JP4596012B2 - 現像装置、画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Description

この発明は、ハウジング内のトナーをトナー担持ローラに担持させてハウジング外に搬送した後、再びハウジング内に回収する現像装置、画像形成装置および画像形成方法に関するものである。

ハウジング内のトナーをトナー担持ローラに担持させてハウジング外に搬送した後、再びハウジング内に回収する現像装置や画像形成装置においては、トナー担持ローラの表面にシール部材を当接させて、ハウジング外へのトナーの漏れ出しを防止している。例えば、特許文献１に記載の現像装置では、現像スリーブの表面にシール部材を当接させてトナーの漏れ出しを防止している。

特開平６−７５４６９号公報

上記のような構成の装置においては、シール部材がトナーの電荷を除電することによって、トナー担持ローラからトナーが離脱しやすくなるようにしている。ただし、それと引き換えにシール部材自体が電荷を帯びてしまい、この電荷がトナー担持ローラ上のトナーに斥力を及ぼしてトナーを飛散させたり、シール部材によるトナーの除電作用を弱めることによってトナー担持ローラ上のトナー更新が良好に行われず、画像にカブリを生じさせる等の問題が生じうる。

これに関し、上記特許文献１には、現像スリーブの端部付近で除電部材または除電機能を有するシール部材を直接当接させることによって、除電部材またはシール部材を現像スリーブを同電位とすることが記載されている。しかしながら、これらの除電部材またはシール部材はカーボン粉末を分散させた樹脂素材であって導電率がさほど高くないため、特に当接部位から離れた中央部ではシール部材の電荷を十分に逃がすことが難しい。この結果、上記従来技術では、特に現像スリーブの回転軸方向における中央付近でのトナー飛散やカブリが起きやすくなっていた。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ハウジング内のトナーをトナー担持ローラに担持させてハウジング外に搬送した後、再びハウジング内に回収する現像装置、画像形成装置および画像形成方法において、シール部材の帯電に起因するトナー飛散やカブリ等の問題を防止することのできる技術を提供することを目的とする。

この発明にかかる現像装置は、上記目的を達成するため、内部にトナーを貯留するハウジングと、略円筒形状に形成されるとともに前記ハウジングに回転自在に軸着され、その表面に帯電トナーを担持しながら回転することで前記ハウジング外部にトナーを搬送するトナー担持ローラと、前記ハウジング外部からハウジング内へ向かう前記トナー担持ローラ表面に当接してトナー漏れを防止するシール部材とを備え、前記トナー担持ローラは、規則的に配置された複数の凸部および該凸部を取り囲む凹部をその表面に有し、前記複数の凸部の頂面が互いに同一の円筒面の一部をなしており、各頂面が導電性を有して前記シール部材に当接しており、前記シール部材のうち前記トナー担持ローラ表面と当接する当接面が、帯電列において前記トナーをその帯電極性とは逆極性に帯電させる位置にある樹脂基材に導電性粒子を分散させた材料により形成され、前記樹脂基材の結晶粒径が、前記トナー担持ローラの回転軸に平行な軸方向における前記各凸部頂面の最大長よりも小さく、前記シール部材と前記トナー担持ローラ表面とが同電位であることを特徴としている。

従来、トナー担持ローラとしては、その表面積を大きくして十分な量のトナーを担持させるために、表面をブラスト加工等によって荒らしたものが一般的に使用されている。ブラスト加工されたローラの表面には不規則な凹凸が形成されており、このため、その表面にシール部材を当接させたとしても実際に接触するのは突出した一部の箇所のみであり、シール部材の電荷をトナー担持ローラに逃がす作用はほとんど期待できなかった。

これに対し、上記のように構成された発明では、トナー担持ローラ表面の各凸部の頂面が互いに同一の円筒面の一部をなしている。したがって、トナー担持ローラの回転中の各時刻において、シール部材の当接面と対向する位置にある各凸部それぞれの頂面が、互いにほぼ均一な当接圧でシール部材と当接することになる。このように、導電性を有する凸部の頂面を多数シール部材に当接させることにより、シール部材に蓄積した電荷をその全域において安定的にトナー担持ローラ側に逃がすことができる。その結果、シール部材の帯電を抑制して、該帯電に起因するトナー飛散やカブリ等の問題を効果的に防止することができる。

ここで、シール部材の帯電をより効果的に防止するためには、前記シール部材の前記当接面は導電性を有することが望ましい。シール部材の当接面が導電性を有していても、放電経路が確保されていなければ帯電は避けられないが、本発明では、導電性を有するシール部材がトナー担持ローラの凸部頂面と当接することにより、蓄積した電荷を確実に逃がすことが可能である。

例えば、前記シール部材の前記当接面は、帯電列において前記トナーをその帯電極性とは逆極性に帯電させる位置にある樹脂基材に導電性粒子を分散させた材料により形成することができる。当接面を樹脂を基材としたものとすることにより、トナーの漏れを効果的に防止することができ、またトナー担持ローラの磨耗を抑えることができる。また、トナーをその帯電極性とは逆極性に帯電させる材料を用いることで、シール部材とトナー担持ローラとを同電位としても帯電トナーを効率よく除電することができる。そして、樹脂基材に導電性粒子を分散させることにより、当接面に導電性を持たせて、トナーから受け取った電荷をトナー担持ローラへ効率よく放出することが可能となる。この発明では、共に導電性を有するシール部材とトナー担持ローラ頂面とが当接するので、シール部材に積極的に電位を与えなくてもトナー担持ローラと同電位にすることができる。

この場合において、前記樹脂基材の結晶粒径が、前記トナー担持ローラの回転軸に平行な軸方向における前記各凸部の長さ以下であることがより望ましい。シール部材に蓄積した電荷は導電性粒子を介してトナー担持ローラに放出されるが、樹脂基材に分散させた導電性粒子は基材の結晶粒界に多く偏在する。つまり、蓄積した電荷は主に結晶粒界に沿って移動し、最終的にトナー担持ローラに放出される。したがって、蓄積した電荷を効率よく逃がすためには、トナー担持ローラの凸部頂面と接するシール部材の当接面には少なくとも１つの結晶粒界が含まれていることが望ましく、このためには、樹脂基材の結晶粒径が、各凸部の長さ以下であることが望ましい。

