JP2004170654A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな構成によりカラートナー用現像器の空動作を抑止することによって現像剤の劣化を防止する。
【解決手段】黒トナー及び３色のカラートナーのそれぞれについて感光体５上に単色トナーを転写する現像器９Ｂ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｙ手段を具備する画像形成装置において，黒トナーの現像器９Ｂが２成分現像方式，カラートナーの現像器９Ｃ，９Ｍ，９Ｙが非磁性１成分現像方式で構成され，カラートナーの現像器について，トナーの転写を行わないときに該現像器の動作を停止させる制御部１２を設ける。また，カラートナーの現像器を，現像器と感光体との間で電位差を設けることによって現像器から感光体へトナーを飛ばす非接触現像方式とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，タンデム方式又は中間転写方式によるカラー画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来，カラー画像形成装置には，いわゆるタンデム方式（４連タンデム方式）と中間転写方式とがある。
タンデム方式のカラー画像形成装置は，感光体ドラム（像担持体の一例）と該感光体ドラム表面の静電潜像を現像する現像器とを各々備えた複数の画像形成部が中間転写体の周囲或いは用紙搬送ベルト（記録紙を搬送するベルト）に沿って配列された構造を有し，感光体ドラムそれぞれの表面に異なる色（黒色又はカラー）の単色トナー像が形成されるよう構成されている。さらに，感光体ドラムそれぞれから記録紙（用紙）に単色画像が順次重ねて転写されるよう構成されている。
また，中間転写方式のカラー画像形成装置は，感光体ドラムと該感光体ドラムの周囲に配置された複数の現像器と前記感光体ドラム表面のトナー像が転写される中間転写体とを備える。このような中間転写方式のカラー画像形成装置では，感光体ドラム周囲に配置された複数の現像器によってそれぞれ異なる色（黒色又はカラー）の単色トナー像が感光体ドラム上に順次現像され，該感光体ドラムから前記単色トナー像が中間転写体上に順次重ねて転写された後に該中間転写体から記録紙（用紙）にカラー画像が転写される。このようなタンデム方式或いは中間転写方式のカラー画像形成装置は，通常，黒色，シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の４色それぞれについて単色トナー象を感光体ドラム上に現像する４つの現像器を具備している。
一般に，トナー像を感光体ドラム上に現像する現像方式（現像器の方式）としては，絶縁性トナーと磁性粒子キャリアとを混合した現像剤を用いる２成分現像方式（２成分磁気ブラシ現像方式ともいう）と，トナーのみを現像剤として用いる１成分現像方式とが知られている。前記１成分現像方式は，機構を簡略化できるので小型化が可能である反面，前記２成分現像方式に比べるとやや耐久性に劣るという特徴を有する。この１成分現像方式では，感光体ドラムと現像器が備える現像ローラ上に担持された現像剤とが非接触となる現像方式（以下，１成分非接触現像方式という）が採用される場合もある。この１成分非接触現像方式は，現像器（現像手段）と感光体ドラム（像担持体）との間で電位差を設けることによって現像器から感光体ドラムへトナーを飛ばすよう構成されたものである。
一方，前記２成分現像方式は耐久性に優れ，ランニングコストが低いという特徴を有し，このような特徴から，一般に，カラー画像形成装置では，前記２成分現像方式が広く採用されている。
ここで，前記２成分現像方式では，対向する感光体ドラムが動作（回転）している場合には，通常は，現像器の現像ローラ上に形成された現像磁気ブラシ（現像剤）が感光体ドラムに接しているため，トナー像を感光体ドラム上に現像するか否かに関わらず現像器を動作（即ち，現像器が有する現像ローラを回転）させないといけないが，前記１成分現像方式では特にそのような制約はないという特徴もある。これは，前記２成分現像方式では，現像器を対向する感光体ドラムとともに動作させないと，現像器と感光体ドラムとの間に挟まれた現像剤によって感光体ドラム表面が損傷を受ける，又は現像剤が感光体ドラムに移動し，周辺に飛散して汚染するからである。
