JP2006171360A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像剤担持体と像担持体との当接及び離間の切換え動作と、現像剤担持体への駆動伝達経路の切換え動作とを所定のプロセス速度(1/1速)にて最適化し、他のプロセス速度(1/2速や1/3速)の場合でも、像担持体と現像剤担持体との摺擦により像担持体表層が削れて像担持体、延いては、カートリッジ寿命が低下することや、現像剤担持体の作動量が大となることにより、現像剤がダメージを受けて、現像剤の持つ電荷を安定させ、かぶり等の画像問題が発生することを防止する。
【解決手段】像担持体1と現像剤担持体40を当接又は離間させる接離機構と、接離機構に作用して、全ての像担持体と現像剤担持体との当接及び離間の切換え動作と、現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作と、を行う一つの駆動源70と、を有し、特定の印字条件によって、駆動源の起動時間と停止時間を変更する。
【選択図】図2
【解決手段】像担持体1と現像剤担持体40を当接又は離間させる接離機構と、接離機構に作用して、全ての像担持体と現像剤担持体との当接及び離間の切換え動作と、現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作と、を行う一つの駆動源70と、を有し、特定の印字条件によって、駆動源の起動時間と停止時間を変更する。
【選択図】図2
Description
本発明は、複数の像担持体と、像担持体に形成された静電潜像を像担持体に接触して現像する現像剤担持体を備えた現像手段と、を有し、フルカラー(多色)或いはモノカラー(単色)画像の形成が可能な画像形成装置に関し、特に、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクス等の画像形成装置に関するものである。
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、各々が像担持体として例えばドラム状の電子写真感光体(以下、「感光体ドラム」という。)と、この感光体ドラムに作用する帯電手段、現像手段、クリーニング手段などのプロセス手段とを備えた画像形成部(画像形成ステーション)を複数並置して、これら複数の画像形成ステーションに対向配置された中間転写体としての転写ベルト(中間転写ベルト)、或いは、転写材担持体としての転写材搬送ベルト上の転写材などに順次画像を転写するインライン方式を採用したカラー画像形成装置がある。
このようなインライン方式のカラー画像形成装置において、各画像形成ステーションにおける感光体ドラム及び現像手段などのプロセス手段を一体的にカートリッジ化してプロセスカートリッジとし、このプロセスカートリッジを装置本体に対して着脱可能に一列に並べることにより、例えば現像剤が無くなった際に、サービスマンに頼らずユーザ自身がプロセスカートリッジを交換することで再び画像形成が可能となると共に、感光体ドラムや現像ローラなどのその他の消耗品も同時に交換することが出来る。
こうしたインライン型のカラー画像形成装置に使用されるプロセスカートリッジの現像手段としては、一般的に現像剤担持体としての現像ローラを感光体ドラムに対して回転接触させた状態で現像を行う接触現像方式、及び、現像ローラと感光体ドラムとの間に所定の隙間を設けた状態で現像を行う非接触現像方式の二つの方式が知られている。
上記接触現像方式において、前回転や後回転などの現像作動時以外のタイミングで現像ローラが感光体ドラムに接触していると、現像ローラとの摺擦により感光体表層が削れて、カートリッジ寿命を低下させたり、現像ローラの回転距離が長くなるとトナーが新しい状態に比べてダメージを受けて、トナーの持つ電荷を安定させることが困難となり、かぶり等の画像問題が発生しやすくなったりしてしまう。
上記接触現像方式においてモノカラー現像を行うと、現像に関与しない他色のカートリッジを動作させるため感光体ドラムの寿命を大きく低減させてしまう。
上記接触現像方式において、非作動時で前回転、後回転中にバイアスが印加されていない場合、現像ローラ上の現像剤が感光体ドラムに付着し、現像剤を浪費したり、転写材を汚したりする原因となってしまう。
上記接触現像方式において、画像形成置本体に装着された状態で長時間使用しない場合に現像ローラのローラ層が永久変形してしまい、現像時に画像ムラが発生する原因となってしまう。
上記の課題を解決するために、特許文献1、2には、現像ローラを感光体ドラムの静電潜像を現像する期間のみ感光体ドラムに接触させてトナーによる現像を行うために、第1画像形成ステーション→第2画像形成ステーション→第3画像形成ステーション→第4画像形成ステーションの順に現像ローラを感光体ドラムへ当接・離間を行う画像形成装置が提案されている。
上記現像ローラの駆動切換えタイミングと感光体ドラムへの当接・離間タイミングを1/1速のプロセス速度に合せて最適化した構成において、定着性やグロス性向上からプロセス速度を落とす必要がある場合に、1/2速、1/3速のプロセス速度に合せて、現像ローラと像担持体との当接及び離間の切換え動作と、現像ローラの駆動及び停止の切換え動作と、を行う駆動源のスピードを1/2速、1/3速に変化したり、電気部品(ソレノイド)を各画像形成ステーションに配置したり、或いは、各画像形成ステーションに駆動源を配置したりすれば、1/2速、1/3速のプロセス速度においても現像ローラの駆動切換えタイミングと感光体ドラムへの当接・離間タイミングを最適にすることができ、前述の問題を解消することが出来る。
特開2001−318506号公報
特開2001−337511号公報
しかしながら、前述の駆動源のスピードを1/2速、1/3速に変化させる方法は、最近一段と要求が高まってきている低騒音、低コスト、小型化に対して不利な点がある。
具体的には、駆動源となるステッピングモータは、通常速(1/1速)で音が小さくなるように設定した場合、低速側で駆動音が大きくなってしまう。また、速度可変領域を1/1速から1/3速と広く持つためには、それに見合ったモータを選定する必要があり、コスト増、サイズ増につながってしまう。
