JP2021076795A - 現像装置、現像方法、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を招くことなく、現像剤の搬送量を適正に保つことが可能な現像装置、現像方法、および画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置は、現像ローラ３２の外周面に対向し、かつその外周面との間に間隙Ｇを設けた状態で現像ローラ３２の軸方向に沿って設けられたドクターローラ５０を有する。ドクターローラ５０は、円柱状の外周面と回転軸５２とを備えて回転可能に支持されている。現像剤４０は間隙Ｇを通して現像ローラ３２の回転方向の上流側から下流側に送られる。間隙Ｇの上流側の現像剤４０の流量に応じて、ドクターローラ５０の回転を変化させ、現像ローラ３２の外周面に層状に担持された現像剤４０の層厚が規制される。【選択図】図３

Description

本発明は、現像装置、その現像装置を用いた現像方法、およびその現像装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置は、現像装置から供給された現像剤によって静電潜像を可視像化して用紙に転写する。現像装置は、現像槽内に収容された現像剤を、像担持体である感光体ドラムに供給する。現像剤としてトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いる場合、現像装置は、現像槽内でトナーとキャリアとを攪拌してトナーを磁性体キャリアの表面に静電吸着させ、感光体ドラムと現像ローラとの間の現像ニップ部に搬送する。

用紙に転写された画像の濃度や画質は、現像装置から感光体ドラムへのトナーの供給量に影響される。このため、現像装置は、現像ローラによる現像ニップ部への現像剤の供給量を制御する必要性があり、現像剤の層厚を規制する板状の層厚規制部材が現像装置に備えられたものもある。この種の層厚規制部材は、その先端部と現像ローラの外周面との間に所定の間隙を有するように設けられている。これにより、現像ローラが回転すると、現像ローラの外周面に担持される現像剤の層厚は、層厚規制部材の先端部により一定の厚みに規制される。

また、層厚規制部材として、特許文献１には、丸棒状の磁性体からなる丸棒ドクターが用いられ、この丸棒ドクターと現像ローラとの間に、現像剤の層厚を規制する間隙を形成することが開示されている。これによって、現像装置の小型化とともに、現像領域への現像剤の搬送量の低下を抑制することが意図されている。

特開２０１８−７２７８２号公報

前記従来の現像装置では、装置内の温度が変化したり、湿度が高くなったりするなどの様々な原因によって、現像装置内の現像剤の流動性が低下することがある。そのため、現像剤の搬送量の低下が起こるだけでなく、層厚規制部材における現像ローラの回転方向の上流側に現像剤が付着して堆積することがあった。このような現像剤の堆積物が大きくなると、その堆積物が層厚規制部材の先端部よりも下流側へ飛び出るように付着しやすくなり、最終的に形成される画像の品質が低下して、画像不良を生じるおそれがあった。

また、現像剤の流動性の変化によっては、例えば、現像剤が堆積または滞留して、層厚規制部材と現像ローラとの間隙が狭くなり、層厚規制部材によって規制される現像剤の層厚が変わるおそれもあった。

このような事情から、層厚規制部材を介して搬送される現像剤の搬送量を一定に保つようにすることで、形成される画像に濃度ムラなどの画像不良の発生を防止することが求められた。

本発明は、前記従来の問題点にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、装置の大型化を招くことなく現像剤の搬送量を適正に保つことを可能にし、画像不良の発生を抑制するとともに良好な画質の画像を形成することが可能な現像装置、その現像方法、および画像形成装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、現像剤を収容する現像槽と、前記現像槽の内部で像担持体に対向するように配置され、外周面に現像剤を担持して回転し、現像剤に含まれるトナーを前記像担持体の表面へ供給する現像ローラと、前記現像ローラの外周面に対向しかつその外周面との間に間隙を設けた状態で前記現像ローラの軸方向に沿って設けられた層厚規制部材とを有する現像装置であって、前記層厚規制部材は、円柱状の外周面と回転軸とを備えて回転可能に支持されており、現像剤は前記間隙を通して前記現像ローラの回転方向の上流側から下流側に送られ、前記間隙の上流側の現像剤の流量に応じて、前記層厚規制部材の回転を変化させ、前記現像ローラの外周面に層状に担持された現像剤の層厚を規制することを特徴としている。

また、前記層厚規制部材は、前記現像ローラの回転および前記間隙を通過する現像剤の流れにより前記回転軸の軸まわりに従動回転するように構成されることが好ましい。

また、前記層厚規制部材は、前記回転軸が円柱状の外周面の中心軸線に対して偏心状に設けられて偏心回転する構成とされてもよい。さらに、前記層厚規制部材は、前記回転軸の軸まわりに回転駆動されてもよい。

前記解決手段に係る現像装置を用いた現像方法も本発明の技術的思想の範疇である。すなわち、前記現像装置を用いて、像担持体に対向する現像領域へ現像剤を搬送し、搬送された現像剤により前記像担持体に担持された静電潜像を現像することを特徴としている。また、前記現像装置を備えた画像形成装置も本発明の技術的思想の範疇である。

