WO2018116499A1 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

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WO2018116499A1
WO2018116499A1 PCT/JP2017/020852 JP2017020852W WO2018116499A1 WO 2018116499 A1 WO2018116499 A1 WO 2018116499A1 JP 2017020852 W JP2017020852 W JP 2017020852W WO 2018116499 A1 WO2018116499 A1 WO 2018116499A1
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carrier
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developing device
carrying member
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PCT/JP2017/020852
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裕哉 加藤
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エスプリンティンソリューション株式会社
裕哉 加藤
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    • G03G15/5008—Driving control for rotary photosensitive medium, e.g. speed control, stop position control

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a developing device and an image forming apparatus.
  • An image forming apparatus using an electrophotographic system is an apparatus that forms an electrostatic latent image on the outer peripheral surface of a uniformly charged photosensitive drum, and forms the image by visualizing the electrostatic latent image with toner. .
  • a developing method of such an image forming apparatus the direction of movement of the developer carrier and the photosensitive drum between the developer carrier and the photosensitive drum that supplies the developer including toner and carrier to the photosensitive drum.
  • a counter developing method in which the moving directions are opposite to each other.
  • Patent Document 1 describes a developing device and an image forming apparatus that employ a counter developing method.
  • the moving direction of the developer carrying member and the moving direction of the photosensitive member are opposite to each other. For this reason, when the distance between the developer carrying member and the photosensitive member is narrow and the amount of developer transported by the developer carrying member is large, a phenomenon called jamming in which the developer is clogged easily occurs. Therefore, there is a problem that there are large restrictions on the distance between the developer carrying member and the photosensitive member and the amount of developer transported by the developer carrying member.
  • An object of one aspect of the present invention is to provide a developing device and an image forming apparatus capable of improving the interval between the developer carrying member and the photosensitive member and the degree of freedom of the developer conveyance amount.
  • a developing device includes a developer accommodating portion that accommodates a developer including toner and a carrier, an agitating and conveying member that conveys the developer accommodated in the developer accommodating portion, and a static conveying device.
  • a developer carrier that is disposed at a distance from the photosensitive member on which the electrostatic latent image is formed and supplies the developer to the photosensitive member.
  • the developer carrier comprises: a photosensitive member; a developer carrier; In between, a rotation direction of the photosensitive member and a movement direction of the developer carrying member are rotated in opposite directions, and a plurality of the outer circumferences of the developer carrying member are arranged along the circumferential direction of the developer carrying member.
  • the proportion of the plurality of grooves in the entire outer periphery of the developer carrying member is 27% or more, and the interval between the grooves adjacent to each other in the circumferential direction is 650 ⁇ m or less. is there.
  • the developer carrying member of this developing device is provided with a plurality of grooves arranged along the circumferential direction of the developer carrying member.
  • the ratio of the plurality of grooves in the entire outer periphery of the developer carrier is 27% or more, and the interval between the grooves adjacent to each other in the circumferential direction is 650 ⁇ m or less.
  • a developing device includes a developer accommodating portion that accommodates a developer including toner and a carrier, an agitating and conveying member that conveys the developer accommodated in the developer accommodating portion while stirring, A developer carrying member disposed at a distance from the photosensitive member on which the electrostatic latent image is formed and supplying a developer to the photosensitive member.
  • the developer carrying member comprises the photosensitive member and the developer carrying member.
  • the ratio of the plurality of grooves to the entire outer periphery of the developer carrier is 27% or more, and development is perpendicular to the rotation axis direction of the developer carrier.
  • the straight line connecting the centers of the angle which the straight line and forms connecting circumferential midpoint and the center of the cross-section of another groove adjacent to the one groove is 4 ° or less.
  • the developer carrying member of this developing device is provided with a plurality of grooves arranged along the circumferential direction of the developer carrying member.
  • the ratio of the plurality of groove portions to the entire outer periphery of the developer carrier when it is assumed that there is no groove portion is 27% or more.
  • the circumference of one groove portion is An angle formed by a straight line connecting the midpoint of the direction and the center of the cross section and a straight line connecting the midpoint of the circumferential direction of the other groove portion adjacent to one groove portion and the center of the cross section is 4 ° or less.
  • the depth of the groove may be not less than the volume average particle diameter of the carrier and not more than 90 ⁇ m. In this case, since the carrier is easily caught in the groove, the amount of developer transported by the developer carrier can be increased. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the developer conveyance amount.
  • the distance between the developer carrying member and the photosensitive member may be 150 ⁇ m or more and 350 ⁇ m or less.
  • the amount of developer transported by the developer carrier may be 150 g / m 2 or more and 300 g / m 2 or less.
  • the shape of the groove portion may be a shape spreading from the end closest to the center of the cross section toward the radially outer side. In this case, since the carrier is easily caught in the groove, the amount of developer transported by the developer carrier can be increased. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the developer conveyance amount.
  • the ten-point average roughness Rz of the surface of the developer carrying member may be 24 ⁇ m or more.
  • the frictional resistance of the surface of the developer carrier increases, the amount of developer transported by the developer carrier can be increased. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the developer conveyance amount.
  • the layer thickness of the developer formed on the surface of the developer carrier can be made constant.
  • the volume average particle diameter of the carrier may be 20 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less
  • the saturation magnetization of the carrier may be 60 emu / g or more and 70 emu / g or less.
  • the saturation magnetization of the carrier is 60 emu / g or more, it is possible to suppress the weak magnetic adhesive force between the developer carrier and the carrier.
  • the adhesion between the developer carrying member and the carrier can be strengthened, and the carrier can be prevented from adhering to the photoconductor, so that image defects can be suppressed.
  • the saturation magnetization of the carrier is 70 emu / g or less, it is possible to suppress the magnetic adhesive force between the developer carrier and the carrier from becoming too strong. Therefore, it is possible to suppress image defects that occur when the height of the developer spike formed on the developer carrier is lowered.
  • An image forming apparatus includes the developing device described above. Since this image forming apparatus is equipped with the above-described developing device, it is possible to improve the distance between the developer carrying member and the photosensitive member and the degree of freedom in the amount of developer transported by the developer carrying member.
  • the interval between the developer carrying member and the photosensitive member and the degree of freedom in the developer conveyance amount can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus including a developing device according to an embodiment of the present invention. It is a side view which shows the developing device of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a development area of the development device of FIG. 2. It is a figure which expands and shows the surface of a developing roller. It is a figure which shows the cross section orthogonal to the rotating shaft direction of a developing roller.
  • (A)-(c) is sectional drawing which shows the modification of a groove part.
  • A) is a figure which shows the developing agent layer of the developing roller of this embodiment provided with the groove part
  • (b) is development of the developing roller of the comparative example which has the groove part arranged differently from this embodiment. It is a figure which shows an agent layer.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an appropriate range of a distance between a developing roller and a photosensitive drum and a developer conveyance amount in the developing device of the present embodiment. It is a figure which shows the relationship between ten-point average roughness Rz of the surface of a developing roller, and the conveyance amount fall rate of a developer.
  • the image forming apparatus 1 is an apparatus that forms a color image using each color of magenta, yellow, cyan, and black.
  • the image forming apparatus 1 includes a recording medium transport unit 10 that transports a sheet P, a developing device 20 that develops an electrostatic latent image, and a transfer unit that secondarily transfers a toner image onto the sheet P. 30, a photosensitive drum 40 (photosensitive member) that is an electrostatic latent image carrier on which an image is formed on the outer peripheral surface, and a fixing unit 50 that fixes the toner image onto the paper P.
