JP2006235466A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 タンデム型の電子写真方式でかつＤＣバイアスで現像するときでも、現像剤にかかるストレスを低減し、現像剤の劣化による画像劣化やトナー飛散等の問題の発生を低減すること
【解決手段】 並列に配置された複数の感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋと、各々の像担持体上にトナー像を形成する現像ユニット２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋ現像剤担持体を有し、各々の像担持体上で作像されたトナー像を中間転写体上に重ね合わせて転写し複数色の画像を形成する画像形成装置において、Ｙ，Ｃ，Ｍの現像ユニット２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍの回転数をそれぞれの感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍに作像していないときは、作像しているときより遅い中間速にするように制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に係り、特に並列に配置された複数の像担持体と、各々の像担持体上にトナー像を形成する現像剤担持体とを有し、各々の像担持体上で作像されたトナー像を中間転写体上に重ね合わせて転写し複数色の画像を形成する現像装置及び画像形成装置に関する。

画像形成装置であるカラー電子写真装置は、１つの感光体のまわりに複数色の現像装置を備え、それらの現像装置でトナーを付着して感光体上に合成トナー画像を形成し、そのトナー画像を転写して転写紙にカラー画像を記録する、いわゆる１ドラム型のものと、並べて備える複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写して転写紙に合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型のものとがある。

１ドラム型とタンデム型とを比較すると、前者は、感光体が１つであるから、比較的小型化でき、コストも低減できる利点はあるものの、１つの感光体を用いて複数回（通常４回）画像形成を繰り返してフルカラー画像を形成するから、画像形成の高速化には困難である欠点がある。また、後者は、前者と逆に大型化し、コスト高となる欠点はあるものの、画像形成の高速化が容易である利点がある。

最近は、フルカラーの画像形成装置もモノクロの画像形成装置並みのスピードが要求され、タンデム型が注目されている。タンデム型の電子写真装置には、各感光体上の画像を転写装置により、搬送ベルトで搬送する転写紙に順次転写する直接転写方式のものと、各感光体上の画像を１次転写装置によりいったん中間転写ベルトに順次転写して後、その中間転写ベルト上の画像を２次転写装置により転写紙に一括転写する間接転写方式のものとがある。なお、転写装置としては転写搬送ベルトの他，ローラ形状も方式も採用されている。

直接転写方式のものと，間接転写方式のものとを比較すると、前者は、感光体を並べたタンデム型画像形成装置の上流側に給紙装置を、下流側に定着装置を配置しなければならず、転写紙搬送方向に大型化する欠点がある。

これに対し、後者は、２次転写位置を比較的自由に設置することができる。給紙装置，および定着装置をタンデム型画像形成装置と重ねて配置することができ、小型化が可能となる利点がある。

以上のようなことから、最近は、タンデム型電子写真装置の中の特に間接転写方式のものが注目されてきている。そして、この種のカラー電子写真装置では、１次転写後に感光体上に残留する転写残トナーを、感光体クリーニング装置で除去して感光体表面をクリーニングし、再度の画像形成に備えている。

また、２次転写後に中間転写ベルト上に残留する転写残トナーを、中間転写体クリーニング装置で除去して中間転写ベルト４表面をクリーニングし、再度の画像形成に備えている。このような画像形成装置では、中間転写ベルトが回転している間は各色の感光体も回転していなければ、感光体と中間転写体がニップ部で摺擦されて表層が傷つくため、中間転写ベルト４と各色の感光体１は同期させて同じ時間回転させるようにしている。

感光体が回転しているとき現像スリーブを止めておくと、キャリアにより形成された穂の先のトナーが、感光体と摺擦される間にキャリアから離れてしまい、その結果、トナーが付着していないキャリアと感光体が摺擦されるので、感光体の表層が傷ついてしまうこととなる。そのため、感光体の寿命が短くなる等の問題が生じるので、感光体が回転している間はできるだけ現像スリーブも回転させなければならない。

前述したように中間転写体が回転している間、感光体は回転させなければならないので、結局、中間転写体が回転している間はできるだけ現像スリーブを回転させなければならない。そして、中間転写体は、転写体に２次転写した画像の転写残トナーがクリーニング部でクリーニングされるまで回転させるので、タンデム型の電子写真装置では、１色の画像をドラム上に形成する間のみ現像スリーブを回転させれば良い１ドラム型に比べて、かなり長時間現像スリーブを回転させることになる。即ち、１枚の画像に対して現像スリーブを回転させる時間が、１ドラム型に比べて長くなる。

現像スリーブを回転させている時間が長い程、現像剤にかかるストレスが多くなり、現像剤が劣化しやすい。現像スリーブの回転速度が遅い方が現像剤にかかるストレスは少なくなるが、現像バイアスにＡＣ電圧を重畳しないでＤＣバイアスのみで現像させるときは、必要な量のトナーを現像するために現像スリーブの回転速度を速くする必要がある。

