JP2008197465A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な方法で、飛翔現像剤制御部材への現像剤の蓄積によるボタ落ちを防止し、かつ、使用中のＡＣ音の騒音を気にすることなく現像装置寿命まで安定して良好な画像を得ることのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像領域内上流側の電界の一部を遮断する飛翔現像剤制御部材５５を備え、非画像形成時に現像剤担持体４０に、少なくとも画像形成時より飛翔現像剤制御部材５５の持つ固有振動数に近い交流周波数または交流ピーク間電圧を持つ現像バイアスを印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電子写真複写機、電子写真プリンター等の画像形成装置に関するものである。

先ず、図１１を用いて従来の電子写真方式のカラー画像形成装置の一例を説明する。

カラー電子写真画像形成装置１００は、４個のプロセスカートリッジ７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）が縦方向に並設されて着脱可能に装着されている。４つのプロセスカートリッジ７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）は、全て同様の基本構成となっているため、ここでは最下部に配置されているプロセスカートリッジ７ａを用いて以下に説明する。

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。）１ａは、一次帯電器２ａ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スキャナユニット３ａより感光ドラム１ａ上に光照射を行い、潜像を形成する。この感光ドラム１ａ上の静電潜像は、現像装置４ａにおいて、一次帯電器２ａ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により可視化し、現像像、即ち、トナー像とされる。

前記トナー像は、静電転写ベルト１１を含む静電転写ユニット５において転写バイアス電源１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）から転写ローラ１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）に転写バイアスを印加することによって、転写材Ｑに転写される。転写材Ｑは、静電転写ベルト１１にて搬送され、感光ドラム１ａより分離され、順次他のプロセスカートリッジ（７ｂ、７ｃ、７ｄ）の感光ドラム（１ｂ、１ｃ、１ｄ）表面に形成されたトナー像が転写されてカラー画像が記録される。その後、転写材Ｑは、定着ユニット２０に搬送されて、定着後に永久像となる。また、各々の静電転写ユニット５で転写されずに残った感光ドラム１ａ上のトナーＴは、クリーニング装置６ａにて除去され、感光ドラム１ａは次の画像形成プロセスに供される。

従来、静電転写ベルト１１を有する画像形成装置では、静電転写ベルト１１表面に不要なトナーが残留、付着した場合、これを除去するための静電転写ベルト１１のクリーニングが行われている。静電転写ベルト１１のクリーニングの手段として、転写ローラ１２（１２ａ〜１２ｄ）に転写バイアス電源１２０（１２０ａ〜１２０ｄ）から通常とは逆極性のバイアス（クリ―ニングバイアス）を所定の間隔で印加する方法が知られている（例えば特許文献１）。

ここで、現像装置について説明する。現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは同じ構成とされるので、現像装置４ａについて説明する。

トナーＴは、本例にては負帯電性であり、かつイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色いずれかの顔料を含有した負帯電性非磁性一成分トナーである。撹拌部材４６（４６−１、４６−２）は、各種形状に加工された板状若しくはスクリュー等からなるトナー第１撹拌部材４６−１、トナー第２撹拌部材４６−２が図中矢印の方向に回転して存在している。撹拌部材４６は、トナー収納部、即ち、トナー容器４１中のトナーＴを現像剤担持体としての現像ローラ４０へ搬送している。撹拌部材４６は、２個である必要はなく、現像装置４ａの構成に合わせて、現像容器端部から現像ローラ近傍までトナーを搬送することが出来れば撹拌部材４６の個数は問わない。

現像装置４ａ内には、現像容器仕切り板４５が配置されており、仕切り板４５の高さは、常に一定量のトナーを現像ローラ４０近傍のトナー供給ローラ（以下、「ＲＳローラ」という。）４３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４０にはウレタンスポンジ製のＲＳローラ４３が当接されている。ＲＳローラ４３は、現像ローラ４０と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４０上に供給すると同時に、感光ドラム対向位置を通過しても現像されなかった現像ローラ４０上のトナーを剥ぎ取っている。

