JP2015118110A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 所定以上の寿命を備えつつ、画像形成の品質の低下を抑制することができる現像装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、現像装置に関する。そして、本発明の現像装置は、表面上に静電潜像を担持する静電潜像担持体の静電潜像を現像剤を用いて現像する現像剤担持体と、現像剤収容部に収容された現像剤を現像剤坦持体に供給する２個の現像剤供給部材とを有し、第１、第２の現像剤供給部材は、それぞれ現像剤坦持体に対向する位置に、現像剤坦持体と当接するように配置されており、第１の現像剤供給部材は、第２の現像剤供給部材よりも現像剤担持体の回転方向で下流側に配置されており、第１の現像剤供給部材が現像剤坦持体と当接する第１の当接量は、第２の現像剤供給部材が現像剤坦持体と当接する第２の当接量よりも小さくなっていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関し、例えば、電子写真式のプリンタに適用し得る。

従来、電子写真式の画像形成装置（プリンタ）で用いられる現像装置では、静電潜像担持体としての感光ドラムを帯電部材としての帯電ローラで帯電し、露光部材としてのＬＥＤで静電潜像を前記感光ドラムに書き込み、現像剤坦持体としての現像ローラが前記静電潜像についてトナー（現像剤）を用いて現像し、転写後感光ドラムに残ったトナーはトナー回収部材によって回収される。

また、従来の電子写真式の画像形成装置では、特許文献１に記載された装置のように、同一形状２本の現像剤供給部材としての供給ローラを備えるものがあった。特許文献１の画像形成装置では、２つの供給ローラを備えることにより、印刷用紙の印刷面の前半領域と後半領域とで濃度が変動するのを防止し、印刷画像に濃度段差が形成されることはなくなる等の効果を奏する。

特開平１０−３９６２８号公報

しかしながら、従来の２本の供給ローラを備える現像装置では、２本の供給ローラが現像ローラに押し込まれて接触回転しているため、トナーが受ける外力（ストレス）は大きく、必要以上にトナーに外力が加わる結果、連続して印刷する場合、印刷不良（例えば、トナー像のカスレ、印刷用紙の汚れや縦スジ等）が発生するおそれがあった。

また、従来の２本の供給ローラを備える現像装置では、２本の供給ローラが現像ローラに押し込まれて接触回転しているため、現像ローラの駆動源（モータ）に対する回転トルクが大きく、現像ローラの駆動源等が摩耗しやすいという問題もあった。

そのため、現像剤坦持体が２つの現像剤供給部材と回転接触する構成となっている場合に、所定以上の寿命を備えつつ、画像形成の品質の低下を抑制することができる現像装置及び画像形成装置が望まれている。

第１の本発明の現像装置は、（１）回転しながら表面上に静電潜像を担持する静電潜像担持体の前記静電潜像を、回転しながら現像剤を用いて現像する現像剤担持体と、（２）現像剤収容部に収容された現像剤を、回転しながら前記現像剤坦持体に供給する２個の現像剤供給部材とを有し、（３）第１の現像剤供給部材、及び第２の現像剤供給部材は、それぞれ前記現像剤坦持体に対向する位置に、前記現像剤坦持体と当接するように配置されており、（４）前記第１の現像剤供給部材は、前記第２の現像剤供給部材よりも前記現像剤担持体の回転方向で下流側に配置されており、（５）前記第１の現像剤供給部材が前記現像剤坦持体と当接する際の第１の当接量は、前記第２の現像剤供給部材が前記現像剤坦持体と当接する際の第２の当接量よりも小さくなっていることを特徴とする。

第２の本発明は、回転しながら表面上に静電潜像を担持する静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の前記静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、前記現像装置として第１の本発明の現像装置を適用したことを特徴とする。

本発明によれば、所定以上の寿命を備えつつ、画像形成の品質の低下を抑制することができる現像装置及び画像形成装置を提供することができる。

実施形態に係る現像ローラ及び供給ローラの関係について示した説明図である。 実施形態に係る画像形成装置の概略断面図について示した説明図である。 実施形態に係る現像装置の断面図である。 実施形態に係る供給ローラの平面図である。 実施形態に係る現像装置を構成する感光ドラム、現像ローラ、及び供給ローラの収束比について示した説明図である。 実施形態に係る現像装置を用いた実験結果（その１、Ｎ２＝０．４６ｍｍ）について示した説明図である。 実施形態に係る現像装置を用いた実験結果（その２、Ｎ２＝０．５０ｍｍ）について示した説明図である。 実施形態に係る現像装置を用いた実験結果（その３、Ｎ２＝０．６０ｍｍ）について示した説明図である。

（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明による現像装置及び画像形成装置の一実施形態を、図面を参照しながら詳述する。この実施形態では、本発明の現像装置及び画像形成装置をプリンタに適用した例について説明する。

（Ａ−１）実施形態の構成
図２は、この実施形態の画像形成装置（プリンタ）１の全体構成を示す概略断面図である。

プリンタ１は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の現像剤（トナー）３０（３０Ｋ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙ）に対応した現像装置２（２Ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ）と、トナー３０（３０Ｋ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙ）をそれぞれ収容する現像剤収容体としてのトナーカートリッジ３（３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ）を有している。

また、プリンタ１は、後述する静電潜像担持体としての感光ドラム２１（２１Ｋ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙ）に現像されたトナー像を用紙Ｐに転写する転写ユニット４（４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ）と、感光ドラム２１の表面に光を照射して静電潜像を形成させる露光ユニット５（５Ｋ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ）を有している。

