JP2007121931A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤担持体に印加される交流バイアスの周波数が変化される場合において、この交流バイアスの印加にともなって発生する音を効果的に低減させることのできる現像装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤担持体２と、枠体１と、を有し、像担持体１０１に対向配置され、現像剤担持体２に交流バイアスが印加されて、像担持体１０１上の静電像を現像剤により現像する現像装置であって、現像剤担持体２に印加される交流バイアスの周波数が、第１の周波数と、この第１の周波数よりも高い第２の周波数との間で変化される現像装置は、現像剤飛翔制御部材６と、現像音制御部材７と、を有し、現像音制御部材７の固有振動数は、第１の周波数より低い構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いた複写機、プリンター等の画像形成装置において用いられる現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、例えば電子写真方式を用いた画像形成装置では、像担持体としての電子写真感光体（感光体）を帯電させた後露光して、像担持体上に静電像（潜像）を形成する。そして、この静電像を現像剤のトナーを用いて現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する。このトナー像は、記録用紙、ＯＨＰシート等の転写材（記録媒体）に直接、又は一旦中間転写体に転写された後に転写材に転写される。そして、転写材上に転写されたトナー像を熱、圧力等により定着させることにより記録画像を得ることができる。

又、感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうち少なくとも１つとを一体にまとめてカートリッジ化して画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを構成することがある。或いは、現像手段を単独で装置本体に対して着脱可能なカートリッジとすることもある。このようなカートリッジ方式により、操作性が一層向上され、上記プロセス手段のメンテナンス等を使用者自身が容易に行うことが可能となる。そのため、このカートリッジ方式は、電子写真方式の画像形成装置において広く用いられている。

ところで、像担持体上の静電像を現像する方式として、現像装置が備える現像剤担持体と像担持体とを非接触とし、両者の間に交流電界（振動電界）を与えて現像を行う現像方式がある。この方式では、像担持体上に形成された静電潜像に現像剤担持体から飛翔した現像剤を付着させて現像を行う。

現像剤を現像剤担持体から像担持体へ飛翔させる場合、移動する像担持体上に同一濃度であるべき潜像が形成されていたとしても、潜像の後端部に現像剤がより多く付着して、画像の後端だけ濃度が高くなることがあった。この画像不良は、掃き寄せと呼ばれる。図１６を参照して、この掃き寄せ現象について説明する。図１６は、像担持体としての円筒型の感光体（感光ドラム）１０１と現像剤担持体としての現像ローラ２とを長手方向から観測したモデル図である。

掃き寄せ現象とは、図１６中の符号Ｈで示すように、感光ドラム１０１の表面移動方向における画像後端部にトナーが多く集まる現象である。このようなトナー像が形成されると、画像に濃度が濃くなった部分が見られる画像欠陥を引き起こしてしまう。

図１６に示すように、現像ローラ２にＡＣバイアスを印加すると、感光ドラム１０１と現像ローラ２との間に樽型の電界Ｄが生じる。現像ローラ２の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１０１と現像ローラ２との間を往復運動する。そのため、上述のような樽型の電界Ｄが形成されていると、トナーＴは、感光ドラム１０１と現像ローラ２との最近接点Ｓよりも外側に向かって移動する。つまり、現像ローラ２にＡＣバイアスを印加すると、現像領域Ｇ内のトナーＴ１は、常に現像領域Ｇの外方向に移動する速度成分を持つようになる。

そして、感光ドラム１０１と現像ローラ２とが、それぞれ図１６中矢印方向に回転し、感光ドラム１０１上に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考える。図１６中、感光ドラム１０１上において電位が−１００Ｖの位置が潜像部分であり、トナー像を形成する領域である。一方、感光ドラム１０１上において電位が−５００Ｖの位置は感光ドラムの基準電位部分であり、トナー像が形成されない領域である。

潜像部分が現像領域Ｇ内に達したとき、現像ローラ２上のトナーＴは潜像部分に付着していく。しかし、上述のように、飛翔トナーＴ１には現像領域Ｇの外方向に移動する速度成分があるため、このトナーＴ１は潜像部分の上流側へと移動する。又、感光ドラム１０１上の電位が−１００Ｖの部分と−５００Ｖの部分との境目においては、−５００Ｖの部分から−１００Ｖの部分に向かう電界が生じている。従って、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、潜像部分の先端部及び中央部よりも、潜像部分の後端部のトナー量が多くなり、トナーが掃き寄せられた部分（掃き寄せ画像）Ｈが形成される。

従来、掃き寄せ現象を低減させる方法として、像担持体と現像剤担持体との間に板状部材を設ける方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開平８−２２１８５号公報

上述のように掃き寄せ現象を低減するために板状部材を像担持体と現像剤担持体との間に配置するには、この板状部材の先端はＡＣ電界内に入れる必要がある。そのため、この板状部材は、ＡＣ電界と共振することにより振動が増幅し、高周波の耳障りな音（以下「ＡＣ音」又は「現像音」という。）を発生する場合がある。

そこで、板状部材の厚みをやや厚くしたり、根元にスリットを入れたりして共振を避け、所定の周波数のＡＣバイアスに関してＡＣ音を下げることが行われることがある。

しかしながら、従来、画像形成装置において現像剤担持体に印加するＡＣバイアスの周波数を変化させる場合がある。例えば、画像形成装置内の温度、湿度に応じて、現像剤担持体に印加するＡＣバイアスの周波数を変化させる。この場合、板状部材の固有振動数と、ＡＣバイアスの周波数とが一致することで、板状部材が共振して音を発生することがある。

