(57)【要約】【課題】  現像ロールの剛性に依存することなく、その現像ロールと潜像担持体の間隙を現像ロールの回転軸方向の中央部および両端部においてほとんど差のない状態に保ち、その中央部および両端部に相応する画像部分の濃度についてもほとんど差のない現像を行うことができる現像装置を提供する。【解決手段】  現像ロール（２）の単位長さ当たりのトルクをＴＱとし、圧接ブレード（４）の現像ロール（２）との圧接部の中心（Ｅ）が現像ロール（２）および潜像担持体（１）の回転中心（Ｏ１、Ｏ２）どうしを結ぶ直線（ＣＬ）に対してなす圧接角度をθ１としたとき、そのトルクと圧接角度の積（ＴＱ・θ１）の値Ｐが「１９．４＜Ｐ＜８９．２」という条件を満たすように構成している。【選択図】    図１
2006251419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する潜像担持体に隙間をあけて回転するように設置されて磁性現像剤を外周面に担持して搬送する円筒状の現像ロールと、この現像ロールの内部に設置されてそのロール外周面に担持される磁性現像剤に及ぼす磁界を発生する磁界発生手段と、前記現像ロールの外周面に圧接するように設置されてそのロール外周面に担持される磁性現像剤を摩擦帯電させるとともに層状になるよう規制して通過させる圧接ブレードとを備え、
前記現像ロールの単位長さ当たりのトルクをＴＱとし、前記圧接ブレードの現像ロールとの圧接部の中心が現像ロールおよび潜像担持体の回転中心どうしを結ぶ直線に対してなす圧接角度をθ１としたとき、そのトルクと圧接角度の積（ＴＱ・θ１）の値Ｐが、
１９．４＜Ｐ＜８９．２
という条件を満たすように構成されていることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性現像剤からなる画像を記録媒体に形成するプリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置に使用される現像装置に係り、特に、磁性現像剤を担持して搬送する円筒状の現像ロールが撓むことに起因した濃度差等の問題が発生することを防止できる現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現像装置としては、次のような一成分現像装置がある。その一成分現像装置とは、回転する感光ドラム等の潜像担持体に接近して回転する円筒状の現像ロールの外周面に、そのロール内部に設置されるマグネットロールから発生する磁界により磁性現像剤を担持させた後、そのロール外周面に圧接するように設置される圧接ブレードによる圧接部を通過させることでその磁性現像剤を摩擦帯電させるとともに層状になるように規制して潜像担持体と対向する現像領域まで搬送することにより、その現像領域で潜像担持体の潜像部分に現像剤を付着させて現像を行なうものである。
【０００３】
ところが、このタイプの現像装置においては、その圧接ブレードによる押圧力等の影響を受けて現像ロールが少し撓んだ状態となり、この結果、現像ロールと潜像担持体との隙間が現像ロールの回転軸方向における中央部とその両端部との間で差が生じてしまい、かかる状態で現像される画像にはその中央部と両端部に相応する部分間で濃度差等の画質不良が発生する問題がある。また、このような現像ロールの撓みに起因した濃度むら等の画質不良は、特に現像ロールとして幅広のもの（回転軸方向の長さを増大させたもの）を使用する現像装置において発生しやすい傾向にある。
【０００４】
上記現像ロールの撓みにより発生する濃度差について具体的に説明すると、その現像ロールと潜像担持体との隙間が中央部の方が両端部よりも小さいときは、その現像で得られる画像においてその両端部に相応する画像部分の濃度が中央部に相応する部分に比べて薄くなる。反対に、その隙間が中央部の方が両端部よりも大きいときは、その中央部に相応する画像部分の濃度がその両端部に相応する画像部分の濃度よりも薄くなる。これに対し、その間隙が中央部と両端部とでほぼ同じ値であるときは、画像の濃度が中央部と両端部でほぼ同じとなり濃度差が発生しない。
【０００５】
このような濃度差等の画質不良の発生原因となる現像ロールの撓みを抑制する対策としては、現像ロールを比較的剛性の大きいステンレス材料で作製する対策、現像ロールの外径や肉厚を増加させる対策が考えられる。
【０００６】
この他にも、従来、非磁性円筒体（現像スリーブ）やマグネットロールの撓みによる画像濃度ムラの発生を防止する等の目的で、その非磁性円筒体の両端部にスペーサ等を配置して固定点とし、その固定点を支点として非磁性円筒体の長手方向中央部に生じる撓みの方向がほぼ重力方向となるように特定するか、あるいは、その非磁性円筒体をその長手方向中央部に生じる撓みの円筒体中心から像担持体へ向かう方向成分が２０μｍ以下となるように配設するように構成した現像装置を使用する画像形成装置が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−１４６６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記した対策や特許文献１に記載の現像装置においては、次のような問題がある。
【０００８】
まず、現像ロールをステンレス材料で作製する対策にあっては、コスト高となるため好ましくない。また、現像ロールの外径や肉厚を増加させる対策にあっては、その大径化によって現像ロールや現像装置のレイアウトが難しくなり、その肉厚化によって現像ロールの外周面とマグネットロールの距離が大きくなって十分な磁力が得られなくなる。