さらに、プリンタ１は、用紙Ｐ（媒体）を収容すると共に、図２のＸの方向に用紙Ｐを給紙する給紙カセット６と、転写ユニット４により用紙Ｐに転写されたトナー像を定着させる定着ユニット７と、プリンタ１内で概ねＳ字状に形成（図２の方向から見て概ねＳ字形状に形成）された用紙搬送経路８とを有している。

現像装置２Ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙは、用紙搬送経路８に沿って、用紙Ｐを搬送する際の上流側（給紙側）から下流側（排出側）の方向（図２のＹの方向）に順次配設されている。また、現像装置２Ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙは、プリンタ１本体（シャーシ）に対して着脱自在に配設されている。現像装置２Ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙは現像するトナー３０Ｋ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙの色のみが異なり、基本的な構成は同一であるものとする。以下では、１つの現像装置２についてのみ図３を用いて詳細構成を説明する。

現像装置２は、感光ドラム２１と感光ドラム２１表面を均一に帯電させる帯電部材としての帯電ローラ２２と、トナー３０を感光ドラム２１に現像する現像剤担持体としての現像ローラ２３を有している。

また、現像装置２は、現像ローラ２３に供給されたトナー３０の層厚を規制する現像ブレード２４と、現像ローラ２３にトナー３０を供給する２つの現像剤供給部材としての供給ローラ２５１、２５２を有している。

さらにまた、現像装置２は、用紙Ｐに転写されなかった感光ドラム２１上に残留する残留トナー３０を除去するクリーニングブレード２６と、クリーニングブレード２６により除去された残留トナー３０を廃棄トナー３０として搬送する搬送手段２７とを有している。

この実施形態では、例として、感光ドラム２１は、導電性支持体と光導電層とによって構成され、導電性支持体としてのアルミニウム等の金属パイプに、ブロッキング層、光導電層としての電荷発生層及び電荷輸送層を順次積層した構成の有機系感光体であるものとする。

この実施形態では、例として、帯電ローラ２２は、金属シャフトとエビクロルヒドリンゴム等の半導電性ゴム層によって構成されているものとする。また、帯電ローラ２２は感光ドラム２１と所定の当接量（圧接量）もって当接しており、感光ドラム２１の回転により従動回転するものとする。

この実施形態では、例として、現像ローラ２３は、芯金としてのシャフト（金属シャフト）２３ａの表面に、半導電性弾性層としての半導電性ゴム層（半導電性ウレタンゴム層）２３ｂが形成された構成となっているものとする。現像ローラ２３は感光ドラム２１と所定の当接量（圧接量）をもって当接しており、感光ドラム２１の回転に対して連れ回り方向（図３のＺ１の方向）に所定の周速比を持って回転する。

この実施形態では、例として、現像ブレード２４は、厚さ０．０８［ｍｍ］で、現像ローラ２３の長手方向の長さと略同じ長さを有し、トナー３０の層厚を規制する金属薄板部材で構成されているものとする。現像ブレード２４の長手方向の一端側は図示せぬフレーム（プリンタ１本体のシャーシ）に固定され、他端側はその先端部から僅かに内側の面が現像ローラ２３と当接するように配置されている。

この実施形態では、例として、供給ローラ２５１、２５２は、芯金としてのシャフト（例えば、金属製シャフト）２５１ａ、２５２ａの表面上に、導電性発泡層（例えば、半導電性発泡シリコーンスポンジ層）２５１ｂ、２５２ｂが形成された構成となっているものとする。供給ローラ２５１、２５２は、それぞれ現像ローラ２３と所定の当接量（圧接量）をもって当接しており、現像ローラ２３の回転方向（図３のＺ１の方向）に対してカウンター方向（図３のＺ２、Ｚ３の方向）に所定の周速比をもって回転する。

クリーニングブレード２６は、その一端が感光ドラム２１と所定の当接量（圧接量）をもって当接する位置に配置されており、ウレタンゴムを用いて構成されているものとする。

搬送手段２７は、クリーニングブレード２６により除去された残留トナー３０及び付着物を廃棄トナー３０として、感光ドラム２１の回転軸方向手前側に向けて搬送するものである。搬送手段２７により搬送されたトナー３０は、廃棄トナー３０の搬送路（図示せず）を通過し、廃棄トナー回収部（図示せず）へ回収されるものとする。

トナー供給口２５３は、トナーカートリッジ３から現像装置２内トナー収容部へトナー３０を供給する開口部（口穴）である。

トナー撹拌機構２５４は、長手方向にスパイラル形状を施した回転部材である。

トナー受け部２５５は、トナー供給口２５３から供給されたトナー３０の一部を受けるものである。

なお、これまでに説明した現像装置２、及びトナーカートリッジ３はいずれもプリンタ１において交換可能な部品（交換ユニット）であるものとする。したがって、現像装置２、及びトナーカートリッジ３は、収容するトナー３０が消費された場合や構成部品が劣化した場合等に交換する事が可能である。

転写ユニット４は、用紙Ｐを静電吸着して搬送する転写ベルト９と、図示せぬ駆動部により回転されて転写ベルト９を駆動する図示せぬドライブローラと、ドライブローラと対を成して転写ベルト９を張架する図示せぬテンションローラとが、感光ドラム２１Ｋ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙに対向圧接するように配設されている。また、転写ユニット４は、トナー像を用紙Ｐに転写するよう電圧を印加する転写ローラ４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙを備える。

露光ユニット５Ｋ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙは、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子とレンズアレイとを備えたＬＥＤヘッドであるものとする。

給紙カセット６は、内部に用紙Ｐを積層した状態で収容し、プリンタの下部に着脱自在に装着されているものとする。給紙カセット６の上部には用紙Ｐを１枚ずつ捌いて繰り出すホッピングローラ等を備えた図示せぬ用紙給紙部が配設されているものとする。

