JP2006313291A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像領域に飛翔現像剤規制部材を配置した際に生じる問題を解決し、高品位な画像を安定して形成することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】静電潜像が形成される像担持体１と、像担持体１と非接触に対向して回転し、現像剤を担持搬送する現像剤担持体１１を有し、像担持体１と現像剤担持体１１との間に振動電界を形成して、像担持体１上に形成した静電潜像を可視化する現像装置１０と、像担持体１と現像剤担持体１１の最近接点近傍に配設した飛翔現像剤規制部材１２と、を備えた画像形成装置において、現像剤担持体１１の回転停止時に像担持体１と現像剤担持体１１との間に振動電界を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電子写真方式、静電記録方式などを利用して像担持体上に静電潜像を形成し、この像担持体上に形成した静電潜像を、現像装置に設けた現像剤担持体上に担持した現像剤にて現像して可視化する画像形成装置に関し、特に、像担持体と現像剤担持体との間に所定の間隔を設け、振動電界により現像剤を飛翔させ現像を行う現像装置を有する画像形成装置に関するものである。

図１４に、現像剤として非磁性一成分現像剤を使用した非磁性一成分非接触現像方式を採用した従来の画像形成装置の一例を示す。

本例にて、画像形成装置は、像担持体としての通常ドラム状とされる電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）１は、矢印Ｒ１方向に回転し、一次帯電器２にて一様に帯電される。次に、外部装置より入力された画像情報に対応して露光装置３より感光ドラム１上に光照射を行い、潜像を形成する。この感光ドラム１上の静電潜像は、現像装置１０の現像容器１０ａ内に収容された、一次帯電器２の印加電圧と同極性の摩擦帯電極性を有する現像剤（以下、「トナー」という。）Ｔにより可視像、即ち、トナー像とされる。前記トナー像は、転写バイアス電源４ａに接続された転写帯電器４にて転写材Ｑに転写される。

トナー像が転写された転写材Ｑは、感光ドラム１より分離され、続いて定着装置６に搬送されて、定着後に永久像となる。また、転写帯電器４で転写されずに残った感光ドラム１上の現像剤Ｔは、クリーニング装置５にて除去され、感光ドラム１は次の画像形成プロセスに供される。

トナーＴは、本例では、負帯電性であり、かつ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどとされるいずれかの顔料を含有した負帯電性非磁性一成分現像剤である。

本例にて現像装置１０には、各種形状に加工された板状或いはスクリュー等からなるトナー撹拌部材１５が図中矢印Ｒ４の方向に回転して存在しており、現像容器１０ａのトナー収納部中のトナーＴを現像剤担持体としての矢印Ｒ２方向に回転する現像ローラ１１へ搬送している。

現像容器１０ａ内には、現像容器仕切り板１６が設けられている。仕切り板１６の高さは、常に一定量のトナーを現像ローラ１１近傍に配置された現像剤供給、剥ぎ取りローラ（以下、「ＲＳローラ」という。）１４上に供給すべく適正化されている。

非磁性一成分現像法においては、磁力によるトナー供給が不可能となるため、現像ローラ１１にはウレタンスポンジ製のＲＳローラ１４が当接されている。ＲＳローラ１４は、矢印Ｒ３方向に回転し、矢印Ｒ２方向に回転する現像ローラ１１に対してニップ部（当接部）でカウンタ方向に回転する。これにより、ＲＳローラ１４は、トナーＴを現像ローラ１１上に供給すると同時に、感光ドラム対向位置、即ち、現像位置Ａを通過しても現像されなかった現像ローラ１１上のトナーを剥ぎ取っている。

現像ローラ１１には、現像剤量規制部材として規制ブレード１３が当接されており、現像ローラ１１上のトナー量を規制してトナー薄層を形成し、現像領域（ドラム対向位置）Ａに搬送されるトナー量を規定している。現像領域Ａに搬送されるトナー量は、現像ローラ１１上に接触する規制ブレード１３の当接圧や当接長さ等により決定される。

規制ブレード１３は、厚さ数百μｍのリン青銅・ステンレス等の金属薄板上に接着或いは溶着されており、金属薄板の弾性によって規制ブレード１３は均一に現像ローラ１１に当接されているチップブレードである。このとき金属薄板の材質、厚さ、侵入量、設定角によって規制ブレード１３の当接条件が決定される。

