CN101493664B - 显影装置、图像形成装置及图像形成方法 - Google Patents

Abstract

一种由调色剂担载辊担载壳体内的调色剂搬送到壳体外之后再回收到壳体内的显影装置、图像形成装置和图像形成方法，防止由密封部件的带电引起的调色剂飞散、发黑等问题。在显影辊(44)的表面设置顶面相互构成同一圆筒面的一部分的导电性的凸部(441)，并且，作为密封部件(47)，使用在粒径(d1)比凸部(441)的最大长度(L1)小的PTFE树脂中分散了碳粒子的材料。密封部件(47)内蓄积的电荷经由在晶界上分布的碳粒子逃逸到显影辊(44)上，防止密封部件(47)带电。

Description

显影装置、图像形成装置及图像形成方法

技术领域

本发明涉及由调色剂担载辊担载壳体内的调色剂搬送到壳体外之后再回收到壳体内的显影装置、图像形成装置和图像形成方法。

背景技术

在由调色剂担载辊担载壳体内的调色剂搬送到壳体外之后再回收到壳体内的显影装置、图像形成装置和图像形成方法中，使密封部件与调色剂担载辊的表面抵接来防止调色剂向壳体外泄漏。例如，在专利文献1所记载的显影装置中，使密封部件与显影套筒的表面抵接来防止调色剂的泄漏。

专利文献1：特开平6-75469号公报

在上述结构的装置中，密封部件除去调色剂的电荷，使得调色剂容易从调色剂担载辊脱离。但是，这会导致密封部件自身带上电荷，该电荷对调色剂担载辊上的调色剂施加斥力而使调色剂飞散，或由于削弱了基于密封部件的调色剂的除电作用而导致不能良好地进行调色剂担载辊上的调色剂更新，在图像中产生发黑等问题。

关于该问题，在上述专利文献1中记载了：通过使除电构件或具有除电功能的密封部件与显影套筒的端部附近直接抵接，从而使除电构件或密封部件与显影套筒成为相同电位。但是，由于这些除电构件或密封部件是分散有碳粉末的树脂素材，导电率并不太高，所以特别是在远离抵接部位的中央部，难以使密封部件的电荷充分逃逸。结果，在上述现有技术中，特别是在显影套筒的旋转轴方向上的中央附近容易发生调色剂飞散或发黑。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而实现的，目的在于提供一种在由调色剂担载辊担载壳体内的调色剂搬送到壳体外之后再回收到壳体内的显影装置、图像形成装置和图像形成方法中，防止由密封部件的带电引起的调色剂飞散、发黑等问题的技术。

为了达到上述目的，本发明的显影装置，具备：壳体，其在内部贮存调色剂；调色剂担载辊，其形成为大致圆筒形状，并且旋转自如地轴支承安装于所述壳体，在其表面担载带电调色剂的同时旋转，从而将调色剂搬送到所述壳体外部；和密封部件，其与从所述壳体外部朝向壳体内的所述调色剂担载辊的表面抵接，来防止调色剂泄漏；所述密封部件的与所述调色剂担载辊的表面抵接的抵接面，由带电列中使所述调色剂带上与其带电极性相反极性电的位置的材料构成，所述调色剂担载辊在其表面具有规则地配置的多个凸部和包围该凸部的凹部，所述多个凸部的顶面相互构成同一圆筒面的一部分，各顶面具有导电性。

以往，作为调色剂担载辊，为了增大表面积以担载足够量的调色剂，一般使用对表面进行了喷砂加工等粗糙化后的辊。喷砂加工后的辊的表面形成了不规则的凹部，因此，即便使密封部件与其表面接触实际上接触的也仅是突出的一部分位置，几乎不能期待使密封部件的电荷逃逸到调色剂担载辊上的作用。

对此，在如上述那样构成的发明中，调色剂担载辊表面的各凸部的顶面相互构成同一圆筒面的一部分。因此，在调色剂担载辊旋转中的各时刻，处于和密封部件的抵接面对置的位置的各凸部各自的顶面，以相互大致均匀的抵接压与密封部件抵接。这样，通过使具有导电性的凸部的顶面与多个密封部件抵接，能使密封部件所蓄积的电荷在整个区域上稳定地逃逸到调色剂担载辊侧。结果，能抑制密封部件带电，从而有效防止由该带电引起的调色剂飞散或发黑等问题。

这样，为了更有效地防止密封部件的带电，希望所述密封部件的所述抵接面具有导电性。即使密封部件的抵接面具有导电性，若未确保放电路径也无法避免带电，但在本发明中，通过使具有导电性的密封部件与调色剂担载辊的凸部顶面抵接，从而能使密封部件所蓄积的电荷可靠逃逸到调色剂担载辊。

例如，所述密封部件的所述抵接面，可由带电列中使所述调色剂带上与其带电极性相反极性电的位置的树脂基材内分散有导电性粒子的材料形成。通过使抵接面以树脂为基材，能有效防止调色剂泄漏，而且能抑制调色剂担载辊的磨耗。而且，通过采用使调色剂带上与其带电极性相反极性电的材料，能有效对带电调色剂进行除电。并且，通过在树脂基材中分散导电性粒子，能使抵接面具有导电性，从而能向调色剂担载辊有效释放从调色剂接受的电荷。

该情况下，希望所述树脂基材的结晶粒径为所述各凸部在与所述调色剂担载辊的旋转轴平行的轴向上的长度以下。密封部件中蓄积的电荷经导电性粒子释放到调色剂担载辊，但树脂基材中分散的导电性粒子多偏晶界处存在。即，密封部件中蓄积的电荷主要沿晶界移动，最终释放到调色剂担载辊。因此，为了高效地使所蓄积的电荷逃逸，希望与调色剂担载辊的凸部顶面接触的密封部件的抵接面至少包含一个晶界，为此，希望树脂基材的结晶粒径在各凸部的长度以下。