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、本発明の主たる目的は、画像形成部を複数備え、現像剤担持体と像担持体との当接及び離間の切換え動作と、現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作を一つの駆動源で行う画像形成装置において、現像剤担持体と像担持体との当接及び離間の切換え動作と、現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作とを所定のプロセス速度(1/1速)にて最適化し、他のプロセス速度(1/2速や1/3速)の場合でも、像担持体と現像剤担持体との摺擦により像担持体表層が削れて像担持体、延いては、カートリッジ寿命が低下することや、現像剤担持体の作動量が大となることにより、現像剤が新しい状態に比べてダメージを受けて、現像剤の持つ電荷を安定させることが困難となり、かぶり等の画像問題が発生することを防止し、又、騒音の発生を抑制することのできる画像形成装置を提供することである。
本発明の他の目的は、簡単な構成で、低コストにて上記目的を達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。
上記諸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、現像剤を担持し前記像担持体と接触して前記静電潜像を現像像とする現像剤担持体を備えた現像手段と、前記現像像を記録媒体又は中間転写体に転写する転写手段と、を備えた複数の画像形成部と、
前記像担持体と前記現像剤担持体を当接又は離間させる接離機構と、
前記接離機構に作用して全ての前記像担持体と前記現像剤担持体との当接及び離間の切換え動作と、前記現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作と、を行う一つの駆動源と、
を有する画像形成装置において、
特定の印字条件によって、前記駆動源の起動時間と停止時間を変更することを特徴とする画像形成装置である。
前記像担持体と前記現像剤担持体を当接又は離間させる接離機構と、
前記接離機構に作用して全ての前記像担持体と前記現像剤担持体との当接及び離間の切換え動作と、前記現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作と、を行う一つの駆動源と、
を有する画像形成装置において、
特定の印字条件によって、前記駆動源の起動時間と停止時間を変更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、
(1)画像形成部を複数備え、現像剤担持体と像担持体との当接及び離間の切換え動作と、前記現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作を一つの駆動源で行う画像形成装置において、現像剤担持体と像担持体との当接及び離間の切換え動作と、現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作とを所定のプロセス速度(1/1速)にて最適化し、他のプロセス速度(1/2速や1/3速)の場合でも最適化することができ、像担持体と現像剤担持体との摺擦により像担持体表層が削れて像担持体、延いては、カートリッジ寿命が低下することを防止することができる。また、現像剤担持体の作動量が大となることにより、現像剤が新しい状態に比べてダメージを受けて現像剤の持つ電荷を安定させることが困難となり、それによって、かぶり等の画像問題が発生することを防止することができる。また、騒音の発生を抑制することができる。更には、
(2)本発明の画像形成装置は、構成が簡単であり、低コストである。
(1)画像形成部を複数備え、現像剤担持体と像担持体との当接及び離間の切換え動作と、前記現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作を一つの駆動源で行う画像形成装置において、現像剤担持体と像担持体との当接及び離間の切換え動作と、現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作とを所定のプロセス速度(1/1速)にて最適化し、他のプロセス速度(1/2速や1/3速)の場合でも最適化することができ、像担持体と現像剤担持体との摺擦により像担持体表層が削れて像担持体、延いては、カートリッジ寿命が低下することを防止することができる。また、現像剤担持体の作動量が大となることにより、現像剤が新しい状態に比べてダメージを受けて現像剤の持つ電荷を安定させることが困難となり、それによって、かぶり等の画像問題が発生することを防止することができる。また、騒音の発生を抑制することができる。更には、
(2)本発明の画像形成装置は、構成が簡単であり、低コストである。
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であるカラー画像形成装置の概略構成を示す。
図1に、本発明に係る画像形成装置の一実施例であるカラー画像形成装置の概略構成を示す。
(全体構成)
図1に示す本実施例のカラー画像形成装置は、複数の、本実施例では4つの画像形成部(以下、「画像形成ステーション」という。)P、即ち、一色目の画像形成ステーションP(1st)、二色目の画像形成ステーションP(2st)、三色目の画像形成ステーションP(3st)、及び、四色目の画像形成ステーションP(4st)を備えたインライン方式のカラー画像形成装置である。
図1に示す本実施例のカラー画像形成装置は、複数の、本実施例では4つの画像形成部(以下、「画像形成ステーション」という。)P、即ち、一色目の画像形成ステーションP(1st)、二色目の画像形成ステーションP(2st)、三色目の画像形成ステーションP(3st)、及び、四色目の画像形成ステーションP(4st)を備えたインライン方式のカラー画像形成装置である。
各画像形成ステーションPは、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)を備えており、それぞれの感光体ドラム1の周囲には、その回転方向に従って順に、感光体ドラム1表面を均一に帯電する帯電手段2(2a、2b、2c、2d)、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム1上に静電潜像を形成する露光手段3(3a、3b、3c、3d)、静電潜像にトナーを付着させて現像像(トナー像)として顕像化する現像手段としての現像ユニット4(4a、4b、4c、4d)、感光体ドラム1上のトナー像を転写材(記録媒体)Sに転写させる転写手段としての転写部材12(12a、12b、12c、12d)、転写後の感光体ドラム1表面に残った転写後トナーを除去するクリーニング手段6(6a、6b、6c、6d)等が配設されている。
