(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記シール部材と前記トナー担持ローラとの間を、前記トナー担持ローラの回転軸と平行な軸方向に沿って前記凸部の前記軸方向における配列ピッチの１／２以上、相対的に移動させる移動手段と
を備え、
前記トナー担持ローラは、前記軸方向およびこれに直交し前記トナー担持ローラの周面に沿った周方向に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成し、しかも、前記各凸部の頂面は、前記トナー担持ローラ表面の移動方向における前方側に突出した尖端部を有しており、
前記トナー担持ローラが回転する回転動作モードとして、前記軸方向における前記シール部材と前記トナー担持ローラとの相対位置が前記配列ピッチの１／２の奇数倍だけ異なる２つの回転モードを有し、該２つの回転モードを切り替えて実行する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記２つの回転動作モードのうち第１の動作モードでは、前記トナー担持ローラに担持したトナーにより前記潜像担持体上の静電潜像を現像する一方、前記２つの回転動作モードのうち第２の動作モードでは、静電潜像の現像を行わずに前記シール部材に付着したトナーに前記トナー担持ローラの前記凸部を当接させる請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記２つの回転動作モードのそれぞれで、前記トナー担持ローラに担持したトナーにより前記潜像担持体上の静電潜像を現像する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
ハウジングに貯留したトナーを、回転軸に平行な軸方向およびこれに直交し周面に沿った周方向に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成し、しかも前記各凸部の頂面は前記トナー担持ローラ表面の移動方向における前方側に突出した尖端部を有しているローラ状のトナー担持ローラに担持させ、
潜像担持体上に静電潜像を担持させるとともに、前記トナー担持ローラを回転させて前記潜像担持体との対向位置に前記トナーを搬送し、該静電潜像をトナーにより現像し、
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、前記トナー担持ローラ表面にシール部材を当接させて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回転させる回転動作モードとして、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シール部材と前記トナー担持ローラとの相対位置を前記凸部の前記軸方向における配列ピッチの１／２の奇数倍だけ異ならせた２つの回転動作モードを有し、これらの回転動作モードを切り替えて実行する
ことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面に規則的な凹凸を設けたトナー担持ローラを使用する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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を採用した現像装置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。
【０００３】
上記のように構成された画像形成装置においては、トナー担持ローラたる現像ローラと現像器ハウジングとの間隙に、現像ローラ表面に当接するシールを設けてトナーの漏れ出しを防止している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２１９４８号公報（段落００５３、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術においては、シールを現像ローラの回転方向に沿った、いわゆるトレイル方向に当接させることにより、現像ローラ表面のトナーの掻き取りを防止している。しかしながら、表面にトナーが付着した現像ローラに対してシール部材を圧接させているため、トナーがシール部材の表面に付着することが避けられない。このようなシール部材へのトナー付着は、シール不良によるトナー漏れや、固着したトナーが現像ローラ表面に付着することに起因するフィルミングの原因となり得る。
【０００６】
特に、上記従来技術のようにトナー担持ローラ表面に規則性のある凹凸パターンを設けている場合、シール部材へのトナー付着も規則性を持って現れることとなり、このような局所的なトナー付着によって、トナー漏れやフィルミング等を引き起こしやすくなることが考えられる。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、表面に規則的な凹凸を設けたトナー担持ローラを使用す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付着に起因するトナー漏れやフィルミング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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、前記シール部材と前記トナー担持ローラとの間を、前記トナー担持ローラの回転軸と平行な軸方向に沿って前記凸部の前記軸方向における配列ピッチの１／２以上、相対的に移動させる移動手段とを備え、前記トナー担持ローラは、前記軸方向およびこれに直交し前記トナー担持ローラの周面に沿った周方向に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成し、しかも、前記各凸部の頂面は、前記トナー担持ローラ表面の移動方向における前方側に突出した尖端部を有しており、前記トナー担持ローラが回転する回転動作モードとして、前記軸方向における前記シール部材と前記トナー担持ローラとの相対位置が前記配列ピッチの１／２の奇数倍だけ異なる２つの回転モードを有し、該２つの回転モードを切り替えて実行することを特徴としている。