  • the recording medium transport unit 10 accommodates the paper P as a recording medium on which an image is formed, and transports the paper P onto the transport path R1.
  • the sheets P are stacked and accommodated in the cassette K.
  • the recording medium transport unit 10 causes the paper P to reach the secondary transfer region R2 via the transport path R1 at the timing when the toner image transferred to the paper P reaches the secondary transfer region R2.
  • Each developing device 20 includes a developing roller 21 (developer carrying member) that carries toner on the photosensitive drum 40.
  • the toner and the carrier are adjusted so as to have a desired mixing ratio, and further mixed and agitated to uniformly disperse the toner and adjust the developer to which the optimum charge amount is given.
  • the developer is carried on the developing roller 21.
  • the toner of the developer carried on the developing roller 21 is formed on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 40.
  • the electrostatic latent image the electrostatic latent image is developed.
  • the volume average particle diameter of the carrier is 20 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less.
  • the saturation magnetization of the carrier is 60 emu / g or more and 70 emu / g or less.
  • the transfer unit 30 conveys the toner image formed by the developing device 20 to the secondary transfer region R2 where the toner image is secondarily transferred to the paper P.
  • the transfer unit 30 includes a transfer belt 31, suspension rollers 31a, 31b, 31c, and 31d that suspend the transfer belt 31, a primary transfer roller 32 that sandwiches the transfer belt 31 together with the photosensitive drum 40, and a transfer belt together with the suspension roller 31d. And a secondary transfer roller 33 that sandwiches 31.
  • the transfer belt 31 is an endless belt that circulates and moves by suspension rollers 31a, 31b, 31c, and 31d.
  • the primary transfer roller 32 is provided so as to press the photosensitive drum 40 from the inner peripheral side of the transfer belt 31.
  • the secondary transfer roller 33 is provided so as to press the suspension roller 31 d from the outside of the transfer belt 31.
  • Each photoconductor drum 40 is provided along the moving direction of the transfer belt 31.
  • a developing device 20, a charging roller 41, an exposure unit 42, and a cleaning unit 43 are provided at positions facing the outer peripheral surface of the photosensitive drum 40.
  • the charging roller 41 uniformly charges the outer peripheral surface of the photosensitive drum 40 to a predetermined potential.
  • the exposure unit 42 exposes the outer peripheral surface of the photosensitive drum 40 charged by the charging roller 41 according to the image formed on the paper P. As a result, the potential of the portion exposed by the exposure unit 42 on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 40 changes, and an electrostatic latent image is formed.
  • the four developing devices 20 develop the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 40 with toner supplied from a toner tank N provided opposite to each developing device 20, and generate toner images. .
  • Each toner tank N is filled with magenta, yellow, cyan, and black toners and carriers.
  • the cleaning unit 43 collects toner remaining on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 40 after the toner image is primarily transferred to the transfer belt 31.
  • the fixing unit 50 adheres and fixes the toner image secondarily transferred from the transfer belt 31 to the paper P on the paper P.
  • the fixing unit 50 includes a fixing belt 51 that heats the paper P and a pressure roller 52 that presses the fixing belt 51.
  • the fixing belt 51 is formed in a cylindrical shape, and a heat source such as a halogen lamp is provided inside the fixing belt 51.
  • a fixing nip portion which is a contact area is provided between the fixing belt 51 and the pressure roller 52, and the toner image is melted and fixed on the paper P by passing the paper P through the fixing nip portion.
  • the image forming apparatus 1 includes discharge rollers 61 and 62 for discharging the paper P on which the toner image is fixed by the fixing unit 50 to the outside of the apparatus.
  • the control unit of the image forming apparatus 1 sets the outer peripheral surface of the photosensitive drum 40 to a predetermined potential by the charging roller 41 based on the received image signal. Charge uniformly. Thereafter, the exposure unit 42 irradiates the outer peripheral surface of the photosensitive drum 40 with laser light to form an electrostatic latent image.
  • the developing device 20 develops the electrostatic latent image to form a toner image.
  • the toner image formed in this way is primarily transferred from the photosensitive drum 40 to the transfer belt 31 in a region where the photosensitive drum 40 and the transfer belt 31 face each other.
  • toner images formed on the four photosensitive drums 40 are sequentially stacked to form one stacked toner image.
  • the laminated toner image is secondarily transferred onto the paper P conveyed from the recording medium conveyance unit 10 in the secondary transfer region R2 where the suspension roller 31d and the secondary transfer roller 33 face each other.
  • the paper P on which the laminated toner image is secondarily transferred is conveyed to the fixing unit 50.
  • the fixing nip portion By passing the paper P through the fixing nip portion while applying heat and pressure, the laminated toner image is melt-fixed on the paper P. Thereafter, the paper P is discharged to the outside of the image forming apparatus 1 by the discharge rollers 61 and 62.
  • the developing device 20 is a device that performs development using a two-component developing system. As shown in FIG. 2, the developing device 20 includes the developing roller 21 described above, a developer container 22 that stores a two-component developer (developer) including toner and a carrier, and a developer container 22. And a pair of stirring and conveying members 23 (first stirring and conveying member 23A, second stirring and conveying member 23B) for conveying the developer contained in
  • the developing roller 21 supplies toner to the electrostatic latent image formed on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 40.
  • the developing roller 21 carries the developer stirred by the first stirring / transporting member 23A and the second stirring / transporting member 23B.
  • the surface of the developing roller 21 is subjected to sand blasting, bead blasting, etching, or the like. Accordingly, the ten-point average roughness Rz of the surface of the developing roller 21 is set to, for example, 24 ⁇ m or more and 90 ⁇ m or less, and can be set to 24 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less as a specific example.
  • the surface of the developing roller 21 is provided with a layer regulating electrode 21a, a transport electrode 21b, and a developing electrode 21c.
  • the layer regulating electrode 21a is provided on the upstream side of the conveyance electrode 21b in the rotation direction D1 (clockwise in FIGS. 2 and 3) of the developing roller 21, and the development electrode 21c is formed on the conveyance electrode 21b in the rotation direction D1. It is provided on the downstream side.
  • a layer regulating member 21d that regulates the developer layer conveyed by the developing roller 21 is provided at a position opposite to the layer regulating electrode 21a.
  • a photosensitive drum 40 is provided at a position facing the developing electrode 21c.
  • the layer regulating pole 21a is the S pole
  • the transport pole 21b is the N pole
  • the developing pole 21c is the S pole.
  • the magnetic poles of the layer regulating pole 21a and the developing pole 21c are the same. As described above, since the magnetic poles of the layer regulating pole 21a and the developing pole 21c are identical to each other, the degree of freedom of the arrangement of the components of the developing device 20 can be increased, contributing to the compactness of the developing device 20. To do.
  • a developing area D is provided between the developing roller 21 and the photosensitive drum 40.
  • the development area D is an area in which the toner of the developer carried on the development roller 21 is supplied to the photosensitive drum 40, and indicates an area where the development roller 21 and the photosensitive drum 40 are closest to each other. Yes.