本実施例では、感光体ドラム1(1a〜1d)と、帯電手段2(2a〜2d)、現像手段4(4a〜4d)及びクリーニング手段6(6a〜6d)とは、一体的にカートリッジ化して、プロセスカートリッジ7(7a〜7d)として装置本体100Aに着脱可能に構成されている。プロセスカートリッジ7の構成については、後で更に説明する。
また、転写材給送部16から給紙された記録媒体は、レジストローラ対19を経て、転写材担時体である転写ベルト11へ搬送され、各画像形成ステーションPにより各色トナー像が順次記録媒体へ転写されてカラー画像が記録媒体上に記録された後、定着手段20で画像定着されて排出ローラ対23によって排出積載部24へ排出される。
次に、各部の構成について順次説明する。
(転写材給送構成)
転写材給送部16は、画像形成部に転写材Sを給紙搬送するものであり、複数枚の転写材S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)、レジストローラ対19が画像形成動作に応じて回転駆動され、給紙カセット17内の転写材Sを一枚毎分離給送するとともに、転写材Sの先端はレジストローラ対19に突き当たって一端停止し、ループを形成した後転写ベルト11の回転と画像書出し位置との同期をとって、レジストローラ対19によって転写ベルト11へと給紙されていく。
転写材給送部16は、画像形成部に転写材Sを給紙搬送するものであり、複数枚の転写材S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)、レジストローラ対19が画像形成動作に応じて回転駆動され、給紙カセット17内の転写材Sを一枚毎分離給送するとともに、転写材Sの先端はレジストローラ対19に突き当たって一端停止し、ループを形成した後転写ベルト11の回転と画像書出し位置との同期をとって、レジストローラ対19によって転写ベルト11へと給紙されていく。
(画像形成構成)
感光体ドラム1は、例えば直径30mmのアルミシリンダの外周面に有機光導電体層(OPC感光体)を塗布したものである。感光体ドラム1は、その両端部を支持部材(図示せず)によって回転自在に支持されている。感光体ドラム1は、駆動モータ(図示せず)により、反時計方向(図2にて矢印X方向)に回転駆動される。
感光体ドラム1は、例えば直径30mmのアルミシリンダの外周面に有機光導電体層(OPC感光体)を塗布したものである。感光体ドラム1は、その両端部を支持部材(図示せず)によって回転自在に支持されている。感光体ドラム1は、駆動モータ(図示せず)により、反時計方向(図2にて矢印X方向)に回転駆動される。
帯電手段2(2a、2b、2c、2d)は、本実施例では、図2に示すような接触帯電方式のものを使用する。帯電手段としての帯電部材2は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラ2を感光体ドラム1表面に当接させる。そして、このローラ2に帯電バイアス電圧を印加する。これにより、感光体ドラム1表面を一様に帯電させる。
図1にて、スキャナユニット3(3a、3b、3c、3d)は、感光体ドラム1の略水平方向に配置されている。そして、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)によって回転されるポリゴンミラー9(9a、9b、9c、9d)に照射される。ミラー9に反射した画像光は、結像レンズ10(10a、10b、10c、10d)を介して帯電済みの感光体ドラム1表面を選択的に露光する。これによって、画像信号に応じた静電潜像を形成する。
図2をも参照すると理解されるように、現像手段としての現像ユニット4(4a、4b、4c、4d)は、それぞれ、現像剤(トナー)を収納した現像剤収納部、即ち、トナー容器41(41a、41b、41c、41d)、及び、現像枠体、即ち、現像容器45(45a、45b、45c、45d)を有する。
つまり、トナー容器41に関して言えば、例えば、一色目の画像形成ステーションP(1st)に配置したイエロー現像ユニット4aはイエロー色のトナーを収納したトナー容器41a、二色目の画像形成ステーションP(2st)に配置したシアン現像ユニット4bはシアン色のトナーを収納したトナー容器41b、三色目の画像形成ステーションP(3st)に配置したマゼンタ現像ユニット4cはマゼンタ色のトナーを収納したトナー容器41c、及び、四色目の画像形成ステーションP(4st)に配置したブラック現像ユニット4dはブラック色のトナーを収納したトナー容器41dを有する。各トナー容器41内には、感光体ドラム1と対向して、現像剤を担持搬送する現像剤担持体としての現像ローラ40が配置されている。
図2にて、トナー容器41内の現像剤、即ち、トナーは、トナー搬送攪拌機構42によってトナー供給ローラ43へ送り込まれる。次いで、トナーは、トナー供給ローラ43、及び、現像ローラ40の外周に圧接された現像ブレード44によって、現像ローラ40の外周に塗布され、且つ、トナーに電荷が付与される。そして、現像ローラ40に現像バイアスを印加することにより、感光体ドラム1に形成された潜像を現像し、トナー像とする。
また、後述する静電搬送ベルト11の内側には、4個の感光体ドラム1a、1b、1c、1dに対向して静電搬送ベルト11に当接する転写部材12a、12b、12c、12dがそれぞれ併設されている。これら転写部材12は不図示の転写バイアス用電源で接続されており、転写部材12から正極性の電荷が転写搬送ベルト11を介して転写材に印加され、この電界により、感光体ドラム1に接触中の転写材に、感光体ドラム1上の負極性の各色トナー像が順次転写され、カラー画像が形成される。
(転写材搬送構成)
転写材Sは転写材給送部16から搬送手段5によって画像形成領域に搬送される。
転写材Sは転写材給送部16から搬送手段5によって画像形成領域に搬送される。
搬送手段5を構成する転写材担持体としての静電搬送ベルト11は、駆動ローラ13と従動ローラ14a、14b、15の4本のローラで張架支持され、すべての感光体ドラム1a、1b、1c、1dに対向し配設されている。この駆動ローラ13により、転写材は静電搬送ベルト11により転写位置まで搬送され、感光体ドラム1上のトナー像が転写される。
