JP2009031811A - 現像方法およびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆方向に傾斜する２種類の傾斜溝を有する現像ローラに用いても、溝のトナーの飛翔性を向上して画像に縦すじが発生するのを防止する。
【解決手段】現像ローラ２０に交流バイアスを印加しかつ現像ローラ２０と像担持体との間でトナーが往復動する。現像ローラの周速と像担持体の周速との周速差に基づいて、現像ローラの周方向の移動量とこのトナーの周方向の移動量との間にずれが生じる。したがって、現像ローラ２０の山２２ｃにあるトナーが像担持体へ移動して、再び現像ローラ２０に帰って来たとき、現像ローラ２０の第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂに帰ってくるトナーＴ″が存在する。このトナーＴ″を溝２２ａ,２２ｂ内にあるトナーＴ′に衝突させてこのトナーＴ′を溝２２ａ,２２ｂからたたき出すことができる。よって、このトナーＴ′の飛翔性が向上する。
【選択図】図６

Description

本発明は、外周面に規則的な傾斜溝が形成された現像ローラで搬送するトナーにより像担持体上の静電潜像を現像する現像方法およびこれを用いた、例えばプリンタ、電子写真装置、ファクシミリ等の画像形成装置の技術分野に関する。

従来、非磁性一成分トナーにより像担持体である感光体上の静電潜像を現像する現像装置では、図１０に示すように供給ローラａで供給されたトナーＴを、ブラスト処理による所定の表面粗さの現像ローラｂ上で摩擦帯電させて感光体ｃの方へ搬送している（例えば、特許文献１参照）。しかし、使用中、現像ローラｂの外周面が削られて、表面粗さが低減すると、現像ローラｂとトナーＴとの摩擦状態が初期の状態に比べて良好でなくなり、現像装置の寿命となる。そこで、現像ローラｂの表面にめっき処理を施して削られ難くしているが、このめっき処理では寿命として不十分である。

現像ローラｂの寿命を長くする他の方法として、現像ローラｂの表面上にそれぞれ逆方向に傾斜する規則的な２種類の傾斜溝からなる凹凸パターンを形成することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この現像ローラｂは、削れが抑制されて耐久性が優れ、現像ローラｂの寿命がより効果的に長くなる。
特開２００１−６６８７６号公報。 特開２０００−５６５５８号公報。

ところで、逆傾斜の２種類の傾斜溝は互いに交差する。すると、図１１（ａ）に示す傾斜溝の交差部（点線の○部）での現像ローラｂの周方向の溝のピッチが、図１１（ｂ）に示す傾斜溝の非交差部（点線の○部）での同ピッチより２倍以上大きく異なる。また、図１２に示すように現像ローラｂの周方向での溝部（谷）に対する非溝部（山）の比率は、溝の交差部の方が溝の非交差部より大きい。

一方、図１３に示す山にあるトナーは感光体に現像され易いが、谷にあるトナーは感光体に現像され難い。このため、谷にあるトナーは、その帯電が大きくなるのでその鏡像力により飛翔性が低下し、により更に一層感光体に現像され難くなる。
以上のことから、図１４に示すように画像に、ミクロ的にピッチの粗い濃淡むらとピッチの細かい濃淡むらとが現像ローラｂの軸方向に交互に生じる。そして、ピッチの粗い濃淡むらがマクロ的には画像に縦すじのように見える。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は逆方向に傾斜する２種類の傾斜溝を有する現像ローラに用いても、溝のトナーの飛翔性を向上して画像に縦すじが発生するのを防止できる現像方法および画像形成装置を提供することである。

前述の課題を解決するために、本発明は、第１および第２傾斜溝の交差部とこの交差部に現像ローラの軸方向に隣接する第１および第２傾斜溝の他の交差部との、現像ローラの軸方向の中央部での第１および第２傾斜溝における現像ローラの周方向のピッチＰ（μｍ）が、
ｎＰ ≠ |γ×（ｖ₁−ｖ₂）|／ｆ （ｎは整数）
の関係を満たすように設定されている。

現像ローラに交流バイアスを印加することで、現像ローラと像担持体との間でトナーが往復動する。また、現像ローラの周速と像担持体の周速との周速差に基づいて、現像ローラの周方向の移動量とこのトナーの周方向の移動量との間にずれが生じる。更に、このずれ量が第１および第２傾斜溝における現像ローラの周方向のピッチＰ（μｍ）の整数倍となっていない。これにより、現像ローラの山にあるトナーが像担持体へ移動した後、再び現像ローラに帰って来たとき、現像ローラの第１および第２傾斜溝に帰ってくるトナーが存在するようになる。したがって、第１および第２傾斜溝に帰ってくるトナーを第１および第２傾斜溝内にあるトナーに衝突させることができる。この衝突で、第１および第２傾斜溝内のトナーを第１および第２傾斜溝からたたき出す（弾き出す）ことができる。その結果、第１および第２傾斜溝内のトナーの飛翔性を向上することができる。