本発明によれば、円柱状の外周面を備える層厚規制部材を備えて、装置小型化のメリットを損なうことなく、現像剤の搬送量を適正に保つことが可能な現像装置とすることができ、その現像装置を用いて構成される現像方法および画像形成装置により良好な濃度および画質の画像を形成することが可能となる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。 前記画像形成装置に備えられる現像装置の概略を示す拡大断面図である。 実施形態１に係る現像装置の基本構成を示し、ドクターローラ（層厚規制部材）と現像ローラとを模式的に表す説明図である。 前記ドクターローラとそれに備えられる調整部材の一例を模式的に示す正面図である。 図４における矢符Ａ方向から見た側面図である。 前記ドクターローラとそれに備えられる調整部材の他の例を模式的に示す正面図である。 図６における矢符Ａ方向から見た側面図である。 実施形態２に係る現像装置の基本構成を示し、ドクターローラと現像ローラとを模式的に表す説明図である。 前記ドクターローラを軸方向から見て模式的に示す正面図である。 図９における矢符Ａ方向から見た側面図である。 実施形態３に係る現像装置の基本構成を示し、ドクターローラと現像ローラとを模式的に表す説明図である。 実施形態３に係る現像装置におけるドクターローラの動作を軸方向から見て模式的に示す正面図である。 実施形態４に係る現像装置の基本構成を示し、ドクターローラと現像ローラとを模式的に表す説明図である。 実施形態４に係る現像装置におけるドクターローラの動作を軸方向から見て模式的に示す正面図である。 実施形態４に係る現像装置のドクターローラの他の例を示す説明図である。 図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、ドクターローラの第１回転軸と第２回転軸の構成例を模式的に示す説明図である。 実施例に係る現像装置のドクターローラの構成を示す説明図である。 実施例に係る現像装置のドクターローラの構成を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る現像装置、その現像装置を用いる現像方法、およびその現像装置を備える画像形成装置について、図面を参照しつつ説明する。

−画像形成装置−
図１は、本発明の実施形態に係る現像装置１４（１４ａ〜１４ｄ）を備える画像形成装置１の全体構成を示す説明図である。

画像形成装置１は、例えば、外部から伝達される画像データに応じて、シート状の記録媒体（記録用紙）にカラー画像を形成するフルカラープリンタとされている。

本実施形態では、画像形成装置１がプリンタである場合を例示して以下説明するが、画像形成装置１としては、外部から伝達される画像データやスキャナなどによって原稿から読み取った画像データに応じ、記録媒体に多色または単色の画像を形成することができるコピー機、ファクシミリ装置またはこれらの機能をあわせ持った複合機であってもよい。

画像形成装置１は、装置本体１０の内部に、静電潜像が表面に形成される４つの感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ、および各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面を帯電させる４つの帯電器（帯電装置）１２ａ〜１２ｄを備えている。また、画像形成装置１は、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に光照射して静電潜像を形成する露光装置１３を備えるとともに、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエローのトナーを個別に収容して、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面の静電潜像を現像し、トナー像を形成する４つの現像装置１４ａ〜１４ｄを備えている。現像および画像転写後の各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄは、表面に残存する残留トナーがクリーナユニット１５ａ〜１５ｄにより除去される。

現像装置１４ａ〜１４ｄには、前記４色のトナーおよびキャリアを個別に補給する、４つのトナー補給装置（トナーカートリッジ）１６ａ〜１６ｄが接続されている。各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面のトナー像は、中間転写ローラ１７ａ〜１７ｄを介して中間転写ベルト１８に転写される。記録媒体は、給紙トレイ１９からピックアップローラ２１によりピックアップされて、中間転写ベルト１８の表面のトナー像が転写ローラ２２で転写される。中間転写ベルト１８は、駆動ローラ１８１と従動ローラ１８２により架張されて、図１に示す矢印方向に回転する。

装置本体１０内には、記録媒体の搬送経路２０に複数の搬送ローラ２４が備えられている。搬送経路２０の上流側に設けられた搬送ローラ２４は、給紙トレイ１９から転写ローラ２２へ記録媒体を搬送する。記録媒体上に転写されたトナー像は、定着装置２３で定着される。記録媒体は、定着装置２３から画像形成装置１外部へ、下流側の搬送ローラ２４により搬送される。この画像形成装置１の上部には、排紙トレイ２５が設けられている。

画像形成装置１の前記各構成部材に関する説明において、共通して含まれる参照符号の符号ａはイエロー画像形成用の部材、符号ｂはマゼンタ画像形成用の部材、符号ｃはシアン画像形成用の部材、符号ｄはブラック画像形成用の部材とされている。

なお、各色に対応する感光体ドラム１１ａ〜１１ｄは共通構成であるため、以下の説明ではこれらの感光体ドラム１１ａ〜１１ｄを区別せずに感光体ドラム１１として示す。同様に、現像装置１４、帯電器１２、クリーナユニット１５、トナー補給装置１６として、各色に対応する構成部材を区別することなく説明する。また、本実施形態において、現像装置１４、感光体ドラム１１、および帯電器１２は個別の構成部材として説明するが、これらを一体的なプロセスカートリッジとして構成することも可能である。

−現像装置−
図２は、図１で示した現像装置１４の概略構成を示す拡大断面図である。なお、図２において現像槽３４内に収容されている２成分現像剤は図示を省略している。また、本実施形態においては、現像剤としてトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いる構成について説明するが、トナーのみからなる一成分現像剤を現像剤として用いる構成とすることも可能である。

例示の形態に係る現像装置１４は、現像装置本体３０、現像ローラ３２、層厚規制部材としてのドクターローラ５０、およびトナー濃度センサ３３を備えている。現像装置本体３０は、下部に現像槽３４を有する中空筐体とされている。