また、静電搬送ベルト11の最上流位置には、該ベルト11とともに転写材を挟持し、且つ転写材を静電搬送ベルト11に吸着させる吸着ローラ22が配設されている。転写材の搬送に際しては、前記吸着ローラ22に電圧を印加することで、対向している接地されたローラ14aとの間に電界を形成し、静電搬送ベルト11及び転写材の間に誘電分極を発生させて両者に静電吸着力を生じさせるようになっている。
(補助搬送構成)
前記静電搬送ベルト11で転写材Sを搬送する際、補助部材25によって転写材Sが転写搬送ベルト11から剥がれないように構成しているが、この補助部材25は静電搬送ベルト11上の転写材を担持する側にあって、後述するように静電搬送ベルト11を第2の位置へ移動させる移動手段としても機能するものである。
前記静電搬送ベルト11で転写材Sを搬送する際、補助部材25によって転写材Sが転写搬送ベルト11から剥がれないように構成しているが、この補助部材25は静電搬送ベルト11上の転写材を担持する側にあって、後述するように静電搬送ベルト11を第2の位置へ移動させる移動手段としても機能するものである。
具体的には、静電搬送ベルト11の表面側に従動回転可能な複数個の補助部材25としての搬送補助ローラが配設されており、この搬送補助ローラ25がカム機構(図示せず)によって左右方向に一体的に移動可能に構成されている。
そして、カラー画像形成を行う場合には、前記搬送補助ローラ25が左方へ退避して静電搬送ベルト11から離間している。一方、モノクロ画像形成を行う場合には、カム機構が動作して搬送補助ローラ25を右方へ移動させ、静電搬送ベルト11に当接するとともに、該ベルト11を押し込む。これにより、転写搬送ベルト11はブラック感光体ドラム1dと当接したままではあるが、他の感光体ドラム1a、1b、1cからは離間するようになっている。
(定着構成)
定着手段である定着部20は、転写材S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Sに熱及び圧力を与える加圧ローラ21bとからなる。即ち、感光体ドラム1上のトナー像を転写した転写材Sは、定着部20を通過する際に定着ローラ対21a、21bで搬送されるとともに、定着ローラ対21a、21b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Sの表面に定着される。
定着手段である定着部20は、転写材S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Sに熱及び圧力を与える加圧ローラ21bとからなる。即ち、感光体ドラム1上のトナー像を転写した転写材Sは、定着部20を通過する際に定着ローラ対21a、21bで搬送されるとともに、定着ローラ対21a、21b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Sの表面に定着される。
(画像形成動作)
上記構成の画像形成装置によって画像記録を行う場合の動作について説明する。
上記構成の画像形成装置によって画像記録を行う場合の動作について説明する。
まず、カラー画像記録を行う場合には、補助搬送ローラ25は左方へ退避させておく。この状態では転写搬送ベルト11は4個の感光体ドラム1a、1b、1c、1dに当接しており、転写材給送部16から給送された転写材Sが静電搬送ベルト11に吸着されて搬送される間に画像形成ステーションPで各色のトナー像が順次転写されてカラー画像が形成され、定着手段20で定着された後に排出部24へ排出して画像形成を終了する。
次に、黒印字(モノクロ印字)について説明する。
一方、ブラック感光体ドラム1dのみによるモノクロ画像記録が選択されると、カム機構が駆動して補助搬送ローラ25を右方へ移動させ、該ローラ25が静電搬送ベルト11を押し込むことで、ブラック感光体ドラム1dを除く他の感光体ドラム1a、1b、1cから転写搬送ベルト11を離間させる。
この状態でブラック感光体ドラム1dに形成したブラックトナー像を転写材Sに転写し、定着手段20で定着された後に排出部24へ排出して画像形成を終了する。
(プロセスカートリッジ)
次に、図2を参照して、本実施例にて使用するプロセスカートリッジ7(7a、7c、7d、7d)について説明する。図2は、トナーを収納したプロセスカートリッジ7の主断面である。
次に、図2を参照して、本実施例にて使用するプロセスカートリッジ7(7a、7c、7d、7d)について説明する。図2は、トナーを収納したプロセスカートリッジ7の主断面である。
尚、本実施例にて、一色目の画像形成ステーションP(1st)に配置したイエロー色のトナーを収納したプロセスカートリッジ7a、二色目の画像形成ステーションP(2st)に配置したシアン色のトナーを収納したプロセスカートリッジ7b、三色目の画像形成ステーションP(3st)に配置したマゼンタ色のトナーを収納したプロセスカートリッジ7c、四色目の画像形成ステーションP(4st)に配置したブラック色のトナーを収納したプロセスカートリッジ7dは、同一構成とされる。
プロセスカートリッジ7は、感光体ドラム1と、帯電手段2及びクリーニング手段6とを備えた第一枠体としての感光体ドラムユニット50、及び、現像手段を有する第二枠体としての現像ユニット4に分かれている。現像ユニット4は、支持軸(支点)Poにて揺動可能に感光体ドラムユニット50に取り付けられており、バネ55の押圧力により、現像ローラ40は感光体ドラム1に当接している。
感光体ドラムユニット50は、感光体ドラム1が軸受(図示せず)を介してクリーニング枠体51に回転自在に取り付けられている。感光体ドラム1の周上には、上述のように、感光体ドラム1の表面を一様に帯電させるための一次帯電手段2、及び感光体ドラム1上に残った現像剤(トナー)を除去するためのクリーニングブレード60が配置され、さらにクリーニングブレード60によって感光体ドラム1表面から除去された残留トナーは、トナー送り機構52によってクリーニング枠体後方に設けられた廃トナー室51aに順次送られる。そして、図示しない駆動モータの駆動力により、感光体ドラム1を画像形成動作に応じて図示X方向(反時計回り)に回転駆動させる。
現像ユニット4は、図2にて、感光体ドラム1と接触して矢印Y方向に回転する現像剤担持体としての現像ローラ40、現像ローラ40を配置した現像容器(現像枠体)45、及び、トナーが収容されたトナー容器41と、にて構成される。
