(57)【要約】【課題】感光体と現像ローラとの間の現像ローラの軸方向におけるギャップが不均一であることに起因して、現像ローラの軸方向において現像ローラからのトナー供給量が不均一になる事態を抑制できるようにする。【解決手段】現像装置は、非磁性一成分現像剤を使用し、現像ローラ６２と可変バイアス回路９１とを備える。現像ローラ６２は回転軸６２ａ方向に内部電極８０ａ〜８０ｃが配置される。可変バイアス回路９１は、現像バイアス電圧を複数の内部電極８０ａ〜８０ｃに供給する電源部９２ａ〜９２ｃ、および上記ギャップが回転軸６２ａ方向において変化することに起因する回転軸６２ａ方向の現像ローラ６２からのトナー供給量の変化を抑制するように、現像バイアス電圧を予め求められた回転軸６２ａ方向の各ギャップに応じて内部電極８０ａ〜８０ｃ毎に制御する電圧制御部９３を有する。【選択図】図８
2011128551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の画像形成装置に使用され、画像形成装置が備える感光体に非磁性一成分現像剤を飛翔させて、前記感光体に形成される静電潜像を前記現像剤により現像する現像装置において、
外周面に前記現像剤を担持するとともに回転駆動され、回転軸の方向に複数の内部電極を並べて配置されている現像ローラと、
前記現像ローラに担持される前記現像剤を前記感光体に飛翔させる方向の電界を発生させる現像バイアス電圧を前記複数の内部電極に供給する電源部、および前記感光体の表面と前記現像ローラの表面との間のギャップが前記回転軸の方向において変化することに起因する前記回転軸の方向における前記現像ローラからのトナー供給量の変化を抑制するように、前記電源部から出力される現像バイアス電圧を予め求められた前記回転軸の方向の各ギャップに応じて前記複数の内部電極毎に制御する電圧制御部を有する可変バイアス手段とを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記電圧制御部は、前記電界による前記感光体と前記現像ローラ間ギャップの電界強度が前記回転軸方向において均一になるように、前記電源部から出力される現像バイアス電圧を前記複数の内部電極毎に制御することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
前記現像ローラは、前記複数の内部電極が前記回転軸の方向に分散して配置され、各内部電極同士の間には絶縁部材が配置され、前記複数の内部電極および前記絶縁部材の外周面が抵抗層にて覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像ローラは、前記複数の内部電極が前記回転軸の方向に互いに絶縁された状態にて隣接して配置され、前記複数の内部電極の外周面が絶縁層にて覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像ローラの複数の内部電極は、中心部に前記回転軸を貫通させる貫通孔を有し、直径が同一の円柱形であり、前記回転軸とは絶縁された状態にて前記回転軸に固定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記抵抗層は、ポリカーボネイトにカーボンブラックを分散した材料からなることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の現像装置と、前記感光体とを備え、電子写真方式にて画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に搭載される現像装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する画像形成装置においては、感光体の表面に静電潜像を形成し、この静電潜像に対して現像装置からトナーを供給して現像し、静電潜像を可視像であるトナー像とする。さらに、感光体の表面に形成されたトナー像を転写媒体である記録紙に転写し、記録紙上のトナー像を定着して堅牢な記録画像としている。
【０００３】
一方、近年では、電子写真方式の画像形成装置とは別に、カラーインクジェット方式の画像形成装置が普及している。このカラーインクジェット方式の画像形成装置は、小型かつ低価格であるため、電子写真方式の画像形成装置においても、同様に、小型化、低価格化が求められている。
【０００４】
このような状況から、電子写真方式に採用される現像装置としては、構造が簡単で小型化が可能な非磁性一成分現像方式が多用されている。前記非磁性一成分現像剤を使用する現像装置では、現像剤担持体である現像ローラが感光体に対して非接触の状態に配置され、現像ローラに直流の現像バイアス電圧が印加され、トナーを現像ローラから感光体の表面に飛翔させる方式が採用されている。なお、現像ローラに印加される現像バイアス電圧は、現像ローラに保持されているトナーを感光体の表面に飛翔させる方向の電界を生じさせるものである。
【０００５】
ところで、上記方式による現像装置では、現像ローラと感光体表面との距離、すなわちギャップの変動により、トナーの飛翔量に大きな差が生じる。このため、現像ローラの回転に応じて上記ギャップが変動する場合には、現像ローラの回転周期に応じて画像にムラが生じるという問題点を有していた。
【０００６】
このような問題を解決する従来の現像装置としては、特許文献１〜３に開示されたものが知られている。これら特許文献１〜３に開示された現像装置では、現像ローラの偏芯に起因した、現像ローラの回転に伴う感光体と現像ローラとの間のギャップ変動を検出し、現像ローラに印加するバイアス電圧をギャップの大きさに応じて制御するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−２０９８５７号公報（平成４年７月３０日公開）
【特許文献２】特開平４−３５０８６３４号公報（平成４年１２月４日公開）
