JP5556981B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、２成分現像剤を用いた現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤（外添剤等を添加する場合も含むものとする。）を収容して現像工程をおこなう現像装置が多く用いられている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
このような２成分現像方式の現像装置では、現像ローラ（現像剤担持体、現像スリーブ）が撓んでしまい、出力画像上に画像濃度ムラが生じてしまう問題が知られている。

特許文献１等には、現像スリーブ内の磁石を一部切り欠いて、その部分に撓み抑制部材を埋め込み、撓み抑制部材を現像スリーブに当接させることで現像スリーブの撓みを抑制する技術が開示されている。
特許文献２等には、クラウン形状の弾性ローラを現像スリーブに当接させることで、現像スリーブの撓みを抑制する技術が開示されている。
特許文献３等には、現像スリーブの剛性を高めることで現像スリーブの撓みを防止する技術が開示されている。

特開２００６−２５１２８９号公報 特開平１１−３１６４９６号公報 特開平９−５４５０１号公報

上述した特許文献１〜３等の現像装置は、像担持体に対する現像剤担持体の位置や現像剤担持体に対する現像剤規制部材の位置が異なる様々な形態の現像装置に対して、装置を大型化、高コスト化することなく、出力画像上に画像濃度ムラが生じてしまう不具合を確実に解決することができなかった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、像担持体に対する現像剤担持体の位置や現像剤担持体に対する現像剤規制部材の位置が異なる場合であっても、装置を大型化、高コスト化することなく、出力画像上に画像濃度ムラが生じることのない、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。

本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
長手方向両端部を支持された現像剤担持体は、現像剤規制部材の位置で現像剤による大きな力を受けて長手方向中央部が弓状に撓んでしまう。したがって、像担持体に対する現像剤担持体の位置と、現像剤担持体に対する現像剤規制部材の位置と、により、像担持体に対する現像剤担持体のギャップ（現像ギャップ）の長手方向両端部と長手方向中央部との大小関係が変動して、長手方向両端部の現像能力と長手方向中央部の現像能力とに差異が生じてしまう。そのため、出力画像上において記録媒体の搬送方向に直交する方向に画像濃度ムラが生じてしまう。
特に、近年の画像形成装置は、高画質化に対するユーザーの要望が高く、ドット再現性を高めるために現像ギャップを高精度に狭く設定してエッジ効果の影響を少なくしているために、上述した問題が無視できなくなっている。

この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向するとともに、キャリアとトナーとからなる現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向するとともに、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、を備え、前記現像剤担持体は、その回転中心位置が前記像担持体の回転中心位置よりも上方に配設されるとともに、その回転中心位置が前記現像剤規制部材との対向位置よりも上方に配設され、前記現像剤規制部材の位置を通過した後に前記現像剤担持体上に担持される現像剤の量が、長手方向両端部に比べて長手方向中央部が多くなるように、前記現像剤担持体に対する前記現像剤規制部材のギャップが長手方向両端部から長手方向中央部にかけて徐々に大きくなるように形成されたものである。

また、請求項２記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記トナーは、体積平均粒径をＤｖ（μｍ）とし、個数平均粒径をＤｎ（μｍ）としたときに、
３≦Ｄｖ≦８
１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．４０
なる関係が成立するように形成されたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲になり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲になるように形成されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。

また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置（現像部）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたユニットと定義する。

本発明は、像担持体に対する現像剤担持体の位置と、現像剤担持体に対する現像剤規制部材の位置と、に応じて、長手方向両端部の現像能力と長手方向中央部の現像能力とに差異を設けているために、種々の形態の装置に対して、装置を大型化、高コスト化することなく、出力画像上に画像濃度ムラが生じることのない、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図１１にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１は、画像形成装置としてのレーザプリンタを示す構成図である。図２は、そこに設置されるプロセスカートリッジの近傍を示す断面図である。図３は、図２のプロセスカートリッジの現像装置及び感光体ドラムを上方からみた長手方向（図２の紙面垂直方向である。）の断面図である。また、図４は、現像ローラの周囲を示す拡大図である。

図１に示すように、中間転写ユニット１５の中間転写ベルト８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部としてのプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。なお、装置本体１００に設置される４つのプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、図２及び図３において、プロセスカートリッジ６と感光体ドラム１と１次転写バイアスローラ９とにおける符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を省略して図示する。

