JP2013238811A

JP2013238811A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2013238811A
Application number: JP2012113304A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Maruyama; 彰久丸山; Ryota Fuji; 良太冨士; Toshihiro Kanematsu; 寿弘兼松
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2032-05-17
Also published as: JP5900148B2

Abstract

【課題】小径の帯電粒子及び小径の磁性粒子を含む現像剤と、像保持部材と対向配置され像保持部材と同じ方向に回転する現像剤保持部材と、を用いて像保持部材に現像剤像を形成する構成において、像保持部材に磁性粒子が付着するのを抑制するとともに、現像直後に穂立ちした磁性粒子によって現像剤像のむらが生じるのを抑制する。
【解決手段】画像形成装置１０は、現像スリーブ１０６Ｂに形成されたＶ字状の凹溝１１０について、周方向の溝ピッチＰが０．４ｍｍ以内、溝幅／非溝部の幅（Ａ／Ｂ）が１以上に設定されている。これにより、現像直後に穂立ちした磁性キャリアＣＡによって現像剤現像剤像のむらが生じるのを抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

特許文献１の画像形成装置は、現像スリーブの周長をＬ、現像スリーブの１周当たりの溝の数をｎ、現像領域での現像スリーブの表面の線速をＶｓ、現像領域での感光体ドラムの表面の線速をＶｐとして、トナー像上に現れる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。

特許文献２の画像形成装置は、溝深さ／溝幅が１以上、溝幅／溝ピッチが２以上、溝深さがキャリア粒径の３倍以上の条件で、現像ロール表面に溝を形成している。さらに、現像剤の搬送量を規制するドクターブレードの位置に現像ロール内部の磁極を設け、ドクターブレードの位置の現像ロール表面上での磁力を０.０６Ｔ以下にしている。

特開２００４−０２０５８１号公報特開２００１−３４３８３２号公報

本発明は、小径の帯電粒子及び小径の磁性粒子を含む現像剤と、像保持部材と対向配置され像保持部材と同じ方向に回転する現像剤保持部材と、を用いて像保持部材に現像剤像を形成する構成において、像保持部材に磁性粒子が付着するのを抑制するとともに、現像直後に穂立ちした磁性粒子によって現像剤像のむらが生じるのを抑制することができる画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明の請求項１に係る画像形成装置は、外周面に潜像を保持するとともに周方向に回転する像保持部材と、筒状に形成され、現像剤を引き付ける磁力を発生する磁力発生部が内側に配置され、前記像保持部材の外周面と対向配置され、粒径が３０μｍ以下の磁性粒子及び粒径が４μｍ以下の帯電粒子を含む現像剤を外周面に保持し、前記像保持部材と同じ方向に回転するとともに前記像保持体の潜像を前記帯電粒子で現像する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材の外周面の周方向に間隔をあけて複数形成され、前記現像剤保持部材の軸方向に見た断面形状がＶ字状で、前記周方向におけるピッチが０．４ｍｍ以下であり、前記周方向の１つの開口幅をＡ、前記周方向における隣り合う間隔をＢとして、Ａ／Ｂが１以上である凹溝と、を有する。

本発明の請求項２に係る画像形成装置は、複数の前記凹溝は、前記軸方向に見て内部の容量を表す断面積の総和が１．０ｍｍ^２以下である。

本発明の請求項３に係る画像形成装置は、複数の前記凹溝は、前記断面積の総和が０．５ｍｍ^２以上である。

請求項１の発明は、小径の帯電粒子及び小径の磁性粒子を含む現像剤と、像保持部材と対向配置され像保持部材と同じ方向に回転する現像剤保持部材と、を用いて像保持部材に現像剤像を形成する構成において、現像剤保持部材の外周面に形成する凹溝の幅と非凹溝の幅との比及び凹溝のピッチを規定しない構成に比べて、像保持部材に磁性粒子が付着するのを抑制するとともに、現像直後に穂立ちした磁性粒子によって現像剤像のむらが生じるのを抑制することができる。

請求項２の発明は、凹溝の内部の容量を表す断面積の総和を規定しない構成に比べて、現像剤規制部材と現像剤保持部材との層規制間隔を狭く設定しなくて済む。

請求項３の発明は、凹溝の内部の容量を表す断面積の総和を規定しない構成に比べて、現像剤保持部材が保持する現像剤の搬送量の変化量と、現像剤中の帯電粒子の濃度の変化量との比を小さくすることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置の中間転写ベルトの周囲の構成を示す部分構成図である。本発明の実施形態に係る現像装置の断面図である。本発明の実施形態に係る現像スリーブにおける溝部周辺の断面図である。（Ａ）本発明の実施形態に係る現像スリーブの溝ピッチを変えたときのブラシマークの評価結果を示すグラフである。（Ｂ）本発明の実施形態に係る現像スリーブの溝幅と非溝幅との比を変えたときのブラシマークの評価結果を示すグラフである。（Ａ）本発明の実施形態に係る現像スリーブの総溝容量を変えたときのトナー濃度の変化量と現像剤搬送量の変化量との比の評価結果を示すグラフである。（Ｂ）本発明の実施形態に係る現像スリーブの総溝容量を変えたときのブラシマークの評価結果を示すグラフである。（Ａ）本発明の実施形態に係る２種類の現像スリーブと比較例の１種類の現像スリーブとについて、溝の本数、溝の幅、溝の深さ、非溝部の幅、溝ピッチ、溝幅／非溝部の幅、及び総溝容量を比較した表である。（Ｂ）本発明の実施形態に係る２種類の現像スリーブと比較例の１種類の現像スリーブとについて、ブラシマーク、現像剤搬送量の変化量／トナー濃度の変化量、及び層規制間隔の評価結果を比較した表である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例について説明する。

