(57)【要約】【課題】現像ローラの撓みを許容しつつ，画像濃度ムラを効果的に抑制することのできる現像装置および画像形成装置を提供すること。【解決手段】本発明の現像装置１０は，感光体２上の静電潜像に現像剤を供給するための現像ローラ１２と，現像ローラ１２に対して，現像ローラ１２を感光体２に近づける向きに圧接する供給ローラ１３とを備えるものであって，現像ローラ１２が，外形が円柱形状の芯金３１と，芯金３１の外周面上に設けられた樹脂層３２とを有し，樹脂層３２が，芯金３１の長手方向について，両端部より中央部において薄く形成されているものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上の静電潜像に現像剤を供給するための現像ローラと，前記現像ローラに対して，前記現像ローラを像担持体に近づける向きに圧接する供給ローラとを備える現像装置において，
前記現像ローラが，
外形が円柱形状の芯金と，
前記芯金の外周面上の少なくとも画像領域内に設けられた樹脂層とを有し，
前記樹脂層が，前記芯金の長手方向について，両端部より中央部において薄く形成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に記載する現像装置において，
前記樹脂層の厚さが，画像領域内の中央部から両端部に向かって連続的に大きくなっていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する現像装置において，
前記現像ローラと像担持体との間の空隙の大きさが，２００μｍを超えないことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
像担持体と，前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と，帯電された前記像担持体を露光して潜像を形成する露光装置と，前記像担持体上の静電潜像に現像剤を供給するための現像ローラと，前記現像ローラに対して，前記現像ローラを前記像担持体に近づける向きに圧接する供給ローラとを備える画像形成装置において，
前記現像ローラが，
外形が円柱形状の芯金と，
前記芯金の外周面上の少なくとも画像領域内に設けられた樹脂層とを有し，
前記樹脂層が，前記芯金の長手方向について，両端部より中央部において薄く形成さ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，現像ローラを用いて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置およびその現像装置を有する画像形成装置に関する。さらに詳細には，芯金の周囲に樹脂層を有する現像ローラを用いた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】
従来より，現像ローラを用いた現像装置では，現像ローラの表面に供給ローラや規制ブレード等が当接されるものがある。そのようなものでは，使用に際して各部材による当接圧によって現像ローラが撓むため，現像ローラと像担持体との間の距離が，現像ローラの長手方向の箇所によって異なるものとなる場合がある。像担持体と現像ローラとの距離が異なると，それに応じて現像電界の大きさが異なるものとなるため，画像濃度ムラの原因となる。
【０００３】
これに対し，現像ローラに当接される供給ローラや規制ブレード等の部材を，現像ローラの中心に対して互いに反対側に配置した画像形成装置が開示されている（例えば，特許文献１参照。）。この文献の装置では，現像ローラに対する複数の部材による当接圧を互いに釣り合わせることにより，現像ローラの撓みを防止できるとされている。
【特許文献１】特開２００６−９８８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，現像装置の各部材にはそれぞれ適切な配置があり，必ずしも前記した従来の画像形成装置のように配置できるとは限らない。また，上記のように配置しようとすると，画像形成装置全体の大型化を招くおそれもある。つまり，配置の調整によって現像ローラのたわみを防止することは難しいものであった。そのため，現像ローラが多少撓んでも，それによる画像濃度のムラが発生しないような現像装置が望まれていた。
【０００５】
本発明は，前記した従来の現像装置および画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，現像ローラの撓みを許容しつつ，画像濃度ムラを効果的に抑制することのできる現像装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の現像装置は，像担持体上の静電潜像に現像剤を供給するための現像ローラと，現像ローラに対して，現像ローラを像担持体に近づける向きに圧接する供給ローラとを備える現像装置であって，現像ローラが，外形が円柱形状の芯金と，芯金の外周面上の少なくとも画像領域内に設けられた樹脂層とを有し，樹脂層が，芯金の長手方向について，両端部より中央部において薄く形成されているものである。
【０００７】