【０００９】
一方、特許文献１に記載の現像装置にあっては、現像スリーブの長手方向中央部で発生するほぼ重力方向への撓み自体は許容しており、現像スリーブの内周面とマグネットロールの外面との隙間を確保することや、現像領域において現像スリーブ周面での磁力を長手方向で均一にすることが可能になるとされているが、その現像スリーブと感光ドラムとの間の間隙がどのような状態になっているかが不明である。
【００１０】
また、現像スリーブの撓みは、圧接ブレードの圧接力の違いにより異なったものになること以外にも、たとえば、そのスリーブ外周面と圧接ブレードと圧接部での摩擦力（摩擦抵抗）の違いによっても異なったものになることがあるが、この点（摩擦力の違いによる撓みの影響）について上記提案の現像装置では何ら着目も考慮もされていない。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点等に鑑みてなされたものであり、現像ロールの剛性に依存することなく、その現像ロールと潜像担持体の間隙を現像ロールの回転軸方向の中央部および両端部においてほとんど差のない状態に保ち、その中央部および両端部に相応する画像部分の濃度についてもほとんど差のない現像を行うことができる現像装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の現像装置は、図１に例示するように、回転する潜像担持体（１）に隙間（ＤＲＳ）をあけて回転するように設置されて磁性現像剤を外周面に担持して搬送する円筒状の現像ロール（２）と、この現像ロール（２）の内部に設置されてそのロール外周面に担持される磁性現像剤に及ぼす磁界を発生する磁界発生手段（３）と、前記現像ロール（２）の外周面に圧接するように設置されてそのロール外周面に担持される磁性現像剤を摩擦帯電させるとともに層状になるよう規制して通過させる圧接ブレード（４）とを備え、前記現像ロール（２）の単位長さ当たりのトルクをＴＱとし、前記圧接ブレード（４）の現像ロール（２）との圧接部の中心（Ｅ）が現像ロール（２）および潜像担持体（１）の回転中心（Ｏ１、Ｏ２）どうしを結ぶ直線（ＣＬ）に対してなす圧接角度をθ１としたとき、そのトルクと圧接角度の積（ＴＱ・θ１）の値Ｐが、「１９．４＜Ｐ＜８９．２」という条件を満たすように構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
ここで、上記現像ロール（２）は、図２に例示されるように、感光ドラム等の潜像担持体（１）に対して所定の隙間（ＤＲＳ：現像ギャップ）をあけるため、たとえば、そのロール（２）の両端部側の軸２ａ，２ｂにその現像ロール外径よりも大きい外径（その差分が隙間となる）を有しかつ潜像担持体（１）の外周面の両端部に接触して回転し得るトラッキングロール（５ａ，５ｂ）を回転軸またはロール端部等に適宜取り付けて対応することができる。なお、この構成に制約されるものではない。また、この間隙ＤＲＳは、図２に示すように、現像ロール（２）の現像有効領域内における中央部および両端部で互いに等しい値になることが好ましい。図２中の符号６ａ，６ｂは軸受けを示す。
【００１４】
また、上記単位長さ当りのトルク：ＴＱは、トルクゲージを用い、圧接ブレードを圧接した状態にある現像ロールに対して起動トルクを測定し、現像ロールの長で除することにより得られる。このときのトルクの単位は「Ｎ・ｍ／ｍ」である。
【００１５】
さらに、上記圧接ブレード（４）の圧接角度：θ１は、図３に例示するように、そのブレードの現像ロール（２）と使用時に圧接している部分（圧接部）のロール回転方向（図中の矢印が示す方向）における中心（Ｅ）が上記回転中心どうし（Ｏ２）を結ぶ直線（ＣＬ）となす角度（直線Ｃからロール回転方向にそって圧接ブレードの圧接部Ｚに至る側の角度）を測定することにより得られる。図３中における符号４ａは現像ロール（２）に実際に圧接しているときのブレード板、４ｂはブレード板４ａをその自由端部側に固着して支持する支持プレート、４ｃはその支持プレート４ｂの基端部が固定して取り付けられる支持フレームである。また、符号Ｗで示す範囲は、支持プレート４ｂの自由に弾性変形し得る自由端の長さである。さらに、図３中の二点鎖線で示す部分は、ブレード板４ａの食い込み量βに相当する状態（現像ロール２が存在しないときの圧接ブレードの取り付け状態）を示すものである。
【００１６】
そして、上記トルクと圧接角度の積（ＴＱ・θ１）の値Ｐが「１９．４＜Ｐ＜８９．２」であるという条件は、後述するような理由から得られるものである。また、このときの積は、上記各単位からなるトルク（ＴＱ）および圧接角度（θ１）どうしを単純に掛け合わせたものであり、そのときに得られる数値をＰとしている。この積の値Ｐが「１９．４以下」である場合には、現像ロールと潜像担持体との隙間がその現像ロールの回転軸方向における中央部の方が小さくなり、このためその両端部に相応する画像部分の濃度が中央部に相応する画像部分のそれに比べて薄くなってしまう。反対に、その値Ｐが「８９．２以上」である場合には、同じくその隙間についてその中央部の方が両端部よりも大きくなり、このためその中央部に相応する画像部分の濃度がその両端部に相応する画像部分のそれに比べて薄くなってしまう。
【００１７】
この積の値Ｐが上記範囲に含まれるようにするためには、この値（実際にはトルクと圧接角度）に影響を与え得る構成要素の一部またはすべてを適宜調整すればよい。その構成要素としては、圧接ブレードの圧接角度θ１が含まれることは言うまでもないが、これ以外には、たとえば、圧接ブレードの圧接力や材質、現像ロールの表面粗さ等が挙げられる。
