(57)【要約】【課題】  現像剤担持体上の現像剤薄層を均一に保ちつつ、現像剤薄層端部のシール部材の内側における現像剤漏れを防止し、画像品質を維持することができる現像装置を提供する。【解決手段】  ドクターローラ中央部１４ｃの外径をドクターローラ端部１４ｄの外径よりも大きくし、ドクターローラ中央部１４ｃで両側対称形状としてなり、ドクターローラの外径を示す外径曲線ＣＬが等分布荷重の両端支持はりのたわみを求める一般的な式に基づいた曲線である現像装置で、ドクターローラ１４の外径が外径曲線ＣＬの値よりも大きくなる端部領域γをドクターローラ端部１４ｄの端部シール部材２０の軸方向内側からドクターローラ端部１４ｄ方向に向けて設けた。【選択図】  図１０
2005316376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一成分現像剤を収容し、開口部を有する現像容器と、
該開口部から露出し、該現像容器外の像担持体と対向するよう配置され、該現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に該現像剤を供給する現像剤供給部材と、
該現像剤担持体の表面に接触して該現像剤担持体が担持搬送する該現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
該現像剤担持体の端部から該現像容器外への現像剤漏れを防ぐよう該現像剤担持体の軸方向端部の表面に摺擦する端部シール部材とを備えた現像装置において、
該現像剤規制部材は該軸方向中央を中心に両側対称形状で、
軸方向両端部に挟まれた中央領域では該現像剤規制部材のたわみにあわせて、該軸方向中央に近いほど該現像剤規制部材の外径が大きくなる形状とし、
該中央領域の軸方向端側の端部領域では該現像剤規制部材の外径がたわみにあわせた形状の外径よりも大きくなる形状とし、
該中央領域と該端部領域との境界が該端部シール部材よりも軸方向中央側にあることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記中央領域と上記端部領域との境界が、形成される画像の品質を保証する最大幅である画像保証領域の両端よりも軸方向端側にあることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の現像装置において、
上記中央領域での外径は等分布荷重の両端支持はりのたわみを求める一般式に基づいて変化し、
上記端部領域での外径は該一般式に基づいて求められる外径よりも大きい値であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の現像装置において、
上記中央領域と上記端部領域との境界の外径と該現像剤規制部材の上記軸方向中央の外径との差をｄφとした時、
該端部領域における該現像剤規制部材の外径が該中央領域と該端部領域との境界の外径の±ｄφ／１０以内であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の現像装置において、
上記現像剤規制部材の上記中央領域の上記軸方向の１．０［ｍｍ］あたりの、該現像剤規制部材の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が１２．５μｍ以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の現像装置において、
上記現像剤規制部材の上記中央領域の上記軸方向の１．０［ｍｍ］あたりの、該現像剤規制部材の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が１０μｍ以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
潜像を担持する像担持体と、該像担持体に潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１、２、３、４、５又は６の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
像担持体、帯電装置、露光装置またはクリーニング装置のうち少なくとも一つと現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、
該現像装置が請求項１、２、３、４、５または６の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、一成分現像剤を用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の画像形成装置では、像担持体の表面を一様に帯電した後、画像情報に基づいて像担持体の表面に光を選択的に照射することにより、像担持体上に潜像が形成される。この潜像は、トナーを一成分現像剤として用いる一成分現像装置によって現像された後、転写装置によって転写材に転写される。