また、上記現像ローラ１１は、現像領域Ａで上記感光ドラム表面と所定の間隔をおいて対向し、現像バイアス電源１８から、ＤＣバイアスにＡＣバイアスが重畳された現像バイアスを印加することで振動電界を形成している。

上記の構成において所望の帯電量と所望の層厚で現像ローラ表面に付着して現像領域Ａに搬送されてきたトナーＴは、上記振動電界によって現像ローラ１１と感光ドラム１との間で往復運動を行うことで感光ドラム表面に形成された静電潜像を可視化する。

以上説明した画像形成装置においては、「はき寄せ」と呼ばれる画像不良が発生することがある。図１５を参照して「はき寄せ」について説明する。

図１５は、感光ドラム１と現像ローラ１１とが対向している現像領域Ａを拡大して示す。「はき寄せ」とは、図１５中、「Ｈ」で示すように、画像後端部にトナーが多く集まる現象である。

図１５に示すように、感光ドラム１と現像ローラ１１の間にＡＣバイアスを印加すると、樽型の電界が生じる。すると、現像ローラ表面に付着しているトナーＴは電界によって形成される電気力線に沿って、感光ドラム１と現像ローラ１１の間を往復運動するため、感光ドラム１と現像ローラ１１の最近接点よりも外側に向かって移動する。つまり、ＡＣバイアスを印加すると、現像領域Ａ内のトナーＴ１は常に現像領域外方向に移動する速度成分を持つようになる。

次に、感光ドラム１と現像ローラ１１が、それぞれ図１５中矢印Ｒ１、Ｒ２方向に回転し、又、感光ドラム１上には潜像が作られている場合、つまり、実際の現像中の場合について説明する。

図１５において、−１００Ｖの位置が潜像部分（α）であり、トナー像を形成する領域である。また、−５００Ｖは感光ドラムの基準電位であり、トナー像が形成されない領域（β）である。潜像部分（α）が現像領域Ａ内に達したとき、現像ローラ１１上のトナーは潜像部分（α）に付着していくが、上記したように飛翔トナーＴ１には現像領域外方向に移動する速度成分があるため、潜像部分（α）の上流側へと移動する。また、−１００Ｖと−５００Ｖの境目においては、−５００Ｖから−１００Ｖに向かう電界が生じている。それにより、潜像部分の上流側へと移動してきたトナーＴ１は、この境目で止まってしまう。そのため、潜像部分（α）の上流及び中央部よりも後端部のトナー量が多くなってしまう。このようにして、「はき寄せ」Ｈが形成される。

ここで、図１４を参照して、シート状の飛翔現像剤規制部材（以下、「Ｆシート」という。）１２について説明する。Ｆシート１２により、上述した「はき寄せ」を防止することができる。飛翔現像剤規制部材は、特許文献１に提案されている。

Ｆシート１２は数十μｍ〜数百μｍの厚みを持つＰＥＴ等の絶縁性材料であり、規制ブレード１３上に取り付けられたＦシート支持台１７により固定され、その先端は図１４に示すように現像領域Ａ内に侵入するように配置されている。このとき、Ｆシート１２の材質、厚み、Ｆシート支持台１７からの自由長、Ｆシート支持台１７の設定角度、からＦシート１２の配置条件が決定される。

上述したように、現像ローラ１１に対し交流バイアスを印加することで、トナーＴは往復運動を行いながら現像ローラ１１から感光ドラム１に飛翔する。この際、図１４に示すようにＦシート１２が現像領域Ａ内に侵入した状態では、現像領域上流側におけるトナーＴの往復運動が一部妨げられる。これにより前述したはき寄せの原因を抑制し、その防止が可能となる。

本例では、絶縁性シートを用いたが、一方では、はき寄せを改善するために像担持体である感光ドラム１と現像剤担持体である現像ローラ１１の間に、導電性を有する板状の電極部材を設けたものも提案されている（例えば特許文献２参照。）。
特開２００５−１０２７２号公報 特許第３３６６９６８号

しかしながら、現像領域Ａに絶縁性のＦシート１２を配置し振動電界によって現像を行う上記の現像装置においては以下の問題が発生する場合がある。

（１）Ｆシート付着トナーのボタ落ち現象
図１６は、現像領域ＡにＦシート１２を配置した際の現像領域Ａの拡大図である。

本例の現像装置により印字動作を行うと、図１６に示すように、Ｆシート１２の現像ローラ側（以下、「Ｆシート裏」という。）にトナーが付着する。印字枚数が多くなるにしたがいＦシート裏の付着トナー量も多くなっていき、ついにはＦシート裏の付着トナーが現像ローラ上のトナーコート層に落下する。このようにしてトナーボタ落ちが発生する。