本発明の現像装置によれば，その現像ローラが芯金の表面上に樹脂層が形成されたものであり，その樹脂層の厚さが，現像ローラの長手方向について両端部より中央部で薄くされている。従って，現像ローラの最外周の形状は，両端部で太く，中央部で細いものとなる。一般に，現像ローラが使用に際してベンディングしつつ回転した場合，芯金の中央部は両端部より像担持体に近づく。本発明の現像ローラは，上記のように太さに差を設けているので，その外周面と像担持体との距離を中央部と両端部とで差が生じないようにすることができる。従って，現像ローラの撓みを許容しつつ，画像濃度ムラを効果的に抑制することができる。
【０００８】
さらに本発明では，樹脂層の厚さが，画像領域内の中央部から両端部に向かって連続的に大きくなっていることが望ましい。
このようになっていれば，少なくとも画像領域内においては現像ローラの外径が急激に変わる箇所が無い。ここで，画像領域とは，現像ローラの長手方向について，像担持体に静電潜像が形成される範囲に対応する範囲のことである。
【０００９】
さらに本発明では，現像ローラと像担持体との間の空隙の大きさが，２００μｍを超えないことが望ましい。
このように空隙の小さいものであっても，本発明によれば良好な結果を得ることができる。
【００１０】
また本発明は，像担持体と，像担持体の表面を帯電させる帯電装置と，帯電された像担持体を露光して潜像を形成する露光装置と，像担持体上の静電潜像に現像剤を供給するための現像ローラと，現像ローラに対して，現像ローラを像担持体に近づける向きに圧接する供給ローラとを備える画像形成装置であって，現像ローラが，外形が円柱形状の芯金と，芯金の外周面上の少なくとも画像領域内に設けられた樹脂層とを有し，樹脂層が，芯金の長手方向について，両端部より中央部において薄く形成されている画像形成装置にも及ぶ。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の現像装置および画像形成装置によれば，現像ローラの撓みを許容しつつ，画像濃度ムラを効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，現像ローラを備えた現像装置とそれを有する画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００１３】
本形態の画像形成装置１００は，図１に示すように，中間転写ベルト１に沿って，４色の画像形成部２０Ｂｋ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙが配置されているものである。各画像形成部２０Ｂｋ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙは，それぞれ，感光体２を有している。さらに，感光体２の周囲にはそれぞれ，帯電装置２１，露光装置２２，現像装置１０，１次転写装置２４，クリーナ装置２５が配置されている。また，中間転写ベルト１は，画像形成時には図中に矢印Ａで示すように回転されるものである。中間転写ベルト１の回転方向について各画像形成部２０Ｂｋ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙより下流側には，２次転写装置２６が配置されている。
【００１４】
本形態では，各画像形成部２０Ｂｋ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙによってそれぞれ，感光体２上に各色のトナー像が形成される。そして，中間転写ベルト１に順次転写され，各色のトナー像が重ねられる。重ねられたトナー像は，２次転写装置２６によって記録紙へと転写される。
【００１５】
本形態の現像装置１０は，図２に示すように，感光体２に対向して配置され，感光体２上の静電潜像に現像剤を供給するためのものである。現像装置１０は，ハウジング１１と，現像ローラ１２，供給ローラ１３，規制ブレード１４，除電シート１５，弾性材１６を有している。現像ローラ１２，供給ローラ１３，規制ブレード１４，弾性材１６は，ハウジング１１の内部に配置されている。
【００１６】
現像ローラ１２は，適量の現像剤を担持して感光体２に対面し，感光体２へ現像剤を供給するためのものである。本形態では，現像剤として，キャリアを用いない非磁性１成分のものを使用している。現像ローラ１２は，感光体２に対して空隙を介して平行に配置されている。本形態は，感光体２と現像ローラ１２とのギャップの大きさが，２００μｍを超えないものである。なお，このギャップの値は，現像ローラ１２端部のローラ軸と感光体２の軸との間に設けられたＤＳコロによって規定される設計値である。画像形成時には，図２中に矢印で示すように，現像ローラ１２は感光体２に対して連れ回り方向に回転される。
【００１７】
供給ローラ１３は，ハウジング１１中の現像剤を現像ローラ１２に供給するためのものである。供給ローラ１３は，弾性を有するローラであり，現像ローラに対して軸に垂直な方向へ押し当てられている。また，供給ローラ１３は画像形成時には，図２に矢印で示すように，現像ローラ１２に対してカウンタ方向に回転される。
【００１８】
規制ブレード１４は，現像ローラ１２上に担持された現像剤の層厚を規制するとともに，擦り合わせることにより現像剤を帯電させるためのものである。規制ブレード１４は，現像ローラ１２と供給ローラ１３との接触箇所より，現像ローラ１２の回転について下流側において現像ローラ１２の表面に接触して配置されている。