この一成分現像装置は、一成分現像剤を収容する収容器と、その収容器の開口部に回転自在に支持され現像剤を担持搬送する現像剤担持体とを備えている。そして、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と現像剤担持体が担持搬送する現像剤を規制する現像剤規制部材とを有している。現像剤供給部材により現像剤担持体上に供給された現像剤は、現像剤担持体と現像剤規制部材との当接部で所定の層厚に規制され、現像剤担持体上で現像剤薄層を形成するととも、現像剤規制部材に摺擦されることにより、摩擦帯電する。
このような現像装置を有する画像形成装置で、Ａ３サイズ以上の転写材を使用可能とすると、像担持体とともに現像剤担持体や現像剤規制部材も軸方向に長くなるため、付勢部材により両端を付勢された現像剤規制部材にたわみが生じる。このたわみは、軸方向中央部ほど大きくなる。現像剤規制部材にたわみが生じると現像剤規制部材の現像剤担持体に対する当接圧が不均一となり、特にたわみが大きい現像剤規制部材の軸方向中央部では現像剤担持体との間に隙間が生じてしまう。隙間が生じると、現像剤規制部材は現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制することができず、現像剤担持体の中央部では現像剤層が厚くなる。現像剤担持体中央部では、隙間が生じるため現像剤規制部材による摩擦帯電がなされにくく、さらに、現像剤層が厚くなり現像剤の量が多くなるため、現像剤担持体中央部の現像剤は帯電量が非常に低くなる。この帯電量が非常に低い現像剤で現像が行われるとかぶりが生じたり、現像剤飛散を生じたりする問題があった。
【０００３】
そこで、本発明者らは特許文献１にて、現像剤規制部材を現像剤担持体に対して均一に当接させるために、軸方向の中央部の外径を両端部の外径よりも大きくし、中央を中心に両側対称形状とする現像剤規制部材を有する現像装置を提案した。これにより、たわみが大きくなる中央部ほど、現像剤規制部材の外径が大きくなり、現像剤担持体に対する現像剤規制部材の当接圧が外径の一様な現像剤規制部材を用いたものより均一になるので、現像剤薄層もより均一に形成できるようになった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−９９１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の現像装置では以下のような問題が発生した。現像剤規制部材により、現像剤担持体より掻き取られた現像剤は、中央から両端部に向かって流れる傾向にあり、その現像剤の流れは、現像剤担持体の現像剤薄層幅を規定する端部シール部によって規制されることにより止まる。そのため、このシール部材内側近傍では、現像剤によって中央部に比してかなり大きな粉圧が発生する。そして、現像剤薄層端部のシール部材内側近傍においては、現像剤規制部材の当接圧が現像剤担持体表面移動方向に移動しようとする現像剤の流れを抑えることが出来なくなる。すると、薄層となっていない現像剤が現像剤担持体と現像剤規制部材との当接部をすり抜けてしまう。すり抜けた現像剤は現像剤担持体の回転に伴って収容器の開口部から飛び散り、現像剤漏れが発生してしまう。この現像漏れが発生すると、収容器から漏れた現像剤が画像形成装置内部を汚し、像担持体や色の異なる現像剤担持体に現像剤が付着すると、画像品質の低下につながる。
【０００６】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体上で現像剤薄層を均一に保ちつつ、現像剤薄層端部のシール部材の内側で現像剤が現像剤担持体と現像剤規制部材との当接部をすり抜け、現像剤が収容機外へ漏れる、現像剤漏れの発生を防止し、画像品質を維持することができる現像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、一成分現像剤を収容し、開口部を有する現像容器と、該開口部から露出し、該現像容器外の像担持体と対向するよう配置され、該現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に該現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤担持体の表面に接触して該現像剤担持体が担持搬送する該現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤担持体の端部から該現像容器外への現像剤漏れを防ぐよう該現像剤担持体の軸方向端部の表面に摺擦する端部シール部材とを備えた現像装置において、該現像剤規制部材は該軸方向中央を中心に両側対称形状で、軸方向両端部に挟まれた中央領域では該現像剤規制部材のたわみにあわせて、該軸方向中央に近いほど該現像剤規制部材の外径が大きくなる形状とし、該中央領域の軸方向端側の端部領域では該現像剤規制部材の外径がたわみにあわせた形状の外径よりも大きくなる形状とし、該中央領域と該端部領域との境界が該端部シール部材よりも軸方向中央側にあることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記中央領域と上記端部領域との境界が、形成される画像の品質を保証する最大幅である画像保証領域の両端よりも軸方向端側にあることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、上記中央領域での外径は等分布荷重の両端支持はりのたわみを求める一般式に基づいて変化し、上記端部領域での外径は該一般式に基づいて求められる外径よりも大きい値であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の現像装置において、上記中央領域と上記端部領域との境界の外径と該現像剤規制部材の上記軸方向中央の外径との差をｄφとした時、該端部領域における該現像剤規制部材の外径が該中央領域と該端部領域との境界の外径の±ｄφ／１０以内であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の現像装置において、上記現像剤規制部材の上記中央領域の上記軸方向の１．０［ｍｍ］あたりの、該現像剤規制部材の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が１２．５μｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の現像装置において、上記現像剤規制部材の上記中央領域の上記軸方向の１．０［ｍｍ］あたりの、該現像剤規制部材の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が１０μｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体に潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１、２、３、４、５又は６の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、像担持体、帯電装置、露光装置またはクリーニング装置のうち少なくとも一つと現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、該現像装置が請求項１、２、３、４、５または６の現像装置であることを特徴とするものである。
【０００８】
上記請求項１乃至８の現像装置においては、現像剤規制部材の端部領域における外径を現像剤規制部材のたわみにあわせた形状の外径よりも大きくすることにより、シール部材内側での現像剤担持体と現像剤規制部材との当接圧を従来よりも大きくすることが出来る。これにより、シール部材近傍で中央部に比してかなり大きな現像剤の粉圧が発生しても、現像剤規制部材の現像剤担持体に対する当接圧によって、現像剤が当接部をすり抜けることを抑えることが出来るようになる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１乃至６の発明によれば、シール部材内側近傍の現像剤規制部材で現像剤がすり抜けることを抑えることが出来るので、現像剤が収容器外に漏れる、現像剤漏れの発生を防止することが出来、画像品質の維持ができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［実施形態］
以下、本発明を画像形成装置であるプリンタ等の複写機に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るプリンタの構成概略図を示す正面図である。このプリンタは、複数の支持ローラに掛け回された像担持体としての感光体ベルト１を備えている。感光体ベルト１は図中の矢印で示した時計方向に回転駆動され、その周りには、帯電装置３、光書き込みユニット４、４組の現像装置５Ｂｋ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ、中間転写体としての中間転写ベルト６、感光体クリーニング装置７などが配置されている。感光体ベルト１の表面には有機感光層が形成されている。
【００１１】