【０００９】
「発明が解決しようとする課題」の項で述べた、シール部材への規則的なトナー付着は、シール部材に当接するトナー担持ローラの表面に規則的な凹凸パターンが設けられていることによって生じる。すなわち、トナー担持ローラにはその凹凸を有する表面がシール部材に当接することによってシール部材に付着したトナーを掻き取る作用があるが、その作用の大きさがトナー担持ローラ表面の規則的な凹凸パターンに対応して規則性を有するため、シール部材の表面に残留する付着トナーも規則的なパターンを持つ。
【００１０】
そこで、上記のように構成された発明では、シール部材とトナー担持ローラとの間を、トナー担持ローラの回転軸と平行な軸方向に沿って相対的に移動させる。こうしてトナー担持ローラとシール部材との当接位置における両者の位置関係を変化させることで、シール部材への規則的なトナー付着を解消して、トナー漏れやフィルミング等の問題を防止することができる。特に、近年では装置の省電力化のため低融点トナーの使用が求められており、このような低融点トナーはシール部材等への固着を起こしやすいが、本発明の効果は低融点トナーを用いる画像形成装置においても有効に作用する。
【００１１】
ここで、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おり、しかも、前記各凸部の頂面が、前記トナー担持ローラ表面の移動方向における前方側に突出した尖端部を有する。凸部の頂面を互いに同一の円筒面の一部とすることにより、各凸部がシール部材と当接する際の当接圧が各凸部において均一となり、当接圧が局所的に高くなることに起因する凸部またはシール部材への局所的なトナー付着を防止することができる。また、トナー担持ローラの回転方向における上流側に突出した尖端部を各凸部に設けることにより、凸部によるシール部材表面のトナー掻き取り効果を高めることができる。
【００１２】
また、前記軸方向における前記シール部材と前記トナー担持ローラとの相対移動量が、前記凸部の前記軸方向における配列ピッチの１／２以上である。シール部材へのトナー付着は凸部の配列ピッチに対応する周期で発生するから、シール部材とトナー担持ローラとの位置の変化量を少なくとも配列ピッチの半分とすることで、このような周期的なトナー付着を打ち消すことができる。
【００１３】
この発明にかかる画像形成装置のより具体的な態様では、前記トナー担持ローラが回転する回転動作モードとして、前記軸方向における前記シール部材と前記トナー担持ローラとの相対位置が前記配列ピッチの１／２の奇数倍だけ異なる２つの回転モードを有し、しかも、該２つの回転モードを切り替えて実行する。このようにすると、２つの回転動作モードの間では、シール部材表面において、トナー担持ローラによるトナー掻き取り効果の高い位置と低い位置とが正反対の位置に現れることとなる。このため、それぞれの回転動作モードを単独で実行したときに生じる規則的なトナー付着を互いに打ち消すことができる。
【００１４】
この態様では、前記２つの回転動作モードのうち第１の動作モードでは、前記トナー担持ローラに担持したトナーにより前記潜像担持体上の静電潜像を現像する一方、前記２つの回転動作モードのうち第２の動作モードでは、静電潜像の現像を行わずに前記シール部材に付着したトナーに前記トナー担持ローラの前記凸部を当接させるようにしてもよい。このような構成では、静電潜像を現像する第１の動作モードを実行することによって生じる規則的なトナー固着を、第２の動作モードを実行することにより解消することができる。トナーの掻き取り効果を高めるためには、第２の動作モードでは凸部にトナーを担持させないことが望ましい。
【００１５】
また、前記２つの回転動作モードのそれぞれで、前記トナー担持ローラに担持したトナーにより前記潜像担持体上の静電潜像を現像するようにしてもよい。このようにすれば、２つの回転動作モードのいずれによっても静電潜像を現像することができ、しかも、２つの回転動作モードを切り替えて実行することにより、規則的なトナー固着を互いに打ち消すことができる。
【００１６】
また、前記トナー担持ローラが、前記回転軸周りに回転しながら前記シール部材に対し相対的に前記配列ピッチの１／２以上移動するようにしてもよい。このような構成によれば、トナー担持ローラとシール部材とが当接した状態のまま、それらの相対的な位置を軸方向に変化させることにより、シール部材表面に付着したトナーをトナー担持ローラの表面で掻き取ることができる。この場合にも、トナー担持ローラとシール部材との相対移動量を凸部配列ピッチの半分以上とすることで、規則的なトナー付着を打ち消すことができる。
【００１７】
この態様において、前記シール部材に対する前記トナー担持ローラの相対移動量が、前記配列ピッチ以上であることがより好ましい。こうすることにより、シール部材に付着したトナーをより確実に掻き取ることができる。
【００１８】
また、前記トナー担持ローラが停止状態からその回転速度が所定の定常速度に至るまでの加速時、および、前記トナー担持ローラが前記定常速度で回転する状態から停止状態に至る減速時の少なくとも一方、前記トナー担持ローラが前記シール部材に対し相対的に移動するようにしてもよい。静電潜像を現像する際にはトナー担持ローラを定常速度で回転させるとともに、軸方向におけるシール部材との相対位置を移動させないことが、良好な画質を得る上で好ましい。一方、トナー担持ローラの加速時および減速時にはこのような制限はないので、この期間にトナー担持ローラとシール部材とを相対移動させてシール部材に付着したトナーを掻き取るようにすれば、画像形成のスループットを低下させることなく、付着トナーを除去することができる。
【００１９】