現像槽３４は、仕切り板３５によって分割されている。現像槽３４には、搬送部材３６、３７が回転自在に支持されている。現像装置本体３０の上部空間には開口３１が設けられ、像担持体としての感光体ドラム１１と対向するように、現像ローラ３２がその一部を開口３１から露出させて配置されている。現像ローラ３２は、画像形成処理の実行に際して、駆動源である図示しない現像ローラ用のモータからの回転駆動力を受けて、予め定められた正回転方向αに回転駆動される。なお、現像ローラ３２、搬送部材３６、３７の各回転軸は、感光体ドラム１１の回転軸に平行に配置されている。

現像槽３４は、トナーと磁性体キャリアとを含む２成分現像剤（以下、単に現像剤という。）を収容する。仕切り板３５は、搬送部材３６、３７の各軸方向の両端部で、現像槽３４の内側の壁面から離間している。搬送部材３６および搬送部材３７は、いずれも螺旋状の搬送羽根を備えたスクリューオーガであり、互いに逆方向に回転する。現像剤は、搬送部材３６、３７の回転により、仕切り板３５の両端部と現像槽３４の壁面との空間を経由して攪拌されつつ循環して搬送される。

現像ローラ３２で搬送される現像剤は、現像ローラ３２と感光体ドラム１１との最近接部分である現像ニップ部Ｎにおいて感光体ドラム１１と接触する。現像ニップ部Ｎでは、図示しない電源から現像ローラ３２に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ３２の表面の現像剤から感光体ドラム１１の表面の静電潜像へトナーが供給される。

ドクターローラ５０は、現像ローラ３２の外周面に対向し、かつ現像ローラ３２の外周面との間に間隙Ｇを設けた状態で、現像ローラ３２の軸方向に沿って設けられている。ドクターローラ５０は、円柱状の外周面を有し、その軸方向が現像ローラ３２の近傍で現像ローラ３２に平行に配置されている。ドクターローラ５０の長手方向の両端部は、現像装置本体３０に支持されている。ドクターローラ５０の素材としてステンレス鋼を使用することができるが、アルミニウムや合成樹脂系材料なども使用することができる。ドクターローラ５０にバイアス電圧を印可する場合、ドクターローラ５０の材料には導電性材料が選択される。

トナー濃度センサ３３は、現像装置本体３０の底面に、検出面を現像槽３４の内部に露出させて配置されている。トナー濃度センサ３３は、一例として透磁率検知センサであり、現像剤における磁性体の比率を透磁率として検出する。現像装置１４は、トナー濃度センサ３３の検出結果に基づいて現像剤中のトナーの濃度を算出し、この算出結果に基づいて現像槽３４内にトナーが補給されるように構成されている。

現像剤は、現像槽３４を搬送されている間に、現像ローラ３２の回転によってその表面（外周面）に汲み上げられて担持され、担持された現像剤中のトナーが感光体ドラム１１へと移動する。現像ローラ３２の回転によってその外周面に汲み上げられて層状に担持された現像剤の層厚は、ドクターローラ５０によって規制される。

ドクターローラ５０による現像剤の層厚の規制位置は、現像槽３４から現像ローラ３２の外周面へいたる、正回転方向αの上流側であることが好ましく、図２に示す位置には限定されない。また、ドクターローラ５０は、現像ローラ３２の外周面と感光体ドラム１１の外周面との対向位置（例えば現像ニップ部Ｎ）よりも正回転方向αの上流側の位置に設けられることが好ましい。

（実施形態１）
図３は、実施形態１に係る現像装置１４の基本構成を示し、層厚規制部材としてのドクターローラ５０と現像ローラ３２とを模式的に示す説明図である。

図３に示すように、ドクターローラ５０は、現像ローラ３２の外周面に対向し、かつ現像ローラ３２の外周面との間に間隙（ドクターギャップ）Ｇを設けた状態で配設され、円柱状の本体部５１と、回転軸５２とを備えている。回転軸５２は、現像装置本体３０に支持され、本体部５１の中心軸線上に備えられている。ドクターローラ５０は、この回転軸５２の軸まわりに回転可能とされている。

実施形態１に係る現像装置１４では、現像ローラ３２に対向して設けられるドクターローラ５０が、回転軸５２の軸まわりに回転させる駆動源を備えず、現像ローラ３２の回転および間隙Ｇを通過する現像剤４０の流れにより従動回転するように構成されている。そのため、図示するように、現像ローラ３２とドクターローラ５０とは、互いに反対方向に回転する。現像ローラ３２とドクターローラ５０との間の間隙Ｇは、所定の間隔に保たれる。

画像形成動作が繰り返されることで、現像剤４０は徐々に変化し、例えば流動性が低下することがある。現像剤４０の流動性が初期状態よりも低下してくると、間隙Ｇを通して搬送される現像剤４０の搬送量が低下し、間隙Ｇの上流側に滞留しやすくなると考えられる。

本実施形態に係る現像装置１４では、間隙Ｇを通して現像ローラ３２の正回転方向αの上流側から下流側に送られる現像剤４０のうち、間隙Ｇの上流側の現像剤４０の流量に応じて、ドクターローラ５０の回転を変化させ、現像ローラ３２の外周面に層状に担持される現像剤の層厚を規制するように構成されている。

