JP6432772B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

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装着された現像装置と、該現像装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に搭載される現像装置は、現像剤担持体としての現像ローラ、現像ローラに非磁性一成分トナー（負極性）を供給する供給ローラを有する。また現像装置は、供給ローラ近傍に容器中のトナーを搬送する撹拌部材、現像ローラ上のトナー量を規制する現像剤規制部材としての現像ブレード等を有する。現像ローラは感光ドラムと当接するため、弾性体で形成される。

前記供給ローラは、現像ローラにトナーを供給すると共に、現像が終わった現像ローラ上のトナーを剥がす役割を担うものであり、「剥ぎ取り供給ローラ」とも呼ばれる。供給ローラのローラ部分は弾性変形可能なスポンジで構成され、当該スポンジの表面の気泡構造で現像ローラ上のトナーを掻き落とすと共に、当該気泡構造で運搬されたトナーを電気的、機械的に現像ローラへ擦り付けて供給する。

供給ローラは気泡構造のため、当該気泡構造にトナーが凝集しやすい。気泡構造にトナーが凝集すると供給ローラ内のトナーの循環が阻害される。この状態で装置をそのまま動作しつづけると、トナーの劣化などによる流動性低下やトナー間付着力の上昇が発生し、その凝集力がトナーの供給を妨げる。この結果、濃度の濃い画像に対してトナー供給が追いつかず、ベタ画像の後半で徐々にかすれる画像が発生するという問題がある。

近年では高画質化や低環境負荷等の要求がいっそう強まり、トナー小径化や形状制御、低温定着の可能性観点で重合トナーの採用が増加している。重合トナーは球状・小径のため流動性が高く、供給ローラの気泡目にいっそう入り込みやすい。また重合トナーはその小径のために高密に存在可能であり、トナーが気泡構造に凝集しやすい。

このため、例えば非磁性一成分重合トナーの現像においては、耐久経時でトナーが劣化し、流動性や荷電性能が低下する。このとき、供給ローラ内にトナーが詰まった状態で、かつ縦型現像でトナーが上方から押された状態では、供給ローラ内でのトナーの流動性が低下する。このため、供給ローラ周辺でトナーが凝集したり、凝集したトナーがそのまま固化してパッキングしたりする。

そうすると現像ローラに対する供給ローラからのトナー供給量が不足し、例えばベタ印字中に画像の濃度ムラが発生したりする。このようにトナーの球状化・小径化による流動性増加・凝集性増大と、それによるトナー供給不良・トナー濃度低下・かすれ画像発生が大きな課題となっている。

当該かすれ画像を防止するために、例えば特許文献１（特開２００３−５４８７号公報）の画像形成装置では、絞り部材７５により供給ローラ６４の目詰まりを防止し、現像ローラ４５へのトナー供給安定化により画像濃度低下を抑制するようにしている（図２）。また、特許文献２（特開２００４−１６３７８９号公報）では、剥ぎ取り供給ローラ１１に保持されたトナーを除去部材１４により除去することで、トナー供給安定化により画像濃度低下を抑制するようにしている（図１）。

しかし、「絞り部材７５」や「除去部材１４」を配設すると、これら部材が供給ローラに食い込むため、供給ローラにクリープが発生する可能性がある。特に、特許文献１、２の装置のように、供給ローラへの「絞り部材７５」や「除去部材１４」の食い込み量を、供給ローラに対する現像ローラの食い込み量よりも大きくすると、供給ローラの変形量が過大となってクリープが発生しやすくなる。当該食い込み量については、特許文献１の請求項３及び特許文献２の請求項５に記載されている。

さらに、特許文献１、２の装置を夏季のような高温環境に放置すると、必ずしも前記食い込み量が過大でなくても、「絞り部材７５」や「除去部材１４」で供給ローラがクリープ変形し、供給ローラにクセ付きが生じる。そして、当該クセ付き部分だけが、現像ローラに対して、トナー供給とリセット（現像ローラからのトナー剥ぎ取り）が行われなくなる。これでは、カスレ画像はもとより、横方向（副走査方向）一直線に画像が抜けるといった新たな不具合要因にもなる。そうすると、現像装置ないしプロセスユニットを倉庫等で保管することが困難になる。

そこで本発明の目的は、供給ローラのクリープを抑制しつつ供給ローラ表面のトナー層を均すことで、供給ローラから現像ローラへのトナー供給を安定化させ、ムラ状の不良画像が発生するのを防止することにある。

前記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、
ケース内に非磁性一成分現像剤を収容し、前記非磁性一成分現像剤は粒径８μｍ以下かつ円形度０．９７以上のトナーを含み、当該トナーを貯留したトナー収容室が前記ケースの上部に配置された縦型の現像装置であって、
前記ケース内に、
表面にトナー層を形成し、静電潜像が形成された像担持体と接触して前記トナー層のトナーを前記像担持体に付着させて前記静電潜像を可視化させる回転可能な現像ローラと、
表面に前記現像ローラに接触する弾性層を有し、回転することで前記トナーを前記現像ローラに供給すると共に、前記現像ローラに残ったトナーを前記弾性層に回収する供給ローラと、
前記供給ローラの前記弾性層の周面に接触して当該周面に付着したトナー層を均す均し部材とが配設され、
前記ケースは前記供給ローラの外周形状に沿った円弧状内面を有し、当該円弧状内面は前記供給ローラの周面と所定距離で離間していることを特徴とする現像装置である。

