(57)【要約】【課題】層厚規制ブレードに現像剤等が固着するのを抑えることを目的とする。【解決手段】画像形成装置は、現像剤を担持するための現像ローラと、現像ローラ上の現像剤の層厚を規制するための層厚規制ブレードと、現像ローラに現像バイアスＶｂを印加するための現像バイアス印加装置と、層厚規制ブレードにブレードバイアスＶｂｌｄを印加するためのブレードバイアス印加装置と、を備える。ブレードバイアスＶｂｌｄの信号波形は、現像バイアスＶｂを基準にして上下に振動し、ブレードバイアスＶｂｌｄと現像バイアスＶｂの差の１周期Ｔ１分の積分値が０であり、かつ、現像バイアスＶｂよりも上側の最大振幅Ａと下側の最大振幅Ｂが等しい波形となっている。【選択図】図３
2015038562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持するための現像ローラと、
前記現像ローラ上の現像剤の層厚を規制するための層厚規制ブレードと、
前記現像ローラに現像バイアスを印加するための現像バイアス印加装置と、
前記層厚規制ブレードにブレードバイアスを印加するためのブレードバイアス印加装置と、を備え、
前記ブレードバイアスの信号波形は、前記現像バイアスを基準にして上下に振動し、前記ブレードバイアスと前記現像バイアスの差の１周期分の積分値が０であり、かつ、前記現像バイアスよりも上側の最大振幅と下側の最大振幅が等しい波形であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像バイアスは、直流バイアス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。
【請求項３】
前記ブレードバイアス印加装置は、前記現像バイアス印加装置から出力される前記現像バイアスに交流バイアスを重畳させることで前記ブレードバイアスを生成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記層厚規制ブレードは、金属板からなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像剤は、正帯電性であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤は、粉砕法により生成された負帯電性のトナー母体と、当該トナー母体に添加される正帯電性の外添剤とを含んで構成されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラ上の現像剤の層厚を規制するための層厚規制ブレードを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置として、層厚規制ブレードに直流成分と交流成分とからなるブレードバイアスを印加することで、感光体ベルトの地肌部の汚れを抑制するものが知られている（特許文献１参照）。具体的に、この技術では、現像ローラに印加する現像バイアスを、−２００Ｖにし、ブレードバイアスを、１５０Ｖ〜２００Ｖの直流成分のバイアスを基準に振動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２２７２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のようなブレードバイアスであると、現像剤や現像剤から剥がれた外添剤が層厚規制ブレードに静電的に固着し、これにより、用紙に形成される画像に縦筋が入ってしまうおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、層厚規制ブレードに現像剤等が固着するのを抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、現像剤を担持するための現像ローラと、前記現像ローラ上の現像剤の層厚を規制するための層厚規制ブレードと、前記現像ローラに現像バイアスを印加するための現像バイアス印加装置と、前記層厚規制ブレードにブレードバイアスを印加するためのブレードバイアス印加装置と、を備える。
前記ブレードバイアスの信号波形は、前記現像バイアスを基準にして上下に振動し、前記ブレードバイアスと前記現像バイアスの差の１周期分の積分値が０であり、かつ、前記現像バイアスよりも上側の最大振幅と下側の最大振幅が等しい波形となっている。
【０００７】
この構成によれば、層厚規制ブレードへ現像剤等が固着するのを抑えることができる。なお、この効果は、後述する実験により確認されている。
【０００８】
また、前記した構成において、前記現像バイアスは、直流バイアスであってもよい。
【０００９】
これによれば、例えば現像バイアスを交流バイアスにし、この交流バイアスに交流バイアスを重畳させてブレードバイアスを生成する形態と比べ、ブレードバイアスの波形をシンプルな波形にすることができるので、波形の位相を気にする必要がないという効果を得ることができる。