その結果、現像ローラ上のトナーボタ落ち該当部においては、トナーコート層が通常部分よりも厚くなった状態で感光ドラム上に現像されるため、その部分で通常よりも画像濃度が濃くなる画像不良が発生する場合がある。

また上記トナーボタ落ちにより、現像ローラ上に落下したトナーが現像容器内にまで及び、現像容器内がトナーにより汚染されてしまう。

（２）Ｆシート先端に付着したゴミ等の異物が起因となる画像不良
図１７は、Ｆシート１２の先端に紙粉Ｐが付着した場合を示している。

このような紙粉は印字動作中に混入することが考えられる。図のように紙粉ＰがＦシート先端から垂れ下がり、現像ローラ上のトナー層に接触した状態では、接触部位のトナーＴ２の帯電状態及びトナーコート層の厚みが他の部位と比べて変化してしまう。これにより現像ローラ上のトナーコート層における紙粉接触部位では、現像時のトナー飛翔状態が変化し、この影響が画像上に縦スジとなって顕在化する。

そこで、本発明の目的は、現像領域に飛翔現像剤規制部材を配置した際に生じる問題を解決し、高品位な画像を安定して形成することのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の第１の態様によれば、
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体と非接触に対向して回転し、現像剤を担持搬送する現像剤担持体を有し、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に振動電界を形成して、前記像担持体上に形成した静電潜像を現像剤で可視化する現像装置と、
前記現像剤担持体から前記像担持体へ現像剤が飛翔する領域を規制する飛翔現像剤規制部材と、
を備えた画像形成装置において、
前記現像剤担持体の回転停止時に前記像担持体と前記現像剤担持体との間に振動電界を形成することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体と非接触に対向して回転し、現像剤を担持搬送する現像剤担持体を有し、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に振動電界を形成して、前記像担持体上に形成した静電潜像を現像剤で可視化する現像装置と、
前記現像剤担持体から前記像担持体へ現像剤が飛翔する領域を規制する飛翔現像剤規制部材と、
を備えた画像形成装置において、
前記現像剤担持体の回転停止時に前記飛翔現像剤規制部材を振動させることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、飛翔現像剤規制部材に付着する現像剤や現像剤帯電制御剤、及びゴミ等の異物に起因する画像不良を防止し、高品位な画像を安定して形成することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す。本実施例にて、画像形成装置１００は、先に図１４を参照して説明した画像形成装置１００と同様の構成とされ、従って、同じ構成及び機能をなす部材には、同じ参照番号を付し、先の説明を援用し、詳しい説明は省略する。

本実施例の画像形成装置１００にて、像担持体としての感光ドラム１は、一次帯電器２にて一様に帯電される。次に、外部装置より入力された画像情報に基づき、露光装置３より感光ドラム１上に光照射を行い、静電潜像を形成する。この感光ドラム１上の静電潜像は、現像装置１０において、一次帯電器２の印加電圧と同極性の電荷を有するトナーＴにより可視像、即ち、トナー像とされる。前記トナー像は、転写帯電器４にて転写材Ｑに転写される。転写材Ｑは感光体１より分離され、続いて定着装置６に搬送されて、定着後に永久像となる。また、転写帯電器４で転写されずに感光ドラム１上に残ったトナーＴは、クリーニング装置５にて除去され、感光ドラム１は次の画像形成プロセスに供される。

ここで、現像装置１０について説明する。

本実施例における現像装置１０は、図１４に関連して説明した現像装置と同様に、非磁性一成分非接触現像方式の現像装置とされる。

つまり、現像装置１０は、絶縁性の非磁性一成分現像剤であるトナーＴを収容した現像容器１０ａを有する。現像容器１０ａ内には、現像剤担持体としての現像ローラ１１と、飛翔現像剤規制部材としてのシート状部材、即ち、Ｆシート１２と、現像剤量規制部材としての規制ブレード１３と、現像剤供給部材としてのＲＳローラ１４と、板状のトナー攪拌部材１５が設けられている。

