JP4238912B2 - 現像剤担持体 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置の現像装置に関し、より詳しくは、現像装置の現像剤担持体の改良に係るものである。

従来から、電子写真方式（静電転写方式）を用いた画像形成装置の現像装置においては、ロール状の現像剤担持体にトナーを含む現像剤を保持させ、対峙する感光ドラム表面の静電潜像に対して選択的にトナーを付与し、感光体ドラム上にトナー像を形成している。ここで、現像剤担持体上に均一で薄い現像剤層を形成するため、現像剤担持体の表面はサンドブラスト処理により細かな凹凸が形成されている。しかし、このようなサンドブラスト処理により現像剤担持体の表面凹凸を形成する場合には、その処理時において現像剤担持体に物理的な力が加わるため、現像剤担持体の外周に触、歪が生じるおそれがある。その結果、現像剤担持体の回転周期に応じた画像欠陥が生じるおそれがある。

一方、特開平５−４６００７号公報（特許文献１）には、現像剤担持体の表面に現像剤担持体の回転方向に略水平な微細な溝をフォトエッチング処理により多数形成する技術が開示されている。このようなフォトエッチング処理により現像剤担持体の表面凹凸を形成する場合には、化学反応を利用したその処理特性により処理時において現像剤担持体に物理的な力が殆ど加わらず、現像剤担持体の外周に触、歪が生じるおそれが少ない。その結果、現像剤担持体の回転周期に応じた画像欠陥が生じるおそれが少ない。
特開平５−４６００７号公報

しかし、特開平５−４６００７号公報に記載の技術では、確かに現像剤担持体の外周に触や歪は生じないものの、その表面に形成される溝の間隔周期に起因する画像欠陥が生じるおそれがある。

本発明は、このような技術的な課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、その表面により均一な現像剤層を保持することができる現像剤担持体を提供することにある。

すなわち本発明は、現像剤を保持して回転する現像剤担持体において、当該現像剤担持体の表面には、上流側の主搬送溝と、当該上流側の主搬送溝に対して当該現像剤担持体の回転方向下流側に隣接する下流側の主搬送溝と、当該上流側及び下流側の主搬送溝との間にこれら上流側及び下流側の主搬送溝のいずれとも平行ではない副搬送溝とを備える表面パターンが形成される現像剤担持体である。

ここで、（１）前記副搬送溝の両端部は（いずれも）主搬送溝に連結されないものでもよく、（２）前記副搬送溝の一端部は、上流側又は下流側の主搬送溝に連結される（つまり、前記副搬送溝の端部のうち、前記現像剤担持体の回転方向上流側の端部は上流側の主搬送溝に連結されるか、又は前記現像剤担持体の回転方向下流側の端部は、下流側の主搬送溝に連結される）ものでもよく、（３）前記副搬送溝の両端部は、上流側及び下流側の主搬送溝に連結される（つまり、前記副搬送溝の端部のうち、前記現像剤担持体の回転方向上流側の端部は、上流側の主搬送溝に連結され、前記現像剤担持体の回転方向下流側の端部は、下流側の主搬送溝に連結される）ものでもよい。

また本発明は、現像剤を保持して回転する現像剤担持体において、当該現像剤担持体の表面には、上流側の主搬送溝と、当該上流側の主搬送溝に対して当該現像剤担持体の回転方向下流側に隣接する中流側の主搬送溝と、当該中流側の主搬送溝に対して当該現像剤担持体の回転方向下流側に隣接する下流側の主搬送溝と、当該上流側及び中流側の主搬送溝との間にこれら上流側及び中流側の主搬送溝のいずれとも平行ではない上流側の副搬送溝と、当該第中流側及び下流側の主搬送溝との間にこれら中流側及び下流側の主搬送溝のいずれとも平行ではない下流側の副搬送溝とを備え、当該上流側の副搬送溝の両端部は、上流側及び中流側の主搬送溝に連結され、当該下流側の副搬送溝の両端部は、中流側及び下流側の主搬送溝に連結される表面パターンが形成される現像剤担持体でもある。

このように、中流側の主搬送溝が上流側及び下流側の副搬送溝に連結される場合には、（１）前記上流側の副搬送溝の端部が連結される中流側の主搬送溝の位置と、前記下流側の副搬送溝の端部が連結される中流側の主搬送溝の位置とが一致する（つまり、上流側の副搬送溝と下流側の副搬送溝とが連続する）ものでもよいし、（２）前記上流側の副搬送溝の端部が連結される中流側の主搬送溝の位置と、前記下流側の副搬送溝の端部が連結される中流側の主搬送溝の位置とが異なる（つまり、上流側の副搬送溝と下流側の副搬送溝とが連続しない、非連続である）ものでもよい。

また、副搬送溝が一点から二方向に伸びる二又状（つまり、前記副搬送溝として前記現像剤担持体の回転軸方向に隣接する第一及び第二の副搬送溝を備え、当該第一の副搬送溝の端部と第二の副搬送溝の端部との位置が一致する）ものでもよく、副搬送溝が一点から三方向（複数方向）に伸びる三又状（つまり、前記副搬送溝として前記現像剤担持体の回転軸方向に隣接する第一〜第三の副搬送溝を備え、当該第一〜第三の副搬送溝の各端部の位置が一致する）ものでもよい。