【発明の効果】
【００１８】
このような本発明の現像装置によれば、現像ロールの単位長さ当りのトルクと圧接ブレードの圧接角度との積（ＴＱ・θ１）の値Ｐが前記した特定の範囲に含まれるように構成されるので、特に現像ロールの撓み発生との関係で圧接ブレードの圧接角度の影響に限らずそのブレードの圧接部における摩擦力の影響についても考慮されるようになり、これにより、現像ロールの撓み発生が抑制されて、その現像ロールと潜像担持体の間隙が中央部および両端部においてほとんど差のない状態に保たれるようになる。
【００１９】
この結果、その現像ロールの回転軸方向における中央部および両端部に相応する画像部分の各濃度も互いにほとんど差のない画質良好な現像を行うことができる。しかも、この効果は、上記積の値Ｐが特定の範囲に含まれれば、その現像ロールの剛性に依存することなく得られるようになり、このため、たとえば、現像ロールの大径化や肉厚化を行う必要がなくなり、また、高価なステンレス材料を用いて作製する必要もなくなる。特に、比較的幅広（たとえば、送り幅がＪＩＳ  Ａ３版の短辺サイズ以上の幅）の現像ロールを使用するタイプの現像装置においては、アルミニウム等のような安価な材料を用いて現像ロールを作製することが可能になり、コスト面でも非常に有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図４および図５は、本発明の実施形態を示すものであり、図４は本発明の現像装置を使用する画像形成装置の全体の概要を示す説明図、図５はその現像装置の要部を示す概略断面図である。
【００２１】
［現像装置が使用される画像形成装置について］
この画像形成装置は、たとえば帯電工程、露光工程、現像工程および転写工程からなる電子写真方式を利用したプリンタであり、矢印方向に回転する潜像担持体としての感光ドラム１０１の周囲に、以下のような装置がそれぞれ設置されて構成されている。すなわち、感光ドラム１０の周囲には、そのドラム表面（感光層）を一様に帯電する接触方式等の帯電装置１０２と、帯電後の感光ドラム１０に画像情報に応じた光を照射して静電潜像を形成するＬＥＤアレイ等からなる露光装置１０３と、その静電潜像を現像ロール２０から供給される磁性一成分現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置１０と、そのトナー像を記録用紙等の記録媒体１２０に静電転写する接触方式等の転写装置１０４と、感光ドラム１０の表面を清掃するブレード方式等のクリーニング装置１０５が主にこの順に配置されている。
【００２２】
このうち記録用紙１２０は、その用紙収容部（不図示）から１枚ずつ用紙搬送路を通して送り出されレジストロール１２１により一旦停止された後、転写タイミングにあわせて感光ドラム１０と転写装置１０４の間の転写部に送りこまれるようになっている。また、その転写部の用紙排出側には、トナー像が転写された記録用紙１２０が送り込まれてその未定着トナー像が記録用紙に対して定着処理をする定着装置１３０が設置されている。
【００２３】
このプリンタによる基本的な画像形成（プリント）は、次にようにして行われる。
【００２４】
まず、プリント開始指示を受けて感光ドラム１０１が矢印方向に所定の速度で回転し始めると、その感光ドラム１０１が帯電装置１０２を通過する際に所定の表面電位に帯電され、しかる後、その帯電された感光ドラム１０１部分が露光装置１０３を通過する際に、そのドラム部分に画像情報に応じた光が照射されることで所定の電位からなる静電潜像が形成される。
【００２５】
続いて、この感光ドラム１０１上の静電潜像は、現像装置１０を通過する際にその現像ロール２０から供給される一成分現像剤８により現像されてトナー像として顕像化された後、そのトナー像が感光ドラム１０１の回転により転写装置１０４と対向する転写部まで搬送される。転写部では、前記したように供給される記録用紙１２０に対して感光ドラム１０１上のトナー像が静電的に転写される。ここで、トナー像は、現像装置１０において所定の極性（この例ではマイナス極性）に帯電された一成分現像剤８により形成されているため、転写装置１０３ではその現像剤の帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム１０１上のトナー像が静電的引力により記録用紙１２０側に転移される。
【００２６】
次いで、トナー像が転写された記録用紙１２０は、感光ドラム１０１から剥離された後、その用紙搬送方向下流側にある定着装置１４０に送り込まれて定着処理（加熱加圧など）され、最後に所定の排出収容部にむけて搬送されて収容される。これにより、基本的なプリント動作が終了し、磁性一成分現像剤（磁性トナー）からなる画像が形成された記録用紙１２０が得られる。
【００２７】
［現像装置について］
また、このプリンタに使用される上記現像装置１０は、次のように構成されている。
【００２８】
すなわち、この現像装置１０は、感光ドラム１０１と対向する部位がそのドラムの回転軸方向にそって開口された開口部１１ａと所定量の磁性一成分現像剤８を収容する空間からなる現像剤収容部１１ｂとが形成されたハウジング１１を有しており、その開口部１１ａ側には、その開口から一部を露出させた状態で回転する円筒状の現像スリーブ２０と、この現像スリーブ２０の内部に固定した状態で設置されるマグネットロール３０が設けられている。また、そのハウジング１１の現像剤収容部１１ｂ側には、その収容部１１ｂ内にある磁性一成分現像剤８を攪拌しながら現像スリーブ２０側に供給するように回転する現像剤攪拌部材５０と、この現像剤攪拌部材５０寄りとなる現像スリーブ２０の外周面側に圧接される圧接ブレード４０とが設けられている。