  • the developing roller 21 rotates in the rotation direction D ⁇ b> 1 so that the carried developer is conveyed to the photosensitive drum 40. Further, the photosensitive drum 40 rotates in the rotation direction D ⁇ b> 1 similarly to the developing roller 21. As a result, the developing roller 21 rotates between the photosensitive drum 40 and the developing roller 21 so that the moving direction of the photosensitive drum 40 and the moving direction of the developing roller 21 are opposite to each other. In the developing area D, the developing roller 21 and the photosensitive drum 40 are disposed slightly apart from each other. If the interval between the developing roller 21 and the photosensitive drum 40 is the interval G, the value of the interval G is, for example, 150 ⁇ m or more and 350 ⁇ m or less. Further, the amount of developer transported by the developing roller 21 is, for example, 150 g / m 2 or more and 300 g / m 2 or less.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the surface of the developing roller 21.
  • FIG. 5 schematically shows a cross section H when the developing roller 21 is cut along a plane orthogonal to the rotation axis direction of the developing roller 21 (vertical direction in FIG. 4).
  • the rotation axis direction indicates the direction in which the rotation axis L (see FIG. 3) of the developing roller 21 extends, and coincides with the longitudinal direction of the developing roller 21 (vertical direction in FIG. 4).
  • a plurality of groove portions 25 are formed on the surface of the developing roller 21.
  • the “groove portion” indicates a portion that is recessed from the outer periphery of the developing roller 21, and includes all regions from a position where the recess starts to a position where the recess ends.
  • the “groove portion” includes a V-groove, a square groove, a slight cut, and the like.
  • the plurality of groove portions 25 are provided so as to be aligned along the circumferential direction of the developing roller 21.
  • Each groove part 25 is extended linearly along the rotating shaft L, for example.
  • the shape of each groove 25 is, for example, V-shaped.
  • the ratio of the plurality of groove portions 25 to the entire outer periphery of the developing roller 21 (the outer periphery of the developing roller 21 including the dotted line portion shown in FIG. 5) when it is assumed that there is no groove portion 25 is 27% or more.
  • the upper limit of the ratio for which the some groove part 25 accounts is 50%, for example, this value is not specifically limited, What is necessary is just less than 100%.
  • the value of the interval S is 650 ⁇ m or less.
  • interval S is 200 micrometers, for example, it is not limited to this value in particular.
  • a straight line C1 connecting the circumferential center point M1 of one groove portion 25 and the center O of the cross section H, and a circumferential midpoint M2 of another groove portion 25 adjacent to the one groove portion 25 and the center O of the cross section H are defined.
  • the angle ⁇ formed by the connecting straight line C2 is 4 ° or less.
  • the lower limit of the angle ⁇ is 2 °, for example, but is not particularly limited to this value.
  • the depth of the groove 25 is not less than the volume average particle diameter of the carrier and not more than 90 ⁇ m. Further, the lower limit of the depth of the groove 25 may be, for example, about 30 ⁇ m.
  • the “depth” of the groove 25 is a radial distance F from the circumferential middle points M1 and M2 of the groove 25 to the end (bottom) closest to the center O of the cross section H.
  • the angle of the groove part 25 in the edge part nearest to the center O of the cross section H is 104 degrees, for example.
  • FIGS. 6A to 6C shows groove portions 35, 45, and 55 according to modifications.
  • the cross-sectional shape may be a groove 35 having a curved shape that is recessed in a semicircular shape.
  • the cross-sectional shape may be a semi-oval groove portion 45 having straight portions extending parallel to each other at the upper end.
  • the cross-sectional shape may be a rectangular groove 55 opened upward.
  • the groove 55 includes a flat bottom surface 55a, a flat side surface 55b extending obliquely upward from one end in the width direction of the bottom surface 55a, and a flat side surface 55c extending obliquely upward from the other end in the width direction of the bottom surface 55a.
  • the developing device 20 and the developing roller 21 of the image forming apparatus 1 including the developing device 20 are provided with a plurality of groove portions 25 arranged along the circumferential direction of the developing roller 21.
  • the ratio of the plurality of grooves 25 in the entire outer periphery of the developing roller 21 is 27% or more, and the interval S between the grooves 25 adjacent to each other in the circumferential direction is 650 ⁇ m or less.
  • the straight line C1 connecting the circumferential center point M1 of the one groove portion 25 and the center O of the cross section H and the other groove portion 25 adjacent to the one groove portion 25 are provided with a plurality of groove portions 25 arranged along the circumferential direction of the developing roller 21.
  • the angle ⁇ formed by the midpoint M2 in the circumferential direction and the straight line C2 connecting the center O of the cross section H is 4 ° or less.
  • FIG. 7A is a view showing the developer layer of the developing roller 21 of the present embodiment provided with the groove portion 25, and FIG. 7B shows the groove portion arranged differently from the present embodiment. It is a figure which shows the developing agent layer of the developing roller of the comparative example which has. As shown in FIG. 7B, in the developing device of the comparative example, the developer layer formed on the developing roller tends to be non-uniform, and the rate of decrease in the developer conveyance amount is 19.9%. there were. On the other hand, as shown in FIG. 7A, in the developing device 20 according to the present embodiment, the developer layer is more uniformly formed on the developing roller 21, and the rate of decrease in the developer conveyance amount is as follows. It was 1.1%.
  • the “conveyance amount decrease rate” is the amount of developer per unit area in the part where the developer is unevenly adhered to the amount of developer per unit area in the part where the developer is uniformly attached. Shows the percentage. As described above, in the developing device 20 according to this embodiment, it is possible to suppress the conveyance amount decrease rate to 10% or less, and to confirm that the developer layer is uniformized.
  • Each parameter of the developing roller 21 of the developing device 20 according to the present embodiment includes, as an example, a groove interval: 297.5 ⁇ m, an angle between adjacent groove portions: 1.9 °, a groove angle: 104 °, and a groove depth. : 50 ⁇ m, the ratio of the groove portion in the entire outer periphery of the developing roller 21: 30.5%. Further, each parameter of the developing roller of the developing device according to the comparative example is as follows: groove interval: 785.0 ⁇ m, angle between adjacent grooves: 5 °, groove angle: 104 °, groove depth: 100 ⁇ m, developing roller 21 The ratio of the groove portion to the entire outer periphery of the film is 23.1%.
  • FIG. 8 is a diagram showing the gap G between the developing roller 21 and the photosensitive drum 40 in the developing device 20 according to the present embodiment, and restrictions on the developer conveyance amount.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating restrictions on the distance between the developing roller and the photosensitive drum and the developer conveyance amount in the developing device according to the comparative example.
  • the region R indicates the settable range of the gap G and the developer conveyance amount. Note that the range of the region R is a range in which image quality failure due to jamming and image quality failure due to an edge effect (a phenomenon in which the developed toner on the photosensitive member is peeled off) do not occur. Comparing FIG. 8 with FIG. 9, it can be confirmed that the region R in FIG. 8 is significantly wider than the region R in FIG. Therefore, as compared with the developing device according to the comparative example, it can be confirmed that the developing device 20 has improved the gap G between the developing roller 21 and the photosensitive drum 40 and the degree of freedom of the developer conveyance amount.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the ratio of the groove 25 and the rate of decrease in the developer conveyance amount.
  • the conveyance amount decrease rate tends to increase as the ratio of the groove portions 25 decreases, and the conveyance amount decrease rate tends to decrease as the ratio of the groove portions 25 increases.
  • the rate of decrease in the conveyance amount is suppressed to 10% or less in the region where the ratio of the groove portions 25 is 27% or more. Therefore, it can be confirmed that the developer layer formed on the developing roller 21 can be made uniform by setting the ratio of the plurality of groove portions 25 to 27% or more of the entire outer periphery of the developing roller 21.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the groove interval (interval S between adjacent groove portions 25) and the developer conveyance amount decrease rate.
