JP4438851B2

JP4438851B2 - 画像形成装置および画像形成方法

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Description

この発明は、表面にトナーを担持するトナー担持ローラを有する画像形成装置および該ローラを用いて静電潜像をトナーにより現像する画像形成方法に関するものである。

像担持体上に担持された静電潜像をトナーにより現像する技術においては、略円筒形状に形成され表面にトナーを担持するトナー担持ローラを像担持体に対向配置したものが広く使用されている。本願出願人は、このようなトナー担持ローラの表面に担持されるトナーの特性を改善するため、円筒形状に形成されたローラの表面に規則的に配置された凸部と、該凸部の周囲を取り囲む凹部とを設けたトナー担持ローラの構造について先に開示した（特許文献１参照）。このような構造は、表面の凹凸パターンが管理されて均一であるために、ローラ表面に担持されるトナー層の厚さや帯電量等を制御しやすいという利点がある。

上記のように構成された画像形成装置においては、像担持体との対向位置において現像に使用されずトナー担持ローラ上に残留したトナーを現像器内に回収するとともに、現像器内のトナーが外部に漏れ出さないよう、現像器にポリエチレンフィルム等からなるシール部材を設けてトナー担持ローラ表面に当接させている。

特開２００７−１２１９４８号公報（段落００５３、図４）

トナー担持ローラとシール部材とが当接する当接位置においては、トナー担持ローラ表面に担持されたトナーがシール部材に付着することが避けられない。こうして付着したトナーは互いに凝集して大きな塊となったり、トナー担持ローラとの摩擦熱により融解しシール部材に固着してしまうことがある。その結果、トナー塊が現像器内に混入し、規制ブレードに引っかかって筋状の画像欠陥を生じさせたり、固着したトナーがトナー担持ローラに移行しフィルミングを起こすなどの問題が生じる。また、上記不具合に至らないまでも、シール部材へのトナー固着によりトナー担持ローラ上のトナーに帯電ムラ等が生じ、これに起因して画像に筋状の欠陥が発生する場合もあった。特に、近年求められる定着温度の低温化に伴うトナーの低融点化や、ワックス含有量の増加などがトナーの固着の発生を増大させる。さらに、高画質化のためのトナーの小粒径化により、トナーに作用するファンデルワールス力が増大して固着や凝集が起きやすくなっており、上記のような不具合が深刻になってきている。

上記のように表面に凹凸を設けたトナー担持ローラを用いる場合、特に凸部に担持されたトナーに強い当接圧が加わることから、このようなシール部材へのトナー固着が生じるおそれがある。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、表面に凹凸を設けたトナー担持ローラを用いる画像形成装置および画像形成方法において、シール部材へのトナー固着やこれに起因するフィルミングや画像欠陥等の問題を解消するための技術を提供することを目的とする。

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像担持体と、複数の凸部および該凸部を取り囲む凹部を表面に有する略円筒形状に形成され、前記像担持体と対向配置されてその表面に帯電トナーによるトナー層を担持しながら回転するトナー担持ローラと、前記トナー担持ローラに現像バイアス電圧を印加するバイアス印加手段と、前記トナー担持ローラの回転方向において前記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の表面に担持されたトナーを回収するトナー回収部と、前記トナー担持ローラと前記トナー回収部との間に介挿され、前記トナー担持ローラ表面に当接して前記トナー回収部からのトナー漏れを防止するシール部材とを備え、前記複数の凸部それぞれの表面の少なくとも一部がトナーを担持せず露出した状態で、前記トナー担持ローラを前記シール部材に当接させながら前記トナー担持ローラを回転させることにより、前記シール部材に付着したトナーを除去する除去処理動作を実行することを特徴としている。

このように構成された発明では、除去処理動作を実行することによってシール部材に固着したトナーを除去することができる。トナー担持ローラを回転させるに際して、その表面のうち凸部が完全にトナーで覆われた状態でシール部材に当接させると、凸部とシール部材とに挟まれたトナーが圧粉状態となりシール部材や凸部に固着してしまう。一方、凸部表面の少なくとも一部をトナーを担持せず露出させた状態でシール部材に当接させながらトナー担持ローラを回転させると、シール部材に固着したトナーを凸部により摺擦し、これによりトナーを掻き落とすことが可能となる。このように、この発明では除去処理動作を実行することによってシール部材に固着したトナーを除去するので、トナー固着に起因する画像欠陥やフィルミングなどの問題を未然に防止することが可能である。また、トナー担持ローラに凹凸を設けていることによって、トナーの掻き取り効果も高くなる。

凸部に担持されたトナーはシール部材への新たな固着を生じさせ、また凸部によるトナー掻き取り効果を低下させるので、凸部のトナー量はできるだけ少なくするのが好ましい。例えば、前記凸部表面のトナーによる被覆率が５０％以下であることが望ましく、さらに、前記凸部表面がトナーを担持しない、つまり被覆率を０％としてもよい。

上記したトナー担持ローラにおいては、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している、すなわち複数の凸部の頂面が成す包絡面が１つの円筒面であることが望ましい。これにより、巨視的にはトナー担持ローラを回転する円筒と見なすことができるので、その周方向におけるシール部材との当接圧を一定にすることができる。