（全体構成）
図１には、実施形態の一例としての画像形成装置１０が示されている。画像形成装置１０は、上下方向（矢印Ｙ方向）の下側から上側へ向けて、記録媒体の一例としての記録用紙ＰＡが収容される用紙収容部１２と、用紙収容部１２の上に設けられ用紙収容部１２から供給される記録用紙ＰＡに画像形成を行う画像形成部１４と、画像形成部１４の上に設けられ読取原稿（図示省略）を読み取る原稿読取部１６と、画像形成部１４内に設けられ画像形成装置１０の各部の動作を制御する制御部２０と、を含んで構成されている。なお、以後の説明では、画像形成装置１０を正面視したときの装置本体１０Ａの上方向をＹ方向、水平方向（右方向）をＸ方向、手前側から奥側に向かう奥行き方向をＺ方向と記載する。また、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向とは逆の方向を−Ｘ、−Ｙ、−Ｚ方向と記載する。

用紙収容部１２は、サイズの異なる記録用紙ＰＡが収容される第１収容部２２、第２収容部２４、及び第３収容部２６が設けられている。第１収容部２２、第２収容部２４、及び第３収容部２６には、収容された記録用紙ＰＡを画像形成装置１０内に設けられた搬送路２８に送り出す送り出しロール３２が設けられている。そして、搬送路２８における送り出しロール３２よりも下流側には、記録用紙ＰＡを一枚ずつ搬送するそれぞれ一対の搬送ロール３４及び搬送ロール３６が設けられている。また、搬送路２８における記録用紙ＰＡの搬送方向で搬送ロール３６よりも下流側には、記録用紙ＰＡを一旦停止させるとともに、決められたタイミングで後述する二次転写位置へ送り出す位置合せロール３８が設けられている。

搬送路２８の上流側部分（搬送ロール３６が設けられている部位）は、画像形成装置１０の正面視において、Ｙ方向に向けて用紙収容部１２の左側から画像形成部１４の左側下部まで直線状に設けられている。また、搬送路２８の下流側部分は、画像形成部１４の左側下部から画像形成部１４の右側面に設けられた排紙部１５まで設けられている。さらに、搬送路２８には、記録用紙ＰＡの両面に画像形成を行うために記録用紙ＰＡが搬送及び反転される両面搬送路２９が接続されている。

両面搬送路２９は、画像形成装置１０の正面視において、画像形成部１４の右側下部から用紙収容部１２の右側までＹ方向に直線状に設けられた第１反転路３３と、第１反転路３３に搬送された記録用紙ＰＡの後端が進入するとともにＸ方向における図示の左側に記録用紙ＰＡを搬送する第２反転路３５と、搬送路２８、第１反転路３３、及び第２反転路３５の切り替えを行う切替部材（図示省略）と、を有している。そして、第１反転路３３には、一対の搬送ロール４２が間隔をあけて複数箇所に設けられており、第２反転路３５には、一対の搬送ロール４４が間隔をあけて複数箇所に設けられている。

なお、第２反転路３５の下流側端部は、搬送路２８の上流側部分にある複数の搬送ロール３６のうち、一番下流側にある搬送ロール３６の手前側（上流側）に案内部材（図示省略）により接続されている。

原稿読取部１６は、読取原稿を１枚ずつ自動で搬送する原稿搬送装置５２と、原稿搬送装置５２の下側に配置され１枚の読取原稿が載せられるプラテンガラス５４と、原稿搬送装置５２によって搬送された読取原稿又はプラテンガラス５４に載せられた読取原稿を読み取る原稿読取装置５６とが設けられている。

一方、画像形成部１４には、現像剤像（トナー画像）を形成する画像形成ユニット６０と、矢印Ａ方向に回転（周回移動）可能に設けられ外周にトナー画像を保持する中間転写ベルト６２と、画像形成ユニット６０で形成されたトナー画像を中間転写ベルト６２へ一次転写させる４本の一次転写ロール６４と、中間転写ベルト６２上のトナー画像を記録用紙ＰＡに二次転写させる１本の二次転写ロール６６と、が設けられている。

図２に示すように、画像形成ユニット６０は、一例として、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色のトナー画像が形成される複数の画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋで構成されている。なお、画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋは、トナーの色が異なるだけで基本構成は同じである。このため、画像形成ユニット６０Ｋについて説明し、他の画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃについては符号の図示及び説明を省略する。

また、以後の説明では、画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋを構成する各部材について、トナー色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）毎の区別が必要なときは、部材の符号の末尾にトナー色を表す添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付与して区別し、トナー色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）毎の区別が不要なときは、添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略した符号で各部材を説明する場合がある。

画像形成ユニット６０Ｋは、外周面に静電潜像及びトナー画像を保持する像保持部材の一例としての感光体７２と、感光体７２の外周面を帯電する帯電ユニット７４と、帯電された感光体７２の外周面を露光し感光体７２上に静電潜像を形成する露光装置７６と、感光体７２上に形成された静電潜像をＫ色トナーで現像してトナー画像（Ｋ色）を形成する現像装置１００と、一次転写後の感光体７２の外周面を清掃するクリーニングユニット７８と、を含んで構成されている。なお、現像装置１００の詳細については後述する。

感光体７２は、円筒状であり、中間転写ベルト６２の幅方向を軸方向として中間転写ベルト６２と対向配置され、駆動手段（図示省略）によって矢印Ｒ方向（周方向であり図示の時計回り方向）に回転可能に支持されている。また、帯電ユニット７４は、一例として、スコロトロン方式の帯電器であり、放電によって感光体７２の外周面をトナーの帯電極性と同じ極性（一例としてマイナス極性）で帯電させる。