另外，作为所述树脂基材，可适当使用例如PTFE(聚四氟乙烯)等氟树脂。这样的氟树脂材料表面的润滑性良好，不易在表面附着调色剂，因此适宜用作密封部件。另外，在采用一般使用的丙烯酸系或苯乙烯一丙烯酸系调色剂等负带电调色剂的情况下，氟树脂具有使这些材料带正电的性质，因此，能获得针对调色剂的良好的除电作用。另外，氟树脂一般电绝缘性高容易带电，但通过分散导电性粒子，能使电荷有效逃逸到调色剂担载辊，防止带电。

另外，关于所述凸部与所述凹部的高低差，优选在所述调色剂的体积平均粒径以上。若两者的高低差小，则在凹部担载有粒径比该高低差大的调色剂时，可能使密封部件提高，导致与凸部的接触不稳定。若使凸部与凹部的高低差在调色剂的体积平均粒径以上，则由于大部分调色剂的粒径在凸部与凹部的高低差以下，因此不易产生上述问题。

另外，在所述调色剂担载辊的表面，连接所述凸部和所述凹部的斜面的倾斜度，在表面随着所述调色剂担载辊的旋转而移动的移动方向上的前方侧比后方侧大。根据这样的构成，即便在凸部的顶面附着了调色剂，也能通过与密封部件抵接而容易地搔落，另一方面，凹部所担载的调色剂不易被密封部件搬运到凸部顶面。即，通过采用这样的构成，能减少凸部所担载的调色剂，由此，能防止调色剂在凸部顶面与密封部件之间被挤压而附着到任一方的表面上或妨碍凸部顶面与密封部件之间的导通。

另外，也可包括限制部件，其在所述调色剂担载辊的旋转方向上比所述调色剂担载辊与所述密封部件的抵接位置更靠上游侧，并与所述调色剂担载辊的表面抵接，限制调色剂向所述凸部的顶面的附着。如上所述，为了使密封部件所蓄积的电荷有效逃逸，需要密封部件的抵接面与具有导电性的调色剂担载辊的凸部顶面直接接触。通过设置限制部件来限制调色剂附着到凸部顶面，从而能在使凸部顶面露出的状态下与密封部件抵接。另外，通过仅在凹部担载调色剂，能进行调色剂搬送量的控制。

进而，在调色剂担载辊中，优选所述各凸部的所述顶面相互导通。由此，能使凸部从密封部件接受的电荷分散，从密封部件抢夺更多的电荷，由此更有效地防止密封部件带电。为了实现这样的构造，在金属管表面刻设多个槽来形成凸部和凹部即可。

另外，为了实现上述目的，本发明的图像形成装置具备：潜像担载体，其担载静电潜像；壳体，其在内部贮存调色剂；调色剂担载辊，其形成为大致圆筒形状，并且旋转自如地轴支承安装于所述壳体，在其表面担载带电调色剂的同时旋转，从而将调色剂搬送到所述壳体外部的与所述潜像担载体对置的位置；和密封部件，其在所述调色剂担载辊的旋转方向上比所述对置位置更靠下游侧，与从所述壳体外部朝向壳体内的所述调色剂担载辊的表面抵接，来防止调色剂泄漏；所述密封部件的与所述调色剂担载辊的表面抵接的抵接面，由带电列中使所述调色剂带上与其带电极性相反极性电的位置的材料构成，所述调色剂担载辊在其表面具有规则地配置的多个凸部和包围该凸部的凹部，所述多个凸部的顶面相互构成同一圆筒面的一部分，各顶面具有导电性。

另外，为了实现上述目的，本发明的图像形成方法，其特征在于，在表面具有规则地配置的多个凸部和包围该凸部的凹部的调色剂担载辊的表面担载壳体内贮存的调色剂，使所述调色剂担载辊旋转，将所述调色剂搬送到与担载静电潜像的潜像担载体的对置位置，通过所述调色剂使所述静电潜像显影，在所述调色剂担载辊的旋转方向上比所述调色剂担载辊与所述潜像担载体的对置位置更靠下游侧，使密封部件与所述调色剂担载辊抵接，将所述调色剂回收到所述壳体内，并且，使所述调色剂担载辊形成为所述多个凸部的顶面相互构成同一圆筒面的一部分且各顶面具有导电性的结构，而且，使所述密封部件的与所述调色剂担载辊的表面抵接的抵接面，由带电列中使所述调色剂带上与其带电极性相反极性电的位置的材料构成。

根据这些发明，与上述的显影装置同样，通过使密封部件所蓄积的电荷稳定地逃逸到调色剂担载辊侧来限制密封部件带电，从而能有效防止因该带电所引起的调色剂飞散、发黑等问题。

另外，在如上述那样构成的图像形成装置中，更优选具有下述动作模式，即：所述调色剂担载辊的表面上至少所述凸部不担载调色剂，使所述调色剂担载辊在旋转的同时与所述密封部件抵接。这样，通过使未担载调色剂的凸部与密封部件抵接，能使密封部件所蓄积的电荷更可靠地逃逸到调色剂担载辊。

附图说明

图1是表示应用了本发明的图像形成装置的一实施方式的图；

图2是表示图1的图像形成装置的电构成的框图；

图3是表示显影器的外观的图；

图4是表示显影器的结构及显影偏置波形的图；

图5是表示显影辊及其表面的局部放大图的图；

图6是表示显影辊表面的进一步详细结构的平面展开图；

图7是表示显影辊和密封部件的抵接状态的图；

图8是表示密封部件的粒子构造的图；

图9是表示密封部件的结构及其评价结果的图；

图10是表示从轴向观察的显影辊表面的剖面构造的图；

图11是表示包括密封除电动作的图像形成装置的动作的流程图。

图中：4Y、4M、4C、4K-显影器(显影装置)；22-感光体(潜像担载体)；41-外壳；44-显影辊(调色剂担载辊)；46-限制板(限制部件)；47-密封部件；441-(显影辊表面的)凸部；442-(显影辊表面的)凹部；471-(密封部件的)抵接面。