また、前記トナー担持ローラと前記シール部材とを相対的に前記軸方向に沿って往復移動させる除去動作シーケンスを有するようにしてもよい。こうすることにより、シール部材に固着したトナーをより確実に除去することが可能となる。
【００２０】
このような相対移動を実現するためには、例えば、前記トナー担持ローラを所定の回転方向に回転させるための駆動力を発生する駆動部と、一方歯車が前記駆動部に連結され、他方歯車が前記トナー担持ローラに固着されて、前記駆動力を前記トナー担持ローラに伝達するとともに、該駆動力に起因して前記トナー担持ローラに前記軸方向のスラストを生じさせる歯車対と、前記駆動力に起因する前記トナー担持ローラのスラスト方向とは反対方向に前記トナー担持ローラを付勢する付勢部材とを備え、前記駆動部、前記歯車対および前記付勢部材が、前記移動手段を構成するようにしてもよい。
【００２１】
このような構成によれば、歯車対によって生じるスラストと、付勢部材による付勢力とのバランスによってトナー担持ローラの軸方向位置が変化する。すなわち、駆動部によりトナー担持ローラが回転駆動されていない状態では、トナー担持ローラは付勢部材により軸方向の一方側に付勢されている。ここで、駆動部からの駆動力が歯車対を介してトナー担持ローラに伝達されると、トナー担持ローラには軸方向のスラストが生じる。このスラストの方向は付勢部材による付勢方向とは反対であるので、トナー担持ローラは軸方向に移動することになる。また、駆動を停止すると付勢部材の付勢力により元の位置に移動する。このように、簡単な構成によりトナー担持ローラを軸方向に移動させることができる。なお、この移動はトナー担持ローラの定常回転時には生じず、加速時および減速時のみに生じる点でも好都合である。
【００２４】
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、ハウジングに貯留したトナーを、回転軸に平行な軸方向およびこれに直交し周面に沿った周方向に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成し、しかも前記各凸部の頂面は前記トナー担持ローラ表面の移動方向における前方側に突出した尖端部を有しているローラ状のトナー担持ローラに担持させ、潜像担持体上に静電潜像を担持させるとともに、前記トナー担持ローラを回転させて前記潜像担持体との対向位置に前記トナーを搬送し、該静電潜像をトナーにより現像し、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、前記トナー担持ローラ表面にシール部材を当接させて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回転させる回転動作モードとして、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シール部材と前記トナー担持ローラとの相対位置を前記凸部の前記軸方向における配列ピッチの１／２の奇数倍だけ異ならせた２つの回転動作モードを有し、これらの回転動作モードを切り替えて実行することを特徴としている。
【００２５】
このように構成された発明では、上記した画像形成装置の発明と同様に、シール部材に生じる規則的なトナー付着を、２つの回転動作モードを実行することにより打ち消すことができる。そのため、シール部材への局所的なトナー付着に起因するトナー漏れやフィルミング等の問題を防止することができる。
【００２６】
また、ハウジングに貯留したトナーを、回転軸に平行な軸方向およびこれに直交し周面に沿った周方向に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ローラ状のトナー担持ローラに担持させ、潜像担持体上に静電潜像を担持させるとともに、前記トナー担持ローラを回転させて前記潜像担持体との対向位置に前記トナーを搬送し、該静電潜像をトナーにより現像し、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、前記トナー担持ローラ表面にシール部材を当接させて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回転させながら、前記シール部材に対し前記凸部の前記軸方向における配列ピッチの１／２以上相対的に移動させる除去動作を実行するようにしてもよい。
【００２７】
このような構成によれば、トナー担持ローラを回転させながら、その軸方向におけるシール部材との相対位置を変化させることにより、シール部材に付着したトナーを除去することができる。そのため、シール部材への局所的なトナー付着に起因するトナー漏れやフィルミング等の問題を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明にかかる画像形成装置の４つの実施形態について説明する。これらの実施形態は、後述するように現像器の構造および動作の一部が異なるものの、基本的な装置構成および動作は同一である。そこで、ここでは各実施形態に共通する装置の基本構成およびその動作についてまず説明し、その後に各実施形態の特徴部分について説明する。なお、各実施形態において同一の構成には同一の符号を付している。
【００２９】
図１はこの発明を好適に適用可能な画像形成装置の構成例を示す図である。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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。後の説明のために、斜め方向の凸部４４１の配列方向がＸ方向に対してなす角を符号αにより表す。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