また、副搬送溝が一の主搬送溝上の一点から他の主搬送溝上の二点まで二方向に伸びるもの（つまり、前記副搬送溝として前記現像剤担持体の回転軸方向に隣接する第一及び第二の副搬送溝を備え、当該第一の副搬送溝の端部と第二の副搬送溝の端部との位置が一致し、当該副搬送溝と前記主搬送溝とに囲まれる前記表面パターンの陸部は三角形であるもの）でもよく、さらに当該副搬送溝と前記主搬送溝とに囲まれる前記表面パターンの陸部は、当該第一及び第二の副搬送溝の一致する端部を頂点とする二等辺三角形であるものでもよい。ここで、前記二等辺三角形の頂点の角度は、４５度〜７５度であることが好ましく、特に６０度であることが好ましい（この場合前記二等辺三角形は正三角形である）。

これらの主搬送溝及び副搬送溝を有する表面パターンは、エッチング処理により形成される。

ところで、前記主搬送溝は、現像剤担持体の回転軸方向に連続的であってもよいし、断続的であってもよい。また、前記主搬送溝の少なくとも一は、前記現像剤担持体の回転軸方向と（実質的に）平行であってもよく、前記主搬送溝のすべてが前記現像剤担持体の回転軸方向と（実質的に）平行であってもよい。また、隣接する二つの主搬送溝は、非平行であってもよいし、平行であってもよい。隣接する二つの前記主搬送溝が平行な場合には、両主搬送溝の間隔は、０．２〜１．５〔ｍｍ〕とすることができる。

また、前記主搬送溝又は副搬送溝の溝幅は８０〜６００〔μｍ〕とすることができ、特に２４０〜４００〔μｍ〕とすることが好ましい。また、前記主搬送溝又は副搬送溝の溝深さは４０〜１００〔μｍ〕とすることができ、特に６０〜８０〔μｍ〕とすることが好ましい。さらに、主搬送溝は副搬送溝よりもその溝幅を広く構成することができ、主搬送溝は副搬送溝よりもその溝深さを深く構成することができる。また、前記副搬送溝は、前記主搬送溝に対して４５〜７５度の角度を成すことができる。

また、前記表面パターンは、前記現像剤担持体の回転軸方向に連続的又は断続的に形成されてもよく、前記現像剤担持体の回転方向に連続的又は断続的に形成されてもよい。さらに、前記表面パターンは、前記現像剤担持体の回転方向及び回転軸方向に連続的又は断続的に形成されてもよい。そして、前記現像剤担持体表面上のすべての副搬送溝の方向ベクトルの和ベクトルは、前記現像剤担持体の回転軸方向の成分を（実質的に）有さないように構成することができる。

また本発明をこれらの現像剤担持体を備える現像装置としてとらえることもできる。そして、現像剤は、形状係数が１４０未満で、かつ体積平均粒径が２〜８〔μｍ〕のトナーを含むように構成することもできる。また本発明をこれらの現像剤担持体を備える画像形成装置としてとらえることもできる。そして、当該現像剤担持体に対峙し潜像を保持して回転する潜像担持体とを備え、当該現像剤担持体と当該潜像担持体との間隔を０．３０〜０．４０〔ｍｍ〕として構成することもできる。さらに、画像形成プロセス速度が１６０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以上、より好ましくは２６４〔ｍｍ／ｓｅｃ〕以上の画像形成装置とすることもできる。

以上詳細に説明したように、本発明によれば、その表面により均一な現像剤層を保持することができる現像剤担持体を提供することができる。

実施の形態

図１は、本実施例に係る現像剤担持体を備える画像形成装置（プリンタ装置）を示すものである。また図２はその現像装置１４を示す拡大図である。

この画像形成装置は、画像情報に基づくイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色成分のトナー像を４つの作像ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおいて個別に形成し、中間転写体としての中間転写ベルト２０に順次重ねるように一次転写した後、給紙装置３０から供給される記録媒体としての記録用紙Ｐに一括して二次転写し、最後に定着装置４０において記録用紙Ｐ上のトナー像の定着処理をすることにより、記録用紙Ｐ上にフルカラー画像を形成し得るカラープリンタである。図中における矢付き実線は各回転部品の回転方向、一点鎖線は記録用紙Ｐの搬送経路をそれぞれ示す。

上記作像ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋはいずれも、外部接続機器や原稿読取装置等から入力される画像情報を画像信号処理装置（図示せず）にて画像処理して上記各色成分に色分解したトナー像を電子写真プロセスにより個別に形成するものである。そして、この各作像ユニット１０はいずれも、像担持体としての感光ドラム１１と、この感光ドラム１１の表面を接触して帯電させる帯電装置１２と、感光ドラム１１の帯電された表面に各色成分の画像信号に応じたビーム光（点線矢印）を露光して静電潜像を形成する潜像形成装置としての露光装置１３と、感光ドラム１１上の静電潜像を現像ロール１４ｂにより供給する所定色の現像剤（トナー）にて現像してトナー像とする現像装置１４と、感光ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト２０に転写する転写ロール式の一次転写装置１５と、一点転写後の感光ドラム１１の表面を除電する除電コロトロン１６、一次転写後に感光ドラム１１上に残留するトナー等の付着物をクリーニングブレード１７ａ等で除去するドラム用クリーニング装置１７とを同様に備えたものである。

感光ドラム１１は、接地されたドラム状の導電性支持体の表面に有機感光層が形成されたドラム形態からなるものであり、矢印Ａ方向に回転駆動するようになっている。帯電装置１２は、コロナ放電器からなるものであり、感光ドラム１１の表面を所定の帯電電位（トナーの帯電極性と同極性の帯電電位）に帯電させるようになっている。この帯電装置１２としては、感光ドラム１１に帯電ロール等を接触させる接触式の帯電装置を使用してもよい。露光装置１３は、帯電した感光ドラム１１の表面に、画像信号処理装置（図示せず）から送信される画像信号に基づいて半導体レーザ等の光源１３ａから発せられるビーム光（矢付点線）を回転多面鏡（ポリゴンミラー）１３ｂと所定の光学系（反射ミラー、レンズなど）を介して感光ドラム１１の表面に走査露光し、これにより所定の潜像電位からなる静電潜像を形成するようになっている。