  • the conveyance amount decrease rate decreases as the groove interval decreases, and the conveyance amount decrease rate tends to increase as the groove interval increases.
  • the rate of decrease in the conveyance amount is suppressed to 10% or less in the region where the groove interval is 650 ⁇ m or less. Therefore, it can be confirmed that the developer layer formed on the developing roller 21 can be made uniform when the interval S between the grooves 25 adjacent to each other in the circumferential direction is 650 ⁇ m or less.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the aforementioned angle ⁇ and the developer conveyance rate reduction rate. As shown in FIG. 12, the smaller the value of the angle ⁇ , the smaller the decrease in the conveyance amount, and the larger the value of the angle ⁇ , the larger the decrease in the conveyance amount. Also, it can be seen that the rate of decrease in the conveyance amount is suppressed to 10% or less in the region where the value of the angle ⁇ is 4 ° or less. Accordingly, it can be confirmed that the developer layer formed on the developing roller 21 is made uniform when the value of the angle ⁇ is 4 ° or less.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the depth (distance F) of the groove 25 and the developer conveyance amount decrease rate. As shown in FIG. 13, the conveyance amount decrease rate tends to decrease as the depth of the groove portion 25 decreases, and the conveyance amount decrease rate tends to increase as the depth of the groove portion 25 increases.
  • the rate of decrease in the conveyance amount is suppressed to 10% or less in the region where the depth of the groove 25 is 90 ⁇ m or less. Therefore, it can be confirmed that the decrease in the transport amount of the developer is suppressed when the depth of the groove 25 is 90 ⁇ m or less.
  • the gap G between the developing roller 21 and the photosensitive drum 40 is not less than 150 ⁇ m and not more than 350 ⁇ m.
  • the degree of freedom in the amount of developer transported by the developing roller 21 can be improved.
  • the amount of developer transported by the developing roller 21 is 150 g / m 2 or more and 300 g / m 2 or less.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an appropriate range of the gap G between the developing roller 21 and the photosensitive drum 40 and the developer conveyance amount in the developing device 20 of the present embodiment.
  • the gap G is small and the developer transport amount is large, there is a tendency that image quality failure due to jamming tends to occur.
  • the gap G is large and the developer transport amount is small, so that there is a tendency for image quality defects to occur due to insufficient developer amount.
  • the gap G between the developing roller 21 and the photosensitive drum 40 is 150 ⁇ m or more and 350 ⁇ m or less, and the developer transport amount is 150 g / m 2 or more and 300 g / m 2 or less, resulting in poor image quality. Can be suppressed.
  • the shape of the groove 25 is a shape that widens from the end (bottom) closest to the center O of the cross section H toward the radially outer side. ing.
  • the carrier is easily caught in the groove 25, so that the amount of developer transported by the developing roller 21 can be increased. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the developer conveyance amount.
  • the ten-point average roughness Rz of the surface of the developing roller 21 is 24 ⁇ m or more.
  • the frictional resistance of the surface of the developing roller 21 is increased, so that the amount of developer transported by the developing roller 21 can be increased. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the developer conveyance amount.
  • the layer thickness of the developer formed on the surface of the developing roller 21 can be made constant.
  • FIG. 15 is a diagram showing a relationship between the ten-point average roughness Rz of the surface of the developing roller 21 and the developer conveyance amount decrease rate.