次に、本発明の主題であるシール部材４７へのトナー固着の問題について検討する。上記したトナーの固着などの問題は、規制ブレード４６や現像ローラ４４だけでなく、シール部材４７に対しても起こり得る問題である。図４（ａ）に示すように、シール部材４７は現像ローラ４４表面にトレイル方向に当接されている。このような構成は現像器外へのトナー飛散を防止する上で必要なものであるが、結果的に現像ローラ４４上のトナーが現像ローラ４４とシール部材４７とに挟まれて押圧され、現像ローラ４４やシール部材４７へのトナー固着を招くおそれがある。
【００５７】
図６はこの装置におけるトナー固着の様子を示す模式図である。図６（ａ）に示す矢印Ａ方向からシール部材４７の表面を観察したところ、図６（ｂ）に示すように、現像ローラ４４に当接しているシール部材４７の表面領域において、現像ローラ４の回転方向Ｄ4における上流側端部４７１から下流側端部４７２に向けて尾を引くように、スジ状にトナーが固着していることが認められた。このスジは、トナー粒子およびトナー粒子から脱落した外添剤がシール部材４７上で互いに凝集または融着したものである。また、このスジは軸方向（Ｘ方向）に周期的に現れており、その周期は現像ローラ４４表面の凸部４４１の配列ピッチと相関性がある。このことから、以下のようなモデルにより現象を説明することができる。
【００５８】
図７はトナー固着モデルを示す図である。図７（ａ）に示すように、現像ローラ４４表面に設けられた凸部４４１のそれぞれは、現像ローラ４４の回転方向Ｄ4に沿った対角線を有する略菱形で、しかも前記したように円筒面の一部を成す頂面４４１１を有している。この頂面４４１１が現像ローラ４４の回転により矢印方向Ｄ4に移動すると、その尖端部４４１２が最初にシール部材４７と当接することになる。このように尖った尖端部４４１２はシール部材４７に付着したトナーを掻き取る作用を有し、掻き取られたトナーは凸部４４１の稜線に沿って左右に押しやられてゆくと考えられる。
【００５９】
図７（ｂ）に示すように、この現像ローラ４４では、凸部の頂面４４１２が軸方向（Ｘ方向）およびそれに直交する現像ローラ４４表面の移動方向（周方向）Ｄ4に沿って規則的に配置されているため、シール部材４７表面のうち各頂面４４１１の尖端部４４１２と当接する位置と、当接しない位置とがＸ方向に交互に現れる。このため、尖端部４４１２と当接する位置では効果的に付着トナーが除去される一方、尖端部４４１２との当接がない位置では、トナー除去効果が少ないことに加えて周辺からの除去トナーが流れ込んでくることとなる。その結果、シール部材表面にはスジ状の周期的なトナー固着が生じる。
【００６０】
軸方向における凸部４４１の配列ピッチを符号Ｐにより表す。ここでいう配列ピッチは、軸方向に一列に並んだ各凸部のうちの隣接するものの間のピッチを指すのではなく、図７（ｂ）に示すように、互いに隣接する列にそれぞれ属する凸部同士の軸方向の距離を指している。シール部材４７上のトナー付着も同じピッチＰで生じるが、各尖端部４４１２に対応する位置ではトナー付着量が最も少なく、それらの間に対応する位置でトナー付着量が最も多くなる。すなわち、シール部材４７上においては、尖端部４４１２に対応する位置から軸方向に（Ｐ／２）だけずれた位置でトナー付着量が最大となる。
【００６１】
図８はトナー固着を解消するための基本原理を説明する図である。上記のようにシール部材４７上で周期的に生じるトナー固着を解消するためには、例えば図８（ａ）の破線矢印で示すように、現像ローラ４４上の各尖端部４４１２がトナー固着によりシール部材４７上に生じたスジを横切るように、現像ローラ４４とシール部材４７とを相対的に移動させることが考えられる。こうすることで、現像ローラ４４に設けた凸部の尖端部４４１２が固着したトナーを掻き取ることが期待される。このような動きは、現像ローラ４４をシール部材４７に当接させた状態で、現像ローラ４４を方向Ｄ4に回転させながら、現像ローラ４４とシール部材４７とを軸方向に相対移動させることによって実現可能である。以下に説明する本発明の第１および第２実施形態は、この原理に基づいてトナー固着の解消を図るものである。
【００６２】
また、トナー固着を解消する別の方法として、図８（ｂ）の破線矢印で示すように、トナー固着により生じたシール部材４７上のスジに凸部の尖端部４４１２を当接させて現像ローラ４４を回転させることが考えられる。こうすることで、尖端部４４１２が固着したトナーを掻き取ることが期待される。このような動きは、現像ローラ４４とシール部材４７との間を軸方向に相対移動させて現像ローラ４４を回転させることにより得られる。以下に説明する本発明の第３および第４実施形態は、この原理に基づいてトナー固着の解消を図るものである。以下、各実施形態について説明する。
【００６３】
図９は第１実施形態における現像ローラの駆動機構を示す図である。現像ローラ４４のシャフト４４０は現像器のハウジング４１に回転自在に軸着されており、その一方端には歯車４２１ａが固着されている。この歯車４２１ａは、もう１つの歯車４２１ｂと歯合されて１対の歯車対４２１をなしている。歯車４２１ｂはモータ４２２に連結されており、ＣＰＵ１０１からの制御指令に基づきモータ４２２が回転すると、その回転力が歯車対４２１を介してシャフト４４０に伝達されて、これにより現像ローラ４４が所定の回転方向Ｄ4に回転する。
【００６４】
なお、歯車４２１ｂおよびモータ４２２は現像器４Ｋ等に搭載されているのではなく、装置本体側に取り付けられている。そして、ロータリー現像ユニット４の回転により現像器４Ｋが現像位置に位置決めされたときに、装置本体側の歯車４２１ｂが現像器側の歯車４２１ａと歯合することにより、装置本体側のモータ４２２によって現像ローラ４４を回転駆動することが可能となる。
【００６５】
シャフト４４０の端面には、リン青銅やステンレスなどの弾性を有する導体板により形成された電極板１４１が圧接されている。この電極板１４１はバイアス用電源１４０に接続されており、バイアス用電源１４０から出力される現像バイアス電圧Ｖｂは電極板１４１およびシャフト４４０を介して現像ローラ４４に印加される。
【００６６】