現像装置１４は、図２に示すように、現像剤が収容され感光体ドラム１１に対向して開口するユニットケース１４ａを有し、このユニットケース１４ａの開口に面した箇所に現像ロール１４ｂを配設するとともに、ユニットケース１４ａ内には現像剤撹拌搬送のための搬送オーガー１４ｃ、ｄを配設し、さらに搬送オーガー１４ｃ、ｄと現像ロール１４ｂとの間には必要に応じて搬送パドル１４ｅを配設している。また、ユニットケース１４ａの開口部分近傍には、現像ロール１４ｂに対向してトリミング部材１４ｆが設けられている。ここで、現像ロール１４ｂは、内部に固定的に直径３０ｍｍの円柱状磁石（マグロール）を備えており、その周囲に（図中矢印Ｂ方向に）回転可能にステンレスで構成される現像スリーブ（現像剤担持体）１を備えている。そして、現像スリーブ１と感光体ドラム１１との間隔Ｇは、０．３０〜０．３７５ｍｍに設定され、現像スリーブ１とトリミング部材１４ｆとの間隔ｇは、０．２〜１．０ｍｍに設定されている。

また、この現像装置１４はトナーとキャリアからなる二成分現像剤を使用する二成分現像装置であり、その現像ロール１４ａの現像スリーブ１に所定の現像バイアス電圧を印加して、感光体ドラム１１との間で磁気ブラシ現像を行うようになっている。なお、現像スリーブの表面には所定の表面パターンがエッジング処理により形成されているが、その詳細は実施例、変形例として後述する。

ここで、本実施形態で使用されるトナーは小径の略球形トナーである。すなわち、トナーの形状係数ＳＦは１４０未満、好ましくは１３５以下、より好ましくは１２０以下である球形状の粒子である。この球状係数ＳＦが１４０以上になると、トナー粒子が球形状でない不定形になってしまい、良好な転写性等が得られにくくなり、得られる画像の高画質化が困難となる。一方、このトナー粒子は、高画質化を企画する観点からすれば、その体積平均粒子径は好ましくは２〜８μｍである。

トナー粒子は、必須成分として結着樹脂及び着色剤を含有し、所望により離型剤樹脂を含有したものである。その結着樹脂は、従来よりトナーに用いられる決着樹脂を用いることができ、特に制限されない。具体的には、スチレン、パラクロロスチレン、α―メチルスチレン等のスチレン類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ウラリル、アクリル酸２−エチルヘキシル等のアクリル系単量体；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキシル等のメタクリル系単量体；アクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルフォン酸ナトリウム等のエチレン性不飽和酸単量体；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類；ビニルメチルエーテル、ビニルイソプチルエーテル等のピニルエーテル類；ピニルメチルケトン、ピニルエチルケトン、ピニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類；エチレン、プロピレン、ブタジエン等のオレフィン類などの単量体からなる単独重合体、それらの単量体を２種以上組み合せた共重合体、又はそれらの混合物が挙げられる。さらには、これら単独重合体、共重合体又は混合物に、エボキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ボリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ボリエーテル樹脂等、非ピニル縮合系樹脂、又は、それらと前記ピニル系樹脂との混合物、これらの共存下でピニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等を挙げることができる。

上記着色剤は、従来より公知の着色剤を用いることができ、特に制限されない。例えば、カーボンプラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ペンジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、パルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、プリリアンカーミン３Ｂ、プリリアンカーミン６Ｂ、デイポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンＢレーキ、レーキレッドＣ、ローズペンガル、アニリンプルー、ウルトラマリンプルー、カルコオイルプルー、メチレンプルークロライド、フタロシアニンプルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレートなどの極々の顔料や、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ペンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、チオインジコ系、フタロシアニン系、アニリンプラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフエニルメタン系、チアジン系、チアゾール系、キサンテン系などの各種染料などを１種又は２種以上を併せて使用することができる。

上記トナー粒子に所望により含有させる離型剤又は離型剤樹脂は、上記の結着樹脂成分の一部として添加してもよい。ここで用いる離型剤としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ボリブテン等の低分予量ポリオレフイン類；シリコーン類、オレイン酸アミド、工ルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等のような脂肪酸アミド類；カルナウパワツクス、ライスワツクス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホパ油等のような植物系ワックス；ミツロウのごとき動物系ワックス：モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィツシヤートロプシユワックス等のような鉱物系又は石油系のワックス、及びそれらの変性物などを挙げることができる。これらのうちの少なくとも１種をトナー粒子内に含有させるのがよい。

また、上記トナー粒子は、上記成分の他に、さまざまな特性を制御するために、種々の成分を含有させることができる。例えば、磁性トナーとして用いる場合、磁性粉（例えばフェライトやマグネタイト）、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金又はこれら金属を含む化合物などを含有させることもできる。さらに必要に応じて、４級アンモニウム塩、ニグロシン系化合物やトリフェニルメタン系顔料等の通常使用される帯電制御剤を適宜選択して含有させてもよい。

上記の条件を満たすトナー粒子を得る方法は、特に制約されるものではないが、例えば、通常の粉砕法で選られた不定形状のトナー粒子を機械的な衝撃カにより上記条件を満たすように球形化して作製する乾式の高速機械衝撃法や、分散媒中で不定形状トナーを球形化して作成する湿式溶融球形化法や、懸濁重合、分散重合、乳化重合凝集法等の既知の重合法により製造する球形トナー製造法などを用いることができる。また、トナーとしてより好ましい態様としては、略球状トナー粒子に、特定の不定形微粒子、単分散球形シリカ及び小径の有機化合物を外添したトナー、あるいは、略球形トナー粒予に、特定の研磨剤の微粒子、単分散球形シリカ及び小径の有機化合物を外添したトナーが挙げられる。