【００２９】
このうち現像スリーブ２０は、所定の長さ、外径および肉厚からなる金属製の円筒体である。また、この現像スリーブ２０は、図２に例示したように、その両端部に形成される回転軸がハウジング１１に軸受け（６ａ，６ｂ）を介して回転可能に取り付けられているとともに、その回転軸にスリーブ外径よりも少し大きい外径からなるトラッキングロール（５ａ，５ｂ）がそれぞれ取り付けられており、そのトラッキングロールを感光ドラム１１の外周面に押し当てた状態で回転させることにより常に感光ドラム１０１と所定の間隙（ＤＲＳ：現像ギャップ）をあけた状態に保たれるようになっている。さらに、現像スリーブ２０は、感光ドラム１０１の回転中心１０１ａを通る垂直線（ＶＬ）に対して所定の角度θ２で対峙するように設置されている。なお、この現像スリーブ２０は、図示されていない回転駆動装置からの動力を受けて矢印方向に所定の速度で回転駆動する。また、現像スリーブ２０と感光ドラム１０１との間に、図示されていない電源から現像用のバイアス（直流を重畳した交流電圧など）が印加されている。
【００３０】
マグネットロール３０は、現像スリーブ２０の内径よりも少し小さい外径からなるロール形態からなものであり、その周囲に現像に必要な複数の磁極（Ｓ，Ｎ）が適宜配置されている。この例では、磁極Ｓ１〜Ｓ３と磁極Ｎ１〜Ｎ３の計６極を配置した構成になっている。このうち磁極Ｓ１は感光ドラム１０１と最も接近している部位に配置した現像用磁極であり、磁極Ｓ２は現像剤攪拌部材５０から現像スリーブ２０側にむけて供給される現像剤８をスリーブ外周面に吸着させて担持されるための吸着担持用磁極である。その他の磁極は、圧接ブレードで層形成された現像剤８の薄層を現像ロールの外周面に吸着させて担持させるための吸着担持用磁極である。
【００３１】
現像剤攪拌部材５０は、線材を所定の形状（クランク形状など）に折り曲げ加工したもの（アジテータなど）であり、現像剤収容部１１ｂ内で矢印方向に回転駆動するように取り付けられている。この現像剤攪拌部材５０は、図示しない回転駆動装置からの動力を得て収容部１１ｂ内で回転することにより、その収容部１１ｂ内に収容されている一成分現像剤８を攪拌しながら現像スリーブ２０側に供給する。
【００３２】
圧接ブレード４０は、ブレード板４１と支持プレート４２との２ピース構造からなるものである。ブレード板４１は、現像スリーブ２０の外周面にその回転軸方向にわたって直接圧接されるものである。また、支持プレート４２は、その自由端側にブレード板４１を取り付けて現像スリーブ２０の所定位置に当接させるように支持する一方で、その自由端部側と反対側になる基端部側がハウジング１１のブレード取付部１１ｃにネジ止め４５等の固定手段で固定される支持プレート４２とで構成されている。
【００３３】
さらに、この圧接ブレード４０は、図３に例示したように、そのブレード板４１が所定の押圧力で現像スリーブ２０の外周面に圧接されてスリーブ外周面が少し食い込んだ状態の圧接部Ｚが形成されるように、その支持プレート４２の取り付け角度、厚さ等が調整される。また、圧接ブレード４０は、そのブレード板４１の圧接部Ｚの幅（スリーブ２０の回転方向の長さ）における中心点（Ｅ）が、感光ドラム１０１の回転中心１０１ａと現像スリーブ２０の回転中心２０ａを結ぶ直線（ＣＬ）に対して所定の角度（圧接角度：θ１）をなすように設置される（図３、図６）。
【００３４】
このような現像装置１０による現像動作は、次のように行われる。
【００３５】
プリント開始指示を受けると、現像スリーブ２０および現像剤攪拌部材５０が回転し始める。これにより、ハウジング１１の現像剤収容部１１ｂにある磁性一成分現像剤８は回転する現像剤攪拌部材５０により攪拌されながら現像スリーブ２０側に送られる。また、現像スリーブ２０では、現像剤攪拌部材５０側により供給される磁性一成分現像剤８がマグネットロール３０の吸着担持用磁極Ｓ２の磁極により主に引き寄せられてスリーブ外周面に付着し、そのスリーブ２０の回転に伴ってその回転方向にむけて搬送される。
【００３６】
次に、この現像スリーブ２０に担持された一成分現像剤８は、圧接ブレード４０のブレード板４１による圧接部Ｚを通過する際に、ブレード板４１によってその通過を規制されながら摩擦帯電されるとともに一様な薄い層状になってスリーブ外周面に担持された状態にされる。
【００３７】
続いて、この薄層状になった一成分現像剤８は、現像スリーブ２０の回転によって感光ドラム１０１と近接対向する現像領域にむけて搬送され、その現像領域を通過する際に、感光ドラム１０１に形成された静電潜像（部分）にむけて（現像用の交流電界を受けながら）その潜像との間で生じる電位差により静電吸引されることで飛翔して付着する。これにより、感光ドラム１０１の潜像は一成分現像剤８によって現像される。
【００３８】
一方、現像領域を通過して現像スリーブ２０上に残る現像剤８は、そのスリーブの回転により再びハウジング１１内に搬送される。またこの際、現像工程により消費された現像剤８が担持されていたスリーブ２０の部分には、収容部１１ｂにある新たな一成分現像剤８が補給される。
【００３９】
［現像スリーブの撓みに起因した問題発生の防止対策について］
