナー像やフルカラートナー像を紙、フィルム、布等の転写材に転写するための装置である。

定着ユニット９０は、定着ローラ９０ａと加圧ローラ９０ｂにより構成され、転写材上に転写された単色トナー像やフルカラートナー像を転写材に融着させて永久像とするための装置である。

次に、このように構成された画像形成装置１０の動作について説明する。まず、不図示のホストコンピュータからの画像信号及び制御信号がインターフェイスを介して画像形成装置のメインコントローラに入力されると、このメインコントローラからの指令に基づくユニットコントローラの制御により感光体２０Ｙ、現像ユニット５０Ｙに備えられた現像ローラ５１Ｙ、及び、中間転写ベルト７０等が回転する。感光体２０Ｙは、回転しながら、帯電位置において帯電ユニット３０Ｙにより順次帯電される。

感光体２０Ｙの帯電された領域は、感光体２０Ｙの回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０Ｙによって、イエローＹの画像情報に応じた潜像が該領域に形成される。感光体２０Ｙ上に形成された潜像は、感光体２０Ｙの回転に伴って現像位置に至り、現像ユニット５０Ｙによって現像される。これにより、感光体２０Ｙ上にトナー像が形成される。

感光体２０Ｙ上に形成されたトナー像は、感光体２０Ｙの回転に伴って一次転写部Ｂ１位置に至り、一次転写ユニットによって、中間転写ベルト７０に転写される。この際、一次転写ユニットでは、一次転写ローラ６５Ｙからトナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧が印加される。この結果、各感光体２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）上に形成された４色のトナー像は、中間転写ベルト７０に重なり合って転写され、中間転写ベルト７０上にはフルカラートナー像が形成される。

中間転写ベルト７０は、モータ等のベルト駆動手段からの駆動力がベルト駆動ローラ７１ａを介して伝達されることによって駆動される。

中間転写ベルト７０上に形成されたフルカラートナー像は、二次転写ユニット８０によって紙等の転写材に転写される。このような転写材は、給紙トレイから、給紙ローラ９４ａ、レジストローラ９４ｂを介して二次転写ユニット８０へ搬送される。

転写材に転写されたフルカラートナー像は、定着ユニット９０によって加熱加圧されて転写材に融着される。定着ユニット９０の通過後、排紙ローラ９４ｃにより排紙される。

一方、感光体２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は一次転写部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４位置を経過した後に、除電ユニット（図示せず）によって除電され、次の潜像を形成するための帯電に備える。

二次転写後の中間転写ベルト７０の従動ローラ７１ｂ側に中間転写ベルトクリーニング装置（図示せず）が設置され、二次転写後の中間転写ベルト７０をクリーニングする。

図２（ａ）は、本発明の現像ユニット５０Ｙの一例を示す模式図であり、図２（ｂ）は、この例の現像ユニット５０Ｙの部分図である。

現像ユニット５０Ｙは、感光体２０ＹにトナーＴを搬送する現像ローラ５１Ｙ、現像ローラ５１Ｙに圧接されてトナーＴを供給する供給ローラ５２Ｙ、現像ローラ５１Ｙに圧接されて感光体２０Ｙに搬送するトナーＴを規制する規制ブレード５３Ｙ、トナーＴを攪拌して搬送するトナー攪拌搬送部材５４Ｙ、トナー攪拌搬送部材５４Ｙによって搬送されたトナーＴを受けて供給ローラ５２Ｙの方へ案内するトナー受け部材５５Ｙ、および現像ローラ５１Ｙに現像後残ったトナーＴを回収する方向に当接しながらトナー漏れを防止するためのシール部材５６Ｙ、トナーＴを収容するケース５７Ｙを備えている。