また、前記樹脂基材として、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂を好適に用いることができる。このようなフッ素樹脂材料は表面の滑り性が良好で表面にトナーが付着しにくいため、シール部材として好適に用いることができる。また、一般に用いられるアクリル系またはスチレン−アクリル系トナーなどの負帯電トナーを用いる場合には、フッ素樹脂はこれらを正に帯電させる性質があるので、トナーに対する良好な除電作用を得ることができる。また、フッ素樹脂は一般的に電気絶縁性が高く帯電しやすいが、導電性粒子を分散させることで、電荷を効果的にトナー担持ローラに逃がし帯電を防止することができる。

ところで、前記凸部と前記凹部との高低差については、前記トナーの体積平均粒径以上であることが好ましい。両者の高低差が小さいと、この高低差より大きな粒径を有するトナーが凹部に担持された際にシール部材を持ち上げて凸部との接触を不安定にするおそれがある。凸部と凹部との高低差をトナーの体積平均粒径以上とすれば、ほとんどのトナーはその粒径が凸部と凹部との高低差以下となるので、このような問題が生じにくい。

また、前記トナー担持ローラ表面では、前記凸部と前記凹部とを繋ぐ斜面の傾きが、前記トナー担持ローラの回転に伴う表面の移動方向における前方側で後方側よりも大きくなるようにしてもよい。このような構成によれば、凸部の頂面にトナーが付着したとしてもシール部材との当接により掻き落とされやすくなる一方、凹部に担持されたトナーがシール部材により凸部頂面に運ばれ難くなる。つまり、このような構成とすることによって、凸部に担持されるトナーを減らすことができ、これにより、凸部頂面とシール部材との間でトナーが押圧されていずれかの表面に付着したり、凸部頂面とシール部材との間の導通を妨げたりするのを防止することができる。

また、前記トナー担持ローラの回転方向において前記トナー担持ローラと前記シール部材との当接位置よりも上流側で前記トナー担持ローラ表面に当接して、前記凸部の頂面へのトナー付着を規制する規制部材を備えるようにしてもよい。上記したように、シール部材に蓄積した電荷を効果的に逃がすためには、シール部材の当接面が、導電性を有するトナー担持ローラの凸部頂面と直接接することが必要である。規制部材を設けて凸部頂面へのトナー付着を規制することによって、凸部頂面を露出させた状態でシール部材と当接させることが可能である。また、凹部のみにトナーを担持させることにより、トナー搬送量の制御を行うことができる。

さらに、トナー担持ローラにおいては、前記各凸部の前記頂面が互いに導通していることがより好ましい。こうすることにより、凸部がシール部材から受け取った電荷を分散させて、より多くの電荷をシール部材から奪うことが可能となり、シール部材の帯電をより効果的に防止することができる。このような構造を実現するためには、例えば、金属管表面に多数の溝を刻設して凸部および凹部を形成すればよい。

また、この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、静電潜像を担持する潜像担持体と、内部にトナーを貯留するハウジングと、略円筒形状に形成されるとともに前記ハウジングに回転自在に軸着され、その表面に帯電トナーを担持しながら回転することで前記ハウジング外部の前記潜像担持体との対向位置にトナーを搬送するトナー担持ローラと、前記トナー担持ローラの回転方向において前記対向位置よりも下流側で、前記ハウジング外部からハウジング内へ向かう前記トナー担持ローラ表面に当接してトナー漏れを防止するシール部材とを備え、前記トナー担持ローラは、規則的に配置された複数の凸部および該凸部を取り囲む凹部をその表面に有し、前記複数の凸部の頂面が互いに同一の円筒面の一部をなしており、各頂面が導電性を有して前記シール部材に当接しており、前記シール部材のうち前記トナー担持ローラ表面と当接する当接面が、帯電列において前記トナーをその帯電極性とは逆極性に帯電させる位置にある樹脂基材に導電性粒子を分散させた材料により形成され、前記樹脂基材の結晶粒径が、前記トナー担持ローラの回転軸に平行な軸方向における前記各凸部頂面の最大長よりも小さく、前記シール部材と前記トナー担持ローラ表面とが同電位であることを特徴としている。

また、この発明にかかる画像形成方法は、上記目的を達成するため、規則的に配置された複数の凸部および該凸部を取り囲む凹部をその表面に有するトナー担持ローラ表面に、ハウジング内に貯留されたトナーを担持させ、前記トナー担持ローラを回転させて、前記トナーを静電潜像を担持する潜像担持体との対向位置に搬送し、前記トナーにより前記静電潜像を現像し、前記トナー担持ローラの回転方向において前記トナー担持ローラと前記潜像担持体との対向位置よりも下流側で前記トナー担持ローラにシール部材を当接させて、前記トナーを前記ハウジング内に回収し、しかも、前記トナー担持ローラを、前記複数の凸部の頂面が互いに同一の円筒面の一部を成すとともに各頂面が導電性を有する構造とする一方、前記シール部材のうち前記トナー担持ローラ表面と当接する当接面を、帯電列において前記トナーをその帯電極性とは逆極性に帯電させる位置にある樹脂基材であって該樹脂基材の結晶粒径が前記トナー担持ローラの回転軸に平行な軸方向における前記各凸部頂面の最大長よりも小さいものに導電性粒子を分散させた材料により構成し、前記トナー担持ローラの前記凸部の頂面と前記シール部材の前記当接面とを当接させ、前記シール部材と前記トナー担持ローラ表面とを同電位とすることを特徴としている。

これらの発明によれば、上記した現像装置の発明と同様に、シール部材に蓄積した電荷を安定的にトナー担持ローラ側に逃がすことでシール部材の帯電を抑制して、その帯電に起因するトナー飛散やカブリ等の問題を効果的に防止することができる。

また、上記のように構成された画像形成装置においては、前記トナー担持ローラ表面のうち少なくとも前記凸部にトナーを担持させずに、前記トナー担持ローラを回転させながら前記シール部材とを当接させる動作モードを有することがより好ましい。このように、トナーを担持させていない凸部とシール部材とを当接させることにより、シール部材に蓄積された電荷をより確実にトナー担持ローラへ逃がすことができる。

図１はこの発明を適用した画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０に設けられたＣＰＵ１０１がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。

このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置本体に対し着脱自在となっている。

そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この画像形成装置では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２２と所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４が感光体２２に対し対向配置され、その対向位置において現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。