図２を参照して、プロセスカートリッジ６は、像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の周囲に配設された帯電部４、現像装置５（現像部）、クリーニング部２と、が一体化されたものであって、装置本体１００に対して着脱自在に構成されている。このように作像部の構成部を一体化することで、作像部のメンテナンス性が向上する。そして、感光体ドラム１上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程、除電工程）がおこなわれて、感光体ドラム１上に所望のトナー像が形成されることになる。

なお、本実施の形態１では、感光体ドラム１、帯電部４、現像装置５、クリーニング部２を、一体化してプロセスカートリッジ６を構成したが、各構成部を単独のユニットとして、装置本体１００に着脱自在に設置することもできる。具体的に、現像装置５を、単独のユニットとして、装置本体１００に対して着脱自在に構成することもできる。さらに、感光体ドラム１、帯電部４、クリーニング部２のうち少なくとも１つと、現像装置５と、を一体化したユニットとして、装置本体１００に対して着脱自在に構成することもできる。

図２を参照して、感光体ドラム１は、不図示の駆動部によって図２中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部４の位置で、感光体ドラム１の表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム１の表面は、露光部７（図１を参照できる。）から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成される（露光工程である。）。

その後、感光体ドラム１の表面は、現像装置５との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、所望のトナー像が形成される（現像工程である。）。
詳しくは、現像装置５内には、トナーとキャリア（磁性キャリア）とからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。現像装置５内の現像剤Ｇは、磁気センサ５７によって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）が所定の範囲内になるように調整される。すなわち、現像装置５内のトナー消費に応じて、トナー搬送パイプ４３（トナー搬送部）からトナー補給口４４を介して第２現像剤収容部５４内に、トナーが補給される。

トナー搬送パイプ４３は、図１を参照して、装置本体１００の上方のボトル収容器３１に設置されたトナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋのうち対応するトナーボトルに連通している。図示は省略するが、トナー搬送部は、トナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋを回転駆動する駆動部や、トナー搬送パイプ４３や、トナー搬送パイプ４３に接続されたエアーポンプ等で構成される。このように構成されたトナー搬送部によって、各色のトナーが収容されたトナーボトル３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋから、トナー搬送パイプ４３を介して、各現像装置５にそれぞれ各色のトナーが搬送される。
なお、トナー搬送部は、上述した構成のものに限定されることなく、種々の構成のものを用いることができる。例えば、トナー搬送パイプを用いずに、トナーボトルから中継ホッパを介して現像装置５にトナーを供給する構成にすることもできる。

その後、第２現像剤収容部５４内に補給されたトナーは、第２搬送スクリュ５６及び第１搬送スクリュ５５によって、現像剤Ｇとともに混合・撹拌されながら、仕切部５９ａで隔絶された第１現像剤収容部５３、第２現像剤収容部５４を循環する（図３中の破線矢印方向の循環である。）。

詳しくは、図３を参照して、第１現像剤収容部５３内の現像剤Ｇは、第１搬送スクリュ５５によって、紙面の右側から左側に搬送される。こうして、現像ローラ５１の長手方向に沿って現像剤を搬送する第１搬送経路が形成される。これに対して、第２現像剤収容部５４内の現像剤Ｇは、第２搬送スクリュ５６によって、紙面の左側から右側に搬送される。こうして、第１搬送経路とは逆方向に現像剤を搬送する第２搬送経路が形成される。

また、第１搬送経路が形成される第１現像剤収容部５３と、第２搬送経路が形成される第２現像剤収容部５４と、は長手方向両端部を除く領域に配設された仕切部材５９ａによって隔絶されるとともに、仕切部材５９ａの介在しない長手方向両端部で連通する。すなわち、第１搬送スクリュ５５によって搬送された現像剤は、連通部６３で第２現像剤収容部５４側に流動して、その後に第２搬送スクリュ５６によって搬送される。第２搬送スクリュ５６によって搬送された現像剤は、連通部６４で第１現像剤収容部５３側に流動して、その後に第１搬送スクリュ５５によって搬送される。こうして、２つの現像剤収容部５３、５４の間に現像剤の循環経路が形成される。