次に、現像装置１０内の各部材について説明する。

感光ドラム１として、直径３０ｍｍのアルミニウム素管表面に、ＯＰＣ等の感光材料を塗工した部材を用いた。

現像ローラ１１としては、直径１６ｍｍのアルミニウム素管表面に、カーボン、グラファイトを分散したフェノール樹脂溶液をスプレー塗工した部材を用いた。現像ローラ両端部にはコロ部材（図示せず）を設置し、感光ドラム表面に突き当てることで、感光ドラム１と現像ローラ１１とのギャップ（ＳＤギャップ）を保つ構成とした。ＳＤギャップは、３００μｍとした。

ＲＳローラ１４として、直径５ｍｍの金属芯金２ａに厚さ４．５ｍｍのウレタンフォーム２ｂを外周に形成した部材を用いた。

規制ブレード１３としては、厚さ０．１ｍｍのリン青銅板を用いた。

現像装置１０の動作について説明する。

トナーＴは負帯電性であり、かつ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかの色の顔料を含有した負帯電性非磁性一成分トナーである。現像容器１０ａのトナー収納部に配置されたトナー撹拌部材１５が図中矢印Ｒ４方向に回転し、トナーＴを現像ローラ１１へ搬送している。

現像容器１０ａ内に設けられた現像容器仕切り板１６の高さは、常に一定量のトナーを現像ローラ１１近傍のＲＳローラ１４上に供給すべく適正化されている。また、ＲＳローラ１４は、現像ローラ１１に当接されており、ニップ部でカウンタ方向に回転することでトナーＴを現像ローラ１１上に供給すると同時に、感光ドラム１の対向位置を通過しても現像されなかった現像ローラ１１上のトナーを剥ぎ取っている。

現像ローラ１１には、規制ブレード１３が当接されており、現像ローラ１１上のトナーを規制してトナー薄層を形成し、現像領域Ａに搬送されるトナー量を規定すると同時に、トナーを帯電させている。

上記の構成において、所望の帯電量と所望の層厚で現像ローラ表面に付着して現像領域Ａに搬送されてきたトナーは、現像バイアス電源１８からの現像バイアスによって現像ローラ１１と感光ドラム１との間に振動電界（交番電界）が形成されることで往復運動を行う。これにより、感光ドラム表面に形成された静電潜像を可視化する。

更に、飛翔現像剤規制部材としてのシート状部材、即ち、Ｆシート１２が、規制ブレード１３上に取り付けられたＦシート支持台１７上に固定され、位置精度を出すため感光ドラム１に当接された状態で、その先端が現像領域Ａ内に侵入するように配置されている。即ち、Ｆシートは、現像領域の一部（特に感光体回転方向上流側の一部）を遮ることによって、現像剤が飛翔する領域を規制している。これにより、前述した「はき寄せ」を防止している。

本実施例１における画像形成装置では、現像バイアス電源１８に作用する制御手段２０により、現像ローラ停止後、画像形成時と同じ現像バイアスを感光ドラム１と現像ローラ１との間に所定時間印加する構成とされる。本実施例においては現像ローラ停止後、１秒間上記バイアスを印加した。

図２に本実施例の特徴を最も良く表したタイミングチャートを示す。

なお、本実施例では現像ローラ停止後、１秒間続けて現像バイアスを印加し、その後バイアス印加を停止した。しかし、現像ローラ停止時に現像バイアス印加を継続しており、その後現像バイアス印加を停止するのであれば、現像バイアス印加を停止するタイミングは特に限定されない。

実施例１で用いた画像形成装置における感光ドラム電位Ｖｄ及び現像バイアス条件を表１に示す。

ここで、
Ｖｄ：感光ドラム上暗電位
Ｖｌ：感光ドラム上明電位
Ｖｐｐ：交流振幅
Ｖｄｃ：交流バイアスに重畳される直流バイアス値
ｆ：交流周波数

以下に、比較例１を挙げて本実施例の効果を説明する。

（比較例１）
比較例１としての画像形成装置は、実施例１で説明した画像形成装置と同様の構成とされ、ただ、現像ローラ駆動に同期して現像バイアスを印加する構成とされる点で相違する。従って、比較例１の画像形成装置における全体構成、並びに、各部材の構成及び動作については、実施例１の説明を援用する。

図８に、比較例１の特徴を示すタイミングチャートを示す。

つまり、比較例１の画像形成装置では、現像ローラ停止と同時に現像バイアスの印加も停止される。

表２には、実施例１及び後述の実施例２〜４、並びに、比較例１におけるトナーボタ落ち、及び、Ｆシートに付着するゴミ起因の縦スジに対する効果を示す。評価は５％の印字率で耐久を実施し、現像装置の寿命までのトナーボタ落ち画像及び縦スジ画像の発生状況を目視により確認する方法を用いた。