また、電極板１４１はその弾性によりシャフト４４０を（−Ｘ）方向、つまり図の左方向に向けて付勢する機能も有している。この付勢力により、現像ローラ４４が停止した状態では、現像ローラ４４は（−Ｘ）方向、つまり図９において左方に押しやられた状態となっている。
【００６７】
歯車対４２１は、はすば歯車であり、モータ４２２が回転するとシャフト４４０にＸ方向のスラストが生じるように構成されている。このため、モータ４２２が回転すると、現像ローラ４４には回転力とともに、電極板１４１の付勢力に抗してＸ方向（図において右方向）に変位させようとする力が加えられる。つまり、この構成によれば、現像ローラ４４を回転させるべくモータ４２２の駆動力が歯車４２１ａに与えられたとき、現像ローラ４４は回転速度を上げながら次第にＸ方向に変位してゆく。また、回転駆動が停止されると、回転速度の低下とともに現像ローラ４４は（−Ｘ）方向に変位することとなる。
【００６８】
ハウジング４１には、回転に伴う現像ローラ４４の右方向への移動量を規制するための規制部４１３が突設されており、現像ローラ４４が停止した状態で、現像ローラ４４の端面と規制部４１３とのギャップが値Ｄmに保たれている。このように、スラストによる現像ローラ４４の変位量の最大値Ｄmが規制部４１３により規制されている。
【００６９】
図１０は現像ローラの回転速度と軸方向変位量との関係を示す図である。モータ４２２を回転させて、現像ローラ４４の回転速度Ｎを次第に上げてゆくと、これに伴って現像ローラ４４はＸ方向に変位し、軸方向変位量Ｄが増加してゆく。現像ローラ４４の端面が規制部４１３に当接する時刻ｔ1において、変位量Ｄはそれ以上増加しなくなる。このときの変位量は値Ｄmである。また、このときの回転速度を符号Ｎ0で表す。
【００７０】
現像ローラ４４に現像バイアス電圧を印加して感光体２２上の静電潜像を現像する現像動作の期間（時刻ｔ2からｔ3まで）は、現像ローラ４４の回転速度を定常速度Ｎsに保持する。こうすることで、感光体２２との対向位置に搬送されるトナーの量を一定に維持して画像濃度の変動を防止することができる。また、このときの回転速度Ｎsは、変位量の増加が停止する回転速度Ｎ0よりも大きな値となるようにする。こうすることで、現像動作中における回転速度の変動が軸方向変位量の変動を招くのを防止することができる。現像動作が終了すると現像ローラ４４の回転は停止される。回転速度Ｎの低下に伴って、現像ローラ４４の軸方向変位量Ｄも次第に減少する。
【００７１】
以上のように、この実施形態では、現像ローラ４４が停止状態から定常速度Ｎsに達するまでの加速期間、および、定常速度Ｎsで回転している状態から停止するまでの減速期間に、現像ローラ４４を軸方向に変位させるようにしている。これにより、現像ローラ４４に設けた凸部４４１の尖端部４４１２とシール部材４７との間では、図８（ａ）に示すような斜め方向の相対移動が生じ、その結果、シール部材４７表面の固着トナーが尖端部４４１２により掻き取られて除去される。このように、この実施形態では、現像ローラ４４の加速時および減速時に現像ローラ４４を軸方向に変位させることで、シール部材４７表面のトナー固着を解消することができる。このため、トナー固着に起因するトナー漏れやフィルミング等を防止することができる。
【００７２】
また、このような現像ローラ４４の変位を、現像ローラ４４を回転駆動するための歯車対４２１によって生じるスラストと、現像ローラ４４に現像バイアス電圧Ｖｂを印加するための電極板１４１の弾性による付勢力とによって実現しているので、変位を生じさせるための新たな構成を必要とせず、シール部材４７表面のトナー固着を簡単な装置構成で効果的に解消することができる。
【００７３】
また、現像ローラ４４の加速・減速の度に固着トナーの除去が行われるので、シール部材４７表面にトナーが強固に固着する前に、これを除去することができる。また現像動作のスループットを低下させたり、画像品質に悪影響を及ぼすなどの弊害も一切生じない。
【００７４】
なお、図１０に示すように、現像ローラ４４の加速時および減速時には現像ローラ４４に現像バイアス電圧を印加しないことが望ましい。その理由は以下の通りである。この実施形態では現像ローラ４４表面の凹部４４２のみにトナーが担持されているが、現像ローラ４４に現像バイアス電圧Ｖｂを印加すると、感光体２２との対向位置に形成される現像ギャップにおいて現像ローラ４４表面のトナーが飛翔する。その結果、現像ギャップを過ぎて現像ローラ４４表面に戻るトナーの一部が凸部４４１に付着することがある。このような凸部４４１に担持されたトナーがシール部材４７に押し付けられて新たな固着を生じさせる可能性がある。また、トナーが尖端部４４１２を覆うことで掻き取り効果を低下させてしまう可能性がある。これらを防止してトナーの掻き取りを効果的に行うために、凸部４４１にはトナーが存在しないことが望ましく、このためには現像バイアスを印加しないことが有効である。
【００７５】
加速時・減速時における現像ローラ４４の軸方向の最大変位量Ｄmについて説明する。現像動作時にシール部材４７に生じるスジ状のトナー固着を解消するという目的のためには、最大変位量Ｄmは、原理的に凸部４４１の配列ピッチの半分以上、すなわち（Ｐ／２）以上を必要とする。トナー固着によるスジは尖端部４４１２に対応する位置から（Ｐ／２）だけずれた位置に生じるからである。ただし、より確実にトナーを除去するためには、最大変位量Ｄmを凸部４４１の配列ピッチＰ以上とすることが好ましい。こうすることで、現像ローラ４４と当接するシール部材４７の表面領域のほぼ全面が尖端部４４１２によって摺擦されることになるからである。例えば、凸部４４１の配列ピッチＰが７０μｍであれば、現像ローラ４４の最大変位量Ｄmを１００μｍ程度とすることができる。
【００７６】