現像ローラ４０には、トナー量規制部材として規制ブレード４４が当接されており、現像ローラ４０上のトナー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）７０に搬送されるトナー量を規定している。現像領域に搬送されるトナー量は、現像ローラ４０上に接触する規制ブレード４４の当接圧や当接長さ等により決定される。

規制ブレード４４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若しくは溶着されており、金属薄板の弾性によって均一に現像ローラ４０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４４の当接条件が決定される。

また、上記現像ローラ４０は、現像領域７０で上記感光ドラム表面と所定の間隔（以下、「ＳＤギャップ」という。）をおいて対向し、バイアスを印加することで振動電界（交流電界）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７０に搬送されてきたトナーＴは、上記交流電界によって現像ローラ４０と感光ドラム１との間で往復運動を行う。これによって、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、説明したような交流電界によって現像を行う現像装置においては、像担持体（感光ドラム）上の潜像に現像剤担持体（現像ローラ）から飛翔した現像剤を像担持体に付着させて現像を行う。そのため、現像剤が飛翔する間に像担持体上の潜像が移動し、同一濃度の潜像であっても、潜像後端部に現像剤が、より多く付着してしまう、所謂「はき寄せ」と呼ばれる画像不良が発生する。

従来、このはき寄せ画像を低減させるため、図１２に示すように、感光ドラム１と現像ローラ４０の対向する現像領域７０内に飛翔現像剤制御部材５５の先端を配置させるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

ただ、この場合、飛翔現像剤制御部材５５を、感光ドラム１と現像ローラ４０の間を往復運動するトナーを遮る位置に配置するため、飛翔現像剤制御部材５５の現像領域外の上流側にトナー溜り５０が形成されることがある。このトナー溜り５０は、ある一定量以上蓄積してしまうと、現像中に飛翔現像剤制御部材５５から、剥がれ落ち、感光ドラム１に転移し、画像弊害を引き起こす場合があった（以下、本現象を「ボタ落ち」と呼ぶ。）。

また、従来、このトナー溜り５０を低減させるため、飛翔現像剤制御部材５５の少なくとも一部を導電性（即ち、導電性シート）とし、感光ドラム１と現像ローラ４０の対向する現像領域７０内にその先端を配置させるものがあった（例えば、特許文献３参照）。

そうすることで、飛翔現像剤制御部材５５に直接バイアスを印加せず、現像ローラ４０に印加された交流バイアスがギャップを介し、導電性シートに現像バイアスより小さな交流バイアスとして印加される。その結果、導電性シートに振動電界が生じ、飛翔現像剤制御部材５５が振動する。このようにして飛翔現像剤制御部材５５を振動させることでトナーの蓄積を低減させる方法が知られている。

但し、この場合も、飛翔現像剤制御部材５５の振動が、現像ローラに印加する振動電界と共振し、耳障りな音（以下、「ＡＣ音」という。）が発生する場合があった。

よって、飛翔現像剤制御部材５５の振動はＡＣ音が発生しない現像バイアスの設定を行わなければならなかった。
特開２００１−１４７６３２号公報 特開平８−２２１８５号公報 特開２００６−１７１４６８号公報

しかしながら、ＡＣ音を発生させないような現像バイアスを選定した場合、飛翔現像剤制御部材の振動が十分でないため、飛翔現像剤制御部材への現像剤の蓄積を防ぎきれず、ボタ落ちが発生する可能性があった。

そこで、本発明の目的は、簡易な方法で、飛翔現像剤制御部材への現像剤の蓄積によるボタ落ちを防止し、かつ、使用中のＡＣ音の騒音を気にすることなく現像装置寿命まで安定して良好な画像を得ることのできる画像形成装置を提供することにある。

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、本発明は、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体と対向した現像領域へと現像剤を担持し搬送する現像剤担持体とを有し、
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前記振動電界により前記現像剤担持体上の前記現像剤を前記像担持体と前記現像剤担持体との間で前記現像剤を往復運動させることで前記現像領域にて、前記像担持体上に形成した静電潜像を現像像とし、前記現像像を現像剤担持体にて搬送する記録材に転写するか、または、中間転写体に転写する画像形成装置において、
前記現像領域内上流側の電界の一部を遮断する飛翔現像剤制御部材を備え、
非画像形成時に前記現像剤担持体に、少なくとも画像形成時より前記飛翔現像剤制御部材の持つ固有振動数に近い交流周波数または交流ピーク間電圧を持つ現像バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、通常使用時（画像形成時）の現像ＡＣ音を気にすることなく飛翔現像剤制御部材へ現像剤の過剰な蓄積を防止し、画像不良（ボタ落ち）を防止することができる。