また、前記トナー担持ローラの回転方向において前記像担持体との対向位置よりも上流側で前記トナー担持ローラの表面に当接して前記トナー層の厚さを規制する規制手段をさらに設け、前記除去処理動作では、前記規制手段が前記凸部のトナーを除去するようにしてもよい。トナー担持ローラに現像バイアスを印加して静電潜像を現像する際に凸部にトナーを担持させるか否かは任意であるが、少なくとも除去処理動作においては規制手段が凸部のトナーを除去することが好ましい。また、トナー層厚を規制するための規制手段を除去処理動作において凸部のトナーを除去する際にも使用することで、凸部のトナーを除去するための構成を別途設ける必要がなくなる。

また、例えば、前記除去処理動作では、前記トナー担持ローラに対する前記規制手段の直流電位の極性が前記トナーの帯電極性と同極性となるように、前記トナー担持ローラと前記規制手段との間に電位差を与えるようにしてもよい。このようにすれば、規制手段が凹部に担持されたトナーを凹部表面に押し付けるような電界が形成されるため、凹部に担持されたトナーが凸部に回り込むのを抑制することができる。

規制手段に所定の電位を与える構成においては、前記規制手段は、比抵抗が１０⁸Ω・ｃｍ以下である弾性体により形成され前記トナー担持ローラの表面に圧接される弾性当接体を有するようにしてもよい。このような構成により、規制手段はより確実に凸部のトナーを除去することができる。

この発明は、像担持体とトナー担持ローラとをその対向位置において当接させた接触現像方式、所定のギャップを隔てて対向させた非接触現像方式のいずれに対しても有効である。ただし、前記現像バイアス電圧が交流成分を有する場合や、前記トナー担持ローラと前記像担持体とが非接触である場合に特に有効である。このような構成では、像担持体とトナー担持ローラとの対向位置においてトナーが飛翔するため、現像時には凸部にトナーが付着した状態でシール部材と接触することが避けられない。したがって、除去処理動作を行ってトナーの固着を防止することが有効である。

この場合において、前記バイアス印加手段は、前記除去処理動作では前記トナー担持ローラの電位を前記現像バイアス電圧とは異なるものとしてもよい。トナー担持ローラに印加する現像バイアス電圧は通常、トナー担持ローラ表面から像担持体へのトナー移動を促進するような電圧である。このように電位をトナー担持ローラに与えると、いったんは凸部からトナーを除去したとしても再付着するおそれがある。したがって、除去処理動作においてはトナー担持ローラに現像バイアス電圧とは異なる電圧、より具体的にはトナー担持ローラ表面のトナー移動を抑えるような電圧を印加して、凸部へのトナー再付着を抑制するのが望ましい。

例えば、前記バイアス印加手段は、前記除去処理動作では、前記トナー担持ローラに前記現像バイアス電圧を印加したときに前記像担持体と前記トナー担持ローラとの間に形成される電界よりも弱い電界が形成されるようにすることができる。トナー担持ローラ上の帯電トナーは電界中において移動しやすいが、この電界を弱くすることでトナーの移動を抑えることができる。

さらに具体的な例としては、前記バイアス印加手段は、前記除去処理動作において前記トナー担持ローラを接地電位としてもよい。トナー担持ローラに与えるバイアス電圧を接地電位、すなわちゼロとすることによって、トナー担持ローラに担持されたトナーの移動をほぼ完全に抑えることができる。

また、例えば、装置各部を制御して、前記像担持体上に静電潜像を形成するとともに前記トナー担持ローラに前記現像バイアス電圧を印加して前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成動作と前記除去処理動作とを選択的に実行させる制御手段をさらに備える装置においては、前記制御手段は、前記画像形成動作の実行後に前記除去処理動作を実行するようにしてもよい。

除去処理動作をどのタイミングで実行するかについては任意であり、画像形成動作の直前や直後およびその両方、または画像形成動作の合間などに行うことができる。ただし、画像形成動作を実行すれば凸部へのトナーの回り込みが生じることが避けられず結果的にシール部材へのトナー付着が生じるのに対し、除去処理動作を実行することによってその付着トナーを除去することができるので、画像形成動作の実行を終了した後に除去処理動作を実行するのが最も効果的である。特に、画像形成動作の直後に除去処理動作を行うようにすれば、シール部材に付着したトナーを直ちに除去することができるので、トナーの凝集や固着を効果的に防止することができる。

この場合において、前記像担持体表面が導電性を有するものであるときには、前記画像形成動作では、前記規制手段に前記トナー担持ローラと同電位を与えるのが好ましい。このようにすると、トナー担持ローラと像担持体との対向位置において、トナー担持ローラの露出した部位と像担持体との間で生じうる放電が抑制されることが本願発明者の実験により明らかとなっている。これは、規制手段とトナー担持ローラとの当接により形成される規制ニップにおいて、規制手段とトナー担持ローラとの間に電位差がないため担持されるトナーに強い電界が加わることがなく、トナー担持ローラの回転方向において規制ニップの下流側で凹部に担持されたトナーの一部が凸部に移動して凸部を覆うためと考えられる。