さらに，前記タンデム方式では，各色（黒色及びカラー）の現像器それぞれが対向する感光体ドラムそれぞれが，記録紙を搬送する一連の搬送ベルト（無端ベルト，前記用紙搬送ベルトの一例）に直列に並んで接触して回転するため，前記２成分方式の現像器を採用した場合，搬送ベルトによる記録紙の搬送中は全ての色についての感光体ドラムとこれらに対向する全ての現像器とを動作（回転）させねばならない。
また，前記中間転写方式では，１つの感光体ドラムに複数の現像器が対向配置され，その感光体ドラムが前記中間転写体と接触して回転するため，前記２成分現像方式の現像器を採用した場合，いずれかの現像器が現像中（感光体ドラムにトナー像を現像中）は，他の現像器はその表面に形成された現像磁気ブラシが感光体ドラムに接触しないように退避する機構を採用しなければならない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２５８９１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，カラー画像形成装置は広く普及しているが，印刷コストの問題等によりカラー印刷（カラー画像形成）を行う頻度は非常に少なく，カラー画像形成装置を導入していても実際にはモノクロ印刷が大半を占める（例えば，８割以上）場合が多い。このような場合，現像器に前記２成分現像方式を採用する従来の画像形成装置では，印刷の大半を占めるモノクロ印刷時において，本来動作させる必要のないカラートナー（Ｃ，Ｍ，Ｙ）用の現像器を動作（空動作）させねばならず，カラートナー用の現像剤が劣化しやすいという問題点があった。
一方，この問題を解決する技術として，特許文献１には，前記タンデム方式の画像形成装置において，モノクロ印刷時には黒トナー用の感光体ドラムのみが前記搬送ベルトに接触するよう前記搬送ベルトの位置を変位させる画像形成装置が示されている。しかしながら，大型の部材である前記搬送ベルト（を含む搬送ユニット）を変位させることは機械的構成が複雑になり，消費電力も増大するという問題点があった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，シンプルな構成によりカラートナー用現像器の空動作を抑止することによって現像剤の劣化を防止するカラー画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は，像担持体と該像担持体表面の静電潜像を現像する現像手段とを各々備えた複数の画像形成部が中間転写体の周囲或いは用紙搬送ベルトに沿って配列されたカラー画像形成装置，即ち，いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置において，前記画像形成部が，２成分現像方式の黒色用現像手段を備えた画像形成部と１成分非接触現像方式のカラー用現像手段を備えた画像形成部とからなることを特徴とするカラー画像形成装置，或いは，像担持体と該像担持体の周囲に配置された複数の現像手段と前記像担持体表面のトナー像が転写される中間転写体とを有するカラー画像装置，即ち，いわゆる中間転写方式のカラー画像形成装置において，前記現像手段が２成分現像方式の黒色用現像手段と１成分非接触現像方式のカラー用現像手段とからなることを特徴とするカラー画像形成装置として構成されるものである。
ここで，前記１成分非接触方式とは，前述したように，トナーのみを現像剤として用いる１成分方式であり，かつ，前記像担持体と前記現像手段の具備する現像ローラ上に担持された現像剤とが非接触となる現像方式（前記現像手段と前記像担持体との間で電位差を設けることによって前記現像手段から前記像担持体へトナーを飛ばす方式）である。