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
〔カラー画像形成装置及びプロセスカートリッジの概略説明〕
図１及び図２を参照して本発明に係る画像形成装置の一実施例を説明する。図１に本実施例に係る画像形成装置の概略構成を示し、図２に本実施例に係るプロセスカートリッジの概略構成を示す。

本実施例にて、画像形成装置１００は、複数の画像形成部を有する電子写真方式のカラー画像形成装置であり、画像形成装置１００及びプロセスカートリッジ７は、先に図１１を用いて説明した画像形成装置及びプロセスカートリッジと同様の構成とされる。

つまり、本実施例にて、画像形成装置１００は、４個のプロセスカートリッジ７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）を縦方向に並設して有している。各プロセスカートリッジ７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、即ち、感光ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を備えている。

感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によって、同図中、時計回りに回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、以下の装置が配置される。

つまり、感光ドラム１の周囲には、ドラム表面を均一に帯電する帯電装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）と、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光ドラム１上に静電潜像を形成するスキャナユニット３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）が配置される。また、感光ドラム１の回りには、感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、感光ドラム１上のトナー像を転写材Ｑに転写させる静電転写装置５が配置される。更に、感光ドラム１の回りには、転写後の感光ドラム１表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）等が配置されている。

ここで、感光ドラム１と、帯電装置２、現像装置４及びクリーニング装置６とは一体的にカートリッジ化されプロセスカートリッジ７を形成しており、プロセスカートリッジ７は、各々が画像形成装置本体に着脱可能に装着されている。

以下に、感光ドラム１（１ａ〜１ｄ）から順に詳述する。

感光ドラム１は、例えば直径２４ｍｍのアルミシリンダの外周面に感光層を設けて構成したものである。感光ドラム１は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータ（不図示）からの駆動力が伝達されることにより、時計周りに回転駆動される。

帯電装置２（２ａ〜２ｄ）としては、接触帯電方式のものを使用することができる。本実施例にて帯電装置２は、ローラ状に形成された帯電部材、即ち、導電性ローラ（帯電ローラ）である。このローラ２を感光ドラム１表面に当接させるとともに、このローラ２に帯電バイアス電圧を印加することにより、感光ドラム１表面を一様に帯電させる。本実施例においては反転現像系を用いるので、感光ドラム１表面は、マイナス極性に帯電される。

露光装置としてのスキャナユニット３（３ａ〜３ｄ）は、レーザーダイオード（不図示）によって画像信号に対応する画像光が、スキャナモーター（不図示）によって高速回転されるポリゴンミラー３１に照射される。ポリゴンミラー３１に反射した画像光は、結像レンズ３２を介して帯電済みの感光ドラム１表面を選択的に露光して静電潜像を形成する。

現像装置４（４ａ〜４ｄ）は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色の絶縁性の非磁性一成分現像剤であるトナーＴを夫々収納したトナー容器４１を備えている。トナー容器４１内には、現像剤担持体としての現像ローラ４０と、現像剤供給ローラとしてのＲＳローラ４３と、が配置される。更に、トナー規制ブレード４４と、飛翔現像剤制御部材５５と、板状のトナー撹拌部材４６（４６−１、４６−２）が配置される。

トナーＴは、上記構成により、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感光ドラム１と現像ローラ４０とが対向する現像領域７０に搬送される。現像領域７０に搬送されてきたトナーＴは、現像バイアスを印加することによって現像ローラ４０表面に付着したトナーが現像ローラ４０と感光ドラム１との間で往復運動を行い感光ドラム表面に形成された静電潜像を可視化し、現像像（トナー像）とする。