具体实施方式

图1是表示应用了本发明的图像形成装置的一实施方式的图。另外，图2是表示图1的图像形成装置的电构成的框图。该装置是使黄色(Y)、蓝绿色(C)、品红色(M)、黑色(K)这4种颜色的调色剂(显影剂)重叠形成全彩色图像，或者只使用黑色(K)的调色剂形成单色图像的图像形成装置。该图像形成装置中，在从主机等外部装置赋予主控制器11图像信号时，根据来自该主控制器11的指令，发动机控制器10中设置的CPU101控制发动机部EG各部分，执行规定的图像形成动作，在薄片S上形成与图像信号对应的图像。

在该发动机部EG中，感光体22设置成沿着图1的箭头方向D1旋转自如。另外，在该感光体22的周围，沿着其旋转方向D1，分别配置有带电单元23、旋转式显影单元4以及清洁部25。带电单元23施加规定的带电偏压，使感光体22的外周面均匀带电到规定的表面电位。清洁部25将一次转印后残留附着于感光体22的表面的调色剂除去，回收到内部设置的废调色剂罐中。这些感光体22、带电单元23以及清洁部25一体地构成感光体盒2，该感光体盒2作为整体相对于装置主体拆装自如。

并且，从曝光单元6朝向该带电单元23的作用下带电的感光体22的外周面照射光束L。该曝光单元6根据从外部装置赋予的图像信号，将光束L在感光体22上曝光，形成与图像信号对应的静电潜像。

这样形成的静电潜像被显影单元4调色剂显影。即，该实施方式中，显影单元4具备：以与图1的纸面正交的旋转轴为中心旋转自如地设置的支承框40、作为相对于支承框40拆装自如的盒而构成且内置各种颜色的调色剂的黄色用的显影器4Y、蓝绿色用的显影器4C、品红色用的显影器4M以及黑色用的显影器4K。该显影单元4由发动机控制器10控制。并且，根据来自该发动机控制器10的控制指令，显影单元4被旋转驱动，并且这些显影器4Y、4C、4M、4K选择性地定位在与感光体22隔着规定的间隙对置的规定的显影位置时，设置在该显影器上且担载选择的颜色的调色剂的显影辊44相对于感光体22对置配置，在其对置位置从显影辊44向感光体22的表面赋予调色剂。由此，感光体22上的静电潜像以选择的调色剂颜色显像化。

图3是表示显影器的外观的图。图4A是表示显影器的结构的剖视图。另外，图4B是表示显影偏置波形与感光体表面电位的关系的图。各显影器4Y、4C、4M、4K均具有同一结构。因此，在此，参照图3及图4A对显影器4K的构成进行进一步详细说明，不过，其他显影器4Y、4C、4M的结构及功能相同。

在该显影器4K中，在内部收容一成分调色剂T的壳体41上轴支承安装供给辊43及显影辊44，该显影器4K定位在上述显影位置时，显影辊44与感光体2隔着显影间隙DG对置定位，并且这些辊43、44与设置在主体侧的旋转驱动部(省略图示)卡合，向规定方向旋转。供给辊43例如由发泡聚氨酯橡胶、硅橡胶等弹性材料形成圆筒状。另外，显影辊44由铜、铝、不锈钢等金属或合金形成圆筒状。并且，通过使两个辊43、44在接触的同时旋转，使调色剂附在显影辊44的表面，在显影辊44的表面形成规定厚度的调色剂层。这里，说明了使用负带电调色剂的例子，不过也可以为正带电调色剂。

壳体41的内部空间由隔壁41a分隔成第一室411及第二室412。供给辊43及显影辊44均设置在第二室412中，伴随这些辊的旋转，第二室412内的调色剂流动并被搅拌，同时供给到显影辊44的表面。另一方面，滞留在第一室411中的调色剂，由于与供给辊43及显影辊44隔离，所以不因它们的旋转而流动。通过显影单元4在保持显影器的状态下旋转，该调色剂与滞留在第二室412中的调色剂混合并被搅拌。

这样，在该显影器中，壳体内部分隔成2个室，用壳体41的侧壁及隔壁41a包围供给辊43及显影辊44的周围，设置容积比较小的第二室412，由此即使在调色剂余量变少的情况下，也能够有效地向显影辊44的附近供给调色剂。另外，通过显影单元4的旋转来进行第一室411向第二室412的调色剂供给及调色剂整体的搅拌，由此实现显影器内部省略了用于搅拌调色剂的搅拌部件(螺旋钻)的无螺旋钻结构。

另外，在该显影器4K中，配置有用于将显影辊44的表面形成的调色剂层的厚度限制到规定厚度的限制板46。该限制板46由不锈钢及磷青铜等的具有弹性的板状部件461和安装在板状部件461的前端部的由硅橡胶及聚氨酯橡胶等的树脂部件构成的弹性部件462构成。该板状部件461的后端部固定在壳体41上，在图4的箭头所示的显影辊44的旋转方向D4上，安装在板状部件461的前端部的弹性部件462配置成位于板状部件461的后端部的上游侧。并且，该弹性部件462与显影辊44的表面弹性抵接，由此形成限制夹，将显影辊44的表面形成的调色剂层最终限制到规定厚度。

这样一来，显影辊44的表面形成的调色剂层随着显影辊44的旋转依次搬送到与表面形成有静电潜像的感光体22对置的位置。然后，来自被发动机控制器10控制的偏压用电源140的显影偏压施加给显影辊44。如图4B所示，感光体22的表面电位Vs，在带电单元23的作用下均匀带电后，在受到来自曝光单元6的光束L的照射的曝光部，降低到残留电位Vr左右，在没有被照射光束L的非曝光部，变成基本均匀的电位Vo。另一方面，施加给显影辊44的显影偏压Vb是叠加了直流电位Vave后的矩形波交流电压，由符号Vpp表示其峰值间电压。通过施加这种显影偏压Vb，担载于显影辊44上的调色剂在显影间隙DG中飞翔，根据其表面电位Vs局部附着在感光体22的表面各部分，这样一来，感光体22上的静电潜像作为该调色剂颜色的调色剂像显影化。

作为显影偏压电压Vb，例如能够使用峰值间电压Vpp为1500V、频率为3kHz左右的矩形波电压。另外，其直流部分Vave与感光体22的残留电位Vr的电位差成为所谓的显影对比度，对图像浓度带来影响，所以能够设置成得到规定的图像浓度所需要的值。