露光装置７６は、半導体レーザ及びｆ−θレンズ（図示省略）、ポリゴンミラー７６Ａ、結像レンズ（図示省略）、及び複数のミラー７６Ｂを有している。そして、露光装置７６は、Ｋ色（ブラック色）の画像情報に基づき半導体レーザから出射されたレーザ光Ｂを、ポリゴンミラー７６Ａで偏向走査し、帯電ユニット７４により帯電された感光体７２の外周面に照射（露光）して静電潜像を形成するようになっている。なお、露光装置７６は、レーザ光をポリゴンミラーで偏向走査する方式に限らず、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）方式であってもよい。

クリーニングユニット７８は、感光体７２と軸方向を揃えたクリーニングロール７８Ａを有している。そして、クリーニングロール７８Ａは、感光体７２の外周面に接触しながら回転することで、一次転写後に感光体７２の外周面に残留しているトナーや埃などを回収する。

中間転写ベルト６２は、一例として、ポリイミド樹脂を主成分としており、円筒状に形成されている。また、中間転写ベルト６２の内側には、矢印Ａ方向の上流側から下流側へ向けて、中間転写ベルト６２を移動させる駆動ロール６１と、電圧が印加されるとともに感光体７２（接地）との電位差でトナー画像を中間転写ベルト６２へ一次転写する一次転写ロール６４と、中間転写ベルト６２を内側から支持する支持ロール６３と、中間転写ベルト６２に張力を付与する張力付与ロール６５と、中間転写ベルト６２の二次転写位置の内側に配置され二次転写ロール６６の対向電極となる対向ロール６７と、支持ロール６９とが、それぞれ図示の反時計回り方向に回転可能に設けられている。

そして、中間転写ベルト６２は、駆動ロール６１、４本の一次転写ロール６４、支持ロール６３、張力付与ロール６５、対向ロール６７、及び支持ロール６９に巻き掛けられて支持されており、駆動ロール６１がモータを含む駆動手段（図示省略）によって回転駆動されることで、矢印Ａ方向に周回移動するようになっている。

一次転写ロール６４は、ベアリング（図示省略）により両端部が回転可能に支持され、外周面が中間転写ベルト６２の内周面と接触している。また、一次転写ロール６４は、中間転写ベルト６２に転写されるトナー画像の極性とは逆の極性（プラス極性）の電圧が芯金（図示省略）に印加されている。ここで、各感光体７２が接地されており、各感光体７２の電位と各一次転写ロール６４の電位との間に電位差が生じている。この電位差で形成される電界の作用により、感光体７２の外周面に保持されているトナー画像が、一次転写位置ＱＡで中間転写ベルト６２に一次転写される。

また、中間転写ベルト６２の外側（駆動ロール６１側とは反対側）には、中間転写ベルト６２と接触して表面をクリーニングするベルトクリーナ７１が設けられている。そして、中間転写ベルト６２を挟んで対向ロール６７側とは反対側には、中間転写ベルト６２上のトナー画像を記録用紙ＰＡに二次転写する既述の二次転写ロール６６が設けられている。

二次転写ロール６６は、円柱状の芯金（図示省略）の周囲に発泡弾性層を被覆した構成となっている。そして、この芯金は接地されており、二次転写ロール６６の電位と対向ロール６７の電位との間に電位差が生じている。この電位差で形成される電界の作用により、中間転写ベルト６２上のトナー画像が、二次転写位置ＱＢで記録用紙ＰＡに二次転写される。

一方、搬送路２８における二次転写位置ＱＢよりも下流側には、記録用紙ＰＡを下流側へ搬送する搬送ユニット７９が設けられている。搬送ユニット７９は、回転可能に設けられた搬送ロール７９Ａ、７９Ｂと、搬送ロール７９Ａ、７９Ｂに巻き掛けられた無端状の搬送ベルト７９Ｃと、を含んで構成されている。そして、搬送ユニット７９は、搬送ロール７９Ｂがモータを含む駆動手段（図示省略）により回転駆動されることで、搬送ベルト７９Ｃを周回移動させるようになっている。また、搬送路２８における搬送ユニット７９よりも下流側には、定着装置８０が設けられている。

定着装置８０は、記録用紙ＰＡのトナー画像面側に配置され内部に熱源（一例としてハロゲンヒータ（図示省略））を有する定着ロール８２と、定着ロール８２に向けて記録用紙ＰＡを加圧する加圧ロール８４と、を有している。そして、定着装置８０では、記録用紙ＰＡが定着ロール８２と加圧ロール８４との接触部（ニップ部）に進入して加熱及び加圧されることで、トナー画像が記録用紙ＰＡに定着される。

図１に示すように、搬送路２８における定着装置８０よりも下流側には、トナー画像が定着された記録用紙ＰＡを排紙部１５へ搬送する複数の搬送ロール８６が設けられている。また、画像形成部１４における画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋよりも上側には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各トナーを収容するトナーカートリッジ８８Ｙ、８８Ｍ、８８Ｃ、８８Ｋが交換可能に設けられている。そして、トナーカートリッジ８８Ｙ、８８Ｍ、８８Ｃ、８８Ｋは、各トナー色に合わせて各現像装置１００（図２参照）に接続されており、各色のトナーを各現像装置１００に送り込むようになっている。

次に、画像形成装置１０における画像形成工程について説明する。

図２に示すように、画像形成装置１０が作動すると、画像処理装置（図示省略）又は外部から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像データが露光装置７６に順次出力される。