一方、凸部にトナーを担持させることでシール部材へのトナー付着が起こりやすい。そこで、このような画像形成動作と上記した除去処理動作とを組み合わせて実行すると、放電の防止とシール部材へのトナー固着の防止とを効果的に両立させることが可能である。

また、この発明は、前記トナーの体積平均粒径が５μｍ以下である場合に特に顕著な効果を奏する。粒径の小さいトナーではファンデルワールス力が強く作用するため、トナーの凝集やシール部材への固着が起こりやすい。このようなトナーを使用する装置に本発明を適用することで、シール部材へのトナーの固着や凝集を防止することができる。また、低融点のトナーもシール部材への固着やフィルミングを起こしやすいが、このようなトナーを使用する装置に対しても、本発明を好適に適用することが可能である。

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、複数の凸部および該凸部を取り囲む凹部を表面に有する略円筒形状に形成されその表面に帯電トナーによるトナー層を担持させたトナー担持ローラを回転させることにより、前記トナー層を静電潜像を担持する像担持体との対向位置に搬送する工程と、前記静電潜像を前記トナーにより現像する工程と、前記トナー担持ローラの回転方向において前記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の表面にシール部材を当接させて、前記トナー担持ローラの表面担持されたトナーを回収する工程とを備える画像形成動作と、前記凸部にトナーを担持させない状態で前記トナー担持ローラを前記シール部材に当接させながら前記トナー担持ローラを回転させて前記シール部材に付着したトナーを除去する除去処理動作とを選択的に実行することを特徴としている。

このように構成された発明によれば、上記した画像形成装置と同様に、シール部材へのトナー固着を防止して、これに起因するフィルミングや画像欠陥等の問題を解消することが可能となる。

図１はこの発明を適用した画像形成装置の第１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、この実施形態では、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。この実施形態では負帯電トナーを用いるが、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、ポリエチレン、ナイロンまたはフッ素樹脂などの柔軟性を有する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、Ｘ方向に直交するＹ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。

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。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。

各凸部４４１の頂面の１辺の長さＬ1および各凸部の間隔Ｌ2は、トナーの粒径よりも大きくすることが望ましく、例えば１０〜１００μｍ程度とすることができるがこれに限定されるものではない。また、凸部４４１の形状やその配列も、ここに説明したものには限定されない。

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、この実施形態では、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る。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との摺接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、本実施形態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一般に飽和帯電量は高いが、逆に帯電の立ち上がりが鈍いため、凸部４４１に担持されたトナーのうち先の現像に使用されずに残っているものは帯電量が上昇する。一方、先に現像に使用された部分については現像器内の新しいトナーが現像ローラ４４上に担持されるが、帯電の立ち上がりが鈍いためにすぐに他の部分と同じ帯電量にはならない。

現像ローラ４４上にこのようなトナー帯電量の異なる領域が存在すると、局所的な画像濃度の差（現像履歴、メモリ現象）が発生したり、例えばベタ画像形成時に現像ローラ４４の回転周期に対応した濃度ムラが発生したりする。このような現象は供給ローラ４３の回転数や押圧力などを調整して仕事量を増やし、供給ローラ４３のリセット性を高めることにより改善されつつあるが、これにより現像ローラ４４の駆動トルクが上昇したりトナー劣化を早めたりするなどの問題がある。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等への固着の発生も懸念される。しかしながら、凹部４４２のみにトナーを担持する本実施形態の構成ではこのような問題は生じにくい。

他方、凸部４４１のトナーを除去することによって、現像ローラ４４全体としてのトナー搬送量は低下する。これに起因して、現像ギャップＤＧにおける放電開始電圧が低下するという別の問題が生じる。すなわち、金属製の現像ローラ４４の一部である凸部４４１が現像ギャップＤＧにおいて感光体２２の表面に向けて露出することとなり、現像バイアスＶｂと感光体表面電位Ｖｓとの大小関係によっては、現像ギャップＤＧにおいて放電が発生する。

放電を防止するためには、現像バイアスＶｂ、特にそのピーク間電圧Ｖppを低くすることが効果的であるが、現像バイアスを下げることは現像ギャップＤＧにおけるトナーの飛翔性を低下させ画像の濃度や品質を低下させてしまう。放電を防止するための他の方法は、現像ローラ４４表面全体をトナーＴにより覆うことである。すなわち、金属性の現像ローラ４４表面を絶縁物たるトナーにより覆うことで放電開始電圧を高め現像ギャップＤＧにおける放電を抑制することができる。

このように、現像ローラ４４に担持されるトナー層の良好さという点では凸部４４１にトナーを担持させないのが望ましい一方、放電防止という観点では凸部４４１にもトナーを担持させておくのが望ましいという相反する要求がある。しかしながら、これらを両立させることが可能である。凸部４４１にトナーを担持させたくないとするのは規制ニップにおける要求である。一方、凸部４４１にもトナーを担持させたいとするのは、現像ローラ４４の回転方向Ｄ4において規制ニップよりも下流側に位置する現像ギャップＤＧにおける要求である。