現像ローラ40は、回転自在に現像容器45に支持され、また現像ローラ40の周上には、現像ローラ40と接触して矢印Z方向に回転する現像剤供給部材、即ち、トナー供給ローラ43と現像剤規制部材としての現像ブレード44がそれぞれ配置されている。さらに、トナー容器41内には、収容されたトナーを撹拌するとともにトナー供給ローラ43に搬送するためのトナー搬送攪拌機構42が設けられている。
現像時、トナー搬送攪拌機構42によって、収納されたトナーがトナー供給ローラ43へ搬送されると、図中矢印方向に回転するトナー供給ローラ43が、そのトナーを図中矢印方向に回転する現像ローラ40との摺擦によって現像ローラ40に供給し、現像ローラ40上に担持させる。現像ローラ40上に担持されたトナーは、現像ローラ40の回転に伴い現像ブレード44のところに至り、現像ブレード44がトナーを規制して所定のトナー薄層に形成する。規制されたトナーは、現像ローラ40の回転につれて、現像剤帯電手段としての帯電ローラ70へ至り、所望の帯電電荷量が付与される。
さらに、現像ローラ40上のトナー薄層は、感光体ドラム1と現像ローラ40とが接触した現像部に搬送され、現像部において、図示しない電源から現像ローラ40に印加した直流現像バイアスにより、感光体ドラム1の表面に形成されている静電潜像に付着して、潜像を現像する。現像に寄与せずに現像ローラ40の表面に残留したトナーは、現像ローラ40の回転に伴い現像容器45内に戻され、トナー供給ローラ43との摺擦部で現像ローラ40から剥離、回収される。回収されたトナーは、トナー搬送攪拌機構42により残りのトナーと撹拌混合される。
本実施例のように、感光体ドラム1と現像ローラ40が接触して現像を行なう接触現像方式においては、感光体ドラム1は剛体とし、現像ローラ40は弾性体を有するローラとすることが好ましい。この弾性体としては、ソリッドゴム単層やトナーへの帯電付与性を考慮してソリッドゴム層上に樹脂コーティングを施したもの等が用いられる。
図1及び図2に示すように、プロセスカートリッジ7の画像形成装置本体100Aへの装着は、プロセスカートリッジ7を矢印方向から、装置本体100Aに設けられたプロセスカートリッジガイド(図示せず)に沿って本体内部へとガイドして挿入して装着部33に装着し、所定位置に位置決めすることにより行われる。
一方、本実施例では、図1に示すように、画像形成装置本体100Aの装着部33に装着されたプロセスカートリッジ7に隣接して、現像ローラ当接離間機構、即ち、接離機構8が配置される。
(感光体ドラム1への現像ローラ40の当接・離間切換え動作)
次に、本実施例による感光体ドラム1への現像ローラ40の接離機構8について、図1〜図3を参照して詳細に説明する。
次に、本実施例による感光体ドラム1への現像ローラ40の接離機構8について、図1〜図3を参照して詳細に説明する。
図3は、本実施例に係る感光体ドラム1への現像ローラ40の接離機構8の概略斜視図である。
本実施例にて、接離機構8は、現像ローラ40の当接・離間切換え手段として、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの各色の現像ユニット4(4a、4b、4c、4d)に設けられたボス46(46a、46b、46c、46d)の上下動作をするための離間カム80(80a、80b、80c、80d)を有する。各離間カム80は、それぞれ支持軸81(81a、81b、81c、81d)にて連結された1対のカムにて構成される。
各支持軸81の一端には、歯車94(94a、94b、94c、94d)が取り付けられており、歯車94a、94bは、歯車92aに噛合し、歯車94c、94dは、歯車92bに噛合している。また、歯車92a、92bは、切換駆動歯車91に噛合している。
上記構成にて、装置本体100Aに設けた一つの駆動源であるステッピングモータ(図示せず)から切換駆動歯車91に駆動が伝達されると、離間カム80が回転し、この回転に伴い現像ユニット4のボス46の上下を行い、現像ローラ40が感光体ドラム1に当接する位置及び現像ローラ40が感光体ドラム1より離間する位置を作り出す。
つまり、離間カム80と係合してボス46が上下方向に移動することにより、現像ユニット4をバネ55の付勢力に抗して支点Po(図2)の周りに揺動し、感光体ドラム1に対する現像ローラ40の当接又は離間動作を行う。
本実施例では、接離機構8は、
(1)イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの全色の離間カム80(80a、80b、80c、80d)の最大半径でボス46(46a、46b、46c、46d)と接し、全ての現像ローラ40(40a、40b、40c、40d)と感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)とが離間する待機状態、
(2)イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの全色の離間カム80(80a、80b、80c、80d)がボス46(46a、46b、46c、46d)と離間し全ての現像ローラ40(40a、40b、40c、40d)と感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)とが当接するフルカラー状態、及び、
(3)イエロー、シアン、マゼンダの3色の離間カム80(80a、80b、80c)が最大半径でボス46(46a、46b、46c)と接し、かつブラックの離間カム80dがボス46dと離間することで、ブラックの現像ローラ40dのみが感光体ドラム1dと当接するモノカラー状態、
の3つの状態を選択可能とする。
(1)イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの全色の離間カム80(80a、80b、80c、80d)の最大半径でボス46(46a、46b、46c、46d)と接し、全ての現像ローラ40(40a、40b、40c、40d)と感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)とが離間する待機状態、
(2)イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの全色の離間カム80(80a、80b、80c、80d)がボス46(46a、46b、46c、46d)と離間し全ての現像ローラ40(40a、40b、40c、40d)と感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)とが当接するフルカラー状態、及び、