【００１０】
また、前記した構成において、前記ブレードバイアス印加装置は、前記現像バイアス印加装置から出力される前記現像バイアスに交流バイアスを重畳させることで前記ブレードバイアスを生成するように構成されていてもよい。
【００１１】
これによれば、例えば現像バイアスが環境変化や使用期間によって変化した場合であっても、現像バイアスに対するブレードバイアスの差分を安定させることができる。
【００１２】
また、前記した構成において、前記層厚規制ブレードは、金属板からなっていてもよい。
【００１３】
このような金属板からなる層厚規制ブレードには現像剤等が固着しやすいが、この場合であっても、ブレードバイアスの印加により層厚規制ブレードへの現像剤等の固着を抑えることができる。また、現像剤として粉砕トナーを使用する場合には、例えば金属板の先端に設けたゴム製の部材を現像ローラに摺接させる構造に比べ、層厚規制ブレードの耐久性を向上させることができる。
【００１４】
また、前記した構成において、前記現像剤は、正帯電性であってもよい。
【００１５】
また、前記現像剤は、粉砕法により生成された負帯電性のトナー母体と、当該トナー母体に添加される正帯電性の外添剤とを含んで構成されていてもよい。
【００１６】
このような現像剤では、負帯電性のトナー母体から正帯電性の外添剤が剥がれると、トナー母体または外添剤が層厚規制ブレードに固着しやすいが、この場合であっても、ブレードバイアスの印加により層厚規制ブレードへの現像剤等の固着を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、層厚規制ブレードに現像剤等が固着するのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す側断面図である。
【図２】プロセスカートリッジを示す側断面図である。
【図３】現像バイアスの波形を示すグラフ（ａ）と、ブレードバイアスの波形を示すグラフ（ｂ）である。
【図４】実施例の実験結果を示す表（ａ）と、比較例の実験結果を示す表（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ１について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、レーザプリンタ１の全体構成を簡単に説明した後、本発明の特徴部分の詳細を説明することにする。
【００２０】
また、以下の説明においては、レーザプリンタ１の使用時におけるユーザを基準にした方向で説明することにする。すなわち、図１においては、右側を「前側」とし、左側を「後側」とし、紙面垂直方向のうち奥側を「右側」とし、紙面垂直方向のうち手前側を「左側」とする。また、紙面に向かって上下方向を「上下方向」とする。
【００２１】
＜レーザプリンタの全体構成＞
レーザプリンタ１は、図１に示すように、本体ケーシング２内に、用紙３を給紙するための給紙部４と、用紙３に画像を形成するための画像形成部５とを備えている。
【００２２】
給紙部４は、本体ケーシング２内の下部に着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられた用紙押圧板７と、用紙３の搬送などを行う各種ローラ１１とを備えている。給紙トレイ６内に収容された用紙３は、用紙押圧板７によって上方に寄せられ、各種ローラ１１によって画像形成部５に搬送される。
【００２３】
画像形成部５は、スキャナユニット１６と、プロセスカートリッジ１７と、定着部１８とを備えている。
【００２４】
スキャナユニット１６は、本体ケーシング２内の上部に設けられ、ポリゴンミラー１９、レンズ２０，２１、反射鏡２２，２３，２４などを備えている。スキャナユニット１６では、画像データに基づくレーザ光が、２点鎖線で示す経路を通って、感光ドラム２７の表面上に高速走査にて照射される。
【００２５】
プロセスカートリッジ１７は、本体ケーシング２の前側に設けられたフロントカバー２Ａを開くことで、本体ケーシング２に対して着脱可能な構造となっている。そして、このプロセスカートリッジ１７は、現像カートリッジ２８と、ドラムユニット３９とで主に構成されている。
【００２６】
現像カートリッジ２８は、ドラムユニット３９に装着された状態で、本体ケーシング２に対して着脱可能となっている。なお、現像カートリッジ２８は、本体ケーシング２に固定されたドラムユニット３９に対して着脱可能に構成されていてもよい。現像カートリッジ２８は、図２に示すように、ケース本体５０、現像ローラ１００、層厚規制ブレード３２および供給ローラ３３を備え、ケース本体５０にはトナー収容室３４が形成されている。
【００２７】