本発明によれば、供給ローラの外周形状に沿った円弧状内面を供給ローラ周面から所定距離離間してケース内面に形成しているので、供給ローラの下方近辺にトナーが滞留することがなく、供給ローラで掻き取ったトナーを供給ローラに沿って連れ回ることができる。そして当該掻き取ったトナーを含めて供給ローラの周面に付着したトナーに均し部材を接触させることでトナーが均され、トナー層厚が均一化されたトナーが現像ローラに均一に補給されることで、ムラ状のベタ画像を解消することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 図１の画像形成装置に装着するプロセスユニットの概略構成図である。 本発明の第１実施形態の実施例１−３の現像装置と従来の現像装置を対比して示す略図である。 供給ローラの表面を示す拡大写真であって、（ａ）は新品の供給ローラ、（ｂ）は均し部材無しで経時使用した供給ローラ、（ｃ）は均し部材有りで経時使用した供給ローラの各表面を示す拡大写真である。 均し部材有りの場合と無しの場合で形成された画像の相違を示す図である。 本発明の第２実施形態を示すもので、供給ローラに対して均し部材を周方向及び軸方向に分割配置したプロセスユニットの部分断面図である。 均し部材を二列で分割配置した状態を示す供給ローラの側面図である。 本発明の第３実施形態を示すプロセスユニットの下部断面図であって、（ａ）は画像形成装置本体に装着する前の断面図、（ｂ）は画像形成装置本体に装着した状態の断面図である。

以下に、本発明の第１〜第３実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

（画像形成装置の概略構成）
図１は、本発明の第１〜第３実施形態に係る現像装置を含むプロセスユニットを備えた画像形成装置の一形態を示す概略構成図である。この図１を参照して、画像形成装置の全体構成及び動作を説明する。

図１に示す画像形成装置１は、表面に画像を担持する像担持体としての感光体２と、感光体２の周囲に配置され、感光体２の表面を帯電させる帯電手段３を有する。また画像形成装置１は、感光体２の表面を露光する露光手段４と、感光体２上の静電潜像を可視画像化する現像装置５を有する。また画像形成装置１は、感光体２上の可視画像（トナー画像）を転写用シートとしての用紙Ｓに転写する転写手段６と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段７と、転写された画像を用紙Ｓに定着させる定着手段８を有する。

転写手段６は、中間転写ベルト９と、中間転写ベルト９を感光体２に押圧する一次転写ローラ１０と、二次転写ローラ１１と、中間転写ベルト９を所定の方向に回転駆動する図示しないモータとを有する。本実施形態では、このうち、感光体２、帯電手段３、現像装置５、クリーニング手段７がプロセスユニット１２を構成しており（図２を参照）、各プロセスユニット１２は画像形成装置１本体に対して着脱自在とされている。

当該プロセスユニット１２により、感光体２や現像装置５等の保守・交換が容易化される。また当該プロセスユニット１２に本発明の現像装置を適用することで、濃度ムラのない良好な画像品質を容易に実現・維持することができる。また、現像ユニットやトナーユニットの形態に本発明の現像装置を適用してもよい。

前記構成のプロセスユニット１２は、例えばイエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの各色に対応して複数個設置されている。本実施形態では、中間転写ベルト９の移動方向（長手方向）に沿って各色のプロセスユニット１２が並列に４個配置されている。

続けて、図１を参照しつつ、本実施形態に係る画像形成装置１の作像動作について説明する。作像動作が開始されると、感光体２が回転駆動され、帯電手段３によって感光体２の表面が所定の極性となるよう一様に帯電される。そして、図示しない読取り手段から送られてきた画像情報、又は画像形成装置１と電気的に接続されたＰＣ（パソコン）から送られてきた印字データ等に基づいて、感光体２の表面（帯電面）に静電潜像が形成される。当該静電潜像は、露光手段４からの露光により形成される。

このようにして感光体２上に形成された静電潜像に、現像装置５によってトナーが供給される。当該トナー供給により、静電潜像がトナー画像として顕像化（可視像化）される。そして、各感光体２上のトナー画像が、順次転写手段６（中間転写ベルト９）に転写されることで、中間転写ベルト９上に可視像が形成される。

具体的には、一次転写ローラ１０と感光体２との間で、図示しない高圧電源より所定の電圧（一次転写バイアス）を印加することで、各感光体２の表面に顕像化した可視像が中間転写ベルト９の表面に一次転写される。このようにして、各色の可視像を中間転写ベルト９の表面に順次重ねて転写することで、フルカラー画像が形成される。

そして、中間転写ベルト９に転写形成されたフルカラー画像は、二次転写ローラ１１と中間転写ベルト９との間に所定の電圧（二次転写バイアス）を印加することで、用紙Ｓに二次転写される。その後、トナー画像が二次転写された用紙Ｓは、定着手段８へと搬送され、加熱及び加圧されることで用紙Ｓ上にトナー画像が定着される。そして、画像が定着された用紙Ｓは、定着手段８のさらに下流側へと搬送され、画像形成装置１の外に排出（出力）される。

以上の説明は、用紙Ｓに４色フルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、本発明は４色フルカラーの画像形成装置以外にも適用可能である。すなわち、４個のプロセスユニット１２の何れか１個を使用して単色画像を形成したり、２個又は３個のプロセスユニット１２を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。もちろん、５個もしくはそれ以上のプロセスユニット１２を備えたものについても、前記と同様の画像形成動作により、単色〜５色以上の画像を形成することが可能である。