続いて、露光装置７６から画像データに応じて出射された光が、帯電ユニット７４により帯電された感光体７２の外周面を露光する。そして、感光体７２の外周面には、各色の画像データに対応した静電潜像が形成される。さらに、感光体７２の外周面に形成された静電潜像は、現像装置１００によって各色のトナー画像として現像される。そして、感光体７２の外周面の各色のトナー画像は、一次転写ロール６４によって中間転写ベルト６２に一次転写（多重転写）される。

一方、一例として、第３収容部２６から送り出され、搬送路２８を搬送されてきた記録用紙ＰＡは、位置合わせロール３８により、中間転写ベルト６２への各トナー画像の多重転写とタイミングを合わせて二次転写位置ＱＢに搬送される。そして、中間転写ベルト６２上に多重転写されたトナー画像は、二次転写位置ＱＢに搬送されてきた記録用紙ＰＡ上に二次転写ロール６６によって二次転写される。

続いて、トナー画像が転写された記録用紙ＰＡは、定着装置８０に向けて矢印Ｃ方向（図示の右方向）に搬送される。そして、定着装置８０では、トナー画像が定着ロール８２及び加圧ロール８４によって加熱、加圧されて記録用紙ＰＡに定着される。さらに、トナー画像が定着された記録用紙ＰＡは、一例として排紙部１５（図１参照）に排出される。

なお、図１に示すように、記録用紙ＰＡの両面に画像を形成する場合は、定着装置８０で表面に画像定着を行った後、記録用紙ＰＡを両面搬送路２９に送り込むことで、記録用紙ＰＡの先端と後端を入れ替える。そして、再度、記録用紙ＰＡを搬送路２８に送り込んで、記録用紙ＰＡの裏面の画像形成及び定着を行う。

（要部構成）
次に、現像装置１００について説明する。

図３に示すように、現像装置１００は、現像剤Ｇが収容されたハウジング１０２と、現像ロール１０６と、現像ロール１０６の外周面に保持された現像剤Ｇの層の厚みを規制するトリマー１０８と、現像剤Ｇを現像ロール１０６に供給する第１オーガ１０９と、第１オーガ１０９とともに現像剤Ｇを循環搬送する第２オーガ１１１と、を有している。

現像剤Ｇは、一例として、負極性に帯電する帯電粒子の一例としてのトナーＴと、正極性に帯電する磁性粒子の一例としての磁性キャリアＣＡと、を含む２成分現像剤で構成されている。磁性キャリアＣＡは、粒径が３０μｍ以下（一例として２５μｍ）の小径キャリアであり、トナーＴは、粒径が４μｍ以下（一例として３．８μｍ）の小径トナーである。

ハウジング１０２は、容器本体１０３と、容器本体１０３の上部を塞ぐカバー部材１０４とを含んで構成されている。また、ハウジング１０２は、現像ロール１０６が収容される現像ロール室１２２と、現像ロール室１２２の下方側に設けられた第１攪拌室１２３と、第１攪拌室１２３に隣接する第２攪拌室１２４と、を有している。

容器本体１０３は、Ｚ方向に見て、−Ｙ方向に凸となるように２箇所で湾曲した底壁１０３Ａと、底壁１０３Ａの−Ｘ方向の端部に形成された取付部１０３Ｂと、底壁１０３ＡのＸ方向の端部に立設された側壁１０３Ｃと、底壁１０３Ａの中央部に立設され第１攪拌室１２３と第２攪拌室１２４とを仕切る仕切壁１０３Ｄと、を含んで構成されている。

カバー部材１０４は、第２攪拌室１２４上に配置される上壁１０４Ａと、上壁１０４Ａの−Ｘ方向の端部から左斜め上方へ延びて現像ロール室１２２を覆う傾斜壁１０４Ｂと、傾斜壁１０４Ｂの上端に連続して湾曲した湾曲壁１０４Ｃと、を有している。

現像ロール１０６は、円柱状に形成され容器本体１０３にシャフト１０６Ｃを介して固定支持された磁力発生部の一例としてのマグネットロール１０６Ａと、円筒状に形成されマグネットロール１０６Ａの外側で回転可能に支持された現像剤保持部材の一例としての現像スリーブ１０６Ｂと、を有している。即ち、マグネットロール１０６Ａは、現像スリーブ１０６Ｂの内側に配置されている。

マグネットロール１０６Ａは、外周面（周方向）に沿って複数の磁極が設けられており、現像剤Ｇを引き付ける磁力を発生する。詳細には、シャフト１０６Ｃの軸方向に見て第１オーガ１０９に近い右下側から回転方向（Ｒ方向）に、現像剤Ｇを引き付けるピックアップ極Ｓ２、トリマー１０８と対向配置された層形成極Ｎ１、感光体７２と対向配置された現像極Ｓ１、現像後の現像剤Ｇを現像スリーブ１０６Ｂの外周面に保持させる搬送極Ｎ２、及び現像剤Ｇを現像スリーブ１０６Ｂの外周面から剥離させるピックオフ極Ｓ３が設けられている。

ここで、以後の説明では、マグネットロール１０６Ａを軸方向（Ｚ方向）に見たとき、上側の位置を１２時、下側の位置を６時として、各磁極の位置を説明する。一例として、ピックアップ極Ｓ２は、４時方向に配置されており、現像剤Ｇを引き付けて現像スリーブ１０６Ｂの外周面に保持させる。層形成極Ｎ１は、トリマー１０８の先端部と対向して７時方向に配置されており、複数の磁性キャリアＣＡを穂立ちさせた状態で現像スリーブ１０６Ｂの外周面に保持させる。