図３は現像器の外観を示す図である。また、図４は現像器の構造および現像バイアス波形を示す図である。より詳しくは、図４（ａ）は現像器の構造を示す断面図である。また、図４（ｂ）は現像バイアス波形と感光体表面電位との関係を示す図である。各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋはいずれも同一構造を有している。したがって、ここでは、現像器４Ｋの構成について図３および図４（ａ）を参照しながらさらに詳しく説明するが、その他の現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍについてもその構造および機能は同じである。

この現像器４Ｋでは、その内部に一成分トナーＴを収容するハウジング４１に供給ローラ４３および現像ローラ４４が軸着されており、当該現像器４Ｋが上記現像位置に位置決めされると、現像ローラ４４が感光体２と現像ギャップＤＧを隔てて対向位置決めされるとともに、これらのローラ４３、４４が本体側に設けられた回転駆動部（図示省略）と係合されて所定の方向に回転する。供給ローラ４３は例えば発泡ウレタンゴム、シリコンゴムなどの弾性材料により円筒状に形成されている。また、現像ローラ４４は、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属または合金により円筒状に形成されている。そして、２つのローラ４３、４４が接触しながら回転することでトナーが現像ローラ４４の表面に擦り付けられて所定厚みのトナー層が現像ローラ４４表面に形成される。ここでは負帯電トナーを用いた例について説明するが、正帯電トナーであってもよい。

ハウジング４１の内部空間は隔壁４１ａによって第１室４１１および第２室４１２に仕切られている。供給ローラ４３および現像ローラ４４はともに第２室４１２に設けられており、これらのローラの回転に伴って第２室４１２内のトナーが流動し攪拌されながら現像ローラ４４の表面に供給される。一方、第１室４１１に貯留されているトナーは、供給ローラ４３および現像ローラ４４とは隔離されているので、これらの回転によっては流動しない。このトナーは、現像ユニット４が現像器を保持したまま回転することによって、第２室４１２に貯留されたトナーと混合され攪拌される。

このように、この現像器では、ハウジング内部を２室に仕切り、供給ローラ４３および現像ローラ４４の周囲をハウジング４１の側壁および隔壁４１ａで囲み比較的容積の小さい第２室４１２を設けることにより、トナー残量が少なくなった場合でも、トナーが効率よく現像ローラ４４の近傍に供給されるようにしている。また、第１室４１１から第２室４１２へのトナー供給およびトナー全体の攪拌を現像ユニット４の回転によって行うようにすることで、現像器内部にトナー攪拌のための攪拌部材（オーガ）を省いたオーガレス構造を実現している。

また、この現像器４Ｋでは、現像ローラ４４の表面に形成されるトナー層の厚みを所定厚みに規制するための規制ブレード４６が配置されている。この規制ブレード４６は、ステンレスやリン青銅などの弾性を有する板状部材４６１と、板状部材４６１の先端部に取り付けられたシリコンゴムやウレタンゴムなどの樹脂部材からなる弾性部材４６２とで構成されている。この板状部材４６１の後端部はハウジング４１に固着されており、図４の矢印に示す現像ローラ４４の回転方向Ｄ4において、板状部材４６１の先端部に取り付けられた弾性部材４６２が板状部材４６１の後端部よりも上流側に位置するように配設されている。そして、その弾性部材４６２が現像ローラ４４表面に弾性的に当接することで規制ニップを形成し、現像ローラ４４の表面に形成されるトナー層を最終的に所定の厚みに規制する。

このようにして現像ローラ４４の表面に形成されたトナー層は、現像ローラ４４の回転によって順次、その表面に静電潜像が形成されている感光体２との対向位置に搬送される。そして、エンジンコントローラ１０に制御されるバイアス用電源１４０からの現像バイアスが現像ローラ４４に印加される。図４（ｂ）に示すように、感光体２２の表面電位Ｖｓは、帯電ユニット２３により均一に帯電された後露光ユニット６からの光ビームＬの照射を受けた露光部では残留電位Ｖｒ程度にまで低下し、光ビームＬが照射されなかった非露光部ではほぼ均一の電位Ｖoとなっている。一方、現像ローラ４４に与えられる現像バイアスＶｂは直流電位Ｖaveを重畳した矩形波交流電圧であり、そのピーク間電圧を符号Ｖppにより表す。このような現像バイアスＶｂが印加されることにより、現像ローラ４４上に担持されたトナーは現像ギャップＤＧにおいて飛翔して感光体２２の表面各部にその表面電位Ｖｓに応じて部分的に付着し、こうして感光体２２上の静電潜像が当該トナー色のトナー像として顕像化される。

現像バイアス電圧Ｖｂとしては、例えば、ピーク間電圧Ｖppが１５００Ｖ、周波数が３ｋＨｚ程度の矩形波電圧を用いることができる。また、その直流成分Ｖaveは、感光体２２の残留電位Ｖｒとの電位差がいわゆる現像コントラストとなり画像濃度に影響を与えるので、所定の画像濃度を得るために必要な値とすることができる。

さらに、ハウジング４１には、現像ローラ４４の回転方向において感光体２２との対向位置よりも下流側で現像ローラ４４表面に圧接されたシール部材４７が設けられている。シール部材４７は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの柔軟性を有するフッ素樹脂材料により形成され、現像ローラ４４の回転軸に平行な方向Ｘに沿って延びる帯状のフィルムであり、長手方向Ｘに直交する短手方向における一方端部がハウジング４１に固着されるとともに、他方端部が現像ローラ４４表面に当接されている。他方端部は現像ローラ４４の回転方向Ｄ4における下流側に向かうように、いわゆるトレイル方向に現像ローラ４４に当接されており、感光体２２との対向位置を通過した現像ローラ４４表面に残留しているトナーをハウジング４１内に案内するともに、ハウジング内のトナーが外部へ漏れ出すのを防止している。シール部材４７については後でさらに詳しく説明する。

図５は現像ローラおよびその表面の部分拡大図を示す図である。現像ローラ４４は略円筒形のローラ状に形成されており、その長手方向の両端にはローラと同軸にシャフト４４０が設けられており、該シャフト４４０が現像器本体により軸支されて現像ローラ４４全体が回転自在となっている。現像ローラ４４表面のうちその中央部４４ａには、図５の部分拡大図（点線円内）に示すように、規則的に配置された複数の凸部４４１と、それらの凸部４４１を取り囲む凹部４４２とが設けられている。

