(57)【要約】【課題】  現像剤担持体と現像剤規制部材との当接圧変化を抑えることによって、画像の濃度ムラを抑える。【解決手段】  表面に担持した現像剤を像担持体１上に搬送して像担持体１上の潜像を可視像化する現像剤担持体４と、現像剤担持体４上に担持された現像剤の厚みを規制する現像剤規制部材６とを備えた現像装置において、現像剤担持体４と現像剤規制部材６とが、バネ定数の異なる２つ以上の圧力付与部材１２−２によって当接されている。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に担持した現像剤を像担持体上に搬送して像担持体上の潜像を可視像化する現像剤担持体と、現像剤担持体上に担持された現像剤の厚みを規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、現像剤担持体と現像剤規制部材とが、バネ定数の異なる２つ以上の圧力付与部材によって当接されてい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、少なくとも１つの圧力付与部材が圧縮された状態で、組み付けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
表面に担持した現像剤を像担持体上に搬送して像担持体上の潜像を可視像化する現像剤担持体と、現像剤担持体上に担持された現像剤の厚みを規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、現像剤担持体と現像剤規制部材とが２つ以上の異なるバネ定数の部分を有する圧力付与部材によって当接されていることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３の現像装置において、圧力付与部材の一部が圧縮された状態で、組み付けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１または３の現像装置において、現像剤担持体と現像剤規制部材の少なくとも一方が弾性体であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１または３の現像装置が組み込まれてい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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置及び該画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
像担持体としての感光体上に形成された静電潜像を現像し、トナーによって可視像化する現像装置としては、一成分系現像剤を使用して現像を行うものと、二成分系現像剤を使用して現像を行うものとがある。これらの現像装置のうち、装置の小型化、低コスト化、高信頼性等の点からは一成分系現像剤を用いた現像装置が有利である。
このような現像装置においては現像剤担持体上に形成された現像剤層の厚さを均一にし、また、電荷の付与を行うために現像剤規制部材が現像剤担持体に当接している。通常、現像剤規制部材はバネによって現像剤担持体に押し付けられている。このようにして、現像剤担持体上に形成された現像剤層の状態は画像形成装置より出力された画像に大きな影響を与える。
例えば、現像剤担持体表面上に形成された現像剤層の厚さが均一でないと像担持体上に形成される画像の濃度にムラができ、最終的に出力された画像に濃淡ムラを生じる。また、電荷の付与が均一に行われない場合にも上記と同様、像担持体上に形成される画像の濃度にムラができ、出力された画像に濃淡ムラが生じる。このような画像上の濃淡ムラを防止するためには、現像剤担持体表面上に現像剤が均一な厚さの薄い層状に担持され、かつ均一で十分な電荷が付与されなければならない。
このように、現像剤規制部材は、現像剤担持体表面に担持された現像剤に対して電荷付与と層厚均一化という２つの処理を施すためには、常に所定の強さの押圧力を一定に付与している必要がある。