現像極Ｓ１は、感光体７２の外周面と対向して９時方向に配置されている。搬送極Ｎ２は、１１時方向に配置されており、感光体７２への現像が終了して残った現像剤Ｇを引き付けて現像スリーブ１０６Ｂの外周面に保持させる。ピックオフ極Ｓ３は、２時方向に配置されており、ピックアップ極Ｓ２とピックオフ極Ｓ３との間で現像剤Ｇを現像スリーブ１０６Ｂ上から剥離させる。

現像スリーブ１０６Ｂは、一例として、アルミニウム製の筒状部材であり、Ｚ方向の両端部に該両端部を塞ぐキャップ状の支持部材（図示省略）が取り付けられ、この支持部材の内側にベアリング（図示省略）が固定されている。そして、このベアリングにシャフト１０６Ｃが挿入されることで、マグネットロール１０６Ａに対して現像スリーブ１０６Ｂが周方向に回転可能となっている。なお、現像スリーブ１０６Ｂは、図示しないモータ及びギヤを含む駆動部により＋Ｒ方向に回転駆動されるようになっている。

また、現像スリーブ１０６Ｂの外周面には、詳細を後述する複数の凹溝１１０（図４参照）が形成されている。さらに、現像スリーブ１０６Ｂは、感光体７２と軸方向及び回転方向（Ｒ方向）を揃えるとともに感光体７２の外周面と対向配置されている。そして、現像スリーブ１０６Ｂは、感光体７２と対向する位置（現像領域）で、感光体７２の回転方向とは逆方向（カウンター方向）に回転するとともに現像剤Ｇを外周面に保持し、感光体７２の静電潜像（潜像）をトナーＴで現像する。

一方、第１攪拌室１２３には、現像剤Ｇを攪拌しながら搬送する第１オーガ１０９が配置されている。第１オーガ１０９は、Ｚ方向に沿って配置された回転軸１０９Ａと、回転軸１０９Ａの外周に支持されたらせん状の翼部１０９Ｂとを有している。また、第１オーガ１０９は、現像スリーブ１０６Ｂの回転方向におけるトリマー１０８よりも上流側で現像スリーブ１０６Ｂと対向配置され、現像スリーブ１０６Ｂと回転軸方向（Ｚ方向）が揃えられ、翼部１０９Ｂを回転して現像剤Ｇを回転軸方向に搬送すると共に現像スリーブ１０６Ｂに現像剤Ｇを供給するようになっている。

第２攪拌室１２４には、現像剤Ｇを攪拌しながら搬送する第２オーガ１１１が配置されている。第２オーガ１１１は、Ｚ方向に沿って配置された回転軸１１１Ａと、回転軸１１１Ａの外周に支持された翼部１１１Ｂとを有している。また、第２オーガ１１１は、第１オーガ１０９とは逆方向に回転するようになっており、第１オーガ１０９とともに現像剤Ｇを循環搬送する。

ここで、第１攪拌室１２３内の現像剤Ｇは、ピックアップ極Ｓ２によって現像スリーブ１０６Ｂ上に保持された状態で、現像スリーブ１０６ＢのＲ方向の回転により搬送される。そして、現像スリーブ１０６Ｂ上に保持された現像剤Ｇは、現像スリーブ１０６Ｂの外周面とトリマー１０８の先端部との間へ進入することで層の厚みが規制され、感光体７２と対向する現像領域に搬送される。

トリマー１０８は、Ｚ方向を長手方向とする板状の部材であり、短手方向がＹ方向からＸ方向へ僅かに傾いた方向に沿って配置されるとともに、先端部（上端面１０８Ａ）をシャフト１０６Ｃ側へ向けて、現像スリーブ１０６Ｂの外周面と対向配置されている。即ち、トリマー１０８は、Ｙ方向において現像スリーブ１０６Ｂよりも下側に配置されており、現像スリーブ１０６Ｂを介して層形成極Ｎ１と対向配置され、現像スリーブ１０６Ｂの外周面上に保持される現像剤層の厚みを規制するようになっている。

次に、凹溝１１０について説明する。

図４に展開して示すように、現像スリーブ１０６Ｂには、外周面の周方向に定められた許容範囲内の間隔（後述するＢ）をあけて複数の凹溝１１０が形成されている。なお、図４では、現像スリーブ１０６Ｂの周方向を回転方向である矢印Ｒ方向で示し、現像スリーブ１０６Ｂの径方向を矢印Ｄ方向で示している。また、各凹溝１１０は現像スリーブ１０６Ｂの周方向（Ｒ方向）で同様の形態であるため、図４では２つの隣り合う凹溝１１０Ａ、１１０Ｂのみを示し、他の凹溝１１０については図示及び説明を省略する。さらに、１つの凹溝１１０について説明するときは、凹溝１１０と記載し、添字Ａ、Ｂを省略する。

凹溝１１０は、現像スリーブ１０６Ｂの軸方向（Ｚ方向）に見た断面形状がＶ字状であり、Ｚ方向に長く、且つＺ方向で同様の断面形状となっている。また、凹溝１１０は、Ｒ方向の中央位置となる最深部１１０Ｃを境にしてＲ方向に対称形状となっている。なお、Ｖ字状とは、最深部１１０Ｃが鋭角の斜面となっているものに限らず、最深部１１０Ｃが湾曲面で構成されているものを含んでいる。