静電転写装置５には、すべての感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対向し、接するように循環移動する静電転写ベルト１１が配設される。静電転写ベルト１１には樹脂フィルムや、ゴム基層上に樹脂層が設けられた多層フィルム状部材が用いられている。この静電転写ベルト１１は、駆動ローラ１３、従動ローラ１４ａ、１４ｂ、テンションローラ１５に張架されていて、図中右側の外周面に転写材Ｑを静電吸着して上記感光ドラム１に転写材Ｑを接触させるべく循環移動する。これにより、転写材Ｑは静電転写ベルト１１により転写位置まで搬送され、感光ドラム１上のトナー像が転写される。

この静電転写ベルト１１の内側に当接し、４個の感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対向した位置に転写ローラ１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）が並設される。これら転写ローラ１２には、電源１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）により転写時にプラス極性のバイアスが印加されて、プラス極性の電荷が静電転写ベルト１１を介して転写材Ｑに印加される。このとき生じた電界により、感光ドラム１と接触中の転写材Ｑに、感光ドラム１上のマイナス極性のトナー像が転写される。

クリーニング装置６（６ａ〜６ｄ）は、転写後に感光ドラム１上に残ったトナー（残留トナー）を除去するためのクリ―ニングブレード６０が配設されている。クリーニングブレード６０により感光ドラム表面から除去された残留トナーは、クリーニング装置６に設けられた廃トナー室６１に納められる。

給紙部１６は、画像形成部に転写材Ｑを給紙搬送するものであり、複数枚の転写材Ｑが給紙カセット１７に収納されている。画像形成時には給紙ローラ１８（半月ローラ）、レジストローラ１９が画像形成動作に応じて駆動回転し、給紙カセット１７内の転写材Ｑを１枚毎分離給送し、静電転写ベルト１１へと給紙する。

定着部２０は、転写材Ｑに転写された複数色のトナー画像を定着させるものであり、回転する加熱ローラ２１ａと、これに圧接して転写材Ｑに熱及び圧力を与える加圧ローラ２１ｂとを有している。

すなわち、感光ドラム１上のトナー像を転写した転写材Ｑは、定着部２０を通過する際に加圧ローラ２１ｂで搬送されるとともに、加熱ローラ２１ａによって熱及び圧力を与えられる。これによって複数色のトナー像が転写材Ｑ表面に定着される。

画像形成の動作としては、プロセスカートリッジ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが、印字タイミングに合わせて順次駆動され、その駆動に応じて感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが回転駆動される。そして、各々のプロセスカートリッジ７に対応するスキャナユニット３が順次駆動される。この駆動により、帯電ローラ２は、感光ドラム１の周面に一様な電荷を付与し、スキャナユニット３は、その感光ドラム１周面に画像信号に応じて露光を行って感光ドラム１周面上に静電潜像を形成する。現像装置４内の現像ローラ４０は、静電潜像の低電位部にトナーを転移させて感光ドラム１周面上にトナー像を形成（現像）する。

最上流の感光ドラム１周面上トナー像の先端が、静電転写ベルト１１との対向点に回転搬送されてくるタイミングで、その対向点に転写材Ｑの位置が一致するように、レジストローラ１９が回転を開始して転写材Ｑを静電転写ベルト１１へ給送する。

転写材Ｑは、静電吸着ローラ２２と静電転写ベルト１１とによって挟み込むようにして静電転写ベルト１１の外周に圧接される。かつ、静電転写ベルト１１と静電吸着ローラ２２との間に電圧を印加することにより、誘電体である転写材Ｑと静電転写ベルト１１の誘電体層に電荷を誘起し、転写材Ｑを静電転写ベルト１１の外周に静電吸着する。これにより、転写材Ｑは、静電転写ベルト１１に安定して吸着され、最下流の転写部まで搬送される。

このように搬送されながら転写材Ｑは、各感光ドラム１と転写ローラ１２との間に形成される電界によって、各感光ドラム１のトナー像を順次転写される。

４色のトナー像を転写された転写材Ｑは、ベルト駆動ローラ１３の曲率により静電転写ベルト１１から曲率分離され、定着部２０に搬入される。転写材Ｑは、定着部２０で上記トナー像を熱定着された後、排紙ローラ２３によって、排紙部（不図示）に排出される。