図１１は現像ローラの回転速度と変位速度との関係を示す図である。現像ローラ４４の軸方向への変位速度は、現像ローラ４４表面の周方向への移動速度よりも遅いことが望ましい。同じ最大変位量Ｄmであっても、現像ローラ４４の回転開始とともに現像ローラ４４の変位量Ｄが短時間で最大変位量Ｄmに達してしまうと、シール部材４７上の固着トナーが尖端部４４１２により摺擦される時間が短くなり、高い除去効果が得られないからである。すなわち、図１１（ａ）に示すように、シール部材に対する尖端部４４１２の移動方向を符号Ｄ5により表すとすると、方向Ｄ5が軸方向（Ｘ方向）に対してなす角βができるだけ大きい方が好ましい。
【００７７】
特に、図１１（ｂ）に示すように、尖端部４４１２の移動方向Ｄ5が斜め方向の凸部４４１の配列方向と一致する、つまり角βと角α（図５参照）とが一致することは好ましくない。この場合、各尖端部４４１２の軌跡が互いに重なってしまい、掻き取り効果が限定的になってしまうからである。本実施形態では、現像ローラ４４の加速時および減速時に軸方向への変位を行わせており、回転速度は一定でないのでこのような問題は生じない。
【００７８】
次にこの発明にかかる画像形成装置の第２実施形態について説明する。この実施形態の装置構成は、上記した第１実施形態のものと全く同じである。第２実施形態の装置は、シール部材４７に固着したトナーの掻き取りをより確実に行うためのクリーニング動作シーケンスを設けている点で第１実施形態と相違している。
【００７９】
図１２は第２実施形態におけるクリーニング動作を示す図である。上記したように、現像器４Ｋの構成を図９に示すものとすることにより、加減速時に現像ローラ４４を軸方向に変位させてシール部材４７に付着したトナーを除去することができる。この実施形態では、図１２に示すように、現像ローラ４４の加速・減速を繰り返すことによって現像ローラ４４を左右に変位させ、これによりシール部材４７上のトナーの掻き取り効果をさらに高めている。この間、現像ローラ４４には現像バイアス電圧を印加しない。
【００８０】
この動作において、現像ローラ４４の回転速度の上限は値Ｎ0またはこれより少し大きな値とすることが望ましい。図１０に示したように、回転速度Ｎ0のとき軸方向における現像ローラ４４の変位量は最大値Ｄmとなり、これ以上に回転速度を上げても変位量は増えずトナー掻き取り効果の点で利点がない。むしろ次のような弊害が考えられる。第１に、回転速度をＮ0より大きくすると、もはや現像ローラ４４の変位量は変化しないため、軸方向における現像ローラ４４とシール部材４７との相対位置が変化しないまま現像ローラ４４の回転が行われることになる。このことは、シール部材４７へのトナー固着を促進させてしまう原因となる。第２に、広い速度範囲で回転速度を変化させる必要があり、モータ４２２への負荷が大きくなってしまう。
【００８１】
図１３はクリーニング動作の実施タイミングを示すフローチャートである。クリーニング動作の実行中は現像動作を行うことができないので、むやみにクリーニング動作を行うと現像動作のスループットを低下させてしまう。これを防止するため、この実施形態では次のようにしている。
【００８２】
装置に外部からの画像形成指令が与えられると（ステップＳ１０１）、エンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧ各部を制御して画像形成動作を実行し、指令に応じた画像を形成する（ステップＳ１０２）。そして、現在装着されている現像器を使用してこれまでに形成した画像枚数の積算値を算出し（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０１に戻る。ここで、新たな画像形成指令が与えられれば再び画像形成動作を実行するが、そうでなければ、算出された積算画像形成枚数が所定の閾値を超えたかどうかを判断する（ステップＳ１１１）。ここでは、各現像器で形成可能な画像の最大枚数を６０００枚として、閾値を１０００枚から５０００枚まで１０００枚刻みで設定しているものとする。
【００８３】
画像形成枚数が閾値に達していなければ、ステップＳ１０１に戻り、新たな画像形成指令が与えられるのを待つ。一方、画像形成枚数が閾値を超えたときには、引き続いてクリーニング動作を実行する（ステップＳ１１２）。このクリーニング動作は、上記したように、現像バイアス電圧を印加せずに現像ローラ４４の回転速度Ｎ0までの加速および減速を所定回数繰り返す動作である。クリーニング動作を終了すれば、ステップＳ１０１に戻って新たな画像形成指令が与えられるのを待つ。
【００８４】
このようにすれば、画像形成枚数が１０００枚に達するごとにクリーニング動作が実行されることになる。これにより、加速・減速時の摺擦のみでは取り切れなかった固着トナーについても確実に除去することが可能となる。また、クリーニング動作については、画像形成枚数が閾値に達したときに直ちに実行するのではなく、画像形成指令が与えられていないときに実行するようにしているので、画像形成のスループットを低下させることがない。
【００８５】
次に、この発明にかかる画像形成装置の第３および第４実施形態について説明する。上記した第１および第２実施形態では、現像ローラ４４を回転させながら現像ローラ４４を軸方向に変位させることによってシール部材４７表面に付着したトナーを掻き取るようにしている。これに対し、以下に説明する第３および第４実施形態では、軸方向における現像ローラ４４とシール部材４７との相対位置を異ならせた２つの回転動作モードで現像ローラ４４を回転させることにより、スジ状のトナー固着を解消するようにしている。
【００８６】
図１４は第３および第４実施形態における２つの回転動作モードを示す図である。図１４（ａ）に示す第１の動作モードと、図１４（ｂ）に示す第２の動作モードとの間では、軸方向（Ｘ方向）における各尖端部４４１２の位置が、凸部の配列ピッチＰの約１／２だけずれている。このようにするためには、２つのモードの間で、軸方向における現像ローラ４４とシール部材４７との相対位置を（Ｐ／２）の奇数倍だけ変化させればよい。このようにした２つの回転動作モードで現像ローラ４４を回転させることにより、一方の回転動作モードにより生じたスジ状のトナー固着を他方の回転動作モードを実行して解消することが可能となる。