ここで、図４には、凹溝１１０の溝ピッチがＰ、Ｒ方向（周方向）の開口幅がＡ、周方向における隣り合う凹溝１１０Ａ、１１０Ｂの間隔がＢ、凹溝１１０の深さがｄで示されている。また、凹溝１１０の内部の容量を表す断面積（単位[ｍｍ^２]）がＳで示されている。溝ピッチＰは、凹溝１１０ＡのＲ方向中心位置Ｐ１から凹溝１１０ＢのＲ方向中心位置Ｐ２までのＲ方向の距離である。さらに、間隔Ｂは、現像スリーブ１０６における凹溝１１０を除く他の部位（非凹溝部１１３）のＲ方向の幅に相当する。加えて、内部の容量を表す断面積Ｓは、最深部１１０Ｃの湾曲部分が他の部分に比べて僅かであり、鋭角とみなせるため、Ｓ＝Ａ×ｄ／２で近似して算出される。

次に、凹溝１１０の各種パラメータの設定について説明する。

画像形成装置１０において、現像後の感光体７２に磁性キャリアＣＡが付着することについては、図３に示すように、感光体７２と現像スリーブ１０６Ｂを同じ回転方向であるＲ方向に回転させることで解消されることが分かっている。即ち、感光体７２と現像スリーブ１０６Ｂが対向する現像領域において、感光体７２の移動方向に対して現像スリーブ１０６Ｂが逆方向に移動することで、現像後の感光体７２に磁性キャリアＣＡが付着することが抑制される。

これは、感光体７２の回転方向における現像領域の下流側では、磁性キャリアＣＡの表面にトナーＴが付着しており、磁性キャリアＣＡの表面の露出が少ないので、キャリアへの電荷注入を抑制できるため、現像領域に向けて搬送される磁性キャリアＣＡが感光体７２の外周面に付着しにくくなっているためと考えられる。また、感光体７２の回転方向における現像領域の上流側では、現像後の磁性キャリアＣＡの表面が露出しているが、感光体７２から離れる方向に現像スリーブ１０６Ｂが移動するため、磁性キャリアＣＡが感光体７２の外周面に付着しにくくなっていると考えられる。

一方、本実施形態に対する比較例として、現像スリーブ１０６Ｂに凹溝１１０が形成されていない場合、感光体７２と現像スリーブ１０６Ｂが対向する現像領域において、感光体７２の回転方向に対して現像スリーブ１０６Ｂが逆方向に回転すると、現像領域出口（感光体７２の回転方向の下流側）での磁性キャリアＣＡの磁気ブラシによる現像剤像の摺擦により現像剤像が乱される。この現像剤像の乱れは、感光体７２全体で均一ではない。即ち、比較例では、穂立ちした磁性キャリアＣＡによって現像直後の現像剤像のむら（ブラシマーク）が生じることになる。

ここで、凹溝１１０の周方向の幅やピッチを変えると、磁性キャリアＣＡの穂立ち状態が変化することが予想される。このため、図４に示す凹溝１１０のパラメータである溝ピッチＰ、溝幅／非溝部の幅（Ａ／Ｂ）を変えたときのブラシマーク（出力画像に入る白いマーク）を評価した。

ブラシマークの評価は、画像形成装置１０で記録用紙ＰＡ上に全ベタ画像を形成し、得られた画像をルーペ（顕微鏡で確認してもよい）で確認して、画像のブラシマークが、予め設定した５段階のグレードのどのグレードに相当するかを確認した。ブラシマーク評価の限度見本は、一例として、２０ｍｍ平方四方のソリッドパッチ中にブラシマークが発生していないものをグレード１とし、判別可能なレベルに５段階に分かれている。

ブラシマークのグレードは小さいほど、現像剤像のむら（画質不良の発生）が少ないことを示す。ここでは、市場で受け入れられる限界レベルをグレード３として位置付けている。詳細には、グレード１（最良）、グレード２（良い）、グレード３（普通）、グレード４（悪い）、グレード５（最悪）であり、実使用上問題無いのはグレード１、２、３である。即ち、グレード１が最もブラシマークが少なく、グレード５が最もブラシマークが多い。

なお、ブラシマークの評価では、図１に示す画像形成装置１０及び図３に示す現像装置１００において、画像形成のプロセススピードを３０８ｍｍ／ｓ、現像スリーブ１０６Ｂの直径を２０ｍｍ、凹溝１１０をＶ溝（参考例としてＵ溝も評価する）、感光体７２と現像スリーブ１０６Ｂとの間隔を２５０μｍ、現像スリーブ１０６Ｂ上の単位面積あたりの現像剤保持量（搬送量）を２００ｇ／ｍ^２、感光体７２の周速度に対する現像スリーブ１０６Ｂの周速度の比を１．７５、現像極Ｓ１の半径方向の磁束密度のピーク値を１１０ｍＴに設定した。

また、現像スリーブ１０６Ｂと感光体７２との間に印加する現像バイアスについては、波形を矩形波、ＤＣ成分−０．６５ｋＶ、周波数を１８ｋＨｚ、振幅を１．０ｋＶ、ｄｕｔｙを５０％に設定した。また、感光体の表面電位は背景部電位−０．８ｋＶ、画像部電位−０．３ｋＶに設定した。さらに、トナーＴの粒径を３．８μｍ、磁性キャリアＣＡの粒径を２５μｍに設定した。そして、記録用紙ＰＡは、普通紙だと凹凸の影響が出てしまうので、表面が平滑なコート紙を用いた。

図５（Ａ）に示すように、Ｖ溝、Ｕ溝の凹溝１１０（図４参照）について、溝ピッチを２００μｍから８００μｍまでの間で変化させたところ、ブラシマークがグレード１、２、３となるのは、溝ピッチＰが４００μｍ（０．４ｍｍ）以下の条件であることが確認された。