(3)イエロー、シアン、マゼンダの3色の離間カム80(80a、80b、80c)が最大半径でボス46(46a、46b、46c)と接し、かつブラックの離間カム80dがボス46dと離間することで、ブラックの現像ローラ40dのみが感光体ドラム1dと当接するモノカラー状態、
の3つの状態を選択可能とする。
図4のカム線図に示すように、各色の離間カム80(80a、80b、80c、80d)にそれぞれプロフィールを持たせ、なおかつ、各色の離間カム80(80a、80b、80c、80d)の位相をずらすことで、次のようなモード切換えが可能となる。
つまり、フルカラーモードにおいては、イエロー画像形成ステーションP(1st)→シアン画像形成ステーションP(2st)→マゼンダ画像形成ステーションP(3st)→ブラック画像形成ステーションP(4st)の順に現像ローラ40が感光体ドラム1に当接していき現像動作を行うと共に、現像動作終了後には、イエロー画像形成ステーションP(1st)→シアン画像形成ステーションP(2st)→マゼンダ画像形成ステーションP(3st)→ブラック画像形成ステーションP(4st)の順に、現像ローラ40が感光体ドラム1から離間していき、印字を終了する。
モノカラーモードにおいては、駆動源をフルカラーモードと逆方向に回転することによりブラック画像形成ステーションP(4st)のみの現像ローラ40dを感光体ドラム1dに当接していき現像動作を行うと共に、現像動作終了後には、フルカラーモードと同じ方向に回転することによりブラックの現像ローラ40dを感光体ドラム1dから離間して、印字を終了する。
(現像ローラ40の駆動切換え動作)
次に、本実施例に係る現像ローラ40の駆動手段としての駆動ユニット200について、図5を参照して詳細に説明する。図5は、ブラック画像ステーションP(4st)における現像ローラ40dの駆動ユニット200の概略斜視図である。他の画像ステーションも同様の駆動ユニットを有している。
次に、本実施例に係る現像ローラ40の駆動手段としての駆動ユニット200について、図5を参照して詳細に説明する。図5は、ブラック画像ステーションP(4st)における現像ローラ40dの駆動ユニット200の概略斜視図である。他の画像ステーションも同様の駆動ユニットを有している。
プロセスカートリッジ7を駆動する装置本体100Aに設けた駆動ユニット200は、図5のように、各色毎に一つずつ設けた駆動手段としての駆動モータ70Mdから、感光体ドラム1を駆動する系列71dと現像ローラ40dを駆動する系列72dに分岐していて、現像ローラ40dの駆動側に駆動切換え手段としての現像クラッチ74d、75dを設け、感光体ドラム1が回転している時に現像ローラ40の回転・停止を切換えられるようになっている。
つまり、現像ローラ40dの当接、離間切換えは、図3に示す接離機構8により行い、現像ローラ40dの駆動及び切換えは、図5に示す現像クラッチ機構74d、75dにより行われる。即ち、プロセスカートリッジ毎に設けられた駆動モータ70Mdが駆動しても現像ローラ40dが駆動されることはなく、図3に示す接離機構8における一つの駆動源(ステッピングモータ)が駆動することにより現像クラッチ74d、75dが作動し、現像ローラ40dが駆動される。
更に説明すると、現像クラッチ74d、75dは、スラスト方向にカム形状があるクラッチギア97dの回転に伴いクラッチカム73dがスラスト方向に移動し、それに伴いクラッチ75dがスラスト方向に移動することで、クラッチ74dとの接続と断絶を行っている。
クラッチギア97dは、アイドラギア96d、95dを介して離間ギア94dと連結されており、クラッチギア97d、アイドラギア96d、95d、離間ギア94dは同じ歯数になっているので、離間軸81dに取付けられた離間カム80dの回転とクラッチギア97dの位相関係は常に同じとなる。
これにより、離間カム80の回転とクラッチ74d、75dのON・OFF動作が同期するため、離間カム80が現像離間位置から現像当接位置に回転移動するのに伴い、現像クラッチ74d、75dがOFF→ON状態へと移行し、離間カム80が現像当接位置から現像離間位置に回転移動するのに伴い、現像クラッチ74d、75dがON→OFF状態へと移行していき、本実施例では、現像ローラ40が回転してから現像ローラ40が感光体ドラム1に当接し、現像ローラ40が感光体ドラム1から離間してから、現像ローラ40の回転が止まる構成となっている。
図5は、上述のように、ブラック画像形成ステーションP(4st)のみについて表示しているが、他の色(イエロー、シアン、マゼンダ)の画像形成ステーションP(1st)、P(2st)、P(3st)とも同様の構成をしており、動作も同じである。
先に説明した図4のカム線図は、1/1速のプロセス速度に合せて現像ローラ40の回転時間が最小となるように現像ローラの駆動切換えタイミングと感光体ドラムへの当接・離間タイミングを最適化したものである。
従って、1/2速や1/3速のプロセス速度の場合、低コストと省スペースから小型で安価な駆動源を用いたことにより1/2速や1/3速で制御できないので、1/2速や1/3速のプロセス速度では、図6に示すように、各色の現像ローラの回転距離が増加し、トナーが新しい状態に比べてダメージを受けて、トナーの持つ電荷を安定させることが困難となり、かぶり等の画像問題が発生したり、現像ローラ40が感光体ドラム1に接触している時間が長くなり、現像ローラ40との摺擦により感光体表層が削れて、カートリッジ寿命が低下したりしてしまう。
そこで、1/2速や1/3速のプロセス速度の場合、図7に示すように、駆動源を1/2速、1/3速で制御した場合の現像ローラ40の駆動切換えタイミングと感光体ドラム1への当接・離間タイミングと同じになるように、駆動源の起動時間と停止時間を変更する。
つまり、図8に示すように、
(1)イエロー画像形成ステーションP(1st)の現像ローラ40aの作動量、即ち、回転量が最小となるタイミングで駆動源を起動することにより、イエロー画像形成ステーションP(1st)の現像クラッチをON状態にし現像ローラ40aを回転させてから現像ローラ40aを感光体ドラム1aに当接し、イエロー画像形成ステーションP(1st)の現像ローラ40aが当接した後に駆動源を一旦停止させ、
(2)マゼンタ画像形成ステーションP(2st)の現像ローラ40bの回転量が最小となるタイミングで駆動源を起動することにより、現像クラッチをON状態にし現像ローラ40bを回転させてから現像ローラ40bを感光体ドラム1bに当接し、マゼンタ画像形成ステーションP(2st)の現像ローラ40bが当接した後に駆動源を再度停止させ、