【００８７】
図１５は第３実施形態における現像ローラの駆動機構を示す図である。この実施形態では、モータ４２２の回転力を現像ローラ４４のシャフト４４０に伝達する歯車対４２３（４２３ａ，４２３ｂ）が平歯車により構成されている。このためシャフト４４０にスラストは生じない。一方、これに代えて、シール部材４７ａが軸方向に移動可能に構成されており、その一方端部に、エンジンコントローラ１０により制御されて、シール部材４７ａをＸ方向に所定量移動させるためのアクチュエータ４８が取り付けられている。このアクチュエータとしては、例えば圧電素子やソレノイドなど、シール部材４７ａを一軸方向に沿って所定量移動させることができるものであればよい。つまり、この実施形態では、軸方向における現像ローラ４４の変位はなく、代わってシール部材４７ａが、エンジンコントローラ１０からの制御指令に応じて軸方向に移動するように構成されている。
【００８８】
図１６は第３実施形態の装置の動作を示すフローチャートである。この実施形態では、まずシール部材４７ａの軸方向位置を所定の初期位置に設定する（ステップＳ２０１）。そして、外部から画像形成指令が与えられるのを待ち（ステップＳ２０２）、画像形成指令が与えられると、現像ローラ４４を回転させながら（第１の回転動作モード）、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Ｓ２０３）。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Ｓ２０４）。
【００８９】
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Ｓ２０５）。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Ｓ２０２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、アクチュエータ４８を制御して、軸方向における現像ローラ４４に対するシール部材４７ａの位置を変化させる（ステップＳ２０６）。ここでの位置変化量は、上記したように現像ローラ４４における凸部の配列ピッチＰの半分の奇数倍とする。例えば配列ピッチＰが７０μｍであるとすると、シール部材４７ａの位置変化量は例えば３５μｍ、１０５μｍなどとすることができる。この程度の位置の移動であれば、装置の動作に影響することはほとんどない。
【００９０】
こうしてシール部材４７ａの位置を変えてからステップＳ２０２に戻って上記処理を繰り返す。すなわち、新たな画像形成指令が来れば、それに対応して画像を形成する（第２の回転動作モード）。そして、積算画像形成枚数が次の閾値を超えたと判断されると（ステップＳ２０５）、再びアクチュエータ４８を制御して、今度は軸方向におけるシール部材４７ａの位置を初期位置に戻す。これを繰り返すことにより、この実施形態では、所定の画像形成枚数ごとに、現像ローラ４４とシール部材４７ａとの軸方向における相対位置が２つの位置の間で交互に変化することになる。これら２つの位置では、現像ローラ４４表面の先端部４４１２は、スジ状のトナー付着を互いに打ち消すように作用する。
【００９１】
以上のように、この実施形態では、現像ローラ４４を回転させる回転動作モードとして、軸方向における現像ローラ４４とシール部材４７ａとの相対位置が、凸部４４１の配列ピッチＰの１／２の奇数倍だけ異なる２つの回転動作モードを設けている。そして、所定の画像形成枚数ごとにこれら２つの回転動作モードを切り替えながら画像を形成する。こうすることで、現像ローラ４４とシール部材４７ａとの軸方向における位置を固定したまま画像形成を行う場合に生じる、シール部材４７ａ表面の周期的なトナー固着を解消することができる。このため、トナー固着に起因するトナー漏れやフィルミング等を防止することができる。
【００９２】
また、シール部材４７ａの位置の切り替えは画像形成動作の合間に行うので、現像動作中にはシール部材４７ａを動かすことはなく、画像品質への悪影響は生じない。また、シール部材４７ａの移動はアクチュエータ４８によって極めて短い時間で行うことができるので、画像形成のスループットを低下させることもない。また、２つの位置で使用することによってシール部材４７ａの局所的な磨耗を抑制することができ、現像器の長寿命化を図ることができる。
【００９３】
図１７は第４実施形態の装置の動作を示すフローチャートである。上記した第３実施形態では、軸方向におけるシール部材４７ａの位置を変えた２つの回転動作モードのそれぞれで、静電潜像を現像する現像動作を行っている。これに代えて、以下に説明する第４実施形態では、第３実施形態と同一構成の現像器（図１５）を用いて、１つの回転動作モードで現像動作を行う一方、もう１つの回転動作モードでは現像動作を行わず、クリーニング動作のみを行う。
【００９４】
すなわち、この実施形態では、外部から画像形成指令が与えられると（ステップＳ３０１）、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とともに（ステップＳ３０２）、積算画像形成枚数を算出する（ステップＳ３０３）。そして、ステップＳ３０１に戻り、新たな画像形成指令があればそれに応じて再び画像形成動作を実行する。
【００９５】
一方、新たな画像形成指令が与えられていないとき、積算画像形成枚数が所定の閾値（例えば１０００枚ごと）に達したかどうかを判断する（ステップＳ３１１）。ここで、閾値に達していなければ再びステップＳ３０１に戻るが、閾値を超えた場合には、クリーニング動作として、アクチュエータ４８によるシール部材４７ａの軸方向位置を変更し（ステップＳ３１２）、その状態で、現像バイアス電圧を印加せずに現像ローラ４４を所定時間回転させ（ステップＳ３１３）、さらにシール部材４７ａの位置を元に戻す（ステップＳ３１４）、という一連の動作を実行する。
【００９６】