このプリンタで画像形成動作（プリント動作）を実行するときは、帯電装置３に高電圧が印加されることにより、感光体ベルト１が一様に帯電される。そして、図示しない画像信号処理部では、カラー画像情報たとえば外部のコンピュータから送られてきたカラー４画像信号が光書き込み信号に変換されて露光装置である光書き込みユニット４に送られる。光書き込みユニット４では、上記光書き込み信号に基づいて図示しない光源としてのレーザーが制御される。そして、ポリゴンミラー、ｆ/θレンズ及び反射ミラーを介してＢｌａｃｋ（Ｂｋ）、Ｃｙａｎ（Ｃ）、Ｍａｇｅｎｔａ（Ｍ）、Ｙｅｌｌｏｗ（Ｙ）の画像信号に対応した光書き込みが行われ、感光体ベルト１上に静電潜像が形成される。この感光体ベルト１上の静電潜像は、該潜像とは逆極性の電荷にて帯電された現像剤としての各色トナーをそれぞれ有する各現像装置５ＢＫ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙによって各色毎に現像される。これにより、感光体ベルト１上には、各色ごとにトナー像が形成される。
【００１２】
感光体ベルト１と中間転写ベルト６との接触部においては、中間転写ベルト６にトナーと逆極性の電荷を印加することにより、感光体ベルト１上のトナー像が中間転写ベルト６上に転写される。このトナー像の形成及び転写動作を４回繰り返すことにより、中間転写ベルト６上に４色重ねのカラートナー像が形成される。この中間転写ベルト６上のカラートナー像は、給紙カセット４０または手差しトレイ４１から搬送ローラ対４２によって送られてきた記録材としての転写紙に、二次転写部材としての紙転写ローラ４３によって転写される。カラートナー像が転写された転写紙は、定着ローラ対４４からなる定着部に搬送され、該トナー像が溶融定着される。
【００１３】
次に、本実施形態に係る現像装置について説明する。本実施形態に係る現像装置５ＢＫ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙは収容するトナーの色が異なるのみで、構成、動作とも同じものである。そこで、現像装置５として、ＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの符号を省略して説明する。
図２は、現像装置５の概略構成を示す断面図である。現像装置５の側端部（図中左側）には、それぞれ独立して回転可能なカム５０が当接している。このカム５０により、非現像時には上記感光体ベルト１から離間し、現像に先立って現像ローラ１１が感光体ベルト１に接触する現像位置まで移動するような接離動作を行うように構成されている。例えば、Ｂｋの静電潜像が感光体ベルト１に形成された時、現像装置５Ｂｋの後部に位置しているカム回転駆動され、現像装置５Ｂｋが感光体ベルト１側に押し出され、現像ローラ１１Ｂｋが感光体ベルト１に接触する現像位置まで移動する。他の色の現像装置５Ｃ、５Ｍ、５Ｙについても同様である。
【００１４】
現像装置５は、現像剤として非磁性一成分トナー（以下トナーという）を用いた一成分現像方式の現像装置である。各現像装置５は、それぞれ感光体ベルト１に向けた開口を有する現像容器１０、現像剤担持体としての現像ローラ１１、該現像ローラ１１上にトナーの供給を行う現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ１２を有している。また、現像容器１０内のトナー収容部１８ａ、１８ｂ、１８ｃに収容されているトナーをトナー供給ローラ１２側に送り出す搬送パドル１７ａ、１７ｂ、１７ｃを有している。さらに、現像ローラ１１上に当接して現像ローラに担持されたトナーの層厚を規制して所定の層厚のトナー層を形成するための現像剤層規制部材としてのドクターローラ１４を有している。
【００１５】
現像ローラ１１は、芯金表面に、画像形成領域幅よりも広幅の樹脂コーティングを施した樹脂コーティング部を有するものである。この樹脂コーティングした現像ローラ１１は、樹脂とトナーとの摩擦によって生じる静電気保持力にてトナーを担持搬送するものであり、高耐久が得られるというメリットがある。コーティングする樹脂材料としては、感光体ベルト１などの潜像担持体に対して非汚染性のものが選択される。具体的には、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等の変性アルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂などが例示される。成膜性、密着性の観点から、特に、尿素樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂等が用いられることが多い。
【００１６】
このような構成の現像ローラ１１は、現像容器１０の開口から一部が露出している。そして、現像時には所定の線速で矢印反時計方向に回転して、トナーを現像ローラ１１上に担持して感光体ベルト１との当接部である現像位置に搬送し、感光体ベルト１上に形成された静電潜像を現像する。
【００１７】