また、図５（Ｂ）に示すように、Ｖ溝、Ｕ溝の凹溝１１０（図４参照）について、溝幅Ａと非溝部の幅Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を０．３から１．８までの間で変化させたところ、ブラシマークがグレード１、２、３となるのは、Ａ／Ｂが１以上の条件であることが確認された。

一方、図４に示す現像スリーブ１０６Ｂにおいて、ブラシマークが良くなるように凹溝１１０のパラメータ（溝ピッチ、Ａ／Ｂ）を設定した場合、全ての凹溝１１０の合計容量に相当する総溝容量（断面積Ｓの総和）が変わることになる。ここで、総溝容量が変わったときに変化が懸念される項目として、第１に、図３に示す現像装置１００におけるトナーＴの濃度（現像剤Ｇ中のトナーＴの質量比率[％]）の変化量に対する現像スリーブ１０６Ｂ上の現像剤Ｇの搬送量の変化（トナー濃度の変化量に対する現像剤搬送量の感度）が挙げられる。そして、第２に、予め設定した現像スリーブ１０６Ｂ上の現像剤Ｇの単位面積あたりの現像剤量（搬送量）を得るために現像スリーブ１０６Ｂとトリマー１０８との間で必要とされる層規制間隔[μｍ]の変化が挙げられる。このため、凹溝１１０について、総溝容量[ｍｍ^２]が変化したときのトナー濃度の変化量に対する現像剤搬送量の変化量、及び層規制間隔[μｍ]について評価を行った。

トナー濃度の変化量に対する現像剤搬送量の変化量の評価は、総溝容量が異なる凹溝１１０を有する現像スリーブ１０６Ｂに交換した後、現像装置１００内に貯留されている現像剤Ｇ中のトナーＴの濃度を変えて、そのときの層規制後の現像スリーブ１０６Ｂ上の単位面積あたりの現像剤Ｇの搬送量（単位[ｇ／ｍ^２]）を測定して行った。現像剤搬送量の変化（低下）量として、設定値２００の２０％である４０を超えると現像性が著しく低下することが実験により判明したため、トナー濃度の最大増加分として３％を考慮すると、トナー濃度の変化量に対する現像剤搬送量の変化量の比が絶対値で１４以下であることが必要である。

また、層規制間隔の評価は、総溝容量が異なる凹溝１１０を有する現像スリーブ１０６Ｂに交換した後、現像スリーブ１０６Ｂとトリマー１０８との間隔を変えて、トリマー１０８による層規制後の現像スリーブ１０６Ｂ上の単位面積あたりの現像剤量が２００ｇ／ｍ^２となるときの間隔を層規制間隔とした。なお、画像形成時に適切な画像濃度が得られるのは、上記のトナーＴの粒径及び磁性キャリアＣＡの粒径において、層規制間隔が２５０μｍ以上の場合であることが分かっている。これは、層規制間隔が２５０μｍよりも小さいと、現像剤Ｇとは異なる異物（塵埃など）が現像スリーブ１０６Ｂとトリマー１０８との間に詰まりやすくなるためと考えられる。また、現像スリーブ１０６Ｂとトリマー１０８との間隔を狭くすると、現像ロール１０６の長さ方向でトリマー１０８から通過して出てくる現像剤量が不均一になってくることが判明している。これは、トリマー１０８のたわみや現像ロール１０６の表面形状の変動に起因するものであり、これらの変動が、現像スリーブ１０６Ｂとトリマー１０８との間隔を狭くすることによって相対的に大きくなるため現れてくるものと考えられる。

図６（Ａ）に示すように、Ｖ溝、Ｕ溝の凹溝１１０（図４参照）について、総溝容量を０．２ｍｍ^２から１．２ｍｍ^２までの間で変化させたところ、現像剤搬送量の変化量／トナー濃度の変化量が絶対値で１４（一点鎖線で図示）以下となるのは、総溝容量が０．５ｍｍ^２以上の条件であることが確認された。

また、図６（Ｂ）に示すように、Ｖ溝、Ｕ溝の凹溝１１０について、総溝容量を０．２ｍｍ^２から１．２ｍｍ^２までの間で変化させたところ、層規制間隔が２５０μｍ（一点鎖線で図示）以上となるのは、総溝容量が１．０ｍｍ^２以下の条件であることが確認された。即ち、総溝容量は、０．５ｍｍ^２以上１．０ｍｍ^２以下であることが望ましい。

以上の検討結果に基づいて、図４に示す凹溝１１０の必要条件（規定）として、溝ピッチＰが０．４ｍｍ以下、凹溝１１０のＲ方向の幅Ａと非凹溝部１１３の幅Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が１以上、総溝容量（断面積Ｓの総和）が０．５ｍｍ^２以上１．０ｍｍ^２以下が得られた。

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。

図７（Ａ）に示すように、本実施形態で規定した凹溝１１０の作用を確認するため、溝ピッチ、溝幅／非溝部の幅、及び総溝容量が全て規定内の本実施形態１と、溝ピッチ及び溝幅／非溝部の幅が規定内で総溝容量が規定外の本実施形態２と、溝ピッチ及び溝幅／非溝部の幅が規定外で総溝容量が規定内の比較例とを作製し、これらについて、ブラシマーク、現像剤搬送量の変化量／トナー濃度の変化量、及び層規制間隔の評価を行った。なお、図７（Ａ）において、規定内を○、規定外を×で示している。