そして、第１および第２傾斜溝内のトナーの飛翔性が向上することから、このトナーの帯電量が小さくなるので、このトナーを容易に飛翔させて像担持体へ現像させることができる。したがって、画像における縦すじの発生を抑制することができ、良好な画質の画像を得ることができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の実施の形態の一例を模式的に示す断面図、図２はこの例の画像形成装置に用いられている各現像装置に共通の現像装置を模式的に示す断面図である。

図１に示すように、この例の画像形成装置１はタンデム型の画像形成装置として形成され、ハウジング本体２を有している。このハウジング本体２内には、画像形成ユニット３、中間転写ユニット（以下、一次転写ユニットともいう）４、給紙ユニット５、二次転写ユニット６、定着ユニット７、および記録媒体搬送手段８がそれぞれ配設されている。画像形成ユニット３および給紙ユニット５内の消耗品はハウジング本体２に対して着脱可能に構成されており、これらは一次転写ユニット４を含めて取り外して修理あるいは交換可能とされている。

画像形成ユニット３は、複数個の異なる色（この例では４色であるが、例えば、４色のうち、２色または３色でもよい：以下、４色として説明する）の画像形成ステーションを備えている。これらの画像形成ステーションは、イエロー用画像形成ステーション９Ｙ、マゼンタ用画像形成ステーション９Ｍ、シアン用画像形成ステーション９Ｃ、ブラック用画像形成ステーション９Ｋである。イエロー用画像形成ステーション９Ｙはイエロー（Ｙ）の画像を形成する。また、マゼンタ用画像形成ステーション９Ｍはマゼンタ（Ｍ）の画像を形成する。更に、シアン用画像形成ステーション９Ｃはシアン（Ｃ）の画像を形成する。更に、ブラック用画像形成ステーション９Ｋはブラック（Ｋ）の画像を形成する。その場合、この例では、各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像形成ステーション９Ｙ,９Ｍ,９Ｃ,９Ｋの配置順序は図１において斜め右下方向に向かってこれらの順に直線状に配列されている。なお、各色の画像形成ステーション９Ｙ,９Ｍ,９Ｃ,９Ｋの配置順序はこれに限定されることはなく、任意に設定することができる。

また、これらの画像形成ステーション９Ｙ,９Ｍ,９Ｃ,９Ｋは、それぞれ、感光体からなる像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋを備えている。また、これらの像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの周囲近傍に、それぞれ、帯電装置１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋが配設されている。これらの帯電装置１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、それぞれ各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋを帯電する。更に、各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの周囲近傍にはそれらの回転方向で帯電装置より下流側に、それぞれ、像書込装置１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋが配設されている。これらの像書込装置１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋは、それぞれ各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋに潜像を書き込む。更に、各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの周囲近傍にはそれらの回転方向で像書込装置より下流側に、それぞれ、現像装置１３Ｙ,１３Ｍ,１３Ｃ,１３Ｋが配設されている。これらの現像装置１３Ｙ,１３Ｍ,１３Ｃ,１３Ｋは、それぞれ、各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ上の潜像を現像する。更に、各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの周囲近傍にはそれらの回転方向で現像装置より下流側に、それぞれ、除電装置１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋが配設されている。これらの除電装置１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋは、それぞれ、各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋを除電する。更に、各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの周囲近傍にはそれらの回転方向で除電装置より下流側に、それぞれ、クリーナ１５Ｙ,１５Ｍ,１５Ｃ,１５Ｋが配設されている。これらのクリーナ１５Ｙ,１５Ｍ,１５Ｃ,１５Ｋは、それぞれ各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋをクリーニングする。

各色の画像形成ステーション９Ｙ,９Ｍ,９Ｃ,９Ｋの各像担持体、各帯電装置、各像書込装置、各現像装置、各除電装置、および各クリーナは、いずれも、各色Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋにかかわらず同一に構成されている。

各帯電装置１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、高電圧発生源に接続された導電性ゴムローラからなる帯電ローラを備えている。これらの帯電ローラは、それぞれ対応する各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの表面を一様に帯電させる。

各像書込装置１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋには、ＬＥＤランプを像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの軸方向に列状に配列したＬＥＤラインヘッドが用いられている。ＬＥＤラインヘッドは、レーザー走査光学系よりも光路長が短くてコンパクトである。したがって、ＬＥＤラインヘッドは、像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋに対して近接配置が可能であり、装置本体を小型化できる。