定着ユニット７は、用紙搬送経路８の下流側（用紙搬送方向の下流側）に配設され、加熱ローラ７ａ、加圧ローラ７ｂ、図示せぬサーミスタ及び加熱ヒータを備える。加熱ローラ７ａは、例えばアルミニウム等からなる中空円筒状の芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロルアルキルビニルエーテル共重合体）、チューブを被覆する事によって形成されている。そして、その芯金内には例えば、ハロゲンランプ等の加熱ヒータが設けられている。加圧ローラ７ｂは、例えばアルミニウム等からなる芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡチューブを被覆した構成であり、加熱ローラ７との間に圧接部が形成されるように配設されている。サーミスタは、加熱ローラ７ａの表面温度検出手段であり、加熱ローラ７ａの近傍に非接触で配設される。

次に、供給ローラ２５１、２５２の詳細構成について図４を用いて説明する。

図４は、供給ローラ２５１、２５２の平面図である。

この実施形態では、例として、供給ローラ２５１、２５２は、いずれも同一形状で同一構造であるものとして説明する。

この実施形態では、供給ローラ２５１、２５２では、シャフト２５１ａ、２５２ａの周囲に導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂが形成されている。導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂには、無数のセルＣが存在する。

導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂの材料としては、例えば、シリコーンゴム、シリコーン変性ゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリルゴム、クロロブレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ポリエーテルゴム等のゴム材料、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリブタジエンブロック重合体、ポリオレフィン、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体等のエラストマー等を適用することができる。導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂの材料としては、これら１種又は２種以上の混合ゴム又は変性ゴムを用いる事が可能である。さらに、導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂの材料は、ミラブルタイプ又は液状タイプの材料を任意に選択する事が可能であり、特にはミラブルタイプの材料が好ましい。

シャフト２５１ａ、２５２ａは所定の剛性を有すると共に十分な導電性を有する金属であればよく、例えば鉄、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。また、金属以外の材料でも導電性と適度な剛性を有する材料であれば用いる事が出来る。シャフト２５１ａ、２５２ａとしては、例えば、導電性粒子を分散した樹脂成型品や、セラミックス等を使用する事も可能である。シャフト２５１ａ、２５２ａは、ロール形状のほか、空中のパイプ形状としても良い。また、シャフト２５１ａ、２５２ａの両端にはギア装着段差やピン穴が形成されていてもよい。また、シャフト２５１ａ、２５２ａの両端には、通常駆動源（モータ）とリンクするための部分（先端軸受け部）が形成されるため、当該両端部分は、導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂが形成された部分よりも外径が細くなっているものとする。

供給ローラ２５１、２５２の製造方法としては、例えば、上述したゴム材料に補強性充填剤、加硫硬化に必要な加硫剤及び発泡剤、導電性付与剤を添加、加圧ニーダーやミキシングロール等により十分に混錬した後、シャフト２５１ａ、２５２ａ上に未加硫の状態でゴムパウンドを押しだす方法等で形成し、加熱による加硫発泡を行う方法を適用するようにしてもよい。また、予めゴムパウンドをチューブ状に押し出すとともに加熱して加硫発泡させ、スポンジゴムチューブを成形し、これをシャフト２５１ａ、２５２ａに被せて供給ローラ２５を形成するようにしてもよい。この時、必要に応じてシャフト２５１ａ、２５２ａと導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂとの間を接着剤で固定しても良い。そして、その後、その成形された供給ローラ２５は所定の外径に切削加工される必要がある。

この実施形態では、例として、半導電性ゴム層２３ｂの幅を２２０．００ｍｍとしている。そして、図４の方向から見て、半導電性ゴム層２３ｂの幅方向の左端をＤ０、左端から５．００ｍｍの箇所をＤ１、左端から１１０．００ｍｍの箇所（幅方向の中間箇所）をＤ２、左端から２１５．００ｍｍの箇所（右端から５．００ｍｍの箇所）をＤ３とそれぞれ図示している。そして以下では、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のそれぞれの箇所における供給ローラ２５１、２５２の外径（導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂの外径）を、φＤ１、φＤ２、φＤ３と表すものとする。

供給ローラ２５１、２５２の形状としてはφＤ１、φＤ２、φＤ３が同一径であるストレート形状が一般的であるが、φＤ２部が最も径が大きくなる様なクラウン形状、あるいはテーパー形状であっても良く、反対にφＤ２の部分が最も径が小さくなる様な形状であってもよい。

また、図３では、現像装置２では、供給ローラ２５１の外周面から、現像装置２の筐体２５６の内壁面までの距離（最短距離）をｗ１と図示している。

次に、供給ローラ２５１、２５２と現像ローラ２３の当接量（以下、「ＮＩＰ量」と呼ぶ）について説明する。

図１は、現像ローラ２３及び２つの供給ローラ２５１、２５２の関係について示した説明図である。

ＮＩＰ量とは図１に示す現像ローラ２３と供給ローラ２５１、２５２が当接し押込まれる度合いを表している。図１では、現像ローラ２３、供給ローラ２５１、及び供給ローラ２５２の回転軸の中心位置を、それぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３と図示している。また、図１は、現像ローラ２３、供給ローラ２５１、及び供給ローラ２５２の半径（回転軸の中心位置から半導電性ゴム層２３ｂの外周面までの幅）を、それぞれｒ１、ｒ２、ｒ３と図示している。さらに、図１では、現像ローラ２３と供給ローラ２５１、２５２が当接し押込まれた状態（圧接している状態）での、Ｐ１からＰ２までの幅をＬ１、Ｐ１からＰ３までの幅をＬ２と図示している。そして、図１では、現像ローラ２３と供給ローラ２５１との間のＮＩＰ量をＮ１、現像ローラ２３と供給ローラ２５２との間のＮＩＰ量をＮ２と図示している。このとき、ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２は、それぞれ以下の（１）式、（２）式により表される。