したがって、凸部４４１にトナーを担持させない状態で規制ニップを通過させた後、現像ギャップＤＧに到達する前に、凸部４４１にトナーを付着させて凸部４４１を覆うようにすればよい。さらには、規制ブレード４６により規制されたトナー搬送量や帯電量を維持するために、凸部４４１に付着させるトナーは規制ニップを通過した現像ローラ４４の表面に担持されているトナー、つまり凹部４４２に担持されたトナーであることが望ましい。本実施形態では、以下のようにして規制ニップを通過した凹部４４２のトナーを凸部４４１に移動させるようにしている。

図６は現像ローラと規制ブレードとの当接の状態を示す図である。この実施形態では、図６（ａ）に示すように、現像ローラ４４の表面にその回転方向Ｄ4に対しいわゆるカウンタ方向に規制ブレード４６が当接しており、その先端に設けた弾性部材４６２が現像ローラ４４表面に圧接されて部分的に弾性変形することで、現像ローラ４４表面と弾性部材４６２とが接触する規制ニップＮ１を形成している。また、現像ローラ４４の回転方向Ｄ4における弾性部材４６２の上流側端部４６２ａはその上側のエッジが規制ニップＮ１内に含まれ、いわゆるエッジ規制によりトナーを規制している。

図６（ｂ）に示すように、弾性部材４６２の上流側端部４６２ａは、現像ローラ４４の回転中心から弾性部材４６２の上面に下ろした垂線よりも、現像ローラ４４の回転方向Ｄ4において上流側に位置している。このため、上流側端部４６２ａ近傍における弾性変形による弾性部材４６２の変形量Ｄｂは、上記垂線の足近傍における弾性部材４６２の最大変形量Ｄａよりは幾分小さくなっている。このようにすると、弾性部材４６２はその上面の広い範囲で現像ローラ４４と接触することとなり、規制ニップ幅Ｗn1も比較的大きくなる。

図７は規制ニップの拡大模式図である。現像ローラ４４表面の移動方向Ｄ4において規制ニップＮ１よりも上流側の領域では、現像ローラ４４表面直下には多くのトナーが集積している。これらのトナーの中には、十分な帯電量を有するトナーと、劣化により帯電量の低下したトナーとが含まれる。図７では、帯電の良好なトナーＴnを白丸印で示す一方、帯電の不十分なトナーＴoをハッチング付きの丸印で示している。現像ローラ４４の表面には、帯電量が高く現像ローラ４４への静電気的な付着力の強いトナーＴnの層が形成される一方、現像ローラ４４の表面から離れた層では帯電の良好なトナーＴnと帯電の不十分なトナーＴoとが混在している。

規制ブレード４６の弾性部材４６２は現像ローラ４４の凸部４４１に圧接されており、このため、現像ローラ４４表面の移動方向Ｄ4における規制ニップＮ１の上流側端部領域では、凸部４４１のトナーは弾性部材４６２の上流側端部４６２ａにより掻き取られる。一方、凹部４４２の内部に入り込んだトナーは弾性部材４６２に接触しないので掻き取られることはない。また、弾性部材４６２の上流側端部４６２ａが現像ローラ４４表面に対し略垂直に屹立しているため、凸部４４１上のトナーを規制ニップＮ１に押し込んだり、掻き取ったトナーを現像ローラ４４表面から離れる方向に押しやることがなく、掻き取られたトナーは規制ニップＮ１の上流側端部領域近傍に滞留する。

こうして凸部４４１から掻き取られたトナーには、帯電の良好なトナーＴnと帯電の不十分なトナーＴoとが混在するが、凸部４４１の表面近傍から除去されたトナーは特に帯電量が高い。これは、凸部４４１表面に付着していたトナーはもともと帯電量の高いトナーがほとんどであり、さらに凸部４４１から掻き取られる際の規制ブレード４６との摺擦、転動により帯電量が増加するため、現像ローラ４４に引き寄せられる強い静電気力が作用することとなるからである。このため、弾性部材４６２により掻き取られたトナーのうち帯電量の高いものＴn1は現像ローラ４４表面近傍に存在する帯電量の少ないトナーＴo1を弾き出す。つまり、規制ニップＮ１の上流側端部領域では、帯電量の低いトナーＴoは次第に帯電量の高いトナーＴnにより置換され、後方に追いやられてゆく。結果として、規制ニップＮ１内およびそれよりも現像ローラ回転方向Ｄ4において下流側では、トナーは凹部４４２にのみ担持され、しかも、その中に含まれる帯電量の低いトナーの比率は極めて低くなり、トナー層は主に帯電量の高いトナーにより構成されることとなる。

一方、規制ニップＮ１の後端側、つまり現像ローラ４４表面の移動方向Ｄ4における下流側端部領域では、現像ローラ４４の凸部４４１に当接していた弾性部材４６２が次第に離間してゆく。これに伴い、規制ニップＮ１において弾性部材４６２により凹部４４２の開口を塞がれていたために凹部４４２に閉じ込められていたトナーはより自由に動くことができるようになる。特に現像ローラ４４表面に直接接触していないトナーは、現像ローラ４４に引き寄せられる力が弱いため動きやすい。これに対し、金属表面が露出した凸部４４１ではトナーを引き付ける力が強い。この結果、凹部４４２のトナーの一部が、図９の点線矢印で示すように、凸部４４１に向かって移動し該表面に付着する。こうして凸部４４１が凹部４４２に担持されたトナーの一部により覆われ、現像ギャップＤＧにおいて放電防止機能を果たす。特に、円形度が高く流動性の高いトナーにおいてこの効果が顕著であり、本願発明者の実験ではトナーの円形度が０．９４以上で良好な結果が得られた。