そして、このような現像装置１０においては、現像スリーブ２０が撓むことによりその現像有効領域のうち回転軸方向に沿う中央部および両端部で感光ドラム１０１との現像ギャップ（ＤＲＳ）が異なり、それが原因で画像濃度に差が生じるという問題があるが、以下、その撓みによる画質不良の問題を解消するための対策について説明する。
【００４０】
まず、現像スリーブ２０の撓みは、図１などに例示するように、そのスリーブ２０に次の４つの力が加わることにより生じているものと考えられる。
（１）重力：Ｍｇ。
（２）磁力による現像剤付着力：Ｆｔ。
（３）圧接ブレードの押付力：Ｆｂ。
（４）圧接ブレードの摩擦力：Ｆμ。
【００４１】
このことから、この４つの力が働くなかで現像スリーブ２０の撓みによる現像ギャップの中央部と両端部での差をなくすためには、力学的観点から、その現像スリーブ２０の現像ギャップ方向にそって作用する力のベクトルの総和がゼロになれば（つりあえば）よいと推測される。つまり、以下の式（Ａ）を満たせばよいと考えられる。
【００４２】
Ｆｂ・COS(θ１)＋Ｆｔ・COS(θ３)＝Ｆμ・SIN(θ１)＋Ｍｇ・COS(θ２)    …（Ａ）
【００４３】
この式（Ａ）において、その左項は「現像スリーブ２０を感光ドラム１０１方向に近づける力のベクトル成分」であり、その右項は「現像スリーブ２０を感光ドラム１０１方向から遠ざける方向の力のベクトル成分」である。また、この式中の各パラメータは以下に示す内容からなるものである。
【００４４】
圧接ブレードの押付力としての「Ｆｂ」は、Ｆｂ＝１／４・Ｎ・Ｅ・Ｌ・（ｔ／Ｗ）3となる。Ｎはブレード４０（ブレード板４１）の圧接部の量（幅）、Ｅは支持プレート４２のヤング率、Ｌはブレード板４１のスリーブ回転軸方向に沿う長さ、ｔは支持プレート４２の肉厚、Ｗは支持プレート４２の自由端長を示す。また、「θ１」は前述したように圧接ブレード４０の圧接角度である（図１、図３、図６）。
【００４５】
磁力による現像剤付着力は、マグネットロール３０における磁極のうち磁性現像剤８を現像スリーブ２０に吸着担持させるための及ぼす磁力により現像スリーブがマグネットロール側ひいては感光ドラム１０１側に引き付けられるよう作用として働く力である。このような現像剤付着力の「Ｆｔ」は、所定量の現像剤８を付着させた状態での現像スリーブ２０の撓み変化量（現像剤を付着させないときの撓み量と対比する）から換算して求められるものである。また、「θ３」は、マグネットロール３０における複数の磁極のうち上記現像剤付着力：Ｆｔを発生させる可能性の高い吸着保持用磁極Ｓ２の配置角度であり、前記した現像ロールと感光ドラムの各回転中心を結ぶ直線（ＣＬ）となす角度として表されるものである（図１、図６）。
【００４６】
圧接ブレードの摩擦力である「Ｆμ」は、Ｆμ＝μ・Ｆｂとなる。μは、現像剤８を介在させた状態での現像スリーブ２０と圧接ブレード４０の間の（動）摩擦係数を示す。Ｆｂは、前述した圧接ブレードの押付力である。
【００４７】
また、「Ｆμ」はＦμ＝ＴＱ／ｒとなる。ＴＱは現像スリーブ２０の軸トルク、ｒは現像スリーブ２０の半径を示す。ここでＴＱは、Ｆμ＝ＴＱ／ｒの式からＴＱ＝Ｆμ・ｒと表され、これに前述のＦμとＦｂの式を代入すると、以下のように表せる。
ＴＱ＝Ｆμ・ｒ＝１／４・Ｎ・Ｅ・Ｌ・（ｔ／Ｗ）3・ｒ・μ
【００４８】
重力としての「Ｍｇ」は、Ｍｇ＝Ｍ・Ｇとなる。Ｍはスリーブ２０の質量、Ｇは重力加速度を示す。また、「θ２」は感光ドラム１０１に対する現像スリーブ２０の設置角度を示すものであり、前述した感光ドラム１０１の回転中心１０１ａからの垂直線ＶＬとなす角度として表されるものである（図１、図６）。
【００４９】
次に、この知見から、圧接ブレード４０に対する現像ギャップの関係を調べるため、以下の条件の現像装置１０を用意した。
【００５０】
現像スリーブ２０としては、表面粗さＲｚ（ＪＩＳ規格）が９±２μｍで、少なくとも現像有効領域において外径３７ｍｍ、長さ９４９ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの寸法条件からなるアルミニウム製の円筒体を用い、これを図６に示すように感光ドラム１０１に対して設置角度がθ２＝７２°の位置で対向するように設置した。特にこの現像スリーブ２０は、比較的長尺のものであり、ＪＩＳのＡ０版サイズの幅広の記録用紙へのプリントに対応できるものである。また、感光ドラム１０１との現像ギャップ（ＤＲＳ）は、トラッキングロールによりＤＲＳ≒０．４ｍｍ≒４００μｍとなるように設定した。
【００５１】
マグネットロール３０としては、図６に示すように、磁極Ｓ１（磁束密度：６８ｍＴ）、磁極Ｓ２（同：５９ｍＴ）、磁極Ｓ２（同：９７ｍＴ）、磁極Ｎ１（同：１０５ｍＴ）、磁極Ｎ２（同：５７ｍＴ）、磁極Ｎ３（同：６８ｍＴ）の計６極を配置して全体の外径が３２ｍｍとなるものを使用した。磁極Ｓ２については、その設置角度がθ３＝２５°となる位置に配置した。
【００５２】
圧接ブレード４０としては、厚さ０．１２ｍｍ、自由端長１２．９ｍｍのステンレスからなる支持プレート４２（ヤング率：１８６３００Ｎ／ｍｍ2）に、厚さ１ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ９２５ｍｍのシリコーンゴムからなるブレード板４１を取り付けたものを使用し、そのブレード板４１が現像スリーブ２０に対して１．７ｍｍの食い込み量β（図３）となるような条件で設置した。このときの圧接ブレード４０は、暫定的に圧接角度θ１が５０°となる位置に設置した。