（現像装置の構成）
以下、本発明の第１〜第３実施形態に係る現像装置５の構成について説明する。第１〜第３実施形態は後述のように均し部材の配置形態や供給ローラに対する切離機能の有無が異なるが、その他は基本的に同じ構成である。
＜第１実施形態＞
図２は本発明の第１実施形態に係る現像装置５の構成を示したものである。この現像装置５は現像ケース１５を有する。当該現像ケース１５は、画像形成装置１本体に対して着脱可能な追加補給容器とトナー補給通路を介して接続されている。そして現像装置内のトナーが少なくなると、トナーが充填された補給容器を設置してトナーを適時補給することで、印刷を中断することなく継続可能な構成となっている。

トナーの補給タイミングは、補給容器内のトナーが無くなったことを検知したり、現像装置内のトナーが少なくなったことを検知したりする検知手段を備えることで適時補給が可能である。或いは、トナーの補給タイミングは、当該検知手段に代えて印字ドットカウンタを備えることでも、消費量を想定した適時補給を行うことが可能である。補給方法は、所定のタイミングで所定量のトナーを複数回補給する方法や、補給容器内のほとんど全部のトナーを一気に補給する方法がある。

現像ケース１５の内部に、非磁性一成分現像剤としてのトナーを収容するトナー収容室１３と、その下方のトナー供給室１４とが、上下に隣接する形で配設されている。上方のトナー収容室１３と下方のトナー供給室１４の間は、現像ケース１５の仕切り壁２２で区画されている。この仕切り壁２２には、トナー収容室１３とトナー供給室１４を連通するトナー供給口２３が形成されている。

トナー供給口２３は常に開いた状態としてもよいが、トナー供給口２３にシャッターや補給ロール等の補給量調整部材を配設してもよい。当該補給量調整部材は、例えばトナー供給室１４内のトナー量を検出するレベルセンサ１８からの信号により、適時・適量で作動させることができる。

トナー収容室１３にはアジテータ２４が配設されている。このアジテータ２４によって、トナー収容室１３に供給されて来たトナーが撹拌されてほぐされる。一方、トナー供給室１４には、攪拌補助部材２１、現像ローラ１６、供給ローラ１７、端部シール、規制ブレード１９、入口シール２０、均し部材２６、攪拌部材２９が配設されている。

攪拌部材２９はトナー供給口２３の直近下方に配設され、トナー供給室１４内のトナーを撹拌する。また攪拌補助部材２１はトナーの攪拌を補助するためのもので、この攪拌補助部材２１は規制ブレード１９の先端背面に押当てられている。また規制ブレード１９の先端前面は現像ローラ１６の周面に当接されている。そして攪拌補助部材２１の当接圧により規制ブレード１９の先端前面が現像ローラ１６に圧接されている。

現像ローラ１６はその周面の一部が現像ケース１５から露出する形で配設されている。現像ローラ１６の露出した周面は感光体２に当接されている。供給ローラ１７は現像ローラ１６に当接し、トナー供給室１４から供給されたトナーを現像ローラ１６に搬送するように構成されている。端部シールは、現像ローラ１６の軸方向端部と摺接し、軸方向端部からのトナー漏れを防止するように構成されている。

規制ブレード１９は、現像ローラ１６の周面と摺接して現像ローラ１６へのトナー付着量を規制する。入口シール２０は、現像ローラ１６と現像ケース１５との間のトナーの漏れを防止するものである。この入口シール２０は、現像ローラ１６が感光体２と当接する部分よりも回転方向下流側に位置する個所で現像ケース１５に配設されている。

供給ローラ１７は、その表層部を連続発泡体（連泡）のウレタンなど、表面に開孔部を有する材料で形成される。これにより、トナー供給室１４内に搬送されてきたトナーを効率よくローラ表層部に付着させて取り込むと共に、当該付着させたトナーを現像ローラ１６の表面に安定供給可能とする。また、連続発泡体とすることで後述の均し部材２６の食い込みを容易にする。なお、供給ローラ１７（の表層部）の電気抵抗値は、例えば３乗〜１４乗Ωに設定される。

供給ローラ１７には、現像ローラ１６の電位に対して、トナーの帯電極性と同極性にオフセットした電圧が供給バイアスとして印加される。この供給バイアスは、現像ローラ１６との当接部で予備帯電されたトナーを現像ローラ１６に押し付ける向きに作用する。もちろん、供給ローラ１７に印加される電圧の極性は前記種類に限ったものではない。トナーの種類によって、供給ローラ１７に印加される電圧を現像ローラ１６と同電位もしくは反対の極性とすることも可能である。

現像ローラ１６は、所定の弾性を有する表層部２５が外周に被覆されている。表層部２５の表面には、トナーと逆の極性に帯電し易い材料からなる皮膜（図示は省略）が形成されている。ここで、表層部２５は、感光体２との接触状態を極力均一に保つために、例えば、ＪＩＳ−Ａ硬度規格で５０度以下を示す材料（例えばゴム）で形成され、かつ、現像バイアスを作用させるために、３乗〜１０乗Ωの電気抵抗値に設定される。

現像ローラ１６の表面（すなわち、現像ローラ１６の表層部２５の外周面）の表面粗さは、例えばＲａで０．２μｍ以上かつ２．０μｍ以下に設定されている。当該表面粗さにより、必要とされる量のトナーを現像ローラ１６の表層部２５の外周面に保持可能としている。