【００１９】
除電シート１５は，現像領域を通り過ぎた後も現像ローラ１２上に残っている現像剤の除電を行うためのものである。現像領域とは，現像ローラ１２と感光体２とが対向し，感光体２上に形成されている静電潜像に現像ローラ１２から現像剤を供給することのできる範囲である。そのため，除電シート１５は，現像ローラ１２と感光体２との対向箇所より，現像ローラ１２の回転について下流側において，現像ローラ１２の表面に接触して配置されている。本形態では，除電シート１５は，ハウジング１１に固定された弾性材１６によって現像ローラ１２に押し付けられている。
【００２０】
本形態では，現像ローラ１２は，図３に示すように，芯金３１の外周に樹脂層３２を設けたものである。芯金３１は，図４に示すように，本体部３１ａと，その両端部に形成された回転軸３１ｂとを有している。本体部３１ａと回転軸３１ｂとは，同軸に配置され，一体的に形成されている。このうち本体部３１ａは，外径および肉厚が均一なパイプ材であり，例えばアルミ製のものが好ましい。この現像ローラ１２が現像装置１０に取り付けられて使用される際には，芯金３１の回転軸３１ｂの部分が保持され，回転駆動力を受ける。
【００２１】
現像ローラ１２の樹脂層３２は，図３に示すように，長手方向の端部では厚く，中央部では薄くなるように，コーティングされている。この樹脂層３２の厚さは，長手方向の中央部に対して図中左右対称であり，徐々に異なるものとなるように形成されている。また，芯金３１の周方向へは均一に形成されている。なお，この図では，実際よりかなり大げさに示している。樹脂層３２の材質としては，熱可塑性樹脂，熱硬化性樹脂，光硬化性樹脂等を用いる。その中でも，トナーの離型性に優れ，摩耗や傷に強いものを選択することが好ましい。なお，この樹脂層３２はコーティング後に硬化されることにより，ほとんど弾性を有しない状態となる。従って，本形態の現像ローラ１２は，ハードローラの１種である。
【００２２】
樹脂層３２に適した熱可塑性樹脂としては，スチレン系樹脂，ビニル系樹脂，ポリエーテルスルホン樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリフェニレンオキサイド樹脂，ポリアミド樹脂，フッ素樹脂，繊維素系樹脂，アクリル系樹脂等が挙げられる。熱・光硬化性樹脂としては，エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂，アルキッド樹脂，フェノール樹脂，メラミン樹脂，ポリウレタン樹脂，尿素樹脂，シリコン樹脂，ポリイミド樹脂等が挙げられる。また，シリコン樹脂，フッ素樹脂等のトナーの離型性に優れた樹脂が好ましい。さらには，機械的性質に優れた樹脂としては，ポリエーテルスルホン，ポリカーボネート，ポリフェニレンオキサイド，ポリアミド，フェノール，ポリエステル，ポリウレタン，スチレン系樹脂，アクリル系樹脂などが挙げられる。
【００２３】
さらに，樹脂層３２は，適切な体積固有抵抗率を有するものであることが好ましい。そのために，例えば，粒径０．１〜５μｍ程度の導電性微粉末を含有させるとよい。含有させる材質としては，例えば，導電性カーボンブラック，アルミニウム，銅，ニッケル，銀等の金属粉体，酸化アンチモン，酸化インジウム，酸化チタン，酸化スズ，酸化アルミニウム等の導電性金属酸化物，金属短繊維，カーボンファイバー，珪酸微粉体等が挙げられる。なお，これらの添加量は，樹脂に対して０．１〜４００重量％の範囲内が好ましい。より好ましくは，１〜２００重量％の範囲内とする。
【００２４】
なお，樹脂層３２の形成方法としては，ディッピング法，スプレー塗布法，ロールコータ法，刷毛で塗布する方法等が挙げられる。それぞれの方法における厚さの調製は以下のように行う。ディッピング法では，引き上げ速度を速くすれば厚く，遅くすれば薄くすることができる。スプレー塗布法では，塗布時間を長くすれば厚く，短くすれば薄くできる。ロールコータ法では，ロールとロールに当接しているブレードの隙間を調整することにより厚みを調整できる。
【００２５】
本形態の画像形成装置によって画像を形成する際には，芯金３１の回転軸３１ｂが保持されて回転される。また，供給ローラ１３は，回転軸３１ｂには当接せず，本体部３１ａのみに当接される。そのため，現像ローラ１２は，軸方向の中央部が供給ローラ１３によって押圧されることとなり，感光体２との空隙の方へやや撓む。このときのベンディング量は現像ローラ１２の長さや材質，供給ローラ１３の圧接力等によってある程度決まったものとなる。そこで，本形態では，樹脂層３２の端部の厚さと中央部の厚さとの差をこのベンディング量と同じ大きさとする。
【００２６】
このようにすることにより，使用時の撓んだ状態における現像ローラ１２と感光体２とのギャップは，軸方向の中央部と端部とでほぼ等しいものとなる。なお，現像ローラ１２の感光体２から遠い側では，中央部と端部との位置の差が従来のものよりさらに大きくなっている。しかし，現像ローラ１２のベンディング量は供給ローラ１３の弾性変形の量に比較してごく小さいものであり，供給ローラ１３から現像ローラ１２への現像剤の供給量は十分確保される。