このように，カラー用の現像手段に，非現像時（現像を行っていないとき）に空動作をさせる必要のない前記１成分非接触現像方式を採用することにより，以下のような作用効果が得られる。
即ち，非現像時に，前記１成分非接触現像方式のカラー用現像手段が有する現像ローラの回転動作を停止させるよう構成すれば，印刷の大半を占めるモノクロ印刷時（即ち，カラーの現像を行わないとき）に前記１成分非接触現像方式のカラー用現像手段における現像ローラの回転動作が停止し，カラートナー用の現像手段の空動作が抑止され，カラートナー用の現像剤の劣化を防止することが可能となる。さらに，カラートナー用の現像手段が非接触式であるので，前記カラー用現像手段の現像ローラの動作を停止させたときに該現像ローラと前記像担持体との間の残存トナーが前記像担持体の表面に擦れて該表面を汚すことも防止できる。
一方，印刷頻度の高い黒トナーの現像手段については，耐久性の高い前記２成分現像方式が採用されるので，全ての現像手段を前記１成分現像方式とするよりも耐久性が高いものとすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係るタンデム式フルカラー画像形成装置Ｘの主要部の概略構成図である。
【０００７】
図１を用いて，本発明の実施の形態に係るタンデム式フルカラー画像形成装置Ｘ（以下，画像形成装置Ｘという）の構成について説明する。
本画像形成装置Ｘは，一対のローラ間に張架された搬送ベルト１を備えており，この搬送ベルト１上を，記録紙２が図中の矢印線方向に搬送されるよう構成されている。また，搬送ベルト１上には，右から順に，モノクロ（黒）画像形成領域Ｂ，シアン画像形成領域Ｃ，マゼンタ画像形成領域Ｍ，及びイエロー画像形成領域Ｙが設けられており，各画像形成領域のそれぞれに，感光体ドラム５が配置され，該感光体ドラムそれぞれに対向するように，搬送ベルト１の下側に転写ローラ６が配置されている。（なお，前記画像形成領域Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙの配置順は特に限定されるものではなく，この配置は，適宜変更し得るものである。）
【０００８】
前記各画像形成領域において，前記感光体ドラム５の周囲には，主帯電器７，画像露光のための光学系８，及び各画像形成領域に対応する色のトナー用の現像器がこの順に配置されている。即ち，モノクロ画像形成領域Ｂでは，黒トナーが充填されたモノクロ現像器９Ｂ，シアン画像形成領域Ｃでは，シアントナーが充填されたシアン現像器９Ｃ，マゼンタ画像形成領域Ｍでは，マゼンタトナーが充填されたマゼンタ現像器９Ｍ，イエロー画像形成領域Ｙでは，イエロートナーが充填されたイエロー現像器９Ｙが設けられている。更に，転写ローラ６が設けられている領域と主帯電器７との間には，除電器（不図示）及びクリーニング装置１０が配置されている。
本画像形成装置Ｘは，図１に示す以外にも，一般的な４連タンデム方式の画像形成装置が備える機器を具備しているが，特に特徴をなすものではないのでここでは説明を省略する。
【０００９】
前記各画像形成領域での画像形成サイクルを，モノクロ画像形成領域Ｂを例にとって説明する。
先ず，コロナ帯電器或いは接触帯電ローラ等から成る主帯電器７により，感光体ドラム５が，所定極性に一様に帯電される。次いで，ＬＥＤ等の光学系８からの光照射により画像露光が行われ，感光体ドラム５表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は，黒トナーが充填されたモノクロ現像器９Ｂによって現像され，感光体ドラム５表面にトナー像が形成される。このトナー像の帯電極性は，いわゆる反転現像により現像を行う場合には，主帯電器７によって帯電される感光体ドラム５の帯電極性と同極性であり，いわゆる正規現像により現像を行う場合には，感光体ドラム５の帯電極性と逆極性となる。