このように循環経路中を循環する現像剤Ｇ中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ５１上に形成された複数の磁極によってキャリアとともに現像ローラ５１上に担持される。
ここで、図３を参照して、現像ローラ５１は、内部に固設されてローラ周面に複数の磁極を形成するマグネット５１ｂと、マグネット２３ａ１の周囲を回転するスリーブ５１ａと、で構成される。そして、複数の磁極が形成されたマグネット５１ｂの周囲をスリーブ５１ａが回転することで、その回転にともない現像剤Ｇが現像ローラ５１上（スリーブ５１ａ上である。）を移動することになる。

現像剤担持体としての現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇは、現像ローラ５１の矢印方向の回転にともなって搬送されて、現像剤担持体としてのドクターブレード５２の位置に達する。そして、現像ローラ５１上の現像剤Ｇは、この位置で適量に規制された後に、感光体ドラム１との対向位置（現像領域である。）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界（現像電界）によって、感光体ドラム１上に形成された潜像にトナーが吸着される。

さらに詳しくは、マグネット５１ｂによって現像ローラ５１の周囲に形成される複数の磁極は、感光体ドラム１との対向位置に形成された磁極（主磁極）、ドクターブレード５２との対向位置に形成された第２磁極（ドクタ極磁極）、第１搬送スクリュ５５との対向位置に形成された第３磁極（汲上げ磁極）、第１現像剤収容部５３の上方に形成された第４磁極（剤離れ磁極）、主磁極と第４磁極との間に形成された第５磁極（搬送磁極）、等で構成される。
まず、第３磁極が磁性体としてのキャリアに作用して、現像剤収容部５３に収容された現像剤Ｇが現像ローラ５１上に担持される。現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇは、その一部がドクターブレード５２の位置で掻き取られて、現像剤収容部５３に戻される。一方、第２磁極による磁力が作用するドクターブレード５２の位置で、ドクターブレードと現像ローラ５１とのドクターギャップＭ（図４をも参照できる。）を通過して現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇは、主磁極の位置で穂立ちして現像領域において感光体ドラム１に摺接する。こうして、現像ローラ５１に担持された現像剤Ｇ中のトナーが感光体ドラム１上の潜像に付着する。その後、主磁極の位置を通過した現像剤Ｇは、第５磁極によって第４磁極の位置まで搬送される。そして、第４磁極の位置で、反発磁界がキャリアに作用して、現像ローラ５１上に担持されていた現像工程後の現像剤Ｇが現像ローラ５１から脱離される。脱離後の現像剤Ｇは、再び現像剤収容部５３に戻されて、現像剤収容部５３、５４内を循環する。このような一連の現像剤Ｇの流れが繰り返される。

なお、本実施の形態１では、現像ローラ５１の外径が１８ｍｍに設定されている。また、出力画像のドット再現性を高めるために、現像ギャップＮは０．３ｍｍ程度に設定されている。
また、本実施の形態１において、ドクターブレード５２は、厚さが１．５〜２ｍｍ程度の非磁性金属材料で形成されている。また、ドクターブレード５２の先端部（現像ローラ５１との対向部である。）の真直度は０．０５ｍｍ程度に設定されている。なお、上述したドクターブレード５２に対して、厚さが０．２ｍｍ程度の磁性金属材料からなる補助板を重ねて設置することもできる。

上述した現像工程の後、感光体ドラム１の表面は、中間転写ベルト８及び第１転写バイアスローラ９との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム１上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

その後、感光体１の表面は、クリーニング部２との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム１の表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム１上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。

なお、上述した作像プロセスは、４つのプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋで、それぞれおこなわれる。すなわち、図１を参照して、プロセスカートリッジの下方に配設された露光部７から、画像情報に基いたレーザ光Ｌが、各プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム上に向けて照射される。詳しくは、露光部７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

ここで、図１を参照して、中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、２次転写バックアップローラ１２、対向ローラ１３、テンションローラ１４、クリーニング部１０等で構成される。中間転写ベルト８は、３つのローラ部材１２〜１４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ部材１２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。

４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに、トナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。

その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ１２が、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。

その後、中間転写ベルト８は、中間転写ベルト８用のクリーニング部１０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。

ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１００の下方に配設された給紙部２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部２６には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。

レジストローラ対２８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着部２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置本体１００外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。