従来、現像剤担持体に印加されるＡＣバイアスの周波数が変更される場合に、ＡＣ音を効果的に低減することについては、何ら考慮されていなかった。

そこで、本発明の目的は、現像剤担持体に印加される交流バイアスの周波数が変化される場合において、この交流バイアスの印加にともなって発生する音を効果的に低減させることのできる現像装置及び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現像装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体を支持する枠体と、を有し、静電像が形成される像担持体に対向配置され、前記現像剤担持体に交流バイアスが印加されて、前記像担持体上の静電像を現像剤により現像する現像装置であって、前記現像剤担持体に印加される交流バイアスの周波数が、第１の周波数と、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数との間で変化される現像装置において、第１の端部は前記現像枠体によって支持され、第２の端部は前記像担持体と前記現像剤担持体との間の現像領域内に配置される現像剤飛翔制御部材と、第１の端部は前記現像枠体によって支持され、第２の端部は前記像担持体に当接し、又該第２の端部は前記像担持体の表面の移動方向において前記現像剤飛翔制御部材の第２の端部の位置より上流側、且つ、前記像担持体上の静電像の書き込み位置より下流側に位置する現像音制御部材と、を有し、前記現像音制御部材の固有振動数は、前記第１の周波数より低いことを特徴とする現像装置である。

第２の本発明によると、静電像が形成される像担持体と、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体を支持する枠体と、を有し、前記像担持体に対向配置され、前記像担持体上の静電像を現像剤により現像する現像装置と、前記現像剤担持体に前記現像のための交流バイアスを印加するバイアス印加手段と、前記バイアス印加手段から前記現像剤担持体に印加する交流バイアスの周波数を、第１の周波数と、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数との間で変化させる制御手段と、を有する画像形成装置において、前記現像装置は、第１の端部は前記現像枠体によって支持され、第２の端部は前記像担持体と前記現像剤担持体との間の現像領域内に配置される現像剤飛翔制御部材と、第１の端部は前記現像枠体によって支持され、第２の端部は前記像担持体に当接し、又該第２の端部は前記像担持体の表面の移動方向において前記現像剤飛翔制御部材の第２の端部の位置より上流側、且つ、前記像担持体上の静電像の書き込み位置より下流側に位置する現像音制御部材と、を有し、前記現像音制御部材の固有振動数は、前記第１の周波数より低い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、現像剤担持体に印加される交流バイアスの周波数が変化される場合において、この交流バイアスの印加にともなって発生する音を効果的に低減させることができる。

以下、本発明に係る現像装置及び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
［画像形成装置の全体構成及び動作］
先ず、本発明の一実施例に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略構成を示す。本実施例では、画像形成装置１００は、画像情報信号に応じて電子写真方式により転写材に画像を形成するレーザビームプリンタである。画像情報信号は、画像形成装置本体（装置本体）１１０に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置から装置本体１１０に送られる。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に広く適用し得るものである。

画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム状の感光体、即ち、感光ドラム１０１を有する。感光ドラム１０１は、図中矢印Ｒ１にて示す方向に回転駆動される。回転する感光ドラム１０１は、帯電手段としての帯電ローラ（一次帯電器）１０２によって一様に帯電される。帯電ローラ１０２は、感光ドラム１０１に接触して従動回転する。又、この時、帯電ローラ１０２には、帯電バイアス印加手段としての帯電バイアス電源１２１から所定の極性（本実施例では負極性）、電位の帯電バイアスが印加される。

次に、外部装置より入力された画像情報に対応して、露光手段としての露光装置（レーザースキャナー）１０３より感光ドラム１０１上に光が照射される。これにより、感光ドラム１０１上に静電像（潜像）が形成される。

感光ドラム１０１上に形成された静電像は、現像手段としての現像装置１０４によって、現像剤で現像される。本実施例では、現像装置１０４は、現像剤として、帯電ローラ１０２の印加電圧と同極性の摩擦帯電極性（本実施例では負極性）を有する、非磁性１成分現像剤、即ち、トナーＴを使用する。これにより、感光ドラム１０１上の静電像は、可視像、即ち、トナー像とされる。

感光ドラム１０１上に形成されたトナー像は、転写手段としての転写ローラ（転写帯電器）１０５によって、転写材Ｑに転写される。この時、転写ローラ１０５には、転写バイアス印加手段としての転写バイアス電源１５１からトナーの帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の転写バイアスが印加される。又、転写材Ｑは、記録材収納部としてのカセット１３１、供給ローラ１３２、レジストローラ１３３等の搬送手段１３０により転写部に搬送されてくる。

トナー像が転写された後に、転写材Ｑは感光体１０１より分離され、続いて定着装置１０７に搬送される。転写材Ｑ上のトナー像は、定着装置１０７によって熱、圧力により定着された後に、永久像となる。その後、転写材Ｑは、装置本体１１０外に排出される。

又、転写ローラ１０５によって転写されずに感光ドラム１０１上に残ったトナーＴは、クリーニング手段としてのクリーニング装置１０６にて除去される。こうして、感光ドラム１０１は次の画像形成プロセスに供される。

尚、本実施例では、単一の画像形成部を有する単色の画像形成装置を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各々異なる色の画像を形成する複数の画像形成部を有し、各画像形成部の感光ドラム１０１から異なる色の画像を転写材に直接、又は一旦中間転写体に１次転写した後に転写材上に２次転写する画像形成装置がある。或いは、１個の感光ドラム１０１に対して複数個の現像装置を有し、感光ドラム１０１上に順次に形成された異なる色の画像を転写材に直接、又は一旦中間転写体に１次転写した後に転写材上に２次転写する画像形成装置がある。これにより、例えばフルカラーの画像を形成することができる。本発明は、このような画像形成装置においても等しく適用可能である。