このようにして感光体ドラム５表面に形成されたトナー像は，転写ローラ６と対面する領域（転写領域）において，搬送ベルト１上を搬送されてきた記録紙２上に転写される。この転写は，転写ローラ６に，トナー像とは逆極性のバイアス電圧を印加することにより行われる。また，転写ローラ６を用いる代わりに，コロナ帯電器を用い，記録紙２の背面をトナー像とは逆極性に帯電させることにより転写を行うこともできる。転写終了後は，図示されていない除電器及びクリーニング装置１０により，感光体ドラム５の除電及び該ドラム５表面に残存するトナーのクリーニングが行われ，次の画像形成サイクルが行われる。
【００１０】
以上のようにして，モノクロ画像形成領域Ｂでは，記録紙２上に黒トナーから成るモノクロ画像が形成され，同様にして，記録紙２上に，シアン画像形成領域Ｃでは，シアントナーから成るシアン色画像，マゼンタ画像形成領域Ｍでは，マゼンタトナーからなるマゼンタ色画像，及びイエロー画像形成領域Ｙでは，イエロートナーから成る黄色画像が形成される。即ち，モノクロ画像を形成する場合には，モノクロ画像形成領域Ｂにおいてのみ，上述した画像形成サイクルが実行されて記録紙２上にモノクロ画像が形成される。また，フルカラー画像を形成する場合には，各画像形成領域Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙにおいて，前述した画像形成サイクルがそれぞれ実行され，各色の単色トナー像が重ね合わされて，記録紙２上にフルカラー画像が形成される。このようにして画像が形成された記録紙２は，搬送ベルト１から排出され，定着装置１１に導入され，画像の定着が行われて排紙される。
【００１１】
本画像形成装置Ｘにおいて，各現像器９Ｂ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｙには，それぞれ，感光体ドラム５に対向するように，現像ローラ９Ｂｒ，９Ｃｒ，９Ｍｒ，９Ｙｒが設けられており，この現像ローラの駆動回転によって，前記各現像器内に充填されているトナーを前記各現像ローラが感光体ドラム５と対面している部分に搬送し，このトナーによって静電潜像の現像が行われる。
前記各現像器９Ｂ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｙのうち，黒トナー用の前記現像器９Ｂは，いわゆる２成分現像方式であり，残りのカラー用の前記現像器９Ｃ，９Ｍ，９Ｙは，いわゆる非磁性１成分現像方式である。ここで，カラー用の前記現像器９Ｃ，９Ｍ，９Ｙは，前記１成分現像方式であれば，必ずしも非磁性に限るものではない。
前記非磁性１成分現像方式のカラー現像器９Ｃ，９Ｍ，９Ｙでは，絶縁性トナー（現像剤）のみが用いられるに対し，前記２成分現像方式のモノクロ現像器９Ｂでは，トナー（基本的に非磁性である）と磁性キャリアとからなり，磁性キャリアにより形成された磁気ブラシに帯電したトナーが保持されたものが用いられる。
さらに，各カラー現像器９Ｃ，９Ｍ，９Ｙは，感光体ドラム５と現像ローラ９Ｃｒ，９Ｍｒ，９Ｙｒ上に担持された現像剤とが非接触となる非接触現像方式，即ち，現像器９Ｃ，９Ｍ，９Ｙの現像ローラ９Ｃｒ，９Ｍｒ，９Ｙｒと対向する感光体ドラム５との間に電位差を設けることによって現像ローラ９Ｃｒ，９Ｍｒ，９Ｙｒから対向する感光体ドラム５へトナーを飛ばしてトナー像を現像する方式である。
【００１２】
本画像形成装置Ｘでは，各画像形成領域に配置されている感光体ドラム５は，転写ベルト１の搬送方向に配列されているため，フルカラー画像及びモノクロ，シアン，マゼンタ，イエローの単色画像のいずれを形成する場合でも，４つの感光ドラム５全てが回転駆動するように設定されている。
また，モノクロ現像器９Ｂは，前記２成分現像方式であるため，対向する感光ドラム５の回転中は，黒色トナー像の現像を行うか否かに関わらずこれに合わせて回転駆動するよう設定されている。前述したように，磁性キャリアが感光体ドラム５表面を傷つけないようにするためである。
一方，シアン，マゼンタ，イエローの各カラー現像器９Ｃ，９Ｍ，９Ｙは，磁性キャリアの存在しない前記非磁性１成分現像方式であるため，各カラートナーを感光体ドラム５上に現像する場合には，感光体ドラム５に合わせて動作させる（即ち，カラー現像器９Ｃ，９Ｍ，９Ｙが有する現像ローラ９Ｃｒ，９Ｍｒ，９Ｙｒを回転駆動させる）が，各カラートナー像を現像しない場合には，感光体ドラム５が回転しているか否かに関わらず，その動作（現像ローラ９Ｃｒ，９Ｍｒ，９Ｙｒの回転動作）を停止させるよう制御される。各現像ローラ９Ｂｒ，９Ｃｒ，９Ｍｒ，９Ｙｒの制御は，ＣＰＵ及びその周辺装置からなる制御部１２（前記動作停止手段の一例）により行われる。