ここで、トナー粒子に外添される不定形微粒予は、その形状係数が１３０以上、好ましくは１３５〜１５０、より好ましくは１４０〜１４５である不定形状のものである。この形状係数は、前記したトナー粒子における形状係数ＳＦと同様のものである。

また、この不定形微粒子は、トナーの帯電極性とは逆極性の微粒子である。しかも、この不定形微粒子は、その粒径がトナー粒子の体積平均粒予径に対して０．１〜１．０倍のものである。具体的には、体積平均粒予径として０．５〜１０．０μｍ、好ましくは０．７〜５．０μｍ、より好ましくは１〜３μｍの範囲である。この微粒子の体積平均粒子径がトナー粒子の体積平均粒子径に対して０．１倍未満の値（０．５μｍ未満）になると、クリーニング装置におけるブレードエッジ部へのシール剤としての不定形微粒子の供給が十分に行われないため、良好なクリーニング特性が得られない傾向がある。反対に、体積平均粒子径がトナー粒予の体積平均粒千径に対してｌ．０倍の値（１０μｍ）を超えると、現像装置内等で粒子が飛散しやすく、画像形成装置内の汚染を引き起こし易くなる傾向がある。

この不走形微粒子の材料は、特に制約されるものではなく、例えば、前記したトナー粒子の結着樹脂として示した種々の樹脂成分を用いることができる。そして、この不定形微粒子を得る方法としては、その樹脂成分を用いて機械的な既存の樹脂粉砕法、又は水、有機溶剤等の液状媒体中における・既存の乳化法もしくは分散法により樹脂微粒子を製造する方法を用いることができる。

また、トナー粒子に外添される研磨剤微粒子は、トナーの帯電極性とは逆極性の微粒子である。しかも、この微粒子は、その体積平均粒径が０．３〜２μｍ、好ましくは０．５〜１．５μｍの範囲の粒子である。この研磨剤微粒子は、その体積平均粒径が０．３μｍ未満になると、クリー二ング装置のブレードエッジ部においてすり抜けが発生し、ブレードエッジ部に研磨剤微粒子が溜められなくなるため、良好な研磨効果が得られなくなり、良好なクリーニング特性が得られない傾向がある。反対に、その体積平均粒径が２μｍを超えると、トナー粒子との外添強度が弱くなり、現像装置内等で粒子が飛散しやすく、画像形成装置内の汚染を引き起こし易くなる傾向がある。

更に、トナー粒子に外添される単分散球形シリカは、比重がｌ．３〜ｌ．９、平均粒径が８０〜３００ｎｍのものである。この比重を１．９以下に制御することにより球形シリカのトナー粒子からの剥がれを抑制することができ、反対に１．３以上に制御することにより凝集分散を抑制することができる。また、その平均粒径が８０ｎｍよりも小さいときには、転写助剤としての効果が低下し、反対に３００ｎｍよりも大きいときにはトナー粒子に外添しにくい等の不具合がある。このシリカは、単分散かつ球形であることからトナー粒子の表面に均一に分散し、安定したスペーサー効果が得られる。

ここで、単分散の定義としては凝葉体を含め平均粒径に対する標準偏差で議論することができ、標準偏差としてＤ５０＊０．２２以下であることが望ましい。球形の定義としてはＷａｄｅ１１の球形度で議論ができ球形化度が０．６以上、好ましくは０．８以上であることが望ましい。また、シリカに限定する理由としては、その屈折率がｌ．５前後であり、粒径を大きくしても光散乱による透明度の低下、特にＯＨＰシートに画像を形成してＯＨＰ（オーパーヘッドプロジエクター）上への画像採敢時のＰＥ値等に影響を及ぼさないことが挙げられる。一般的な球形シリカは比重が２．２、粒径が最大で５０ｎｍのものが製造上から限界である。この場合にはトナー粒千に対する均一分散や安定したスペーサー効果が得られない。このような単分散球形シリカは、湿式法であるゾルゲル法により得ることができる。このときのシリカの比重については、湿式法且つ焼成することなしに作成するため、蒸気相酸化法に比べ低く制御することができる。また、疎水化処理工程での疎水化処理剤種、あるいは処理量を制御することにより更に調整することが可能である。その粒径については、ゾルゲル法の加水分解、縮重合工程のアルコキシシラン、アンモニア、アルコール、水の重量比、反応温度、撹拌速度、供給速度により自由に制御できる。単分散、球形形状も本手法にて作成することにより達成可能となる。

具体的には、テトラメトキシシランを水、アルコールの存在下、アンモニア水を触媒として温度をかけながら滴下、掩枠を行う。次に、反応により作成されたシリカゾル懸濁液を遠心分離し、湿潤シリカゲルとアルコール、アンモニア水とに分離する。次に、湿潤シリカゲルに溶剤を加えて再度シリカゾルの状態にした後、疎水化処理剤を加えてシリカ表面の疎水化を行う６疎水化剤としては一般的なシラン化合物を用いることができる。次に、この疎水化処理シリカゾルから溶媒を除去、乾燥、シープすることにより狙いの単分散シリカを得ることができる。また、このように得られたシリ力を再度疎水化処理しても構わない。上記シラン化含物は、水溶性であるものが使用できる。このようなシラン化合物としては、化学構造式ＲａＳｉＸ４−ａ（式中、ａは０〜３の整数であり、Ｒは水素原子、アルキル基及びアルケニル基等の有機基を表し、Ｘは塩素原子、メトキシ基及びエトキシ基等の加水分解性基を表す。）で表される化合物を使用することができ、クロロシラン、アルコキシシラン、シラザン、特殊シリル化剤のいずれのタイプを使用することも可能である。このシラン化合物からなる疎水化剤のうち特に好ましいものは、ジメチルジメトキシシラン、へキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、イソプチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等である。