Ｎ１＝ｒ１＋ｒ２−Ｌ１ …（１）
Ｎ２＝ｒ１＋ｒ３−Ｌ２ …（２）
以下では、現像ローラ２３の回転（Ｚ１の方向への回転）に対して、下流側に位置する供給ローラ２５１のＮＩＰ量を「Ｎ１」と呼び、現像ローラ２３の回転（Ｚ１の方向への回転）に対して上流側に位置する供給ローラ２５２のＮＩＰ量を「Ｎ２」と呼ぶものとする。

また、図１では、供給ローラ２５１、２５２が、現像ローラ２３と接触開始箇所から接触終了箇所までの幅（以下、「ＮＩＰ幅」と呼ぶ）を、それぞれＬｖ１、Ｌｖ２と図示している。

下流側の供給ローラ２５１と上流側の供給ローラ２５２は、いずれも、トナーカートリッジ３からのトナー３０と、現像ローラ２３とに接触しながら回転しているため、現像ローラ２３との接触部分のトナー３０をかきとりながら、摩擦によりトナー３０を帯電させてトナー３０を現像ローラ２３に供給する動作を行っている。ただし、現像装置２において、下流側の供給ローラ２５１は、主として現像ローラ２３へトナー３０を供給する機能を担うことになる。一方、上流側の供給ローラ２５２は、主として現像ローラ２３に現像後に残ったトナー３０を掻きとる機能を担うことになる。

したがって、下流側の供給ローラ２５１のＮＩＰ量Ｎ１が小さすぎると、現像ローラ２３へのトナー３０供給量が不足し、印刷時にカスレ（トナー３０供給不足に伴う印刷のカスレ）が生じる原因となる。一方、下流側の供給ローラ２５１のＮＩＰ量Ｎ１が大きすぎると、ストレス過多（ストレス過多に伴うトナー３０への帯電量過多等）により印刷時に汚れ（トナー３０の供給過多に伴う汚れ）が生じる原因となる。

また、上流側の供給ローラ２５２のＮＩＰ量Ｎ２が小さすぎると、現像ローラ２３からのトナー３０かきとりが不十分となり、印刷時にゴーストや濃度段差（領域ごとに濃度にムラ）が生じる原因となる。一方、上流側の供給ローラ２５２のＮＩＰ量Ｎ２が大きすぎると、ストレス過多（ストレス過多に伴うトナー３０への帯電量過多等）により印刷時に汚れが生じる原因となる。

さらに、ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２が大きすぎると、供給ローラ２５１、２５２や現像ローラ２３の摩耗や各ローラの駆動源への負荷が大きくなり、現像装置２全体の寿命が目標（仕様）よりも短くなってしまう。また、ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２が小さすぎると、供給ローラ２５１、２５２や現像ローラ２３が少し摩耗しただけで、供給ローラ２５１、２５２と現像ローラ２３とが接触しなくなってしまうため、やはり現像装置２全体の寿命が目標（仕様）よりも短くなってしまう。

上述の通り、下流側の供給ローラ２５１と上流側の供給ローラ２５２とでは、位置関係から主たる機能が異なる。したがって、現像装置２では、ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２を同じ値ではなく、それぞれの位置関係に基づく主たる機能や摩耗度合に応じたバランスで設定することが好ましい。

上述の通り、現像ローラ２３の各領域は、下流側の供給ローラ２５１と上流側の供給ローラ２５２とにより、２度トナー３０の掻きとりと供給を受けることになる。そのため、上流側の供給ローラ２５２の不具合（トナー３０掻きとり不足や、供給過多）が、下流側の供給ローラ２５１である程度修正されることになる。さらに、下流側の供給ローラ２５１のＮＩＰ量Ｎ１が大きすぎると、下流側の供給ローラ２５１が摩耗して発生した削りカスが、さらに下流の現像ブレード２４に溜まり、印刷画像に縦スジの汚れが発生する等の要因となる。対して、上流側の供給ローラ２５２で同様に削りカスが発生したとしても、下流側の供給ローラ２５１に遮られて、現像ブレード２４までは到達しにくい。したがって、以上のような理由に鑑みて、下流側の供給ローラ２５１ＮＩＰ量Ｎ１より、上流側の供給ローラ２５２のＮＩＰ量Ｎ２を大きくすることで、より良好な印刷品質を保つことができる。

さらに、上流側の供給ローラ２５２のＮＩＰ量Ｎ２の大きさに応じて、下流側の供給ローラ２５１と現像ローラ２３とが接触する領域の状態（残存するトナー３０の量や帯電量）が異なることになる。したがって、現像装置２では、上流側の供給ローラ２５２のＮＩＰ量Ｎ２に応じたバランスで、下流側の供給ローラ２５１のＮＩＰ量Ｎ１を設定する必要がある。

以上により、現像装置２では、２つの供給ローラ２５１、２５２のＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２について、現像装置２全体の寿命を達成し、かつ、印刷品質が良好となる範囲とバランスで設定する必要がある。具体的にどのように２つのＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２を設定するかは、後述する動作説明の項で説明する。