現像ローラ５１Ｙは、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属または合金などの導電性材料で円筒状に形成されている。供給ローラ５２Ｙは、発泡ウレタンゴム、シリコンゴム等の弾性材料により円筒状に形成されるか、植毛されたシートを円筒形の芯金に巻き付けたブラシローラとして形成される。現像ローラ５１Ｙと供給ローラ５２Ｙが接触しながら回転することで、トナーＴが現像ローラ５１Ｙ上に供給され、所定厚みのトナー層が現像ローラ５１Ｙ上に形成される。トナーＴが供給された現像ローラ５１Ｙに規制ブレード５３Ｙが当接し、現像ローラ５１Ｙ上のトナー層厚を規制する。トナー粒子は現像ローラ５１Ｙ上を移動し、現像ローラ５１Ｙの凹凸との接触による摩擦帯電により電荷が付与される。

現像ローラ５１Ｙの両端部には、それぞれスペーサ５８Ｙが固定されている。これらのスペーサ５８Ｙが感光体２０Ｙの像非担持面に圧接されることで、現像ローラ５１Ｙのトナー搬送面とこのトナー搬送面に対向する感光体２０Ｙの像担持面の間に、現像ギャップｇが形成されている。

そして、この現像ギャップｇは、スペーサ５８Ｙの厚みを適宜選択することで所望の大きさに調節される。これにより、この現像置は非磁性一成分現像剤であるトナーＴを用いた非磁性一成分現像剤非接触ジャンピング現像を行うようになっている。その場合、この例のでは、図２（ｂ）に示すように感光体２０Ｙが時計回りに回転するとともに、現像ローラ５１Ｙおよび供給ローラ５２Ｙがともに反時計回りに回転するように設定されている。そして、感光体２０Ｙの周速と現像ローラ５１Ｙ上のスペーサ５８Ｙの周速とが同一または略同一に設定されている。なお、本実施形態では、非接触式の現像方式で説明したが、接触式の現像方式を用いても良い。

用いるトナーとしては、体積平均粒径が５μｍ以下で、平均円形度を０．９５以上の小粒径／高円径度トナーを用い、シリカ、チタニウム等の外添剤を外添したものである。

図３は、本発明の現像ローラおよびその表面の部分拡大図の一例を示す図であり、図３の部分拡大図（点線円内）は、この例の現像ローラ５１Ｙの表面部拡大図である。

トナーの搬送性とトナーの帯電性を向上するために、現像ローラ５１Ｙの表面に、軸方向及び周方向に対して所定角で傾斜した螺旋状に連続した第１傾斜溝５１ａと、第１傾斜溝５１ａと軸方向及び周方向に対して逆方向に傾斜した螺旋状に連続した第２傾斜溝５１ｂとが交差して形成される。また、第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂに囲まれ、傾斜側面５１ｄを有する４角形の凸部５１ｃが形成される。本発明の現像ローラ５１Ｙでは、その表面に形成された第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂの主に溝部でトナーを搬送する規制方式を採用する。現像ローラ５１Ｙは、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属または合金などの導電性材料で形成されているため、溝内で搬送される帯電したトナーとの間に鏡像力が作用し安定してトナーを現像ニップまで搬送する。また、トナーとして、体積平均粒径が５μｍ以下の小粒径トナーを用いると、画像を高画質化することができ、小粒径トナーは大粒径トナーに比較して帯電性が高いためトナーを主に溝内で搬送する規制方式に適している。なお、現像ローラ５１Ｙの表面には、必要に応じて、ニッケルメッキ、クロムメッキ等が施されていてもよい。また、トナーの平均円形度が０．９５〜 ０．９９、好ましくは０．９７２〜 ０．９８３のトナーを用いるとよい。これにより、帯電量が安定するとともに、搬送性も優れたものとすることができる。トナーの円形度の調節法としては、乳化重合法では２次粒子の凝集過程で温度と時間を制御することで、円形度を自由に変えることができ、その範囲は０．９４〜 １．００とできる。懸濁重合法では、真球のトナーの作成が可能であり、円形度は０．９８〜 １．００の範囲とできる。平均円形度を０．９５〜 ０．９９とするには、トナーのＴｇ温度以上で加熱変形させることで適宜調節できる。