【００２７】
発明者らは，本形態の現像ローラ１２を製造し，その効果を確認する実験を行った。次に，その実施例について説明する。本実験では，樹脂層３２の材料として，以下に説明するコート液を作成した。まず，フッ素含有ポリオール（ダイキン工業社製ゼッフル：商品名）を１０重量部，導電性カーボンブラック（キャボット社製）を８重量部，シリコン樹脂粒子（平均粒径２５μｍ）を１０重量部，酢酸ブチルを３００重量部の混合物を分散機によって分散させた。この分散物に，両末端カルビノール変性の反応性シリコーン油（信越化学工業社製Ｘ−２２−１６−ＡＳ）を５０重量部加え，攪拌した。これが，コート液の主剤である。
【００２８】
次に，この主剤に，硬化剤としてウレタン変性ヘキサメチレンジイソシアネート（旭化成工業社製デュラネート：商品名）を配合した。配合率は，主剤中のヒドロキシル基の当量と硬化剤中のイソシアネート基の当量とが１：１となるように調製した。これがコート液である。
【００２９】
芯金３１の本体部３１ａは，直径１２ｍｍで肉厚１．５ｍｍのアルミパイプを用いた。そして，上記のコート液を，ディッピング法によるコート装置を用いてコートした。そして，図５に示すように，樹脂層３２の厚さが，本体部３１ａの両端部では約１００μｍ，中央部の最も薄いところで約１０μｍとなるように引き上げる速度を調整した。
【００３０】
また，比較例として，実施例と同じアルミパイプおよびコート液を用いて，引き上げ速度のみを変更したものを製造した。すなわち，その軸方向の全体にわたって一定の引き上げ速度で引き上げた。具体的には，実施例の引き上げ速度のうち最も遅い速度で引き上げた。これにより，樹脂層３２の厚さがその軸方向の全体にわたって１０μｍであるものを形成した。
【００３１】
実験機としてコニカミノルタ製Ｍａｇｉｃｏｌｏｒ５４３０を使用し，その現像ローラをこの実施例のものまたは比較例のもので置き換える改造を行った。この改造機でベタ画像を形成し，その画像濃度を調べた。なお，本機は主走査方向中の中央部または端部の画像濃度を基準として，自動的に全体の濃度調整を行うように画像形成条件を調整することができるものである。そこで，実施例の現像ローラを使用して，主走査方向の中央部を基準として濃度調整を行ったものを実施例１とした。また，実施例の現像ローラを使用して，主走査方向の端部を基準として濃度調整を行ったものを実施例２とした。また，比較例の現像ローラを使用して，主走査方向の中央部を基準として濃度調整を行ったものを比較例１とした。また，比較例の現像ローラを使用して，主走査方向の端部を基準として濃度調整を行ったものを比較例２とした。
【００３２】
この実験の結果を図６に示す。図中実線で示しているのが実施例１，実施例２の結果である。一点鎖線で示しているのが比較例１，破線で示しているのが比較例２の結果である。実施例１と実施例２とはほぼ同じ結果であった。すなわち，実施例１，２では，長手方向の全体にわたって，ほぼ均一の濃度が得られた。一方，比較例１では，長手方向端部で画像濃度が小さいものとなった。また，比較例２では，長手方向中央部で極端な濃度の低下が見られた。これは，現像ローラと感光体２との距離が小さくなりすぎたため，リークが発生したからである。
【００３３】
以上詳細に説明したように，本形態の現像装置１０によれば，現像ローラ１２に，長手方向で径の異なる樹脂層３２が形成されている。特に，長手方向の中央部で端部より細く形成されている。一方，現像ローラ１２が供給ローラ１３によって圧接されることにより感光体２の方へ撓む場合には，長手方向の中央部が最も感光体２側へ近づく。従って，樹脂層３２の厚さに適切な差を設けることにより，この現像ローラ１２が撓んだときの感光体２との空隙が，長手方向の位置にかかわらず同程度とすることができる。これにより，現像ローラの撓みを許容しつつ，画像濃度ムラを効果的に抑制することのできる現像装置となっている。
【００３４】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，樹脂層に用いる樹脂の種類や，樹脂層の形成方法は上記のものに限らない。また，芯金は，均一な太さのものであれば良く，パイプに限らず中実であってもよい。また例えば，樹脂層３２には，粗さ材が含まれていてもよい。あるいは，樹脂層３２を形成した後，研磨を行うことによって粗さを付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本形態の現像装置の概略構成図である。
【図３】本形態の現像ローラを示す説明図である。
【図４】芯金の形状を示す図である。
【図５】現像ローラの樹脂層の厚さを示す説明図である。
【図６】画像濃度を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
２  感光体
１０  現像装置
１２  現像ローラ
１３  供給ローラ
２１  帯電装置
２２  露光装置
３１  芯金
３２  樹脂層
１００  画像形成装置
【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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