又、本実施例では、感光ドラム１０１と、感光ドラム１０１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ１０２、現像装置１０４及びクリーニング装置１０６と、を枠体によってカートリッジ化してプロセスカートリッジ１２０を構成する。プロセスカートリッジ１２０は、装置本体１１０に設けられた装着ガイド、位置決め部材等の装着手段１１１を介して取り外し可能に装置本体１１０に装着される。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、プロセスカートリッジは、像担持体と、少なくとも現像手段とを一体的にカートリッジ化して装置本体に対して着脱可能としたものであればよい。又、プロセスカートリッジは更に、帯電手段及びクリーニング手段のうち少なくとも１つを一体的にカートリッジ化したものであってよい。更に、装置本体に対して着脱可能なカートリッジはプロセスカートリッジに限定されるものではなく、現像装置が単独で装置本体に対して着脱可能なカートリッジ（現像カートリッジ）とされていてもよい。

［現像装置］
次に、図２をも参照して、本実施例における現像装置１０４について更に説明する。本実施例では、現像装置１０４は、非磁性１成分非接触現像方式を採用する。

現像装置１０４は、現像剤を収容する現像容器（現像枠体）１を有する。現像容器１は、感光ドラム１０１に対向する部分が一部開口しており、その開口部に、現像剤担持体としての現像ローラ２が配置されている。現像ローラ２には、現像剤供給剥ぎ取り手段としての現像剤供給剥ぎ取りローラ（以下「ＲＳローラ」という。）が当接されている。又、現像ローラ２には、現像剤層厚規制部材としての規制ブレード５が当接されている。一方、現像容器１内には、現像剤を攪拌すると共に搬送するための攪拌部材４が設けられている。更に、現像装置１０４は、現像剤飛翔制御部材６及び現像音制御部材７を有する。以下、更に詳しく説明する。

本実施例で使用される現像剤は、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の絶縁性の非磁性１成分現像剤、即ち、トナーＴである。

攪拌部材４は、各種形状に加工された板状又はスクリュー等で構成することができる。本実施例では、回転軸に板状部材が取り付けられた攪拌翼を現像容器１内に１個設ける。攪拌部材４は、図中矢印方向に回転し、トナー収納部中のトナーＴを、現像ローラ２へ向けて搬送する。尚、撹拌部材は１個であることに限定されるものではなく、現像装置の構成にあわせて、現像容器の端部から現像剤担持体の近傍までトナーを搬送することができれば撹拌部材の個数は問わない。

現像容器１内には、現像容器仕切り板１３が設けられている。常に一定量のトナーＴを現像ローラ２の近傍のＲＳローラ３上に供給すべく、仕切り板１３の高さは適正化されている。

非磁性１成分現像法においては、磁力によるトナーＴの現像ローラ２への供給が不可能であるため、現像ローラ２にはウレタンスポンジ製のＲＳローラ３が当接されている。現像ローラ２とＲＳローラ３は、それぞれ図中矢印Ｒ２、Ｒ３方向に回転する。即ち、現像ローラ２とＲＳローラ３は、ニップ部で各々の表面移動方向が逆方向（カウンタ方向）となるように回転する。これにより、ＲＳローラ３は、トナーＴを、現像ローラ２上に供給すると同時に、感光ドラム１０１との対向位置の現像領域Ｇを通過しても現像に供されなかったトナーＴを現像ローラ２上から剥ぎ取る。

現像ローラ２には、規制ブレード５が当接されている。規制ブレード５は、現像ローラ２上のトナーＴを規制してトナー薄層を形成し、現像領域Ｇに搬送されるトナーＴの量を規定する。又、規制ブレード５は、現像ローラ２上に担持されたトナーを摩擦帯電させる。現像領域Ｇに搬送されるトナーＴの量は、現像ローラ２上に接触する規制ブレード５の当接圧や当接長さ等により決定される。規制ブレード５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又は溶着されている。本実施例では、規制ブレード５は、金属薄板の弾性によって均一に現像ローラ２に当接されているチップブレードである。この時、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５の当接条件が決定される。

現像ローラ２は、現像領域Ｇで感光ドラム１０１の表面と所定の間隔（以下「ＳＤギャップ」という。）を有して感光ドラム１０１に対向して配置されている。感光ドラム１０１と現像ローラ２は、それぞれ図中矢印Ｒ１、Ｒ２方向に回転する。即ち、感光ドラム１０１と現像ローラ２は、対向部において各々の表面移動方向が順方向となるように回転する。又、現像ローラ２には、現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源１４１が接続されている。現像工程時には、現像バイアス電源１４１から、所定の現像バイアスが現像ローラ２に印加される。本実施例では、現像バイアスとして、感光ドラム１０１の帯電極性（本実施例では負極性）と同極性の直流電圧成分（直流バイアス）と、交流電圧成分（交流バイアス）との重畳電圧が現像ローラ２に印加される。これにより、感光ドラム１０１と現像ローラ２との間に交流電界が形成される。

所望の帯電量と所望の層厚で現像ローラ２の表面に付着して現像領域Ｇに搬送されたトナーＴは、感光ドラム１０１と現像ローラ２との間に形成される交流電界によって、現像ローラ２と感光ドラム１０１との間で往復運動を行う。これにより、感光ドラム１０１の表面に形成された静電像にトナーＴが付着して、静電像はトナーＴで可視化される。