ドクターローラ５０は、正回転方向αに対し、間隙Ｇの上流側における現像剤４０の流量の増減に連動して、ドクターローラ５０の軸まわりの従動回転を調整する調整部材６０を備えている。ドクターローラ５０の従動回転の調整の仕方には、現像槽３４の構造、現像ローラ３２および感光体ドラム１１の配置形態などに応じて複数の構成が含まれる。ここでは、そのうちの２つの構成について例を挙げて説明する。

図４は、ドクターローラ５０とそれに備えられる調整部材６０の一例を模式的に示す正面図であり、図５は、図４における矢符Ａ方向から見た側面図である。

例えば、現像剤４０の経時変化等の様々な要因から、ドクターローラ５０と現像ローラ３２との間隙Ｇを現像剤４０が通過しにくくなっているような状況を想定する。この場合、ドクターローラ５０の回転数（回転速度）を増加させることで、間隙Ｇを通して現像剤４０をより多く搬送するよう調整することが可能となる。

具体的には、図４に示すように、調整部材６０は、ドクターローラ５０の本体部５１の外周面に接触してドクターローラ５０の回転を抑制する制動部材６１と、正回転方向αに対して間隙Ｇの上流側に設けられ、この上流側の現像剤４０の流動により押圧される圧力伝達部材６２とを備えている。制動部材６１および圧力伝達部材６２は、ともに帯板状または棒状部材であり互いに交差する方向に延設されている。

制動部材６１は、ドクターローラ５０の外周面における、間隙Ｇの反対側に位置する面（間隙Ｇから約１８０度離れた位置）に接触するように設けられている。この制動部材６１の一端部はドクターローラ５０の外周面に接線方向に延び、他端部は圧力伝達部材６２の一端部に接続されて、支持部６３を構成している。制動部材６１の中間部は、ドクターローラ５０の外周面に接触して、ドクターローラ５０との摩擦力によりドクターローラ５０の回転のブレーキ作用をなす。

圧力伝達部材６２は、ドクターローラ５０の外周面から離間させて配設されている。また、圧力伝達部材６２の他端部は、制動部材６１に対してドクターローラ５０の回転軸５２の軸方向に離間するように配設され、間隙Ｇの上流側の現像剤４０に埋没されている。

調整部材６０の支持部６３は、図示しない現像装置本体３０に対して回転自在に軸支されている。支持部６３には、軸まわりに付勢部材６４が装着されている。この場合、付勢部材６４として、コイル状に巻回して備えられたトーションバネ（ねじりばね）が備えられ、一方の端部が制動部材６１に、他方の端部が圧力伝達部材６２支持されている。付勢部材６４により、制動部材６１と圧力伝達部材６２とは、支持部６３における制動部材６１と圧力伝達部材６２とのなす角が初期状態の所定角度となる方向に付勢されている。

これにより、圧力伝達部材６２が上流側から下流側方向に押圧されると、制動部材６１はドクターローラ５０の外周面から離間する方向に変位する。すなわち、例えば、間隙Ｇの上流側で現像剤４０の流量が増加して圧力伝達部材６２を押圧するとき、圧力伝達部材６２はドクターローラ５０に近接する方向に変位する。同時に、圧力伝達部材６２の変位を受けて、制動部材６１は支持部６３を中心に回動し、ドクターローラ５０から離間する方向に変位する。

これにより、制動部材６１とドクターローラ５０と間の摩擦力が低下し、ドクターローラ５０の回転が促進される。ドクターローラ５０の回転数は増加し、間隙Ｇの上流側の現像剤４０は、間隙Ｇを通して円滑に下流側へ流れるようになる。

圧力伝達部材６２の変位が解消されるにつれて、すなわち現像剤４０による圧力伝達部材６２への圧力が低下するにつれて、付勢部材６４により付勢された制動部材６１はドクターローラ５０に近接する方向に変位する。制動部材６１とドクターローラ５０との摩擦力は増大し、ドクターローラ５０の回転が抑制される。

したがって、調整部材６０は、間隙Ｇの上流側の現像剤４０の流量の増減に連動して、ドクターローラ５０の回転数を変化させることができ、現像剤４０の搬送量を一定に保つように作用するものとなる。

図６は、ドクターローラ５０とそれに備えられる調整部材６０の他の例を模式的に示す正面図であり、図７は、図６における矢符Ａ方向から見た側面図である。

例えば、現像剤４０や現像ローラ３２等に係る様々な要因から、間隙Ｇの上流側へ現像剤４０が多く汲み上げられてきて、間隙Ｇの上流側の現像剤４０の流量が多くなり、間隙Ｇを通して搬送される現像剤４０が増えるような状況も想定される。このような場合、ドクターローラ５０の回転数（回転速度）を低下させることで、間隙Ｇを通して現像剤４０をより少なく搬送するよう調整することが可能である。

図７に示すように、調整部材６０は、ドクターローラ５０の本体部５１の外周面に接触してドクターローラ５０の回転を抑制する制動部材６１と、正回転方向αに対して間隙Ｇの上流側に設けられ、この上流側の現像剤４０の流動により押圧される圧力伝達部材６２とを備えている。この場合には、図６に示すように、制動部材６１は、ドクターローラ５０の外周面における間隙Ｇの上流側に接触するように配設されている。