【特許文献３】特開平１１−３０５５２６号公報（平成１１年１１月５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載された構成は、いずれも現像ローラの回転に伴う感光体と現像ローラとの間のギャップ変動を吸収するように現像ローラに印加するバイアス電圧を制御するものである。このため、感光体と現像ローラとの間の現像ローラの軸方向におけるギャップの不均一に起因して、現像ローラの軸方向において現像ローラから感光体へのトナー供給量が不均一になる事態については対応することができない。このため、現像ローラの軸方向において感光体と現像ローラとの間のギャップが不均一な場合に、現像ローラの軸方向において画像濃度が変化する事態を防止することができないという問題点を有している。
【０００９】
そこで、本発明は、感光体と現像ローラとの間の現像ローラの軸方向におけるギャップが不均一であることに起因して、現像ローラの軸方向において現像ローラからのトナー供給量が不均一になる事態を抑制することができる現像装置および画像形成装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の現像装置は、電子写真方式の画像形成装置に使用され、画像形成装置が備える感光体に非磁性一成分現像剤を飛翔させて、前記感光体に形成される静電潜像を前記現像剤により現像する現像装置において、外周面に前記現像剤を担持するとともに回転駆動され、回転軸の方向に複数の内部電極を並べて配置されている現像ローラと、前記現像ローラに担持される前記現像剤を前記感光体に飛翔させる方向の電界を発生させる現像バイアス電圧を前記複数の内部電極に供給する電源部、および前記感光体の表面と前記現像ローラの表面との間のギャップが前記回転軸の方向において変化することに起因する前記回転軸の方向における前記現像ローラからのトナー供給量の変化を抑制するように、前記電源部から出力される現像バイアス電圧を予め求められた前記回転軸の方向の各ギャップに応じて前記複数の内部電極毎に制御する電圧制御部を有する可変バイアス手段とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、可変バイアス手段の電源部は、現像ローラに担持される現像剤を感光体に飛翔させる方向の電界を発生させる現像バイアス電圧を現像ローラの複数の内部電極に供給する。可変バイアス手段の電圧制御部は、感光体の表面と現像ローラの表面との間のギャップが現像ローラの回転軸の方向において変化することに起因する回転軸の方向における現像ローラからのトナー供給量の変化を抑制するように、電源部から出力される現像バイアス電圧を予め求められた回転軸の方向の各ギャップに応じて複数の内部電極毎に制御する。
【００１２】
これにより、感光体と現像ローラとの間の現像ローラの軸方向におけるギャップが不均一であることに起因して、現像ローラの軸方向において現像ローラからのトナー供給量が不均一になる事態を抑制することができる。
【００１３】
上記の現像装置において、前記電圧制御部は、前記電界による前記感光体表面の電位分布が前記回転軸方向において均一になるように、前記電源部から出力される現像バイアス電圧を前記複数の内部電極毎に制御する構成としてもよい。
【００１４】
上記の構成によれば、可変バイアス手段の電圧制御部は、感光体の表面と現像ローラの表面との間のギャップが現像ローラの回転軸の方向において変化することに起因する回転軸の方向における現像ローラからのトナー供給量の変化を抑制するために、複数の内部電極に現像バイアス電圧が供給されて生じる電界による感光体と現像ローラ間ギャップの電界強度が回転軸方向において均一になるように、電源部から出力される現像バイアス電圧を複数の内部電極毎に制御する。
【００１５】
これにより、感光体と現像ローラとの間の現像ローラの軸方向におけるギャップが不均一であることに起因して、現像ローラの軸方向において現像ローラからのトナー供給量が不均一になる事態を抑制することができる。
【００１６】
上記の現像装置において、前記現像ローラは、前記複数の内部電極が前記回転軸の方向に分散して配置され、各内部電極同士の間には絶縁層が配置され、前記複数の内部電極および前記絶縁層の外周面が抵抗層にて覆われている構成としてもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、複数の内部電極が回転軸の方向に分散して配置されている構成であっても、複数の内部電極および絶縁層の外周面が抵抗層にて覆われているので、複数の内部電極に現像バイアス電圧が供給されて生じる電界による感光体表面の電位分布を回転軸方向において均一にすることができる。
【００１８】
上記の現像装置において、前記現像ローラは、前記複数の内部電極が前記回転軸の方向に互いに絶縁された状態にて隣接して配置され、前記複数の内部電極の外周面が絶縁層にて覆われている構成としてもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、複数の内部電極が回転軸の方向に互いに絶縁された状態にて隣接して配置されているので、複数の内部電極の外周面を抵抗層ではなく絶縁層にて覆うことによっても、複数の内部電極に現像バイアス電圧が供給されて生じる電界による感光体表面の電位分布を回転軸方向において均一にすることができる。
【００２０】
上記の現像装置において、前記現像ローラの複数の内部電極は、前記回転軸方向に一定の幅を有するリング形状であり、前記回転軸とは絶縁された状態にて前記回転軸に固定されている構成としてもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、現像ローラは、複数の内部電極を有する構成であっても、回転軸方向において均一径のものを容易に形成することができる。
【００２２】
上記の現像装置において、前記抵抗層は、ポリカーボネイトにカーボンブラックを分散した材料からなる構成であってもよい。
【００２３】