本実施形態１は、溝の本数が２００本、溝の幅が１７５μｍ、溝の深さが４０μｍ、非溝部の幅が１３９μｍであり、溝ピッチが０．３１４ｍｍ、溝幅／非溝部の幅が１．２６、総溝容量が０．７０ｍｍ^２となっている。また、本実施形態２は、溝の本数が２００本、溝の幅が１７５μｍ、溝の深さが６５μｍ、非溝部の幅が１３９μｍであり、溝ピッチが０．３１４ｍｍ、溝幅／非溝部の幅が１．２６、総溝容量が１．１４ｍｍ^２となっている。

比較例は、溝の本数が８０本、溝の幅が２００μｍ、溝の深さが８７μｍ、非溝部の幅が５８５μｍであり、溝ピッチが０．７８５ｍｍ、溝幅／非溝部の幅が０．３４、総溝容量が０．７０ｍｍ^２となっている。

ここで、図７（Ｂ）の評価結果の一覧表に示すように、ブラシマークについては、本実施形態１、２がともにグレード２で規定内となり、比較例がグレード４で規定外となった。

また、現像剤搬送量の変化量／トナー濃度の変化量については、本実施形態１、２及び比較例が、それぞれ−６．５、−４．９、−７．０となり、全て規定内である絶対値１４以下となった。

さらに、層規制間隔については、本実施形態１が３００で規定内、本実施形態２が１５０で規定外、比較例が２８０で規定内となった。

これらの結果から、実施形態１のように、溝ピッチ、溝幅／非溝部の幅、及び総溝容量が全て規定内で設定された場合は、ブラシマーク、現像剤搬送量の変化量／トナー濃度の変化量、及び層規制間隔が全て規定内となることが確認された。

また、実施形態２のように、溝ピッチ及び溝幅／非溝部の幅が規定内で設定された場合は、ブラシマークが規定内となることが確認された。ただし、実施形態２では、総溝容量が０．７ｍｍ^２であり、０．５ｍｍ^２よりも大きいため、現像剤搬送量の変化量／トナー濃度の変化量については規定内となったが、総溝容量が１．０ｍｍ^２よりも大きいため、層規制間隔が規定外となることが確認された。

さらに、比較例のように、総溝容量のみが規定内で、溝ピッチ及び溝幅／非溝部の幅が規定外で設定された場合は、ブラシマークが規定外で、現像剤搬送量の変化量／トナー濃度の変化量及び層規制間隔が規定内となることが確認された。

以上説明したように、本実施形態の画像形成装置１０（現像装置１００）では、感光体７２と現像スリーブ１０６Ｂが対向する現像領域において、感光体７２の回転方向に対して現像スリーブ１０６Ｂが逆方向に回転するので、現像後の感光体７２に磁性キャリアＣＡが付着することが抑制される。

さらに、画像形成装置１０（現像装置１００）では、凹溝１１０の溝ピッチＰ及び溝幅／非溝部の幅（Ａ／Ｂ）を規定内（Ｐが０．４ｍｍ以内、Ａ／Ｂが１以上）に設定しているので、凹溝１１０に磁性キャリアＣＡが集中してトナーＴも集まる。そして、現像するときの感光体７２の外周面へのトナーＴの供給のむらが抑制される。これにより、穂立ちした磁性キャリアＣＡによって現像直後に現像剤像のむらが生じることが抑制される（ブラシマークが規定内となる）。

また、本実施形態の画像形成装置１０（現像装置１００）では、総溝容量を規定内に設定しているので、現像剤搬送量の変化量／トナー濃度の変化量、及び層規制間隔が規定内となる。これにより、現像スリーブ１０６Ｂとトリマー１０８との間隔を狭く設定しなくて済み、異物の詰まりが抑制される。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

凹溝１１０について、溝の本数、溝の幅、溝の深さ、及び非溝部の幅は、溝ピッチＰ、溝幅／非溝部の幅（Ａ／Ｂ）、及び総溝容量（総断面積）Ｓが規定内となる範囲であれば、本実施形態１、２とは異なる値で設定してもよい。

また、ブラシマークの評価のみが問題となる構成であれば、本実施形態２のように、溝ピッチ及び溝幅／非溝部の幅のみを規定内で管理すればよい。

１０画像形成装置
７２感光体（像保持部材の一例）
１０６Ａマグネットロール（磁力発生部の一例）
１０６Ｂ現像スリーブ（現像剤保持部材の一例）
１１０凹溝
ＣＡ磁性キャリア（磁性粒子の一例）
Ｇ現像剤
Ｔトナー（帯電粒子の一例）

Claims

外周面に潜像を保持するとともに周方向に回転する像保持部材と、
筒状に形成され、現像剤を引き付ける磁力を発生する磁力発生部が内側に配置され、前記像保持部材の外周面と対向配置され、粒径が３０μｍ以下の磁性粒子及び粒径が４μｍ以下の帯電粒子を含む現像剤を外周面に保持し、前記像保持部材と同じ方向に回転するとともに前記像保持体の潜像を前記帯電粒子で現像する現像剤保持部材と、
前記現像剤保持部材の外周面の周方向に間隔をあけて複数形成され、前記現像剤保持部材の軸方向に見た断面形状がＶ字状で、前記周方向におけるピッチが０．４ｍｍ以下であり、前記周方向の１つの開口幅をＡ、前記周方向における隣り合う間隔をＢとして、Ａ／Ｂが１以上である凹溝と、
を有する画像形成装置。
複数の前記凹溝は、前記軸方向に見て内部の容量を表す断面積の総和が１．０ｍｍ^２以下である請求項１に記載の画像形成装置。
複数の前記凹溝は、前記断面積の総和が０．５ｍｍ^２以上である請求項２に記載の画像形成装置。