この現像ローラでは、第１傾斜溝５１ａの溝深さを、第２傾斜溝５１ｂの溝深さより大きく形成してある。逆に、第２傾斜溝５１ｂの溝深さを第１傾斜溝５１ａの溝深さより大きく形成しても良い。第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂの溝深さは、トナーの体積平均粒径Ｒより大きくされ、トナーを溝内で搬送できるようにしてトナー搬送量を確保する。本実施例の現像ローラ５１Ｙは、規制ブレードによりトナーを帯電するとともに、供給ローラ５２Ｙから供給されたトナーが現像ローラ５１Ｙの凹凸形状と接触して摩擦帯電することにより電荷を付与される。そのため、トナーが溝内の凹凸形状と接触する回数を増やすことが帯電性の向上にとって重要である。

第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝の溝深さを同じにした場合、トナーの搬送量を確保するために、溝深さはある程度深くしなければならない。その結果、溝を乗り越えて移動するトナーの量が少なくなり、トナーと凹凸形状との接触回数が減少し、トナー帯電量が減少する。

本発明の現像ローラ５１Ｙにおいては、溝深さが大きい第１傾斜溝５１ａと溝深さが小さい第２傾斜溝５１ｂが交差して形成されているため、トナー搬送量は確保される。さらに、溝深さの異なる第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂが交差することにより溝内に溝段差部が形成される。トナーが溝段差部を乗り越えることで、トナーと凹凸形状との接触回数が増加し、帯電量が向上する。

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、溝深さの異なる第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂが交差することにより形成される溝段差部の作用を説明するための図である。

図４（ａ）に示すように、溝深さが大きい第１傾斜溝５１ａ（図では溝Ａとする）の底面と、溝深さが小さい第２傾斜溝５１ｂ（図では溝Ｂとする）の底面との間に高さＨの溝段差部が形成される。溝段差部の高さＨを、トナーの体積平均粒径Ｒよりも小さくすると、トナーは溝段差部を乗り越えやすくなり、溝内での凹凸形状とトナーの接触回数が増加し、帯電量が増加する。

図４（ｂ）に示すように、溝段差部の高さＨが、トナーの体積平均粒径Ｒよりも大きいと、溝段差部を乗り越えるトナーが減少し、トナーと溝内の凹凸形状の接触回数が減少し、帯電量が低下する。

図４（ｃ）は、溝段差部の高さＨをトナーに付着する外添剤の最大粒径ｒよりも大きくした状態を示す図である。外添剤が付着したトナーは溝段差部の高さＨより大きく、溝段差部を乗り越える回数が増え、溝内の凹凸形状との接触回数が増加することで帯電量が増加する。

図５は、現像ローラ５１Ｙの表面に形成される溝深さが大きい傾斜溝５１ａ（図では溝Ａとする）と、溝深さが小さい傾斜溝５１ｂ（図では溝Ｂとする）の現像ローラ５１Ｙの周方向に対する角度を変えて形成した実施例を示す図である。溝深さが小さい溝Ｂの現像ローラ５１Ｙの周方向に対する角度θｂを溝深さが大きい溝Ａの現像ローラ５１Ｙの周方向に対する角度θａよりも小さくなるように形成する。溝深さが小さい溝Ｂの現像ローラ５１Ｙの周方向に対する角度を小さくすることで、供給ローラ５２Ｙの回転に伴い供給されるトナーが溝深さが大きい溝Ａから溝深さの小さい溝Ｂに優先的に溝段差部を乗り越えて移動する。トナーが溝段差部を乗り越えて移動するので凹凸形状との接触回数が増加し、トナー帯電量を効果的に向上することが可能になる。

図６は、転造加工で互いに交差する軸方向及び周方向に傾斜した螺旋状の傾斜溝が形成された現像ローラにおいて、本発明のように溝段差部を有する現像ローラと、溝段差部の無い現像ローラのトナー搬送量とトナー帯電量を比較した実験の結果を示すグラフである。

実験は、トナーとして体積平均粒径が５μｍ以下の小粒径トナーを用い、外添剤の最大粒径を１００ｎｕｍのものを用いた。傾斜溝の溝深さを平均１０μｍとし、溝段差部を有する現像ローラの溝段差部の高さＨ（溝深さが大きい溝の底面と溝深さが小さい溝の底面間の距離）を１〜２μｍとして実験した。