更に、トナー粒子に外添される小径の有機化合物は、単分散球形シリカの粒径よりも小径のものであり、具体的には８０ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下のものである。このような小径の有機化合物を使用する理由は、トナーの流動性、及び帯電を制御するためにトナー粒子の表面を充分に被覆する必要があるが、上記球形シリカだけでは充分な被覆ができないことから、それを補足するためである。この小径の有機化合物と上記単分散球形シリカは、初めに単分散球形シリカをトナーと混合し、しかる後、小径の有機化合物を添加して混合するという手順によりトナー粒子に被覆される。これは、小径の有機化合物と単分散球形シリカを同時にトナー粒子に対して添加混合する手順であると、小径の有機化合物がトナ一表面に選択的に付若するため有機化合物よりも大径の単分散球形シリカがトナ一粒子から遊離しやくなってしまうからであり、また、小径の有機化合物を添加混合した後に単分散球形シリカを添加混合する手順であると、トナー流動性がきわめて高くなり、後から添加混合する球形シリカがトナー粒子にかからず均一に分散させることが困難となるからである。

以上の不定形又は研磨剤の微粒子、単分散球形シリカ及び小径の有機化合物（以下、これらをまとめて単に「凝集微粒予」とも称す）は、着色剤を含有しないものがよい。それらのいずれかの微粒子の一部がトナー粒子と共にトナー像中に含まれて転写定着された場合に、それによって生じる画像欠陥を防止するためである。そして、以上のように得られる凝集微粒子を上述のトナー粒子に、一定の比率で外添混合することにより、本実施の形態で使用する現像用トナーを調製することができる。この場合、その外添比率は、トナー粒子と凝集微粒子との合計をｌ００重量部とした場合、凝集微粒子が０．３〜１０重量部、好ましくは０．５〜５重量部、より好ましくはｌ〜３重量部である。その擬集粒子の外添量が０．３重量部未満の場合には、球形状トナーに対する良好なクリー二ング効果が十分に得られない傾向にあり、反対に１０重量部を超えるとトナーとしての帯電特性や流勤特性を著しく損なう傾向にある。

一次転写装置１５は、導電性のロール芯材に、カーボンブラックを分散した発泡ウレタンゴム等の弾性層（体積抵抗率：１０⁷〜１０⁹Ω）を形成した転写ロール１５ａ（外径２８ｍｍ程度、アスカＣ硬度３５°程度）に、トナーの帯電極性とは逆極性の転写用電圧を転写用電源１５ｂから印加するように構成されている。

中間転写ベルト２０は、駆動ロール２１、テンションロール２２、二次転写装置の一部を構成するバックアップロール２３、従動ロール２４ａ〜２４ｂ等に張架されて各作像ユニット１０における感光ドラム１１の一次転写位置を通過するような状態で配設されており、駆動ロール２１によって矢印Ｂ方向に周回移動するようになっている。上記中間転写ベルと２０としては、ポリイミド、ポリアミド等の合成樹脂にカーボンブラック等の導電化剤を適用含有させたものを用いて、体積抵抗率が１０¹⁰〜１０¹⁴Ω・ｃｍで、厚みが０．１ｍｍ程度のベルト形状に成形したものが使用される。また、バックアップロール２３としては、導電性のロール芯材に、ＥＰＤＭゴム等からなる弾性層と、カーボンブラック等を分散させたブレンドゴム（ＥＰＤＭとＮＢＲ）のチューブ層とを形成してなるロール（外径２８ｍｍ程度、表面抵抗率１０⁷〜１０¹⁰Ω／□、アスカＣ硬度７０°程度）が使用される。

また、中間転写ベルト２０の周囲には、中間転写ベルト２０をバックアップロール２３に押し付けながら回転する二次転写装置の一部を構成する二次転写ロール２５が配設されている。この二次転写装置は、バックアップロール２３に給電ロール２６を介して転写用電源（図示省略）からトナーの帯電極性と同極性の二次転写電圧が印加されるようになっている。二次転写ロール２５は、導電性のロール芯材に、カーボンブラック等を分散させた発泡ウレタンゴム等からなる弾性層と、カーボンブラック等を分散させたウレタンゴムのチューブ層と、フッ素系樹脂をコーティングした表面層を形成してなるロール（外径２８ｍｍ程度、体積抵抗率１０³〜１０¹⁰Ω・ｃｍ、アスカＣ硬度３０°程度）であり、接地されている。また、中間転写ベルト２０の周囲には、二次転写後の中間転写ベルト２０上に残留付着するトナー等の付着物をクリーニングブレード２８ａ等で除去するベルト用クリーニング装置２８や、中間転写ベルト２０に形成される基準位置マークや制御用マークを検知するマーク検知センサ２９が配設されている。