次に、現像ローラ４４とシール部材４７との当接部について説明する。上記したように、この実施形態では、規制ニップＮ１において凸部４４１のトナーを除去した後、規制ニップＮ１の後方かつ現像ギャップＤＧよりも前方で、凸部４４１に再びトナーを担持させている。

図８は現像ギャップ前後における現像ローラの表面状態を示す図である。この実施形態では、図８（ａ）に示すように、現像ギャップＤＧの上流側においては現像ローラ４４表面の凸部４４１および凹部４４２のいずれにもトナーＴが付着している。これらのトナーは現像ギャップＤＧにおいて現像バイアスの作用により現像ローラ４４表面から飛翔するため、現像ローラ４４と感光体２２との間には多くのトナーが飛翔する飛翔領域ＪＲが形成される。現像バイアス電圧Ｖｂとしては図４（ｂ）に示すように交流成分を有する電圧を印加しているので、飛翔したトナーは飛翔領域ＪＲにおいて現像ローラ４４と感光体２２との間を往復運動する。

この飛翔領域ＪＲにおいてトナーの一部が感光体表面２２ａに移行することにより感光体２２上の静電潜像がトナーにより現像される。また、感光体表面２２ａに移行しなかったトナーは現像ローラ４４表面に戻る。ここで、飛翔領域ＪＲで飛翔し現像ローラ４４表面に戻るトナーは現像ローラ４４の凸部４４１および凹部４４２のいずれにも付着し得る。したがって、現像ローラ４４の回転方向Ｄ4において飛翔領域ＪＲの下流側では、凸部４４１にもトナーが付着している。このことは、規制ニップにおいて凸部４４１へのトナー付着を許容した場合でも同じである。

さらに、図８（ｂ）に示すように、トナーを担持させずに凸部４４１を現像ギャップＤＧまで搬送した場合でも同様である。というのは、たとえトナーを凹部４４２のみに担持させて現像ギャップＤＧまで搬送してきたとしても、いったん飛翔領域ＪＲにおいて飛翔したトナーが現像ローラ４４に戻る際必ずしも凹部４４２に戻るわけではないからである。すなわち、飛翔したトナーはある確率で凸部４４１に付着するので、結局現像ギャップＤＧの下流では凸部４４１にもトナーが付着していることとなる。

また、現像ローラ４４と感光体２２とを当接させた状態で現像を行う接触現像方式の画像形成装置であっても、両者が当接する現像ニップにおいてトナーのやり取りが行われた結果凸部にトナーが残ることも当然にあり得る。したがって、以下の議論は本実施形態のような非接触現像方式、接触現像方式のいずれにおいても成立する。

図９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。図９（ａ）に示すように、凸部４４１にトナーＴを付着させたままシール部材４７との当接部に搬送すると、トナーＴは現像ローラ４４表面とシール部材４７との間に挟まれて強い圧力を受ける。その結果、トナーがシール部材４７や現像ローラ４４に強く押し付けられて固着したり、トナー同士が互いに凝集してしまうことがある。図７（ｂ）はシール部材４７の表面に固着したトナーの凝集体Ｔａおよび現像ローラ４４の凸部４４１に固着したトナーの凝集体Ｔｂを示している。こうしてシール部材４７や凸部４４１に固着したトナーはさらに新たなトナーの凝集を招き、凝集体がさらに大きくなることもある。また、トナーに添加した外添剤やワックス等が摺擦によりトナー母粒子から脱落して互いに凝集し、それらの凝集体がシール部材４７等に固着する場合もある。

このようなトナー凝集体等が現像ローラ４４とシール部材４７との間に挟まることで両者の間に隙間ができて、該隙間から現像器外へトナーが漏れ出すおそれがある。また、現像ローラ４４に固着したトナーはフィルミングを起こし画像欠陥を引き起こす。さらに、シール部材４７等に固着していたトナー凝集体が剥がれ落ちてハウジング４１内に入り込むと、ハウジング内でさらに大きな凝集体を作ったり、規制ブレード４６に固着するなどの問題を引き起こすことになる。

これらの問題を未然に防止するためには、図９（ｃ）に示すように、現像ローラ４４の凸部４４１にトナーを担持させない状態でシール部材４７に当接させることが望ましい。なお、凹部４４２に担持されたトナーは、シール部材４７により強い圧力を受けることはない。

しかしながら、上記したように、現像ギャップＤＧにおいてトナーを飛翔させるとその下流側では不可避的に凸部４４１にトナーが付着してしまう。また、凸部にトナーを付着させない状態で現像バイアス電圧を印加すると、前記したように現像ギャップＤＧにおける放電の危険性が高くなる。そこで、この実施形態では、静電潜像を現像しトナー像を形成するための動作（画像形成動作）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を回転させる除去処理動作を実行し、露出した凸部４４１によりシール部材４７の表面を摺擦して付着したトナーを掻き落とすようにしている。