現像剤担持体が回転すると、現像剤担持体の振れにより現像剤規制部材と現像剤担持体の当接位置が変化する。現像担持体と現像剤規制部材の当接位置が変化するとバネの圧縮量が変化するため、現像剤担持体の振れは抑える必要があるが、要求される精度は従来の現像剤担持体に求められる振れ精度と大きな差は無かった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、画像の生産性向上のために現像剤担持体は高回転化を辿り、現像剤に一定の押圧力を与え続けることが困難になってきており、濃度ムラなどの異常画像を発生させ易くなっている。ここでの濃度ムラは、現像担持体である現像ローラの外周ピッチで濃度の濃い部分が発生する横オビ画像である。横オビ部の濃度が濃くなっていることより、その部分の現像剤担持体と現像剤規制部材との当接圧が低くなっていると考えられる。
このような課題を解決する技術として、高精度な振れ特性の現像剤担持体を用いることが挙げられる。これにより現像剤担持体と現像剤規制部材の当接位置の変化を少なくすることが可能となるが、上述の課題を達成できる現像剤担持体を得るには、非常に高度な加工技術が必要となるため、必要数の確保が困難であり、コストも高かった。
本発明は現像装置において、現像剤担持体と現像剤規制部材との当接圧変化を抑えることによって、画像の濃度ムラを抑えることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、表面に担持した現像剤を像担持体上に搬送して像担持体上の潜像を可視像化する現像剤担持体と、現像剤担持体上に担持された現像剤の厚みを規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、現像剤担持体と現像剤規制部材とが、バネ定数の異なる２つ以上の圧力付与部材によって当接されている現像装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１の現像装置において、少なくとも１つの圧力付与部材が圧縮された状態で、組み付けられている現像装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、表面に担持した現像剤を像担持体上に搬送して像担持体上の潜像を可視像化する現像剤担持体と、現像剤担持体上に担持された現像剤の厚みを規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、現像剤担持体と現像剤規制部材とが２つ以上の異なるバネ定数の部分を有する圧力付与部材によって当接されている現像装置を最も主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３の現像装置において、圧力付与部材の一部が圧縮された状態で、組み付けられている現像装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１または３の現像装置において、現像剤担持体と現像剤規制部材の少なくとも一方が弾性体である現像装置を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１または３の現像装置が組み込まれていることを特徴とする画像形成装置を最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、現像剤担持体と現像剤規制部材とが、バネ定数の異なる２つ以上の圧力付与部材によって当接されていることで、あるいは現像剤担持体と現像剤規制部材とが２つ以上の異なるバネ定数の部分を有する圧力付与部材によって当接されていることで、所期の目的を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る現像装置の構成図である。図中矢印方向（時計回り方向）に回転駆動される感光体ドラム１と対向して、一成分の現像装置２が配置されている。
現像装置２は、感光体ドラム１に向けた開口部を備えたケース３、現像剤担持体としての現像ローラ４、現像剤供給部材としての供給ローラ５、現像剤規制部材としての薄層ローラ６、現像剤を拡販するパドル７などから構成されている。
なお、感光体ドラム１の周りには、図示を省略した帯電装置、画像露光あるいは画像書き込み装置、転写紙へのトナー像転写装置、トナー像転写後に感光体ドラム表面をクリーニングするクリーニング装置等が配置され、周知の電子写真プロセスで転写紙上にトナー像を形成するようになっている。無論、トナー像が転写された転写紙にトナーを定着するための定着装置なども画像形成装置内に設けられている。
上記現像ローラ４は、感光体ドラム１が時計回り方向に回転しているときは、反時計回りに回転する。現像ローラ４には０．５ｍｍ〜１ｍｍ食い込んだ状態で供給ローラ５が接触している。供給ローラ５は現像ローラ４とカウンタ方向に回転し、現像剤を現像ローラ４に補給する役割を果たしている。また、現像剤の補給性を向上させるために現像ローラ４と供給ローラ５の間に１００〜３００ｖの電圧が印加される場合もある。