実験の結果、図６のグラフに示すように、溝段差無しの現像ローラと溝段差有りの現像ローラとでは、トナー搬送量を同一とした場合、トナー帯電量は、溝段差部有りの現像ローラの方がトナー帯電量が増加している。これは、トナーが溝段差部を乗り越え移動する際、溝内の凸凹形状との接触回数が増加し、摩擦による帯電量が増加するためと考えられる。

図７は、現像ローラ５１Ｙの表面に溝深さが異なる第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂを形成するための実施例１の転造加工工程を示す図である。

転造加工に用いる転造装置２００は、現像ローラ５１Ｙに第１傾斜溝５１ａを形成するための軸方向及び周方向に傾斜した第１傾斜刃２０１ａを備えた第１ダイス２０１と、現像ローラ５１Ｙに第２傾斜溝５１ｂを形成するための第１傾斜刃２０１ａと逆方向の軸方向及び周方向に傾斜した第２傾斜刃２０２ａを備えた第２ダイス２０２と、第１ダイス２０１と第２ダイス２０２の下部に配置されたガイド台２０３を備えている。第１傾斜刃２０１ａの表面からの突出高さを、第２傾斜刃２０２ａの表面からの突出高さより大きくしている。

転造装置２００は、対向する位置に配置され矢印のように時計方向に回転している第１ダイス２０１及び第２ダイス２０２とガイド台２０３との間に、ワーク（ここでは、未転造加工現像ローラ５１Ｙ）を搬送し転造加工する。転造加工時、第１ダイス２０１と第２ダイス２０２は、未加工の現像ローラ５１Ｙを押圧する方向の加工圧が付与される。未加工の現像ローラ５１Ｙは、第１ダイス２０１，第２ダイス２０２の回転方向と逆の反時計方向に回転させて転造加工する。

第１ダイス２０１及び第２ダイス２０１には、上述した第１傾斜溝５１ａ及び第２傾斜溝５１ｂを形成するための第１傾斜刃２０１ａ、第２傾斜刃２０２ａが、各々設けられている。第１傾斜刃２０１ａ、第２傾斜刃２０２ａは、未転造加工現像ローラ５１Ｙの表面に交差し、溝深さの異なる軸方向及び周方向に対して傾斜する第１傾斜溝５１ａ、第２傾斜溝５１ｂ及び傾斜側面５１ｄを有する載頭４角錐台形状の凸部５１ｃを形成する。

載頭４角錐台形状の凸部５１ｃの形状は、第１および第２傾斜溝５１ａ、５１ｂの軸方向の傾斜角が４５°でかつそれらのピッチが互いに同じに設定された場合には正方形状を呈し、第１および第２傾斜溝５１ａ、５１ｂの軸方向の傾斜角が４５°以外の角度でかつそれらのピッチが互いに同じに設定された場合には菱形状を呈する。また、４角形の凸部５１ｃの形状は、第１および第２傾斜溝５１ａ、５１ｂの軸方向の傾斜角が４５°でかつそれらのピッチが互いに異なるように設定された場合には長方形状を呈し、第１および第２傾斜溝５１ａ、５１ｂｂの軸方向の傾斜角が４５°以外の角度でかつそれらのピッチが互いに異なるように設定された場合には平行四辺形状を呈する。

第１ダイス２０１と第２ダイス２０２が未転造加工現像ローラ５１Ｙの表面に当接される部位を第１傾斜刃２０１ａ、第２傾斜刃２０２ａとしているが、第１傾斜刃２０１ａと第２傾斜刃２０２ａは、転造加工においてはワークを積極的に切削するものではなく、押圧力によりワークを押し潰して窪みを形成するように作用する。

また、この転造加工の際には、未転造加工現像ローラ５１Ｙの両端部に第１ダイス２０１、第２ダイス２０２が当接されないようにして、両端部には凹凸のない滑らかな面を残しておく。すなわち、現像ローラ５１Ｙの中央部で第１ダイス２０１及び第２ダイス２０２が接触しなかった凸部５１ｃと、転造加工による加工対象とされない両端部とは、非加工面とされる。