図２に示すように、各現像装置１３Ｙ,１３Ｍ,１３Ｃ,１３Ｋは、それぞれ、現像器ハウジング１６Ｙ,１６Ｍ,１６Ｃ,１６Ｋを備えている。各現像器ハウジング１６Ｙ,１６Ｍ,１６Ｃ,１６Ｋ内には、それぞれ、各トナーＴＹ,ＴＭ,ＴＣ,ＴＫを貯留するトナー貯留部１７Ｙ,１７Ｍ,１７Ｃ,１７Ｋが設けられている。また、各トナー貯留部１７Ｙ,１７Ｍ,１７Ｃ,１７Ｋには、それぞれ、各トナーＴＹ,ＴＭ,ＴＣ,ＴＫを撹拌するトナー撹拌部材１８Ｙ,１８Ｍ,１８Ｃ,１８Ｋが設けられている。更に、各現像器ハウジング１６Ｙ,１６Ｍ,１６Ｃ,１６Ｋには、それぞれ、トナー供給ローラ１９Ｙ,１９Ｍ,１９Ｃ,１９Ｋが設けられている。更に、各現像器ハウジング１６Ｙ,１６Ｍ,１６Ｃ,１６Ｋには、それぞれ、現像ローラ２０Ｙ,２０Ｍ,２０Ｃ,２０Ｋが設けられている。更に、各現像器ハウジング１６Ｙ,１６Ｍ,１６Ｃ,１６Ｋには、それぞれ、規制ブレード２１Ｙ,２１Ｍ,２１Ｃ,２１Ｋが設けられている。

そして、各トナー供給ローラ１９Ｙ,１９Ｍ,１９Ｃ,１９Ｋは、それぞれ、各トナーＴＹ,ＴＭ,ＴＣ,ＴＫを各トナー貯留部１７Ｙ,１７Ｍ,１７Ｃ,１７Ｋから現像ローラ２０Ｙ,２０Ｍ,２０Ｃ,２０Ｋに供給する。また、各現像ローラ２０Ｙ,２０Ｍ,２０Ｃ,２０Ｋは、それぞれ、供給された各トナーＴＹ,ＴＭ,ＴＣ,ＴＫを各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋに搬送する。このとき、各規制ブレード２１Ｙ,２１Ｍ,２１Ｃ,２１Ｋは、それぞれ、各現像ローラ２０Ｙ,２０Ｍ,２０Ｃ,２０Ｋ上の各トナーＴＹ,ＴＭ,ＴＣ,ＴＫのトナー層厚を規制する。各現像ローラ２０Ｙ,２０Ｍ,２０Ｃ,２０Ｋで搬送された各トナーＴＹ,ＴＭ,ＴＣ,ＴＫにより、それぞれ各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの各色の静電潜像が現像される。

各トナーＴＹ,ＴＭ,ＴＣ,ＴＫは、いずれも非磁性一成分トナーである。
図２に示すように、各現像ローラ２０Ｙ,２０Ｍ,２０Ｃ,２０Ｋおよび各トナー供給ローラ１９Ｙ,１９Ｍ,１９Ｃ,１９Ｋはそれらの回転方向αがともに同じである。この回転方向αは、像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの回転方向と逆の反時計回りである。

各現像ローラ２０Ｙ,２０Ｍ,２０Ｃ,２０Ｋと各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋとの間には、それぞれ、所定の現像ギャップが設定されている。したがって、各現像装置１３Ｙ,１３Ｍ,１３Ｃ,１３Ｋは、いずれも、非磁性一成分トナーを用いたジャンピング現像を行う。その場合、現像を行う際には、各現像ローラ２０Ｙ,２０Ｍ,２０Ｃ,２０Ｋにはそれぞれ直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。そして、これらのジャンピング現像では、いずれも、各トナーが各現像ローラと各像担持体との間を５回以上往復するようにされている。更に、各現像ローラ２０Ｙ,２０Ｍ,２０Ｃ,２０Ｋの周速ｖ₁と各像担持体１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの周速ｖ₂とは互いに異なる。つまり、両周速ｖ₁,ｖ₂との間には、速度差が存在する。

ところで、この例の画像形成装置１の各現像装置１３Ｙ,１３Ｍ,１３Ｃ,１３Ｋでは、各現像ローラ２０Ｙ,２０Ｍ,２０Ｃ,２０Ｋの外周面には、前述の特許文献２に記載の現像ローラと同様に凹凸パターンが形成されている。
図３は、この例の現像ローラを模式的に示す図である。なお、以後の図３ないし図９を用いた説明においては、各色Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋについて共通であるので、各符号からＹ,Ｍ,Ｃ,Ｋの符号を削除して説明する。

図３に示すように、この例の現像装置の現像ローラ２０ではこの凹凸パターンとして、その外周面の所定位置に螺旋状の溝２２が形成されている。その場合、螺旋状の溝２２は、現像ローラ２０の軸方向（つまり周方向）に対して互いに逆方向でかつ絶対値が同じ傾斜角で傾斜する２種類の規則的な所定数の第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂから構成されている。これらの第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂは現像ローラ２０の周方向（つまり軸方向）に関して対称に形成されている。また、第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂの交差部は、現像ローラ２０の軸方向にも周方向にも整列している。つまり、それぞれ２本の第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂが成す菱形の１つの交差部とこの交差部の軸方向の対角にある交差部とは軸方向に一列に整列している。また、同じく菱形の１つの交差部とこの交差部の周方向の対角にある交差部とは周方向に一列に整列している。