このような技術に関し、特許文献1には、モノクロモードが終了した後、フルカラーモードを開始する前に、モノクロモードの実行期間に黒用の感光体ドラムのドラムギアが回転した累積回転角度に基づいて、各ドラムギアが装置組立て時の所定の回転位置関係を満たすように、黒用の感光体ドラムを回転駆動する第１駆動モータを制御するコントローラを設けるものが記載されている。

また、特許文献２には、タンデム式フルカラー画像形成装置において、フルカラー画像の形成時には、モノクロ画像形成領域及びカラー画像形成領域の何れの領域においても、感光体ドラムと現像器内の現像ローラとの両方が駆動回転し、モノクロ画像の形成時には、モノクロ画像形成領域においては、感光体ドラムと現像器内の現像ローラとの両方が駆動回転し、カラー画像形成領域においては、感光体ドラムは駆動回転するが、現像器内の現像ローラは、駆動回転しないか或いはフルカラー画像形成時
に比して低速で駆動回転するものが記載されている。
特開２００２−６２７０６号公報 特開２００２−６５７９号公報

本発明は上記課題を解決するためなされたものであり、タンデム型の電子写真方式でかつＤＣバイアスで現像するときでも、現像剤にかかるストレスを低減し、現像剤の劣化による画像劣化やトナー飛散等の問題の発生を低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、並列に配置された複数の像担持体と、各々の像担持体上にトナー像を形成する現像剤担持体を有し、各々の像担持体上で作像されたトナー像を中間転写体上に重ね合わせて転写し複数色の画像を形成する現像装置において、少なくとも１つの現像剤担持体の駆動装置を、この現像剤担持体に対応する像担持体の駆動装置と異なるものとして構成し、前記少なくとも一つの現像剤担持体の前記像担持体上に画像形成していないときの駆動速度を像担持体上に画像形成しているときの駆動速度より遅くなるよう切り替えることを特徴とする現像装置である。

請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、像担持体の駆動速度と中間転写体の駆動速度と同期することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、画像形成を開始するより所定時間だけ早いタイミングで現像剤担持体の駆動速度を切り替えることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの現像装置において、画像形成していないときの現像剤担持体の回転速度を像剤担持体の表面速度と現像剤担持体の表面速度が等しくなるように制御することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項６の発明は、請求項５の電子写真式カラー画像形成装置であることを特徴とする。

本発明に係る現像装置の制御手段、現像装置及び画像形成装置によれば、タンデム型の電子写真装置でかつＤＣバイアスで現像するものであっても、現像剤にかかるストレスを低減し、現像剤の劣化による画像劣化やトナー飛散等の問題の発生を低減することができるという効果がある。

以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置の要部を示す図である。本実施例では、画像形成装置は、フルカラー電子写真装置であり、タンデム型の現像装置Ｔを備えている。この現像装置Ｔは、中間転写ベルト４と、中間転写ベルト４の回転する上流側からイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の現像ユニット２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋが配置されている。各現像ユニット２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋはレーザダイオードからの光Ｌで感光される感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋと現像スリーブ１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋを備えており、各感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ上の画像は現像スリーブ１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋで現像される。現像された画像は１次転写装置２により一端中間転写ベルト４に順次転写された後、中間転写ベルト４上の画像は２次転写装置５により転写紙ｓに一括転写される。なお本例に係る画像形成装置は、給紙装置６，定着装置７、感光体クリーニング装置８、中間転写体クリーニング装置９を備えている。

本例に係る画像形成装置では、感光装置は制御装置を備えており、Ｂｋ単色プリントの動作ではＹ，Ｃ，Ｍの各感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ及び現像スリーブ１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍを回転させないようにし、中間転写ベルト４から離間させる。そのため、Ｂｋの現像スリーブ１１Ｂｋとは別の駆動系とし、コストやモータに必要なトルクを考慮して、次のように駆動するものとしている。

即ち、ブラックの現像スリーブ１１Ｂｋと感光体１０Ｂｋは同じモータで駆動し、Ｂｋ現像ユニットの駆動のＯＮ・ＯＦＦはクラッチを用いて行なう。また、Ｙ，Ｃ，Ｍの感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍは同じモータで駆動し、それとは別の駆動系の１個のモータでＹ，Ｃ，Ｍの現像スリーブ１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍを駆動する。

図２に実施例に係る画像形成装置の作動のタイミングチャートを、図３に対比例の画像形成装置の作動状態を示すタイミングチャートを示し、両者を比較して説明する。本例は制御手段でＹ，Ｃ，Ｍの現像ユニット２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍでそれぞれの感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍに作像しているとき以外は、現像スリーブ１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍの回転数を作像しているときより遅い中間速にするように制御する。