（Ａ−２）実施形態の動作
次に、以上のような構成を有するこの実施形態のプリンタ１の動作を説明する。

まず、図１を用いて、プリンタ１全体の動作について説明する。

プリンタ１は、印刷データ受信後に現像装置２Ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙが駆動し、トナーカートリッジ３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｙよりトナー３０Ｋ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙを補充する。印刷データ受信後、給紙カセット６内の用紙Ｐが給紙され、搬送経路８に沿って搬送される。搬送された用紙Ｐは、現像装置２Ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの下方向を順次通過し、ＬＥＤヘッド５Ｋ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙにより露光され形成された感光ドラム２１Ｋ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙ上のトナー像が転写ユニット４にて転写され、定着ユニット７にて定着後、プリンタ１外へ排出される。

現像装置２Ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ単体での基本動作は同一であるため、以下１つの現像装置２に関して説明する。

感光ドラム２１は、帯電ローラ２２により感光ドラム２１表面が一様均一に帯電され、露光ユニット５が照射する光により静電潜像を形成する。

帯電ローラ２２には、トナー３０と同極性のバイアス電圧を印加する図示せぬ帯電ローラ用電源が接続されている。帯電ローラ２２は、帯電ローラ用電源から印加されたバイアス電圧により感光ドラム２１の表面を一様均一に帯電させる。

現像ローラ２３には、トナー３０と同極性、又は逆極性の何れかのバイアス電圧を印加する図示せぬ現像ローラ用電源が接続されている。現像ローラ２３は、現像ローラ用電源から印加されたバイアス電圧によって、帯電したトナー３０を感光ドラム２１上の静電潜像部に付着させる。

現像ブレード２４には、トナー３０と同極性又は逆極性の何れかのバイアス電圧を印加する図示せぬ現像ローラ用電源、あるいは供給ローラ用電源が接続されている。現像ブレード２４は、印加されたバイアス電圧及び当接圧によって現像ローラ２３上のトナー３０を帯電及び層規制する。

供給ローラ２５１、２５２には、トナー３０と同極性、又は逆極性の何れかのバイアス電圧を印加する図示せぬ供給ローラ用電源が接続されている。供給ローラ２５１、２５２は、供給ローラ用電源から印加されたバイアス電圧によって、トナーカートリッジ３が備える供給トナー収容部３１から補充されたトナー３０を現像ローラ２３に供給する。また、供給ローラ２５１、２５２は、現像ローラ２５との当該摩擦力によりトナー３０を帯電し、且つ現像ローラ２３上の未現像トナーを掻きとることになる。

クリーニングブレード２６は、感光ドラム２１の表面上に残留するトナー３０を掻き取ることで感光ドラム２１の表面をクリーニングする。また、微量ではあるが転写ベルト９から感光ドラム２１の表面に付着した付着物もクリーニングする。

搬送手段２７は、クリーニングブレード２６により除去された残留トナー３０及び付着物を廃棄トナー３０として、感光ドラム２１の回転軸方向手前側に向けて搬送する。搬送手段２７によって搬送された廃棄トナー３０は、図示せぬ現像装置２フレーム内搬送経路を通過し廃トナー収容部まで搬送される。

トナー供給口２５３は、トナーカートリッジ３から供給されるトナー３０を現像装置２内に供給する連結口で、所定の寸法をもって開口している。

トナー撹拌機構２５４は、トナー受け部２５５で受けたトナーを軸方向両端部に撹拌している。

トナー受け部２５５は、トナー撹拌機構２５４がトナーを撹拌する為に、トナー供給口２５３から供給されたトナー３０の一部を受けている。

トナーカートリッジ３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｙには、トナー収容部３１Ｋ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｙ内に図示せぬ撹拌供給機構が存在し、未使用のトナー３０Ｋ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙをそれぞれ現像装置２Ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ内に補充する。

転写ユニット４における転写ローラ４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙには、トナー３０Ｋ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙと逆極性のバイアス電圧を印加する図示せぬ転写ローラ用電源が接続されており、転写ローラ用電源から印加されたバイアス電圧により、それぞれの感光ドラム２１Ｋ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙに形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する。

ＬＥＤヘッド５Ｋ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙは、入力された印刷データに基づき、感光ドラム２１Ｋ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙの表面に光を照射し、光照射部分の電位を光減衰させて静電潜像を形成する。

給紙カセット６内部に給紙された用紙Ｐは、図示せぬ搬送ローラによって現像装置２下に搬送される。

定着ユニット７は、サーミスタが検出した加熱ローラ７ａの表面温度の検出に基づき、加熱ヒータを制御することで、加熱ローラ７ａの表面温度は所定の温度に維持される。トナー像が転写された用紙Ｐが所定の温度に維持された加熱ローラ７ａと加圧ローラ７ｂとから形成される圧接部を通過する事で、熱及び圧力が付与され、用紙Ｐ上のトナー像は定着される。

次に、現像装置２の具体的動作例について行った実験（以下、「本実験」と呼ぶ）の実験結果を用いて説明する。本実験は、主としてＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２に好適な値の組合せを検証するための実験である。なお、以下に本実験に係る各条件について記すが、以下の各条件は、本発明の現像装置を実現する際に良好な結果が得られる（特有な効果を奏する）一例であり、本発明の現像装置の構成を限定するものではない。

本実験では、供給ローラ２５１、２５２の導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂには、シリコーンゴムパウンドをベースとして発泡させた物を用いた。導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂのセルＣは各々が個々に独立した独泡であり、供給ローラ２５成形体導電性発泡層の硬さはＡｓｋｅｒＦ硬度計で４５〜６５°が一般的で、本実験では５８°のものを用いた。導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂを構成する個々のセルＣの大きさは、１００〜１０００μｍが一般的で、本実験では導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂ表面で２００〜４００μｍとなるものを用いた。また、供給ローラ２５１、２５２の抵抗値は、幅２．０ｍｍ、直径６．０ｍｍのＳＵＳ材ボールベアリングを２０ｇｆの力で接触させ、供給ローラ２５を回転させながらシャフト２５１ａ、２５２ａから３００Ｖを印加した時０．１〜１００ＭΩになる様に調整した物が良好で、本実験では、１ＭΩの抵抗値とした。