規制ブレード１９は、例えばＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＵＳＰ、あるいはリン青銅などの金属板バネ用材料で形成され、その自由端側を現像ローラ１６の周面に当接させている。このように規制ブレード１９を現像ローラ１６の周面に当接させることで、現像ローラ１６の周面に付着したトナー層を所定の厚みに均すようにしている。これと同時に、現像ローラ１６と規制ブレード１９との間の摩擦帯電により、トナーに対して電荷を付与するようにしている。

規制ブレード１９の現像ローラ１６への押圧力は、例えば攪拌補助部材２１による加圧力を加味して、１０Ｎ／ｍ以上かつ１００Ｎ／ｍ以下の範囲に調整される。規制ブレード１９には、摩擦帯電を補助するために、現像ローラ１６に印加した電位に対してトナーの帯電極性と同極性にオフセットさせた電圧が規制バイアスとして印加されるようになっている。

現像装置５のトナー収容室１３に収容（充填）されるトナーとしては、例えば粉砕法もしくは重合法により製造されたものが使用される。また、上述の方法で製造されたトナーには、外添剤として、シリコンオイルを含浸させたシリカ微粒子を付着させたものを使用することも可能である。前記シリカ微粒子を付着させたトナーを用いることで、小径・球形トナーでも、クリーニング性や転写効率の向上、ひいては現像装置５（を備えたプロセスユニット１２）の長寿命化に寄与する。

使用するトナーの円形度は、０．９７以上のものを使用する。トナーの円形度は、本実施形態では、下記（１）式より得られた値を円形度ａと定義する。この円形度ａはトナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合は１．００を示し、表面形状が複雑になるほど円形度ａは小さな値となる。
円形度ａ＝Ｌ₀／Ｌ・・・・（１）
（Ｌ₀：粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長、Ｌ：粒子の投影像の周囲長）

供給ローラ１７の下方に位置する現像ケース１５の底壁は、供給ローラ１７の周面に沿った円弧状内面１５ａを有するように形成されている。この円弧状内面１５ａと供給ローラ１７の周面との間には、１〜３ｍｍの隙間が形成されている。

前記均し部材２６は、現像ケース１５の下部縦壁の供給ローラ１７に近い内面に固定されている。この均し部材２６の具体的な形態は、例えば図３（ｂ）に示すようなシート状物としたり、図３（ｃ）に示すような三角形状物としたりすることができる。ここでは、後述するようにシート状物の形態の均し部材２６を第１実施例、三角形状物の形態の均し部材２６を第２及び第３実施例として説明する。勿論、均し部材２６は当該シート状物や三角形状物以外の形態をとることも可能である。

均し部材２６は各種材料により形成可能であるが、例えば均し部材２６をＰＥＴ製とした場合、現像ローラ１６へのトナーの供給を促進することが可能である。ＰＥＴはポリエステルやスチレンアクリル系のトナーに対して＋の帯電系列にあり、摩擦によりトナーを荷電させることができるためである。

（現像動作）
続いて、図２を参照して、本実施形態の第１実施形態に係る現像装置５の現像動作について説明する。この現像装置５では、供給ローラ１７を所定方向に回転させ、その表面に付着させたトナーを現像ローラ１６との当接部に搬送することで、当該搬送したトナーを現像ローラ１６の表面に供給する。そして、現像ローラ１６を供給ローラ１７と同じ方向に回転させることにより、その表面に保持したトナーを規制ブレード１９とのニップ部を通過させて感光体２との対向位置まで搬送する。

これにより、所定の厚みに薄層化されたトナーが、現像ローラ１６の回転によって感光体２との対向位置に供給される。そして、現像ローラ１６とは逆向きに感光体２を回転させて、現像ローラ１６の表面を感光体２との対向位置において感光体２の表面と同じ方向に移動させる。これにより、現像ローラ１６の表面に薄層化された状態で保持されたトナーが、現像ローラ１６に印加された現像バイアスと感光体２上の静電潜像によって形成される潜像電界とに応じて、感光体２の表面に移動し、静電潜像が現像される。

本発明の実施形態では、前述したように、供給ローラ１７の下方の現像ケース１５底壁に、供給ローラ１７と１〜３ｍｍの隙間をあけて円弧状内面１５ａを形成している。さらに当該円弧状内面１５ａの下流側に、供給ローラ１７の周面に当接する均し部材２６を配設している。したがって、供給ローラ１７の回転により現像ローラ１６から掻き取ったトナーを前記１〜３ｍｍの円弧状隙間に沿って連れ回ることができる。このため、供給ローラ１７の下方の隙間にトナーが滞留することがない。

さらに、このようにして掻き取ったトナーと、もともと供給ローラ１７の表層に付着していたトナーは、供給ローラ１７の回転により均し部材２６に接触することでトナー層厚さが均一化される。この均一厚とされたトナー層は、その後の供給ローラ１７の回転により現像ローラ１６に補給される。したがって、現像ローラ１６に対するトナーの補給にムラがなく、従来問題化していたムラ状のベタ画像が解消する。