第１傾斜溝２２ａは、現像ローラ２０の回転方向αに対して図３において現像ローラ２０の右端側から左端側に向かって進みかつ連続して形成された螺旋状溝である。また、第２傾斜溝２２ｂは、軸方向に第１傾斜溝２２ａと同じピッチ間隔で形成されて、現像ローラ２０の回転方向αに対して図３において現像ローラ２０の左端側から右端側に向かって進みかつ連続して形成された、第１傾斜溝２２ａと同数の螺旋状溝である。第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂで囲まれる菱形形状の領域は山２２ｃである。

したがって、第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂは互い交差している。現像ローラ２０の第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂ形成部は像担持体１０の画像形成領域に対向するようにされている。

なお、第２傾斜溝２２ｂのピッチ間隔および数は、いずれも第１傾斜溝２２ａと必ずしも同じである必要はなく異なってもよい。また、第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂの数は１本以上任意の数だけ設けることができる。

更に、現像ローラ２０の左端２０ａと第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂの左端位置２０ｂとの間の現像ローラ２０の外周面が左側の溝非形成部２０ｃとされるとともに、現像ローラ２０の右端２０ｂと第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂの右端位置２２ｅとの間の現像ローラ２０の外周面が右側の溝非形成部２０ｆとされる。

更に、この例の現像ローラ２０では、第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂのピッチＰ（μｍ）が、
数式１ ｎＰ ≠ |γ×（ｖ₁−ｖ₂）|／ｆ
（ｎは整数）
の関係を満たすように設定されている。ここで、ｆ（Ｈｚ）は現像バイアスの交流電圧の周波数、γは現像促進時間割合であるデューティ比、ｖ₁は現像ローラ２０の周速、ｖ₂は像担持体１０の周速である。

第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂのピッチＰ（μｍ）は次のように定義される。すなわち、図４に示すようにピッチＰ（μｍ）は、第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂの交差部２２ａｂとこの交差部と現像ローラ２０の軸方向に隣接する交差部２２ａｂとの間の軸方向距離ａの半分（ａ／２）となる中央位置で定義される。つまり、ピッチＰ（μｍ）は、この中央位置における第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂの間の現像ローラ２０周方向の長さで与えられる。この中央位置での現像ローラ２０周方向領域Ａは、溝２２の存在比率が大きく、飛翔性の低いトナーが多い領域である。

また、デューティ比γは次のように定義される。すなわち、図５に示すようにデューティ比γは、現像ローラ２０にトナーが像担持体１０に向かうバイアスが印加されている時
間の割合である。つまり、現像ローラ２０に印加されるバイアスの１周期をｔとし、トナ
ーが像担持体１０に向かうバイアスが印加されている時間をｔ₁とすると、
数式２ γ ＝ ｔ₁／ｔ
で与えられる。

次に、第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂのピッチＰ（μｍ）が数式１を満たすように形成されると、溝にあるトナーの飛翔性が良好になることについて説明する。
図６（ａ）に示すように、第１および第２傾斜溝２２ａ，２２ｂにあるトナーＴ′は前述のように飛翔性が低い。そこで、現像ローラ２０と像担持体１０との間を飛翔する他のトナーＴ″をこのトナーＴ′に衝突させる。他のトナーＴ″は、もともと山２２ｃにある飛翔性のよいトナーである。トナーＴ″をトナーＴ′に衝突させることで、図６（ｂ）に示すように溝２２ａ，２２ｂにあるトナーＴ′は溝２２ａ,２２ｂからたたき出される。そして、たたき出されたトナーＴ′は、現像ローラ２０に印加される交流バイアスに従って、現像ローラ２０と像担持体１０との間を往復する。

溝２２ａ，２２ｂにあるトナーＴ′のたたき出しを実現するためには、現像ローラ２０の周速ｖ₁と像担持体１０の周速ｖ₂とが異なっている必要がある。トナーの現像ローラ２０周方向の移動速度は慣性の法則に従う。すなわち、トナーＴが現像ローラ２０から像担持体１０に移動するときは、トナーＴの周方向の移動は現像ローラ２０の周速ｖ₁と同じ速度で移動する。また、トナーＴが像担持体１０から現像ローラ２０に移動するときは、トナーＴの周方向の移動は像担持体１０の周速ｖ₂と同じ速度で移動する。

いま、現像ローラ２０の周速ｖ₁（ｍｍ／ｓｅｃ）と像担持体１０の周速ｖ₂（ｍｍ／ｓｅｃ）とが同じに設定した場合を考える。図７（ａ）に示すように、実線で示す位置にある現像ローラ２０の第１および第２溝２２ａ,２２ｂおよび山２２ｃはそれぞれ周方向（図７（ａ）において右方）に速度ｖ₁（ｍｍ／ｓｅｃ）で移動する。また、像担持体１０は周方向に速度ｖ₂（＝ｖ₁）（ｍｍ／ｓｅｃ）で移動する。