図１０はこの実施形態における画像形成動作および除去処理動作を含む処理の流れを示すタイミングチャートである。また、図１１は第１実施形態における各部の電位を示す模式図である。ホストコンピュータなどの外部装置から時刻ｔ0に画像形成指令が与えられると、ＣＰＵ１０１はこれに応じてエンジン部ＥＧ各部を制御して画像形成動作および除去処理動作を実行する。まず、時刻ｔ1に帯電ユニット２３に与える帯電バイアスをオンにして、感光体２２を所定の表面に帯電させる。そして、帯電された感光体２２表面に露光ユニット６から露光ビームＬを照射して画像形成指令に対応する静電潜像を形成する。この例では２ページ分の画像を連続して形成する場合を示している。

静電潜像の先頭が現像ギャップＤＧに到達するよりも少し前の時刻ｔ2に現像バイアス電圧の印加を開始する。このとき、図１１（ａ）に示すように、現像バイアス電圧Ｖｂは現像ローラ４４とともに規制ブレード４６にも与えられる。これにより、現像ローラ４４表面と弾性部材４６２とは同電位となる。このようにすると、規制ニップＮ１の近傍において凹部４４２にバイアス電圧による電界が形成されないので、規制ニップ後方での凹部４４２から凸部４４１へのトナー移動が起こりやすくなり放電防止効果が高くなる。

前記したように、現像バイアス電圧Ｖｂが現像ローラ４４に印加されて現像ギャップＤＧで現像が行われている間、現像ギャップＤＧの下流側でトナーが凸部４４１にも付着することは避けられない。このようなトナーがシール部材４７に付着するおそれがある。そこで、２ページ分の静電潜像が現像ギャップＤＧを通過しそれらの現像が終了した時刻ｔ3において、図１１（ｂ）に示すように、現像ローラ４４と規制ブレード４６との間に直流電位差Ｖdcを与え、この状態を時刻ｔ5までの所定期間継続する。すなわち、この実施形態では、必要に応じて直流電圧Ｖdcを出力する直流電源１４１が設けられている。直流電圧Ｖdcの大きさは例えば５０Ｖ程度とすればよく、規制ブレード４６側が直流的に低電位となるようにする。なお、トナーが正帯電トナーであるときには反対に規制ブレード側４６が高電位となるようにする。

ここで、現像ローラ４４に対する規制ブレード４６の直流電位を上記のようにすることが目的であるので、規制ブレード４６に交流電圧成分を印加する必要は必ずしもない。そこで、上記のように現像バイアス電圧Ｖｂに直流電圧Ｖdcを重畳して加える代わりに、例えば規制ブレード４６に対し直流電圧（Ｖave＋Ｖdc）を印加するようにしてもよい。また、感光体２２については、帯電ユニット２３による帯電を行う一方、露光ユニット６による露光を行わない状態が好ましい。この状態では、感光体２２の表面電位は図４（ｂ）に示す均一な帯電電位Ｖｏに維持されており、現像ローラ４４から感光体２２へのトナー移動がほとんど起こらない。これにより、現像ローラ４４上のトナーをハウジング４１内に回収することができ、画像形成終了後の無用なトナーの消費を抑えることができる。

このように、現像ローラ４４に対する規制ブレード４６の直流電位の極性を、トナーの帯電極性と同じ極性とすることにより、ハウジング４１内において規制ブレード４６はトナーを斥けるように作用する。これにより、規制ニップ近傍では凹部４４２に担持されたトナーを現像ローラ４４表面に向けて押し付けるような電界が形成されるため、規制ニップ後方での凹部４４２から凸部４４１へのトナー移動が起こりにくくなる。その結果、図９（ｃ）に示すように、凸部４４１にトナーを担持させない状態で、凸部４４１とシール部材４７とを直接接触させることができる。このため、この状態で一定期間現像ローラ４４を回転させることによって、シール部材４７の表面に付着したトナーを凸部４４１により掻き取ってハウジング４１内に回収することができる。

すなわち、この実施形態では、画像形成動作の終了後に規制ブレード４６に現像ローラ４４よりも低い電位を与えながら現像ローラ４４を回転させる動作が、シール部材４７に付着したトナーを掻き落とす、トナーの除去処理動作としての作用をしている。こうすることで、シール部材４７へのシール付着が継続的に起こることによるシール部材４７へのトナー固着を防止することができる。そのため、この実施形態では、固着したトナーが現像ローラ４４に付着してフィルミングを起こしたり、トナー塊がハウジング４１内に入り込んでしまうなどの問題を未然に防止することができる。特に、画像形成動作の直後に除去処理動作を実行することによって、画像形成動作の実行中にシール部材４７に付着したトナーを放置することなくその直後に除去することができるので効果的である。

なお、トナーの除去処理動作においては、凸部４４１がシール部材４７を摺擦することにより、付着したトナーを掻き落とす。このためには凸部４４１にはトナーが付着せずその表面が露出した状態にあることが望ましいが、凸部４４１へのトナー付着を一切許容しないというわけではない。本願発明者の実験では、凸部の頂面のうち半分以上が露出していればシール部材４７に対するトナーの掻き取り効果が得られている。したがって、凸部４４１頂面全体のうちトナーにより覆われた領域の面積の比率を「凸部被覆率」と定義すれば、除去処理動作においては凸部被覆率が５０％以下であることが望ましい。