（第１実施形態の実施例１と比較例の効果検証と実験条件）
表１に、第１実施形態の実施例１と比較例の効果検証の結果を示す。当該効果検証の装置条件と実験条件は以下の通りである。
＜装置条件＞
・実験装置 …ＳＰＣ７３０（Ａ３カラープリンター）縦型現像
（均し部材とトナー以外は実施例１と比較例で共通）
・均し部材…ＰＥＴ製の０．１ｍｍ厚シート状物を食い込み量０．９ｍｍで設置（図３（ｂ）参照）
・トナー …比較例は粉砕トナー（粒径８μｍ・円形度０．９２）
実施例１は重合トナー（粒径６μｍ・円形度０．９７、粒径８μｍ・円形度０．９７）
・現像 …ウレタン系弾性現像ローラφ１６（軸径φ８）
ウレタン系スポンジ供給ローラφ１４（軸径φ６）
供給ローラに対する現像ローラの食い込み量：０．９ｍｍ
・感光体 …ＣＴ層膜厚２５μｍ感光体
・クリーニングブレード …ウレタンゴムブレード、カウンタ接触
・入口シール …１００μｍ厚のウレタンゴムシートを使用
＜実験条件＞
・温度２７℃、湿度８０％環境、印字チャート２％、１ＰＪｌｓ給紙、１万枚印刷後、Ａ３全ベタ画像を２枚出力し、２枚目画像を評価。トナーの「こぼれ」有無は入口シールのトナーの溜まり具合で評価。
＜判断基準＞
・ベタ濃度ムラ …ベタ２枚目ムラなし⇒○、それ以外⇒×
・トナーの「こぼれ」 …現像装置を振動させてトナーがこぼれた場合⇒×、こぼれなし⇒○
均し部材２６の食い込み量（０．９ｍｍ）によるカスレ画像の改善性を表１に示す。

表１より、重合トナー（粒径６μｍ・円形度０．９７）を使用しても、ケース隙間を３ｍｍ以下とした実施例１の条件であれば、ベタ濃度ムラ及びトナーこぼれを防止できることが分かった。

（第１実施形態の実施例２と比較例の効果検証と実験条件）
表２に、第１実施形態の実施例２と比較例の効果検証の結果を示す。当該効果検証の装置条件と実験条件は以下の通りである。
＜装置条件＞
・実験装置 …ＳＰＣ７３０（Ａ３カラープリンター）縦型現像（実施例１と同じ）
・均し部材 …実施例１のシート状物とは先端角度の違う、先端がＲの付いたＰＥＴ製の三角形状物を食い込み量０．９ｍｍで設置（図３（ｃ）参照）
＜実験条件と判断基準＞
ベタ濃度ムラ …実施例１と同じ
クリープ …新品のユニットを温度４０℃、湿度９０％、１週間放置後、２×２画像を出力し、横方向のスジの発生有無を確認。スジが発生していれば×とする。

表２より、重合トナー（粒径６μｍ・円形度０．９７）を使用してケース隙間を３ｍｍとした場合、均し部材２６の食い込み量を１．１ｍｍにした比較例の条件ではクリープが発生する。しかし、２つの実施例１のように、均し部材２６の食い込み量を現像ローラの食い込み量（０．９ｍｍ）以下にすればクリープを防止することができることが分かった。

また、均し部材２６を三角形状にした場合、接触幅が２ｍｍの比較例の条件ではクリープ無しでもベタ濃度ムラが発生する。しかし、当該接触幅を３ｍｍ以上、望ましくは倍の４ｍｍ以上にすれば、接触圧低減と十分な均し効果が得られるから、他は同じ条件でクリープもベタ濃度ムラも防止できることが分かった。

（第１実施形態の実施例３と比較例の効果検証と実験条件）
表３に、第１実施形態の実施例３と比較例の効果検証の結果を示す。当該効果検証の装置条件と実験条件は以下の通りである。

＜装置条件＞
・実験装置 …ＳＰＣ７３０（Ａ３カラープリンター）縦型現像（実施例１と同じ）
・均し部材 …実施例１のシート状物とは先端角度の違う、先端にＲの付いたポリエステル樹脂製の三角形状物の表面の粗さの水準を変えて実験（図３（ｃ）参照）
（表面粗さは、キーエンスＶｋ９５００の５０倍レンズ、面粗さで測定）

＜実験条件と判断基準＞
・供給ローラもげ …実施例１の装置で現像ユニットを温度３０℃、湿度８０％の環境で５時間回転させ、供給ローラのもげ・ちぎれの有無を確認。不具合が起こると×とする。
・トルク …実施例１の装置で現像ユニットを回転させてトルクを測定（均し部材なし時の１．２倍以上のトルクがあれば×とする）

その他：均し部材をＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）とした場合よりも、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートにした場合の方がよい効果が得られた。これは、トナーの成分に対して、極性がプラスであり、トナーが荷電されている帯電系列であるためと考えられる。

表３より、均し部材２６の先端Ｒ形状が１ｍｍＲの比較例では、当該Ｒの鋭角形状のために供給ローラ１７のもげが発生するが、より丸みのある３ｍｍＲの実施例２では、供給ローラ１７のストレスが低減するため、もげが発生しなくなることが分かった。また、表面粗さについてはＲａ１μｍ→Ｒａ５μｍまでは供給ローラ１７のもげとトルクとも問題ないが、Ｒａ１０μｍになると供給ローラ１７の摩擦と負荷が増大するため、もげとトルクとも問題が起こることが分かった。