(3)シアン画像形成ステーションP(3st)の現像ローラ40cの回転量が最小となるタイミングで駆動源を再度起動することにより、現像クラッチをON状態にし現像ローラ40cを回転させてから現像ローラ40cを感光体ドラム1cに当接し、シアン画像形成ステーションPc(3st)の現像ローラ40cが当接した後に駆動源を再度停止させ、
(4)ブラック画像形成ステーションP(4st)の現像ローラ40dの回転量が最小となるタイミングで駆動源を再度起動することにより、現像クラッチをON状態にし現像ローラ40dを回転させてから現像ローラ40dを感光体ドラム1dに当接する。
(1)イエロー画像形成ステーションP(1st)の現像ローラ40aの作動量、即ち、回転量が最小となるタイミングで駆動源を起動することにより、イエロー画像形成ステーションP(1st)の現像クラッチをON状態にし現像ローラ40aを回転させてから現像ローラ40aを感光体ドラム1aに当接し、イエロー画像形成ステーションP(1st)の現像ローラ40aが当接した後に駆動源を一旦停止させ、
(2)マゼンタ画像形成ステーションP(2st)の現像ローラ40bの回転量が最小となるタイミングで駆動源を起動することにより、現像クラッチをON状態にし現像ローラ40bを回転させてから現像ローラ40bを感光体ドラム1bに当接し、マゼンタ画像形成ステーションP(2st)の現像ローラ40bが当接した後に駆動源を再度停止させ、
(3)シアン画像形成ステーションP(3st)の現像ローラ40cの回転量が最小となるタイミングで駆動源を再度起動することにより、現像クラッチをON状態にし現像ローラ40cを回転させてから現像ローラ40cを感光体ドラム1cに当接し、シアン画像形成ステーションPc(3st)の現像ローラ40cが当接した後に駆動源を再度停止させ、
(4)ブラック画像形成ステーションP(4st)の現像ローラ40dの回転量が最小となるタイミングで駆動源を再度起動することにより、現像クラッチをON状態にし現像ローラ40dを回転させてから現像ローラ40dを感光体ドラム1dに当接する。
また、
(1)転写材Sの後端がイエロー画像形成ステーションP(1st)の感光体ドラム1aを通過した後に駆動源を起動することにより、イエロー画像形成ステーションP(1st)の現像ローラ40aを感光体ドラム1aから離間し、現像クラッチをOFF状態にして現像ローラ40aの回転を停止し、イエロー画像形成ステーションP(1st)の現像ローラ40aの回転が停止した後に駆動源を一旦停止させ、
(2)転写材Sの後端がマゼンタ画像形成ステーションP(2st)の感光体ドラム1bを通過した後に駆動源を再度起動することにより、マゼンタ画像形成ステーションP(2st)の現像ローラ40bを感光体ドラム1bから離間し、現像クラッチをOFF状態にして現像ローラ40bの回転を停止し、マゼンタ画像形成ステーションP(2st)の現像ローラ40bの回転が停止した後に駆動源を再度停止させ、
(3)転写材Sの後端がシアン画像形成ステーションP(3st)の感光体ドラム1cを通過した後に駆動源を再度起動することにより、シアン画像形成ステーションP(3st)の現像ローラ40cを感光体ドラム1cから離間し、現像クラッチをOFF状態にして現像ローラ40cの回転を停止し、シアン画像形成ステーションP(3st)の現像ローラ40cの回転が停止した後に駆動源を再度停止させ、
(4)転写材Sの後端がブラック画像形成ステーションP(4st)の感光体ドラム1dを通過した後に駆動源を再度起動することにより、ブラック画像形成ステーションP(4st)の現像ローラ40dを感光体ドラム1dから離間し、現像クラッチをOFF状態にして現像ローラ40dの回転を停止する。
(1)転写材Sの後端がイエロー画像形成ステーションP(1st)の感光体ドラム1aを通過した後に駆動源を起動することにより、イエロー画像形成ステーションP(1st)の現像ローラ40aを感光体ドラム1aから離間し、現像クラッチをOFF状態にして現像ローラ40aの回転を停止し、イエロー画像形成ステーションP(1st)の現像ローラ40aの回転が停止した後に駆動源を一旦停止させ、
(2)転写材Sの後端がマゼンタ画像形成ステーションP(2st)の感光体ドラム1bを通過した後に駆動源を再度起動することにより、マゼンタ画像形成ステーションP(2st)の現像ローラ40bを感光体ドラム1bから離間し、現像クラッチをOFF状態にして現像ローラ40bの回転を停止し、マゼンタ画像形成ステーションP(2st)の現像ローラ40bの回転が停止した後に駆動源を再度停止させ、
(3)転写材Sの後端がシアン画像形成ステーションP(3st)の感光体ドラム1cを通過した後に駆動源を再度起動することにより、シアン画像形成ステーションP(3st)の現像ローラ40cを感光体ドラム1cから離間し、現像クラッチをOFF状態にして現像ローラ40cの回転を停止し、シアン画像形成ステーションP(3st)の現像ローラ40cの回転が停止した後に駆動源を再度停止させ、
(4)転写材Sの後端がブラック画像形成ステーションP(4st)の感光体ドラム1dを通過した後に駆動源を再度起動することにより、ブラック画像形成ステーションP(4st)の現像ローラ40dを感光体ドラム1dから離間し、現像クラッチをOFF状態にして現像ローラ40dの回転を停止する。
上述したように本発明においては、現像ローラ40の駆動切換えタイミングと感光体ドラム1への当接・離間タイミングを1/1速のプロセス速度に合せて最適化し、現像剤担持体と像担持体との当接及び離間の切換え動作と、現像剤担持体の駆動及び停止の切換え動作、即ち、現像ローラ40への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作を小型で安価な一つの駆動源で行う構成において、現像剤担持体の駆動切換えタイミングと当接・離間タイミングが最適化されていないプロセス速度(1/2速、1/3速)の場合でも、各色の現像ローラ40の回転量が最小となるタイミングで現像ローラ40の回転と感光体ドラム1への当接・離間を行うため、画像形成動作時における前回転及び後回転の際の感光体ドラム1との摺擦による現像ローラ40の表層摩耗を軽減でき、カートリッジ寿命の低減を防ぐことが出来るとともに、現像ローラ40の回転距離が増加することにより、トナーが新しい状態に比べてダメージを受けて、トナーの持つ電荷を安定させることが困難となり、それによって発生するかぶり等の画像問題を防ぐことが出来る。