制動部材６１および圧力伝達部材６２は、ともに帯板状または棒状部材であり、互いに交差する方向に延設されている。制動部材６１の一端部は、図示しない現像装置本体３０に対して回転自在に軸支され、付勢部材６４が備えられている。制動部材６１の他端部は、圧力伝達部材６２の一端部に接続されている。制動部材６１は、ドクターローラ５０の外周面に接触してドクターローラ５０との間の摩擦力によりブレーキ作用をなす。

圧力伝達部材６２はドクターローラ５０の外周面から離間させて配設されている。圧力伝達部材６２の他端部は、制動部材６１に対してドクターローラ５０の長さ方向に離間するように設けられ、間隙Ｇの上流側の現像剤４０に埋没されている。

付勢部材６４は、コイル状に巻回して備えられたトーションバネであり、一方の端部が制動部材６１に、他方の端部が現像装置本体３０に支持されている。この付勢部材６４により、制動部材６１および圧力伝達部材６２を、初期状態の所定位置に戻す方向に付勢されている。

現像ローラ３２の正回転方向αに対して、圧力伝達部材６２が上流側から下流側方向に押圧されると、その圧力を受けて制動部材６１はドクターローラ５０に対して近接する方向に変位し、ドクターローラ５０を押圧する。制動部材６１とドクターローラ５０との間の摩擦力は増大し、ドクターローラ５０の回転が抑制され、回転数が低下する。反対に、圧力伝達部材６２への圧力が低下すると、すなわち、例えば現像剤４０の流量が低下すると、付勢部材６４に付勢された制動部材６１が初期状態の位置に戻るように変位する。制動部材６１とドクターローラ５０との間の摩擦力は低下し、ドクターローラ５０の回転数を増加させることができる。

したがって、この場合にも、調整部材６０は、間隙Ｇの上流側の現像剤４０の流量の増減に連動して、ドクターローラ５０の回転数を変化させることが可能となり、現像剤４０の搬送量を適正に保つように作用するものとなる。

このように、現像装置１４は、現像槽３４に収容された現像剤４０の流動性等が変化することにともなって、制動部材６１がドクターローラ５０に近接または離間する方向に変位するように制御されている。これにより、ドクターローラ５０に対する制動部材６１の圧力（押圧力）を好ましい側へ変化させ、現像剤４０の搬送量を適正に保つことが可能となる。現像装置１４では、現像剤４０の経時変化等にかかわらず、良好な濃度および画質の画像を形成することが可能となる。

なお、前記どちらの構成にあっても、現像剤４０から圧力を受ける圧力伝達部材６２は、現像剤４０の流動方向に対して交差する方向に広く表面積が確保されていることが好ましい。調整部材６０は、ドクターローラ５０の一端部に設けられるに限らず、両端部に同様に設けられてもよい。

制動部材６１の材質としては、金属材料、合成樹脂系材料、セラミックスなどを例示でき、ドクターローラ５０との摩擦で摩耗しにくい特性を有することが好ましい。そのため、制動部材６１は、ＳＵＳ４００番台に代表される金属材料、例えば、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等の耐熱性を有する合成樹脂系材料、またはアルミナ等のセラミックスにより形成されることが好ましい。

制動部材６１は、ドクターローラ５０との接触部にフィルムまたはシートを貼設して形成されてもよく、アルマイト処理等の表面処理を施した金属材料とされてもよい。また、制動部材６１は、ドクターローラ５０との接触部に、粗面化処理が施されて、摩擦抵抗力が大きくなるように構成されてもよい。同様に、ドクターローラ５０における制動部材６１との接触部に粗面化処理が施されてもよい。

（実施形態２）
図８は、実施形態２に係る現像装置１４の基本構成を示し、層厚規制部材としてのドクターローラ５０と現像ローラ３２とを模式的に示す説明図である。

図８に示すように、ドクターローラ５０は、現像ローラ３２の外周面に対向し、かつ現像ローラ３２の外周面との間に間隙Ｇを設けた状態で配設されている。実施形態２に係る現像装置１４では、ドクターローラ５０には、現像装置本体３０に支持された回転軸が、円柱状の本体部５１の中心軸線に対して所定の偏心率で偏心した状態に設けられている点に特徴を有する。

なお、以下の実施形態に係る説明では、実施形態１と共通する基本構成について共通符号により示して、重複する説明を省略する。

現像装置１４は、現像ローラ３２に対向して設けられるドクターローラ５０が、偏心回転軸５３の軸まわりに偏心回転しうるように構成される。ドクターローラ５０は、偏心回転軸５３を回転させる駆動源が備えられておらず、現像ローラ３２の回転および間隙Ｇを通過する現像剤４０の流れにより従動回転する。図示するように、現像ローラ３２とドクターローラ５０とは、互いに反対方向に回転する。これらの現像ローラ３２とドクターローラ５０との間隙Ｇは、ドクターローラ５０の偏心回転により増減する。

より具体的な構成について、図９および図１０を参照しつつ説明する。図９は、ドクターローラ５０を軸方向から見て模式的に示す正面図であり、図１０は図９における矢符Ａ方向から見た側面図である。

ドクターローラ５０は、偏心回転軸５３に付勢部材５４が備えられている。付勢部材５４は、偏心回転軸にコイル状に巻回して備えられたトーションバネであり、一端がドクターローラ５０の端面に支持され、他端が図示しない現像装置本体３０に支持されている。これにより、ドクターローラ５０は偏心回転するとき、その回転方向において付勢部材５４が圧縮されるので、ドクターローラ５０を初期状態の所定位置に戻すように付勢されたものとなる。