両例において、中間転写モータは、中間転写体上に重ね合わされた画像を転写紙上に転写された後の転写残トナーがクリーニング部でクリーニングされるまで回転する。Ｂｋの現像スリーブ１１Ｂｋと感光体１０Ｂｋを駆動するモータ（Ｂｋ感光体・現像モータ）と、ＹＣＭ現像スリーブ１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍを駆動するモータは中間転写体の回転と同期し、同じ時間回転させる。

両例において、現像スリーブ１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋは感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋが回っている間はできるだけ回転させた方が良い。そのため、本例では各現像モータは各感光体モータより所定の時間おくれて回転を開始し、所定の時間早く回転を終了するように回転させる。

また、Ｂｋの現像器モータはＢｋ現像クラッチのＯＮ・ＯＦＦ動作で回転をＯＮ・ＯＦＦさせ、Ｙ，Ｃ，Ｍの現像スリーブ１１Ｙ，１１Ｃ，１１ＭはＹＣＭ現像モータのＯＮ・ＯＦＦで回転をＯＮ・ＯＦＦさせている。これによりＹ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋ感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ上に、各色のトナー像を所定のタイミングだけずらして形成し、中中間転写ベルト４上でカラー画像が形成されるように、図２及び、図３に示すようなタイミングで、レーザダイオード（ＬＤ）による書き込みを行なう。

比較例では、図２に示すように、各現像モータは実際に画像形成している時間よりかなり長い時間駆動されるものとなる。本例のようなタンデム型の電子写真装置では感光体上にトナー像を形成する時間より少し長い程度なので、プリント１枚当りの現像ユニットが駆動されている時間が、非常に長いことになる。そのためプリントで現像剤が受けるストレスが多くなる。

本例に係る画像形成装置では、次のようにして現像剤が受けるストレスを低減する。即ち、図３のタイミングチャートで示すように、Ｙ，Ｃ，Ｍの現像ユニット２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍでそれぞれの感光体に作像しているとき以外は、現像スリーブ１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍモータの回転数を作像しているときより遅い中間速にする。この中間速において、現像スリーブ１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍの現像スリーブの表面速度と感光体１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍの表面速度が等しくなるように制御する。これにより、現像穂によって感光体を摺擦しなくなるので、感光体の表層を傷つけることが殆どなくなる。その結果、感光体の寿命を長くすることができる。

また図３に示すように、ＹＣＭ現像モータを中間速から画像形成時の速度に切り替えるタイミングは、ＬＤ書き込み開始より所定の時間だけ早いタイミングとする。回転速度を切り替えた直後は、現像スリーブの回転速度が安定していないので、回転速度が安定したに感光体上に画像を形成しないと、濃度ムラが発生するため、これを防止するためである。

なお、上記実施例の構成では、コスト等の制約でＢｋ現像ユニットはＢｋ感光体を駆動するモータでクラッチを介して駆動するものとし、Ｂｋ現像スリーブの回転数を切り替えることはできないものとした。しかし、現像ユニットと感光体ユニットの駆動を別のモータで行うことにより、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋの全ての現像ユニット２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋの回転を制御することができる。

実施例に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。 実施例に係る画像形成装置の作動を示すタイミングチャートである。 比較例に係る画像形成装置の作動を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１・・・感光体
２・・・１次転写装置
４・・・中間転写ベルト
５・・・２次転写装置
６・・・給紙装置
７・・・定着装置
８・・・感光体クリーニング装置
９・・・中間転写体クリーニング装置
１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ・・・感光体
１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋ・・・現像スリーブ
２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋ・・・現像ユニット
３０・・・制御装置
Ｌ・・・光
Ｔ・・・現像装置
ｓ・・・転写紙

Claims (6)

1. 並列に配置された複数の像担持体と、各々の像担持体上にトナー像を形成する現像剤担持体を有し、各々の像担持体上で作像されたトナー像を中間転写体上に重ね合わせて転写し複数色の画像を形成する現像装置において、
   少なくとも１つの現像剤担持体の駆動装置を、この現像剤担持体に対応する像担持体の駆動装置と異なるものとして構成し、
   前記少なくとも一つの現像剤担持体の前記像担持体上に画像形成していないときの駆動速度を像担持体上に画像形成しているときの駆動速度より遅くなるよう切り替えることを特徴とする現像装置。
2. 像担持体の駆動速度と中間転写体の駆動速度とを同期するものとしたことを特徴とする請求項１の現像装置。
3. 画像形成を開始するより所定時間だけ早いタイミングで現像剤担持体の駆動速度を切り替えることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
4. 画像形成していないときの現像剤担持体の回転速度を像剤担持体の表面速度と現像剤担持体の表面速度が等しくなるようしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの現像装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかの現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 電子写真式カラー画像形成装置であることを特徴とする請求項５の画像形成装置。