  • the rate of decrease in the conveyance amount is suppressed to 10% or less in the region where the ten-point average roughness Rz is 24 ⁇ m or more. Therefore, it can be confirmed that the decrease in the transport amount of the developer is suppressed when the ten-point average roughness Rz is 24 ⁇ m or more.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be modified within the scope not changing the gist described in each claim or applied to others. That is, the configurations of the developing device and the image forming apparatus can be variously modified without changing the gist of each claim.

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Abstract

現像装置は、現像剤が収容される現像剤収容部と、現像剤収容部内に収容された撹拌搬送部材と、静電潜像が形成される感光体ドラムに対して間隔を空けて配置され、感光体ドラムに現像剤を供給する現像ローラ２１と、を備える。現像ローラ２１は、感光体ドラムと現像ローラ２１との間において、感光体ドラムの移動方向と現像ローラ２１の移動方向とが互いに逆方向となるように回転し、現像ローラ２１の外周には、現像ローラ２１の周方向に沿って並ぶ複数の溝部２５が設けられている。溝部２５が無いと仮定した場合における現像ローラ２１の外周全体のうち、複数の溝部２５が占める割合は２７％以上であり、周方向に互いに隣り合う溝部２５の間隔は６５０μｍ以下である。

Description

現像装置及び画像形成装置
　本発明の一側面は、現像装置及び画像形成装置に関する。
　電子写真方式を利用した画像形成装置は、一様に帯電した感光体ドラムの外周面に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーによって可視化することで画像を形成する装置である。このような画像形成装置の現像方式として、トナー及びキャリアを含む現像剤を感光体ドラムに供給する現像剤担持体と感光体ドラムとの間において、現像剤担持体の移動方向と感光体ドラムの移動方向とが互いに逆方向であるカウンター現像方式が知られている。特許文献１には、カウンター現像方式を採用した現像装置及び画像形成装置が記載されている。
特開２０１２－２３０３３４号公報
　前述したように、カウンター現像方式においては、現像剤担持体の移動方向と感光体の移動方向が互いに逆方向である。このため、現像剤担持体と感光体との間隔が狭く、現像剤担持体による現像剤の搬送量が多い場合に、現像剤が詰まるジャミングという現象が発生しやすい。したがって、現像剤担持体と感光体との間隔、及び現像剤担持体による現像剤の搬送量の制約が大きいという問題があった。
　本発明の一側面は、現像剤担持体と感光体との間隔、及び現像剤の搬送量の自由度を向上させることができる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。
　本発明の一形態に係る現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、現像剤収容部内に収容された現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材と、静電潜像が形成される感光体に対して間隔を空けて配置され、感光体に現像剤を供給する現像剤担持体と、を備え、現像剤担持体は、感光体と現像剤担持体との間において、感光体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが互いに逆方向となるように回転し、現像剤担持体の外周には、現像剤担持体の周方向に沿って並ぶ複数の溝部が設けられ、溝部が無いと仮定した場合における現像剤担持体の外周全体のうち、複数の溝部が占める割合は２７％以上であり、周方向に互いに隣り合う溝部の間隔は６５０μｍ以下である。
　この現像装置の現像剤担持体には、現像剤担持体の周方向に沿って並ぶ複数の溝部が設けられている。溝部が無いと仮定した場合における現像剤担持体の外周全体のうち、複数の溝部が占める割合は２７％以上であり、周方向に互いに隣り合う溝部の間隔は６５０μｍ以下である。このように溝部を設けることにより、溝部に入り込む現像剤の量を調整し、現像剤の搬送量を適切に調整することができる。したがって、現像剤担持体と感光体との間隔、及び現像剤の搬送量の自由度を向上させることができる。
　本発明の別の形態に係る現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、現像剤収容部内に収容された現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材と、静電潜像が形成される感光体に対して間隔を空けて配置され、感光体に現像剤を供給する現像剤担持体と、を備え、現像剤担持体は、感光体と現像剤担持体との間において、感光体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが互いに逆方向となるように回転し、現像剤担持体の外周には、現像剤担持体の周方向に沿って並ぶ複数の溝部が設けられ、溝部が無いと仮定した場合における現像剤担持体の外周全体のうち、複数の溝部が占める割合は２７％以上であり、現像剤担持体の回転軸方向に直交する現像剤担持体の断面において、一の溝部の周方向の中点及び断面の中心を結ぶ直線と、一の溝部に隣接する他の溝部の周方向の中点及び断面の前記中心を結ぶ直線とがなす角度は４°以下である。
　この現像装置の現像剤担持体には、現像剤担持体の周方向に沿って並ぶ複数の溝部が設けられている。溝部が無いと仮定した場合における現像剤担持体の外周全体のうち、複数の溝部が占める割合は２７％以上であり、回転軸方向に直交する現像剤担持体の断面において、一の溝部の周方向の中点及び断面の中心を結ぶ直線と、一の溝部に隣接する他の溝部の周方向の中点及び断面の中心を結ぶ直線とがなす角度は４°以下である。このように溝部を設けることにより、溝部に入り込む現像剤の量を調整し、現像剤の搬送量を適切に調整することができる。したがって、現像剤担持体と感光体との間隔、及び現像剤の搬送量の自由度を向上させることができる。
　また、溝部の深さは、キャリアの体積平均粒径以上且つ９０μｍ以下であってもよい。この場合、溝部にキャリアが引っかかりやすくなるので、現像剤担持体による現像剤の搬送量を大きくすることができる。したがって、現像剤の搬送量の低下を抑制することができる。
　また、現像剤担持体と感光体との間隔は、１５０μｍ以上且つ３５０μｍ以下であってもよい。このように現像剤担持体と感光体との間隔が設定されることにより、現像剤担持体による現像剤の搬送量の自由度を向上させることができる。
　また、現像剤担持体による現像剤の搬送量は、１５０ｇ／ｍ２以上且つ３００ｇ／ｍ２以下であってもよい。このように現像剤の搬送量が設定されることにより、現像剤担持体と感光体との間隔の自由度を向上させることができる。
　また、現像剤担持体の回転軸方向に直交する現像剤担持体の断面において、溝部の形状は、断面の中心に最も近い端部から径方向外側に向けて広がる形状とされていてもよい。この場合、溝部にキャリアが引っかかりやすくなるので、現像剤担持体による現像剤の搬送量を大きくすることができる。したがって、現像剤の搬送量の低下を抑制することができる。
　また、現像剤担持体の表面の十点平均粗さＲｚは、２４μｍ以上であってもよい。この場合、現像剤担持体の表面の摩擦抵抗が大きくなるので、現像剤担持体による現像剤の搬送量を大きくすることができる。したがって、現像剤の搬送量の低下を抑制することができる。また、現像剤担持体の表面に形成される現像剤の層厚を一定にすることができる。
　また、キャリアの体積平均粒径は２０μｍ以上且つ４０μｍ以下であり、キャリアの飽和磁化は６０ｅｍｕ／ｇ以上且つ７０ｅｍｕ／ｇ以下であってもよい。このように、キャリアの体積平均粒径を４０μｍ以下にすることにより、画質の粗さを抑えることができるので、良好な画質を得ることができる。また、キャリアの飽和磁化が６０ｅｍｕ／ｇ以上であることにより、現像剤担持体とキャリアとの磁気的付着力が弱くなることを抑制することができる。これにより、現像剤担持体とキャリアとの付着力を強めて、キャリアの感光体への付着を抑制することができるので、画像不良を抑制することができる。一方、キャリアの飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ以下であることにより、現像剤担持体とキャリアとの磁気的付着力が強くなりすぎることを抑制することができる。よって、現像剤担持体上に形成される現像剤の穂の高さが低くなることによって発生する画像不良を抑制することができる。