現像剤４０が間隙Ｇを通して上流側から下流側に送られるとき、その現像剤４０の流量によって、間隙Ｇの上流側の現像剤４０はドクターローラ５０の外周面を下流側へ押圧する。この圧力により、ドクターローラ５０は偏心回転する。現像剤４０の圧力が減少するにつれて、付勢部材５４に付勢されたドクターローラ５０は初期状態の位置に戻る。したがって、ドクターローラ５０は、一定の範囲で偏心回転し、間隙Ｇを増大させたり、反対に減少させたりしながら、現像剤４０の層厚を規制する。

偏心回転軸５３をドクターローラ５０の円形断面のどの位置に配置するかによって、現像剤４０の層厚の規制の仕方は変化する。例えば、図９に示すように、偏心回転軸５３が本体部５１の中心軸線よりも現像ローラ３２の外周面寄りに設けられた場合、ドクターローラ５０は偏心回転しながら付勢部材５４を圧縮し、外周面が現像ローラ３２に近接するように変位する。ドクターローラ５０と現像ローラ３２との間隙Ｇは狭められる。これとは反対に、偏心回転軸５３が現像ローラ３２の外周面からさらに離間した位置に設けられる場合には、ドクターローラ５０は偏心回転により間隙Ｇを拡げるように変位するものとなる。

このように、ドクターローラ５０は、現像剤４０に押圧されることで自在に偏心回転するように設けられるので、現像剤４０の流量に応じて間隙Ｇを増減するものとなり、現像剤４０の層厚を好適に規制することができる。現像装置１４は、現像槽３４に収容された現像剤４０の流動性等の変化に応じて、適正側へ変化しうるように、ドクターローラ５０と現像ローラ３２との間隙Ｇを変化させることができ、現像剤４０の搬送量を適正に保つことが可能となる。これにより、現像剤４０の経時変化等にかかわらず、良好な濃度および画質の画像を形成することが可能とされる。

なお、付勢部材５４は、偏心回転軸５３において、ドクターローラ５０の一端部に設けられるだけでなく、両端部に同様に設けられることで、より安定的に偏心回転させることが可能となる。

（実施形態３）
図１１は、実施形態３に係る現像装置１４の基本構成を示し、層厚規制部材としてのドクターローラ５０と現像ローラ３２とを模式的に示す説明図である。実施形態３に係る現像装置１４では、実施形態１、２とは異なり、ドクターローラ５０は、回転軸５５の軸まわりに回転駆動されている。

ドクターローラ５０は、現像装置本体３０に支持された回転軸５５が、円柱状の外周面を有する本体部５１に対して中心軸線上に備えられており、この回転軸５５の軸まわりに回転可能とされている。さらに、回転軸５５には、ドクターローラ５０を回転駆動するため、例えば駆動モータ５６が接続されている。例えば、画像の濃度や、間隙Ｇを通して搬送された現像剤４０の搬送量を、適宜の測定手段により測定し、その測定結果に基づいてドクターローラ５０の回転数（回転速度）が駆動モータ５６により増減される。ドクターローラ５０の回転方向は、正回転方向と逆回転方向の両方に適用することができる。

駆動モータ５６は、ドクターローラ５０を、現像ローラ３２の正回転方向αとは逆方向を正回転方向ｍとして回転させるように駆動し、前記測定結果に基づいて正回転方向ｍに回転数を調整して回転させることができる。また、前記測定結果に基づいて、ドクターローラ５０を、逆回転方向ｎに回転させるようにしてもよい。

図１２は、実施形態３に係る現像装置１４におけるドクターローラ５０の動作を軸方向から見て模式的に示す正面図である。例えば、ドクターローラ５０は、前記測定結果に基づいて、逆回転方向ｎに回転するよう駆動される。これにより、現像剤４０の搬送量を減らし、適正量に保つようドクターローラ５０を回転駆動させることができる。また、ドクターローラ５０を逆回転方向ｎに回転させることによって、間隙Ｇの上流側でドクターローラ５０に現像剤４０が付着して堆積していても、その現像剤４０をドクターローラ５０の逆回転方向ｎの回転で撹拌するとともに、堆積物を弾き飛ばすことが可能となる。

これにより、現像装置１４は、現像槽３４に収容された現像剤４０の流動性等の変化に応じて、適正側へ変化しうるようにドクターローラ５０を回転制御することができ、現像剤４０の搬送量を適正に保つことが可能となる。

なお、画像の濃度の測定手段としては、例えば、感光体ドラム１１や記録媒体の印字濃度を光学的に検出する方法が挙げられる。この場合、感光体ドラム１１に濃度検出用パッチを書き込んで現像し、または転写後に定着する。光源から感光体ドラム１１の表面または前記パッチへ光照射し、その反射率を測定することにより、濃度を測定することができる。

また、現像剤４０の搬送量の測定手段としては、例えば、間隙Ｇを通して搬送された現像剤４０の厚さを光学的、透磁的、または機械的に測定する方法が挙げられる。この場合、光学的には、赤外線距離センサによりセンサ−現像剤間の距離を測定する方法が挙げられ、透磁的には、透磁率センサにより現像剤４０の厚さを検出する方法が挙げられ、機械的には、現像剤４０の流動性またはトルク測定により検出する方法が挙げられる。この種の検出は、リアルタイム検出であっても、間欠的な検出であってもよい。