複数の凸部４４１のそれぞれは、図５紙面の手前側に向けて突出しており、各凸部４４１の頂面は、現像ローラ４４の回転軸と同軸である単一の円筒面の一部をそれぞれ成している。また、凹部４４２は凸部４４１の周りを網目状に取り囲む連続した溝となっており、凹部４４２全体も現像ローラ４４の回転軸と同軸かつ凸部の成す円筒面とは異なる１つの円筒面を成す。そして、凸部４４１とそれを取り囲む凹部４４２との間は緩やかな斜面４４３によって繋がれている。すなわち、該斜面４４３の法線は現像ローラ４４の半径方向外向き（図において上方）、つまり現像ローラ４４の回転軸から遠ざかる方向の成分を有する。このような構造の現像ローラ４４については、例えば特開２００７−１４００８０号公報に記載の製造方法により製造することができる。

図６は現像ローラ表面のさらに詳細な構造を示す平面展開図である。現像ローラ４４表面の凸部４４１の１つ１つは、図６（ａ）に示すように、略正方形の突起を４５度回転させた形の頂部を有しており、これが現像ローラ４４の回転軸に平行な幅方向Ｘに等間隔かつ一直線状に多数配列されて凸部列を成している。また、凸部列は、現像ローラ４４周面上において幅方向Ｘに直交する周方向Ｙに位置を異ならせて複数列設けられている。図６（ａ）では３列の凸部列が示されている。おり、以下の説明では図６（ａ）の上部（現像ローラ４４の移動方向Ｄ4において下流側）から順にこれらの凸部列をそれぞれ「第１列」、「第２列」、「第３列」と称する。

図６（ａ）に示すように、第１列と第２列との間では、幅方向Ｘにおける凸部４４１の位置が、凸部４４１の配列ピッチの半分だけずれている。第２列と第３列との間についても同様である。すなわち、凸部４４１が現像ローラ４４表面においていわゆる千鳥配列となるように、各凸部列が配置されている。このため、図６（ｂ）に示すように、現像ローラ４４表面には幅方向Ｘに対し角度θ（＝４５度）の斜め方向に沿った凸部の列が形成されていると見ることもできる。

各部の寸法を図６（ｂ）を参照して例示する。凸部４４１頂面の対角線の長さＬ1はＸ方向、Ｙ方向とも５０μｍ、凸部４４１の基底部の対角線の長さＬ2はＸ方向、Ｙ方向とも１００μｍである。また、Ｘ方向において同一位置かつＹ方向において互いに隣接する２つの凸部の基底部の間隔Ｌ3は５０μｍ、Ｙ方向において同一位置かつＸ方向において互いに隣接する２つの凸部の基底部の間隔も同じである。これらの関係から、一方向（Ｘ方向またはＹ方向）において同一位置かつ他方の方向において互いに隣接する２つの凸部同士の間隔Ｌ4は１００μｍである。なお、各部の寸法はこれらの数値に限定されるものではなく、適宜改変されてもよい。

また、凸部４４１と凹部４４２とを繋ぐ斜面４４３のうち、現像ローラ４４の回転に伴うその表面の移動方向Ｄ4において当該凸部４４１の前方側に位置する斜面４４３ａと、後方側に位置する斜面４４３ｂとの間で、斜面の傾きを異ならせている。このようにする理由については後に詳述する。

図１に戻って画像形成装置の説明を続ける。上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。

このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。

また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９によりトナー像を定着され、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ3方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。

また、図２に示すように、各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍおよび４Ｋには該現像器の製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの残量などに関するデータを記憶するメモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。さらに、各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ、４Ｋには無線通信器４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋがそれぞれ設けられている。そして、必要に応じて、これらが選択的に本体側に設けられた無線通信器１０９と非接触にてデータ通信を行い、インターフェース１０５を介してＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間でデータの送受を行って該現像器に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。なお、この画像形成装置では、無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受を行っているが、本体側および各現像器側にコネクタ等を設け、コネクタ等を機械的に嵌合させることで相互にデータ送受を行うようにしてもよい。

また、この装置では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。

なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。

また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６が配置されている。このクリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。

さらに、ローラ７５の近傍には、濃度センサ６０が配置されている。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、必要に応じ、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるトナー像の画像濃度を測定する。そして、その測定結果に基づき、この装置では、画像品質に影響を与える装置各部の動作条件、例えば各現像器に与える現像バイアスや、露光ビームＬの強度、さらには装置の階調補正特性などの調整を行っている。

この濃度センサ６０は、例えば反射型フォトセンサを用いて、中間転写ベルト７１上の所定面積の領域の濃淡に対応した信号を出力するように構成されている。そして、ＣＰＵ１０１は、中間転写ベルト７１を周回移動させながらこの濃度センサ６０からの出力信号を定期的にサンプリングすることで、中間転写ベルト７１上のトナー像各部の画像濃度を検出することができる。

次に、上記のように構成された画像形成装置の現像器４Ｋ等における、現像ローラ４４上のトナー層規制の詳細について説明する。上記のようにトナーを担持する現像ローラ４４表面に凹凸を設けた構成においては、その凸部４４１および凹部４４２の双方にトナーを担持させることが可能であるが、この実施形態では、規制ブレード４６を直接現像ローラ４４表面の凸部４４１に当接することにより凸部４４１のトナーを除去するようにしていう。このようにする理由は以下の通りである。

まず、凸部４４１に均一なトナー層を形成するためには規制ブレード４６と凸部４４１とのギャップの精密な管理が必要となるが、凹部４４２のみにトナーを担持させるためには規制ブレード４６と凸部４４２とを当接させて凸部４４１のトナーを全て除去すればよいので実現が比較的容易である。また、搬送されるトナーの量は規制ブレード４６と凹部４４２との隙間に生じる空間の容積によって決まるので、トナー搬送量を安定させることができる。

また、搬送されるトナー層の良好さという点においても利点がある。すなわち、凸部４４１にトナーを担持させると規制ブレード４６との摺擦に起因するトナーの劣化が起こりやすい。具体的には、トナーの流動性や帯電性が低下したり、トナーが圧粉状態となり凝集したり現像ローラ４４に固着してフィルミングを生じさせるなどの問題がある。これに対し、規制ブレード４６からの押圧をあまり受けない凹部４４２にトナーを担持させるとこのような問題が起こりにくい。また、凸部４４１に担持されるトナーと凹部４４２に担持されるトナーとでは規制ブレード４６との摺擦のされ方が大きく異なるため、トナーの帯電量のばらつきが大きくなることが予想されるが、凹部４４２のみにトナーを担持させることでこのようなばらつきも抑えられる。