〔転写ベルトのクリーニング〕
ところで、このような静電転写ベルト１１を用いた画像形成装置においては、一般的に静電転写ベルト表面に不要なトナーが残留、付着した場合、これを除去するための静電転写ベルトのクリーニングが行われている。本実施例において、この静電転写ベルトのクリーニングは、非現像時に転写ローラ１２に転写バイアス電源１２０から通常の転写バイアスと逆極性、即ちマイナス極性の転写バイアスを印加することにより行われる。これによって、転写ベルト１１上の残留トナーなどを感光ドラム１へ転移させ、その後クリーニング装置にて回収している。この転写ベルト１１のクリーニングは、転写ベルト１１が汚れた際に行われることが好ましく、本実施例においては１００枚印字毎のジョブ終了後にこの転写ベルトクリーニングが入るようなシーケンスを取り入れている（図３参照）。

〔現像装置の条件設定〕
次に、図２を参照して、現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）の構成及び各設定条件について以下に述べる。各現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、同じ構成とされるために、以下の説明では、現像装置４と総称して説明する。

現像装置４は、上述のように、トナーを収納しているトナー収納部、即ち、トナー容器４１を有している。トナー容器４１内には、現像剤担持体としての現像ローラ４０と、現像剤供給ローラとしてのＲＳローラ４３と、トナー規制ブレード４４と、飛翔現像剤制御部材５５と、板状のトナー撹拌部材４６（４６−１、４６−２）が配置されている。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、ブラックの各色いずれかの顔料を含有した負帯電性非磁性一成分トナーである。トナー撹拌部材４６（４６−１、４６−２）が図中矢印の方向に回転できるように配置し、トナー容器４１中のトナーＴを現像ローラ４０へ搬送している。トナー容器４１内に設けた現像容器仕切り板４５は、常に一定量のトナーを現像ローラ４０近傍のＲＳローラ４３上に供給するための仕切り板であって、仕切り板の高さは適正化されている。

ＲＳローラ４３は、現像ローラ４０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４０上に供給すると同時に、感光ドラム１対向位置を通過しても現像されなかった現像ローラ４０上のトナーを剥ぎ取っている。

現像ローラ４０には、トナー量規制部材として規制ブレード４４が当接されており、現像ローラ４０上のトナーを規制してトナー薄層を形成し、現像領域７０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。

感光ドラム１は、図中の矢印（時計）方向に回転し、現像ローラ４０は図中矢印（反時計）方向に回転する。

ここで、画像形成時の現像バイアスは、ＡＣ音が発生しないように設定する必要があるため、本発明者らの実験により、交流ピーク間電圧（ＡＣピーク間電圧）２ｋＶ、交流周波数（ＡＣ周波数）３ｋＨｚのＡＣバイアスに−２６０ＶのＤＣバイアスを重畳させたものを用いている。更に、現像バイアスは、ＲＳローラ４３及びトナー規制ブレード４４にも印加されている。

現像ローラ表層のトナーを均一な薄層にするため、現像ローラ２にはトナー規制ブレード４４が現像ローラ４０の回転方向に対してカウンタ方向に３０ｇ／ｃｍの線圧で当接している。

〔飛翔現像剤制御部材〕
次に、図４〜図６を参照して、飛翔現像剤制御部材５５について説明する。

図４及び図５に示すように、飛翔現像剤制御部材５５は、その一端が支持部材５６を介してトナー規制ブレード４４に固定されている。固定方法は、両面テープ５７を用いているが、接着剤、溶着など何れでも良い。飛翔現像剤制御部材５５の先端は、現像領域７０内の感光ドラム１と現像ローラ４０との中心を結んだ線上Ｐ付近に侵入するように配置する。

ここで、現像領域７０を定義するとともにその測定方法を示す。

上記現像装置４において、現像ローラ４０表面に帯電されたトナーが付着している状態で、且つ感光ドラム１及び現像ローラ４０を停止した状態で、現像ローラ４０上のトナーが充分飛翔可能なＡＣバイアスを印加する。そのとき、感光ドラム表面近傍の現像ローラ表面において、トナーＴが存在しないか、若しくは、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が発生する。その様子をモデル化したものを図６に示す。