上記の構成によれば、カーボンブラックは、例えばイオン導電化剤と比較して湿度の影響が小さいので、経時変化の小さい抵抗層を得ることができる。
【００２４】
本発明の画像形成装置は、上記のいずれかの現像装置と、前記感光体とを備え、電子写真方式にて画像を形成することを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によれば、現像装置における可変バイアス手段の電源部は、現像ローラに担持される現像剤を感光体に飛翔させる方向の電界を発生させる現像バイアス電圧を現像ローラの複数の内部電極に供給する。現像装置における可変バイアス手段の電圧制御部は、感光体の表面と現像ローラの表面との間のギャップが現像ローラの回転軸の方向において変化することに起因する回転軸の方向における現像ローラからのトナー供給量の変化を抑制するように、電源部から出力される現像バイアス電圧を予め求められた回転軸の方向の各ギャップに応じて複数の内部電極毎に制御する。
【００２６】
これにより、感光体と現像ローラとの間の現像ローラの軸方向におけるギャップが不均一であることに起因して、現像ローラの軸方向において現像ローラからのトナー供給量が不均一になる事態を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の構成によれば、感光体と現像ローラとの間の現像ローラの軸方向におけるギャップが不均一であることに起因して、現像ローラの軸方向において現像ローラからのトナー供給量が不均一になる事態を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態の現像装置を備えた画像形成装置の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した現像装置の概略の構成を示す縦断面図である。
【図３】図２に示した現像ローラと感光体ドラムとの理想的な位置関係を示す説明図である。
【図４】図４（ａ）は、図３に示した現像ローラの軸方向が感光体ドラムの軸方向に対して傾斜している状態の一例を示す説明図、図４（ｂ）は、図３に示した現像ローラの軸方向が感光体ドラムの軸方向に対して傾斜している状態の他の例を示す説明図である。
【図５】図３に示した現像ローラの軸方向中央部が、軸端部に対して偏芯した状態となっている例を示す説明図である。
【図６】図３に示した現像ローラのローラ部の中央部が偏芯している場合において、その中央部に対応する部分の画像の濃度（ＩＤ）と時間との関係を示すグラフである。
【図７】図３に示した現像ローラのローラ部の中央部が偏芯している場合において、その中央部に対応する部分の印刷画像の濃度変化の様子を示す説明図である。
【図８】図８（ａ）は図３に示した現像ローラの内部構造、およびこの現像ローラに現像バイアス電圧を供給する構成を示す説明図、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図９】図９（ａ）は、図８に示した現像ローラの各内部電極に対して可変バイアス回路の電源部を接続するための構造を現像ローラの縦断面図によって示す説明図、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図１０】現像バイアス電圧が−４５０Ｖの場合の、現像ギャップδ（横軸）と画像濃度ＩＤ（縦軸）との関係を示すグラフである。
【図１１】現像ギャップが０．１５ｍｍおよび０．１８ｍｍの場合の、現像バイアス電圧（横軸）と画像濃度ＩＤ（縦軸）との関係を示すグラフである。
【図１２】図８に示した現像ローラの傾斜方向と各内部電極に印加される現像バイアス電圧と画像濃度との関係を示す説明図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態の現像装置における現像ローラの内部構造、およびこの現像ローラに現像バイアス電圧を供給する構成を示す説明図である。
【図１４】図８に示した構成において、画像濃度が図６に示すように変化する場合の現像ローラの内部電極に対する電源部の出力電圧と時間との関係を示すグラフである。
【図１５】図８に示した現像ローラの偏芯状態と各内部電極に印加される現像バイアス電圧と画像濃度との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。
図１は、本実施の形態の現像装置を備えた画像形成装置の全体構成を示す縦断面図である。
【００３０】
図１に示す画像形成装置１は、印刷モードとしてコピーモード（複写モード）、プリンタモードおよびＦＡＸモードによる動作を行うことができる。これら印刷モードのうち、いずれのモードにより動作を行うかは、画像形成装置１が備える操作部（図示せず）に対する操作入力や、画像形成装置１と接続されたパーソナルコンピュータ等の外部ホスト装置からの印刷ジョブの受信に応じて、後述する制御部により選択される。
【００３１】
図１に示すように、画像形成装置１は、スキャナである原稿読取り部１０、給紙部２０、印刷部３０および排紙部４０を有している。原稿読取り部１０は最上部に配置され、排紙部４０および印刷部３０は原稿読取り部１０の下方に配置され、給紙部２０は最下部に配置されている。
【００３２】
ここで、上記印刷モードの動作の一例として、コピーモードの動作について説明する。
画像形成装置１により用紙に画像を印刷する場合には、ユーザにより給紙部２０の給紙カセット２１あるいは画像形成装置１の側面に設けられた手差しトレイ２３に用紙が配置される。この状態において、ユーザにより、原稿読取り部１０のプラテンガラス１１上に原稿が載置された後、画像形成装置１の前面部に配置された操作パネル（図示せず）の条件入力キー（印刷枚数、印刷倍率等々）に対して入力操作が行われ、さらにスタートキーが操作されると、コピー動作を開始する。
【００３３】