（耐久後の供給ローラの表面状態）
次に、供給ローラ１７の表面状態について説明する。図４（ａ）は新品の供給ローラ１７の表面状態である。この表面状態に比べて、耐久後の供給ローラ１７の表面状態は、均し部材２６無しの場合は図４（ｂ）のように凝集したトナー等でまだら状態となり、図４（ａ）のようなスポンジ表面が全く見られない。

しかし、均し部材２６を設置した場合は図４（ｃ）のように均一にトナー層が出来、しかも当該トナー層の下地であるスポンジ表面が見受けられることが確認された。このことから現像ローラ１６内のトナー凝集が解消されていることが看取される。

また、前記実験とは別に後述する第３実施形態の実験によれば（表６参照）、食い込み量０．４ｍｍ未満では均し効果が不十分で不良画像（ベタ画像でカスレ発生）となる。すなわち、供給ローラ１７表面のトナー凝集を改善する効果が薄く、図５の左半分のような画像Ａのようになってしまう。これに対して、０．４ｍｍ以上の食い込みを確保した場合は、図５の右半分のようなカスレが改善された画像Ｂが出力された。

但し、供給ローラ１７に対する現像ローラ１６の食い込み量（０．９ｍｍ）よりも深く均し部材２６を食込ませると、均し部材２６の先端角部によって供給ローラ１７のスポンジが削られてしまう不具合が発生した。また、そのため、本実施形態での均し部材２６の食い込み量は０．４ｍｍ以上、かつ現像ローラ１６の食い込み量未満とするのがよい。

＜第２実施形態＞
図６Ａ、図６Ｂに、高温・高湿環境下でのクリープ防止のために均し部材を分散配置した第２実施形態を示す。この第２実施形態では均し部材２６を図６Ａ、図６Ｂのように軸方向に複数分割し、かつ、周方向に二列に分けて設する。図６Ｂは均し部材２６を上流側の均し部材２６ａと下流側の均し部材２６ｂの二列で配設し、上流側均し部材２６ａは９分割、下流側均し部材２６ｂは８分割している。上流側の均し部材２６ａ相互間の下流側に下流側均し部材２６ｂが位置する、いわゆる千鳥状配置で均し部材２６を構成している。なお、分割形態は前記２列で８分割、９分割に限られない。２列又は３列以上の任意の分割数とすることも可能である。

図６Ａのように上流側均し部材２６ａは下流側均し部材２６ｂに比べて短く、供給ローラ１７に対してトレーリング接触する形で食い込んでいる。これに対して下流側均し部材２６ｂは上流側均し部材２６ａよりも長く、供給ローラ１７に対してカウンタ接触する形で食い込んでいる。均し部材２６ａ、２６ｂの軸方向長さＡは５ｍｍ以上であり、周方向接触幅Ｂは３ｍｍである。また上流側と下流側の均し部材２６ａ、２６ｂの列間隙間Ｃは４ｍｍ以上であり、均し部材２６の軸方向の相互間隙間Ｄは２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。

（第２実施形態の実施例１と比較例の効果検証と実験条件）
表４に、第２実施形態の実施例１と比較例の効果検証の結果を示す。当該効果検証の装置条件と実験条件は以下の通りである。

＜装置条件＞
・実験装置 …ＳＰＣ７３０（Ａ３カラープリンター）縦型現像（第１実施形態の実施例１と同じ）
・トナー …重合トナー 粒径６μｍ・円形度０．９８、粒径８μｍ・円形度０．９８
・外添剤 …小径、中径、大径シリカ使用
・現像 …ウレタン系弾性現像ローラφ１６、ウレタン系スポンジ供給ローラφ１４、
食い込み量０．９ｍｍ
・クリーニングブレード …ウレタンゴムブレード、カウンタ接触
・感光体 …ＣＴ層膜厚２５μｍ感光体
・入口シール …１００μｍウレタンゴムシートを使用

＜クリープ実験条件＞
・カートリッジを梱包状態で温度４０℃・湿度９０％環境下で１週間放置後に２×２画像、全ベタ画像取り
＜ベタ濃度ムラ実験条件＞
・印字率２％、１枚間欠運転で１万枚印刷後、全ベタ画像を２枚取り
◎：全ベタ画像２枚ともＯＫ ○：全ベタ画像の１枚目はＯＫ

表４より、同じ食い込み量（０．９ｍｍ）と接触幅（３ｍｍ）の比較例と実施例１から、一体形の比較例（長さ３１０ｍｍ）ではベタ濃度ムラに問題がなくても高温放置によるクリープが発生するが、均し部材２６を長さ５ｍｍ以上、間隔２ｍｍ〜５ｍｍで分割配置することで、ベタ濃度ムラと高温放置によるクリープの両方を防止できることが分かった。

間隔３ｍｍは同じままで均し部材２６を長さ４ｍｍにすると、接触幅が２ｍｍでも３ｍｍでも、クリープは問題なくてもベタ濃度ムラが発生することが２つの比較例から分かった。また、間隔を１ｍｍにすると、ベタ濃度ムラは問題なくてもクリープが発生することから、間隔は少なくとも２ｍｍ必要であることが分かった。しかし、間隔は６ｍｍにするとベタ濃度ムラが発生することから、間隔は５ｍｍ以下にする必要があることが分かった。

（第２実施形態の実施例２と比較例の効果検証と実験条件）
表５に、第２実施形態の実施例２と比較例の効果検証の結果を示す。当該効果検証の装置条件と実験条件は以下の通りである。