特に近年では、画像の高精細化やトナー消費量および消費電力の削減を実現するためにトナーの小粒径化や定着温度の低温化が求められているが、上記の構成はこのような要求にも対応することが可能なものである。小粒径トナーにおいては帯電の立ち上がりが鈍いにもかかわらず飽和帯電量が高いため、凸部４４１に担持されたトナーは凹部４４２に担持されたトナーよりも帯電量が著しく高く（過帯電）なる傾向にある。このような帯電量の差はいわゆる現像履歴として画像に現れる。また、低融点トナーでは摺擦によるトナー同士または現像ローラ４４等への固着が起きやすい。しかしながら、凹部４４２のみにトナーを担持する上記の構成ではこのような問題は生じにくい。

次に、本発明の主題であるシール部材４７の帯電の問題について検討する。シール部材４７は、現像ローラ４４表面に残留付着する帯電トナーと接触することにより、トナーからの帯電電荷を受け取る。これによりトナーは除電されて現像ローラ４４表面から離脱しやすい状態となってハウジング４１内に回収される。回収されたトナーはその帯電電荷がリセットされて、ハウジング４１内に貯留されたトナーと混合される。

トナーに対する除電作用を高めるためには、トナーをその帯電極性とは逆極性に帯電させる機能をシール部材４７が有することが望ましい。そこで、シール部材４７のうち、少なくとも現像ローラ４４と当接する可能性のある表面領域については、帯電列においてトナーをその帯電極性とは逆極性に帯電させる位置にある材料により形成することが望ましい。例えば、広く使用されているアクリル系またはスチレン−アクリル系トナーは負帯電トナーであり、トナーの帯電電位を正側に変化させる材料としては、帯電列においてトナーを構成する材料よりも負側（下位側）の位置にあるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂、塩化ビニール、ＰＥ（ポリエチレン）などが挙げられる。

その一方で、シール部材４７は受け取った電荷によりトナーの帯電極性と同極性に帯電することとなる。特に、上記に例示した材料はいずれも単体では電気絶縁性の高いものであり、トナーから受け取った電荷が蓄積されて帯電しやすい。シール部材４７がトナーと同極性に帯電すると、接近してきた帯電トナーに対して斥力を及ぼすことになる。また、さらなる電荷を受け取る能力が低下するため、帯電トナーを除電する機能が低下する。さらに、負に帯電したシール部材４７が、正に帯電したあるいは電気的に中性なトナー粒子や外添剤粒子等を吸着してしまい、シール部材４７や現像ローラ４４表面に固着してフィルミングを生じさせることがある。これらはいずれも、シール部材４７近傍における現像ローラ４４からのトナー飛散や、カブリ、画像スジなどの画像欠陥を生じさせる原因となる。

この問題を解消するために、本実施形態の画像形成装置では次のような構成を採っている：
（１）現像ローラ４４の表面に、互いに同一の円筒面の一部をなす多数の凸部４４１を設ける；
（２）現像ローラ４４を金属製として各凸部４４１の頂面に導電性を持たせ、かつ、各凸部４４１を互いに導通させる；
（３）シール部材４７を、トナーを除電する作用を有する樹脂基材にカーボンを分散させて導電性を持たせたものにより形成する；
（４）樹脂基材として、結晶粒子径が２０〜３０μｍのＰＴＦＥ樹脂を使用する。

次に、上記のような構成とした理由について、図７ないし図１０を参照しながら以下に分説する。まず上記構成（１）および（２）について説明する。

図７は現像ローラとシール部材との当接状態を示す図である。先に説明したように（図５および図６参照）、この実施形態では、現像ローラ４４表面に多数の凸部４４１を設けている。各凸部４４１頂面のそれぞれは、互いに同一の円筒面をなしている。そのため、図７（ａ）に示すように、シール部材４７のうち現像ローラ４４と当接する当接面４７１と、現像ローラ４４表面の各凸部４４１の頂面とが面同士で接触し、しかも、その当接圧は、シール部材４７の当接面４７１と複数の凸部４４１のそれぞれが対向する各位置においてほぼ均一である。その結果、各位置において、シール部材４７と凸部４４１とを確実に接触させることができる。なお、シール部材４７の当接面４７１のうち凹部４４２と対向している箇所では現像ローラ４４表面との接触がないように見えるが、実際には現像ローラ４４表面が図のＹ方向に移動することで他の列に属する凸部が当該箇所と接触することになる。

現像ローラ４４は金属製であるため、各凸部４４１の頂面は導電性を有しており、かつ各凸部４４１同士は互いに導通している。このため、シール部材４７の各部に蓄積された電荷を、凸部４４１との当接により現像ローラ４４側に確実に移動させることができる。また、現像ローラ４４はバイアス用電源１４０に接続されているので、シール部材４７からの電荷をバイアス用電源１４０を介して外部へ逃がすことができる。

現像ローラ表面をサンドブラスト加工により仕上げた従来技術の構造を、比較例として図７（ｂ）に示す。ブラスト加工された現像ローラ１０４４の表面には、図７（ｂ）に示すように丸い多数の窪みがあり、窪みの深さや突出部分の高さは均一でなくばらつきを有している。このため、この表面にシール部材１０４７を当接させた場合、現像ローラ表面のうち実際にシール部材１０４７と当接する領域は周囲と比べて大きく突出した一部の箇所のみであり、かつその接触の態様はほぼ点接触である。このように不確実な接触箇所を介して、シール部材１０４７から現像ローラ１０４４への電荷の移動をスムーズに行うことはほとんど期待できない。

このように、この実施形態では、導電を有し、互いに同一の円筒面の一部をなす多数の凸部４４１を現像ローラ４４の表面に設け、これをシール部材４７に当接させることにより、シール部材４７に蓄積された電荷を安定的かつ確実に現像ローラ４４へ逃がし、シール部材４７の帯電を防止している。また、放出される電荷の導電経路が短いので、短時間の接触でも効率よく電荷を放出させることができる。なお、シール部材４７の電位については現像ローラ４４と同電位とする。こうすることで、現像ローラ４４とシール部材４７との間での無用な電荷の移動をなくすことができる。シール部材４７に現像ローラ４４と同じ現像バイアス電位を与えてもよいが、この実施形態ではシール部材４７に導電性を持たせ現像ローラ４４表面と導通させているため、積極的に電位を与えなくてもよい。