そして、山２２ｃにあるトナーＴは矢印で示すように像担持体１０の方へ移動して像担持体１０に付着する。像担持体１０に付着したトナーＴは、交流バイアスにしたがって矢印で示すように再び現像ローラ２０の方へ移動して現像ローラ２０に付着する。トナーＴが現像ローラ２０から像担持体１０へ移動して再び現像ローラ２０に来るまでの間、現像ローラ２０は点線で示す位置に周方向に移動する。このときの現像ローラ２０の周方向の移動量はｄ₁（μｍ）で与えられる。一方、この間のトナーＴの周方向の移動量はｄ₂（μｍ）で与えられる。その場合、現像ローラ２０の周速ｖ₁（ｍｍ／ｓｅｃ）と像担持体１０の周速度ｖ₂（ｍｍ／ｓｅｃ）とが等しいので、現像ローラ２０の周方向移動量ｄ₁とトナーＴの周方向移動量ｄ₂とは等しくなる（ｄ₁＝ｄ₂）。したがって、トナーＴは現像ローラ２０に帰ってきたとき、元の山２２ｃの同じ位置に付着する。つまり、現像ローラ２０の山２２ｃにあったトナーＴは、再び山２２ｃに帰り、溝２２ａ,２２ｂには行かない。このため、現像ローラ２０に帰ってきたトナーＴ″は、溝２２ａ，２２ｂにあるトナーＴ′をたたき出すことができない。

そこで、現像ローラ２０の周速ｖ₁（ｍｍ／ｓｅｃ）が像担持体１０の周速ｖ₂（ｍｍ／ｓｅｃ）より大きく設定した場合を考える。図７（ｂ）に示すように、実線で示す位置にある現像ローラ２０の第１および第２溝２２ａ,２２ｂおよび山２２ｃはそれぞれ周方向（図７（ｂ）において右方）に速度ｖ₁（ｍｍ／ｓｅｃ）で移動する。また、像担持体１０は周方向に速度ｖ₂（＜ｖ₁）（ｍｍ／ｓｅｃ）で移動する。

そして、同様に山２２ｃにあるトナーＴは矢印で示すように像担持体１０の方へ移動して像担持体１０に付着する。像担持体１０に付着したトナーＴは矢印で示すように再び現像ローラ２０の方へ移動して現像ローラ２０に付着する。トナーＴが現像ローラ２０から像担持体１０へ移動して再び現像ローラ２０に来るまでの間、現像ローラ２０は点線で示す位置に周方向に移動する。現像ローラ２０の周速ｖ₁（ｍｍ／ｓｅｃ）が像担持体１０の周速度ｖ₂（ｍｍ／ｓｅｃ）より大きいので、現像ローラ２０の周方向移動量ｄ₁（μｍ）がトナーＴの周方向移動量ｄ₂（μｍ）より大きくなる（ｄ₂＜ｄ₁）。したがって、トナーＴは現像ローラ２０に帰ってきたとき、最初に付着していた同じ位置に帰らなく、トナーＴの帰る位置が現像ローラ２０の周方向にずれる。このように、トナーＴが現像ローラ２０と像担持体１０との間を往復動する度にトナーＴの帰る位置が現像ローラ２０の周方向にずれることで、溝２２ａ,２２ｂに帰ってくるトナーＴ″が存在するようになる。したがって、このトナーＴ″が溝２２ａ，２２ｂにあるトナーＴ′に衝突してこのトナーＴ′を溝２２ａ,２２ｂからたたき出す（弾き出す）ことができるようになる。

トナーＴが一往復して現像ローラ２０へ帰ってくる間に、現像ローラ２０が周方向に移動する移動量ｄ₁（μｍ）は、
数式３ ｄ₁ ＝ ｖ₁／ｆ
で与えられる。また、トナーＴが一往復して現像ローラ２０へ帰ってくる間に、トナーＴが周方向に移動する移動量ｄ₂（μｍ）は、
数式４ ｄ₂ ＝（ｖ₁×（１−γ）＋ｖ₂×γ）／ｆ
で与えられる。

そして、現像ローラ２０の移動量ｄ₁（μｍ）とトナーＴの移動量ｄ₂（μｍ）との差が、トナーＴが一往復して現像ローラ２０へ帰ってきたときのトナーＴの位置のずれ量ｄ（μｍ）である。このｄ（μｍ）は、
数式５ ｄ ＝ ｄ₁−ｄ₂ ＝ （ｖ₁−ｖ₂）×γ／ｆ
で与えられる。

ところで、トナーＴが一往復でずれ量ｄだけずれることで、山２２ｃにあったトナーＴのなかに、溝２２ａ,２２ｂに帰ってくるトナーＴが存在するようになる。しかし、ずれ量ｄ（μｍ）の大きさによっては、元の山２２ｃ以外の別の山２２ｃに帰って来るようになる。例えば、図８に示すように、ある山２２ｃ′にあったトナーＴが、元の山２２ｃ′の周方向に隣接する次の山２２ｃ″に帰ってきてしまう。このように、トナーＴが別の山２２ｃに帰って来て、溝２２ａ,２２ｂに帰ってこないと、前述の現像ローラ２０の周速ｖ₁（ｍｍ／ｓｅｃ）と像担持体１０の周速ｖ₂（ｍｍ／ｓｅｃ）とが等しい場合と同じ状態になる。このため、トナーＴ″による溝２２ａ,２２ｂのトナーＴ′のたたき出しができなくなる。