また、本実験では、上述の図４に示すように、導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂの全幅は、２２０ｍｍであるものとする。そして、導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂの外径はいずれの位置でも１４．０ｍｍとなるストレート形状を用いた。なお、本実験では、事前に、導電性発泡層２５１ｂ、２５２ｂの外径（供給ローラ２５１、２５２の外径）について、図４に示すように基準位置Ｄ０を基準としてＤ１（Ｄ０から５．０ｍｍの位置）、Ｄ２（Ｄ０から１１０．０ｍｍの位置）、Ｄ３（Ｄ０から２１５．０ｍｍの位置）の３つの位置で、測定していずれの位置でも直径が１４．０ｍｍとなることを確認した。また、本実験では、現像ローラ２３としては、半径ｒ１が８．００ｍｍとなるものを使用した。

さらに、本実験では、感光ドラム２１、現像ローラ２３、及び供給ローラ２５１、２５２が回転する際の周速比を図５の通りに構成した。図５に示す通り、本実験では、感光ドラム２１の周速度を基準（１．０００）として、現像ローラ２３の収束比を１．２５７、下流側の供給ローラ２５１の収束比を０．６０４、上流側の供給ローラ２５２の収束比を０．６６０としている。また、本実験では、現像ローラ２３の周速度を基準（１．０００）とした場合、下流側の供給ローラ２５１の収束比を０．４８０、上流側の供給ローラ２５２の収束比を０．５２５となっている。

さらにまた、本実験で用いられる現像装置２では、ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２を０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内で設定することが好ましい。そして、トナー３０の掻きとり不足を原因とする印刷画像の不良（例えば、カスレ、ゴースト、濃度段差、汚れ等）を抑制するには、ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２を０．２ｍｍ以上とすることがより好ましい。さらに、トナー３０の供給過多を原因とする印刷画像の不良（例えば、汚れ等）や、各ローラの駆動源に対する過大な負荷（トルク）を原因とする印刷画像の不良（例えば、回転軸の摩耗に伴うジッタや、各ローラの摩耗片によるスジの発生等）を抑制するには、ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２を１．００ｍｍ以下とすることがより好ましい。したがって、ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２については、０．２０ｍｍ〜１．００ｍｍの範囲で設定することがより好ましい。

また、本実験で用いられる現像装置２において、図３に示すｗ１は５．００ｍｍであるものとする。

さらに、本実験では、ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２を図６のような組合せで設定して、それぞれのＮＩＰ量の組合せで、プリンタ１による連続耐久印刷（装置の仕様上の寿命まで、連続して用紙Ｐに対する印刷）を実行し、印刷品質を評価した。

図６は、サンプル番号（ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２の組合せ）ごとのＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２の絶対値、ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２の相対的な比率（％表示）、及び印刷品質の評価結果（ＰＱ）を示している。

本実験では、図６に示すように、全てのサンプル番号でＮＩＰ量Ｎ２を０．４６ｍｍで固定し、サンプル番号１〜９まで順にニップ量Ｎ１を変化（０．０５ｍｍ〜３．５１ｍｍの間で変化）させている、具体的には、サンプル番号１〜９のニップ量Ｎ１は、それぞれ、０．０５ｍｍ、０．１２ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．３１ｍｍ、０．４６ｍｍ、０．６９ｍｍ、１．０７ｍｍ、１．８４ｍｍ、３．５１ｍｍである。

なお、本実験で用いた現像装置２では、供給ローラ２５１、２５２のＮＩＰ幅Ｌｖ１、Ｌｖ２は、それぞれ１．７０ｍｍ〜７．５ｍｍ程度であることが好ましい。そして、本実験で用いた現像装置２では、上流側の供給ローラ２５２のＮＩＰ量Ｎ１を０．４６ｍｍとした場合、ＮＩＰ幅Ｌｖ１は３．６７ｍｍであった。

図６に示したＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２の比率は、％表示となっており、いずれのサンプル番号でも２つの値を加算すると１００％（Ｎ１＋Ｎ２＝１００％）となる。例えば、図６のサンプル番号１では、Ｎ１＝０．０５ｍｍ、Ｎ２＝０．４６ｍｍであるため、Ｎ１、Ｎ２の比率は概ね１０％、９０％となる。したがって、ＮＩＰ量Ｎ１の比率は、サンプル番号１〜９で、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、８８％と概ね１０％ずつ増加することになる。これに対して、ＮＩＰ量Ｎ２の比率は、サンプル番号１〜９で、９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１２％と概ね１０％ずつ減少することになる。

本実験では、現像装置２を、寿命が７２０００ドラムカウントとなる仕様のプリンタとして実現することを目的として連続耐久印刷を行った。なお、前記ドラムカウントは、感光ドラム２１が１回転で１カウントアップするように定めている。本実験では、用紙Ｐ（評価用媒体）として、ＸＥＲＯＸ（登録商標）製の印刷用紙「Ｘｅｒｏｘ４２００ ＬＴ ２０１ｂ Ｎｅｗ９２」を用いた。また、本実験では、当該プリンタ（上述の現像装置２を適用したプリンタ）で、用紙Ｐの印刷可能領域に対して１．２５％印字のパターンを１ページ毎の間欠印刷でドラムカウント７２０００まで印刷させた。さらに、本実験では、当該プリンタを用いて、７２０００ドラムカウント（感光ドラム２１の寿命）まで印刷し、印刷品質に問題が無かったサンプル番号（ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２の組合せ）の評価結果を「３」、印刷品質に軽微な問題が発生したサンプル番号の評価結果を「２」、印刷品質に大きな問題が発生したサンプル番号の評価結果を「１」としている。