本実施例では、感光ドラム１０１は、直径３０ｍｍのアルミニウム素管の表面に、ＯＰＣ等の感光材料を塗工して構成される。又、現像ローラ２は、直径１６ｍｍのアルミニウム素管の表面に、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て構成される。現像ローラ２の長手方向（表面移動方向と交差する方向）の両端部には、ＳＤギャップを規制するための規制コロ（図示せず）が設置されている。規制コロは、感光ドラム１０１の表面に突き当たることで、ＳＤギャップを保つ。本実施例では、ＳＤギャップを３００μｍとした。又、ＲＳローラ３は、直径５ｍｍの金属芯金に厚さ４．５ｍｍのウレタンフォームを外周に形成して構成される。更に、規制ブレード５としては、厚さ１００μｍのリン青銅板に絶縁性ＰＡ（ポリアミド）樹脂をコーティングしたものを用いた。現像ローラ２の表層のトナーＴを均一な薄層にするため、規制ブレード５は、その先端が現像ローラ２の回転方向上流に向くように（カウンタ方向）、３０ｇ／ｃｍの線圧で現像ローラ２に当接させた。

ここで、本実施例の画像形成装置１００は、装置本体１１０に、装置環境の温度及び／又は湿度に応じて信号を出力する環境検知手段として、環境温湿度を検知する環境センサ１０８を有する。そして、現像バイアスは、装置本体１１０に設けられた環境センサ１０８の出力値に応じて設定値が変えられている。

低温、低湿下ではトナーＴが飛翔しにくいため、現像バイアスの交流電圧成分の周波数（以下、単に「ＡＣバイアスの周波数」という。）は高めに設定される。又、高温、高湿下ではトナーＴが飛翔しやすいため、ＡＣバイアスの周波数は低めに設定される。

より具体的には、本実施例では、実験によりＡＣバイアスの周波数の最適値を求め、ＡＣバイアスの周波数を次のように設定した。即ち、高温、高湿環境下では第１の周波数としてα１＝３０００Ｈｚ、低温、低湿環境下では、第２の周波数としてα２＝４１００Ｈｚに設定した。

尚、本実施例では、ＡＣバイアスの周波数は、上記第１の周波数α１と第２の周波数α２とのいずれかに切り替えるように設定した。

又、現像バイアスは、ＡＣバイアスの振幅（ピーク間電圧）が３０００Ｖで、−２５０Ｖの直流バイアスが重畳されている。更に、本実施例では、現像バイアスは、ＲＳローラ３、規制ブレード５にも印加される。

ＡＣバイアスの周波数は、制御手段１０９によって制御される。即ち、環境センサ１０８が環境温湿度に応じて出力する信号は、制御手段１０９に入力される。制御手段１０９は、環境センサ１０８の出力値に応じて、現像バイアス電源１４１から現像ローラ１０２等に印加する現像バイアスを制御する。特に、本実施例では、制御手段１０９は、環境センサ１０８の出力値に応じて、ＡＣバイアスの周波数を、上記第１の周波数α１と、この第１の周波数α１より高い第２の周波数α２との間で変化させる。制御手段１０９は、現像バイアスの他に画像形成装置の動作を統括的に制御するＣＰＵであってよい。

例えば、制御手段１０９は、環境センサ１０８の信号から、環境温湿度情報として空気中の絶対水分量を求め、これと絶対水分量の所定の閾値とを比較することにより、ＡＣバイアスの周波数を選択することができる。

（現像剤飛翔制御部材）
次に、現像剤飛翔制御部材６について説明する。

図３は本実施例の現像装置１０４における現像領域Ｇの付近の拡大図である。現像剤飛翔制御部材６は、その先端が現像領域Ｇ内の感光ドラム１０１と現像ローラ２との中心を結んだ線分Ｐの付近に侵入するように配置される。

ここで、現像領域Ｇを定義すると共にその測定方法を説明する。現像装置１０４において、現像ローラ２の表面に帯電されたトナーＴが付着している状態で、且つ、感光ドラム１０１及び現像ローラ２を停止した状態で、現像ローラ２上のトナーＴが充分飛翔可能なＡＣバイアスを現像ローラ２に印加する。その時、感光ドラム１０１の表面近傍の現像ローラ２の表面において、トナーＴが存在しないか又は周りよりもトナー層の少ない領域と、その領域の両端でトナー層の厚い領域とが発生する。その様子をモデル化したものを図４に示す。

図４中ａ−ｂ間及びｃ−ｄ間がトナー層の厚い領域であり、ｂ−ｃ間がトナーＴが存在しないか又は周りよりもトナー層の少ない領域である。図４においてａ−ｄ間を現像領域Ｇとする。現像領域Ｇの幅は、感光ドラム１０１及び現像ローラ２の径、ＳＤギャップ、温度、湿度、気圧等の環境、現像バイアス、現像バイアス印加時間、トナーＴの帯電量及び現像ローラ２上のトナー付着量によって変化する。

前述のように、現像剤飛翔制御部材６は、掃き寄せ現象を低減するために設けられる。以下に、現像剤飛翔制御部材６の設置位置について説明する。

先ず、掃き寄せ画像とその評価方法を説明する。掃き寄せ現象は、感光ドラム１０１上の潜像電位差が大きいほど目立つ。例えば、ベタ画像（最高濃度レベルの画像）の次にベタ白画像（最低濃度レベルの画像。即ち、トナーが載るべきではない部分。）が存在するような画像である。

図５は現像剤飛翔制御部材６の効果を調べるために用いた画像パターンの一部を示す。図５に示す画像パターンは、縦（感光ドラムの表面移動方向）×横（感光ドラムの表面移動方向と直交する方向）が３０ｍｍ×２０ｍｍのベタ画像の次にベタ白画像が続く画像である。この画像を画像スキャナシステムにてパーソナルコンピュータ内に取り込み、画像濃度を０から２５５の数値データに変換する。図６はサンプル画像の縦方向（Ｙ軸）における濃度分布を示す。