以下、本実施の形態１において特徴的な、現像装置５の構成・動作について詳しく説明する。
本実施の形態１における現像装置５は、感光体ドラム１と現像ローラ５１との位置関係と、現像ローラ５１とドクターブレード５２との位置関係と、に応じて、長手方向両端部の現像能力と長手方向中央部の現像能力とに差異が設けられている。
具体的に、図４を参照して、本実施の形態１における現像装置５は、現像ローラ５１の回転中心位置が、感光体ドラム１の回転中心位置よりも距離Ｈだけ上方に配設されている。また、現像ローラ５１の回転中心位置が、ドクターブレード５１との対向位置（ドクターギャップＭが形成された位置である。）よりも上方に配設されている。そして、現像装置５は、長手方向（図４の紙面垂直方向である。）の両端部の現像能力が、長手方向の中央部の現像能力よりも低くなるように設定されている。ここで、「現像能力」とは、現像領域において感光体ドラム１上に形成された静電潜像を現像する能力（現像のしやすさ）である。

これは、感光体ドラム１と現像ローラ５１との位置関係と、現像ローラ５１とドクターブレード５２との位置関係と、が上述したような位置関係になっている場合に、長手方向両端部の現像ギャップＮ０に比べて長手方向中央部の現像ギャップＮ１が大きくなってしまい、そのままでは長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向中央部の現像能力が低下してしまうためである。
詳しくは、図４を参照して、現像ローラ５１とドクターブレード５２との対向位置の上流側は、ドクターギャップＭを通過できずに現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇがせき止られた状態になっている。このせき止められた現像剤Ｇがドクターブレード５２を押圧する力Ｆ１のうち、ドクターブレード５２の鉛直方向に作用する分力Ｆ２によって、現像ローラ５１（長手方向両端部の軸部が軸受を介して支持されている。）が弓状に撓んでしまう。すなわち、現像ローラ５１は、図５中の破線に示すように変形してしまう（最大変形量は０．０３ｍｍ程度である。）。なお、ドクターブレード５２ではなくて、現像ローラ５１に撓みが生じてしまうのは、現像ローラ５１のスリーブ５１ａは薄肉円筒体であって機械的強度が弱いことや、現像ローラ５１がその両端部で回転自在に支持されているのに対してドクターブレード５２が両端部以外でも固定支持されていること等による。

そして、このように現像ローラ５１の長手方向中央部に撓みが生じてしまうと、図４の破線に示すように現像ローラ５１の長手方向中央部が変位して、長手方向中央部における現像ギャップＮ１が長手方向中央部における現像ギャップＮ０よりも大きくなってしまう。その結果、現像領域において、長手方向中央部の現像電界は長手方向両端部の現像電界よりも低くなってしまい、長手方向中央部の現像能力が長手方向両端部の現像能力よりも低くなってしまう。

図６は、長手方向中央部の現像能力と長手方向両端部の現像能力とを同等とした現像装置５（従来のものである。）における、現像ギャップＮとトナー付着量との関係を示すグラフである。
図６において、縦軸の「トナー付着量」は所定条件で感光体ドラム１上に付着するトナー像のトナー付着量であって、上述した「現像能力」に比例する値である。また、図６において、「●」は長手方向中央部のデータを示し、「■」及び「◆」は長手方向両端部のデータを示す。
図６に示すように、従来の現像装置は、長手方向中央部における現像ギャップが長手方向中央部における現像ギャップよりも大きくなるのにともない、長手方向中央部のトナー付着量（現像能力）が長手方向両端部のトナー付着量（現像能力）よりも１０％程低くなってしまうのがわかる。

また、図７は、長手方向中央部の現像能力と長手方向両端部の現像能力とを同等とした現像装置５（従来のものである。）における、出力画像上の位置による画像濃度の変化を示すグラフである。
図７において、横軸の「ＩＤ測定位置」は画像がプリントされた出力画像（記録媒体）における画像濃度（ＩＤ）の測定位置を示し、「左」、「中」、「右」が長手方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向である。）の位置であり、「上」、「下」が記録媒体の搬送方向の位置である。また、図７におけるグラフの線種の違いは、測定対象とした記録媒体（複数枚プリントされた記録媒体のいずれかである。）の違いである。
図７に示すように、長手方向中央部におけるトナー付着量が長手方向中央部におけるトナー付着量よりも小さくなるのにともない、長手方向中央部の画像濃度が長手方向両端部の画像濃度よりも低くなってしまうのがわかる。すなわち、出力画像上において記録媒体Ｐの搬送方向に直交する方向に画像濃度ムラが生じてしまうのがわかる。