　本発明の一形態に係る画像形成装置は、前述した現像装置を備える。この画像形成装置には、前述の現像装置が搭載されているので、現像剤担持体と感光体との間隔、及び現像剤担持体による現像剤の搬送量の自由度を向上させることができる。
　本発明の一形態によれば、現像剤担持体と感光体との間隔、及び現像剤の搬送量の自由度を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。 図１の現像装置を示す側面図である。 図２の現像装置の現像領域を説明するための図である。 現像ローラの表面を拡大して示す図である。 現像ローラの回転軸方向に直交する断面を示す図である。 （ａ）～（ｃ）は溝部の変形例を示す断面図である。 （ａ）は、溝部を備えた本実施形態の現像ローラの現像剤層を示す図であり、（ｂ）は、本実施形態とは異なる配置とされた溝部を有する比較例の現像ローラの現像剤層を示す図である。 本実施形態の現像ローラと感光体ドラムとの間隔、及び現像剤の搬送量の制約を示す図である。 比較例に係る現像装置における現像ローラと感光体ドラムとの間隔、及び現像剤の搬送量の制約を示す図である。 溝部の割合と現像剤の搬送量低下率との関係を示す図である。 溝間隔と現像剤の搬送量低下率との関係を示す図である。 隣り合う溝部の間の角度と現像剤の搬送量低下率との関係を示す図である。 溝部の深さと現像剤の搬送量低下率との関係を示す図である。 本実施形態の現像装置における現像ローラと感光体ドラムとの間隔、及び現像剤の搬送量の適切な範囲を示す図である。 現像ローラの表面の十点平均粗さＲｚと現像剤の搬送量低下率との関係を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　本実施形態に係る画像形成装置１は、マゼンタ、イエロー、シアン、及びブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。図１に示されるように、画像形成装置１は、用紙Ｐを搬送する記録媒体搬送ユニット１０と、静電潜像を現像する現像装置２０と、トナー像を用紙Ｐに二次転写する転写ユニット３０と、外周面に画像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム４０（感光体）と、トナー像を用紙Ｐに定着させる定着ユニット５０と、を備えている。
　記録媒体搬送ユニット１０は、画像が形成される記録媒体としての用紙Ｐを収容すると共に、用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上に搬送する。用紙Ｐは、カセットＫに積層されて収容される。記録媒体搬送ユニット１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が二次転写領域Ｒ２に到達するタイミングで、用紙Ｐを搬送経路Ｒ１を介して二次転写領域Ｒ２に到達させる。
　現像装置２０は、各色ごとに４体設けられている。各現像装置２０は、トナーを感光体ドラム４０に担持させる現像ローラ２１（現像剤担持体）を備えている。現像装置２０では、トナーとキャリアを所望の混合比となるように調整し、さらに混合撹拌してトナーを均一に分散させ最適な帯電量を付与した現像剤が調整される。この現像剤を現像ローラ２１に担持させる。そして、現像ローラ２１の回転により現像剤が感光体ドラム４０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ２１に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム４０の外周面に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。キャリアの体積平均粒径は２０μｍ以上且つ４０μｍ以下である。また、キャリアの飽和磁化は、６０ｅｍｕ／ｇ以上且つ７０ｅｍｕ／ｇ以下である。
　転写ユニット３０は、現像装置２０で形成されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する二次転写領域Ｒ２に搬送する。転写ユニット３０は、転写ベルト３１と、転写ベルト３１を懸架する懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと、感光体ドラム４０と共に転写ベルト３１を挟持する一次転写ローラ３２と、懸架ローラ３１ｄと共に転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３と、を備えている。
　転写ベルト３１は、懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにより循環移動する無端状のベルトである。一次転写ローラ３２は、転写ベルト３１の内周側から感光体ドラム４０を押圧するように設けられている。二次転写ローラ３３は、転写ベルト３１の外側から懸架ローラ３１ｄを押圧するように設けられている。
　感光体ドラム４０は、色ごとに４体設けられている。各感光体ドラム４０は、転写ベルト３１の移動方向に沿って設けられている。感光体ドラム４０の外周面の対向位置には、現像装置２０と、帯電ローラ４１と、露光ユニット４２と、クリーニングユニット４３と、が設けられている。
　帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の外周面を所定の電位に均一に帯電させる。露光ユニット４２は、帯電ローラ４１によって帯電した感光体ドラム４０の外周面を、用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム４０の外周面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４個の現像装置２０は、それぞれの現像装置２０に対向して設けられたトナータンクＮから供給されたトナーによって感光体ドラム４０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナータンクＮ内には、それぞれ、マゼンタ、イエロー、シアン、及びブラックのトナー並びにキャリアが充填されている。クリーニングユニット４３は、トナー像が転写ベルト３１に一次転写された後に感光体ドラム４０の外周面に残存するトナーを回収する。
　定着ユニット５０は、転写ベルト３１から用紙Ｐへ二次転写されたトナー像を用紙Ｐに付着させ、定着させる。定着ユニット５０は、用紙Ｐを加熱する定着ベルト５１と、定着ベルト５１を押圧する加圧ローラ５２と、を備えている。定着ベルト５１は円筒状に形成されており、定着ベルト５１の内部にはハロゲンランプ等の熱源が設けられている。定着ベルト５１と加圧ローラ５２との間には接触領域である定着ニップ部が設けられ、定着ニップ部に用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。
　また、画像形成装置１は、定着ユニット５０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ６１，６２を備えている。
　次に、画像形成装置１の動作について説明する。画像形成装置１に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置１の制御部は、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラ４１により感光体ドラム４０の外周面を所定の電位に均一に帯電させる。その後、露光ユニット４２により、感光体ドラム４０の外周面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。
　現像装置２０では静電潜像が現像されてトナー像が形成される。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム４０と転写ベルト３１とが対向する領域において、感光体ドラム４０から転写ベルト３１へ一次転写される。転写ベルト３１には、４個の感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ３１ｄと二次転写ローラ３３とが対向する二次転写領域Ｒ２において、記録媒体搬送ユニット１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。
　積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着ユニット５０へ搬送される。用紙Ｐを定着ニップ部に熱及び圧力を加えながら通過させることにより、積層トナー像が用紙Ｐに溶融定着される。その後、用紙Ｐは、排出ローラ６１，６２によって画像形成装置１の外部へ排出される。
　次に、現像装置２０について詳細に説明する。
　現像装置２０は、２成分現像方式を用いて現像を行う装置である。図２に示されるように、現像装置２０は、前述した現像ローラ２１と、トナーとキャリアを含む２成分現像剤（現像剤）が収容される現像剤収容部２２と、現像剤収容部２２内に収容された現像剤を撹拌しながら搬送する一対の撹拌搬送部材２３（第１撹拌搬送部材２３Ａ，第２撹拌搬送部材２３Ｂ）と、を備えている。