画像形成装置１では、スタートキーが操作されると、メイン駆動モータ（図示せず）が始動し、各駆動ギヤが回転する。その後、給紙ローラ２２または２２ａが回転して用紙が装置内へ給紙され、給紙された用紙はレジストローラ３１に到達して捕捉される。このレジストローラ３１により、用紙は、感光体ドラム（像担持体）３２上に形成される画像の先端部（画像形成開始部）と同期をとるために一時停止され、用紙の先端部が均一にレジストローラ３１に押しつけられて用紙の先端位置の補正が行なわれる。
【００３４】
一方、原稿読取り部１０においては、コピーランプ１２ａ（光源）が点灯し、コピーランプユニット１２が矢印Ｃ方向へ移動することで露光が開始される。コピーランプ１２ａにより原稿に照射された光は、原稿の画像情報を含む反射光となる。この反射光は、コピーランプユニット１２に設けられた第１ミラー１２ｂ、第２ミラー１３、第３ミラー１４および光学レンズ１５を経てＣＣＤ１６へ入力されることにより、ＣＣＤ１６にて読み取られる。
【００３５】
ＣＣＤ１６にて読み取られた光の画像情報は、ＣＣＤ回路（図示せず）にて電気信号の画像情報に変換される。その画像情報は、所定の画像処理が行われた後、レーザスキャナユニット３３へプリントデータとして送信される。
【００３６】
他方、感光体ドラム３２の表面は、帯電ユニット３４により所定の負の電位に均一に帯電される。
【００３７】
次に、レーザスキャナユニット３３では、回転方向に複数の反射面を有したポリゴンミラーおよび各種光学系により、半導体レーザから出射されたレーザ光が偏向されながら感光体ドラム３２へ照射される。これにより、感光体ドラム３２上に原稿画像に応じた静電潜像が形成される。
【００３８】
その後、現像装置５９の負の直流電位に印加された現像ローラ６２により、現像装置５９内のトナーが、回転する感光体ドラム３２の表面に供給され、感光体ドラム３２に形成されている静電潜像が現像される。
【００３９】
また、レジストローラ３１により捕捉された用紙は、感光体ドラム３２のトナー像とタイミングを合わせて、レジストローラ３１により感光体ドラム３２方向へ搬送される。この用紙には、例えばコロナチャージャを備える転写ユニット３６により、感光体ドラム３２上のトナーが転写される。感光体ドラム３２上の残留したトナーは、クリーナーユニット３７のクリーニングブレード３７ａによって掻き取られ、回収される。その後、感光体ドラム３２の表面は、帯電ユニット３４へ移動する途中で除電装置３９により必要に応じて除電される。
【００４０】
トナー像が転写された用紙は、定着装置３８の加熱ローラ３８ａと加圧ローラ３８ｂとの間に送られ、この間を通過する際に、熱と圧力が加えられる。これにより、用紙上の未定着トナーが溶融され、用紙に固着される。その後、用紙は、排紙ローラ４１により排紙トレイ４２に排出される。なお、加熱ローラ３８ａは、その内部に設けられた加熱ヒータ３８ｃによって加熱される。
【００４１】
また、原稿読取り部１０では、原稿トレイ１９に原稿が載置されていることがセンサ（図示せず）により検出されている状態においてスタートキー操作されると、給紙ローラ５１が回転し、原稿トレイ１９上の原稿が原稿読取り部１０内へ送出される。この原稿は、搬送経路Ｒｔ１を搬送される。搬送経路Ｒｔ１には、レジストローラ５３が設けられており、このレジストローラ５３によって原稿が捕捉され、原稿先端の位置決めが行われる。その後、原稿は、レジストローラ５３により所定のタイミングで原稿読み取り位置へ搬送される。原稿読み取り位置では、コピーランプユニット１２が所定の停止位置で停止したまま搬送中の原稿を露光する。この露光により、原稿からの前述の反射光が得られる。また、画像が読み取られた原稿は、原稿排出部１８へ排出される。
【００４２】
図２は、図１に示した現像装置５９の概略の構成を示す縦断面図である。
現像装置５９は、非磁性の一成分現像剤である非磁性のトナーを使用するものである。なお、同図において符号６０はトナーを示している。
【００４３】
図２に示すように、現像装置５９は、トナーを収容する現像槽６１を備え、この現像槽６１内に、トナーを担持して感光体ドラム３２に供給する現像ローラ６２、およびトナーを撹拌し搬送する撹拌搬送部材６３〜６５が設けられている。これら各部材は同図に矢印にて示す方向（反時計方向）に回転する。
【００４４】
現像ローラ６２は、その回転軸が感光体ドラム３２の回転軸と平行になるように、感光体ドラム３２と対向して配置されている。現像ローラ６２の両端部は、現像槽６１の側壁部に回転可能となるように支持されている。また、現像ローラ６２の外周面と感光体ドラム３２の外周面との間には、所定のギャップが形成されている。
【００４５】
トナーは、現像槽６１内において、現像ローラ６２の上流に設けられたトナー供給ローラ６６の表面に吸着され、トナー供給ローラ６６から現像ローラ６２に供給される。
【００４６】
現像ローラ７６２の上方にはドクターブレード６８が設けられている。ドクターブレードは、先端部にウレタンゴム部材６７を有し、後端部部に固定用の板金７１，７２を有し、ウレタンゴム部材６７と板金７１，７２との間に、板ばね部７４を有する。板金７１，７２は、板ばね部７４を挟み込んだ構造であり、ビス７３によって現像槽６１に固定されている。
【００４７】
板ばね部７４は、薄くばね性を有した金属板金からなり、そのばね性によってウレタンゴム部材６７を一定の圧力で現像ローラ６２に押し付けている。これにより、現像ローラ６２上に一定の電荷を有するように帯電をしたトナー層が担持される。現像ローラ６２に担持されたトナーは、現像ローラ６２と感光体ドラム３２との電位差に応じて、現像ローラ６２から感光体ドラム３２に供給される。これにより、感光体ドラム３２上の静電潜像は、トナーにて現像されトナー像となる。
【００４８】
現像槽６１は、例えば硬質の合成樹脂からなり、外観が略直方体形状を有する容器状部材である。現像槽６１内において、第１撹拌搬送部材６５および第２撹拌搬送部材６３はトナーの攪拌および主に回転方向へのトナーの搬送を行う。これら第１および第２撹拌搬送部材６５，６３は共に回転軸の周囲に設けられた薄い樹脂製、例えばＰＥＴ製の羽を有している。また、第３撹拌搬送部材６４は、例えば硬質の合成樹脂製のスクリュー状の回転部材であって、トナーの攪拌および主に軸方向へのトナーの搬送を行う。