図８（ａ）（ｂ」は、現像ローラ５１Ｙの表面に溝深さが異なる第１傾斜溝５１ａと第２傾斜溝５１ｂを形成するための実施例２の転造加工工程を示す図である。

実施例２の第１転造工程は、ガイド台２０３に第１傾斜刃２０１ａを備えた第１ダイス２０１と、刃無しダイス２０４が対向配置された転造装置２００により行われる。本実施形態では、現像ローラ５１Ｙに形成する溝間隔を等ピッチとした。第１転造工程では、第１ダイス２０１と刃無しダイス２０４は、図８（ａ）の矢印のように反時計方向に回転する。未加工の現像ローラ５１Ｙを、両端部Ａ、Ｂの内、端部Ａの方から第１ダイス２０１と刃無しダイス２０４の回転方向と逆方向の時計方向に回転させ、転造装置２００の一方の側から、第１ダイス２０１、刃無しダイス２０４及びガイド台２０３の間に搬送する。転造加工時、第１ダイス２０１と刃無しダイス２０４は、未加工の現像ローラ５１Ｙに第１加工圧を付与して転造加工する。第１転造工程の結果、螺旋状に連続した第１傾斜溝５１ａが現像ローラ５１Ｙ上に形成される。

実施例２の第２転造工程は、第１転造工程で用いた転造装置２００の第１ダイス２０１を、第１傾斜刃２０１ａと逆方向に傾斜した第２傾斜刃２０２ａを備えた第２ダイス２０２に取り替えたものを使用する。本実施形態では、第２傾斜刃２０２ａにより現像ローラ５１Ｙに形成する溝間隔を等ピッチとした。第２転造工程では、第２ダイス２０２と刃無しダイス２０４は、図８（ｂ）の矢印のように第１転造工程と同じ反時計方向に回転する。第１傾斜溝５１ａが形成された現像ローラ５１Ｙは、第２ダイス２０２と刃無しダイス２０４の回転方向と逆方向の時計方向に回転させる。転造加工時、第２ダイス２０２と刃無しダイス２０４は、現像ローラ５１Ｙを押圧する方向の第１加工圧より小さい第２加工圧を付与する。

第２転造工程の結果、螺旋状に連続した第１傾斜溝５１ａと交差する第２傾斜溝５１ｂが現像ローラ５１Ｙ上に形成される。第１傾斜溝５１ａの形成の際の第１加工圧が、第２傾斜溝５１ｂの形成の際の第２加工圧より大きいため、第１傾斜溝５１ａの溝深さは、第２傾斜溝５１ｂの溝深さより大きく形成される。

本発明の画像形成装置の実施形態の全体を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の現像装置の実施形態を示す図である。 本発明の現像ローラおよびその表面の部分拡大図の一例を示す図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）溝段差部の作用を説明するための図である。 交差する２つ傾斜溝の周方向に対する角度を変えた実施例を示す図である。 溝段差部を有する現像ローラと溝段差部の無い現像ローラのトナー搬送量とトナー帯電量を比較した実験の結果を示す図である。 現像ローラ上に交差する溝深さが異なる傾斜溝を形成するための転造加工の実施例１を示す図である。 （ａ）（ｂ）現像ローラ上に交差する溝深さが異なる傾斜溝を形成するための転造加工の実施例２を示す図である。

符号の説明

１０：画像形成装置、１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）：画像形成ステーション、２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）：感光体、３０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）：帯電ユニット、４０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）：露光ユニット、５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）：現像ユニット、５１Ｙ：現像ローラ、５１ａ：第１傾斜溝、５１ｂ：第２傾斜溝、５１ｃ：凸部、５１ｄ：傾斜側面、５２Ｙ：供給ローラ、５３Ｙ：規制ブレード、５４Ｙ：トナー攪拌搬送部材、５５Ｙ：トナー受部材、５６Ｙ：シール部材、５７Ｙ：ケース、５８Ｙ：スペーサ、７０：中間転写ベルト、８０：二次転写ユニット、９０：定着ユニット、１００：制御ユニット、２００：転造装置、２０１：第１ダイス、２０１ａ：第１傾斜刃、２０２：第２ダイス、２０２ａ：第２傾斜刃、２０３：ガイド台、２０４：刃無しダイス