再有，在壳体41上，在显影辊44的旋转方向上与感光体22对置的位置的下游侧，设置有与显影辊44的表面压接的密封部件47。密封部件47由PTFE(聚四氟乙烯)等具有柔软性的氟树脂材料形成，是沿着与显影辊44的旋转轴平行的方向X延伸的带状的薄膜，与纵向X正交的横向的一端部固定在壳体41上，并且另一端部压接在显影辊44的表面。另一端部以朝向显影辊44的旋转方向D4的下游侧的方式，向所谓的尾部方向与显影辊44抵接，将通过了与感光体22对置的位置的显影辊44的表面残留的调色剂向壳体41内引导，并且防止壳体内的调色剂向外部漏出。关于密封部件47在后面进一步详细说明。

图5是表示显影辊及其表面的局部放大图的图。显影辊44形成为大致圆筒形的辊状，在其纵向的两端与辊同轴地设置有轴440，该轴440由显影器主体轴支承，显影辊44整体旋转自如。在显影辊44的表面中，在其中央部44a，如图5的局部放大图(虚线圆内)所示，设置有规则地配置的多个凸部441和包围这些凸部441的凹部442。

多个凸部441各自朝向图5纸面的跟前侧突出，各凸部441的顶面分别构成与显影辊44的旋转轴同轴的单一圆筒面的一部分。另外，凹部442成为网格状包围凸部441的周围的连续的槽，凹部442整体也构成与显影辊44的旋转轴同轴且与凸部所构成的圆筒面不同的一个圆筒面。并且，凸部441和包围其的凹部442之间通过平缓的斜面443连接。即，该斜面443的法线具有显影辊44的半径方向朝外(图中朝向上方)即远离显影辊44的旋转轴的方向的成分。关于这种结构的显影辊44，例如可通过特开2007-140080号公报所记载的制造方法制造。

图6A及图6B是表示显影辊表面的进一步详细结构的平面展开图。显影辊44表面的凸部441的一个个如图6A所示，具有将大致正方形的突起旋转45度形的顶部，它们在与显影辊44的旋转轴平行的宽度方向X上等间隔且以一条直线状排列多个，构成凸部列。另外，凸部列在显影辊44的周面上沿着与宽度方向X正交的周方向Y错开位置设置多列。图6A中示出了3列凸部列，在以下的说明中，从图6A的上部(显影辊44的移动方向D4的下游侧)开始，依次将这些凸部列分别称为“第一列”、“第二列”、“第三列”。

如图6A所示，在第一列和第二列之间，宽度方向X上的凸部441的位置偏移了凸部441的排列间距的一半。第二列和第三列之间也是同样。即，凸部441在显影辊44的表面按照所谓的锯齿排列的方式配置各凸部列。因此，如图6B所示，也可以看作在显影辊44的表面形成了沿着相对于宽度方向X倾斜角度θ(＝45度)的斜向的凸部列。

参照图6B例示各部分的尺寸。凸部441顶面的对角线的长度L1在X方向、Y方向上均为50μm，凸部441的基底部的对角线的长度L2在X方向、Y方向上均为100μm。另外，在X方向上同一位置且在Y方向上相互邻接的两个凸部的基底部的间隔L3为50μm，在Y方向上同一位置且在X方向上相互邻接的两个凸部的基底部的间隔同样为50μm。根据这些关系，在一方向(X方向或Y方向)上同一位置且在另一方向上相互邻接的两个凸部彼此的间隔L4为100μm。再有，各部分的尺寸并不限定于这些数值，只要能够维持以下说明的位置关系就可以适当改变。

另外，在连接凸部441和凹部442的斜面443中，在随着显影辊44的旋转的其表面的移动方向D4上，在位于该凸部441的前方侧的斜面443a和位于后方侧的斜面443b之间使斜面的倾斜度不同。关于这样设置的理由在后面叙述。

回到图1继续说明图像形成装置。如上所述，由显影单元4进行了显影的调色剂像，在一次转印区域TR1一次转印到转印单元7的中间转印带71上。转印单元7包括缠绕在多个辊72～75上的中间转印带71、通过旋转驱动辊73使中间转印带71向规定的旋转方向D2旋转的驱动部(省略图示)。并且，在将彩色图像转印到薄片S上时，将感光体22上形成的各种颜色的调色剂像重叠到中间转印带71上，形成彩色图像，并且将彩色图像二次转印到从盒8一个一个取出的沿着搬送路径F搬送到二次转印区域TR2的薄片S上。

此时，为了将中间转印带71上的图像正确转印到薄片S上的规定位置，在二次转印区域TR2管理送入薄片S的定时。具体而言，在搬送路径F上，在二次转印区域TR2的跟前侧设置有门辊81，通过配合中间转印带71的环绕移动的定时来使门辊81旋转，从而以规定的定时将薄片S送入二次转印区域TR2。

另外，如此形成了彩色图像的薄片S由定影单元9将调色剂像定影后，经由排出前辊82及排出辊83搬送到装置主体的上面部设置的排出托盘部89。另外，在薄片S的两面形成图像时，在将如上所述一个面形成了图像的薄片S的后端部搬送到排出前辊82后方的反转位置PR的时点，将排出辊83的旋转方向反转，由此沿着反转搬送路径FR向箭头D3方向搬送薄片S。然后，在门辊81的跟前再次搬送到搬送路径F上，不过此时，在二次转印区域TR2与中间转印带71抵接转印图像的薄片S的面是与先前转印了图像的面相反的面。这样，能够在薄片S的两面形成图像。

另外，如图2所示，在各显影器4Y、4C、4M、4K上分别设置有存储该显影器的制造批次、使用履历、内置调色剂的余量等有关数据的存储器91～94。再有，在各显影器4Y、4C、4M、4K上分别设置有无线通信器49Y、49C、49M、49K。并且，根据需要，它们选择性地与主体侧设置的无线通信器109以非接触方式进行数据通信，经接口105在CPU101和各存储器91～94之间进行数据的收发，进行与该显影器有关的消耗品管理等各种信息的管理。再有，在该图像形成装置中，使用无线通信等电磁手段以非接触方式进行数据收发，不过，也可以在主体侧及各显影器侧设置连接器等，通过机械地嵌合连接器等相互进行数据收发。