ここで、本実施の形態１では、長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向の中央部の現像能力を高くする手段として、現像ローラ５１における長手方向両端部の主磁極の磁力と長手方向中央部の主磁極の磁力とに差異を設けている。具体的に、現像ローラ５１における長手方向中央部の主磁極の磁力を、長手方向両端部の主磁極の磁力よりも大きく設定している。
図８は、現像ローラ５１の主磁極の磁力を可変したときの、現像ギャップＮとトナー付着量との関係を示すグラフである。図８において、実線グラフは現像ローラ５１の主磁極の磁力が高いときのものであって、破線グラフは現像ローラ５１の主磁極の磁力が低いときのものである。図８に示すように、現像ローラ５１の主磁力の磁力を高く設定したときは、現像領域にて感光体ドラム１に摺接する現像剤量も増加するために現像能力が高くなる。

以上説明したように、本実施の形態１では、長手方向両端部の現像ギャップＮ０に比べて長手方向中央部の現像ギャップＮ１が大きくなってしまっても、長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向中央部の現像能力を高く設定しているので、長手方向全域にわたって感光体ドラム１上の画像濃度が均一化される。すなわち、出力画像上に画像濃度ムラが生じるのを抑止することができる。なお、上述した現像ローラ５１における主磁極の磁力に差異を設ける方法は、現像装置の大型化を招くことなく、コストの変動もほとんどない。

なお、長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向中央部の現像能力を高くする手段は、上述したものに限定されることなく、ドクターブレード５２の位置を通過した後に現像ローラ５１上に担持される長手方向両端部の現像剤の量（以下、適宜に「汲上げ量」という。）と長手方向中央部の現像剤の量（汲上げ量）とに差異を設けることでも達成できる。
詳しくは、ドクターブレード５２との対向位置に形成される現像ローラ５１の第２磁極（ドクタ極磁極）の磁力を、長手方向中央部と長手方向両端部とで差異を設ける。具体的に、現像ローラ５１における長手方向中央部の第２磁極（ドクタ極磁極）の磁力を、長手方向両端部の第２磁極（ドクタ極磁極）の磁力よりも大きく設定する。
図９は、現像剤のトナー濃度を可変したときの、現像剤の汲上げ量と記録媒体上の画像濃度（ＩＤ）との関係を示すグラフである。図９において、実線グラフはトナー濃度が１０重量％のときのものであり、破線グラフはトナー濃度が７重量％のときのものであり、一点鎖線グラフはトナー濃度が４重量％のときのものである。図９に示すように、現像剤の汲上げ量が増加すると、現像能力が高まって、出力画像上の画像濃度が上昇する。
図１０は、現像ローラ５１の第２磁極（ドクタ極磁極）の磁力と、現像剤の汲上げ量と、の関係を示すグラフである。図１０に示すように、現像ローラ５１の第２磁極（ドクタ極磁極）の磁力が大きくなると、現像剤の汲上げ量が比例的に増加する。
このように、長手方向両端部の現像ギャップＮ０に比べて長手方向中央部の現像ギャップＮ１が大きくなってしまっても、長手方向両端部の第２磁極に比べて長手方向中央部の第２磁極を高く設定しているので、長手方向全域にわたって感光体ドラム１上の画像濃度が均一化される。なお、このように現像ローラ５１における第２磁極の磁力に差異を設ける方法も、現像装置の大型化を招くことなく、コストの変動もほとんどない。

さらに、長手方向両端部の汲上げ量に比べて長手方向中央部の汲上げ量を高くする手段は、ドクターギャップＭ（現像ローラ５１とドクターブレード５２とのギャップである。）に差異を設けることでも達成できる。
具体的に、図１１に示すように、長手方向両端部のドクターギャップＭ２に比べて長手方向中央部のドクターギャップＭ１が大きくなるように、ドクターブレード５２の対向部を凹状に形成する。これにより、長手方向両端部の汲上げ量に比べて長手方向中央部の汲上げ量が多くなって、長手方向全域にわたって感光体ドラム１上の画像濃度が均一化される。なお、このようにドクターブレード５２の形状を凹状に形成する方法も、現像装置の大型化を招くことなく、コストの変動もほとんどない。