なお、上述の通り、現像装置２では、現像装置２全体の装置寿命を所定以上の保つために、ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２を調整する必要がある。しかしながら、下流側で望ましいＮＩＰ量Ｎ１は、上流側に設定されたＮＩＰ量Ｎ２によって異なる。したがって、本実験では、少なくとも、上流側の供給ローラ２５２で、装置寿命を仕様以上（所定異常）に保つために、実験開始時（未使用の状態）に、最低限必要となるＮＩＰ量Ｎ２を固定的に設定し、最適となる下流側のＮＩＰ量Ｎ１を検証する手順を採用した。

そして、本実験で用いられる現像装置２において、上流側の供給ローラ２５２で、装置寿命を所定以上の保つために最低限必要となる実験開始時のＮＩＰ量Ｎ２は、以下の（３）式を満足することが望ましい。実験により、以下の（３）式を満足することにより、現像装置２を仕様上の寿命まで印刷に用いた場合でもＮＩＰ量Ｎ２として必要な最低限のＮＩＰ量（本実験では、０．１０ｍｍ）を保つことができることが分かっている。

以下の（３）式において、「５×（１０^−６）」は、１ドラムカウントで供給ローラ２５２が摩耗する量（ＮＩＰ量が減る量）を表しており、供給ローラ２５２で用いられる材質やトルク等に応じて変更するようにしてもよい。以下の（３）式における「５×（１０^−６）」は、本実験で用いられる供給ローラ２５２で、１ドラムカウントで供給ローラ２５２が摩耗する量（ＮＩＰ量が減る量）を実験により求めた値である。また、以下の（３）式において、「０．１０」は、現像装置２を仕様上の寿命まで印刷に用いた後に、最低限残す必要のあるＮＩＰ量Ｎ２であるため、現像装置２の仕様に応じた任意の値を設定可能である。

以上のように、本実験では、以下の式（３）に基づき、ＮＩＰ量Ｎ２に最低限必要となる０．４６ｍｍを設定した。本実験で用いた現像装置２（寿命７２０００ドラムカウントの現像装置）では、ドラムカウントとして７２０００を適用すると、以下の（４）式に示すようにＮ２≧０．４６ｍｍであることが望ましいこと分かる。そのため、本実験では、ＮＩＰ量Ｎ１、Ｎ２の好適な組合せを容易に検証するために、ＮＩＰ量Ｎ２として以下の（３）式、（４）式に基づいた値０．４６ｍｍに固定し、ＮＩＰ量Ｎ１を変化させ、「装置の仕様上の寿命を達成するまでの間、印刷品質を良好」とするためのＮＩＰ量Ｎ１を検証する手順を採用した。

Ｎ２≧現像装置寿命（ドラムカウント）×５×（１０^−６）
＋０．１０［ｍｍ］…（３）
Ｎ２≧７２０００×５×（１０^−６）＋０．１０
＝０．３６＋０．１０＝０．４６[ｍｍ] …（４）
サンプル番号１、２の実験では、連続耐久印刷において画像のカスレが発生してしまったため、評価結果を「１」とした。これは、トナー３０供給の役割が強い下流側供給ローラ２５１のＮＩＰ量Ｎ１が小さく現像ローラ２３上に経時で安定したトナー３０を供給できなかった為である。そのため、サンプル番号１、２の実験では、特に印刷Ｄｕｔｙが高いベタ画像でカスレが顕著に表れた。

サンプル番号３、４の実験では、連続耐久印刷において仕様上の寿命となる７２０００ドラムカウントまで印字品質問題が発生しなかったため評価結果を「３」とした。

サンプル番号５の実験では、連続耐久印刷において大きな問題は発生しなかったが、連続耐久印刷を続けると少量の汚れが発生する場合があった。これは、トナーストレスに基づく帯電過多で、汚れが発生しているためで、数時間印刷を停止すると回復する程度のトラブルである。そのため、評価結果を「２」とした。

サンプル番号６〜９の実験では、大きな汚れが発生してしまったため評価結果を「１」とした。これは、連続耐久印刷において下流側の供給ローラ２５１のＮＩＰ量が大きくなりすぎてトナーに与える負荷が強すぎ、過剰帯電となっているためで、数時間印刷を停止しても回復しない。

以上のような実験結果に基づいて、下流側の供給ローラのＮＩＰ量Ｎ１と、上流側の供給ローラのＮＩＰ量Ｎ２は、サンプル番号３（Ｎ１：Ｎ２＝３：７）からサンプル番号４（Ｎ１：Ｎ２＝４：６）の組合せで良好となることがわかる。言い換えると、本実験の結果に基づけば、下流側の供給ローラのＮＩＰ量Ｎ１と、上流側の供給ローラのＮＩＰ量Ｎ２は以下の（５）式、（６）式の関係を満たすことが望ましいことが分かる。

Ｎ１＋Ｎ２＝１００％ …（５）
Ｎ１：Ｎ２＝３：７〜４：６ …（６）
上述の図６に示す実験結果から、現像装置２では、「装置の仕様上の寿命を達成するまでの間、印刷品質を良好」とするためには、少なくとも、下流側の供給ローラ２５１のＮＩＰ量Ｎ１は、上流側の供給ローラ２５２ＮＩＰ量Ｎ２よりも小さい値に設定することが好ましいことがわかる。また、現像装置２では、「装置の仕様上の寿命を満たし、かつ、印刷品質が良好」とするために、Ｎ１とＮ２の比率を、３：７〜４：６とすることが好ましいことが分かる。さらに、上述の図６に示す実験結果から、現像装置２では、装置の仕様上の寿命を満たすために、例えば上述の（３）式のように、装置の仕様上の寿命（ドラムカウント）に基づく値を上流側の供給ローラ２５２ＮＩＰ量Ｎ２に設定することが好ましいことがわかる。