掃き寄せ現象の数値化の方法は次の通りである。図６において、ＹｂからＹｃの範囲がＹａからＹｂの範囲よりも濃度が大きい。つまり、ＹｂからＹｃまでが掃き寄せ画像の領域である。図６中の斜線部分が掃き寄せ画像の濃度の積分値であり、１ミリメートルあたりの濃度変化を掃き寄せ値とした。図６に示すデータの場合、掃き寄せ画像の領域Ｙｂ−Ｙｃの値が４（ｍｍ）、掃き寄せ画像の濃度の積分値（図中斜線部分）が１６０（ｄｉｇ）である。従って、掃き寄せ値は１６０／４＝４０（ｄｉｇ／ｍｍ）となる。

本発明者らの実験によれば、掃き寄せ値が２０（ｄｉｇ／ｍｍ）以下になれば、目視による掃き寄せ画像は目立たなくなる。そこで、掃き寄せ値２０（ｄｉｇ／ｍｍ）以下を良好画像とした。

図７は本実施例における現像領域Ｇ付近の拡大図である。Ｐ１点からＰ２点までの範囲が現像領域Ｇであり、その長さをＬとする。又、現像剤飛翔制御部材６の先端位置からＰ２点までの範囲が、現像領域Ｇに対する現像剤飛翔制御部材６の侵入量であり、その長さをＮとする。

図８にＮ／Ｌの値を変化させたときの掃き寄せ値の推移を示す。図８に示すように、Ｎ／Ｌ値が０．１以上から、掃き寄せ値は２０以下になり、良好画像を得ることができる。

又、図９にＮ／Ｌの値を変化させたときの上記評価画像のべた画像の濃度の推移を示す。濃度の測定には、Ｍａｃｂｅｔｈ Ｓｅｒｉｅｓ１２００を用いた。図９に示すように、Ｎ／Ｌの値が０．９以上になると画像濃度が薄くなってしまう。

つまり、０．１≦Ｎ／Ｌ≦０．９になるように現像剤飛翔制御部材６を配置することで、掃き寄せ現象を低減することができる。

又、掃き寄せ値１０（ｄｉｇ／ｍｍ）以下になると、目視による掃き寄せ画像が確認できない。又、ベタ画像の濃度１．４以上で、低温、低湿などの環境下においても良好な画像を得ることができる。

そこで、０．３≦Ｎ／Ｌ≦０．６になるように現像剤飛翔制御部材６を配置することが望ましい。更に、現像剤飛翔制御部材６は、現像ローラ２に接することがなく、感光ドラム１０１に接するように配置することが望ましい。

図１０及び図１１をも参照して、本実施例では、現像剤飛翔制御部材６は、可撓性のシート部材で構成される。可撓性のシート部材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）などの比較的安価で、薄くても剛性が保てる材料で作製されたものを好適に用いることができる。現像剤飛翔制御部材６は、その一端（第１の端部）６１が支持台８に固定されている。本実施例では、現像剤飛翔制御部材６は、両面粘着テープ９を用いて支持台８に固定した。しかし、この固定方法としては、接着剤、溶着などの利用可能な任意の方法を用いることができる。又、現像剤飛翔制御部材６の他端（第２の端部）６２は、上述のように、感光ドラム１０１に当接しながら、感光ドラム１０１と現像スリーブ２との間の所定の位置に位置している。

又、現像剤飛翔制御部材６は、支持台８の感光ドラム１０１に対向する面に配設されている。しかし、現像剤飛翔制御部材６は、支持台８の現像ローラ２に対向する面に配設しても良い。

又、支持台８は、断面Ｌ字形状の規制ブレード５の支持板金１０における、規制ブレード５の取り付け面に、規制ブレード５を介して固定されている。本実施例では、支持台８は、両面テープ１２によって規制ブレード５に固定したが、上記同様、この固定方法としては、利用可能な任意の方法を用いることができる。

更に、現像剤飛翔制御部材６の長手方向（感光ドラムの表面移動方向と交差する方向）の幅は、掃き寄せ現象の低減効果を発揮するために、同方向における画像領域全域にわたり現像剤飛翔制御部材６を配置するように設定することが望ましい。

より具体的には、本実施例では、現像剤飛翔制御部材６は、厚さｔ１が０．１ｍｍのＰＥＴで作製されたシート部材である。そして、その自由長（感光ドラムの表面移動方向に沿う方向における固定部よりも感光ドラム側の長さ）ｌ１は３ｍｍ、幅（感光ドラムの表面移動方向と交差する方向の長さ）ｂ１は２２５ｍｍとした。

尚、本実施例では、感光ドラム１０１の表面移動方向に直交する方向の画像領域の幅は２２２ｍｍであった。

（現像音制御部材）
次に、現像音制御部材８について説明する。現像音制御部材８は、以下詳しく説明するように、前述の現像音（ＡＣ音）を抑制するために設けられる。

本実施例では、現像音制御部材７は、可撓性のシート部材で構成される。可撓性のシート部材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）などの材料で作製されたものを好適に用いることができる。現像音制御部材７は、その一端（第１の端部）７１が、断面Ｌ字形状の支持板金１０における、規制ブレード５の固定面と直交する面に固定されている。本実施例では、現像音規制部材７は、両面テープ１１を用いて支持板金１０に固定した。しかし、上記同様、この固定方法としては、利用可能な任意の方法を用いることができる。又、現像音制御部材７の他端（第２の端部）７２は、現像剤飛翔制御部材６の先端（第２の端部）６２の近傍で、感光ドラム１０１に当接している。又、その当接位置は、感光ドラム１０１の表面移動方向において現像剤飛翔制御部材６の第２の先端（第２の端部）６２より上流側、且つ、感光ドラム１０１上の露光装置１０３による静電像の書き込み位置（露光位置）Ｅより下流側に位置する。