表２に示すように、詳しくは以下に説明するが、比較例１に比べて、トナーボタ落ち画像及び縦スジ画像の発生は、実施例１、及び、後述の他の実施例において良化した。

以下に、実施例１にて上記効果が得られた理由を詳しく述べる。

実施例１は、上述のように、現像ローラ停止後、画像形成時と同じ現像バイアスを感光ドラム１と現像ローラ１１との間に印加する構成とされる。実施例１では、現像ローラ駆動に同期して現像バイアスを印加する構成の比較例１に対して、トナーボタ落ち画像及びゴミ起因の縦スジ画像の発生が軽減された。

実施例１の効果の理由を述べる前に、先ず、Ｆシート１２に対してトナー及びゴミが付着するメカニズムを述べる。

本実施例の構成においては、位置精度を出すためＦシート１２が感光ドラム１に当接している。その状態で、画像形成のために感光ドラム１が回動すると、感光ドラム１とＦシート１２が摺擦されＦシート１２が摩擦帯電する。この結果、Ｆシート１２が静電的にトナー及びゴミを引き付け、これらがＦシート１２に付着する。

上記メカニズムに加え、Ｆシート１２とトナー及びゴミ、又は、既にＦシート１２に付着したトナー同士の物理的吸着力も関与することとなる。

よって、一度Ｆシート１２に付着した付着物を引き剥がし、Ｆシート１２を清掃するには、これらの力に対して打ち勝つ力を付着物に対して作用させなくてはならない。

以上を踏まえ、本実施例１の作用効果が得られた原理を述べる。

現像ローラ停止時においては、現像領域に現像ローラ自身の回転による新たなトナーの供給は行われない。そのため現像ローラ停止時に現像バイアスを印加しても、現像領域内をトナーは飛翔しない。つまり、現像ローラ停止時であれば、新たにＦシート１２にトナーが付着することはない。

このときに現像バイアスを印加することで、画像形成時に既にＦシート１２に付着したトナーに対し、現像バイアスによるクーロン力を集中的に作用させＦシート１２から引き剥がし、現像ローラ側に引き戻すことが可能となる。

更に、現像ローラ停止時に現像バイアスを印加すると、図９に示すようにトナーが現像ローラ１１の現像領域Ａの端部に集まる。そのため、この状態で現像バイアスを印加し続けると、Ｆシート１２に付着しているトナーに対し、現像ローラ１１上のトナーＴ０が衝突する。この衝突力により、画像形成時に既にＦシート１２に付着したトナーの付着力を弱め、引き剥がすことが可能となる。

一方、Ｆシート１２に付着したゴミ起因の縦スジ画像に対しても、現像ローラ停止時に現像バイアスを印加することで、上記メカニズムにより現像ローラ上のトナーＴ０がＦシート１２に衝突する。この衝突力により、Ｆシート１２に付着しているゴミの付着力を弱め、引き剥がすことが可能となる。

従って、実施例１では、現像ローラ駆動に同期して現像バイアスを印加する構成の比較例１に対して、トナーボタ落ち画像及びゴミ起因の縦スジ画像の発生が軽減されることとなる。

実施例２
次に、本発明に係る画像形成装置の第二の実施例について説明する。

本実施例２における画像形成装置は、現像ローラ停止後、画像形成時よりもＶｐｐが大きい現像バイアスを感光ドラム１と現像ローラ１１との間に印加する構成とされる。

本実施例の画像形成装置におけるその他の構成及び動作については、実施例１と同様であり、実施例１の説明を援用し、詳しい説明は省略する。

図３に本実施例の特徴を最も良く表したタイミングチャートを示す。

本実施例によれば、図１に示す現像バイアス電源は、異なる印加電圧を生成することができ、制御手段２０により現像ローラ１１に印加する現像バイアス電圧を切り替え可能とされる。

本実施例によれば、現像ローラ停止時に表１に示すよりも大きい現像Ｖｐｐ＝２３００Ｖを印加した。

なお、本実施例では現像ローラ停止後、続けて現像バイアスを印加したが、現像ローラ停止時であればこのタイミングは特に限定されない。

また、現像ローラ停止時に印加する現像バイアスのＶｐｐは各画像形成装置の諸条件に応じた任意の値となり、その各々に適したＶｐｐを用いることで本発明の効果を得ることができる。