トナー供給ローラ１２は、現像ローラ１１に所定の圧力で当接されており、その表面部は、発泡ポリウレタンで構成されている。トナー供給ローラ１２には、トナー規制ブレード１３が当接し、現像ローラ１１に供給するトナーの量が規制されるようになっている。各搬送パドル１７は、矢印反時計方向に回転可能に設置されており、この回転によりトナーを供給ローラ１２側へ送り出す。各搬送パドルの材質としては、例えばポリプロピレン等のやわらかく弾性を有するものを用いることができ、その弾性を利用して現像容器１０の内壁と密着させた状態で回転し、確実にトナーを搬送する。
【００１８】
ドクターローラ１４は、芯金と、樹脂コーティングを施したウレタンゴム、ヒドリンゴム等の弾性層を有するものである。ドクターローラ１４は、現像ローラ１１表面に接触して現像ローラ１１上のトナーを所定の層厚に規制するとともに、トナー対して摺接することにより、トナーを摩擦帯電する。また、ドクターローラ１４にはドクターローラクリーニングブレード１６が当接されており、現像ローラ１１との当接部を通過したドクターローラ１４の表面がクリーニングされるようになっている。
また、図３は現像ローラ１１とドクターローラ１４との側面図である。図３に示すように、押圧部材１９が軸受部１４ｅを介してドクターローラ１４の両端の軸部１４ｂを支持し、この押圧部材１９がドクターローラ１４を現像ローラ１１に対して押圧している。押圧部材１９によりドクターローラ１４を現像ローラ１１に対して押圧することで、湿度等の環境変動による現像ローラ１１とドクターローラ１４との当接状態の変化を防ぐことができる。
【００１９】
また、現像ローラ１１と現像容器１０との隙間からトナーが漏れ出すのを防止するために、現像容器１０内面には現像ローラ１１表面に先端が当接するように延在した入口シール部材としての入口シール１５が設けられている。また、現像ローラ１１軸方向端部と現像容器１０との隙間からトナーが漏れ出すのを防止するために、現像容器１０の側板に、現像ローラ１１の表面に摺擦する端部シール部材が設けられている。図４は、現像ローラ１１の端部シール２０の配置を示す断面図、図５は、現像ローラ１１の端部シール２０の配置を示す斜視図、図６は端部シール２０の配置を示す現像容器１０側板の斜視図である。
【００２０】
次に、ドクターローラ１４の軸方向の形状について説明する。軸方向についてどの位置においてもドクターローラ１４の外径が等しく、一様な形状であると、ドクターローラ１４に加わる荷重によって、ドクターローラ１４にたわみが生じる。たわみが生じるとドクターローラ１４と現像ローラ１１との当接圧が軸方向の位置によって不均一になる。当接圧が不均一になると、現像ローラ１１上のトナー層の層圧も不均一となり、トナー層の層厚が厚くなりすぎた部分では、トナーの帯電量の部分的な低下が生じる。
本実施形態では、ドクターローラ１４と現像ローラ１１との当接圧をより均一にするために、図７に示すようにドクターローラ１４の軸方向中央部の外径を両端部の外径よりも大きくし、中央部で両側対象形状としている。
【００２１】
この時、ドクターローラ１４のたわみを、一般的な等分布荷重の両端支持はりのモデルで計算すると、
ｗ＝ｑ＊Ｌ４／(２４ＥＩ)＊(ｘ／Ｌ)＊(１−２＊(ｘ／Ｌ)２＋(ｘ／Ｌ)３)となる。
ここで、ｗは位置ｘにおけるたわみ量、ｑは全荷重をドクターローラ１４の長さで割った値、Ｌはドクターローラ１４の長さ、Ｅは軸１４ｂのヤング率、Ｉは断面２次モーメントでπ＊ｄ４／６４であり、ｄは軸１４ｂの直径である。
上記式から、ｗは、ｘについての４次関数である。そこで、ドクターローラ１４の外径φを、その軸方向に上述の４次関数に基づいた曲線で変化するようにすれば、他の関数を用いた曲線に比して、理論上はドクターローラ１４を現像ローラ１１に、より一層均一に押し当てることが出来る。これにより、現像ローラ１１上のトナー層を均一とするともに、トナーの帯電量を一定としてその部分的な低下を防止することができ、画像品質の向上を図ることができる。この時の４次関数に基づいた曲線に添ったドクターローラ１４の外径の軸方向の形状を示す外径曲線を図中ＣＬで表す。ところで、図７では、判りやすいようにドクターローラ中央１４ｃとドクターローラ端部１４ｄとの外径差を大きくしてあるが、実際の外径差は５０〜数百μｍである。
【００２２】
ドクターローラ１４により、現像ローラ１１より掻き取られたトナーはドクターローラ中央１４ｃからドクターローラ端部１４ｄへ向かって流れる傾向にある。そして、そのトナーの流れは現像ローラ１１のトナー薄層幅を規定する端部シール部材２０に規制されることにより止まる。この時のドクターローラ端部１４ｄ付近の説明図を図８に示す。端部シール部材２０近傍の領域αでは、流れてきたトナーによってドクターローラ１４上の他の領域と比べて、かなり大きな粉圧が発生する。そして、図に示すように、トナー薄層ＴＬ端部、言い換えれば端部シール部材２０内側端部においては、ドクターローラ１４の現像ローラ１１に対する当接圧が現像剤ローラ１１の表面移動方向に移動しようとするトナーの流れを抑えることができなくなりトナー漏れＴＯが発生してしまう。トナー漏れＴＯは図９に示すように、ドクターローラ１４によりトナーがせき止められる領域Ａからトナーが現像ローラ１１とドクターローラ１４との当接部をすり抜けて、現像ローラ１１の回転方向下流側から、現像容器１０外に漏れてしまうものである。このように、トナー漏れＴＯが発生すると、画像形成装置内部が汚れてしまい、感光体ベルト１や、他の色の現像装置内部などを汚すと、画像品質の低下につながる。