図１２は第２実施形態における画像形成動作および除去処理動作を含む処理の流れを示すタイミングチャートである。また、図１３は第２実施形態における各部の電位を示す模式図である。第２実施形態の動作は、図１２および図１３に示すように、除去処理動作に対応する時刻ｔ4からｔ5までの間、現像バイアスをオフにして現像ローラ４４を接地電位（０Ｖ）とする点で第１実施形態と相違しているが、この点を除く他の構成や動作は第１実施形態と同一である。

このようにすると、除去処理動作の実行中においては、現像ギャップＤＧにおける電界が弱くなってトナー飛翔が起こらなくなるので、規制ブレード４６に負電位を与えることと相俟って、現像ローラ４４の回転方向Ｄ4における現像ギャップＤＧの下流側で凸部４４１に担持されるトナーを極めて少なくすることができる。その結果、凸部４４１によるシール部材４７からのトナーの掻き取り効果を最大にすることができる。

これらの実施形態においては、規制ブレード４６に設けた弾性部材４６２に導電性を持たせることが望ましく、例えばＪＩＳ−Ａ硬度７０度程度のウレタンゴムにカーボンを分散させて比抵抗を１０⁶Ω・ｃｍ程度としたものを用いることができる。なお、弾性部材４６２の比抵抗については上記値に限定されるものではないが、本願発明者の実験によれば、１０⁸Ω・ｃｍ以下としたときに良好な結果が得られている。また、金属板からなる板状部材４６１を直流電源１４１に接続することにより、弾性部材４６２の全体に同電位を与えることができる。

なお、上記各実施形態において使用するトナーの粒径については特に限定しないが、特に小粒径のトナーを使用する場合には得られる効果が顕著である。ここでいう「小粒径トナー」とは、例えばその体積平均粒径が５μｍ以下程度のものを指している。トナー粒子径が小さくなるとトナーに作用するファンデルワールス力が大きくなり、特に粒子径が５μｍ以下でその傾向が顕著である。このようなトナーでは、ファンデルワールス力による現像ローラ４４やシール部材４７への付着や、トナー同士の凝集が非常に起こりやすい。このようなトナーを使用する装置において上記した除去処理動作を実行することによって、シール部材４７や現像ローラ４４へのトナー固着やそれに起因する画像欠陥等の問題を効果的に防止することが可能である。

以上説明したように、上記各実施形態においては、感光体２２および現像ローラ４４がそれぞれ本発明の「像担持体」および「トナー担持ローラ」として機能している。また、バイアス用電源１４０、ハウジング４１およびシール部材４７がそれぞれ本発明の「バイアス印加手段」、「トナー回収部」および「シール部材」として機能している。また、規制ブレード４６が本発明の「規制手段」として機能しており、弾性部材４６２が本発明の「弾性当接体」に相当している。また、これらの実施形態においては、エンジンコントローラ１０、特にそのうちのＣＰＵ１０１が本発明の「制御手段」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、上記実施形態の現像ローラ４４の凸部４４１は略菱形に形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば凸部を円形や三角形など他の形状となるようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、画像形成動作を実行する度に、それに続けて除去処理動作を実行するようにしているが、除去処理動作の実行タイミングについてはこれに限定されるものではない。例えば、画像形成動作の実行直前に除去処理動作を実行するようにしてもよく、このようにすれば、画像形成動作の開始前にシール部材４７に付着していたトナーを予め除去しておくことができるので、画像形成動作の実行中にこのような付着トナーを核としてより大きなトナー凝集体が形成されるのを防止することができる。さらに、例えば画像形成動作の前後に除去処理動作を行えばより効果的である。

また、例えば、画像形成動作を実行する度に除去処理動作を行う必要は必ずしもなく、例えば画像形成枚数や現像ローラの回転数、回転時間など、シール部材４７へのトナー付着量の目安となるパラメータが一定の数値に達したときに、除去処理動作を行うようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、１つの現像器について、画像形成動作の直後に除去処理動作を行っている。このようにするとトナー除去効果は高いが、例えば４個の現像器を切り換えながら多数ページのカラー画像を連続して形成する場合には、除去処理動作を行ってから現像器を切り換えることになるため画像形成のスループットが低下してしまうおそれがある。これを避けるためには、例えば一連の画像形成ジョブにおける最後の１ページの画像形成終了後に除去処理動作を行うようにしてもよい。また、画像形成ジョブの終了後、除去処理動作のみを実行するシーケンスを別途設けてもよい。このようにすれば、スループットに影響を与えることなく除去処理動作を行うことができる。

また、上記実施形態の現像ローラ４４は金属製の円筒であるが、これ以外の材質により形成された現像ローラを有する装置に対しても本発明を適用することが可能である。ただし、本願発明者の実験によれば、金属製あるいは非金属に金属めっきを施した現像ローラなど、表面が導電性の材料で形成された現像ローラを使用した場合に、本発明を適用した効果が顕著に現れることが確認されている。この点において、例えばゴムや樹脂製の円筒にカーボンブラックや金属微粉末などの導電性材料を分散させることによって導電性を持たせた現像ローラを備えた装置に対しても、本発明は有効である。