給紙装置３０は、多数枚の記録用紙Ｐを積み重ねて収容する給紙トレイ３１と、この給紙トレイ３１から記録用紙Ｐを１枚ずつ送り出す送出装置３２と、この送出装置３２により送り出される記録用紙Ｐを二次転写位置にむけて搬送する複数の用紙搬送ロール対３３と用紙搬送ガイドからなる給紙路と、記録用紙Ｐを一旦止めて所定のタイミングで二次転写位置の二次転写ロール２５と中間転写ベルト２０の間に送り込むレジストロール３４等にて構成されている。また、定着装置４０は、加熱源を有する加熱ロール４１と、この加熱ロール４１に圧接して回転する加圧ロール４２とを備えたものであり、この加熱ロール４１及び加圧ロール４３の圧接部（ニップ部）に転写後の記録用紙Ｐを導入して通過させることにより定着処理を行うようになっている。図１中の符号３５、３６は二次転写後の記録用紙Ｐを定着装置４０まで搬送して導入する２連の用紙搬送ベルト装置である。

次に、このカラープリンタの動作について説明する。

はじめに、フルカラー画像のプリント開始信号が発せられると、以下のようなプリント動作が実行される。

まず、作像ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおいて、矢印方向Ａに回転する感光ドラム１１の表面が帯電装置１２により所定の帯電電位（この実施の形態では負極性の電位）に帯電された後、各露光装置１３から各色成分のビーム光が照射されて所定の潜像電位からなる静電潜像が形成される。続いて、その各感光ドラム１１上の静電潜像が各現像装置１４により所定の色の現像剤（トナー）により現像され、これにより各感光ドラム１１上に前記４色のトナー像が個別に形成される。

この各作像ユニット１０の感光ドラム１１上に形成された４色のトナー像は、一次転写装置１５と対向する一次転写位置で矢印Ｂ方向に周回移動する中間転写ベルト２０に順次重ねられるような状態で一次転写される。この一次転写は、転写用電源１５ｂから一次転写ロール１５ａに印加される一次転写電圧にて転写ロール１５ａと感光ドラム１１との間に形成される転写電界により、トナー像が静電的に中間転写ベルト２０側に移行されることにより行われる。この一次転写後の感光ドラム１１は、除電コロトロン１６により除電された後、ドラム用クリーナ１７により未転写トナー等が除去されて清掃される。

一方、このトナー像の形成動作に合わせて記録用紙Ｐが給紙装置３０の給紙トレイ３１から給紙路を通して送り出された後、レジストロール３４により二次転写タイミングに合わせて中間転写ベルト２０と二次転写ロール２５の間となる二次転写位置に送り込まれる。これにより、中間転写ベルト２０に一次転写された４色の多重トナー像が記録用紙Ｐに一括して二次転写される。この二次転写は、給電ロール２４を介してバックアップロール２３に印加される二次転写電圧にて二次転写ロール２６と間に形成される転写電界により、トナー像が静電的に記録用紙Ｐ側に移行されることにより行われる。この二次転写後の中間転写ベルト２０は、ベルト用クリーナ２８により未転写トナー等が除去されて清掃される。

次いで、二次転写後の記録用紙Ｐは、中間転写ベルト２０から剥離した後、用紙搬送ベルト装置３５、３６により搬送されて定着装置３０に送り込まれ、その加熱ロール４１と加圧ロール４３のニップ部を通過して加熱加圧されてトナー像が記録用紙Ｐに定着される。以上のようにして、記録用紙Ｐの片面にフルカラー画像が形成される。なお、この画像形成装置のプロセススピードは、２５０ｍｍ／ｓｅｃ以上（２６４〜４５１ｍｍ／ｓｅｃ）である。

また、このカラープリンタでは、４つの作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のいずれか１つの作像ユニットのみで作像動作を実施することにより、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの単色トナー像からなるプリント（画像形成）を行うことが可能である。また、４つの作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のいずれか２つの作像ユニットで作像動作を実施することにより、レッド（Ｙ＋Ｍ）、グリーン（Ｙ＋Ｃ）及びブルー（Ｍ＋Ｃ）の混合単色トナー像からなるプリントを行うことも可能である。さらに、３つの作像ユニット１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ）で作像動作を実施することにより、ブラック（Ｙ＋Ｍ＋Ｃ）色のトナー像からなるプリントを行うことも可能である。

ところで、本実施態様に係る画像形成装置では、現像装置１４の現像スリーブ１の表面にフォトレジスト方式のエッチングにより凹凸の表面パターンを形成している。この表面パターンを、以下、実施例及び変形例として説明する。

実施例１

図３は、実施例１に係る現像スリーブ１を説明するものである。この現像スリーブ１の（少なくとも）現像領域内の表面には、次のような表面パターンがフォトレジスト方式のエッチングにより現像スリーブの回転方向（図中矢印Ｙ方向、以下単に「Ｙ方向」という）及び回転軸方向（図中矢印Ｘ方向、以下単に「Ｘ方向」という）に連続的に形成されている。

すなわち、この表面パターンの一部は、現像スリーブ１の回転方向（図中矢印Ｙで示す）の上流側から下流側にかけて、主搬送溝ＤＭ（ｕ）、ＤＭ（ｍ）、ＤＭ（ｌ）…が互いに隣接して形成されている。各主搬送溝ＤＭ（ｕ）〜（ｌ）…は、いずれも現像スリーブ１の回転軸に対し実質的に平行に形成されている。

また、隣接する主搬送溝ＤＭ（ｕ）と主搬送溝ＤＭ（ｍ）との間にはＸ方向に副搬送溝ＤＳ（ｕ：ｉ）、ＤＳ（ｕ：ｉ＋１）…が形成され、隣接する主搬送溝ＤＭ（ｍ）と主搬送溝ＤＭ（ｌ）との間にはＸ方向に隣接する副搬送溝ＤＳ（ｌ：ｉ）、ＤＳ（ｌ：ｉ＋１）…が形成されている。各副搬送溝ＤＳは、主搬送溝ＤＭに対し約６０°の角度を持ち、その両端部はいずれも主搬送溝ＤＭに連結されている。そして、副搬送溝ＤＳの端部とＸ方向に隣接する副搬送溝ＤＳの端部との位置は一致するが、副搬送溝ＤＳの端部とＹ方向に隣接する副搬送溝ＤＳの端部との位置は一致しない（副搬送溝ＤＳがＹ方向に不連続である）。また、副搬送溝ＤＳと主搬送溝ＤＭとに囲まれる前記表面パターンの陸部は正三角形である。