この現像装置２において、ケース３に収容されている非磁性一成分現像剤としてのトナーは、パドル７によって供給ローラ５側に搬送され、供給ローラ５の回転によって現像ローラ４表面に供給される。その後、現像ローラ４上に供給されたトナーは現像剤規制部材である薄層ローラ６によって均一な厚さに制御されるとともに、摩擦により電荷を付与される。
そして、トナーが現像位置で感光体ドラム１に供給されて、感光体ドラム１上に形成された静電潜像を現像する。その後、感光体ドラム１上に形成されたトナー像は転写紙上に転写され、さらに定着装置によって未定着トナー像である現像剤を押圧、加熱することで転写紙上に固定する。
【０００７】
図２は現像ローラと薄層ローラの一般的な圧接機構を示す図である。薄層ローラ６は、金属の芯金上にゴム層を有するローラである。薄層ローラ６は図２のように軸受け１１によってその軸部６ａを軸支され、該軸受け１１を介して圧力付与部材であるコイルスプリング１２によって、現像ローラ４に押し当てられている。
ローラの両端部で加圧している場合ローラが円筒形状であると、中央部の当接圧が著しく低くなってしまう。そのため、薄層ローラ６は胴部中央の径が大きい、いわゆる太鼓形状になっている。また、薄層ローラ両端に設けられた軸受け１１のうちの１つにはクラッチ機構が設けられており、通常の作像動作中、薄層ローラ６は固定されている。
一定の作像動作毎に現像ローラ４は作像動作とは逆方向に回転する。その際に薄層ローラ６は連れ回りするため、薄層ローラ６と現像ローラ４の当接面が移動する。このようにして現像剤規制部材（薄層ローラ６）の寿命を延ばしている。
現像剤担持体である現像ローラ４が回転すると現像ローラ４の振れによって薄層ローラ６との当接位置が変化する。現像ローラ４の回転数が上昇すると当接位置の変化周期が早くなり、スプリングの変位が当接位置の変位に追いつかなくなっていると考えられる。当接面１３が薄層ローラ６側（図２において矢印ｂの方向）へ変位した場合、コイルスプリング（圧力付与部材）１２が圧縮される方向であるため、コイルスプリング１２の変位は当接面１３の変位に追従できる。
しかし、当接面１３が薄層ローラ６と反対の方向（図２において矢印ａの方向）へ変位する際に、コイルスプリング１２の変位が追いつかなくなる現象が発生し、その瞬間  当接圧が低下してしまう。これにより、現像ローラ４の外周ピッチで濃度の濃い部分が発生すると考えられる。
当接面の変位に対する追従性をよくするためにはバネ定数を低くすることで改善することは可能である。しかし、バネ定数を低くすると現像ローラ４と薄層ローラ６との当接圧が下がるため、現像剤に所望の帯電量を付与できなかったり、さらには当接部からの現像剤の漏れが発生してしまう。
【０００８】
図３は本発明で使用するコイルスプリング１２の構成図であり、２種類のコイルスプリングの構成図である。（１）のコイルスプリング１２−１はａ部とｂ部で異なるピッチを有しており、これにより１本のスプリングで硬い部分と柔らかい部分とを有している。また、（２）に示す同一ピッチのコイルスプリング１２−２においてバネ定数の異なる２つのコイルスプリングを用いた場合でも、同様の効果を得ることができる（後述する実施例２参照）。
図４は図３（１）に示すコイルスプリングの圧縮量と発生する圧力の関係を示すグラフである。ここで、ｃ点はちょうどコイルスプリング１２−１のａ部が線密着した箇所である。ａ部のバネ定数をＡ、ｂ部のバネ定数をＢとするとｃ点までのバネ定数ｋ１は（１）式で与えられる。
ｋ１＝（Ａ×Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）…（１）
ｃ点を超えるとコイルスプリング１２−１のｂ部のみが圧縮されるため、ｃ点までのバネ定数ｋ２は（２）式で与えられる。
ｋ２＝Ｂ…（２）
【０００９】
図５は現像ローラと薄層ローラの圧接機構の実施例１を示す図である。図３（１）に示すコイルスプリング１２−１は、ケース３のスプリング固定部３−１と軸受け１１の間に圧縮した状態で取り付けられている。このときコイルスプリング１２−１のａ部は線密着状態になっている。