另外，该装置中，如图2所示，具备由主控制器11的CPU111控制的显示部12。该显示部12例如由液晶显示器构成，根据来自CPU111的控制指令，显示规定的消息，用于告知用户的操作引导、图像形成动作的进行状况、及装置产生异常、任一单元的更换时期等。

再有，图2中，符号113是为了存储由主机等外部装置经接口112赋予的图像而设置在主控制器11上的图像存储器。另外，符号106是用于存储CPU101执行的运算程序及用于控制发动机部EG的控制数据等的ROM，符号107是临时存储CPU101中的运算结果及其他数据的RAM。

另外，在辊75的附近配置有清洁器76。该清洁器76在省略图示的电磁离合器的作用下，能够相对于辊75接近或远离移动。并且，在移动到辊75侧的状态下，清洁器76的刮板与缠绕在辊75上的中间转印带71的表面抵接，去除二次转印后残留附着在中间转印带71的外周面的调色剂。

再有，在辊75的附近配置有浓度传感器60。该浓度传感器60与中间转印带71的表面对置设置，根据需要对中间转印带71的外周面形成的调色剂像的图像浓度进行测定。并且，基于其测定结果，在该装置中进行给图像品质带来影响的装置各部分的动作条件、例如赋予各显影器的显影偏压、曝光光束L的强度、及装置的灰度级修正特性等的调整。

该浓度传感器60例如使用反射型光传感器，输出与中间转印带71上的规定面积区域的浓淡对应的信号。并且，CPU101在使中间转印带71环绕移动的同时对来自该浓度传感器60的输出信号定期采样，由此能够检测出中间转印带71上的调色剂像各部分的图像浓度。

其次，对如上所述构成的图像形成装置的显影器4K等的显影辊44上的调色剂层限制的详细情况进行说明。在如上所述担载调色剂的显影辊44的表面设有凹凸的构成中，能够在其凸部441及凹部442双方上担载调色剂，不过，在该实施方式中，通过使限制板46直接与显影辊44表面的凸部441抵接，除去凸部441的调色剂。这样做的理由如下。

首先，为了在凸部441上形成均匀的调色剂层，需要限制板46与凸部441的间隙的精密管理，而为了只在凹部442上担载调色剂，只要使限制板46与凸部441抵接完全除去凸部441的调色剂即可，所以实现起来比较容易。另外，搬送的调色剂的量由限制板46和凹部442的间隙中产生的空间的容积决定，所以能够使调色剂搬送量稳定。

另外，在搬送的调色剂层的良好度这一方面也具有优点。即，若在凸部441上担载调色剂，则容易产生与限制板46的滑动摩擦所引起的调色剂的劣化。具体而言，存在调色剂的流动性及带电性降低、或调色剂成为压粉状态而凝聚、或者固粘于显影辊44上产生结膜等问题。与此相对，若在不太受到限制板46的按压的凹部442上担载调色剂，则不易引起这种问题。另外，凸部441上担载的调色剂和凹部442上担载的调色剂与限制板46滑动接触方面存在较大差异，所以可以预知调色剂的带电量的差异很大，但通过只在凹部442上担载调色剂，这种差异也能够得到抑制。

特别是近年来，为了实现图像的高精细化及调色剂消耗量及耗电的削减，要求调色剂的小粒径化及定影温度的低温化，而上述的结构还能够应对这种要求。在小粒径调色剂中，尽管使其带电的过程缓慢，但由于饱和带电量高，所以凸部441上担载的调色剂与凹部442上担载的调色剂相比，具有带电量显著变高(过带电)的倾向。这种带电量的差作为所谓的显影履历显示于图像上。另外，低熔点调色剂容易产生因滑动摩擦而造成的调色剂彼此固粘或固粘到显影辊44等上。然而，在只在凹部442上担载调色剂的本实施方式的结构中不易产生这种问题。

下面，对作为本发明的主题的密封部件47的带电的问题进行讨论。密封部件47通过与残留附着于显影辊44的表面的带电调色剂接触，从调色剂接受带电电荷。由此，调色剂被除电，成为容易从显影辊44的表面脱离的状态，并被回收到壳体41内。回收的调色剂其带电电荷被去除，与壳体41内贮存的调色剂混合。

为了提高针对调色剂的除电作用，希望密封部件47具有使调色剂带上与其带电极性相反极性电的功能。因此，希望密封部件47中至少可能与显影辊44抵接的表面区域，由带电列中使调色剂带上与其带电极性相反极性的电的位置的材料形成。例如，广泛使用的丙烯酸系或苯乙烯-丙烯酸系调色剂是负带电调色剂，作为使调色剂的带电电位变化到正侧的材料，可列举带电列中比构成调色剂的材料更位于负侧(下位侧)的PTFE(聚四氟乙烯)等的氟树脂、氯乙烯、PE(聚乙烯)等。

另一方面，密封部件47通过所接受的电荷而带上与调色剂的带电极性相同极性的电。尤其是，上述例示的材料均是单体的情况下电绝缘性高，容易蓄积从调色剂接受的电荷而带电。若密封部件47带电为与调色剂相同极性，则会对靠近来的带电调色剂产生斥力。而且，由于进一步接受电荷的能力下降，所以，对带电调色剂进行除电的功能降低。进而，带电为负的密封部件47会吸附带电为正的或电中性的调色剂粒子或添加剂粒子等，这些粒子固粘在密封部件47或显影辊44的表面，可能产生结膜。这些均会导致密封部件47附近的调色剂从显影辊44飞散、发黑、图像条纹等图像缺陷。