又、現像音制御部材７の長手方向（感光ドラムの表面移動方向と交差する方向）の幅は、現像剤飛翔制御部材６の同方向の幅と同等か又はそれ以上に設定される。

より具体的には、本実施例では、現像音制御部材７は、厚さｔ２が０．１ｍｍのＰＥＴで作製されたシート部材である。そして、その自由長（感光ドラムの表面移動方向に沿う方向における固定部よりも感光ドラム側の長さ）ｌ２は８．５ｍｍ、幅（感光ドラムの表面移動方向と交差する方向の長さ）ｂ２は２２８ｍｍとした。

（ＡＣ音の抑制）
次に、図１２を参照して、ＡＣ音の測定方法について説明する。

画像形成装置１００は、使用者によって一般的に使用されるであろう高さにおいて、装置台２００の上に設置した。本実施例では、胸の高さに画像形成装置１００の天面がくるように置いた。

次に、マイクロフォン３１０を画像形成装置１００の正面付近で、使用者の耳が最も近づくと想定される位置に、三脚３２０を用いて設置した。本実施例では、画像形成装置１００の正面から７０ｃｍ、地面から９０ｃｍの位置に設置した。

そして、マイクロフォン３１０で集音した音について、周波数解析するためのＦＦＴアナライザ３３０を用いて、該当する周波数での音圧レベル（ｄＢ）を測定した。図１３に測定データの一例を示す。

次に、現像剤飛翔制御部材６及び現像音制御部材７の固有振動数の定義について説明する。

一端のみが固定端である片持ち梁の場合、自由長をｌ、厚さをｄ、ヤング率をＥ、密度をρ、固有の定数をλとすると、その固有振動数は、下記式（１）で表される。
ｆｍ＝（１／２π）×（λ）²／ｌ²×√（Ｅｄ²／１２ρ） ・・・（１）

これは、現像剤飛翔制御部材６及び現像音制御部材７の固有振動数は、シート単体の設計により一義的に決まることを表している。そして、外力として与えられるＡＣバイアスの振動数（＝周波数）が固有振動数に近づくと、共振と呼ばれる振幅の増大が起こることが一般的に知られている。振幅の増大が大きくなれば、現像音（ＡＣ音）も必然的に音圧レベルが大きくなる。

ここで、現像剤飛翔制御部材６のみを取り付けた現像装置１０４、つまり、現像音制御部材７を外した現像装置１０４を用いた場合のＡＣ音の測定を行った。その結果、図１４に示すように、ＡＣ周波数を変化させていくと、ある周波数で音圧レベルがピークになることが分かった。つまり、そのピーク値を示す周波数（＝振動数）が現像剤飛翔制御部材６の固有振動数である。

ところで、前述のように、本実施例の画像形成装置１００では、これに限定されるものではないが、環境によってＡＣバイアスの周波数を変化させる。そして、本実施例の構成では、上記ピーク値を示す周波数（現像剤飛翔制御部材６の固有振動数）であるα３＝３８００Ｈｚ近辺は、ＡＣバイアスの第２の周波数α２＝４１００Ｈｚに近い周波数となる。従って、現像剤飛翔制御部材６単独では、共振の影響を受けＡＣ音が増大する。

又、現像剤飛翔制御部材６の固有振動数を、ＡＣバイアスの第１の周波数α１、第２の周波数α２からかけ離れた振動数に設定すると、ＡＣ音自体を下げることが可能であることが分かった。しかし、この場合、現像剤飛翔制御部材６自身が振動しなくなると、現像領域Ｇ内を飛翔しているトナーＴが現像剤飛翔制御部材６に付着し、そのトナーＴが塊となって、感光ドラム１０１を経て転写材Ｑに転写される可能性がある（所謂、トナーぼた落ち現象）。

そのため、現像剤飛翔制御部材６の固有振動数α３は、ＡＣバイアスの第１の周波数α１と第２の周波数α２との間に設定することが好ましい。

一方、現像音制御部材７の先端（第２の端部）７２は、現像剤飛翔制御部材６の先端近傍に配置され、且つ、感光ドラム１０１に当接される。そのため、現像音制御部材７の先端（第２の端部）７２が現像領域Ｇ内になくても、感光ドラム１０１の表面に伝わるＡＣバイアスの周波数の振動により、ある固有振動数で共振現象が確認される。

図１４には、現像音制御部材７のみを取り付けた現像装置１０４、つまり、現像剤飛翔制御部材６を外した現像装置１０４を用いた場合のＡＣ音の測定結果も示している。図１４に示すように、この場合にも、ＡＣ周波数を変化させていくと、ある周波数で音圧レベルがピークになることが分かった。つまり、そのピーク値を示す周波数（＝振動数）が現像音制御部材７の固有振動数である。

ここで、本実施例では、現像音制御部材７の固有振動数である第４の周波数α４を、ＡＣバイアスの第１の周波数α１＝３０００Ｈｚ未満に設定する。本実施例では、現像音制御部材７の固有振動数である第４の周波数α４は２８００Ｈｚ近傍に設定した。

これにより、ＡＣバイアスの第１、第２の周波数α１、α２のいずれも、現像音制御部材７及び現像剤飛翔制御部材６の共振を受けにくい。又、より大きな振動源（＝音源）である現像剤飛翔制御部材６の上方を現像音制御部材７で覆うことにより、遮蔽効果を得ることができる。