【００５３】
また、上記式（Ａ）においてブレード摩擦力（Ｆμ）とトナー押付力（Ｆｔ）が関与していることに注目し、以下のような考察を行った。
【００５４】
ブレード摩擦力は、前記したとおりＦμ＝ＴＱ／ｒとＦμ＝μ・Ｆｂのいずれかで表せる。これにより、ブレードの摩擦力は、Ｆμ＝μ・ＦｂからＦｂ＝Ｆμ／μと変形することができ、これにＦμ＝ＴＱ／ｒを代入するとＦμ＝ＴＱ・μ／ｒとなる。次いで、この式に、前記したＴＱ＝１／４・Ｎ・Ｅ・Ｌ・（ｔ／Ｗ）3・ｒ・μを代入すると、ＴＱ・μ／ｒ＝１／４・Ｎ・Ｅ・Ｌ・（ｔ／Ｗ）3となる。この最後の式について、摩擦抵抗μを求める式に変形すると「μ＝１／４・Ｎ・Ｅ・Ｌ・（ｔ／Ｗ）3・ｒ／ＴＱ」となる。
【００５５】
この最後の式からμを求めるため、式中の各パラメータとして前記した各条件の内容を代入する。Ｎ＝１．７ｍｍ、Ｅ＝１８６３００Ｎ／ｍｍ2、Ｌ＝９２５ｍｍ、ｔ＝０．１２ｍｍ、Ｗ＝１２．９ｍｍ、ｒ＝３７／２＝１８．５ｍｍ。トルクＴＱについては、トルクゲージを用いて実測したところ、ＴＱ＝０．９７Ｎ・ｍ／ｍであった。これらを上記式に代入した結果、μ＝０．８２であった。
【００５６】
また、現像剤押付力：Ｆｔについては、現像スリーブ２０に一成分現像剤８を５００ｇ付着させたときにその現像スリーブの撓み量を非接触変位計（キーエンス社製：ＣＣＤレーザ変位計により測定し、その変化量から両端支持梁の撓み量の計算式「δ＝（５・Ｆｔ・Ｌ3）／（３８４・Ｅ・Ｉ）」で換算したところ、Ｆｔ＝１４．７Ｎ≒１．５ｋｇ・ｆであった。上記計算式におけるＩは、スリーブの断面二次モーメントであってＩ＝π／６４・（ｒ4−（ｒ4−２・Ｓ））と表せる。また、この式中のＳはスリーブの肉厚であり、１．５ｍｍとした。
【００５７】
一方、力学的観点から前記した式（Ａ）を満たすように現像装置１０を構成することが良いことから、その式の左項から右項を引いた値をＦＳ（現像スリーブ２０の現像ギャップ方向に沿って現像スリーブを撓ませる力）として式（Ａ）を変形すると、以下のようになる。
ＦＳ＝Ｆｂ・COS(θ１)＋Ｆｔ・COS(θ３)−［Ｆμ・SIN(θ１)＋Ｍｇ・COS(θ２)］  …（Ｂ）
【００５８】
この撓ませる力：ＦＳによって、中央部のスリーブ撓み量（δcenter）は、前記した両端支持梁の撓み量の計算式を用いてδcenter＝（５・ＦＳ・Ｌ3）／（３８４・Ｅ・Ｉ）…（Ｃ）となる。そして、前記式（Ｂ）および（Ｃ）に圧接角度θ１以外の固定データを代入し、圧接角度θ１を変化させたときの中央部のスリーブ撓み量の変化を求めた。また、そのときの中央部と両端部（中心から４００ｍｍ離れた位置）における撓みの測定データから現像ギャップの差分（ΔＤＲＳ＝「両端部の平均ギャップ」−「中央部のギャップ」）を求めた後、その差分と現像ロールの単位長さあたりのトルクＴＱ別に換算して求めた。このときの結果を図７に示す。
【００５９】
この試験においてトルクＴＱの変更は、圧接ブレード４０の食い込み量：δを変化させることで行った。なお、両端部における現像ギャップ（ＤＲＳ）は、その現像ロール２０の両端部に設置されたトラッキングロールにより固定された状態になるため、現像ロール２０の両端部はほとんど外力によって撓むことがないが、実測すると０．３６ｍｍであり、設定値の０．４ｍｍから０．０４ｍｍだけ小さくなっていた。
【００６０】
図７の結果から、現像ギャップの差分については、トルクの違いにかかわらず、かならず差分＝ゼロになるときがあるものの、圧接ブレードの圧接角度θ１が小さい角度の範囲になるほどプラス側の値（つまり現像ギャップが中央部より両端部のほうが広い場合）になって増える傾向にあり、反対に、その圧接角度θ１が大きい角度の範囲なるほどマイナス側の値（つまり現像ギャップが両端部より中央部のほうが広い場合）になって減る傾向にあることがわかる。また、現像ギャップの差分がゼロになるときの圧接角度θ１については、トルクが大きくなるほど小さい角度になるのに対し、トルクが小さくなるほど大きくなる傾向を示している。
【００６１】
したがって、これらのことから現像ギャップ（ＤＲＳ）の差分の結果には、圧接ブレード４０の圧接角度θ１と現像スリーブ２０のトルクＴＱ（軸トルク）が影響しており関与していることが推測される。
【００６２】
次に、このような図７に示す結果が得られたことにかんがみ、現像ロール２０の単位長さ当りのトルクＴＱ（単位長さ：１ｍｍ）と圧接ブレード４０の圧接角度θ１の積の値を「Ｐ」としたうえで、この積の値Ｐに対する現像ギャップの差分（ΔＤＲＳ）との関係を圧接角度θ１ごとに分けてグラフ化したところ、図８に示すような結果が得られた。
【００６３】
この図８の結果から、積の値Ｐと現像ギャップの差分との間には何らかの傾向性があることがわかる。
【００６４】
そこで、まず、圧接ブレードを用いて一成分現像剤を現像ロール（スリーブ）上で帯電してかつ層状に規制するタイプの現像装置においては、通常、その現像スリーブ２０のトルクとして適用できる範囲が０．４０〜１．３１（Ｎ・ｍ／ｍ）である。このことから、そのトルクＴＱの下限値（０．４０）と上限値（１．３１）を利用して各圧接角度θ１ごとの積（ＴＱ・θ１）の値Ｐの下限値側のプロット点（左端の点）と上限値側のプロット点（右端の点）とをそれぞれ通過する接線近似した式（一次式）を求めると、以下のＰを変数とする一次式（Ｄ）で表される「領域１」が得られる。
−４．３２Ｐ＋１３３．６＜ΔＤＲＳ＜−４．３２Ｐ＋３３５．５    …（Ｄ）
【００６５】