図６中ａ−ｂ間、及び、ｃ−ｄ間がトナー層の厚い領域であり、ｂ−ｃ間がトナーの存在しないか、若しくは、周りよりもトナー層の少ない領域である。

図６において、ａ−ｄ間を現像領域７０とする。現像領域７０の幅は、感光ドラム１及び現像ローラ４０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、トナーの帯電量及び現像ローラ上トナー付着量によって変化する。

本発明者らの実験によれば、感光ドラム１の直径３０ｍｍ、現像ローラ４０の直径を１６ｍｍ、ＳＤギャップを３００μｍ、現像ローラ４０上のトナーの平均帯電量を４０μＣ／ｇ、現像ローラ上表面単位面積当たりのトナー付着量を０．５ｍｇ／ｃｍ²として、１気圧、２０℃湿度６０％の環境下のもと感光ドラム１と現像ローラ４０との間に、ＡＣ周波数２．５ｋＨｚ、ＡＣピーク間電圧２．０ｋＶのＡＣバイアスを１秒間印加した場合、現像領域７０は４ｍｍとなった。

次に、飛翔現像剤制御部材５５の構成について述べる。

本実施例においては、図５に示すように、飛翔現像剤制御部材５５は、絶縁性シート５５ａと中抵抗シート５５ｂで構成する。絶縁性シート５５ａは、材料がＰＶＤＦで厚み５０μｍ、中抵抗シート５５ｂは、材料がＰＶＤＦで厚み５０μｍとした。飛翔現像剤制御部材５５がはき寄せに効果を示すメカニズムは、現像領域７０の電界を遮蔽する点にあり、現像領域７０内の絶縁性シート５５ａの存在は必須である。かつ、ボタ落ちするトナーの溜り５０（図１２参照）を低減させるために現像ローラ４０に対抗するシート面を中抵抗にすることが重要である。中抵抗にすることでシート５５ｂがトナーや現像電界で帯電されることを防止し、トナーの付着を低減できる。

従って、図示するように、飛翔現像剤制御部材５５の感光ドラム１側は絶縁性シート５５ａを配置し、現像ローラ４０側は中抵抗シート５５ｂで構成するのが好ましい。

ここで、前述の現像バイアスを印加することにより、飛翔現像剤制御部材５５には交流バイアスが印加される。つまり、飛翔現像剤制御部材５５には、現像ローラ４０とのギャップ（ｇ）３００μｍを介し、導電シート、即ち、中抵抗シート５５ｂに現像バイアス（ＡＣピーク間電圧２ｋＶ、ＡＣ周波数３ｋＨｚ）より小さな交流バイアス（ＡＣピーク間電圧１ｋＶ、ＡＣ周波数３ｋＨｚ）が印加される。その結果、導電シート５５ｂに振動電界が生じ、飛翔現像剤制御部材５５は振動する。

〔飛翔現像剤制御部材の振動〕
次に、飛翔現像剤制御部材５５の固有振動数に関して述べる。

一般的に、一端が固定端である片持ち梁の場合、自由長をｌ、幅をＷ、厚さをｄ、断面積をＡ、断面２次モーメントをＩ、ヤング率をＥ、密度をρとすると、その固有振動数ｆｍは、下記式（１）で表される。

これは、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振動数（＝現像周波数）が固有振動数に近づくと、共振と呼ばれるピーク間電圧の増大が起こることが知られる。ピーク間電圧の増大が大きくなれば現像音も必然的に音圧レベルが大きくなる。

ここで、本発明者らが行ったＡＣ音の測定方法について図７を用いて説明する。

画像形成装置本体１００は、装置台１０１の上に置き、一般ユーザが使うであろう高さに設置する。本実施例では胸の高さに装置本体１００の天面がくるように置いた。次に、マイクロフォン１０２を装置本体正面付近で、ユーザの耳が最も近づくと想定される位置に、三脚１０３を用いて設置した。本実施例では装置本体正面から７０ｃｍ、地面から９０ｃｍの位置に設置した。そして、マイクロフォン１０２で集音した音を周波数解析するためのＦＦＴアナライザ１０４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７（ｂ）にその一例を示す。