＜装置条件＞
・実験装置 …ＳＰＣ７３０（Ａ３カラープリンター）縦型現像（第１実施形態の実施例１と同じ）
・トナー …重合トナー 粒径６μｍ・円形度０．９８、粒径８μｍ・円形度０．９８
・外添剤 …小径、中径、大径シリカ使用
・現像 …ウレタン系弾性現像ローラφ１６、ウレタン系スポンジ供給ローラφ１４、食い込み量０．９ｍｍ
・クリーニングブレード …ウレタンゴムブレード、カウンタ接触
・感光体 …ＣＴ層膜厚２５μｍ感光体
・入口シール …１００μｍウレタンゴムシートを使用

＜クリープ実験条件＞
・カートリッジを梱包状態で温度４０℃、湿度９０％で１週間放置後に２×２画像、全ベタ画像取り
＜ベタ濃度ムラ実験条件＞
・印字率２％、１枚間欠運転で１万枚印刷後、全ベタ画像を２枚取り
◎：全ベタ画像２枚ともＯＫ ○：全ベタ画像の１枚目はＯＫ

表５より、一体形ではベタ濃度ムラ防止に有利ではあってもクリープが発生することが分かった。これを分割形（長さ５ｍｍ、間隔３ｍｍ）にするとベタ濃度ムラとクリープとも防止できることが分かった。但し、列間隔は０にするとクリープが発生してしまうので、クリープ防止のため列間隔は少なくとも４ｍｍ以上、望ましくは５ｍｍ以上必要であることが分かった。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態を図７を参照して説明する。この第３実施形態は、供給ローラ１７のクリープ対策として、均し部材２６を供給ローラ１７に対して切離可能に構成したものである。詳しくは図７に示すように、プロセスユニット１２の供給ローラ１７に近い現像ケース１５の下部側壁に、リベット形状の均し部材押上部材２７が配設されている。

この均し部材押上部材２７は少なくとも１つ配設するが、均し部材２６の幅方向長さに合わせて等間隔又は不等間隔で複数配設してもよい。均し部材押上部材２７は、下部側壁に形成された貫通穴に対して前後移動可能に挿入されている。

現像ケース１５の下部側壁の内面に、均し部材２６が配設されている。この均し部材２６は、例えばポリエステル樹脂の厚み０．３ｍｍの板を使用することができる。均し部材２６の上端を下部側壁に固定し、下端を供給ローラ１７の周面に対向させる。そして均し部材押上部材２７の先端部を均し部材２６の背面に当接させる。均し部材押上部材２７の丸頭部は下部側壁の外側に突出している。

一方、画像形成装置１本体のプロセスユニット１２装着位置に、図７（ｂ）に示すように、板部材で構成された押圧部２８が配設されている。この押圧部２８は画像形成装置１本体内で水平方向に配設され、押圧部２８の左右両端部が画像形成装置１本体を構成する左右一対の側板に固定支持されている。

プロセスユニット１２が画像形成装置１本体に装着されていないときは、図７（ａ）のように均し部材２６は供給ローラ１７から離間している。均し部材２６がそれ自体の弾性で自然に離間するように、均し部材２６に適当な厚みを持たせるとよい。或いは、下部側壁の内面にバネ等の弾性部材を別途配設し、当該弾性部材で均し部材２６を供給ローラ１７から離間する方向に付勢してもよい。

このように均し部材２６は供給ローラ１７から離間していると、画像形成装置１の出荷前に当該装置を倉庫等で保管する時に、装置が高温環境にさらされても、供給ローラ１７の外周スポンジにクセ付き（クリープ）が発生することはない。

一方、プロセスユニット１２を画像形成装置１本体に装着すると、本体側の押圧部２８が均し部材押上部材２７の丸頭部を押圧することで、均し部材押上部材２７をプロセスユニット１２の内方に押し込む。これにより、均し部材２６の背面が均し部材押上部材２７の先端部によって押圧され、均し部材２６の先端部が供給ローラ１７の周面に所定深さで食い込む。

したがって、前述した第１実施形態及び第２実施形態と同様に、供給ローラ１７におけるトナー凝集を解消することが可能となる。なお、このような均し部材２６の切離機能は、例えば均し部材２６を直接的に手動で切離する構成など、プロセスユニット１２の着脱以外の構成により実現することも可能である。

（第３実施形態の実施例と比較例の効果検証と実験条件）
表６に、第３実施形態の実施例と比較例の効果検証の結果を示す。当該効果検証の装置条件と実験条件は以下の通りである。

＜装置条件＞
・実験装置 …ＳＰＣ７３０（Ａ３カラープリンター）縦型現像（第１実施形態の実施例１と同じ）
・現像ローラ：直径φ６ｍｍ芯金に直径φ１２ｍｍの導電ウレタンで構成し、体積抵抗５×１０⁶Ω・ｃｍ以上のやや高抵抗の弾性体を使用する。
・供給ローラ：直径φ５ｍｍ芯金に直径φ１０ｍｍのカーボンにより導電化された連泡の発泡ウレタン材を使用する。
・均し部材：ポリエステル樹脂の厚み０．３ｍｍの板（三菱樹脂株式会社 ダイアラミー）

＜実験条件＞
・現像カートリッジにトナー１００％を充填し、室温２３℃、湿度５０％の環境で、Ａ４用紙に印字率１％の画像を１枚間欠印字で１０００枚印字した後の画像を取る。
・現像ローラの供給ローラ食い込み量：０．９ｍｍ
・均し部材の供給ローラ食い込み量：０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ

＜カスレ画像の判断基準＞
○：ベタ画像全面に濃度変化無し
△：ベタ画像後端でカスレがうっすら確認できる
×：ベタ画像でカスレがはっきり確認できる

以上の条件より、図５、表６のように、食い込み量０．３ｍｍ以下では供給ローラ１７表面のトナー凝集を改善する効果は薄く、図５の左半分のような画像Ａのようになってしまう。これに対して、０．４ｍｍ以上の食い込みを確保した場合は、図５の右半分のようなカスレが改善された画像Ｂが出力された。但し、供給ローラ１７に対する現像ローラ１６の食い込み量（０．９ｍｍ）よりも深く均し部材２６を食込ませると、均し部材２６の先端角部によって供給ローラ１７のスポンジが削られてしまう不具合が発生する。したがって、本実施形態での均し部材２６の食い込み量は０．４ｍｍ以上、かつ現像ローラ１６の食い込み量未満とするのがよい。

以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。

１：画像形成装置 ２：感光体
３：帯電手段 ４：露光手段
５：現像装置 ６：転写手段
７：クリーニング手段 ８：定着手段
９：中間転写ベルト １０：一次転写ローラ
１１：二次転写ローラ １２：プロセスユニット
１３：トナー収容室 １４：トナー供給室
１５：現像ケース １６：現像ローラ
１７：供給ローラ １８：レベルセンサ
１９：規制ブレード ２０：入口シール
２１：攪拌補助部材 ２２：仕切り壁
２３：トナー供給口 ２４：アジテータ
２５：表層部 ２６：均し部材
２７：均し部材押上部材 ２８：押圧部
２９：攪拌部材

特開２００３−５４８７号公報 特開２００４−１６３７８９号公報

Claims (10)

1. ケース内に非磁性一成分現像剤を収容し、前記非磁性一成分現像剤は粒径８μｍ以下かつ円形度０．９７以上のトナーを含み、当該トナーを貯留したトナー収容室が前記ケースの上部に配置された縦型の現像装置であって、前記ケース内に、
   表面にトナー層を形成し、静電潜像が形成された像担持体と接触して前記トナー層のトナーを前記像担持体に付着させて前記静電潜像を可視化させる回転可能な現像ローラと、
   表面に前記現像ローラに接触する弾性層を有し、回転することで前記トナーを前記現像ローラに供給すると共に、前記現像ローラに残ったトナーを前記弾性層に回収する供給ローラと、
   前記供給ローラの前記弾性層の周面に接触して当該周面に付着したトナー層を均す均し部材とが配設され、
   前記均し部材は前記供給ローラに対して接離可能に配設され、
   前記ケースは前記供給ローラの外周形状に沿った円弧状内面を有し、当該円弧状内面は前記供給ローラの周面と所定距離で離間していることを特徴とする現像装置。
2. 前記ケースの円弧状内面と前記供給ローラの周面との間に、１〜３ｍｍの隙間が形成されていることを特徴とする請求項１の現像装置。
3. 前記供給ローラに対する前記均し部材の接触部の周方向長さが３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２の現像装置。
4. 前記供給ローラに対する前記均し部材の食い込み量が、前記供給ローラに対する前記現像ローラの食い込み量以下であって、前記供給ローラと前記均し部材との周方向の接触幅が４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２の現像装置。
5. ケース内に非磁性一成分現像剤を収容し、前記非磁性一成分現像剤は粒径８μｍ以下かつ円形度０．９７以上のトナーを含み、当該トナーを貯留したトナー収容室が前記ケースの上部に配置された縦型の現像装置であって、前記ケース内に、
   表面にトナー層を形成し、静電潜像が形成された像担持体と接触して前記トナー層のトナーを前記像担持体に付着させて前記静電潜像を可視化させる回転可能な現像ローラと、
   表面に前記現像ローラに接触する弾性層を有し、回転することで前記トナーを前記現像ローラに供給すると共に、前記現像ローラに残ったトナーを前記弾性層に回収する供給ローラと、
   前記供給ローラの前記弾性層の周面に接触して当該周面に付着したトナー層を均す均し部材とが配設され、
   前記均し部材は複数に分割されて設置され、
   前記ケースは前記供給ローラの外周形状に沿った円弧状内面を有し、当該円弧状内面は前記供給ローラの周面と所定距離で離間していることを特徴とする現像装置。
6. 前記分割された複数の均し部材の各々が、前記供給ローラに対して、周方向の接触幅が３ｍｍ以上、長手方向の長さが５ｍｍ以上、かつ供給ローラに対する食い込み量が、前記供給ローラに対する前記現像ローラの食い込み量以下である請求項５の現像装置。
7. 前記均し部材が前記供給ローラに対して接離可能に配設されていることを特徴とする請求項５又は６の現像装置。
8. 前記供給ローラに対する前記均し部材の接触部の表面粗さＲａが５μｍ以下である請求項１から７のいずれか１項の現像装置。
9. 前記供給ローラの前記弾性層が導電化された連泡の発泡ウレタン材であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項の現像装置。
10. 請求項１から９の現像装置のケースに少なくとも像担持体が支持され、画像形成装置本体に対して着脱可能とされたプロセスユニットを有することを特徴とする画像形成装置。