【００４９】
第２撹拌搬送部材６３とトナー供給ローラ６６との間には、中間壁部材６９が設けられている。中間壁部材６９は、例えば合成樹脂からなる平板状の部材であり、現像槽６１の長手方向（現像ローラ６２の軸方向）に延び、現像槽６１の底部から立ち上がるよう設けられている。中間壁部材６９の中央部には開口穴７０が形成され、現像槽６１内において、第２撹拌搬送部材６３からトナー供給ローラ６６へのトナーの流動が可能となっている。
【００５０】
トナー供給ローラ６６は、芯金のまわりに円筒状の例えば発泡ウレタンからなる多孔性弾性部材が設けられたものである。トナー供給ローラ６６では、多孔性弾性部材の孔部にトナーを吸着させつつ、外周部が現像ローラ６２の外周部と接触することにより、トナーを現像ローラ６２に供給する。また、現像後には、現像ローラ６２に残った余分のトナー層をクリーニングする。
【００５１】
なお、本実施の形態において、現像ローラ６２の外形は１６ｍｍ、感光体ドラム３２の外径は３０ｍｍ、トナー供給ローラ６６の外径は１６ｍｍ、プロセス速度は１４５ｍｍ／ｓｅｃとなっている。
【００５２】
図３は、図２に示した現像ローラ６２と感光体ドラム３２との理想的な位置関係を示す説明図である。同図では、現像ローラ６２の外周面と感光体ドラム３２の外周面との間のギャップδ（以下、現像ギャップδと称する）が現像ローラ６２の軸方向において均一となっている。
【００５３】
しかしながら、実際には、上記現像ギャップδは、現像装置５９の製造上のばらつき等により、図４（ａ）に示すように、
δ2  ＜  δ  ＜  δ1  となること、あるいは、図４（ｂ）に示すように、
δ3  ＜  δ  ＜  δ4  となることがある。なお、図４（ａ）は、現像ローラ６２の軸方向が感光体ドラム３２の軸方向に対して傾斜している状態の一例を示す説明図、図４（ｂ）は、現像ローラ６２の軸方向が感光体ドラム３２の軸方向に対して傾斜している状態の他の例を示す説明図である。
【００５４】
さらには、図５に示すように、現像ローラ６２の回転軸６２ａの両端側の軸端部６２ａ１，６２ａ２は、感光体ドラム３２の軸方向に対して平行であったとしても、現像ローラ６２の中央部が、軸端部６２ａ１，６２ａ２（感光体ドラム３２の軸方向）に対して偏芯した状態（歪んだ状態）となることがある。図５は、現像ローラ６２の中央部が、軸端部６２ａ１，６２ａ２に対して偏芯した状態となっている例を示す説明図である。この場合、現像ローラ６２が回転すると、現像ローラ６２の軸端部６２ａ１，６２ａ２間のローラ部６２ｂは、中央部が感光体ドラム３２に接近し、現像ギャップδがδ７となる状態（６２ｂ１）と感光体ドラム３２から離れ、現像ギャップδがδ８となる状態（６２ｂ２）とに振れることになる。したがって、上記現像ギャップδは、現像ローラ６２の回転に伴い、最小のギャップδ7と最大のギャップδ8との間で変動する。
【００５５】
図５に示した状態の現像ローラ６２にて現像を行った場合、図６に示すように、現像ローラ６２の中央部に対応する部分の画像濃度（ＩＤ）は、現像ローラ６２の回転に伴い、一定周期にて濃淡を繰り返すことになる。この場合の印刷画像（現像ローラ６２のローラ部６２ｂの中央部に対応する部分の画像）は、図７に示すように、搬送方向において周期的に濃淡が変化したものとなる。なお、図６は、現像ローラ６２のローラ部６２ｂの中央部に対応する部分の画像の濃度（ＩＤ）と時間との関係を示すグラフであり、図７は、現像ローラ６２のローラ部６２ｂの中央部に対応する部分の印刷画像の濃度変化の様子を示す説明図である。また、画像濃度は、ポータブル分光測色濃度計（商品名：Ｘ−Ｒｉｔｅ  ９３９、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて測定することができる。
【００５６】
上記のように、現像ローラ６２の外周面と感光体ドラム３２の外周面との間のギャップδ（現像ギャップδ）が現像ローラ６２の偏芯により回転に伴い不均一となっている場合には、所定量のトナーを現像ローラ６２から感光体ドラム３２に飛翔させるのに必要な電界の強さが現像ローラ６２の回転に伴い不均一となる。また、図４のように現像ローラ６２の外周面と感光体ドラム３２の外周面との間のギャップδ（現像ギャップδ）が現像ローラ６２の軸方向において不均一となっている場合には、現像ローラ６２に対し軸方向において均一のバイアス電圧を印加すると、現像ローラ６２の軸方向において、感光体ドラム３２の表面に与えられるトナー量が現像ローラ６２の軸方向において不均一となる。この結果、用紙上に形成される画像の濃度が現像ローラ６２の軸方向において不均一となる。そこで、本実施の形態の現像装置５９は、このような問題を解決できるように構成されている。
【００５７】
本実施の形態の現像装置５９は、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す現像ローラ６２を備えている。図８（ａ）は図３に示した現像ローラの内部構造、およびこの現像ローラに現像バイアス電圧を供給する構成を示す説明図、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００５８】
図８（ａ）に示すように、現像ローラ６２は、複数の内部電極８０、回転軸６２ａ、絶縁部材８１および抵抗層８２を有している。現像ローラ６２は、従来、例えばアルミニウム製の金属シャフトにより形成されていたが、本実施の形態では、図８（ａ）に示すような構造となっている。なお、現像ローラ６２においては、絶縁部材８１の領域が、抵抗層８２にて形成されていてもよい。本実施の形態において、内部電極８０（絶縁部材８１）の直径は、１４ｍｍであり、抵抗層８２における現像ローラ６２の径方向の厚さγは１ｍｍである。
【００５９】