そして、上述のＮ１とＮ２の比率を、３：７〜４：６とすることが好ましいという特性を確認するために、当接量Ｎ２を０．５０ｍｍ、０．６０ｍｍとした場合について、それぞれ同様の実験を行った。図７、図８は、それぞれ、当接量Ｎ２を０．５０ｍｍ、０．６０ｍｍとした場合の実験結果である。ただし、図７、図８の実験では、サンプル番号９についてはＮ１が４．００ｍｍ以上と大きくなり過ぎ、装置の設計上設定することができなかったため測定していない。

そして、図７、図８に示す通り、当接量Ｎ２を変化させた場合でも、評価結果が３となるのは上述の図６の実験結果と同様に、サンプル番号３、４の条件（Ｎ１とＮ２の比率が３：７〜４：６の間）となる。したがって、上述の図６〜図８の実験により、当接量Ｎ２を変化させた場合でも、上述の「装置の仕様上の寿命を満たし、かつ、印刷品質が良好」とするために、Ｎ１とＮ２の比率を、３：７〜４：６とすることが好ましいという特性を確認することができた。

（Ａ−３）実施形態の効果
この実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。

現像装置２では、下流側の供給ローラ２５１のＮＩＰ量Ｎ１に、上流側の供給ローラ２５２ＮＩＰ量Ｎ２よりも小さい値に設定し、さらに、その比率を３：７〜４：６することにより、「装置の仕様上の寿命を達成するまでの間、印刷品質を良好」とすることができる。

また、現像装置２では、上流側供給ローラ２５２の必要最小ＮＩＰ量Ｎ２に、装置の仕様上の寿命（ドラムカウント）に基づく値（例えば上述の（３）式に基づく値）を設定（上記の実験では０．４６ｍｍを設定）している。これにより、現像装置２では、現像ブレード２４及び供給ローラ２５１、２５２に過剰な負荷に伴う弊害（例えば、駆動源へのトルクに対する過剰負荷やローラの過剰な摩耗）を抑制できる。

（Ｂ）他の実施形態
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

（Ｂ−１）上記の実施形態では、本発明の現像装置を、現像ローラ２３及び供給ローラ２５１、２５２以外の構成要素を含む現像装置２に適用する例について説明したが、少なくとも現像ローラ及び供給ローラを有するその他の現像装置に本発明を適用（上記の実施形態と同様にＮＩＰ量を設定）するようにしてもよい。

（Ｂ−２）上記の実施形態では、本発明の現像装置を、プリンタとしての画像形成装置に適用する例について説明したが、複写機（コピー機）や複合機（ＭＦＰ）、ＦＡＸ等その他の画像形成装置に本発明を適用するようにしてもよい。

１…画像形成装置、２、２Ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ…現像装置、３、３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ…トナーカートリッジ、４…転写ユニット、５、５Ｋ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ…露光ユニット、６…給紙カセット、２１…感光ドラム、２２…帯電ローラ、２３…現像ローラ、２３ａ…シャフト、２３ｂ…半導電性ゴム層、２４…現像ブレード、２５１…下流側の供給ローラ、２５２…上流側の供給ローラ、２５１ａ、２５２ａ…シャフト、２５１ｂ、２５２ｂ…導電性発泡層、２６…クリーニングブレード、２７…搬送手段、３０、３０Ｋ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙ…トナー、Ｃ…セル、Ｎ１、Ｎ２…ＮＩＰ量。

Claims (6)

1. 回転しながら表面上に静電潜像を担持する静電潜像担持体の前記静電潜像を、回転しながら現像剤を用いて現像する現像剤担持体と、
   現像剤収容部に収容された現像剤を、回転しながら前記現像剤坦持体に供給する２個の現像剤供給部材とを有し、
   第１の現像剤供給部材、及び第２の現像剤供給部材は、それぞれ前記現像剤坦持体に対向する位置に、前記現像剤坦持体と当接するように配置されており、
   前記第１の現像剤供給部材は、前記第２の現像剤供給部材よりも前記現像剤担持体の回転方向で下流側に配置されており、
   前記第１の現像剤供給部材が前記現像剤坦持体と当接する際の第１の当接量は、前記第２の現像剤供給部材が前記現像剤坦持体と当接する際の第２の当接量よりも小さくなっている
   ことを特徴とする現像装置。
2. 前記第１の当接量は、前記第１の当接量と前記第２の当接量の総和のうち、３割以上４割以下であり、前記第２の当接量は、前記第１の当接量と前記第２の当接量の総和の６割以上７割以下となっていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第１の当接量及び前記第２の当接量が、いずれも０．１ｍｍから２．００ｍｍの範囲内となっていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記第１の当接量及び前記第２の当接量が、いずれも０．２ｍｍから１．００ｍｍの範囲内となっていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
5. 前記第２の当接量をＮ２、当該現像装置の寿命の目標を前記静電潜像担持体の回転数がＭ回となるまでとした場合、前記第２の当接量Ｎ２が以下の（Ａ）式を満たしていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置。
   Ｎ２≧Ｍ×５×（１０^−６）＋０．１［ｍｍ］ …（Ａ）
6. 回転しながら表面上に静電潜像を担持する静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の前記静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、前記現像装置として請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置を適用したことを特徴とする画像形成装置。

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