続いて、上記構成（３）および（４）について説明する。前記したように、シール部材４７としてはトナーを除電する作用を有する材料が望ましく、この実施形態では、負帯電トナーを使用しているのでこれを正に帯電させる作用を有する材料としてＰＴＦＥを使用している。また、蓄積された電荷をスムーズに逃がすため、ＰＴＦＥ基材にカーボン粒子を分散させたものを使用している。さらに、ＰＴＦＥ基材としては、該基材を構成する結晶の粒子径が２０〜３０μｍ程度のものを使用する。その理由は以下の通りである。

図８はシール部材の粒子構造を示す図である。ＰＴＦＥなどの樹脂素材は、微視的には多くの結晶の集まりから成っている。樹脂素材に分散させたカーボン粒子などの添加物は、基材全体に均一に分布しているわけではなく、その多くが結晶粒界に入りこんでいる。つまり、シール部材４７に蓄積された電荷は、結晶内部ではなく、結晶粒界に沿って分布するカーボン粒子などの導電性粒子を介して現像ローラ４４側に移動する。すなわち、シール部材４７から電荷を逃がす場合の導電経路は主に結晶粒界に沿って形成される。この観点から、図８（ａ）に示すように結晶粒子が小さい場合（代表的な粒子径：ｄ1）と、図８（ｂ）に示すように結晶粒子が大きい場合（代表的な粒子径：ｄ2＞ｄ1）とを比較検討する。図８において、破線は樹脂基材の結晶粒界を示している。

この実施形態では、凸部４４１頂面の最大長が約５０μｍである。これは、例えば図６（ｂ）に示す凸部４４１頂面がなすひし形の対角線の長さＬ1に相当している。図８（ａ）に示すように、この長さＬ1に比べて、シール部材４７を構成する樹脂基材の結晶粒子径ｄ1が十分に小さいとき、シール部材４７を構成する複数の粒子が凸部４４１の頂面と当接することになる。そのため、それらの結晶の粒界が凸部４４１との当接箇所に現れることとなる。その結果、粒界に分布する導電性粒子と凸部４４１頂面とを介した導電経路が形成されて、シール部材４７に蓄積された電荷が効率よく現像ローラ４４側に放出される。

一方、図８（ｂ）に示すように、シール部材４７を構成する樹脂基材の結晶粒子径ｄ2が凸部４４１頂面の最大長Ｌ1よりも大きいとき、凸部４４１との当接箇所を単一の結晶粒子が占める場合が生じ、結晶粒界を介した電荷放出の作用を弱めてしまうことになる。

そこで、この実施形態では、凸部４４１頂面の最大長Ｌ1（５０μｍ）よりも小さな（平均粒子径２０〜３０μｍ）を有する樹脂基材を用いている。こうすることで、シール部材４７に蓄積された電荷を、結晶粒界を介して効率よく放出できるようにしている。

図９はシール部材の構成とその評価結果を示す図である。本願発明者は、材料の異なる複数のシール部材のサンプルを準備し、これを装置に装着して種々の評価を行った。樹脂基材としては、負帯電トナーを正に帯電させる（あるいは帯電量を低下させる）材料の代表的なものとしてＰＴＦＥおよびＰＥ樹脂を用い、それぞれ粒子径の異なる複数のシール部材のサンプルを用意した。また、評価項目としては、形成される画像へのカブリの程度、現像ローラ４４表面からのトナー飛散量および画像に生じるスジ状の欠陥（画像スジ）の程度を用い、これらが少ないほど評価が高くなるようにした。

その結果、図９に示すように、カーボン粒子を分散させたＰＴＦＥ基材で平均粒子径が２５μｍのとき、カブリ、トナー飛散および画像スジの各評価項目において最も良好な結果を得られた。すなわち、カブリ、トナー飛散および画像スジの発生レベルがいずれも最低であった。また、カーボン粒子を分散させたＰＴＦＥ基材で平均粒子径が５０μｍのとき、これに次ぐ結果が得られた。一方、同じカーボン粒子を分散させたＰＴＦＥ基材であっても、その粒子径が１００μｍの場合には、よい結果は得られなかった。このように、基材の平均粒子径については、凸部４４１のＸ方向における最大長さ以下であることが好ましい。

また、基材がＰＥ樹脂である場合、粒子径が８０μｍでやや不良、１５０μｍでは不良という結果となった。ＰＥ樹脂の場合、一般に流通しているのは比較的粒子径の大きなものばかりであり、本実施形態のように、凸部４４１の最大長さが５０μｍ程度である場合、より粒子径の小さなＰＴＦＥなどのフッ素樹脂がシール部材の基材として最も適していると言える。そこで、この実施形態では、シール部材４７の材料として、平均粒子径が２０〜３０μｍのＰＴＦＥ樹脂基材にカーボン粒子を分散させたものを採用した。

このように粒子の細かいフッ素樹脂は、現像ローラ４４表面の凸部４４１と摺擦されることにより削られて凸部４４１表面に付着する場合があるが、こうして凸部４４１の頂面に付着した樹脂は新たなトナーの付着を抑制する効果があるので、現像ローラ４４へのフィルミングを防止する効果もある。

さらに、この実施形態では、シール部材４７に対する除電作用をさらに効果的なものとするために、現像ローラ４４の表面構造を以下のようにしている。

図１０は軸方向から見た現像ローラ表面の断面構造を示す図である。図１０（ａ）に示すように、この実施形態では、凸部４４１と凹部４４２とを繋ぐ斜面４４３のうち、現像ローラ４４の回転に伴う移動方向において当該凸部４４１の前方側に位置する斜面４４３ａの傾きが、同方向において凸部４４１の後方側に位置する斜面４４３ｂの傾きよりも大きくなるようにしている。すなわち、図１０（ａ）に示す角度α、βの間には、α＞βの関係が成立している。

これは、凸部４４１の頂面に付着したトナーＴ1がシール部材４７との接触またはその斥力により斜面４４３ｂに沿ってスムーズに凹部４４２へ送られるようにする一方、凹部４４２または斜面４４３ａ、４４３ｂに付着したトナーＴ2が斜面４４３ａを駆け登って凸部４４１に回り込むのを防止するためである。凸部４４１の頂面にトナーが付着していると、当該トナーがシール部材４７と凸部４４１との間に挟まれて摺擦されることにより、一方の表面に固着してしまったり、外添剤が脱落して特性が劣化したりすることがある。この実施形態では、凸部４４１に付着したトナーＴ1の凹部４４２への移動をスムーズにする一方、凹部４４２または斜面４４３に付着したトナーＴ2の凸部４４１への移動を難しくすることによって、このような問題が発生しないようにする。