そして、現像剤担持体である現像ローラ４と現像剤規制部材である薄層ローラ６間の圧力が所望の値となるように、コイルスプリング１２−１のｂ部のバネ定数と圧縮量が設定されている。また、コイルスプリング１２−１のａ部はケース３のスプリング固定部３−１と軸受け１１の間に圧縮された際に、線密着状態になるようにバネ定数が設定されている。このように設定すると、ａ部の方がｂ部よりバネ定数が低くなることは言うまでもない。
このようにコイルスプリング１２−１を配置すると、現像ローラ４と薄層ローラ６間の圧力はｂ部の圧縮により発生している。現像ローラ４が回転した際に発生する微小時間での当接位置の変位に対してｂ部の変位が追いつかなくなると、ａ部が伸びることにより、コイルスプリング全体としては当接位置の変位に追従することが可能となる。
また、本発明の現像装置は画像形成装置に設置して用いた場合でも、現像ローラ４と薄層ローラ６間の圧力が安定しているため、本発明の現像装置を用いることで濃度むらの少ない画像を供給できる。
【実施例１】
【００１０】
実施例１の構成を前述の図５に示す。軸受け１１とケース３のスプリング固定部３−１との間には２つの異なったピッチを有する部分ａ、ｂからなるコイルスプリング１２−１が設けられており、ａ部は線密着しており、ｂ部は圧縮されて１５ｍｍになっており２２Ｎの反発力を発生している。
【実施例２】
【００１１】
図６は現像ローラと薄層ローラの圧接機構の実施例２を示す図である。スプリング固定部３−１と軸受け１１間には、２種類（別体）の等ピッチのコイルスプリング１２−２（１２−２−１、１２−２−２）がスペーサ（例えば板材）１４を介して設けられている。各スプリングとともに上下動可能なスペーサ１４を介して別体の２つのコイルスプリング１２−２−１、１２−２−２が軸方向に配列されている。この時コイルスプリング１２−２−１は、コイルスプリング１２−２−２からの加圧力によって圧縮されて線密着状態になっている。また、コイルスプリング１２−２−２は圧縮されて１５ｍｍになっており、２２Ｎの反発力を発生している。
（比較例）
図７は現像ローラと薄層ローラの圧接機構の比較例を示す図である。スプリング固定部３−１と軸受け１１間には、等ピッチスプリングであるコイルスプリング１２−２が設けられている。この時コイルスプリング１２−２は圧縮されて１５ｍｍになっており、２２Ｎの反発力を発生している。
実施例１、２、及び比較例の現像装置を用いて画像評価を行った。評価に用いた画像形成装置はカラー１０枚／分、単色３０枚／分のプリント能力を持っている。フルカラー画像形成装置を用いたため、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４つの現像装置を有しており、その構成は図２に示す通りである。
画像形成装置には外部装置からマゼンタ  ハーフトーンのベタ画像を出力する信号を送り、プリントアウトされた画像について、横オビ状の濃度ムラの発生について評価した。その評価結果を表１に記した。濃度ムラが発生した場合を×、発生しない場合を○としている。
【００１２】
【表１】
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このように比較例の構成で、良好な画像を得るためにはフレを１０μｍに抑えることが必要であったが、実施例１、２の構成にすることで、フレ５０μｍの現像ローラ４であっても、良好な画像を得ることができた。
本発明によれば、現像剤担持体回転時の現像剤担持体の振れによる、トナー薄層形成への影響を抑制することができる。これにより、従来に比べて、現像剤担持体の振れに対する振れ精度の要求を低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置の構成図。
【図２】現像ローラと薄層ローラの一般的な圧接機構を示す図。
【図３】（１）（２）は２種類のコイルスプリングの構成図。
【図４】図３（１）に示すコイルスプリングの圧縮量と発生する圧力の関係を示すグラフ図。
【図５】現像ローラと薄層ローラの圧接機構の実施例１を示す図。
【図６】現像ローラと薄層ローラの圧接機構の実施例２を示す図。
【図７】現像ローラと薄層ローラの圧接機構の比較例を示す図。
【符号の説明】
【００１４】
１  感光体ドラム（像担持体）
４  現像ローラ（現像剤担持体）
６  薄層ローラ（現像剤規制部材）
１２−１、１２−２  コイルスプリング（圧力付与部材）
【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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