ここで、本実施の形態１における現像装置５で用いられるトナーは、体積平均粒径をＤｖ（μｍ）とし、個数平均粒径をＤｎ（μｍ）としたときに、
３≦Ｄｖ≦８
１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．４０
なる関係が成立するように形成されたものである。なお、Ｄｖ／Ｄｎの値が１に近いほど、粒径分布がシャープになる。
このように、小粒径であって粒径分布が狭いトナーを用いることで、トナーの帯電量分布が均一になり、６００ｄｐｉ以上の微小ドットを再現でき、地肌かぶりが少なく、転写効率の高い、高品位な画像を形成することができる。
なお、トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）及び個数平均粒径（Ｄｎ）は、粒度測定器「マルチサイザーIII」（ベックマンコールター社製）を用いて、アパーチャー径１００μｍで測定して、解析ソフト「Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｍｕｔｌｉｓｉｚｅｒ３ Ｖｅｒｓｉｏｎ３．５１」にて解析をおこなったものである。
具体的には、ガラス製１００ｍｌのビーカーに１０ｗｔ％界面活性剤「アルキルベンゼンスフォン酸塩ネオゲンＳＣ−Ａ」（第一工業製薬社製）を０．５ｍｌ添加して、各トナー０．５ｇ添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水８０ｍｌを添加した。得られた分散液を超音波分散器「W-113MK-II」（本多電子社製）で１０分間分散処理した。さらに、その分散液を上述のマルチサイザーIIIを用い、測定用溶液として「アイソトンIII」（ベックマンコールター社製）を用いて測定をおこなった。

また、本実施の形態１における現像装置５で用いられるトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲になり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲になるように形成されたものである。
形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して１００π／４を乗じた値である。すなわち、次式で表すことができる。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
ＳＦ−１の値が１００の場合はトナーの形状が真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して１００／４πを乗じた値である。 なわち、次式で表すことができる。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）
ＳＦ−２の値が１００の場合はトナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
このような略球形のトナーを用いることで、トナー同士の吸着力が弱まってトナーの流動性が高くなるとともに、トナーと感光体ドラム１との吸着力が弱まって転写性が向上する。
なお、形状係数の測定は、具体的に、走査型電子顕微鏡「Ｓ−８００」（日立製作所社製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置「ＬＵＳＥＸ３」（ニレコ社製）に導入して解析して計算した。

以上説明したように、本実施の形態１では、感光体ドラム１（像担持体）に対する現像ローラ５１（現像剤担持体）の位置と、現像ローラ５１（現像剤担持体）に対するドクターブレード５２（現像剤規制部材）の位置と、に応じて、長手方向両端部の現像能力と長手方向中央部の現像能力とに差異を設けているために、現像装置５を大型化、高コスト化することなく、出力画像上に画像濃度ムラが生じるのを抑止することができる。

実施の形態２．
図１２にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図１２は、実施の形態２における現像装置の一部を示す拡大図であって、前記実施の形態１における図４に相当する図である。本実施の形態２の現像装置５は、現像ローラ５１とドクターブレード５２との位置関係が、前記実施の形態１のものとは相違する。

図１２に示すように、本実施の形態２における現像装置５は、現像ローラ５１の回転中心位置が、感光体ドラム１の回転中心位置よりも距離Ｈだけ上方に配設されている。また、現像ローラ５１の回転中心位置が、ドクターブレード５１との対向位置（ドクターギャップＭが形成された位置である。）よりも下方に配設されている。そして、現像装置５は、長手方向両端部の現像能力が、長手方向中央部の現像能力よりも高くなるように設定されている。

これは、感光体ドラム１と現像ローラ５１との位置関係と、現像ローラ５１とドクターブレード５２との位置関係と、が上述したような位置関係になっている場合に、長手方向両端部の現像ギャップＮ０に比べて長手方向中央部の現像ギャップＮ１が小さくなってしまい、そのままでは長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向中央部の現像能力が高くなってしまうためである。
詳しくは、現像ローラ５１とドクターブレード５２との対向位置の上流側でせき止められた現像剤Ｇがドクターブレード５２を押圧する力Ｆ１の分力Ｆ２によって、現像ローラ５１が弓状に撓んでしまう。すなわち、現像ローラ５１の長手方向中央部は、図１２中の破線に示す位置に変形してしまい、感光体ドラム１に近づいてしまう。長手方向中央部における現像ギャップＮ１が長手方向両端部における現像ギャップＮ０よりも小さくなってしまう。その結果、現像領域において、長手方向中央部の現像電界は長手方向両端部の現像電界よりも高くなってしまい、そのままでは長手方向中央部の現像能力が長手方向両端部の現像能力よりも高くなってしまう。