　現像ローラ２１は、感光体ドラム４０の外周面に形成された静電潜像にトナーを供給する。現像ローラ２１は、第１撹拌搬送部材２３Ａ及び第２撹拌搬送部材２３Ｂで撹拌された現像剤を担持する。現像ローラ２１の表面には、サンドブラスト加工、ビーズブラスト加工、又はエッチング加工等が施されている。これにより、現像ローラ２１の表面の十点平均粗さＲｚは、例えば、２４μｍ以上且つ９０μｍ以下とされており、具体例として２４μｍ以上且つ４０μｍ以下とすることが可能である。
　現像ローラ２１の表面には、層規制極２１ａと、搬送極２１ｂと、現像極２１ｃとが設けられている。層規制極２１ａは、現像ローラ２１の回転方向Ｄ１（図２及び図３では時計回り）における搬送極２１ｂの上流側に設けられており、現像極２１ｃは、当該回転方向Ｄ１における搬送極２１ｂの下流側に設けられている。層規制極２１ａの対向位置には、現像ローラ２１が搬送する現像剤の層を規制する層規制部材２１ｄが設けられている。現像極２１ｃの対向位置に感光体ドラム４０が設けられている。本実施形態では、層規制極２１ａがＳ極、搬送極２１ｂがＮ極、現像極２１ｃがＳ極とされており、層規制極２１ａの磁極と現像極２１ｃの磁極とが互いに同一である。このように層規制極２１ａの磁極と現像極２１ｃの磁極とが互いに同一であることにより、現像装置２０の各部品の配置の自由度を高めることができるため、現像装置２０のコンパクト化に寄与する。
　図３に示されるように、現像ローラ２１と感光体ドラム４０との間には、現像領域Ｄが設けられている。現像領域Ｄとは、現像ローラ２１に担持された現像剤のうちのトナーを感光体ドラム４０に供給する領域であって現像ローラ２１と感光体ドラム４０とが最も近接している領域を示している。
　現像ローラ２１は、担持した現像剤が感光体ドラム４０に搬送されるように、回転方向Ｄ１に回転する。また、感光体ドラム４０は、現像ローラ２１と同様に回転方向Ｄ１に回転する。これにより、現像ローラ２１は、感光体ドラム４０と現像ローラ２１との間において、感光体ドラム４０の移動方向と現像ローラ２１の移動方向とが互いに逆方向となるように回転する。現像領域Ｄにおいて、現像ローラ２１と感光体ドラム４０とは、僅かに離間して配置されている。現像ローラ２１と感光体ドラム４０との間隔を間隔Ｇとすると、間隔Ｇの値は、例えば、１５０μｍ以上且つ３５０μｍ以下である。また、現像ローラ２１による現像剤の搬送量は、例えば、１５０ｇ／ｍ２以上且つ３００ｇ／ｍ２以下である。
　図４は、現像ローラ２１の表面を拡大した図である。図５は、現像ローラ２１の回転軸方向（図４の上下方向）に直交する面で現像ローラ２１を切断したときの断面Ｈを模式的に示している。ここで、回転軸方向とは、現像ローラ２１の回転軸Ｌ（図３参照）が伸びる方向を示しており、現像ローラ２１の長手方向（図４の上下方向）と一致する。
　図４及び図５に示されるように、現像ローラ２１の表面には、複数の溝部２５が形成されている。本明細書において「溝部」とは、現像ローラ２１の外周から凹む部分を示しており、凹みはじめる箇所から凹み終わる箇所までの全ての領域を含んでいる。また「溝部」には、Ｖ溝、角溝、及び僅かな切り込み等も含まれる。本実施形態において、複数の溝部２５は、現像ローラ２１の周方向に沿って並ぶように設けられている。それぞれの溝部２５は、例えば、回転軸Ｌに沿って直線状に延びている。断面Ｈにおいて、各溝部２５の形状は、例えばＶ字状である。
　溝部２５が無いと仮定した場合における現像ローラ２１の外周（図５に示される点線部を含む現像ローラ２１の外周）全体のうち、複数の溝部２５が占める割合は、２７％以上である。なお、複数の溝部２５が占める割合の上限は、例えば５０％であるが、この値は特に限定されず、１００％未満であればよい。また、周方向に互いに隣り合う溝部２５の間隔を間隔Ｓとすると、間隔Ｓの値は６５０μｍ以下である。なお、間隔Ｓの下限は、例えば２００μｍであるが、特にこの値に限定されない。さらに、一の溝部２５の周方向の中点Ｍ１及び断面Ｈの中心Ｏを結ぶ直線Ｃ１と、一の溝部２５に隣接する他の溝部２５の周方向の中点Ｍ２及び断面Ｈの中心Ｏを結ぶ直線Ｃ２とがなす角度θは、４°以下である。なお、角度θの下限は、例えば２°であるが、特にこの値に限定されない。
　溝部２５の深さは、キャリアの体積平均粒径以上且つ９０μｍ以下である。また、溝部２５の深さの下限は、例えば３０μｍ程度であってもよい。ここで、溝部２５の「深さ」とは、溝部２５の周方向の中点Ｍ１，Ｍ２から断面Ｈの中心Ｏに最も近い端部（底部）までの径方向の距離Ｆである。また、断面Ｈの中心Ｏに最も近い端部における溝部２５の角度は、例えば１０４°である。
　以上、断面形状がＶ字状に形成される溝部２５について説明したが、溝部の断面形状は適宜変更可能である。図６（ａ）～（ｃ）のそれぞれは、変形例に係る溝部３５，４５，５５を示している。例えば、図６（ａ）に示されるように、断面形状が、半円状に窪む曲面形状とされた溝部３５であってもよい。図６（ｂ）に示されるように、断面形状が、上端で互いに平行に延びる直線部を備えた半長円状の溝部４５であってもよい。さらに、断面形状が、上方に開いた矩形状の溝部５５であってもよい。この溝部５５は、平坦状の底面５５ａと、底面５５ａの幅方向の一端から斜め上方に延びる平坦状の側面５５ｂと、底面５５ａの幅方向の他端から斜め上方に延びる平坦状の側面５５ｃとを有する。
　以上説明したように、現像装置２０、及び現像装置２０を備えた画像形成装置１の現像ローラ２１には、現像ローラ２１の周方向に沿って並ぶ複数の溝部２５が設けられている。溝部２５が無いと仮定した場合における現像ローラ２１の外周全体のうち、複数の溝部２５が占める割合は２７％以上であり、周方向に互いに隣り合う溝部２５の間隔Ｓは６５０μｍ以下である。また、回転軸方向に直交する現像ローラ２１の断面Ｈにおいて、一の溝部２５の周方向の中点Ｍ１及び断面Ｈの中心Ｏを結ぶ直線Ｃ１と、一の溝部２５に隣接する他の溝部２５の周方向の中点Ｍ２及び断面Ｈの中心Ｏを結ぶ直線Ｃ２とがなす角度θは４°以下である。このように溝部２５を設けることにより、溝部２５に入り込む現像剤の量を調整し、現像剤の搬送量を適切に調整することができる。したがって、現像ローラ２１と感光体ドラム４０との間隔Ｇ、及び現像剤の搬送量の自由度を向上させることができる。
　また、図７（ａ）は、溝部２５を備えた本実施形態の現像ローラ２１の現像剤層を示す図であり、図７（ｂ）は、本実施形態とは異なる配置とされた溝部を有する比較例の現像ローラの現像剤層を示す図である。図７（ｂ）に示されるように、比較例の現像装置では、現像ローラ上に形成された現像剤層が不均一となる傾向があり、現像剤の搬送量低下率は１９．９％であった。これに対し、図７（ａ）に示されるように、本実施形態に係る現像装置２０では、現像ローラ２１上に現像剤層がより均一に形成されており、現像剤の搬送量低下率は１．１％であった。ここで「搬送量低下率」とは、現像剤が均一に付着している部分における単位面積あたりの現像剤量に対する、現像剤が不均一に付着している部分における単位面積あたりの現像剤量の割合を示している。このように、本実施形態に係る現像装置２０では搬送量低下率を１０％以下に抑えることができ、現像剤層の均一化が図られていることが確認できる。
　本実施形態に係る現像装置２０の現像ローラ２１の各パラメータは、一例として、溝部の間隔：２９７．５μｍ、隣り合う溝部の間の角度：１．９°、溝角度：１０４°、溝深さ：５０μｍ、現像ローラ２１の外周全体のうち溝部が占める割合：３０．５％である。また、比較例に係る現像装置の現像ローラの各パラメータは、溝部の間隔：７８５．０μｍ、隣り合う溝部の間の角度：５°、溝角度：１０４°、溝深さ：１００μｍ、現像ローラ２１の外周全体のうち溝部が占める割合：２３．１％である。
　また、図８は、本実施形態に係る現像装置２０における現像ローラ２１と感光体ドラム４０との間隔Ｇ、及び現像剤の搬送量の制約を示す図である。図９は、比較例に係る現像装置における現像ローラと感光体ドラムとの間隔、及び現像剤の搬送量の制約を示す図である。図８及び図９においては、領域Ｒが間隔Ｇ及び現像剤の搬送量の設定可能範囲を示している。なお、領域Ｒの範囲は、ジャミングによる画質不良、及びエッジエフェクト（感光体上の現像済みトナーが剥ぎ取られる現象）による画質不良が発生しない範囲である。図８と図９とを比較すると、図８における領域Ｒは図９における領域Ｒに比べて大幅に広くなっていることが確認できる。したがって、比較例に係る現像装置と比較して、現像装置２０では現像ローラ２１と感光体ドラム４０との間隔Ｇ、及び現像剤の搬送量の自由度が向上していることが確認できる。
　また、図１０は、溝部２５の割合と現像剤の搬送量低下率との関係を示す図である。図１０に示されるように、溝部２５の割合が低いほど搬送量低下率が高く、溝部２５の割合が高いほど搬送量低下率が小さくなる傾向がある。また、溝部２５の割合が２７％以上である領域において、搬送量低下率が１０％以下に抑えられていることが分かる。したがって、現像ローラ２１の外周全体のうち、複数の溝部２５が占める割合を２７％以上とすることにより、現像ローラ２１上に形成される現像剤層の均一化が図られることが確認できる。