内部電極８０の数は特に限定されないが、本実施の形態においては３個の内部電極８０ａ〜８０ｃを有するものとしている。各内部電極８０ａ〜８０ｃは、例えば、直径が同一の円柱形を有し、内部電極８０ａ，８０ｃはローラ部６２ｂの両端部に配置され、内部電極８０ｂはローラ部６２ｂの中央部に配置されている。なお、内部電極８０ａ〜８０ｃの形状は、現像ローラ６２の全周にわたって均一径であれば、円柱形に限定されず、リング状あるいは円板形であってもよい。
【００６０】
各内部電極８０ａ〜８０ｃは、図８（ｂ）に示すように、中心部に貫通孔８０ｈが形成され、この貫通孔８０ｈを回転軸６２ａが貫通している。すなわち、内部電極８０ａ〜８０ｃは、回転軸６２ａにより貫通された状態で、回転軸６２ａに固定されている。ただし、各内部電極８０ａ〜８０ｃと回転軸６２ａとは電気的に絶縁されている。
【００６１】
絶縁部材８１は、内部電極８０ａと内部電極８０ｂとの間、および内部電極８０ｂと内部電極８０ｃとの間に設けられている。絶縁部材８１は、電気的絶縁性を有する例えばポリカーボネイトなどの合成樹脂にて形成されている。
【００６２】
抵抗層８２は、各内部電極８０ａ〜８０ｃおよび各絶縁部材８１の外周面、および内部電極８０ａと内部電極８０ｃとの軸方向外側の端面を覆っている。抵抗層８２は、例えばポリカーボネイトなどの合成樹脂にカーボンブラックを分散させた高抵抗の材料にて形成されている。なお、抵抗層８２の抵抗値は、１０５〜１０７Ωの範囲であることが好ましい。また、抵抗層８２の樹脂としては、ポリカーボネイトに限定されず、同様の機能を有するものであればよい。また、現像ローラ６２のローラ部６２ｂの外周面を主に樹脂からなる抵抗層８２にて覆った構成は、ローラ部６２ｂの外周面の状態、例えば表面粗さや摩擦係数が均一となるので、現像ローラ６２によるトナーの搬送ムラ、および画像濃度ムラの抑制に寄与することができる。
【００６３】
現像ローラ６２の内部電極８０ａ〜８０ｃには、可変バイアス回路（可変バイアス手段）９１から直流の現像バイアス電圧が印加されるようになっている。可変バイアス回路９１は各内部電極８０ａ〜８０ｃに対して互いに異なる現像バイアス電圧を供給可能である。このために、可変バイアス回路９１は、各内部電極８０ａ〜８０ｃに対応する、出力電圧を調整可能な電源部９２ａ〜９２ｃと、電源部９２ａ〜９２ｃの出力電圧を制御する電圧制御部９３とを備えている。
【００６４】
なお、電源部９２ａ〜９２ｃから現像ローラ６２の対応する内部電極８０ａ〜８０ｃに印加される現像バイアス電圧（直流電圧）は、現像ローラ６２の表面に担持されているトナーを感光体ドラム３２の表面に飛翔させる方向の電界を生じさせるものである。
【００６５】
電圧制御部９３が電源部９２ａ〜９２ｃの出力電圧を制御（設定）する場合において、電圧制御部９３では、例えば各内部電極８０ａ〜８０ｃの位置の現像ギャップδに対応した、各電源部９２ａ〜９２ｃの最適な出力電圧を演算して求める。この出力電圧については、各内部電極８０ａ〜８０ｃの位置についての現像ギャップδが可変バイアス回路９１へ入力された時点において、電圧制御部９３が予め演算しておき、内部のメモリに保持していてもよい。なお、現像ギャップδの測定は、作業者がレーザー測定装置など周知の手段を用いて行うことができ、測定した現像ギャップδは作業者が可変バイアス回路９１に対して入力するようにしてもよい。
【００６６】
図９（ａ）は、図８に示した現像ローラ６２の各内部電極８０ａ〜８０ｃに対して可変バイアス回路９１の電源部９２ａ〜９２ｃを接続するための構造を現像ローラ６２の縦断面図によって具体的に示す説明図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図であり、図８（ｂ）に対応するものである。
【００６７】
図９に示すように、現像ローラ６２の回転軸６２ａの一方の端部には、複数の給電リング８３が取り付けられている。これら給電リング８３は、各内部電極８０ａ〜８０ｃに対応して給電リング８３ａ〜８３ｃの３個が設けられている。各給電リング８３ａ〜８３ｃは、互いに絶縁され、かつ回転軸６２ａとも絶縁されている。
【００６８】
各給電リング８３は給電線８４により対応する内部電極８０と接続されている。具体的には、給電リング８３ａは給電線８４ａにより内部電極８０ａと接続され、給電リング８３ｂは給電線８４ｂにより内部電極８０ｂと接続され、給電リング８３ｃは給電線８４ｃにより内部電極８０ｃと接続されている。給電線８４ａ〜８４ｃを設けるために、回転軸６２ａには溝部６２ａ３が形成されており、この溝部６２ａ３に給電線８４ａ〜８４ｃが配されている。
【００６９】
回転軸６２ａとともに回転する給電リング８３ａ〜８３ｃと可変バイアス回路９１の電源部９２ａ〜９２ｃとの接続は、給電ブラシ８５ａ〜８５ｃを介して行われている。すなわち、各給電リング８３ａ〜８３ｃに対しては、対応する給電ブラシ８５ａ〜８５ｃが接触するように配置され、各給電ブラシ８５ａ〜８５ｃには対応する電源部９２ａ〜９２ｃが接続されている。なお、給電リング８３ａ〜８３ｃと電源部９２ａ〜９２ｃとの接続は、給電ブラシ８５ａ〜８５ｃに代えて、導電性を有する板ばねにより行ってもよい。
【００７０】
上記の構成において、現像装置５９が現像動作を行う場合、現像ローラ６２の各内部電極８０ａ〜８０ｃには、可変バイアス回路９１の電源部９１ａ〜９１ｃから現像バイアス電圧が印加される。この場合、電源部９１ａ〜９１ｃからの出力電圧は、現像ギャップδが現像ローラ６２の軸方向において異なる場合であっても、この現像ギャップδの相違による現像ローラ６２から感光体ドラム３２へのトナーの供給量の不均一を解消するように、すなわち現像ローラ６２の軸方向において現像ローラ６２から感光体ドラム３２へのトナーの供給量が均一となるように設定される。換言すると、各内部電極８０ａ〜８０ｃに現像バイアス電圧が印加されることにより発生した電界による感光体ドラム３２表面の電位分布が、回転軸６２ａの方向において均一になるように、内部電極８０ａ〜８０ｃに供給される現像バイアス電圧が内部電極８０ａ〜８０ｃ毎に設定される。
【００７１】