上述のように、実施例２は実施例１よりも、現像ローラ停止時に印加する現像バイアスのＶｐｐを大きくする構成である。実施例２の構成とすることで、トナーボタ落ち及びゴミ起因の縦スジに関し実施例１をさらに上回る効果が得られた。

以下に上記作用効果が得られた原理を詳しく説明する。

本実施例の効果に対しては、Ｆシートに付着するトナーの付着域が大きく関係している。そのため、先ず、Ｆシート１２に付着するトナーの付着域に関して説明する。

図１０に、実験により明らかになったＦシート１２に付着するトナーの付着域を示す。付着域の判断には顕微鏡観察を用いた。トナーは、図示する現像領域Ａの、現像上流側終端付近に付着量のピークを持つ。一方、現像領域Ａ内のＦシート１２に付着するトナーは少量である。

Ｆシート１２に対し、このようにトナーが付着する理由を以下の二点に分けて述べる。

（１）現像領域内にトナーが付着しない理由
現像領域Ａ内のトナーは、現像バイアスに追従するからである。すなわち、現像が行われトナーが往復運動をしている最中に、仮にＦシート１２の裏側にトナーが触れたとしても、Ｆシート１２とトナーとの吸着力に対し、現像バイアスによるクーロン力が打ち勝つ。よって、トナーは、Ｆシート１２の裏側から離れ、再度現像に関与するようになり感光ドラム１或いは現像ローラ１１上に付着する。

（２）現像領域端付近に付着量のピークを持つ理由
前述したようにＦシート１２にトナーが付着する現象は、Ｆシート１２と飛翔トナーとの吸着力が、現像バイアスによるクーロン力を上回った時に起こる。また、一度トナーがＦシート１２に付着してしまうと、今度はＦシート１２に付着したトナーと飛翔トナーとの間の吸着力との力のバランスになる。

一方、本実施例における非磁性一成分現像方式においては「トナー飛散」が生じる。

図１１にＦシート１２を現像領域Ａに侵入配置させていないときの、現像領域近傍の模式図を示す。飛散トナーは、現像領域Ａから図１１の矢印の向きにベクトル成分を持ち、現像領域Ａから外れ、現像バイアスによるクーロン力の束縛から逃れ飛散トナーとなる。

本実施例のようにＦシート１２が配置されている場合、上述したベクトルを持つ飛散トナーは、図１２に示すように、ちょうどＦシート１２の現像領域端付近に衝突する。すると前述したように、飛散トナーは現像バイアスによるクーロン力の束縛から逃れているため、Ｆシート１２又はＦシート１２に既に付着したトナーとの吸着力に対し打ち勝つことができず、結果Ｆシート１２に付着する。これがＦシート１２の現像領域端付近にトナー付着量が、ピークを持つ理由である。

加えてもう一つの理由は、現像領域Ａから飛散したトナーは、現像上流側において、Ｆシート１２と現像ローラ１１との間で飛散するようになる。すると、図示したように現像領域Ａから飛散するトナーと、Ｆシート１２と現像ローラ１１との間で飛散し気流に乗って現像領域Ａに向けて舞い戻ってきたトナーとが、ちょうど現像領域端部でぶつかる。その結果として現像領域端部における飛散トナー量が多くなって、Ｆシート１２に付着するトナー量が増加する。

以上の原理によりＦシート１２に対するトナーの付着域は決定される。

Ｆシート１２に対するトナーの付着域は以上のような傾向を示すため、表２に示す本実施例２の効果が得られる。

図１３に現像Ｖｐｐ＝１７００Ｖの時の現像領域Ａａと、Ｆシート裏付着トナーの付着領域の模式図を示す。同時にＶｐｐ＝２３００Ｖの時の現像領域Ａｂも示した。Ｖｐｐ＝２３００Ｖにすると現像領域が広がり（Ａａ＜Ａｂ）、Ｆシート裏に付着したトナーを除去することができる。

すなわち、本実施例２においては、画像形成時にＦシート１２の現像領域端に付着したトナーに対し、現像ローラ停止時にＶｐｐの大きい現像バイアスを印加することで、現像領域を広げ、先の画像形成時に付着したトナーに対しクーロン力を作用させることが可能となり、Ｆシート裏に付着したトナーを清掃することができる。