また、図１０（ｂ）に示すように、凸部４４１と凹部４４２との高低差Ｈが、トナーの体積平均粒径Ｄave以上となるようにしている。凸部４４１と凹部４４２との高低差Ｈよりも大きな粒径を有するトナーＴ0が凹部４４２に担持されたとき、その頂部が凸部４４１の頂面よりも突出してしまう。この場合、トナーＴ0がシール部材４７を持ち上げてしまい凸部４４１との導通が取れなくなってしまう。このような状況が高い確率で発生すると、シール部材４７と現像ローラ４４とが直接接触する時間が短くなりシール部材４７に蓄積された電荷を効率よく逃がすことができなくなる。凸部４４１と凹部４４２との高低差Ｈをトナーの体積平均粒径Ｄave以上にしておけば、このような状況が現れる確率を極めて小さくすることができる。例えば、体積平均粒径が５μｍであるトナーを使用する装置では、高低差Ｈを６μｍ程度とすればよい。

次に、シール部材４７の帯電をより確実に防止するための動作について説明する。前述したように、この実施形態では、凸部４４１にトナーが担持されていないことが望ましく、このために、規制ブレード４６によって現像ローラ表面の凹部４４２のみにトナーが担持されるようにしている。このことは、シール部材４７へのトナー固着やシール部材４７の帯電を防止する上でも好ましい。つまり、凸部４４１にトナーを付着させずにシール部材４７と当接させることにより、シール部材４７と現像ローラ４４との間の導通を確保してシール部材４７に蓄積された電荷を確実に現像ローラ４４へ逃がすことができる。しかしながら、実際には、画像形成動作が実行され現像ローラ４４に現像バイアスが印加されると、現像ローラ４４から飛翔したトナーの一部が凸部４４１に付着してしまうことは避けられないと考えられる。

そこで、画像形成動作時の除電作用とは別に、凸部４４１にトナーを担持させない状態で現像ローラ４４を回転させてシール部材４７と当接させることによりシール部材４７を積極的に除電するシール除電動作を、所定のタイミングで実行するようにしてもよい。シール除電動作を含む画像形成装置の動作については、例えば以下のようにすることができる。

図１１はシール除電動作を含む画像形成装置の動作を示すフローチャートである。装置は外部から画像形成指令が与えられるまで待機しており（ステップＳ１０１）、画像形成指令を受け付けると、画像形成動作を実行して該指令に対応する画像を形成する（ステップＳ１０２）。そして、当該現像器を使用して形成した画像枚数の積算値である積算画像形成枚数を算出する（ステップＳ１０３）。

ここで、積算画像形成枚数が所定の閾値を超えたかどうかを判定する（ステップＳ１０４）。ここでの閾値は、例えば１００枚ごとや５００枚ごと、１０００枚ごとなどに設定することができる。そして、積算画像形成枚数が閾値に達していなければステップＳ１０１に戻って新たな画像形成指令を待つ。一方、積算画像形成枚数が閾値を超えたときには、シール除電動作を実行する（ステップＳ１０５）。

シール除電動作としては、例えば次のような動作を行えばよい。すなわち、現像ローラ４４に現像バイアスを印加せず、より好ましくは接地し、この状態で所定時間、現像ローラ４４を回転させる。こうすることで、規制ブレード４６により凸部４４１へのトナー付着が規制された現像ローラ４４表面がそのままシール部材４７との当接位置に到達し、トナーを担持しない凸部４４１がシール部材４７に直接接触することで、シール部材４７に蓄積した電荷を除電する。こうしてシール部材４７を除電した後、ステップＳ１０１に戻って新たな画像形成指令の入力を待つ。

このようにすることで、シール部材４７に蓄積された電荷をより確実に除去して、シール部材４７や現像ローラ４４へのトナー付着やカブリ、トナー飛散等の発生をより確実に防止することが可能となる。なお、シール除電動作において凹部４４２にトナーを担持させるか否かは任意であるが、凹部４４２にトナーを担持させた場合でも、上記のように現像ローラ４４への現像バイアスの印加を停止することにより、飛翔したトナーの一部が凸部４４１へ回り込むことは防止され、凸部４４１にトナーを担持させない状態でシール部材４７に接触させることが可能である。

以上のように、この実施形態では、現像ローラ４４の表面に、頂面が互いに同一の円筒面の一部をなす多数の凸部４４１を設けるとともに、トナーを除電する作用を有するＰＴＦＥ樹脂基材にカーボン粒子を分散させて導電性を持たせた材料により形成されたシール部材４７を現像ローラ４４表面に当接させている。このような構成によれば、帯電トナーとの当接によるシール部材４７の帯電電荷を、凸部４４１との面接触により確実に現像ローラ４４側に逃がすことができ、シール部材４７の帯電に起因するトナーの飛散やカブリ、フィルミング等の問題の発生を未然に防止することができる。

また、シール部材４７の樹脂基材として、その結晶粒径が凸部４４１の最大長さよりも小さい材料を用いることにより、結晶粒界を介した電荷の移動をスムーズにして、シール部材４７に蓄積された電荷をより効率よく現像ローラ４４へ逃がすことができる。

以上説明したように、上記各実施形態においては、現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃおよび４Ｋがそれぞれ本発明の「現像装置」として機能している。また、上記実施形態では、感光体２２、現像ローラ４４およびシール部材４７がそれぞれ本発明の「潜像担持体」、「トナー担持ローラ」および「シール部材」として機能している。また、ハウジング４１および規制ブレード４６がそれぞれ本発明の「ハウジング」および「規制部材」として機能している。また、シール部材４７を構成するＰＴＦＥ樹脂に分散させたカーボン粒子が、本発明の「導電性粒子」として機能している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、先にも述べたが、上記実施形態における「シール除電動作」の実行は任意的なものであり、必須ではない。というのは、通常の画像形成動作において凸部４４１に付着する程度のトナー量であれば、凸部４４１とシール部材４７との導通を完全に妨げることは考えにくく、シール部材４７の除電作用を大きく低下させることはないからである。