　また、図１１は、溝間隔（隣り合う溝部２５の間隔Ｓ）と現像剤の搬送量低下率との関係を示す図である。図１１に示されるように、溝間隔が小さいほど搬送量低下率が小さく、溝間隔が大きいほど搬送量低下率が大きくなる傾向がある。また、溝間隔が６５０μｍ以下である領域において、搬送量低下率が１０％以下に抑えられていることが分かる。したがって、周方向に互いに隣り合う溝部２５の間隔Ｓが６５０μｍ以下であることにより、現像ローラ２１上に形成される現像剤層の均一化が図られることが確認できる。
　また、図１２は、前述した角度θと現像剤の搬送量低下率との関係を示す図である。図１２に示されるように、角度θの値が小さいほど搬送量低下率が小さく、角度θの値が大きいほど搬送量低下率が大きくなる傾向がある。また、角度θの値が４°以下である領域において、搬送量低下率が１０％以下に抑えられていることが分かる。したがって、角度θの値が４°以下であることにより、現像ローラ２１上に形成される現像剤層の均一化が図られることが確認できる。
　また、溝部２５の深さは、キャリアの体積平均粒径以上且つ９０μｍ以下である。これにより、溝部２５にキャリアが引っかかりやすくなるので、現像ローラ２１による現像剤の搬送量を大きくすることができる。したがって、現像剤の搬送量の低下を抑制することができる。図１３は、溝部２５の深さ（距離Ｆ）と現像剤の搬送量低下率との関係を示す図である。図１３に示されるように、溝部２５の深さが小さいほど搬送量低下率が小さく、溝部２５の深さが大きくなるほど搬送量低下率が大きくなる傾向がある。また、溝部２５の深さが９０μｍ以下である領域において、搬送量低下率が１０％以下に抑えられていることが分かる。したがって、溝部２５の深さが９０μｍ以下であることにより、現像剤の搬送量の低下が抑制されることが確認できる。
　また、現像ローラ２１と感光体ドラム４０との間隔Ｇは、１５０μｍ以上且つ３５０μｍ以下である。このように現像ローラ２１と感光体ドラム４０との間隔Ｇが設定されることにより、現像ローラ２１による現像剤の搬送量の自由度を向上させることができる。さらに、現像ローラ２１による現像剤の搬送量は、１５０ｇ／ｍ２以上且つ３００ｇ／ｍ２以下である。このように現像剤の搬送量が設定されることにより、現像ローラ２１と感光体ドラム４０との間隔Ｇの自由度を向上させることができる。
　図１４は、本実施形態の現像装置２０における現像ローラ２１と感光体ドラム４０との間隔Ｇ、及び現像剤の搬送量の適切な範囲を示す図である。なお、図１４の左上側の領域においては、間隔Ｇが小さく、現像剤の搬送量が大きいので、ジャミングによる画質不良が発生しやすい傾向がある。また、図１４の右下側の領域においては、間隔Ｇが大きく、現像剤の搬送量が少ないので、現像剤量の不足による画質不良が発生しやすい傾向がある。したがって、現像ローラ２１と感光体ドラム４０との間隔Ｇが１５０μｍ以上且つ３５０μｍ以下であって、さらに、現像剤の搬送量が１５０ｇ／ｍ２以上且つ３００ｇ／ｍ２以下であることにより、画質不良の発生を抑制することができる。
　また、現像ローラ２１の回転軸方向に直交する現像ローラ２１の断面Ｈにおいて、溝部２５の形状は、断面Ｈの中心Ｏに最も近い端部（底部）から径方向外側に向けて広がる形状とされている。これにより、溝部２５にキャリアが引っかかりやすくなるので、現像ローラ２１による現像剤の搬送量を大きくすることができる。したがって、現像剤の搬送量の低下を抑制することができる。
　また、現像ローラ２１の表面の十点平均粗さＲｚは、２４μｍ以上である。これにより、現像ローラ２１の表面の摩擦抵抗が大きくなるので、現像ローラ２１による現像剤の搬送量を大きくすることができる。したがって、現像剤の搬送量の低下を抑制することができる。また、現像ローラ２１の表面に形成される現像剤の層厚を一定にすることができる。
　図１５は、現像ローラ２１の表面の十点平均粗さＲｚと現像剤の搬送量低下率との関係を示す図である。図１５に示されるように、十点平均粗さＲｚが小さいほど搬送量低下率が大きく、十点平均粗さＲｚが大きいほど搬送量低下率が小さくなる傾向がある。また、十点平均粗さＲｚが２４μｍ以上である領域において、搬送量低下率が１０％以下に抑えられていることが分かる。したがって、十点平均粗さＲｚが２４μｍ以上であることにより、現像剤の搬送量の低下が抑制されることが確認できる。
　以上、本発明に係る現像装置及び画像形成装置の実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、現像装置及び画像形成装置の構成は、各請求項の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
　１…画像形成装置、１０…記録媒体搬送ユニット、２０…現像装置、２１…現像ローラ、２１ａ…層規制極、２１ｂ…搬送極、２１ｃ…現像極、２１ｄ…層規制部材、２２…現像剤収容部、２３…撹拌搬送部材、２５，３５，４５，５５…溝部、３０…転写ユニット、３１…転写ベルト、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ…懸架ローラ、３２…一次転写ローラ、３３…二次転写ローラ、４０…感光体ドラム、４１…帯電ローラ、４２…露光ユニット、４３…クリーニングユニット、５０…定着ユニット、５１…定着ベルト、５２…加圧ローラ、５５ａ…底面、５５ｂ，５５ｃ…側面、６１…排出ローラ、Ｃ１，Ｃ２…直線、Ｄ…現像領域、Ｄ１…回転方向、Ｆ…距離、Ｇ，Ｓ…間隔、Ｈ…断面、Ｋ…カセット、Ｌ…回転軸、Ｍ１，Ｍ２…中点、Ｎ…トナータンク、Ｏ…中心、Ｐ…用紙、Ｒ…領域、Ｒ１…搬送経路、Ｒ２…二次転写領域、θ…角度。

Claims (9)

  1. 　トナーとキャリアを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、
    　前記現像剤収容部内に収容された前記現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材と、
    　静電潜像が形成される感光体に対して間隔を空けて配置され、前記感光体に前記現像剤を供給する現像剤担持体と、を備え、
    　前記現像剤担持体は、前記感光体と前記現像剤担持体との間において、前記感光体の移動方向と前記現像剤担持体の移動方向とが互いに逆方向となるように回転し、
    　前記現像剤担持体の外周には、前記現像剤担持体の周方向に沿って並ぶ複数の溝部が設けられ、
    　前記溝部が無いと仮定した場合における前記現像剤担持体の外周全体のうち、前記複数の溝部が占める割合は２７％以上であり、
    　前記周方向に互いに隣り合う前記溝部の間隔は６５０μｍ以下である、現像装置。
  2. 　トナーとキャリアを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、
    　前記現像剤収容部内に収容された前記現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材と、
    　静電潜像が形成される感光体に対して間隔を空けて配置され、前記感光体に前記現像剤を供給する現像剤担持体と、を備え、
    　前記現像剤担持体は、前記感光体と前記現像剤担持体との間において、前記感光体の移動方向と前記現像剤担持体の移動方向とが互いに逆方向となるように回転し、
    　前記現像剤担持体の外周には、前記現像剤担持体の周方向に沿って並ぶ複数の溝部が設けられ、
    　前記溝部が無いと仮定した場合における前記現像剤担持体の外周全体のうち、前記複数の溝部が占める割合は２７％以上であり、
    　前記現像剤担持体の回転軸方向に直交する前記現像剤担持体の断面において、一の前記溝部の前記周方向の中点及び前記断面の中心を結ぶ直線と、前記一の溝部に隣接する他の前記溝部の前記周方向の中点及び前記断面の前記中心を結ぶ直線とがなす角度は４°以下である、現像装置。
  3. 　前記溝部の深さは、前記キャリアの体積平均粒径以上且つ９０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の現像装置。
  4. 　前記現像剤担持体と前記感光体との間隔は、１５０μｍ以上且つ３５０μｍ以下である、請求項１～３の何れか一項に記載の現像装置。
  5. 　前記現像剤担持体による前記現像剤の搬送量は、１５０ｇ／ｍ２以上且つ３００ｇ／ｍ２以下である、請求項１～４の何れか一項に記載の現像装置。
  6. 　前記現像剤担持体の回転軸方向に直交する前記現像剤担持体の断面において、前記溝部の形状は、前記断面の中心に最も近い端部から径方向外側に向けて広がる形状とされている、請求項１～５の何れか一項に記載の現像装置。
  7. 　前記現像剤担持体の表面の十点平均粗さＲｚは、２４μｍ以上である、請求項１～６の何れか一項に記載の現像装置。
  8. 　前記キャリアの体積平均粒径は２０μｍ以上且つ４０μｍ以下であり、
    　前記キャリアの飽和磁化は６０ｅｍｕ／ｇ以上且つ７０ｅｍｕ／ｇ以下である、請求項１～７の何れか一項に記載の現像装置。
  9. 　請求項１～８の何れか一項に記載の現像装置を備える、画像形成装置。
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