また、上記タイプの現像装置においては、現像ギャップの差分（ΔＤＲＳ）として許容できる範囲が、その濃度差として許容できる範囲と相応する関係にあり、以下の不等式（Ｅ）で表わされる「領域２」となる。なお、ΔＤＲＳはゼロとなることが最高であることは言うまでもない。
−５０μｍ＜ΔＤＲＳ＜５０μｍ            …（Ｅ）
【００６６】
そして、図８の結果について、この領域１および領域２を考慮して見直すと、積（ＴＱ・θ１）の値Ｐがこの２つの領域１，２に含まれる範囲にあるにあるときは、現像ギャップの差分が十分許容できる小さいものになることが言える。これにより、積（ＴＱ・θ１）の値Ｐの最小値と最大値を求めると、Ｐmin＝１９．４、Ｐmax＝８９．２が得られる。
【００６７】
したがって、積（ＴＱ・θ１）の値Ｐが以下の不等式（Ｆ）で示す範囲に含まれるように現像装置１０を構成すれば、現像スリーブ２０をその中央部と両端部における濃度差が発生しにくい現像ギャップの差分（ΔＤＲＳ）の状態にすることが可能になる。
１９．４＜Ｐ＜８９．２                …（Ｆ）
【００６８】
［防止対策の有効性についての確認など］
以下、この式（Ｆ）で表される条件の有効性に関して行なった確認事項とその結果について説明する。
【００６９】
まず、前記したような現像装置１０において、上記式（Ｆ）で表される条件、「１９．４＜Ｐ＜８９．２」を満たすように現像スリーブ２０の位置、マグネットロール３０の磁極、圧接ブレード４０の設置位置などを選定すればよい。しかし、実際には、現像スリーブ２０の位置およびマグネットロール３０の磁極については、以下のような制約があるため固定条件にせざるを得ない場合が多い。
【００７０】
すなわち、現像スリーブの位置については、画像形成装置の内部のレイアウトによる制約（特に記録用紙の搬送路のレイアウトとの関係で設定されることが多い）により相対的にほぼ同じような位置に固定される。また、マグネットロール４０の磁極については、磁極の製造上の制約（特に磁極の位置変更は着磁治具の変更という高額な投資が必要となる）によりほぼ位置決めされる。
【００７１】
このため、実際には、現像ロール２０の位置とマグネットロール３０の磁極の位置は固定条件として、圧接ブレード４０の設置位置（圧接角度θ１）や圧接ブレード４０の食い込み量β、または現像スリーブの表面粗さの条件を前記条件式と照らし合わせながら選定することになる。
【００７２】
まず、前述したような具体的な条件からなる現像装置１０を用意した。この現像装置１０におけるブレード押付力Ｆｂは、前記したＦｂ＝１／４・Ｎ・Ｅ・Ｌ・（ｔ／Ｗ）3との式に前記各設定値を代入して求めたところ、Ｆｂ＝５９．０Ｎ≒６ｋｇｆであった。また、現像剤押付力Ｆｔは、前記したとおりＦｔ＝１４．７Ｎ≒１．５ｋｇｆであった。また、ブレード摩擦力Ｆμは、前記したとおりＦμ＝ＴＱ・Ｌ／ｒであり、現像スリーブ２０の単位長さ当りのトルクＴＱ＝０．９７Ｎ・ｍ／ｍ、Ｌ＝９２５ｍｍ、６ｋｇ・ｆ、ｒ＝１８．５ｍｍであることから、Ｆμ＝４８．４Ｎとなる。
【００７３】
続いて、力学的観点から前記した式（Ａ）を満たすように現像装置１０を構成することが良いことから、現像ギャップ方向に沿って現像スリーブを撓ませる力：ＦＳは前記した式（Ｂ）で表される。そた、この式（Ｂ）を用いると、中央部のスリーブ撓み量（δcenter）は、両端支持梁の撓み量の計算式を用いて同じく前記した式（Ｃ）と表せる。そして、ここでも式（Ｂ）および（Ｃ）に圧接角度θ１以外の固定データを代入し、圧接角度θ１を変化させたときの中央部のスリーブ撓み量の変化を求めた。また、前述したようにそのときの中央部と両端部における撓みの測定データから現像ギャップの差分（ΔＤＲＳ）を求めた。このときの結果を図９に示す。
【００７４】
また、現像装置１０において圧接ブレード４０の圧接角度θ１を３０°、５０°、７５°にそれぞれ設定したときの現像ギャップを前記した非接触変位計を用いて実測し、その測定値を現像ギャップの差分（ΔＤＲＳ）として換算して求めた結果（実測値）を同じく図９に併せて示す。
【００７５】
この図９の結果から、その計算値のデータに基づいて判断すれば、帯電ブレードの圧接角度θ１を約６０°に設定すれば、その中央部および両端部における現像ギャップの差分（ΔＤＲＳ）はほぼなくなり、その現像により得られる画像においても中央部および両端部に相応する部分で画像濃度に差がなく良質な画像が得られることが想定される。また、図９に示されるように、この計算値に対して実測値の結果もほとんど同様の傾向となって差がないことがわかる。
【００７６】
たとえば、実測値データが示すように、圧接角度θ１を３０°に設定した場合には、現像ギャップの差分が＋３００μｍ程度になり、そのときの現像画像も両端部の濃度が中央部よりも薄いものとなった。また、圧接角度θ１を７５°に設定した場合には、現像ギャップの差分が−１００μｍ程度になり、そのときの現像画像も中央部の濃度が両端部よりも少し薄いものとなった。これに対し、圧接角度θ１を５０°に設定した場合には、現像ギャップの差分が＋５０μｍ程度になり、そのときの現像画像は中央部および両端部の濃度がほぼ同じものであった。
【００７７】
これにより、上記条件式（Ｄ）を満たすように設定すれば、現像ギャップの差分が可能な限り小さくなり、中央部および両端部での濃度差のない現像が可能になるため、そのような条件式に基づく設定を行なうことが有効であることを確認できた。
【００７８】