また、実施例１で述べたように、現像ローラ停止時に現像バイアスを印加すると、図９に示したように、トナーが現像領域端に集まる現象が起こることにより、Ｆシート裏に付着しているトナーに対し現像ローラ上のトナーが衝突する。このとき、現像Ｖｐｐが大きくなったことにより、その衝突力が実施例１に比較して更に強くなり、Ｆシート１２に付着したトナーの付着力を弱め、引き剥がすことができる。

一方、Ｆシート１２に付着したゴミ起因の縦スジ画像に対しても効果は同様である。現像ローラ停止時に実施例１より大きい現像Ｖｐｐを印加すると、上記メカニズムで現像ローラ上のトナーが実施例１よりも強くＦシート１２に衝突する。この衝突力により、Ｆシート１２に付着しているゴミの付着力を弱め、引き剥がすことが可能となる。

実施例３
次に、本発明に係る画像形成装置の第三の実施例について説明する。

実施例３における画像形成装置は、現像ローラ停止後、Ｆシート共振周波数を有する現像バイアスを感光ドラム１と現像ローラ１１との間に印加する構成とされる。

本実施例の画像形成装置におけるその他の構成及び動作については、実施例１と同様であり、実施例１の説明を援用し、詳しい説明は省略する。

図４に本実施例の特徴を最も良く表したタイミングチャートを示す。

本実施例によれば、図１に示す現像バイアス電源は、異なる印加電圧を生成することができ、制御手段２０により現像ローラ１１に印加する現像バイアス電圧を切り替え可能とされる。

本実施例によれば、制御手段２０にて現像バイアスを切り替え、現像ローラ停止時にＦシート共振周波数を有する現像バイアスを印加した。

なお、本実施例では現像ローラ停止後、続けて現像バイアスを印加したが、現像ローラ停止時であればこのタイミングは特に限定されない。

以下に、Ｆシートの共振周波数について説明する。共振周波数ｆはＦシート自由長（ｌ）、厚み（ｔ）、断面積（Ａ）、及びその材質のヤング率（Ｅ）、ρ（密度）により決定され、次式により求められる。

ｆ＝ＩＥ／ρＡ×（λ／ｌ）^４
Ｉ：断面二次モーメント λ：振動モードにより決まる定数（一次モードでは１．８７５）

図５に材料としてＰＥＴを用い、自由長７．５ｍｍ、厚み３０μｍのＦシートを使用して、現像バイアス周波数を変化させた時のＦシートの共振周波数を示す。図５の縦軸は現像バイアス８０Ｈｚの時の振動度合いを１として規格化している。測定は高速度カメラを用いＦシートの振動度合いを画像解析により求め、更に騒音計を用いてＦシートの振動音を計測する方法を用いた。

測定により、本実施例の構成におけるＦシート共振周波数は、およそ９０〜１１０Ｈｚの整数倍を示すことが確認された。上記計算式において共振周波数は約１００Ｈｚと求まるため、良い一致を示す。

なお、今回測定に用いたＦシートにおいては、図５に示す結果が得られた。しかし、Ｆシート長、材質、厚み等は現像諸条件によって変化するため、Ｆシート共振周波数は各画像形成装置の諸条件に応じた任意の値となり、その各々に適した共振周波数を用いることで本発明の効果を得ることができる。

上述のように、実施例３は現像ローラ停止時にＦシートが共振する周波数を有した現像バイアスを印加する構成である。表２に示すように本実施例は実施例１、２の効果を上回り、トナーボタ落ち画像及びゴミ起因の縦スジの発生は最後まで無かった。

以下に、上記作用効果が得られた原理を述べる。

実施例３においては現像ローラ停止時に印加する現像バイアスの周波数を、Ｆシート１２の材質、厚み及び自由長で決まるＦシート１２の共振周波数に選ぶ。これにより、比較例１やこれまでの実施例１、２に比べてＦシート１２が大きく振動するため、物理的にＦシート１２に付着したトナーを引き剥がし、その清掃が可能となる。

一方、表２に示すようにゴミ起因の縦スジ発生に対しても大きな効果を持つ。これは、Ｆシート１２を振動させることで、Ｆシート１２の先端に付着した紙粉などを効果的に引き剥がすことが可能となるからである。

実施例４
次に、本発明に係る画像形成装置の第四の実施例について説明する。図６に、本実施例の画像形成装置の概略構成を示す。

実施例４における画像形成装置は、Ｆシート振動用部材としてＦシートに接して配置された圧電素子を用い、現像ローラ停止時に圧電素子を作動させ、Ｆシートを振動させる構成である。