ここで、本実施の形態２では、長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向の中央部の現像能力を低くする手段として、現像ローラ５１における長手方向両端部の主磁極の磁力と長手方向中央部の主磁極の磁力とに差異を設けている。具体的に、現像ローラ５１における長手方向中央部の主磁極の磁力を、長手方向両端部の主磁極の磁力よりも小さく設定している。
なお、長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向の中央部の現像能力を低くする手段として、現像ローラ５１における長手方向中央部の第２磁極の磁力を長手方向両端部の第２磁極の磁力よりも小さく設定することもできるし、長手方向両端部のドクターギャップＭ２に比べて長手方向中央部のドクターギャップＭ１が小さくなるようにドクターブレード５２の対向部を凸状に形成することもできる。

このように、本実施の形態２では、長手方向両端部の現像ギャップＮ０に比べて長手方向中央部の現像ギャップＮ１が小さくなってしまっても、長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向中央部の現像能力を低く設定しているので、長手方向全域にわたって感光体ドラム１上の画像濃度が均一化される。

以上説明したように、本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様に、感光体ドラム１（像担持体）に対する現像ローラ５１（現像剤担持体）の位置と、現像ローラ５１（現像剤担持体）に対するドクターブレード５２（現像剤規制部材）の位置と、に応じて、長手方向両端部の現像能力と長手方向中央部の現像能力とに差異を設けているために、現像装置５を大型化、高コスト化することなく、出力画像上に画像濃度ムラが生じるのを抑止することができる。

実施の形態３．
図１３にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図１３は、実施の形態３における現像装置の一部を示す拡大図であって、前記実施の形態２における図１２に相当する図である。本実施の形態３の現像装置５は、現像ローラとドクターブレードとの位置関係が、前記実施の形態２のものとは相違する。

図１３に示すように、本実施の形態３における現像装置５は、現像ローラ５１の回転中心位置が、感光体ドラム１の回転中心位置よりも距離Ｈだけ下方に配設されている。また、現像ローラ５１の回転中心位置が、ドクターブレード５１との対向位置よりも下方に配設されている。そして、現像装置５は、長手方向両端部の現像能力が、長手方向中央部の現像能力よりも低くなるように設定されている。

これは、感光体ドラム１と現像ローラ５１との位置関係と、現像ローラ５１とドクターブレード５２との位置関係と、が上述したような位置関係になっている場合に、現像ローラ５１の長手方向中央部が図１３の破線の位置に変形することで、長手方向両端部の現像ギャップＮ０に比べて長手方向中央部の現像ギャップＮ１が大きくなってしまい、そのままでは長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向中央部の現像能力が低くなってしまうためである。

ここで、本実施の形態３では、長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向の中央部の現像能力を高くする手段として、現像ローラ５１における長手方向両端部の主磁極の磁力と長手方向中央部の主磁極の磁力とに差異を設けている。具体的に、現像ローラ５１における長手方向中央部の主磁極の磁力を、長手方向両端部の主磁極の磁力よりも大きく設定している。

このように、本実施の形態３では、長手方向両端部の現像ギャップＮ０に比べて長手方向中央部の現像ギャップＮ１が大きくなってしまっても、長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向中央部の現像能力を高く設定しているので、長手方向全域にわたって感光体ドラム１上の画像濃度が均一化される。

以上説明したように、本実施の形態３でも、前記各実施の形態と同様に、感光体ドラム１（像担持体）に対する現像ローラ５１（現像剤担持体）の位置と、現像ローラ５１（現像剤担持体）に対するドクターブレード５２（現像剤規制部材）の位置と、に応じて、長手方向両端部の現像能力と長手方向中央部の現像能力とに差異を設けているために、現像装置５を大型化、高コスト化することなく、出力画像上に画像濃度ムラが生じるのを抑止することができる。

実施の形態４．
図１４にて、この発明の実施の形態４について詳細に説明する。
図１４は、実施の形態４における現像装置の一部を示す拡大図であって、前記実施の形態３における図１３に相当する図である。本実施の形態４の現像装置５は、現像ローラ５１とドクターブレード５２との位置関係が、前記実施の形態３のものとは相違する。