为了消除该问题，本实施方式的图像形成装置中采用了如下结构。

(1)在显影辊44的表面上设置相互构成同一圆筒面的一部分的多个凸部441；

(2)用金属制造显影辊44，使各凸部441的顶面具有导电性，并且使各凸部441相互导通；

(3)由具有对调色剂进行除电作用的树脂基材中分散了碳而具有导电性的材料形成密封部件47；

(4)作为树脂基材，使用结晶粒径为20～30μm的PTFE树脂。

接着，参照图7A～图10B分别说明采用上述结构的理由。首先，对上述结构(1)和(2)进行说明。

图7A和7B是表示显影辊和密封部件的抵接状态的图。如前面所说明的那样(参照图5A和图6A)，该实施方式中，在显影辊44的表面上设置有多个凸部441。各凸部441的顶面分别相互构成同一圆筒面。因此，如图7A所示，密封部件47中与显影辊44抵接的抵接面471和显影辊44表面的各凸部441的顶面在各个面上接触，并且，其抵接压在密封部件47的抵接面471与各个凸部441相对置的各位置大致均匀。结果，在各位置，密封部件47与凸部441能可靠接触。此外，在密封部件47的抵接面471中与凹部442对置的位置，看似没有与显影辊44的表面接触，但实际上，通过显影辊44的表面沿图中Y方向移动而属于其他列的凸部会与该位置接触。

由于显影辊44为金属制，所以各凸部441的顶面具有导电性，并且，各凸部441彼此相互导通。因此，能将密封部件47的各部分所蓄积的电荷通过与凸部441抵接而可靠移动到显影辊44侧。而且，由于显影辊44与偏压用电源140连接，因此，能使来自密封部件47的电荷通过偏压用电源140逃逸到外部。

作为比较例，在图7B中表示通过对显影辊表面进行喷砂加工而完成的现有技术的构造。在喷气加工后的显影辊1044的表面如图7B所示存在圆的多个凹坑，凹坑的深度和突出部分的高度并不均匀存在偏差。因此，在使密封部件47与该表面接触的情况下，显影辊表面中实际与密封部件1047抵接的区域，仅为和周围相比突出得多的一部分位置，并且，该接触方式大致为点接触。这样，几乎不能期待通过这么不可靠的接触位置顺畅地从密封部件1047向显影辊1044移动电荷。

这样，本实施方式中，在显影辊44的表面设置具有导电性且相互构成同一圆筒面的一部分的多个凸部441，并使其与密封部件47抵接。由此，使密封部件47中蓄积的电荷稳定且可靠地逃逸到显影辊44，防止了密封部件47的带电。而且，由于所释放的电荷的导电路径短，因此即使是短时间接触也能有效地释放电荷。此外，密封部件47的电位是与显影辊44相同的电位。由此，能消除在密封部件47与显影辊44之间的无用的电荷移动。也可使密封部件47与偏压用电源140连接，施加与显影辊44相同的显影偏压电位，但该实施方式中，由于使密封部件47带电并与显影辊44的表面导通，因此还可不积极地赋予电位。

接着，对上述结构(3)和(4)进行说明。如上所述，作为密封部件47，希望采用具有对调色剂进行除电的作用的材料，在该实施方式中，由于使用了负带电调色剂，因此作为具有令该调色剂带正电的作用的材料使用了PTFE。而且，为了使所蓄积的电荷顺畅逃逸，使用了在PTFE基材中分散有碳粒子的材料。进而，作为PTFE基材，使用构成该基材的结晶的粒径为20～30μm左右的材料。其理由如下。

图8A和图8B是表示密封部件的粒子结构的图。PTFE等树脂基材在微观上由多个结晶的凝集体构成。在树脂基材中分散的碳粒子等添加物并非均匀分布在整个基材中，而大部分进入了晶界。即，密封部件47中蓄积的电荷并非借助分布于结晶内部的粒子而是借助沿晶界分布的碳粒子等导电性粒子移动到显影辊44侧。也就是说，使电荷从密封部件47逃逸时的导电路径主要沿晶界形成。与图8B所示的结晶粒子大的情况(代表性的粒径：d2＞d1)进行比较讨论。在图8A和8B中，虚线表示树脂基材的晶界。

在该实施方式中，凸部441的顶面的最大长度约为50μm。这例如相当于图6B所示的凸部441顶面所构成的菱形的对角线的长度L1。如图8A所示，在与该长度L1相比构成密封部件47的树脂基材的结晶粒径d1充分小时，构成密封部件47的多个粒子会与凸部441的顶面抵接。因此，这些结晶的粒界出现在与凸部441的抵接处。结果，形成了经由在粒界上分布的导电性粒子和凸部441顶面的导电路径，密封部件47中蓄积的电荷被高效地释放到显影辊44侧。

另一方面，如图8B所示，在构成密封部件47的树脂基材的结晶粒径d2大于凸部441顶面的最大长度L1时，产生由单一结晶粒子占据与凸部441的抵接处的情况，这会削弱借助晶界的电荷释放作用。

因此，在本实施方式中，使用了具有比凸部441顶面的最大长度L1(50μm)小的平均粒径(20～30μm)的树脂基材。这样，能将密封部件47中蓄积的电荷借助晶界高效地释放。

图9是表示密封部件的结构和其评价结果的图。本申请发明者准备了材料不同的多个密封部件的样本，并将其安装到装置进行了各种评价。作为树脂基材，作为使负带电调色剂带正电(或使带电量降低)的材料的代表性材料使用PTFE和PE树脂，准备了各个粒径不同的多个密封部件的样本。而且，作为评价项目，采用所形成的图像上的发黑程度、调色剂从显影辊44表面的飞散量和图像中产生的条纹状等缺陷(图像条纹)的程度，这些越少则评价越高。

结果，如图9所示，在分散有碳粒子的PTFE基材中平均粒径为25μm时，发黑、调色剂飞散和图像条纹的各评价项目均获得的最好的结果。即，发黑、调色剂飞散和图像条纹的产生等级均最低。另外，在分散有碳粒子的PTFE基材中平均粒径为50μm时，获得了仅次于上述结果的结果。另一方面，在分散有相同碳粒子的PTFE基材中其粒径为100μm的情况下，未得到较好的结果。这样，关于基材的平均粒径，优选在凸部441的X方向上的最大长度以下。