この現像カートリッジ２８では、トナー収容室３４内の現像剤の一例としての正帯電性のトナーが、アジテータ３４Ａで撹拌された後、供給ローラ３３により現像ローラ１００に供給され、このとき、供給ローラ３３と現像ローラ１００との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ１００上に供給されたトナーは、現像ローラ１００の回転に伴って、層厚規制ブレード３２と現像ローラ１００との間に進入し、さらに摩擦帯電されつつ、一定の厚さの薄層として現像ローラ１００上に担持される。
【００２８】
ドラムユニット３９は、感光ドラム２７、スコロトロン型帯電器２９および転写ローラ３０を主に備えている。そして、このドラムユニット３９内において、感光ドラム２７の表面は、スコロトロン型帯電器２９により一様に正帯電された後、スキャナユニット１６からのレーザ光の高速走査により露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、画像データに基づく静電潜像が形成される。
【００２９】
次いで、現像ローラ１００の回転により、現像ローラ１００の表面に担持されている正帯電されたトナーが、感光ドラム２７の表面上に形成された静電潜像に供給されて、感光ドラム２７の表面上にトナー像が形成される。その後、感光ドラム２７と転写ローラ３０の間で用紙３が搬送されることで、感光ドラム２７の表面に担持されているトナー像が用紙３上に転写される。
【００３０】
図１に示すように、定着部１８は、加熱ローラ４１と、加熱ローラ４１を加圧する加圧ローラ４２とを備えている。そして、定着部１８では、用紙３上に転写されたトナーを、用紙３が加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する間に熱定着させている。なお、定着部１８で熱定着された用紙３は、定着部１８の下流側に配設される排紙ローラ４５に搬送され、この排紙ローラ４５から排紙トレイ４６上に送り出される。
【００３１】
＜現像ローラおよび層厚規制ブレードに対する電気的な構成＞
図２に示すように、現像ローラ１００は、金属製の回転軸１１０と、回転軸１１０の外周面を被覆する弾性層１２０とを有している。層厚規制ブレード３２は、ステンレスなどの金属板から構成されており、先端部が現像ローラ１００とは反対側に向かって略直角に折り曲げられている。また、現像カートリッジ２８内のトナーは、粉砕法により生成された負帯電性のトナー母体と、当該トナー母体に添加される正帯電性の外添剤とを含んで構成されている。このように層厚規制ブレード３２およびトナーが構成されることで、層厚規制ブレード３２にトナー母体または外添剤が固着し易くなっている。
【００３２】
レーザプリンタ１には、現像ローラ１００に現像バイアスを印加するための現像バイアス印加装置の一例としての現像バイアス印加回路２１０と、層厚規制ブレード３２にブレードバイアスを印加するためのブレードバイアス印加装置の一例としてのブレードバイアス印加回路２２０が設けられている。なお、前述した各バイアスは、電圧であってもよいし、電流であってもよい。
【００３３】
現像バイアス印加回路２１０は、現像ローラ１００に対して、図３（ａ）に示すような正の直流バイアスである現像バイアスＶｂを印加するように構成されている。
【００３４】
ブレードバイアス印加回路２２０は、層厚規制ブレード３２に対して、図３（ｂ）に示すような信号波形となる正のブレードバイアスＶｂｌｄを印加するように構成されている。具体的に、ブレードバイアスＶｂｌｄの信号波形は、現像バイアスＶｂを基準にして上下に振動し、ブレードバイアスＶｂｌｄと現像バイアスＶｂの差の１周期Ｔ１分の積分値が０であり、かつ、現像バイアスＶｂよりも上側の最大振幅Ａと下側の最大振幅Ｂが等しい矩形波（交流波形）となっている。
【００３５】
詳しくは、ブレードバイアス印加回路２２０は、現像バイアス印加回路２１０から出力される現像バイアスＶｂに交流バイアスを重畳させることで、前述したような波形のブレードバイアスＶｂｌｄを生成するように構成されている。
【００３６】
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
ブレードバイアスＶｂｌｄの信号波形を図３（ｂ）に示すような波形とすることで、後で詳述する実験結果で示すように、層厚規制ブレード３２へトナー等が固着するのを抑えることができる。
【００３７】
現像バイアスＶｂを図３（ａ）に示すような直流バイアスとしたので、例えば現像バイアスを交流バイアスにし、この交流バイアスに交流バイアスを重畳させてブレードバイアスを生成する形態と比べ、ブレードバイアスＶｂｌｄの波形をシンプルな波形にすることができる。
【００３８】
現像バイアス印加回路２１０から出力される現像バイアスＶｂに交流バイアスを重畳させることでブレードバイアスＶｂｌｄを生成するように構成したので、例えば現像バイアスが環境変化や使用期間によって変化した場合であっても、現像バイアスに対するブレードバイアスの差分を安定させることができる。