ここで、前述の飛翔現像剤制御部材５５を取り付けたプロセスカートリッジの音の測定を、現像周波数（ＡＣ周波数）を変化させながら測定すると、図８のように、ある周波数にて音圧レベルがピークになることが分かった。よって、そのピークの値を示す周波数（＝振動数）が固有振動数であり、その値は３．７５ｋＨｚとなった。

前述した通常の画像形成時の現像周波数（α₁＝３．０ｋＨｚ）は、このピーク値（α₂＝３．７５ｋＨｚ）より離れているため、共振の影響は受けずにＡＣ音の発生を防ぐことが可能となる。

しかしながら、現像ＡＣ音の発生が少ないということは、即ち、飛翔現像剤制御部材５５の振動が少ないということであり、振動が少なければ飛翔現像剤制御部材５５へのトナーの蓄積を防ぎきれずに長期使用によって徐々にトナーが蓄積してしまい画像不良（ボタ落ち）が発生する可能性があった。

そこで、本発明においては、一時的にピーク値（α₂＝３．７５ｋＨｚ）に近い現像周波数を（α₃）を印加することで一時的に振動を増幅させ、それまで飛翔現像剤制御部材５５に蓄積されたトナーを一気に振るい落とし、ボタ落ちの発生を防いでいる。

ここで、印加する現像周波数（α₃）は、通常現像周波数（α₁＝３．０ｋＨｚ）よりもピーク値（α₂＝３．７５ｋＨｚ）に近づくほど振動は増幅されていくためよりトナーを振るい落とす効果が期待できる。よって、効果を高めるためには、現像周波数（α₃）は前記ピーク値（α₂＝３．７５ｋＨｚ）に対して±０．２５ｋＨｚの３．５〜４．０ｋＨｚが好ましく、本実施例においては、現像周波数（α₃）を３．８ｋＨｚとした。

〔現像バイアスの印加シーケンス〕
次に、前述の現像周波数を変更する現像バイアスの印加シーケンスについて説明する。

本発明の実施例においては、図９に示すように、現像バイアスは、通常現像時は、前述の通りＡＣ音の発生が少ないＡＣピーク間電圧２．０ｋＶ、ＡＣ周波数３．０ｋＨｚのＡＣバイアスに−２６０ＶのＤＣバイアスを重畳させたものを用いている。しかし、１００枚印字毎の最初の紙間に設定されている前述の転写ベルト１１のクリーニング工程時に、現像バイアスのＡＣ周波数を３．８ｋＨｚにして５秒間印加する。

ここで、３．８ｋＨｚの周波数は、飛翔現像剤制御部材５５の持つ固有振動数に近いため、ＡＣ電界と共振し振動が増大される。振動の増大により、それまで蓄積されていたトナーを振るい落とすことができる。ここで振るい落とされたトナーは、現像ローラ４０に付着した後、感光ドラム１を経由してクリーニング装置６にて回収される。

上記のような所定の間隔にて現像バイアスの周波数変更のシーケンスを設けることで、通常の画像形成においては、ＡＣ音を気にすること無く使用することができる。同時に、徐々に蓄積されていったトナー溜りを所定の間隔にて振るい落とし、クリーニング装置にて回収することで、現像寿命までボタ落ちを防ぎ、良好な画像を提供することが可能である。

その他の実施例
上記実施例１においては、現像バイアスの周波数を変えるタイミングを１００枚印字毎のジョブ終了後に設定されている転写ベルト１１のクリーニング時とした。しかし、このタイミングは、非画像形成時であれば特に限定されるものでなく、飛翔現像剤制御部材５５へのトナーの蓄積状況により適宜設定することが好ましい。

また、他の実施例として、飛翔現像剤制御部材５５の振動を一時的に大きくするため、現像バイアスの設定における現像周波数ではなく、ＡＣピーク間電圧の設定値を一時的に飛翔制御部材５５の持つ固有振動数に近い値に変更しても同様の効果が得られる。

上記実施例においては、本発明に係る画像形成装置は、記録材Ｑを記録材担持体、即ち、静電転写ベルト１１にて担持し搬送し、この記録材Ｑにトナー像を転写する方式の画像形成装置であるとして説明した。