また、上記実施形態における規制ブレード４６は、金属製の板状部材４６１に樹脂製の弾性部材４６２を取り付けたものであるが、このような構造に限定されるものではない。例えば、金属板のみまたは金属板に樹脂コートしたものを用いることができる。

また、上記実施形態の画像形成装置は、ロータリー現像ユニット４に現像器４Ｋ等を装着したカラー画像形成装置であるが、前述した通り、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。例えば、中間転写ベルトに沿って複数の現像器を並べたいわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置や、現像器を１個だけ備えてモノクロ画像を形成するモノクロ画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第１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。現像ローラと規制ブレードとの当接の状態を示す図。規制ニップの拡大模式図。現像ギャップ前後における現像ローラの表面状態を示す図。現像ローラとシール部材との当接状態を示す図。第１実施形態における処理の流れを示すタイミングチャート。第１実施形態における各部の電位を示す模式図。第２実施形態における処理の流れを示すタイミングチャート。第２実施形態における各部の電位を示す模式図。

符号の説明

１０…エンジンコントローラ（制御手段）、２２…感光体（像担持体）、４１…ハウジング（トナー回収部）、４４…現像ローラ（トナー担持ローラ）、４６…規制ブレード（規制手段）、４７…シール部材（シール部材）、１０１…ＣＰＵ（制御手段）、１４０…バイアス用電源（バイアス印加手段）、４４１…（現像ローラ表面の）凸部、４４２…（現像ローラ表面の）凹部、４６２…弾性部材（弾性当接体）

Claims

静電潜像を担持する像担持体と、
複数の凸部および該凸部を取り囲む凹部を表面に有する略円筒形状に形成され、前記像担持体と対向配置されてその表面に帯電トナーによるトナー層を担持しながら回転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像担持体との対向位置よりも上流側で前記トナー担持ローラの表面に当接して前記トナー層の厚さを規制する規制手段と、
前記トナー担持ローラに現像バイアス電圧を印加するバイアス印加手段と、
前記トナー担持ローラの回転方向において前記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の表面に担持されたトナーを回収するトナー回収部と、
前記トナー担持ローラと前記トナー回収部との間に介挿され、前記トナー担持ローラ表面に当接して前記トナー回収部からの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に対する前記規制手段の直流電位の極性が前記トナーの帯電極性と同極性となるように、前記トナー担持ローラと前記規制手段との間に電位差が与えられ、前記複数の凸部それぞれの表面の少なくとも一部がトナーを担持せず露出した状態で前記トナー担持ローラを回転させることにより、前記シール部材に付着したトナーを除去する除去処理動作を実行することを特徴とする画像形成装置。
前記除去処理動作では、前記凸部表面のトナーによる被覆率が５０％以下である請求項１に記載の画像形成装置。
前記除去処理動作では、前記凸部表面がトナーを担持しない請求項１または２に記載の画像形成装置。
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している請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
前記規制手段は、比抵抗が１０⁸Ω・ｃｍ以下である弾性体により形成され前記トナー担持ローラの表面に圧接される弾性当接体を有している請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
前記現像バイアス電圧は交流成分を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
前記トナー担持ローラと前記像担持体とが非接触である請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
前記バイアス印加手段は、前記除去処理動作では、前記トナー担持ローラに前記現像バイアス電圧を印加したときに前記像担持体と前記トナー担持ローラとの間に形成される電界よりも弱い電界が形成されるようにする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
前記バイアス印加手段は、前記除去処理動作では、前記現像バイアス電圧をオフとする請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。
前記バイアス印加手段は、前記除去処理動作において前記トナー担持ローラを接地電位とする請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
装置各部を制御して、前記像担持体上に静電潜像を形成するとともに前記トナー担持ローラに前記現像バイアス電圧を印加して前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成動作と前記除去処理動作とを選択的に実行させる制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記画像形成動作の実行後に前記除去処理動作を実行する請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置。
前記トナー担持ローラの表面が導電性を有しており、
前記画像形成動作では、前記規制手段に前記トナー担持ローラと同電位が与えられる請求項１１に記載の画像形成装置。
前記トナーの体積平均粒径が５μｍ以下である請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置。
複数の凸部および該凸部を取り囲む凹部を表面に有する略円筒形状に形成されたトナー担持ローラの表面に当接する規制手段によりトナー層の厚さを規制された帯電トナーを担持させた前記トナー担持ローラを回転させることにより、前記トナー層を静電潜像を担持する像担持体との対向位置に搬送させ、
前記トナー担持ローラに現像バイアス電圧を印加して前記トナーで前記静電潜像を現像させ、
前記トナー担持ローラの回転方向において前記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の表面にシール部材を当接させて、前記トナー担持ローラの表面に担持された前記トナーを回収させる画像形成動作と、
前記トナー担持ローラに対する前記規制手段の直流電位の極性を前記トナーの帯電極性と同極性となるように、前記トナー担持ローラと前記規制手段との間に電位差を与えることにより、前記凸部表面の少なくとも一部にトナーを担持させない状態にさせ、前記トナー担持ローラを前記シール部材に当接させながら前記トナー担持ローラを回転させて、前記シール部材に付着したトナーを除去する除去処理動作とを選択的に実行することを特徴とする画像形成方法。