そこで、この例の現像装置では、更に位置のずれ量ｄ（μｍ）が山２２ｃとこの山２２ｃに周方向に隣接する山２２ｃとの距離、あるいは溝２２ａとこの溝２２ａに周方向に隣接する溝２２ｂとの距離の整数（ｎ）倍とならない関係に設定している。これにより、山２２ｃにあるトナーＴが往復を繰り返すことで、溝２２ａ,２２ｂに帰ってくるトナーＴが存在するようになる。

したがって、前述の図４に示す溝２２の存在比率が大きい領域Ａにおける溝２２のピッチＰ（μｍ）を、
数式６ ｎＰ ≠ |ｄ|／ｆ ＝ |ｄ₁−ｄ₂| ＝ |（ｖ₁−ｖ₂）×γ|／ｆ
（ｎは整数）
の関係を満たすように設定している。すなわち、数式１の関係を満たすように設定することで、溝２２にあるトナーＴ′を効果的にたたき出すことができるようになる。すなわち、溝２２にあるトナーＴ′の飛翔性を向上させることができる。

この例の現像装置によれば、互いに逆方向に傾斜しかつ現像ローラ２０の周方向に関して対称に設けられる２種類の第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂの交差部とこの交差部に現像ローラ２０の軸方向に隣接する第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂの交差部との間の軸方向中央部における第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂのピッチＰ（μｍ）が、ｎＰ ≠ |γ×（ｖ₁−ｖ₂）|／ｆ （ｎは整数）の関係を満たすように設定されている。したがって、現像ローラ２０と像担持体１０との間を往復動するトナーＴ″が溝２２内にあるトナーＴ′に衝突させることができる。これにより、溝２２内のトナーＴ′を溝２２からたたき出すことができる。その結果、溝２２内のトナーＴ′の飛翔性を向上することができる。

そして、溝２２内のトナーＴ′の飛翔性が向上することから、トナーＴ′の帯電量が小
さくなるので、このトナーＴ′を像担持体１０へ容易に現像させることができる。したが
って、縦すじの発生を抑制することができ、良好な画質の画像を得ることができる。

（実験例）
本発明の画像形成装置により所期の効果が得られることを確認するために、実験を行った。
本実験では、すべての例で、画像形成装置としてセイコーエプソン社製のプリンタＬＰ−９０００Ｃを用いた。２種類の第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂを有する現像ローラ２０を図２に示す現像装置に組み付けた。そして、この現像装置が搭載できるようにプリンタＬＰ−９０００Ｃを若干改造して使用した。

実験に用いた現像ローラ２０は、表１に示す３本の現像ローラを作製した。その場合、３本の現像ローラ２０とも、現像ローラ２０の基体を鉄製で直径φが１８ｍｍに設定した。また、図９に示すように軸方向に対称の第１および第２螺旋状溝２２ａ,２２ｂの溝深さが３μｍ、溝間隔が０.１ｍｍ、溝２２形成部の軸方向幅が２９０ｍｍである。そして、基体の外周面に従来と同様に所定の電着塗装を適宜行うことで、現像ローラ２０を完成させた。更に、現像ローラ２０に貼付した、厚み６０μｍのテープ状のスペーサを感光体に当接して、６０μｍの現像ギャップを形成した。

表１に示すように、現像ローラ（１）は第１および第２傾斜溝２２ａ,２２ｂの溝間隔が１００μｍ、現像ローラ２０の軸方向に対する溝２２ａ,２２ｂの角度θが４５°、およびピッチＰ（μｍ）が７１μｍである。また、現像ローラ（２）は溝間隔が８０μｍ、溝２２ａ,２２ｂの角度θが４５°、およびピッチＰ（μｍ）が５７μｍである。更に、現像ローラ（３）は溝間隔が６０μｍ、溝２２ａ,２２ｂの角度θが２２.５°、およびピッチＰ（μｍ）が６０μｍである。

現像剤としてＬＰ−９０００Ｃの純正トナーである平均体積粒径８.５μｍの非磁性一成分トナーを用いた。現像ローラ５に現像バイアス電源から−３００Ｖの直流電圧Ｖｄｃに交流電圧を重畳させて現像を行った。交流電圧は、ピーク電圧Ｖｐｐを７００Ｖに設定し、かつ後述する周波数ｆ（Ｈｚ）でかつ同じくデューティ比γの矩形波とした。Ａ４に５０％ハーフトーンのモノクロベタ印字を６０００枚行った。

まず、現像ローラ（１）を用いて実験を行った。この実験での交流バイアスの周波数ｆ（Ｈｚ）、デューティ比γ、現像ローラ２０の周速ｖ₁（ｍｍ／ｓｅｃ）、および感光体１０の周速ｖ₂（ｍｍ／ｓｅｃ）を表２に示す。