ここで，各現像ローラ９Ｂｒ，９Ｃｒ，９Ｍｒ，９Ｙｒの駆動装置の構成は，これら現像ローラ毎に専用の駆動源（駆動モータ）を設けて，各現像ローラを別個独立に駆動／停止させる構成や，１つの駆動源を使用して各現像ローラごとにクラッチ等を設けて駆動／停止（駆動源の連結／解放）させる構成等が考えられる。
以上に示した実施の形態は，タンデム方式のカラー画像形成装置についてのものであるが，本発明の適用対象はこれに限るものでなく，黒色用現像器とカラー用現像器とを具備するカラー画像形成装置であれば，例えば，前記中間転写方式のカラー画像形成装置に適用してもかまわない。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，カラー用の現像器（現像手段）に，非現像時（現像を行っていないとき）に空動作をさせる必要のない１成分非接触現像方式が採用されているので，印刷の大半を占めるモノクロ印刷時（即ち，カラーの現像を行わないとき）にカラー用の現像器の現像ローラの回転動作を停止させることが可能となる。その結果，従来のように全現像器を２成分現像方式とする場合に比べ，カラー用現像器の動作時間が大幅に短縮されてその劣化が防止される。この劣化防止効果により，例えば，モノクロ印刷の頻度が全体の７〜８割以上を占めるような場合には，１成分非接触現像方式の現像器の耐久性が２成分現像方式の現像器の耐久性に劣ることを考慮してもなお実質的な耐久性は向上する。
さらに，カラー用現像器が非接触式であるので，カラー用現像器の現像ローラの回転動作を停止させたときに，該現像ローラと感光体ドラム（像担持体）との間の残存トナーが感光体ドラムの表面に擦れて該表面を汚すことも防止できる。また，使用頻度の高い黒（モノクロ）用現像器には，耐久性に優れた２成分現像方式を採用しているので，全てを１成分現像方式とする場合よりも耐久性の高い画像形成装置を構成できる。しかも，搬送ローラを変位させるような複雑な機構を要することなくシンプルな構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るタンデム式フルカラー画像形成装置Ｘの主要部の概略構成図。
【符号の説明】
１…搬送ベルト
２…記録紙
５…感光体ドラム
６…転写ローラ
７…主帯電器
８…光学系
９Ｂ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｙ…現像器（現像手段）
９Ｂｒ，９Ｃｒ，９Ｍｒ，９Ｙｒ…現像ローラ
１０…クリーニング装置
１１…定着装置
１２…制御部（動作停止手段）

Claims (3)

1. 像担持体と該像担持体表面の静電潜像を現像する現像手段とを各々備えた複数の画像形成部が中間転写体の周囲或いは用紙搬送ベルトに沿って配列されたカラー画像形成装置において，
   前記画像形成部が，２成分現像方式の黒色用現像手段を備えた画像形成部と１成分非接触現像方式のカラー用現像手段を備えた画像形成部とからなることを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 像担持体と該像担持体の周囲に配置された複数の現像手段と前記像担持体表面のトナー像が転写される中間転写体とを有するカラー画像装置において，
   前記現像手段が２成分現像方式の黒色用現像手段と１成分非接触現像方式のカラー用現像手段とからなることを特徴とするカラー画像形成装置。
3. 非現像時に，前記１成分非接触現像方式のカラー用現像手段が有する現像ローラの回転動作を停止させるよう構成されてなることを特徴とする請求項１乃至２に記載のカラー画像形成装置。

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