しかし、本発明の画像形成装置は、これに限定されるものではなく、例えば、図１０に示すように、先の実施例における静電転写装置５における静電転写ベルト１１の代わりに中間転写体としての中間転写ベルト１１Ａを使用した中間転写方式の画像形成装置とすることもできる。

つまり、各プロセスカートリッジ７（７ａ〜７ｄ）にて形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１Ａに転写される。

本実施例では、静電転写装置５の駆動ローラ１３と対向する位置には２次転写ローラ３０が配設され、中間転写ベルト１１Ａ表面に所定の圧力で圧接されて２次転写部を形成している。

上記中間転写ベルト１１Ａに形成されたイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色のトナー像を中間転写ベルト１１Ａの表面から記録材Ｑに転写する。

その後、未定着トナー像の転写を受けた記録材Ｑは、定着部２０へ搬送導入され、トナー像の加熱・加圧定着処理を受ける。定着部２０を通った記録材Ｑは、排紙ローラ２３により機外へと排出される。

本発明の原理は、このような中間転写方式の画像形成装置にも同様に適用して、同様の作用効果を達成することができる。

斯かる中間転写方式の画像形成装置は、当業者には周知の画像形成装置であり、実施例１で説明した画像形成装置と同じ構成及び作用をなす部材には同じ参照番号を付し、これ以上の説明は省略する。

また、本発明の原理は、カラーの画像形成装置に限定されるものではなく、モノクロの画像形成装置においても同様に適用して、同様の作用効果を達成することができる。

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。 プロセスカートリッジの一実施例の概略構成図である。 転写ベルトクリーニングシーケンスの一実施例を説明する図である。 飛翔現像剤制御部材の一実施例を説明する概略構成図である。 飛翔現像剤制御部材の他の実施例を説明する概略構成図である。 現像領域を説明する図である。 現像ＡＣ音の測定方法を説明する図である。 本実施例におけるプロセスカートリッジの現像ＡＣ音の測定結果を示す図である。 現像周波数変更シーケンスの一実施例を説明する図である。 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。 従来の電子写真画像形成装置の概略構成図である。 従来の飛翔現像剤制御部材のトナー溜りを説明する図である。

符号の説明

１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ） 感光ドラム（像担持体）
２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ） 帯電装置
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ） スキャナユニット（露光装置）
４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ） 現像装置
５ 静電転写装置
６ クリーニング装置
７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ） プロセスカートリッジ
１１ 静電転写ベルト（記録材搬送担持体）
１１Ａ 中間転写ベルト（中間転写体）
１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ） 転写ローラ（転写手段）
１４（１４ａ、１４ｂ） 従動ローラ
４１ トナー容器
４３ ＲＳローラ
４４ 規制ブレード
４５ 仕切り板
４６、４７ 撹拌部材
５０ トナー溜り
５５ 飛翔現像剤制御部材
５６ 支持部材
７０ 現像領域
１００ 画像形成装置
Ｔ トナー
Ｑ 転写材
Ｐ 感光ドラムと現像ローラの中心を結んだ線分

Claims (4)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体と対向した現像領域へと現像剤を担持し搬送する現像剤担持体とを有し、
   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前記振動電界により前記現像剤担持体上の前記現像剤を前記像担持体と前記現像剤担持体との間で前記現像剤を往復運動させることで前記現像領域にて、前記像担持体上に形成した静電潜像を現像像とし、前記現像像を現像剤担持体にて搬送する記録材に転写するか、または、中間転写体に転写する画像形成装置において、
   前記現像領域内上流側の電界の一部を遮断する飛翔現像剤制御部材を備え、
   非画像形成時に前記現像剤担持体に、少なくとも画像形成時より前記飛翔現像剤制御部材の持つ固有振動数に近い交流周波数または交流ピーク間電圧を持つ現像バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記飛翔現像剤制御部材が導電性であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像バイアスの印加は、予め決められた回数の画像形成動作後の非画像形成時に行う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. 前記現像バイアスの印加は、前記転写材を担持した転写材担持体又は中間転写体のクリーニング工程と同時に行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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