（実施形態４）
図１３は、実施形態４に係る現像装置１４の基本構成を示し、層厚規制部材としてのドクターローラ５０と現像ローラ３２とを模式的に示す説明図である。実施形態４に係る現像装置１４にあっても、実施形態３と同様に、ドクターローラ５０は、回転軸（偏心回転軸）５７の軸まわりに回転駆動されている。実施形態４に係る現像装置１４では、ドクターローラ５０の回転軸は円柱状の外周面の中心軸線に対して偏心状に設けられている点に特徴を有する。

図１３に示すように、ドクターローラ５０は、偏心回転軸５７の軸まわりに偏心回転しうるように構成されるとともに、偏心回転軸５７の軸まわりに回転させる駆動モータ５８が備えられている。

図１４は、実施形態４に係る現像装置１４におけるドクターローラ５０の動作を軸方向から見て模式的に示す正面図である。例えば、画像の濃度や、間隙Ｇを通して搬送された現像剤４０の搬送量を適宜の測定手段により測定し、その測定結果に基づいて、ドクターローラ５０の偏心回転が制御されている。駆動モータ５８は、ドクターローラ５０の正回転方向ｍと逆回転方向ｎの両方に適用することができる。これにより、現像装置１４は、ドクターローラ５０と現像ローラ３２との間隙Ｇを適正側に増減させることができ、現像剤４０の搬送量を適正に保つことが可能とされる。

ドクターローラ５０は偏心回転軸に加えて、中心軸線に沿った回転軸を備えて構成されてもよい。図１５は、実施形態４に係る現像装置１４のドクターローラ５０の他の例を示す説明図である。

図示するように、ドクターローラ５０は、回転軸として、円柱状の本体部５１の中心軸線上に同心状に設けられた第１回転軸５７１と、中心軸線に対して偏心状に設けられた第２回転軸（偏心回転軸）５７２とを有している。第１回転軸５７１と第２回転軸５７２のそれぞれに、図示しない駆動モータが備えられている。これにより、ドクターローラ５０を、一定の回転数で第１回転軸５７１の軸まわりに駆動回転させて現像剤４０の搬送量を制御することができ、その回転方向を逆回転方向ｎとすることで上流側の現像剤４０を撹拌するとともに堆積物を弾き飛ばすことが可能となる。

さらに、ドクターローラ５０を、一定の回転数で第２回転軸５７２の軸まわりに駆動回転させることで、ドクターローラ５０と現像ローラ３２との間隙Ｇを適宜増減することが可能となり、さらに効果的に現像剤４０の層厚を適正に規制することができる。

図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、ドクターローラ５０の第１回転軸５７１と第２回転軸５７２の構成例を模式的に示す説明図である。例えば、図１６（ａ）に示すように、第１回転軸５７１は、駆動源に設けられた出力軸に噛み合う内歯部５７３を有し、第２回転軸５７２は別の駆動源に設けられた出力軸に噛み合い、第１回転軸５７１の内歯部５７３に噛み合う外歯部５７４を有する。第２回転軸５７２は現像装置本体３０に固定されている。

第１回転軸５７１と第２回転軸５７２はキャリア５７５で接続されている。キャリア５７５は、第２回転軸５７２を中心に任意の角度に回転させた位置で固定することが可能とされる。これにより、第１回転軸５７１は第２回転軸５７２に対して公転するものとなる。

反対に、図１６（ｂ）に示すように、第１回転軸５７１が外歯部５７６を有し、第２回転軸５７２がこれに噛み合う内歯部５７７を有する構成とされてもよい。第２回転軸５７２は現像装置本体３０に固定されている。この場合にも、第１回転軸５７１は、固定された第２回転軸５７２に対して公転することができる。

このように構成されることによって、前記測定結果を反映させたドクターローラ５０の回転制御が可能となり、現像剤４０の層厚をより適正に規制することが可能となるとともに、ドクターローラ５０の動作をより一層安定させることができる。

前記いずれの実施形態に係る現像装置１４においても、現像剤４０の流量に応じて間隙Ｇを増減することが可能であり、現像剤４０の層厚を好適に規制することができる。そのため、現像装置１４を用いた現像方法および画像形成装置１とされることによって、良好な濃度および画質の画像を形成することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、実施の形態は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

（実施例）
以下、本発明に係る現像装置１４の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。

図１７および図１８は、現像装置１４の実施例として、現像装置１４に設けられたドクターローラ５０の構成を示す説明図である。実施形態２に示したように、現像ローラ３２に対向して設けたドクターローラ５０は、偏心回転軸５３の軸まわりに偏心回転するように構成されている。

図１７に示すように、現像ローラ３２とドクターローラ５０とを互いの間に間隙Ｇを設けて配設し、この間隙Ｇを０．４ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲の距離とすることを想定した。

図１８に示すように、ドクターローラ５０の直径をφ、偏心回転軸５３から現像ローラ３２の外周面までの距離をＤ、ドクターローラ５０の中心軸線と偏心回転軸５３の軸線との距離をΔとする。また、偏心回転軸５３の軸線に対して、ある状態におけるドクターローラ５０の中心軸線の位置と、ドクターローラ５０が現像ローラ３２の外周面に最も近接する状態におけるドクターローラ５０の中心軸線の位置とのなす角度をθとし、そのときのドクターローラ５０から現像ローラ３２の外周面までの距離（間隙Ｇ）をｄとする。