表２に示すように、実施例１ないし４、比較例１ないし３では、いずれも周波数ｆが１０００Ｈｚであり、比較例４では、周波数ｆが５０００Ｈｚである。また、実施例１および２、比較例１および３では、いずれもデューティ比γが０.５であり、実施例３および４、比較例２および４では、いずれもデューティ比γが０.４である。

また、実施例１では、現像ローラ２０の周速ｖ₁が３３５ｍｍ／ｓｅｃ、感光体１０の周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、現像ローラ２０とトナーＴとの相対移動距離であるずれ量ｄは７８μｍである。すなわち、実施例１では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。

更に、実施例２では、周速ｖ₁が３１０ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは６５μｍである。すなわち、実施例２では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。
更に、比較例１では、周速ｖ₁が３２２ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは７１μｍである。すなわち、比較例１では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍、つまり１倍になっている。

更に、実施例３では、周速ｖ₁が３７０ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは７６μｍである。すなわち、実施例３では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。
更に、実施例４では、周速ｖ₁が３４４ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは６６μｍである。すなわち、実施例４では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。

更に、比較例２では、周速ｖ₁が３５７ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは７１μｍである。すなわち、比較例２では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍、つまり１倍になっている。
更に、比較例３では、周速ｖ₁が１８０ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃであり、両周速は互いに等しい。したがって、ずれ量ｄは０μｍである。すなわち、比較例３では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍、つまり０倍になっている。
更に、比較例４では、周速ｖ₁が３００ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは９６μｍである。すなわち、比較例４では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。

実験の結果を表２に示す。表２から明らかなように実施例１ないし４では、いずれも、縦すじが発生しなかった。また、比較例１ないし３では、いずれも、縦すじが発生した。更に、比較例４では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていないが、交流バイアスの周波数ｆ（Ｈｚ）が低いため、トナーＴの往復回数が少なかった。このため、移動するトナーＴ″による溝のトナーＴ′のたたき出し効果が十分でないことにより、縦すじが発生したものとみられる。

次に、現像ローラ（２）を用いて実験を行った。この実験での交流バイアスの周波数ｆ（Ｈｚ）、デューティ比γ、現像ローラ２０の周速ｖ₁（ｍｍ／ｓｅｃ）、および感光体１０の周速ｖ₂（ｍｍ／ｓｅｃ）を表３に示す。

表３に示すように、実施例５ないし８、比較例５および６では、いずれも周波数ｆが２０００Ｈｚである。また、実施例５および６、比較例５では、いずれもデューティ比γが０.５であり、実施例７および８、比較例６では、いずれもデューティ比γが０.６である。

また、実施例５では、周速ｖ₁が４２０ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは６０μｍである。すなわち、実施例５では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。

更に、実施例６では、周速ｖ₁が３９２ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは５３μｍである。すなわち、実施例６では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。
更に、比較例５では、周速ｖ₁が４０６ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは５７μｍである。すなわち、比較例５では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍、つまり１倍になっている。

更に、実施例７では、周速ｖ₁が３８０ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは６０μｍである。すなわち、実施例７では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。
更に、実施例８では、周速ｖ₁が３５８ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは５３μｍである。すなわち、実施例８では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。

更に、比較例６では、周速ｖ₁が３６９ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは５７μｍである。すなわち、比較例６では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍、つまり１倍になっている。
実験の結果を表３に示す。表３から明らかなように実施例５ないし８では、いずれも、縦すじが発生しなかった。また、比較例５および６では、いずれも、縦すじが発生した。

次に、現像ローラ（３）を用いて実験を行った。この実験での交流バイアスの周波数ｆ（Ｈｚ）、デューティ比γ、現像ローラ２０の周速ｖ₁（ｍｍ／ｓｅｃ）、および感光体１０の周速ｖ₂（ｍｍ／ｓｅｃ）を表４に示す。

表４に示すように、実施例９および１０、比較例７では、いずれも周波数ｆが３０００Ｈｚである。また、実施例１１および１２、比較例８では、いずれも周波数ｆが１０００Ｈｚである。更に、実施例１３および１４、比較例９では、いずれも周波数ｆが１８００Ｈｚである。また、実施例９ないし１４、比較例７ないし９では、すべてデューティ比γが０.６である。

また、実施例９では、周速ｖ₁が３６０ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは３６μｍである。すなわち、実施例９では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。

更に、実施例１０では、周速ｖ₁が３３０ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは３０μｍである。すなわち、実施例１０では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。
更に、比較例７では、周速ｖ₁が３４３ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは３３μｍである。すなわち、比較例７では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍、つまり１倍になっている。

更に、実施例１１および１２、比較例８では、他の実験例と異なり、感光体１０の周速ｖ₂（ｍｍ／ｓｅｃ）が現像ローラ２０の周速ｖ₁（ｍｍ／ｓｅｃ）より大きい例である。すなわち、実施例１１では、周速ｖ₁が１８０ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が２４０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは−３６μｍである。すなわち、実施例１１では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。
更に、実施例１２では、周速ｖ₁が１９０ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が２４０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは−３０μｍである。すなわち、実施例１２では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。