以上のように、この実施形態では、軸方向におけるシール部材４７ａの位置を異ならせた２つの回転動作モードのうち、一方を現像動作において使用し、他方をクリーニング動作において使用するようにしている。このようにしても、現像動作において生じたシール部材４７ａ表面のトナー固着を、クリーニング動作を実行することによって解消することが可能である。
【００９７】
この場合、クリーニング動作においては現像ローラ４４への現像バイアス電圧の印加を停止することができるので、現像ローラ４４表面の凸部４４１にトナーを担持させない状態でその先端部４４１２をシール部材４７ａに当接させることができるので、高いトナー掻き取り効果を得ることができる。また、現像動作における現像ローラ４４とシール部材４７ａとの相対的な位置関係は常に同じであるので、例えば現像ローラ４４に担持させるトナー層の軸方向における幅に関しては、この位置関係のみを想定して設定することができる。
【００９８】
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、現像ローラ４４およびシール部材４７，４７ａ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、モータ４２２、歯車対４２１，４２３および電極板１４１がそれぞれ本発明の「駆動部」、「歯車対」および「付勢部材」として機能しており、これらが一体として本発明の「移動手段」として機能している。また、上記第３および第４実施形態においては、アクチュエータ４８が本発明の「移動手段」として機能している。また、これらの実施形態におけるクリーニング動作が本発明の「除去動作」に相当している。
【００９９】
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、上記第１および第２実施形態では現像ローラ４４を軸方向に移動させる一方、第３および第４実施形態ではシール部材４７ａを軸方向に移動させるようにしているが、これに限定されない。本発明の思想によれば、現像ローラ４４とシール部材４７，４７ａとの相対的な位置関係を軸方向に変化させることが重要であり、現像ローラ４４とシール部材４７，４７ａとのいずれを移動させてもよく、また双方を移動させるようにしてもよい。ただし、特に現像ローラ４４を軸方向に移動させた場合、現像ローラ４４に当接する他の部材、すなわち供給ローラ４３や規制ブレード４６に対しても、現像ローラ４４が相対的に移動することとなるため、これらの部材へのトナー固着をも解消することが期待される。
【０１００】
また、現像ローラ４４またはシール部材４７，４７ａを移動させるための機構についても、上記したものに限定されない。例えば上記第１および第２実施形態では、はすば歯車によって生じるスラストを利用して現像ローラ４４を変位させるようにしているが、シャフト４４０にスラストを生じさせることのできる他の歯車、例えばかさ歯車やねじ歯車を用いてもよく、またアクチュエータによって現像ローラ４４を変位させるようにしてもよい。
【０１０１】
また、上記第１および第２実施形態では、電極板１４１の弾性を利用してシャフト４４０を（−Ｘ）方向に付勢しているが、現像バイアス電圧を現像ローラに印加するための電極と、シャフトを付勢するための構成とをそれぞれ個別に設けるようにしてもよい。
【０１０２】
また、上記第２および第４実施形態を組み合わせて、次のようなクリーニング動作とすることも可能である。すなわち、図１５の構成において、アクチュエータ４８によるシール部材４７ａの軸方向への移動を、現像ローラ４４表面の移動速度に比べてゆっくり行うようにする。このようにすると、シール部材４７ａの移動の過程で凸部の尖端部４４１２がシール部材４７ａ表面の固着トナーによるスジを斜めに横切ることによる掻き取り効果と、先端部４４１２が固着トナーを摺擦した状態で現像ローラ４４の回転が所定時間維持されることによる掻き取り効果とがともに得られることとなる。
【０１０３】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】この発明を好適に適用可能な画像形成装置の構成例を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】現像器の外観を示す図。
【図４】現像器の構造および現像バイアス波形を示す図。
【図５】現像ローラおよびその表面の部分拡大図を示す図。
【図６】この装置におけるトナー固着の様子を示す模式図。
【図７】トナー固着モデルを示す図。
【図８】トナー固着を解消するための基本原理を説明する図。
【図９】第１実施形態における現像ローラの駆動機構を示す図。
【図１０】現像ローラの回転速度と軸方向変位量との関係を示す図。
【図１１】現像ローラの回転速度と変位速度との関係を示す図。
【図１２】第２実施形態におけるクリーニング動作を示す図。
【図１３】クリーニング動作の実施タイミングを示すフローチャート。
【図１４】第３および第４実施形態における２つの回転動作モードを示す図。
【図１５】第３実施形態における現像ローラの駆動機構を示す図。
【図１６】第３実施形態の装置の動作を示すフローチャート。
【図１７】第４実施形態の装置の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１０５】
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、  ４７，４７ａ…シール部材（シール部材）、  ４８…アクチュエータ（移動手段）、  １４１…電極板（付勢部材、移動手段）、  ４２１，４２３…歯車対（歯車対、移動手段）、  ４２２…モータ（駆動部、移動手段）、  ４４１…（現像ローラ表面の）凸部、  ４４２…（現像ローラ表面の）凹部、  ４４１２…（凸部頂面の）尖端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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