本実施例の画像形成装置におけるその他の構成及び動作については、実施例１と同様である。従って、同じ構成及び機能をなす部材には、同じ参照番号を付し、実施例１の説明を援用し、詳しい説明は省略する。

以下に、本実施例の画像形成装置の特徴部分について説明する。

図６にて、本実施例の画像形成装置では、圧電素子１９をＦシート１２に接して配置し、独立電源２１によりその制御を行う。

図７に本実施例における圧電素子作動タイミングチャートを示す。

本実施例にて、圧電素子１９の作動時間は１秒間とした。なお、本実施例においては現像ローラ停止時に圧電素子を作動させることとしたが、特にそのタイミングを限定しない。

上述のように、実施例４はＦシート振動用部材としてＦシート１２に接して圧電素子を配置し、これによりＦシート１２を振動させる構成である。

表２に示すように本実施例においてはトナーボタ落ち画像、及び縦スジ画像の発生は耐久の最後まで無かった。これは、図６に示した構成で圧電素子を配置し作動させることでＦシート１２を振動させ、前述した実施例３と同様の効果によりＦシート１２の清掃が行えたからである。

一方、ゴミ起因の縦スジに対しても実施例３と同様、大きな効果を持つ。実施例３における理由と同様、Ｆシート１２を振動させることでＦシート先端に付着した紙粉などを引き剥がすことが可能となるからである。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。 本発明に係る画像形成装置における一実施例のタイミングチャート図である。 本発明に係る画像形成装置における他の実施例のタイミングチャート図である。 本発明に係る画像形成装置における他の実施例のタイミングチャート図である。 現像バイアス周波数を変化させた時のＦシートの振動状態を説明するグラフである。 本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略構成図である。 本発明に係る画像形成装置における他の実施例のタイミングチャート図である。 本発明の比較例に係る画像形成装置におけるタイミングチャート図である。 現像ローラ駆動停止時に現像バイアスを印加した際の現像領域近傍の模式図である。 現像領域近傍においてＦシートに付着するトナーの付着域を説明する図である。 現像領域近傍におけるトナー飛散方向を説明する模式図である。 現像領域近傍において、Ｆシートに対し飛散トナーが衝突し付着することを説明する模式図である。 現像バイアスＶｐｐとそれに対応する現像領域、及びＦシートに付着したトナーの付着域を説明する図である。 従来の画像形成装置の概略構成図である。 はき寄せを説明する現像領域近傍の模式図である。 トナーボタ落ち現象を説明する現像領域近傍の模式図である。 Ｆシートにゴミが付着した状態における現像領域近傍の模式図である。

符号の説明

１ 感光ドラム（像担持体）
２ １次帯電器
３ 露光装置
４ 転写帯電器
１０ 現像装置
１１ 現像ローラ（現像剤担持体）
１２ Ｆシート（飛翔現像剤規制部材）
１３ 現像剤量規制部材
１４ 現像剤供給部材
１８ 現像バイアス印加手段
１９ 圧電素子
２０ 現像バイアス制御手段
２１ 圧電素子制御手段

Claims (7)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体と非接触に対向して回転し、現像剤を担持搬送する現像剤担持体を有し、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に振動電界を形成して、前記像担持体上に形成した静電潜像を現像剤で可視化する現像装置と、
   前記現像剤担持体から前記像担持体へ現像剤が飛翔する領域を規制する飛翔現像剤規制部材と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記現像剤担持体の回転停止時に前記像担持体と前記現像剤担持体との間に振動電界を形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤担持体の回転停止時に前記像担持体と前記現像剤担持体との間に形成する前記振動電界は、画像形成時の振動電界よりも強いことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤担持体の回転停止時に前記像担持体と前記現像剤担持体との間に形成する前記振動電界は、前記飛翔現像剤規制部材の共振周波数と一致することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体と非接触に対向して回転し、現像剤を担持搬送する現像剤担持体を有し、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に振動電界を形成して、前記像担持体上に形成した静電潜像を現像剤で可視化する現像装置と、
   前記現像剤担持体から前記像担持体へ現像剤が飛翔する領域を規制する飛翔現像剤規制部材と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記現像剤担持体の回転停止時に前記飛翔現像剤規制部材を振動させることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記飛翔現像剤規制部材に接して振動用部材を設け、前記現像剤担持体の回転停止時に前記振動部材を作動させることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記振動用部材は、圧電素子であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記飛翔現像剤規制部材は、シート状部材であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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