ここで、現像ギャップδ（μｍ）と画像濃度ＩＤとの関係は図１０のようになる。なお、図１０は、現像バイアス電圧が−４５０Ｖの場合の、現像ギャップδ（横軸）と画像濃度ＩＤ（縦軸）との関係を示すグラフである。同図から明らかなように、現像ギャップδが広がるに連れて、画像濃度ＩＤが低下する。これは、現像バイアス電圧が同一であれば、現像ギャップδが広がるに連れて、現像ローラ６２から感光体ドラム３２へトナーが飛翔し難くなることによる。すなわち、現像ギャップδが変化すれば画像濃度が変化する。
【００７２】
また、現像バイアス電圧（Ｖ）と画像濃度ＩＤとの関係は図１１のようになる。なお、図１１は、現像ギャップδが０．１５ｍｍおよび０．１８ｍｍの場合の、現像バイアス電圧（横軸）と画像濃度ＩＤ（縦軸）との関係を示すグラフである。同図から明らかなように、現像バイアス電圧が高くなるに連れて、画像濃度ＩＤが上昇する。これは、現像ギャップδが同一であれば、現像バイアス電圧が高くなるに連れて、現像ローラ６２から感光体ドラム３２へトナーを飛翔させる電界が強くなり、現像ローラ６２から感光体ドラム３２へトナーが飛翔し易くなることによる。すなわち、現像バイアス電圧が変化すれば画像濃度が変化する。
【００７３】
そこで、本実施の形態の現像装置５９では、現像ローラ６２の軸方向の現像ギャップδの変化に応じて、可変バイアス回路９１から現像ローラ６２の各内部電極８０ａ〜８０ｃに印加する現像バイアス電圧を個々に変化させている。
【００７４】
例えば、図４（ａ）に示すように、感光体ドラム３２に対して現像ローラ６２が傾斜しており、同図に示す左端の現像ギャップδ１が右端の現像ギャップδ２よりも広くなっている場合、各電源部９２ａ〜９２ｃからの出力電圧Ｖ９２ａ〜Ｖ９２ｃは、
Ｖ９２ａ＞Ｖ９２ｂ＞Ｖ９２ｃ
となる。
【００７５】
一方、図４（ｂ）に示すように、感光体ドラム３２に対して現像ローラ６２が傾斜しており、同図に示す左端の現像ギャップδ３が右端の現像ギャップδ４よりも狭くなっている場合、各電源部９２ａ〜９２ｃからの出力電圧Ｖ９２ａ〜Ｖ９２ｃは、
Ｖ９２ａ＜Ｖ９２ｂ＜Ｖ９２ｃ
となる。
【００７６】
上記のように、可変バイアス回路９１の電源部９１ａ〜９１ｃの出力電圧を設定することにより、感光体ドラム３２に対して現像ローラ６２が傾斜しており、現像ギャップδが現像ローラ６２の軸方向において変化している場合であっても、この現像ギャップδの変化に起因して、現像ローラ６２の軸方向において、現像ローラ６２から感光体ドラム３２へのトナー供給量が不均一になり、その結果、画像濃度が不均一になる事態を解消することができる。
【００７７】
上記のような、現像ローラ６２の傾斜方向と各内部電極８０ａ〜８０ｃに印加される現像バイアス電圧と画像濃度との関係を示すと図１２に示すものとなる。図１２は、現像ローラ６２の傾斜方向と各内部電極８０ａ〜８０ｃに印加される現像バイアス電圧と画像濃度との関係を示す説明図である。
【００７８】
また、本実施の形態では、複数の内部電極８０ａ〜８０ｃが現像ローラ６２の内部に現像ローラ６２の軸方向に分散して配置されている。したがって、各内部電極８０ａ〜８０ｃに電源部９２ａ〜９２ｃから現像バイアス電圧が印加されることによって発生する電界の強さは、内部電極８０ａ〜８０ｃの位置においてピークとなり、内部電極８０ａ〜８０ｃから離れるに従って低下するような分布となる。しかしながら、このような電界の強さの分布の凹凸は、現像ローラ６２のローラ部６２ｂの外周面が抵抗層８２にて覆われていることにより、現像バイアス電圧の大きさに応じた相対的な大小関係を維持しながらも緩和され平坦化される。これにより、各内部電極８０ａ〜８０ｃに対応する位置においてのみ現像ローラ６２から感光体ドラム３２へのトナーの供給量が増加する事態を防止することができる。一方、抵抗層８２の抵抗値は現像ローラ６２に対してこのような機能を付与できるように設定されている。
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。
本実施の形態の現像装置５９は、図８（ａ）に示した現像ローラ６２に代えて、図１３に示す現像ローラ１０１を備えている。現像ローラ１０１は、図１３に示すように、現像ローラ６２と同様に、回転軸１０１ａおよびローラ部１０１ｂを有している。なお、図１３は、本発明の他の実施の形態の現像装置における現像ローラの内部構造、およびこの現像ローラに現像バイアス電圧を供給する構成を示す説明図である。
【００７９】
ローラ部１０１ｂは、内部に複数の内部電極１０２を有し、これら内部電極１０２外周面が絶縁性の樹脂層（絶縁層）１０３にて覆われている。この樹脂層１０３は、例えばポリカーボネイトなどの合成樹脂にて形成されている。
【００８０】
本実施の形態において、複数の内部電極１０２は４個の内部電極１０２ａ〜１０２ｄであり、これら内部電極１０２ａ〜１０２ｄは、互いに絶縁された状態で現像ローラ１０１ａの軸方向に隣接して配置されている。
【００８１】
可変バイアス回路９１は、現像ローラ１０１の内部電極１０２ａ〜１０２ｄに対応して４個の電源部９２ａ〜９２ｄを有している。これら電源部９２ａ〜９２ｄの出力電圧が電圧制御部９３にて設定される点は前述の実施の形態形態と同様である。
【００８２】
本実施の形態の現像ローラ１０１を備えた現像装置５９においても、感光体ドラム３２に対する現像ローラ１０１の軸方向の傾斜に対しては、各内部電極１０２ａ〜１０２ｄへの可変バイアス回路９１の電源部９２ａ〜９２ｄからの印加電圧が、前述の実施の形態と同様に制御される。したがって、現像ローラ１０１の傾斜方向と各内部電極１０２ａ〜１０２ｄに印加される現像バイアス電圧と画像濃度との関係は、図１２に示したものとなる。
【００８３】
これにより、本実施の形態においても、感光体ドラム３２に対して現像ローラ１０１が傾斜しており、現像ギャップδが現像ローラ１０１の軸方向において変化している場合であっても、この現像ギャップδの変化に起因して、現像ローラ１０１の軸方向において、現像ローラ１０１から感光体ドラム３２へのトナー供給量が不均一になり、その結果、画像濃度が不均一になる事態を解消することができる。