実施例2
上記実施例1では、画像形成装置100は、複数の感光体ドラム1から転写ベルト11によって搬送される転写材Sにトナー像を順次転写して記録画像を形成する画像形成装置であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記実施例1では、画像形成装置100は、複数の感光体ドラム1から転写ベルト11によって搬送される転写材Sにトナー像を順次転写して記録画像を形成する画像形成装置であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、各々が複数の感光体ドラムと、この感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段、クリーニング手段などを備えた複数の画像形成部から、各画像形成部に対向して周回移動する中間転写体としての中間転写ベルトにトナー像を順次重ねて転写して、その後このトナー像を別途設けられた転写材搬送系によって搬送される転写材に一括して二次転写して記録画像を得る画像形成装置など、当業者には周知の、中間転写方式の画像形成装置にも、本発明は等しく適用可能であり、上記同様の効果を得ることが出来る。中間転写体は、各感光体ドラムから転写されたトナー像を搬送する像搬送体を構成する。
画像形成装置において、感光体ドラム、現像ローラ、中間転写ベルトの駆動制御、及び現像ローラの感光体ドラムに対する離接制御は、転写ベルトが中間転写ベルトであることを除いて上述の実施例と同様にし得る。ここでは、転写ベルトについての記載を中間転写ベルトと読み替えることによって、上記実施例の全説明を援用する。また、同様に、中間転写ベルトを備えた画像形成装置における現像ローラの感光体ドラムに対する離接制御においても、「転写材Sの後端」とあるのを中間転写ベルトに転写された「現像像の後端」と読み替えることによって上記実施例の全説明を援用する。
S 転写材
1(1a、1b、1c、1d) 感光体ドラム(像担持体)
2(2a、2b、2c、2d) 帯電手段
3(3a、3b、3c、3d) 露光手段
4(4a、4b、4c、4d) 現像手段
5 搬送手段
6(6a、6b、6c、6d) クリーニング手段
7(7a、7b、7c、7d) プロセスカートリッジ
8 接離機構
11 転写ベルト(転写ベルト、像搬送体)
40(40a、40b、40c、40d) 現像ローラ(現像剤担持体)
70M プロセスカートリッジ駆動モータ
1(1a、1b、1c、1d) 感光体ドラム(像担持体)
2(2a、2b、2c、2d) 帯電手段
3(3a、3b、3c、3d) 露光手段
4(4a、4b、4c、4d) 現像手段
5 搬送手段
6(6a、6b、6c、6d) クリーニング手段
7(7a、7b、7c、7d) プロセスカートリッジ
8 接離機構
11 転写ベルト(転写ベルト、像搬送体)
40(40a、40b、40c、40d) 現像ローラ(現像剤担持体)
70M プロセスカートリッジ駆動モータ
Claims (6)
- 静電潜像が形成される像担持体と、現像剤を担持し前記像担持体と接触して前記静電潜像を現像像とする現像剤担持体を備えた現像手段と、前記現像像を記録媒体又は中間転写体に転写する転写手段と、を備えた複数の画像形成部と、
前記像担持体と前記現像剤担持体を当接又は離間させる接離機構と、
前記接離機構に作用して全ての前記像担持体と前記現像剤担持体との当接及び離間の切換え動作と、前記現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作と、を行う一つの駆動源と、
を有する画像形成装置において、
特定の印字条件によって、前記駆動源の起動時間と停止時間を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 前記特定の印字条件とは、フルカラーモード又はモノカラーモード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。
- 前記駆動源の起動時間と停止時間の制御を、プロセス速度に応じて変更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。
- 前記駆動源の起動時間と停止時間の制御を行い、前記像担持体と前記現像剤担持体との当接及び離間の切換え動作と、前記現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作と、を所定のプロセス速度に合せて最適化し、
前記像担持体と前記現像剤担持体との当接及び離間の切換え動作と、前記現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切換え動作と、が最適化されていない他のプロセス速度の場合、
(a)第1の画像形成部の現像剤担持体が像担持体へ当接するまで駆動源を起動し、当接した後駆動源を一旦停止させ、次いで、
(b)次の画像形成部の現像剤担持体の作動量が最小となるタイミングで駆動源を起動させて現像剤担持体を像担持体に当接させ、当接した後再度停止させ、
(c)以降、残りの画像形成部に対しても前記(b)の動作を行う、
ことを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 - 更に、(d)転写材、又は、中間転写体に転写された現像像の後端が第1の画像形成部の像担持体を通過した後に駆動源を起動することにより、第1の画像形成部の現像剤担持体を像担持体から離間し、現像剤担持体の作動を停止し、第1の画像形成部の現像剤担持体の作動が停止した後に駆動源を一旦停止させ、
(e)以降、残りの画像形成部に対しても前記(d)の動作を行う、
ことを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。 - 前記像担持体と前記現像手段とが一体で構成されたプロセスカートリッジ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画像形成装置。
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- 2004-12-15 JP JP2004363739A patent/JP2006171360A/ja active Pending
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