【００３９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、ブレードバイアスＶｂｌｄを矩形波としたが、本発明はこれに限定されず、ブレードバイアスを、例えば正弦波や三角波としてもよい。また、現像バイアスを交流バイアスとした場合には、ブレードバイアスを直流バイアスとしてもよい。
【００４０】
前記実施形態では、現像剤として正帯電性のトナーを例示したが、本発明はこれに限定されず、負帯電性のトナーであってもよい。この場合、現像バイアスおよびブレードバイアス等の極性は、前記実施形態とは逆の極性、つまりトナーと同極性の負にすればよい。
【００４１】
前記実施形態では、レーザプリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。
【実施例】
【００４２】
以下に、本発明の実施例を説明する。詳しくは、現像バイアスと、ブレードバイアスと、画質との関係を調べた実験結果を示す。
【００４３】
本実施例における実験の各種条件は、以下の通りである。
（１）画像形成装置：ＨＬ−２１３０（ブラザー工業社製）
（２）トナー：粉砕法により生成された負帯電性のトナー母体（ポリエステル系、平均粒径７〜８μｍ）と、当該トナー母体に添加される正帯電性の外添剤とを含む正帯電性のトナー
トナー母体の平均粒径は、ベックマン・コールター社製の精密粒度分布測定装置（コールターカウンターＭｕｌｔｉｓｉｚｅｒ３）で測定した。
（３）現像バイアス：４００Ｖ
（４）ブレードバイアス：現像バイアスと同様の直流成分に交流成分を重畳させた。４００Ｖを基準に上下に振動し、ブレードバイアスと現像バイアスの差の１周期分の積分値が０であり、かつ、現像バイアスよりも上側の最大振幅と下側の最大振幅が等しい波形。詳しくは、図４（ａ）の表に示すように、周波数と振幅を変更した複数パターンのブレードバイアスで実験を行った。
【００４４】
また、比較例では、前述した（１）〜（３）の条件は実施例と同じ条件とし、（４）の条件のみを変更した実験を行った。この実験におけるブレードバイアスの波形は、現像バイアスとは異なるバイアスを基準に上下に振動し、ブレードバイアスと現像バイアスの差の１周期分の積分値が０にならず、かつ、現像バイアスよりも上側の最大振幅と下側の最大振幅が等しくない波形とした。詳しくは、図４（ｂ）の表に示すように、基準バイアスが現像バイアス（４００Ｖ）とは異なるバイアス（３５０Ｖまたは４５０Ｖ）となるような２パターンのブレードバイアスで実験を行った。なお、比較例における各パターンのブレードバイアスは、ともに、振幅を±５０Ｖに設定し、周波数を２ｋＨｚに設定した。
【００４５】
以上のような条件で、印刷を行い、用紙に印刷された縦筋を目視により評価した。
図４（ａ），（ｂ）に示す表において、Ａは、縦筋がほとんど見られなかったことを意味し、以下、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順に縦筋が目立つようになっていることを示している。また、表において、−は、実験を行っていないことを示している。
【００４６】
実施例では、周波数２ｋＨｚ、振幅±５０Ｖのブレードバイアスを用いたときには、縦筋がほとんど見られない「Ａ」であることが確認された。また、振幅±５０Ｖ、周波数１ｋＨｚまたは３ｋＨｚのブレードバイアスを用いたときには、縦筋が少し見られる「Ｂ」であることが確認された。
【００４７】
また、振幅±３０Ｖ、周波数２ｋＨｚのブレードバイアス、振幅±５０Ｖ、周波数０．５ｋＨｚのブレードバイアス、振幅±１００、周波数１ｋＨｚまたは３ｋＨｚのブレードバイアス、または、振幅±２００、周波数２ｋＨｚのブレードバイアスを用いたときには、縦筋がＢよりも多い「Ｃ」であることが確認された。
【００４８】
これに対し、比較例では、現像バイアス４００Ｖとは異なる基準バイアス３５０Ｖまたは４５０Ｖで振動するブレードバイアスを用いると、縦筋がかなり目立つ「Ｄ」となることが確認された。
【００４９】
以上により、実施例では、比較例よりも画質を向上させることができることが確認された。詳しくは、実施例によれば、振幅±５０〜±１００の範囲で画質が向上し、周波数１〜３ｋＨｚの範囲で画質が向上することも確認された。
【００５０】
なお、本実施例では、図４（ａ）に示すような実験結果が得られたが、使用するトナーや画像形成装置などが変われば、実験結果も変わると予想されることから、使用するトナーや画像形成装置などに応じて、振幅や周波数は適宜設定すればよい。
【符号の説明】
【００５１】
１      レーザプリンタ
３２    層厚規制ブレード
１００  現像ローラ
２１０  現像バイアス印加回路
２２０  ブレードバイアス印加回路
Ａ      最大振幅
Ｂ      最大振幅
Ｔ１    １周期
Ｖｂｌｄ    ブレードバイアス
Ｖｂ    現像バイアス
【図１】
2015038562.tif 000003
【図２】
2015038562.tif 000004
【図３】
2015038562.tif 000005
【図４】
2015038562.tif 000006