更に、比較例８では、周速ｖ₁が１８５ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が２４０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄはー３３μｍである。すなわち、比較例８では、ずれ量ｄの絶対値がピッチＰの整数（ｎ）倍、つまり１倍になっている。

更に、実施例１３では、周速ｖ₁が３９５ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは７２μｍである。すなわち、実施例１３では、ずれ量ｄ
がピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。

更に、実施例１４では、周速ｖ₁が３６０ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは６０μｍである。すなわち、実施例１４では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍になっていない。
更に、比較例９では、周速ｖ₁が３７７ｍｍ／ｓｅｃ、周速ｖ₂が１８０ｍｍ／ｓｅｃである。したがって、ずれ量ｄは６６μｍである。すなわち、比較例９では、ずれ量ｄがピッチＰの整数（ｎ）倍、つまり２倍になっている。

実験の結果を表４に示す。表４から明らかなように実施例９ないし１４では、いずれも、縦すじが発生しなかった。また、比較例７ないし９では、いずれも、縦すじが発生した。
以上の実験結果から、本発明の現像装置によれば、所期の効果を得ることができることが確認された。

本発明に係る画像形成装置の実施の形態の一例を模式的に示す断面図である。 図１に示す例の画像形成装置に用いられている各現像装置に共通の現像装置を模式的に示す断面図である。 図１に示す例の現像装置に用いられている現像ローラを模式的に示す図である。 本発明における第１および第２傾斜溝のピッチを説明する図である。 交流バイアスのデューティ比を説明する図である。 （ａ）および（ｂ）は溝のトナーのたたき出しを説明する図である。 現像ローラと像担持体との周速差によるトナーの付着位置のずれを説明する図である。 現像ローラと像担持体との周速差によるトナーの付着位置のずれの他の場合を説明する図である。 実験で用いた溝ピッチ、溝角度、および溝間隔を説明する図である。 従来の一般的な現像装置の作動を説明する図である。 現像ローラの溝の交差部と非交差部とで溝間隔が異なることを説明する図である。 現像ローラの溝の交差部と非交差部とで山の比率が異なることを説明する図である。 現像ローラの溝にあるトナーと山にあるトナーとの飛翔性が異なることを説明する図である。 トナーの飛翔性の違いにより発生する縦すじを説明する図である。

符号の説明

１…画像形成装置、２…ハウジング本体、３…画像形成ユニット、４…中間転写ユニット（一次転写ユニット）、９Ｙ,９Ｍ,９Ｃ,９Ｋ…画像形成ステーション、１０,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ…像担持体、１３Ｙ,１３Ｍ,１３Ｃ,１３Ｋ…現像装置、２０,２０Ｙ,２０Ｍ,２０Ｃ,２０Ｋ…現像ローラ、２２…傾斜溝、２２ａ…第１傾斜溝、２２ｂ…第２傾斜溝、２２ｃ…山

Claims (2)

1. 軸方向に対して互いに逆方向に傾斜しかつ現像ローラの周方向に関して対称に形成されている２種類の所定数の第１および第２傾斜溝を有する現像ローラに少なくとも交流バイアスを印加すること、
   前記現像ローラの前記第１および第２傾斜溝間の山にある非磁性一成分トナーを、前記交流バイアスの印加により前記現像ローラと前記像担持体との間で往復動させること、
   前記山にある非磁性一成分トナーの往復動によりこのトナーを前記第１および第２傾斜溝内にあるトナーに衝突させること、
   このトナーの衝突により、前記第１および第２傾斜溝内にあるトナーを飛翔させて前記像担持体に現像させること、
   を特徴とする現像方法。
2. 静電潜像およびトナー像が形成される像担持体と、
   この像担持体に所定の現像ギャップをおいて配設されて非磁性一成分トナーを前記像担持体に搬送する現像ローラを備え、前記現像ローラに少なくとも周波数ｆ（Ｈｚ）でかつデューティ比γの交流バイアスを印加することで前記像担持体に対して非接触ジャンピング現像を行う現像装置とを少なくとも備え、
   前記現像ローラは、軸方向に対して互いに逆方向に傾斜しかつ現像ローラの周方向に関して対称に形成されている２種類の所定数の第１および第２傾斜溝を有しており、
   前記現像ローラの周速ｖ₁（ｍｍ／ｓｅｃ）と前記像担持体の周速ｖ₂（ｍｍ／ｓｅｃ）とが互いに異なるように設定されており、
   前記第１および第２傾斜溝の交差部とこの交差部に前記現像ローラの軸方向に隣接する前記第１および第２傾斜溝の他の交差部との、前記現像ローラの軸方向の中央部での前記第１および第２傾斜溝における前記現像ローラの周方向のピッチＰ（μｍ）が、
   ｎＰ ≠ |γ×（ｖ₁−ｖ₂）|／ｆ （ｎは整数）
   の関係を満たすように設定されていることを特徴とする画像形成装置。

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