而且，在基材为PE树脂的情况下，当粒径为80μm时为稍稍不良的结果，当150μm时是不良的结果。在PE树脂的情况下，一般流通的只是粒径较大的粒子，在如本实施方式这样凸部441的最大长度为50μm的情况下，将粒径更小的PTFE等氟树脂作为密封部件的基材最佳。因此，在本实施方式中，作为密封部件47的材料，采用了在平均粒径20～30μm的PTFE树脂基材中分散有碳粒子的材料。

这样，粒子细小的氟树脂通过与显影辊44表面的凸部441滑动摩擦而被削减，有时会附着到凸部441的表面上，但是这样一来附着在凸部441的顶面的树脂具有抑制新的调色剂的附着的效果，因此，还具有防止在显影辊44上结膜的效果。

进而，在该实施方式中，为了进一步增强针对密封部件47的除电作用，对显影辊44采用如下的表面构造。

图10A和10B是表示从轴向观察的显影辊表面的剖面构造的图。如图10A所示，该实施方式中，使连接凸部441和凹部442的斜面443中，在随着显影辊44的旋转的移动方向上，位于该凸部441的前方侧的斜面443a的倾斜度大于在该方向上位于凸部441的后方侧的斜面443b的倾斜度。即，在图10A所示的角度α、β之间满足α＞β的关系。

这是为了使在凸部441的顶面上附着的调色剂T1通过与密封部件47接触或因密封部件47的斥力而沿着斜面443b顺畅地被送入到凹部442，另一方面为了防止凹部442或斜面443a、443b上附着的调色剂T2跃上斜面443a后到达凸部441。若调色剂附着到凸部441的顶面，则该调色剂会夹入到密封部件47与凸部441之间并通过滑动摩擦而固粘到一方的表面上，或使添加剂脱落而导致特性劣化。在该实施方式中，通过使在凸部441上附着的调色剂T1顺畅地移动到凹部442，而使凹部442或斜面443上附着的调色剂T2不易移动到凸部441，从而避免了上述那样的问题。

另外，如图10B所示，凸部441与凹部442的高低差H在调色剂的体积平均粒径Dave以上。在凹部442上担载了具有比凸部441与凹部442的高低差H大的粒径的调色剂T0时，该调色剂的顶部会比凸部441的顶面更突出。该情况下，调色剂T0会将密封部件47提高，使其无法与凸部441导通。若以高概率发生这种状况，则密封部件47与显影辊44直接接触的时间变短，密封部件47上蓄积的电荷难以有效地逃逸。若使凸部441与凹部442的高低差H在调色剂的体积平均粒径Dave以上，则能将出现这种状况的概率降低得很小。例如，在使用体积平均粒径为5μm的调色剂的装置中，使高低差H为6μm即可。

接着，说明用于更可靠地防止密封部件47带电的动作。如上所述，在该实施方式中，希望在凸部441上不担载调色剂，为此，通过限制板46使得仅在显影辊表面的凹部442上担载调色剂。这在防止调色剂固粘到密封部件47上以及防止密封部件47带电方面也是优选的。即，通过使凸部441在没有附着上调色剂的情况下与密封部件47抵接，能确保密封部件47与显影辊44间的导通，从而能使密封部件47上蓄积的电荷可靠地逃逸到显影辊44上。但是，实际上，若执行图像形成动作向显影辊44上施加显影器件，则无法避免从显影辊44飞翔的调色剂的一部分附着到凸部441上。

因此，也可与图像形成动作时的除电作用独立地以规定的定时执行密封除电动作，即，在凸部441上没有担载调色剂的状态下使显影辊44旋转并与密封部件47抵接，从而主动对密封部件47进行除电。关于包括密封除电动作的图像形成装置的动作，例如可按如下方式进行。

图11是表示包括密封除电动作的图像形成装置的动作的流程图。装置待机直至从外部赋予图像形成指令(步骤S101)，若收到图像形成指令，则执行图像形成动作来形成与该指令对应的图像(步骤S102)。然后，算出使用该显影器形成的图像张数的累计值即累计图像形成张数(步骤S103)。

这里，判定累计图像形成张数是否超过了规定阈值(步骤S104)。这里的阈值例如可设定为按100张或按500张、1000张等。然后，若累计图像形成张数未达到规定阈值则返回步骤S101等待新的图像形成指令。另一方面，在累计图像形成张数超过了规定阈值的情况下，执行密封除电动作(步骤S105)。

作为密封除电动作，例如进行如下动作即可。即，不向显影辊44施加显影偏压，更优选使其接地，在该状态下使显影辊44旋转规定时间。这样，通过限制板46限制了调色剂向凸部441附着的显影辊44的表面直接到达与密封部件47抵接的位置。结果，没有担载调色剂的凸部441与密封部件47直接接触，从而对密封部件47上蓄积的电荷进行除电。这样，在对密封部件47进行了除电之后，返回步骤S101，等待新的图像形成指令的输入。

这样，能更可靠地除去密封部件47上蓄积的电荷，能更可靠地防止调色剂附着到密封部件47和显影辊44上或发黑、调色剂飞散等。此外，在密封除电动作中，凹部442内是否担载调色剂是任意的，但即使在凹部442内担载了调色剂的情况下，也可如上述那样通过停止向显影辊44施加显影偏压来防止飞翔的调色剂的一部分绕回到凸部441上，能在凸部441上没有担载调色剂的状态下使其与密封部件47接触。

如上所述，在该实施方式中，在显影辊44的表面设置顶面相互构成同一圆筒面的一部分的多个凸部441，并且使在具有对调色剂进行除电作用的PTFE树脂基材中分散碳粒子而具有导电性的材料所形成的密封部件47与显影辊44抵接。根据这样的构成，能使因与带电调色剂抵接而产生的密封部件47的带电电荷，通过与凸部441的面接触可靠地逃逸到显影辊44侧，从而能防止由密封部件47带电所引起的调色剂飞散或发黑、结膜等问题。

另外，作为密封部件47的树脂基材，通过采用其结晶粒径比凸部441的最大长度小的材料，能使经晶界的电荷的移动顺畅进行，从而能使密封部件47上蓄积的电荷高效地向显影辊44逃逸。