例えば、副搬送溝ＤＳ（ｕ：ｉ）の上流側端部は副搬送溝ＤＳ（ｕ：ｉ−１）の上流側端部及び主搬送溝ＤＭ（ｕ）と一致し、副搬送溝ＤＳ（ｕ：ｉ）の下流側端部は副搬送溝ＤＳ（ｕ：ｉ＋１）の下流側端部及び主搬送溝ＤＭ（ｍ）と一致するが、副搬送溝ＤＳ（ｕ：ｉ）の下流側端部は副搬送溝ＤＳ（ｌ：ｉ）や副搬送溝ＤＳ（ｌ：ｉ＋１）の上流側端部とは一致しない。そして、副搬送溝ＤＳ（ｕ：ｉ）、ＤＳ（ｕ：ｉ＋１）と主搬送溝ＤＭ（ｕ）、ＤＭ（ｍ）に囲まれた方面パターンの陸部Ｌは正三角形である。

図４は、溝部（主搬送溝ＤＭ、副搬送溝ＤＳ）Ｄと陸部Ｌとの断面を示すものである。主搬送溝ＤＭの溝幅ｗは、２４０μｍであり、その溝深さｈは６０μｍである。副搬送溝ＤＳの溝幅ｗは、２４０μｍであり、その溝深さｈは６０μｍである。また、平行に隣接する二つの主搬送溝の間隔は１０００μｍである。

なお、このような表面パターンは、周知のフォトレジスト方式のエッチングにより形成される。すなわち、まず平面状ステンレス鋼製の基材上にフォトレジストとして液体又はシート状の光硬化型のレジスト層を設け、そのレジスト層上に前記形状の遮光マスクを施す。そして、遮光マスクが施されたレジスト層に対して露光し、硬化していない部分のレジスト層を除去する。その後、塩酸などの酸により基材を一定量侵食する。この際、露光により硬化していたレジスト層部分の基材は侵食を免れる。このようにして、ステンレス鋼製の基材上に、遮光マスクに応じた凹凸が形成される。その後、凹凸が形成された基材を円筒形に成型し、本実施例に係る現像スリーブ１を得る。

実施例２

図５は、実施例２に係る現像スリーブ１を説明するものである。この現像スリーブ１の（少なくとも）現像領域内の表面には、次のような表面パターンがフォトレジスト方式のエッチングにより現像スリーブ１の回転方向（図中矢印Ｙ方向、以下単に「Ｙ方向」という）及び回転軸方向（図中矢印Ｘ方向、以下単に「Ｘ方向」という）に連続的に形成されている。

この表面パターンにおいては、副搬送溝ＤＳの端部とＹ方向に隣接する副搬送溝ＤＳの端部との位置は一致する（副搬送溝ＤＳがＹ方向に連続である）。例えば、副搬送溝ＤＳ（ｕ：ｉ）の下流側端部は副搬送溝ＤＳ（ｌ：ｉ）や副搬送溝ＤＳ（ｌ：ｉ＋１）の上流側端部と一致する。なお、他の表面パターンの構成は実施例１に係る現像スリーブ１のものと同一であるため、その説明は省略する。

実験例

次に、本発明に係る現像スリーブ（現像剤担持体）の現像剤搬送能力を確認するために行った実験について説明する。まず、四種類の現像スリーブ１（Ａ１）、（Ａ２）、（Ｂ１）、（Ｂ２）を用意した。現像スリーブ１（Ａ１）、（Ａ２）はいずれも本発明に係る現像スリーブであり、上述の実施例１に示したものと同様の主搬送溝と副搬送溝とを備えた表面パターンが形成されている。ただし、現像スリーブ１（Ａ１）の溝深さｈは８０μｍ、溝幅ｗは３２０μｍであるのに対し、現像スリーブ１（Ａ２）の溝深さｈは６０μｍ、溝幅ｗは２４０μｍである。一方、現像スリーブ１（Ｂ１）、（Ｂ２）はいずれも従来の現像スリーブであり、上述の実施例１に示したものと同様の表面パターンから副搬送溝を除いた表面パターン、つまり主搬送溝のみの表面パターンが形成されている。ただし、現像スリーブ１（Ｂ１）の溝深さｈは８０μｍ、溝幅ｗは３２０μｍであるのに対し、現像スリーブ１（Ｂ２）の溝深さｈは６０μｍ、溝幅ｗは２４０μｍである。

そして、各現像スリーブ１（Ａ１）〜（Ｂ２）について、現像スリーブ１とトリミング部材１４ｆとの間隔ｇを０．２〜０．９ｍｍの範囲で複数設定し（図２参照）、その際の各現像スリーブ１による現像剤搬送量〔ｇ／ｍ²〕を測定した。