【００２３】
そこで、本実施形態では、図１０に示すように、たわみを求める一般式に基づいた曲線である外径曲線ＣＬよりも外径が大きくなる端部領域γを、端部シール部材２０の内側からドクターローラ端部１４ｄにかけて設けている。ここで、ドクターローラ１４は、軸方向に端部領域γと、外径曲線ＣＬに従ってドクターローラ１４の外径を決定する中央領域である領域βとに分けることができる。そして、領域βと端部領域γとの境目を変曲点ＣＰとした。図のように、端部領域γで外径を点線で示した外径曲線ＣＬよりも大きくしつつ、変曲点ＣＰの位置をトナー薄層ＴＬ形成領域の端部内側に設けている。これにより、端部シール部材２０近傍のドクターローラ当接圧を中央領域βにおける当接圧よりも大きくし、トナー薄層ＴＬの端部におけるトナー漏れを防止する。つまり、端部領域γを図中領域Ｃから領域Ｂにかけて設けることにより、図８中での領域αにおける現像ローラ１１に対するドクターローラ１４の当接圧を中央領域βにおける当接圧よりも大きくすることができ、領域αでのトナー漏れＴＯの発生を防止できる。ところで、変曲点ＣＰが端部シール領域に入る場合、つまり、端部領域γが領域Ｂのみにある場合は、端部シール部材２０の内側近傍の当接圧を上げることが出来ないので、トナー漏れＴＯの発生を防止することが出来ない。
【００２４】
また、変曲点ＣＰは、形成される画像の品質を保証する最大幅である画像保証領域Ｄの両端部（図中領域Ｃとの境）よりも外側に設けるようにする。画像保証領域Ｄ内においては、軸方向の濃度偏差等を発生させないように、当接圧を極力均一にする必要がある。そのため、変曲点ＣＰは、画像保証領域Ｄ外に構成するのが望ましい。ところで、変曲点ＣＰより外側は端部領域γであり、変曲点ＣＰの内側よりも当接圧が大きくなるため、トナー薄層ＴＬは領域αでは画像保証領域Ｄと比して薄くなる。これにより、画像保証領域Ｄにおけるトナー薄層ＴＬの均一化を実現するとともに、端部シール部近傍におけるトナー漏れの発生を防止できるようになった。
【００２５】
ここで、本実施形態のドクターローラ１４についての実施条件を、以下に示す。
ドクターローラ径：φ１４（ゴム層：１ｍｍ）
ローラ最大外径（中央部）と変曲点の外径との差：２４０μｍ
端部シールから変曲点までの距離：２ｍｍ（※ドクターローラ端から７ｍｍ）
端部シールとドクターローララップ量：５ｍｍ
ドクターローラ端と変曲点との外径差：０
ドクターローラの軸方向の長さ：３２０ｍｍ
画像保証領域幅：３００ｍｍ
【００２６】
図１１に示すように、変曲点ＣＰでのドクターローラ１４の外径をφＢとし、ドクターローラ端部１４ｄでの外径をφＣとし、上記ドクターローラ端部１４ｄと変曲点ＣＰとの外径差（φＣ−φＢ）が取りうる範囲を実験によって検討した。この時ドクターローラ端部１４ｄの外径φＣは端部領域γでの外径の最大値である。本発明者らが、実験を重ねた結果、変曲点から端部までの外径差を±２０μｍとすることで、画像保証領域におけるかぶりの発生と、端部シール部近傍におけるトナー漏れを防止できるようになることがわかった。ここで、−２０μｍ以下ではトナー漏れが発生し、＋２０μｍ以上の場合は中央部の当接圧が低下することによるかぶりが発生してしまう。
ところで、外径差（φＣ−φＢ）の許容範囲は、ドクターローラのたわみやすさ関係があると思われる。そして、たわみにあわせて最大外径を取るドクターローラ中央と変曲点との外径差をｄφとした時、本実施形態では
ｄφ＝２４０μｍ、φＣ−φＢ＝±２０μｍ
であるので、一般的には、φＣ−φＢ＝±ｄφ／１０以内とすることが適切であると思われる。また、φＣ−φＢ＝±ｄφ／２０以内とすることで、トナー漏れやかぶりの発生をより確実に防止することができる。
【００２７】
ドクターローラ１４の形状は、その外径の形状はドクターローラ１４のたわみにあわせて現像ローラ１１に当接するように、ドクターローラ中央１４ｃで頂点をとる４次関数の外径曲線ＣＬとなるように設計されている。しかし、実際に作成する場合は任意のレンジ幅で計測した位置の外径が外径曲線ＣＬに合うように作成され、ドクターローラ１４の表面の微小範囲を局地的に見ると小さなうねりがあり、外径曲線ＣＬと完全に一致するものではない。
【００２８】
この微小範囲におけるうねりの模式図を図１３に示す。図１３はドクターローラ１４の軸方向１ｍｍの範囲における、表面のうねりの様子を示している。ｄ１はうねりの凸部におけるドクターローラ１４の回転中心から表面までの距離であり、ｄ２はうねりの凹部におけるドクターローラ１４の回転中心から表面までの距離である。