如上所述，在上述各实施方式中，显影器4Y、4C、4M、4K分别作为本发明的“显影装置”发挥作用。另外，在上述实施方式中，感光体22、显影辊44和密封部件47分别作为本发明的“潜像担载体”、“调色剂担载辊”和“密封部件”发挥作用。另外，壳体41和限制板46分别作为本发明的“壳体”和“限制部件”发挥作用。另外，构成密封部件47的PTFE树脂中分散的碳粒子作为本发明的“导电性粒子”发挥作用。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内可进行上述实施方式以外的各种变形。例如，前面虽然进行了描述，但上述实施方式中的“密封除电动作”是任意的并非必须执行。这是由于，在通常的图像形成动作中，如果是附着到凸部441上的程度的调色剂量，则难以认为其完全妨碍凸部441与密封部件47的导通，因此不会大大降低密封部件47的除电作用。

另外，在上述实施方式中，作为在成为密封部件47的基材的PTFE树脂中添加的导电性粒子使用了碳粒子，但也可采用金属微粒等作为导电性粒子。另外，作为密封部件47的基材，只要具有对调色剂进行除电的功能且结晶粒径小的材料则也可使用上述的PTFE树脂之外的材料。

进而，上述实施方式将本发明应用到了在使多个显影器旋转的转动显影单元上安装的所谓的转动式显影方式的图像形成装置中，但本发明的应用对象并不限定于此，例如，对于使多个显影器沿转印介质的旋转方向排列的所谓的串联(tandem)显影方式的图像形成装置或仅具备一个显影器的单色图像形成装置中也可应用本发明。

Claims (9)

1.一种显影装置，其特征在于，具备：

壳体，其在内部贮存调色剂；

调色剂担载辊，其形成为大致圆筒形状，并且旋转自如地轴支承安装于所述壳体，在其表面担载带电调色剂的同时旋转，从而将调色剂搬送到所述壳体外部；和

密封部件，其与从所述壳体外部朝向壳体内的所述调色剂担载辊的表面抵接来防止调色剂泄漏，

所述密封部件的与所述调色剂担载辊的表面抵接的抵接面，由带电列中使所述调色剂带上与其带电极性相反极性电的位置的材料构成，

所述调色剂担载辊在其表面具有规则地配置的多个凸部和包围该凸部的凹部，所述多个凸部的顶面相互构成同一圆筒面的一部分，各顶面具有导电性，

所述密封部件的所述抵接面具有导电性，

所述密封部件的所述抵接面，由带电列中使所述调色剂带上与其带电极性相反极性电的位置的树脂基材内分散有导电性粒子的材料形成，

所述树脂基材的结晶粒径在与所述调色剂担载辊的旋转轴平行的轴向上的所述各凸部的长度以下。

2.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，

所述树脂基材是氟树脂。

3.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，

所述凸部与所述凹部的高低差在所述调色剂的体积平均粒径以上。

4.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，

在所述调色剂担载辊的表面，连接所述凸部和所述凹部的斜面的倾斜度，在表面随着所述调色剂担载辊的旋转而移动的移动方向上的前方侧比后方侧大。

5.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，

所述显影装置还包括限制部件，该限制部件在所述调色剂担载辊的旋转方向上比所述调色剂担载辊与所述密封部件的抵接位置更靠上游侧，与所述调色剂担载辊的表面抵接，限制调色剂向所述凸部的顶面的附着。

6.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，

所述各凸部的所述顶面相互导通。

7.一种图像形成装置，其特征在于，具备：

潜像担载体，其担载静电潜像；

壳体，其在内部贮存调色剂；

调色剂担载辊，其形成为大致圆筒形状，并且旋转自如地轴支承安装于所述壳体，在其表面担载带电调色剂的同时旋转，从而将调色剂搬送到所述壳体外部的与所述潜像担载体对置的位置；和

密封部件，其在所述调色剂担载辊的旋转方向上比所述对置位置更靠下游侧，与从所述壳体外部朝向壳体内的所述调色剂担载辊的表面抵接来防止调色剂泄漏，

所述密封部件的与所述调色剂担载辊的表面抵接的抵接面，由带电列中使所述调色剂带上与其带电极性相反极性电的位置的材料构成，

所述调色剂担载辊在其表面具有规则地配置的多个凸部和包围该凸部的凹部，所述多个凸部的顶面相互构成同一圆筒面的一部分，各顶面具有导电性，

所述密封部件的所述抵接面具有导电性，

所述密封部件的所述抵接面，由带电列中使所述调色剂带上与其带电极性相反极性电的位置的树脂基材内分散有导电性粒子的材料形成，

所述树脂基材的结晶粒径在与所述调色剂担载辊的旋转轴平行的轴向上的所述各凸部的长度以下。

8.根据权利要求7所述的图像形成装置，其特征在于，

具有下述动作模式，即：所述调色剂担载辊的表面上至少所述凸部不担载调色剂，使所述调色剂担载辊在旋转的同时与所述密封部件抵接。

9.一种图像形成方法，其特征在于，

在表面具有规则地配置的多个凸部和包围该凸部的凹部的调色剂担载辊的表面担载壳体内贮存的调色剂，

使所述调色剂担载辊旋转，将所述调色剂搬送到与担载静电潜像的潜像担载体对置的位置，通过所述调色剂使所述静电潜像显影，

在所述调色剂担载辊的旋转方向上比所述调色剂担载辊与所述潜像担载体的对置位置更靠下游侧，使密封部件与所述调色剂担载辊抵接，将所述调色剂回收到所述壳体内，并且，

使所述调色剂担载辊形成为所述多个凸部的顶面相互构成同一圆筒面的一部分且各顶面具有导电性的结构，而且，

使所述密封部件的与所述调色剂担载辊的表面抵接的抵接面，由带电列中使所述调色剂带上与其带电极性相反极性电的位置的材料构成，并且，

使所述密封部件的所述抵接面具有导电性，

使所述密封部件的所述抵接面，由带电列中使所述调色剂带上与其带电极性相反极性电的位置的树脂基材内分散有导电性粒子的材料形成，

使所述树脂基材的结晶粒径在与所述调色剂担载辊的旋转轴平行的轴向上的所述各凸部的长度以下。

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