図１５は、現像剤飛翔制御部材６及び現像音制御部材７を有する本実施例の現像装置１０４を用いた場合のＡＣ音の測定結果を示す。本実施例によれば、現像音制御部材７の固有振動数である第４の周波数α４を上述のようにＡＣバイアスの第１の周波数α１より低い値にする。これによって、図１５に示すように、ＡＣバイアスの第１の周波数α１、第２の周波数α２いずれにおいてもＡＣ音の音圧レベルが低くなっている。又、本実施例では、現像剤飛翔制御部材６の固有振動数である第３の周波数α３を、ＡＣバイアスの第１の周波数α１と第２の周波数α２との間の値にする。これによって、トナーぼた落ち現象も発生することはなかった。

表１は聴感テストの結果を示す。テストは、本実施例の現像装置１０４と、この現像装置１０４から現像音制御部材７を取り外したものとについて、ＡＣバイアスの周波数を第１の周波数α１又は第２の周波数α２としてそれぞれ行った。被検者の判断を○、△、×の３段階に分けて示した。

本実施例の構成では、ＡＣバイアスの周波数が３０００Ｈｚ（第１の周波数）、４１００Ｈｚ（第２の周波数）のいずれの場合においても、良い結果（○）が得られた。

ここで、現像音制御部材７の固有振動数である第４の周波数α４を、ＡＣバイアスの第１の周波数α１と第２の周波数α２との間に設定する場合について考える。この場合、現像剤飛翔制御部材６の固有振動数（第３の周波数α３）と、現像音制御部材の固有振動数（第４の周波数α４）とが近くなる。その結果、ＡＣバイアスの第２の周波数α２での現像音制御部材７の遮蔽効果が期待できない。

又、第４の周波数α４を第２の現像周波数α２より大きく設定する場合について考える。この場合、上記式（１）からわかるように、通常、ヤング率Ｅや板厚ｄを大きくすることになる。自由長ｌを大きくしても良いが、スペース的に制約がある場合がある。そのため、シート自身の剛性が高くなり、感光ドラム１０１を現像音制御部材７により傷つける恐れがある。

これに対して、本実施例のように第４の周波数α４を第１の周波数α１より小さく設定すると、現像剤飛翔制御部材６のみでは現像音が高くなる第２の周波数α２であっても、現像音制御部材７による遮蔽効果を得ることができる。これにより、現像音（ＡＣ音）の音圧レベルを下げることができる。又、この場合、上記式（１）からわかるように、シート自身の剛性は下がる方向である。従って、感光ドラム１０１を現像音制御部材７により傷つける恐れも無い。

現像剤飛翔制御部材６の固有振動数である第３の周波数α３は、ＡＣバイアスの第１の周波数α１と第２の周波数α２との間の値であることが好ましい。そして、本発明者らの更なる検討によれば、第３の周波数α３は、α１又はα２から約２００〜３００Ｈｚ離れた値であることが好ましい。図１４に示す結果から、ピーク値から音圧が安定する範囲まで離した方が良いと考えられるからである。

又、現像音制御部材７の固有振動数である第４の振動数α４は、ＡＣバイアスの第１の周波数α１より低い値であって、α１から約２００〜３００Ｈｚ離れた値とすることで良好な結果が得られる。図１４に示す結果から、ピーク値から音圧が安定する範囲まで離した方が良いと考えられるからである。

尚、上記式（１）は片持ち梁についての固有振動数を表す。本実施例では、現像剤飛翔制御部材６、現像音制御部材７は共に感光ドラム１０１に当接しており、厳密に片持ち梁ではない。しかし、現像剤飛翔制御部材６、現像音制御部材７としては、通常、感光ドラムへの当接圧が無視できるほど十分に厚さが薄いシートが用いられる。そのため、固有振動数は、上記式（１）のみで近似して考えることができる。

以上、本実施例によれば、現像剤飛翔制御部材６は、現像時にＡＣ電界によって振動し、ＡＣ音を発生するが、任意の２つの周波数いずれの場合においても、このＡＣ音を現像音制御部材７によって飛躍的に低減させることができる。即ち、本実施例によれば、現像ローラ２に印加される交流バイアスの周波数が、第１の周波数α１と、この第１の周波数α１よりも高い第２の周波数α２との間で変化される。この場合に、いずれの周波数の交流バイアスが現像ローラ２に印加される時にも、この交流バイアスの印加に伴って発生する音を効果的に低減することができる。従って、本実施例によれば、現像ローラ２に印加されるＡＣバイアスの周波数が第１の周波数α１と第２の周波数α２との間の任意の周波数帯である場合において、ＡＣ電界の振動によって発生するＡＣ音を飛躍的に低減させることができる。

（その他の実施例）
実施例１では、ＡＣバイアスの周波数は、第１の周波数α１、第２の周波数α２のいずれかを選択するものとして説明した。しかし、ＡＣバイアスの周波数を、第１の周波数α１から第２の周波数α２までの間で多段階に変化させても、図１５からわかるように、上記実施例と同様にＡＣ音の音圧レベルを低いレベルに維持することができる。

又、実施例１では、現像剤飛翔制御部材６の先端（第２の端部）６２は感光ドラム１０１に当接しているものとして説明した。しかし、現像剤飛翔制御部材６の先端（第２の端部）６２は、現像領域Ｇ内で現像ローラ２と感光ドラム１０１との間で浮いた状態であってもよく、この場合にも現像音制御部材７によって上記同様のＡＣ音の低減効果を得ることができる。但し、現像剤飛翔制御部材６の先端（第２の端部）６２は、感光ドラム１０１に当接させたほうが、先端位置の制御がしやすい。