また、上記実施形態では、シール部材４７の基材となるＰＴＦＥ樹脂に添加する導電性粒子としてカーボン粒子を用いているが、例えば金属微粒子などを導電性粒子として用いることも可能である。また、シール部材４７の基材としては、上記したＰＴＦＥ樹脂以外の材料であっても、トナーを除電する機能を有し、かつ結晶粒径の小さいものであれば使用可能である。

さらに、上記各実施形態は、複数の現像器を回転するロータリー現像ユニットに装着したいわゆるロータリー現像方式の画像形成装置に本発明を適用したものであるが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、例えば複数の現像器を転写媒体の回転方向に沿って並べたいわゆるタンデム現像方式の画像形成装置や、現像器を１個のみ備えたモノクロが像形成装置に対しても、本発明を適用することが可能である。

この発明を適用した画像形成装置の一実施形態を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 現像器の外観を示す図。 現像器の構造および現像バイアス波形を示す図。 現像ローラおよびその表面の部分拡大図を示す図。 現像ローラ表面のさらに詳細な構造を示す平面展開図。 現像ローラとシール部材との当接状態を示す図。 シール部材の粒子構造を示す図。 シール部材の構成とその評価結果を示す図。 軸方向から見た現像ローラ表面の断面構造を示す図。 シール除電動作を含む画像形成装置の動作を示すフローチャート。

符号の説明

４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…現像器（現像装置）、 ２２…感光体（潜像担持体）、 ４１…ハウジング、 ４４…現像ローラ（トナー担持ローラ）、 ４６…規制ブレード（規制部材）、 ４７…シール部材、 ４４１…（現像ローラ表面の）凸部、 ４４２…（現像ローラ表面の）凹部、 ４７１…（シール部材の）当接面

Claims (9)

1. 内部にトナーを貯留するハウジングと、
   略円筒形状に形成されるとともに前記ハウジングに回転自在に軸着され、その表面に帯電トナーを担持しながら回転することで前記ハウジング外部にトナーを搬送するトナー担持ローラと、
   前記ハウジング外部からハウジング内へ向かう前記トナー担持ローラ表面に当接してトナー漏れを防止するシール部材と
   を備え、
   前記トナー担持ローラは、規則的に配置された複数の凸部および該凸部を取り囲む凹部をその表面に有し、前記複数の凸部の頂面が互いに同一の円筒面の一部をなしており、各頂面が導電性を有して前記シール部材に当接しており、
   前記シール部材のうち前記トナー担持ローラ表面と当接する当接面が、帯電列において前記トナーをその帯電極性とは逆極性に帯電させる位置にある樹脂基材に導電性粒子を分散させた材料により形成され、前記樹脂基材の結晶粒径が、前記トナー担持ローラの回転軸に平行な軸方向における前記各凸部頂面の最大長よりも小さく、
   前記シール部材と前記トナー担持ローラ表面とが同電位である
   ことを特徴とする現像装置。
2. 前記樹脂基材がフッ素樹脂である請求項１に記載の現像装置。
3. 前記凸部と前記凹部との高低差が前記トナーの体積平均粒径以上である請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記トナー担持ローラ表面では、前記凸部と前記凹部とを繋ぐ斜面の傾きが、前記トナー担持ローラの回転に伴う表面の移動方向における前方側で後方側よりも大きい請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記トナー担持ローラの回転方向において前記トナー担持ローラと前記シール部材との当接位置よりも上流側で前記トナー担持ローラ表面に当接して、前記凸部の頂面へのトナー付着を規制する規制部材を備える請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記各凸部の前記頂面が互いに導通している請求項１ないし５のいずれかに記載の現像装置。
7. 静電潜像を担持する潜像担持体と、
   内部にトナーを貯留するハウジングと、
   略円筒形状に形成されるとともに前記ハウジングに回転自在に軸着され、その表面に帯電トナーを担持しながら回転することで前記ハウジング外部の前記潜像担持体との対向位置にトナーを搬送するトナー担持ローラと、
   前記ハウジング外部からハウジング内へ向かう前記トナー担持ローラ表面に当接してトナー漏れを防止するシール部材と
   を備え、
   前記トナー担持ローラは、規則的に配置された複数の凸部および該凸部を取り囲む凹部をその表面に有し、前記複数の凸部の頂面が互いに同一の円筒面の一部をなしており、各頂面が導電性を有して前記シール部材に当接しており、
   前記シール部材のうち前記トナー担持ローラ表面と当接する当接面が、帯電列において前記トナーをその帯電極性とは逆極性に帯電させる位置にある樹脂基材に導電性粒子を分散させた材料により形成され、前記樹脂基材の結晶粒径が、前記トナー担持ローラの回転軸に平行な軸方向における前記各凸部頂面の最大長よりも小さく、
   前記シール部材と前記トナー担持ローラ表面とが同電位である
   ことを特徴とする画像形成装置。
8. 前記トナー担持ローラ表面のうち少なくとも前記凸部にトナーを担持させずに、前記トナー担持ローラを回転させながら前記シール部材とを当接させる動作モードを有する請求項７に記載の画像形成装置。
9. 規則的に配置された複数の凸部および該凸部を取り囲む凹部をその表面に有するトナー担持ローラ表面に、ハウジング内に貯留されたトナーを担持させ、
   前記トナー担持ローラを回転させて、前記トナーを静電潜像を担持する潜像担持体との対向位置に搬送し、前記トナーにより前記静電潜像を現像し、
   前記トナー担持ローラの回転方向において前記トナー担持ローラと前記潜像担持体との対向位置よりも下流側で前記トナー担持ローラにシール部材を当接させて、前記トナーを前記ハウジング内に回収し、しかも、
   前記トナー担持ローラを、前記複数の凸部の頂面が互いに同一の円筒面の一部を成すとともに各頂面が導電性を有する構造とする一方、
   前記シール部材のうち前記トナー担持ローラ表面と当接する当接面を、帯電列において前記トナーをその帯電極性とは逆極性に帯電させる位置にある樹脂基材であって該樹脂基材の結晶粒径が前記トナー担持ローラの回転軸に平行な軸方向における前記各凸部頂面の最大長よりも小さいものに導電性粒子を分散させた材料により構成し、
   前記トナー担持ローラの前記凸部の頂面と前記シール部材の前記当接面とを当接させ、前記シール部材と前記トナー担持ローラ表面とを同電位とする
   ことを特徴とする画像形成方法。

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