【００８４】
なお、現像ローラ１０１のローラ部１０１ｂにおいては、複数の内部電極１０２ａ〜１０２ｄが隣接して配置されていることから、抵抗層８２に代えて絶縁性の樹脂層１０３を設けている。ただし、各内部電極１０２ａ〜１０２ｄ間における電界の強さの変化を緩和することを重視する場合には、絶縁性の樹脂層１０３に代えて、抵抗値を調整した抵抗層８２を設けてもよい。
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。
以上の実施の形態においては、現像ローラ６２，１０１の軸方向が感光体ドラム３２に対して傾斜している場合に対応する構成について説明した。本実施の形態においては、現像ローラ６２，１０１の回転軸６２ａ，１０１ａが、例えば図５に示すように、部分的に偏芯している場合に対応した構成について説明する。なお、以下では、現像ローラ６２を例に説明する。
【００８５】
現像ローラ６２の回転軸６２ａが部分的に偏芯している状態については、回転軸６２ａが例えば外力を受けて撓んでいる状態（第１の状態）と、回転軸６２ａが例えば変形して元々偏芯している状態（第２の状態）とが考えられる。なお、上記第１の状態については、図２に示すように、例えば、現像ローラ６２に対してドクターブレード６８からの外力が加わっていることにより起こり得る。
【００８６】
上記第１の状態については、現像ローラ６２に加わる外力が変化しなければ、各内部電極８０ａ〜８０ｃに対応する位置の現像ギャップδは、現像ローラ６２の回転に応じて変化しない。したがって、この第１の状態については、前述の実施の形態に示した構成、すなわち現像ローラ６２の回転に伴う各内部電極８０ａ〜８０ｃの位置の現像ギャップδの変動を考慮せずに、各内部電極８０ａ〜８０ｃの位置の現像ギャップδに対応した、各電源部９２ａ〜９２ｃの出力電圧を設定する構成により対応可能である。
【００８７】
一方、第２の状態では、例えば図５に示したように、現像ローラ６２の回転に伴い、各内部電極８０ａ〜８０ｃの位置の現像ギャップδが変動する。したがって、可変バイアス回路９１の電圧制御部９３は、現像ローラ６２の回転角度に応じて、内部電極８０ａ〜８０ｃへの印加電圧、すなわち電源部９２ａ〜９２ｃの出力電圧を制御する。この場合、現像ローラ６２の回転角度に応じた各内部電極８０ａ〜８０ｃの位置の現像ギャップδを予め測定しておき、それら現像ギャップδに応じた各電源部９２ａ〜９２ｃの出力電圧を演算して求め、電圧制御部９３が備えるメモリに保持していてもよい。なお、現像ローラ６２の回転角度の検出については、例えば光学式のセンサなど、周知の検出手段によって検出可能である。
【００８８】
上記のような電圧制御部９３による制御では、現像ローラ６２の偏芯により図６に示したように画像濃度が変化する場合、例えば内部電極８０ｂに対する電源部９２ｂの出力電圧は図１４に示すものとなる。なお、図１４は、画像濃度が図６に示すように変化する場合の現像ローラ６２の内部電極８０ｂに対する電源部９２ｂの出力電圧と時間との関係を示すグラフである。
【００８９】
上記のような、現像ローラ６２の偏芯状態と各内部電極８０ａ〜８０ｃに印加される現像バイアス電圧と画像濃度との関係を示すと図１５に示すものとなる。図１５は、現像ローラ６２の偏芯状態と各内部電極８０ａ〜８０ｃに印加される現像バイアス電圧と画像濃度との関係を示す説明図である。
【００９０】
なお、現像ローラ６２の軸方向が感光体ドラム３２に対して傾斜しており、かつ回転軸６２ａが上記第２の状態にて偏芯している場合には、実施の形態１または２の構成と実施の形態３の構成とを組み合わせた制御により対応可能である。具体的には、可変バイアス回路９１の電圧制御部９３は、各電源部９２ａ〜９２ｄの出力電圧を、現像ローラ６２の軸方向における画像濃度の変化が抑制されるように、かつ現像ローラ６２の各回転角度における画像濃度の変化が抑制されるように制御する。
【００９１】
このような構成により、現像ローラ６２の軸方向が感光体ドラム３２に対して傾斜しており、かつ回転軸６２ａが偏芯している場合であっても、現像ギャップδの変動に起因した画像濃度の変化が抑制された良質の画像を得ることができる。
【００９２】
なお、上記のように、回転軸６２ａが傾斜し、かつ偏芯している状態は、図５において、現像ローラ６２の一端部において現像ギャップδ５となり、他端部において現像ギャップδ５とは異なる現像ギャップδ６となり、かつ現像ローラ６２の回転に伴い、ローラ部６２ｂの中央部の現像ギャップδが、現像ギャップδ７（最小の現像ギャップδ）と現像ギャップδ８（最大の現像ギャップδ）との間で変動する状態である。
【００９３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１          画像形成装置
３２          感光体ドラム
５９          現像装置
６０          トナー
６２          現像ローラ
６２ａ        回転軸
６２ｂ        ローラ部
６２ａ３      溝部
80(80a〜80c)    内部電極
８１          絶縁部材
８２          抵抗層
83(83a〜83c)    給電リング
84(84a〜84c)    給電線
９１          可変バイアス回路（可変バイアス手段）
92(92a〜92c)    電源部
９３          電圧制御部
１０１          現像ローラ
１０１ａ        回転軸
１０１ｂ        ローラ部
102(102a〜102d) 内部電極
１０３          樹脂層（絶縁層）
【図１】
2011128551.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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