図１４に示すように、本実施の形態４における現像装置５は、現像ローラ５１の回転中心位置が、感光体ドラム１の回転中心位置よりも距離Ｈだけ下方に配設されている。また、現像ローラ５１の回転中心位置が、ドクターブレード５１との対向位置よりも上方に配設されている。そして、現像装置５は、長手方向両端部の現像能力が、長手方向中央部の現像能力よりも高くなるように設定されている。

これは、感光体ドラム１と現像ローラ５１との位置関係と、現像ローラ５１とドクターブレード５２との位置関係と、が上述したような位置関係になっている場合に、現像ローラ５１の長手方向中央部が図１４の破線の位置に変形することで、長手方向両端部の現像ギャップＮ０に比べて長手方向中央部の現像ギャップＮ１が小さくなってしまい、そのままでは長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向中央部の現像能力が高くなってしまうためである。

ここで、本実施の形態４では、長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向の中央部の現像能力を低くする手段として、現像ローラ５１における長手方向両端部の主磁極の磁力と長手方向中央部の主磁極の磁力とに差異を設けている。具体的に、現像ローラ５１における長手方向中央部の主磁極の磁力を、長手方向両端部の主磁極の磁力よりも小さく設定している。

このように、本実施の形態４では、長手方向両端部の現像ギャップＮ０に比べて長手方向中央部の現像ギャップＮ１が小さくなってしまっても、長手方向両端部の現像能力に比べて長手方向中央部の現像能力を低く設定しているので、長手方向全域にわたって感光体ドラム１上の画像濃度が均一化される。

以上説明したように、本実施の形態４でも、前記各実施の形態と同様に、感光体ドラム１（像担持体）に対する現像ローラ５１（現像剤担持体）の位置と、現像ローラ５１（現像剤担持体）に対するドクターブレード５２（現像剤規制部材）の位置と、に応じて、長手方向両端部の現像能力と長手方向中央部の現像能力とに差異を設けているために、現像装置５を大型化、高コスト化することなく、出力画像上に画像濃度ムラが生じるのを抑止することができる。

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 画像形成装置におけるプロセスカートリッジの近傍を示す断面図である。 図２のプロセスカートリッジの一部を上方からみた断面図である。 現像装置の一部を示す拡大図である。 現像ローラが撓んだ状態を示す図である。 現像ギャップとトナー付着量との関係を示すグラフである。 出力画像上の位置による画像濃度の変化を示すグラフである。 現像ローラの主磁極の磁力を可変したときの、現像ギャップとトナー付着量との関係を示すグラフである。 現像剤のトナー濃度を可変したときの、現像剤の汲上げ量と記録媒体上の画像濃度との関係を示すグラフである。 現像ローラの第２磁極の磁力と、現像剤の汲上げ量と、の関係を示すグラフである。 現像ローラ及びドクターブレードを長手方向にみた図である。 この発明の実施の形態２における現像装置の一部を示す拡大図である。 この発明の実施の形態３における現像装置の一部を示す拡大図である。 この発明の実施の形態４における現像装置の一部を示す拡大図である。

符号の説明

１、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 感光体ドラム（像担持体）、
５ 現像装置（現像部）、
６、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ プロセスカートリッジ（作像部）、
５１ 現像ローラ（現像剤担持体）、
５２ ドクターブレード（現像剤規制部材）、
１００ 画像形成装置本体（装置本体）、
Ｇ 現像剤、
Ｍ ドクターギャップ、
Ｎ、Ｎ０、Ｎ１ 現像ギャップ。

Claims (5)

1. 像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
   前記像担持体に対向するとともに、キャリアとトナーとからなる現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に対向するとともに、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
   を備え、
   前記現像剤担持体は、その回転中心位置が前記像担持体の回転中心位置よりも上方に配設されるとともに、その回転中心位置が前記現像剤規制部材との対向位置よりも上方に配設され、
   前記現像剤規制部材の位置を通過した後に前記現像剤担持体上に担持される現像剤の量が、長手方向両端部に比べて長手方向中央部が多くなるように、前記現像剤担持体に対する前記現像剤規制部材のギャップが長手方向両端部から長手方向中央部にかけて徐々に大きくなるように形成されたことを特徴とする現像装置。
2. 前記トナーは、体積平均粒径をＤｖ（μｍ）とし、個数平均粒径をＤｎ（μｍ）としたときに、
   ３≦Ｄｖ≦８
   １．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．４０
   なる関係が成立するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲になり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲になるように形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
   請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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