ここで隣り合う凸部と凹部とのドクターローラ１４の回転中心から表面までの距離に差がありすぎると、ドクターローラ１４の現像ローラ１１に対する当接不良となり、微小空隙ＴＰからトナーがすり抜けることがあった。微小空隙ＴＰからトナーがすり抜けると画像ムラやトナー飛散などの問題が生じた。
【００２９】
そこで、軸方向１ｍｍあたりにおける表面の凹部と凸部との回転中心からの距離の差を規定することで、局所的な当接不良の発生を防止する。平均粒径が７μｍのトナーを用いたところ、中央領域βでは隣り合う凸部と凹部との差、つまりｄ１−ｄ２を１２．５μｍ以下とすることにより、微小空隙ＴＰからトナーがすり抜けることを防止できた。用いるトナーの平均粒径よりもｄ１−ｄ２が大きい状態でもトナーのすり抜けを防止することができるのは、トナーが完全な球形でないことと、ドクターローラ１４の表面は弾性層であるのでこの弾性層がつぶれることでトナーがすり抜けることができない状態となるからである。隣り合う凹凸の差を１２．５μｍ以下とすれば、トナーのすり抜けは防止することができるので、軸方向の単位長さ１ｍｍあたりのドクターローラ１４の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が１２．５μｍ以下であれば、中央領域β全体でトナーのすり抜けを防止することができる。
【００３０】
一方、端部領域γではトナーの粉圧が中央領域βに比べて高いため、トナーがすり抜けようとする圧力が高くなる。そこで、平均粒径が７μｍのトナーに対して、端部領域γのｄ１−ｄ２を１０μｍ以下とすることにより、微小空隙ＴＰからトナーがすり抜けることを防止できた。このように、端部領域γでは中央領域βよりもさらにｄ１−ｄ２の値を小さく規定することにより、トナーのすり抜けを防止することができるようになった。隣り合う凹凸の差を１０μｍ以下とすれば、トナーのすり抜けは防止することができるので、軸方向の単位長さ１ｍｍあたりのドクターローラ１４の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が１０μｍ以下であれば、端部領域γ全体でトナーのすり抜けを防止することができる。
【００３１】
上述の説明では、部材作成上に生じた微小なうねりについて述べたが、単位長さ辺りのドクターローラ１４の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差としてはこれに限るものではない。例えば、装置組み立て中や部材運搬中に微小な傷や凹みが生じた時のも適用できる。その傷や凹み周辺１ｍｍあたりドクターローラ１４の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が中央領域βで１２．５μｍ以下、端部領域γで１０μｍ以下であれば、局所的なトナーのすり抜けを防止することができる。このように、単位長さ辺りのドクターローラ１４の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差は、良品と不良品とを区別する製品管理の指標としても用いることができる。
【００３２】
以上、本実施形態によれば、ドクターローラ中央１４ｃの外径をドクターローラ端部１４ｄの外径よりも大きくし、ドクターローラ中央１４ｃで両側対称形状としている。この時、外径の形状はドクターローラ１４のたわみにあわせて現像ローラ１１に当接するように、ドクターローラ中央１４ｃで頂点をとる４次関数の外径曲線ＣＬする。このように、ドクターローラ１４の外径をたわみにあわせることで、ドクターローラ１４の現像ローラ１１に対しての当接圧が軸方向に均一となり、均一なトナー薄層ＴＬを形成することができる。また、ドクターローラ１４は端部シール部材２０の内側からドクターローラ１４の端部方向に向けて外径曲線ＣＬよりも外径が大きくなる端部領域γを設けている。これにより、端部シール部材２０の内側近傍の領域αでのドクターローラ１４の現像ローラ１１に対する当接圧を中央領域βにおける当接圧よりも大きくすることができ、トナー薄層ＴＬ端部である領域αにおけるトナー漏れを防止できるようになった。
また、当接圧が他の領域よりも大きくなる端部領域γを画像保証領域Ｄの外側に設けることにより、画像保証領域Ｄ内では当接圧を均一に保つことができ、均一なトナー薄層ＴＬを形成することができる。
また、外径曲線ＣＬを、一般的な当分布荷重の両端支持はりのたわみを求める４次関数の曲線としている。これにより他の関数の曲線を用いるよりも忠実にドクターローラ１４のたわみにあわせることができ、より均一な当接圧となり、より均一な厚さのトナー薄層ＴＬを形成することができる。
また、ドクターローラ端部１４ｄの外径φＣが、変曲点ＣＰとドクターローラ中央１４ｄとの外径差ｄφと変曲点ＣＰの外径φＢとに対して、φＣ−φＢ＝ｄφ／１０となるようにする。これにより、端部領域γでの外径が大きすぎることに起因するかぶりの発生や、端部領域γでの外径が小さすぎることに起因する現像剤漏れの発生を防止することができる。