Claims (11)

1. 表面に互いに交差する軸方向及び周方向に傾斜した螺旋状に連続する第１傾斜溝と第２傾斜溝が形成され、
   前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝の溝深さが異なることを特徴とする現像ローラ。
2. 前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝の溝深さを、トナーの体積平均粒径より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
3. 溝深さが異なる前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝との交差部に形成される溝段差部の高さを、トナーの体積平均粒径より小さくし、且つ、外添剤の最大粒径より大きくしたことを特徴とする請求項１または２に記載の現像ローラ。
4. 前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝の内、溝深さが小さい傾斜溝の前記現像ローラの周方向に対する角度θｂを、溝深さが大きい傾斜溝の前記現像ローラの周方向に対する角度θａより小さくしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の現像ローラ。
5. 前記トナーを前記第１傾斜溝と前記第２傾斜溝の溝部で搬送することを特徴する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の現像ローラ。
6. 前記トナーとして体積平均粒径５μｍ以下の小粒径トナーを用いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の現像ローラ。
7. トナーを供給する供給ローラと、
   前記供給ローラからトナーが供給される現像ローラと、
   前記現像ローラと当接し、前記現像ローラ上のトナー層厚を規制する規制ブレードと、
   を備え、
   前記現像ローラとして請求項１ないし６のいずれか１項に記載の現像ローラを用いることを特徴とする現像装置。
8. 静電潜像が形成される潜像担持体と、
   前記静電潜像をトナーにより現像して前記潜像担持体にトナー像を現像する現像装置と、
   前記潜像担持体のトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、
   を備え、
   前記現像装置は請求項７に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
9. 軸方向及び周方向に傾斜した第１傾斜刃を有する第１ダイスと、
   前記第１傾斜刃と逆方向の軸方向及び周方向に傾斜した第２傾斜刃を有する第２ダイスとを同方向に回転させ、
   未加工の現像ローラを前記第１ダイス及び前記第２ダイスの回転方向と逆方向に回転させて前記第１ダイスと前記第２ダイス間に加工圧を付与しつつ送り交差する螺旋状に連続する第１傾斜溝及び第２傾斜溝を形成する転造工程を有し、
   前記第１傾斜刃の表面からの突出高さと前記第２傾斜刃の表面からの突出高さとを相違させたことを特徴とする現像ローラ製造方法。
10. 軸方向及び周方向に傾斜した刃が形成された第１ダイスと刃無しダイスを同方向に回転させ、未加工の現像ローラを前記第１ダイス及び前記刃無しダイスの回転方向と逆方向に回転させて前記第１ダイスと前記刃無しダイス間に第１加工圧を付与しつつ送り螺旋状に連続する第１傾斜溝を形成する第１転造工程と、
    前記第１ダイスと逆方向の軸方向及び周方向に傾斜した刃が形成された第２ダイスと前記刃無しダイスを前記第１転造工程と同方向に回転させ、第１傾斜溝が形成された前記現像ローラを、前記第１転造工程とは同方向に回転させて前記第２ダイスと前記刃無しダイス間に第２加工圧を付与しつつ送り前記第１傾斜溝と交差する螺旋状に連続する第２傾斜溝を形成する第２転造工程と、を有し、
    前記第１加工圧と前記第２加工圧の大きさを変えることを特徴とする現像ローラ製造方法。
11. 前記第１傾斜刃と前記第２傾斜刃の内、溝深さの大きい傾斜溝を形成する傾斜刃の前記現像ローラの周方向に対する角度を、他の傾斜刃の前記現像ローラの周方向に対する角度より大きくしたことを特徴とする請求項９または１０に記載の現像ローラ製造方法。

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