図６は、この実験の結果をまとめたグラフであり、横軸は現像スリーブ１とトリミング部材１４ｆとの間隔ｇを、縦軸は各現像スリーブ１による現像剤搬送量をそれぞれ示している。そして、現像スリーブ１（Ａ１）を現像装置１４に適用した場合の現像剤搬送量を●として、現像スリーブ１（Ａ２）を適用した場合の現像剤搬送量を▲として、現像スリーブ１（Ｂ１）を適用した場合の現像剤搬送量を○として、現像スリーブ１（Ｂ２）を適用した場合の現像剤搬送量を△としてグラフ中にプロットしている。このグラフから明らかなように、本発明を適用した現像スリーブ１の現像剤搬送量（グラフ中●▲で示す）は、従来の現像スリーブ１の現像剤搬送量（グラフ中○△で示す）よりも多く、現像スリーブ１の表面パターンとして主搬送溝に加え副搬送溝を形成することで、良好な現像剤搬送性能を発現することが確認された。

変形例（主搬送溝）

図７は、現像スリーブ１の表面パターンにおける主搬送溝の態様を説明するものである。実施例に係る現像スリーブ１の主搬送溝ＤＭは、現像スリーブ１の回転軸方向に平行かつ連続な直線状のものであったが（図７（ａ）参照）、これに限らず、折れ線状のもの（図７（ｂ）（ｃ）参照）でもよく、断続的なものでもよく（図７（ｄ）（ｅ）（ｆ）参照）、曲線的なものでもよい（図７（ｇ）参照）。また、折れ線状の場合には、その折れ線の上り下りの傾きは一定のものでもよいし（図７（ｂ）参照）、異なるものでもよい（図７（ｃ）参照）。さらに、断続的な場合には、その断続的な各主搬送溝ＤＭ（ｉ−１）、（ｉ）、（ｉ＋１）が直線状に並んでいるものでもよく（図７（ｄ）参照）、非直線状に並んでいるものでもよい（図７（ｅ）（ｆ）参照）。

変形例（副搬送溝）

図８〜９は、現像スリーブ１の表面パターンにおける主搬送溝の態様を説明するものである。実施例に係る現像スリーブ１の副搬送溝ＤＳの両端部はいずれも主搬送溝ＤＭに連結されており、副搬送溝ＤＳと主搬送溝ＤＭとに囲まれる前記表面パターンの陸部は正三角形であったが、これに限らず、副搬送溝ＤＳの両端部は主搬送溝ＤＭに連結されないものでもよく、副搬送溝ＤＳの一端部は上流側又は下流側の主搬送溝ＤＭに連結されるものでもよく（図８（ａ）（ｂ）（ｃ）、図９（ａ）参照）、副搬送溝ＤＳの両端部は上流側及び下流側の主搬送溝ＤＭに連結され、副搬送溝ＤＳと主搬送溝ＤＭとに囲まれる前記表面パターンの陸部は平行四辺形（図９（ｂ）参照）でもよいし、台形でもよい（図９（ｃ）参照）。

また、副搬送溝ＤＳの一端部が上流側又は下流側の主搬送溝ＤＭに連結される場合には、隣接する主搬送溝ＤＭの間に存在する複数の副搬送溝ＤＳがすべて一方の主搬送溝ＤＭに連結されるものでもよく（図８（ａ）、図９（ａ）参照）、互い違いの主搬送溝ＤＭに連結されるものでもよい（図８（ｂ）（ｃ）参照）。また、各副搬送溝ＤＳが主搬送溝ＤＭに対して成す角度は、一定でもよいし（図８（ａ）（ｂ）、図９（ｂ）参照）、異なっても良い（図８（ｃ）、図９（ａ）（ｃ）参照）。

図１は、本発明に係る現像剤担持体を備えた画像形成装置を説明するものである。 図２は、図１に示した画像形成装置の現像装置を説明するものである。 図３は、実施例１に係る現像スリーブを説明するものである。 図４は、搬送溝の溝幅及び溝深さを説明するものである。 図５は、実施例２に係る現像スリーブを説明するものである。 図６は、実験結果を示すグラフである。 図７は、主搬送溝の態様を説明するものである。 図８は、副搬送溝の態様を説明するものである。 図９は、副搬送溝の態様を説明するものである。

符号の説明

１…現像スリーブ（現像剤担持体）、１４…現像装置、１４ａ…ユニットケース、１４ｂ…現像ロール、１４ｃ、ｄ…搬送オーガー、１４ｅ…搬送パドル１４ｅ、１４ｆ…トリミング部材、ＤＭ…主搬送溝、ＤＳ…副搬送溝。

Claims (4)

1. 二成分現像剤を保持して回転する現像剤担持体において、
   当該現像剤担持体の表面には、
   当該現像剤担持体の回転軸方向にわたって存在するとともに、当該現像剤担持体の回転方向に間隔をあけて隣接するように存在する複数の主搬送溝と、
   前記各隣接する主搬送溝どうしの間に存在する、主搬送溝のいずれとも平行でない複数の副搬送溝とを備え、
   前記各隣接する主搬送溝どうしの間に存在する複数の副搬送溝は、その両端部がいずれも当該主搬送路と連結されているとともに、
   前記各主搬送を挟んで当該現像剤担持体の回転方向の上流側及び下流側に隣接して存在する副搬送溝どうしは、その各端部の当該挟まれる主搬送溝と連結される位置が異なり、前記副搬送溝のうち前記現像剤担持体の回転軸方向に隣接する副搬送溝どうしの端部の位置が一致する表面パターン
   が形成されることを特徴とする現像剤担持体。
2. 前記隣接して端部の位置が一致する副搬送溝どうしと前記主搬送溝とに囲まれる前記表面パターンの陸部は、当該一致する端部を頂点とする二等辺三角形である請求項１に記載の現像剤担持体。
3. 前記表面パターンは、エッチング処理により形成される請求項１又は２に記載の現像剤担持体。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像剤担持体と、前記現像剤担持体と所定の間隔をもって対向配置されるトリミング部材とを備えたことを特徴とする現像装置。

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