また、中央領域βの軸方向単位長さ１．０［ｍｍ］あたりの、ドクターローラ１４の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差を１２．５μｍ以下としている。これにより、中央領域βでドクターローラ１４表面の微小なうねりに起因する局所的なトナーのすり抜けを防止でき、地汚れやトナー飛散を防止することができる。
また、端部領域γの軸方向単位長さ１．０［ｍｍ］あたりの、ドクターローラ１４の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差を１０μｍ以下としている。これにより、端部領域γでドクターローラ１４表面の微小なうねりに起因する局所的なトナーのすり抜けを防止でき、地汚れやトナー飛散を防止することができる。
【００３３】
尚、本実施形態では外径曲線ＣＬとして、一般的な当分布荷重の両端支持はりのたわみを求める４次関数を適用したが、たわみにあわせた形状の外径としてはこれに限るものではない。例えば、２次関数、円弧等、特許文献１に記載されている、ドクターローラと現像ローラとの当接圧が軸方向で均一となるような形状で、端部に他の領域よりも当接圧が大きくなる端部領域を設けることにより、本発明を適用することができる。
【００３４】
［変形例１］
ところで、本実施形態ではひとつの感光体ベルト１に対して、複数の現像ローラ１１が当接する構成であるがこれに限るものではない。図１２は変形例１として、一つの現像ローラに対して、感光体ローラを１つずつ設けた作像部の概略図である。ここでは、感光体ローラ１０１と帯電部材３１、クリーニング部材７１及び現像装置５２を一体に支持し、プロセスカートリッジ５１としている。このうに感光体、帯電装置手段、現像手段及びクリーニング手段等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に体して、着脱可能に構成する。
これにより、本実施形態で適用したドクターローラを有する現像装置を用いているので、画像保証領域におけるトナー薄層の均一化を実現しつつ、トナー汚れのない良好な画像品質を維持することができる。さらに、作像手段の保守、交換を容易にするプロセスカートリッジが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態に係るプリンタの構成概略図。
【図２】現像装置の概略構成を示す断面図。
【図３】現像ローラにドクターローラを押圧した状態を示す側面図。
【図４】現像ローラの端部シールの配置を示す断面図。
【図５】現像ローラの端部シールの配置を示す斜視図。
【図６】端部シールの配置を示す現像容器側板の斜視図。
【図７】現像剤規制部材の側面図。
【図８】現像剤漏れの様子を示す側面図。
【図９】現像剤漏れの様子を示す断面図。
【図１０】端部領域を有する現像剤規制部材の側面図。
【図１１】端部領域を有する現像剤規制部材の端部拡大説明図。
【図１２】変形例１のプロセスカートリッジの概略構成を示す断面図。
【図１３】ドクターローラ表面の微小範囲におけるうねりの模式図。
【符号の説明】
【００３６】
１      感光体ベルト
３      帯電装置
４      光書き込みユニット
５      現像装置
６      中間転写ベルト
７      感光体クリーニング装置
１０    現像容器
１１    現像ローラ
１２    トナー供給ローラ
１３    トナー規制ブレード
１４    ドクターローラ
１４ａ    ドクターローラ弾性層
１４ｂ    ドクターローラ軸部
１４ｃ    ドクターローラ中央
１４ｄ    ドクターローラ端部
１４ｅ    ドクターローラ軸受け部
１５    入口シール
１６    ドクターローラクリーニングブレード
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ    搬送パドル
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ    トナー収容器
１９    押圧部材
２０    端部シール部材
４０    給紙カセット
４１    手差しトレイ
４２    搬送ローラ対
４３    紙転写ローラ
４４    定着ローラ
５０    カム
５１    プロセスカートリッジ
【図１】
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【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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