また、上記実測値を測定した際における現像スリーブ２０そのものの撓み量について、そのスリーブを停止した状態および回転させた状態でその中央部および両端部で測定したところ、図１０に示すような結果が得られた。このとき、現像スリーブ２０はその外周面に現像剤を付着した状態であり、速度８６．２ｍｍ／ｓｅｃで回転させた。また、図中において約−４００μｍの位置が感光ドラム１０１の外周面となる関係にある。
【００７９】
この図１０の結果から、停止時状態では、圧接ブレード４０の圧接角度θ１の違いにかかわらず、現像スリーブの中央部の撓みが大きくその中央部での現像ギャップが狭くなっている。これは、前記力学的観点から導いた式（Ａ）から推測できるように現像スリーブ２０を感光ドラム１０１に近づける力のベクトル成分（式Ａの左項の要素）であるＦｂ（ブレード押付力）とＦｔ（磁極によるトナー押付力）の作用が及んでいるためと考えられる。
【００８０】
これに対し、回転状態では、まず圧接ブレード４０の圧接角度θ１の違いにかかわらず、現像スリーブの中央部の撓みがいずれの場合も感光ドラム１０１から離れる方向に変化している。これは、同じく前記式（Ａ）から推測できるように現像スリーブ２０を感光ドラム１０１から遠ざける力のベクトル成分（式Ａの右項の要素）であるＦμ（ブレード摩擦力）の作用が回転により発生して及んでいるためと考えられる。
【００８１】
また、この現像スリーブの中央部の撓みが感光ドラム１０１から離れる方向に変化している傾向は、圧接ブレードの圧接角度θ１が大きくになるにつれて強くなっている。特にその圧接角度θ１が３０°のときから５０°の場合に移行したときには、その傾向により現像スリーブの中央部での現像ギャップが狭くなり両端部における現像ギャップとほぼ同じ方向に変化しているため好ましい。なお、圧接角度が７５°の場合には、現像スリーブの中央部の撓みが感光ドラムから離れすぎる傾向となり、これにより現像スリーブの中央部での現像ギャップが両端部における現像ギャップよりも増えてしまう方向に変化しているため好ましくはない。
【００８２】
以上のことから、この現像装置の現像スリーブの撓み抑制で考慮したブレード摩擦力が有効なものであることがわかる。また、その考慮の際には、圧接ブレード４０の圧接角度θ１を考慮する必要性があることもわかる。
【００８３】
そして、この現像装置１０では、比較的幅広の現像スリーブ２０を用いるが、上記条件式（Ｄ）を満足する構成を採用することにより、その現像スリーブ２０の撓みが抑制されて現像ギャップの中央部および両端部での差がほとんどなくなり、これによって濃度等においても均一性に優れた画質を得ることが可能になる。
【００８４】
また、特に比較的幅広の現像スリーブ２０を使用する場合、従来においては撓み防止等の観点から剛性の高いステンレス材料で製作したスリーブを使用しなければならなかったが、上記の構成により、アルミニウム等の安価な材料で幅広の現像スリーブを製作することができ、コスト面で有利となった。
【００８５】
さらに、上記関係式の適用により、実際の現像装置を試作して確認しなくても、設計段階において関係式と照らし合わせることにより、現像ギャップの差分の発生による画質問題を予測し、しかも回避することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の現像装置における条件式に関連する構成要素を示す説明図である。
【図２】本発明の現像装置における現像ロール（スリーブ）の取り付け状態や条件等を示す説明図である。
【図３】本発明の現像装置における圧接ブレードの設置状態と各構成要素を示す説明図である。
【図４】本発明の現像装置を用いる画像形成装置の一構成例を示す概要図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る現像装置を示す要部断面図である。
【図６】図５の現像装置の主要な構成要素を示す説明図である。
【図７】ブレードの圧接角度に対する現像ギャップの差分の関係をトクル別に示すグラフ図である。
【図８】トルクと圧接角度との積の値に対する現像ギャップの差分の関係をブレードの圧接角度別に示すグラフ図である。
【図９】圧接角度に対する現像ギャップの差分の関係を計算値および実測値で確認した結果を示すグラフ図である。
【図１０】現像スリーブの停止状態および回転状態での各撓み量を実測したときの結果をブレードの圧接角度別に分けて示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００８７】
１…潜像担持体、Ｏ１…潜像担持体の回転中心、２…円筒状の現像ロール、Ｏ２…現像ロールの回転中心、３…磁界発生手段、４，４０…圧接ブレード、８…磁性一成分現像剤（磁性現像剤）、１０…現像装置、２０…現像スリーブ（現像ロール）、２０ａ…スリーブの回転中心、３０…マグネットロール（磁界発生手段）、１０１…感光ドラム（潜像担持体）、１０１ａ…ドラムの回転中心、Ｅ…圧接部の中心、Ｚ…圧接部、ＣＬ…回転中心どうしを結ぶ直線。
【図１】
2006251419.tif 000003
【図２】
2006251419.tif 000004
【図３】
2006251419.tif 000005
【図４】
2006251419.tif 000006
【図５】
2006251419.tif 000007
【図６】
2006251419.tif 000008
【図７】
2006251419.tif 000009
【図８】
2006251419.tif 000010
【図９】
2006251419.tif 000011
【図１０】
2006251419.tif 000012