又、実施例１では、現像剤飛翔制御部材６は、支持台８を介して支持板金１０に固定され、現像音制御部材７は支持板金１０に固定されるものとして説明した。しかし、これに限定されるものではなく、現像剤飛翔制御部材６、現像音制御部材７は、現像枠体（現像容器）に直接取り付けても良いし、現像枠体（現像容器）にリジットに固定された別部材に取り付けても良い。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面構成図である。 本発明に係る現像装置の一実施例の概略断面構成図である。 図１の画像形成装置における現像領域付近の拡大説明図である。 現像領域の定義を説明するための模式図である。 掃き寄せ現象の評価試験におけるサンプル画像の説明図である。 掃き寄せ現象の数値化を説明するためのグラフ図である。 現像領域における現像剤飛翔制御部材の配置を説明するためのモデル図である。 掃き寄せ値とＮ／Ｌとの関係を示すグラフ図である。 サンプル画像濃度とＮ／Ｌとの関係を示すグラフ図である。 本発明の一実施例における現像剤飛翔制御部材、現像音制御部材付近の断面図である。 本発明の一実施例における現像剤飛翔制御部材、現像音制御部材付近の概略斜視図である。 ＡＣ音の測定方法を説明するための模式図である。 ＡＣ音の測定結果の一例を示すグラフ図である。 現像剤飛翔制御部材、現像音制御部材をそれぞれ単体で有する現像装置についてのＡＣ音の測定結果を示すグラフ図である。 本発明の一実施例におけるＡＣ音の抑制効果を示すグラフ図である。 掃き寄せ現象を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 現像容器
２ 現像ローラ（現像剤担持体）
５ 規制ブレード（現像剤層厚規制部材）
６ 現像剤飛翔制御部材
７ 現像音制御部材
１００ 画像形成装置
１０１ 感光ドラム（像担持体）
１０２ 帯電ローラ（帯電手段）
１０４ 現像装置（現像手段）
１０５ 転写ローラ（転写手段）
１０６ クリーニング装置（クリーニング手段）
１０８ 環境センサ（環境検知手段）
１０９ ＣＰＵ（制御手段）
１１０ 装置本体
１４１ 現像バイアス電源（現像バイアス印加手段）
Ｑ 転写材
Ｔ トナー

Claims (16)

1. 現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体を支持する枠体と、を有し、静電像が形成される像担持体に対向配置され、前記現像剤担持体に交流バイアスが印加されて、前記像担持体上の静電像を現像剤により現像する現像装置であって、前記現像剤担持体に印加される交流バイアスの周波数が、第１の周波数と、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数との間で変化される現像装置において、
   第１の端部は前記現像枠体によって支持され、第２の端部は前記像担持体と前記現像剤担持体との間の現像領域内に配置される現像剤飛翔制御部材と、
   第１の端部は前記現像枠体によって支持され、第２の端部は前記像担持体に当接し、又該第２の端部は前記像担持体の表面の移動方向において前記現像剤飛翔制御部材の第２の端部の位置より上流側、且つ、前記像担持体上の静電像の書き込み位置より下流側に位置する現像音制御部材と、
   を有し、
   前記現像音制御部材の固有振動数は、前記第１の周波数より低いことを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤飛翔制御部材の固有振動数は、前記第１の周波数と前記第２の周波数との間の値であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤飛翔制御部材の第２の端部の前記像担持体の表面の移動方向と交差する方向の長さよりも、前記現像音制御部材の第２の端部の同方向の長さの方が長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤飛翔制御部材の第２の端部は、前記像担持体に当接することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の現像装置。
5. 前記現像剤飛翔制御部材は、可撓性のシート部材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の現像装置。
6. 前記現像音制御部材は、可撓性のシート部材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の現像装置。
7. 前記像担持体に現像剤により形成した像を記録媒体に転写して出力する画像形成装置の本体に対して着脱可能なカートリッジとされ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現像装置。
8. 更に、前記像担持体が一体的にカートリッジ化されていることを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
9. 更に、前記像担持体を帯電させる帯電手段、前記像担持体をクリーニングするクリーニング手段のうち少なくとも１つが一体的にカートリッジ化されていることを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
10. 静電像が形成される像担持体と、
    現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体を支持する枠体と、を有し、前記像担持体に対向配置され、前記像担持体上の静電像を現像剤により現像する現像装置と、
    前記現像剤担持体に前記現像のための交流バイアスを印加するバイアス印加手段と、
    前記バイアス印加手段から前記現像剤担持体に印加する交流バイアスの周波数を、第１の周波数と、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数との間で変化させる制御手段と、
    を有する画像形成装置において、
    前記現像装置は、第１の端部は前記現像枠体によって支持され、第２の端部は前記像担持体と前記現像剤担持体との間の現像領域内に配置される現像剤飛翔制御部材と、第１の端部は前記現像枠体によって支持され、第２の端部は前記像担持体に当接し、又該第２の端部は前記像担持体の表面の移動方向において前記現像剤飛翔制御部材の第２の端部の位置より上流側、且つ、前記像担持体上の静電像の書き込み位置より下流側に位置する現像音制御部材と、を有し、前記現像音制御部材の固有振動数は、前記第１の周波数より低いことを特徴とする画像形成装置。
11. 更に、装置環境の温度及び／又は湿度に応じて信号を出力する環境検知手段を有し、前記制御手段は、前記環境検知手段の出力値に応じて前記交流バイアスの周波数を前記第１の周波数と前記第２の周波数との間で変化させることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記現像剤飛翔制御部材の固有振動数は、前記第１の周波数と前記第２の周波数との間の値であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像形成装置。
13. 前記現像剤飛翔制御部材の第２の端部の前記像担持体の表面の移動方向と交差する方向の長さよりも、前記現像音制御部材の第２の端部の同方向の長さの方が長いことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかの項に記載の画像形成装置。
14. 前記現像剤飛翔制御部材の第２の端部は、前記像担持体に当接することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
15. 前記現像剤飛翔制御部材は、可撓性のシート部材であることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
16. 前記現像音制御部材は、可撓性のシート部材であることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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