ドクターローラ５０の直径φに対して現像ローラ３２の半径は十分に大きく、ドクターローラ５０から現像ローラ３２の外周面までの距離Ｄは、ドクターローラ５０から現像ローラ３２の接線までの距離に近似できるものとする。

この場合に、
距離ｄ_ｍｉｎ＝Ｄ−φ／２−Δ
距離ｄ_ｍａｘ＝Ｄ−φ／２＋Δ
距離ｄ＝ｄ_ｍｉｎ＋（Δ×（１−ｃｏｓθ））＝Ｄ−φ／２−Δｃｏｓθ
として構成することができる。

例えば、ドクターローラ５０を直径φ５としたとき、ｄ_ｍｉｎ＝０．４、ｄ_ｍａｘ＝１．２であれば、Ｄ＝３．３、Δ＝０．４、および、０°≦θ≦１８０°とすることができる。

また、直径φ５、Ｄ＝３、およびΔ＝１とするとき、８４．３°≦θ≦１３４．３°とすることで、０．４≦ｄ≦１．２とすることができる。

１ 画像形成装置
１０ 装置本体
１１ 感光体ドラム（像担持体）
１４ 現像装置
１６ トナー補給装置
２０ 搬送経路
２２ 転写ローラ
２３ 定着装置
２４ 搬送ローラ
２５ 排紙トレイ
３０ 現像装置本体
３１ 開口
３２ 現像ローラ
３３ トナー濃度センサ
３４ 現像槽
３５ 仕切り板
３６、３７ 搬送部材
４０ 現像剤
５０ ドクターローラ（層厚規制部材）
５１ 本体部
５２、５５ 回転軸
５３、５７ 偏心回転軸
５４ 付勢部材
５６、５８ 駆動モータ
６０ 調整部材
６１ 制動部材
６２ 圧力伝達部材
６３ 支持部
６４ 付勢部材
Ｎ 現像ニップ部
Ｇ 間隙

Claims (12)

1. 現像剤を収容する現像槽と、
   前記現像槽の内部で像担持体に対向するように配置され、外周面に現像剤を担持して回転し、現像剤に含まれるトナーを前記像担持体の表面へ供給する現像ローラと、
   前記現像ローラの外周面に対向しかつその外周面との間に間隙を設けた状態で前記現像ローラの軸方向に沿って設けられた層厚規制部材とを有する現像装置であって、
   前記層厚規制部材は、円柱状の外周面と回転軸とを備えて回転可能に支持されており、
   現像剤は、前記間隙を通して前記現像ローラの回転方向の上流側から下流側に送られ、
   前記層厚規制部材は、前記間隙の上流側の現像剤の流量に応じて回転を変化させ、前記現像ローラの外周面に層状に担持された現像剤の層厚を規制することを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記層厚規制部材は、前記現像ローラの回転および前記間隙を通過する現像剤の流れにより前記回転軸の軸まわりに従動回転することを特徴とする現像装置。
3. 請求項２に記載の現像装置において、
   前記層厚規制部材は、前記間隙の上流側の現像剤の流量の増減に連動して、前記回転軸の軸まわりの回転を変化させる調整部材を備えることを特徴とする現像装置。
4. 請求項３に記載の現像装置において、
   前記調整部材は、前記層厚規制部材の外周面に接触して回転を抑制する制動部材と、前記間隙の上流側に設けられて該上流側の現像剤の流動により押圧される圧力伝達部材とを備え、
   前記圧力伝達部材が押圧されると、前記制動部材が前記層厚規制部材に対して近接または離間する方向に変位することを特徴とする現像装置。
5. 請求項２に記載の現像装置において、
   前記層厚規制部材は、その回転軸が円柱状の外周面の中心軸線に対して偏心状に設けられて偏心回転することを特徴とする現像装置。
6. 請求項５に記載の現像装置において、
   前記層厚規制部材は、偏心回転の回転方向において該層厚規制部材を所定位置に弾性的に支持する付勢部材を備えることを特徴とする現像装置。
7. 請求項６に記載の現像装置において、
   前記付勢部材は、一端が前記層厚規制部材に、他端が現像装置本体に支持されたねじりばねであることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記層厚規制部材は、前記回転軸の軸まわりに回転駆動されていることを特徴とする現像装置。
9. 請求項８に記載の現像装置において、
   前記回転軸は、円柱状の外周面の中心軸線に対して偏心状に設けられて偏心回転し、
   前記層厚規制部材が回転することで前記間隙を増減させることを特徴とする現像装置。
10. 請求項８に記載の現像装置において、
    前記回転軸は、円柱状の外周面の中心軸線に沿って設けられた第１回転軸と、前記中心軸線に対して偏心状に設けられた第２回転軸とを有し、
    前記層厚規制部材は、前記第２回転軸により前記間隙を増減させつつ前記第１回転軸の軸まわりに回転することを特徴とする現像装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１つの請求項に記載の現像装置を用いて、像担持体に対向する現像領域へ現像剤を搬送し、搬送された現像剤により前記像担持体に担持された静電潜像を現像することを特徴とする現像方法。
12. 請求項１〜１０のいずれか１つの請求項に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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