JP2007033779A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成を複雑化させることなく、且つ、生産性を落すことなく４色モードで使用しない現像器がドラムと対向する際に起こる不具合を回避することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】一般的なシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の現像剤に加え、付加的な効果を有する現像剤を装填する現像器が内蔵されるロータリ内で、少なくとも全色を使用する画像形成モードと、前記一般的な４色のみを使用する画像形成モードを有する画像形成装置において、４色のみを使用する画像形成モード時、使用しない現像器が所定の電位に帯電されたドラムと対向する際に、ＤＣのみの現像バイアスを印加する。そして、使用しない現像器がドラムと対向する前後ではバイアスの立ち下げは行わずに印加したままロータリの回転を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも４個以上の現像器を具備し画像を形成する電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

画像形成装置の最近の進歩とともに、ニーズのレベルも高くなり、従来の４色画像形成装置に対して色数を増やす電子写真方式の画像形成装置が提案されている。それらは、従来の一般的なシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーに加え、インクジェット方式では一般的なように淡いシアン、淡いマゼンタ等の色のトナーを加えるものであり、特許文献１等に記載されている。このような淡い色のトナーを加える目的は、粒状性の低減による高画質化である。

このような４色以上（以下、多色）のトナーを用いる画像形成装置の本体構成としては、図１や図２に示すような形が提案されている。

図１のタンデム型は６つの像担持体にそれぞれ異なる分光特性の現像剤を装填した現像器を対応させ、それらを直列に配置したものである。この方式であれば、４色の画像装置をベースに考えた場合においても画像の出力速度は同じにすることが可能なため、生産性重視のタイプと言える。

一方で、図２のタイプは１つの像担持体に対して６個の現像器を対応させており、それらはロータリ部を回転することにおいて切り替えながら現像を行う。従って、各色ごとに中間転写体部に一次転写し、中間転写体上で多重転写を行い、６色全て転写し終わった段階で転写材に２次転写する構成を採っている。このような構成にすることで、スペースを最小限にしながら６色画像を出力することが可能になっている。この６個の現像器を有するロータリ型の画像形成装置においては、特許文献２等に記載されているように、一般的なシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色で画像形成する４色モードと６色全てを用いて画像形成する６色モードを有し、ユーザーの要求する出力画像によって任意のモード選択が可能な構成になっている。
特開平５−０３５０３８号公報 特開２０００−２３１２７９号公報

６つの現像器を有する画像形成装置において、ユーザーによって４色モードが選択された場合、使用しない現像器が２つ出てくる。画像形成中、これらの使用しない現像器とドラムが対向する際に、帯電器若しくは現像器の何れかにバイアスが印加されているとドラムと現像器間の相対的電位差によりトナーかぶり、キャリア付着等の不具合が生じてしまう。

そのため、タンデム系の画像形成装置においては、使用しない色のステーションでは、帯電器、現像器に対してバイアスをＯＦＦするドラムと現像器を離間させる等の対策によりこの不具合を回避している。

ロータリ型の画像形成装置において使用しない現像器とドラムが対向する際に、ドラムと現像器を離間させるためには、ロータリ側で現像器を離間させる脱着機構が必要となり、構成が複雑化してしまうだけでなく、振動等による画像の不具合を発生させる恐れがある。ドラムと現像器間の相対的な電位差を無くすために帯電器、現像器に対してバイアス印加をＯＦＦにしようとすると、ドラム電位の収束時間を確保するために、現像のタイミングを遅らせる必要があり、生産性を落とすことになってしまう。そのため、使用しない現像器がドラムと対向する際には帯電器、現像器共にに通常作像中と同様にバイアスを印加する構成が採られている。

しかしながら、使用しない現像器が複数個連続した配置の場合には、ロータリが回転する角度は使用しない現像器の個数に応じて大きくなり、生産性を落とさずに連続で画像形成を行うためには、限られた時間内に所定の角度のロータリ回転を行う必要性がある。ロータリ型現像器において、現像バイアスは現像器と本体側に取り付けられた電極板の接触により電気的に接続し、印加される方式を採っているが、電極板の長さは、ロータリの隣り合う現像器が同時に接触せず、電気的にも干渉しない長さに一意に決まる。

そのため、現像器が電極板と接触する時間内に印加されるバイアスの立上げ、立下げを行う必要があり、この立上げ、立下げの時間が生産性を落とす原因となっている。又、現像器にＡＣ＋ＤＣのバイアスを印加したままロータリ回転を行うと、電極板と現像器の接点が接近した際にリークやノイズが発生してしまう。

本発明の目的は、構成を複雑化させることなく、且つ、生産性を落すことなく４色モードで使用しない現像器がドラムと対向する際に起こる不具合を回避することができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、一般的なシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の現像剤に加え、付加的な効果を有する現像剤を装填する現像器が内蔵されるロータリ内で、少なくとも全色を使用する画像形成モードと、前記一般的な４色のみを使用する画像形成モードを有する画像形成装置において、４色のみを使用する画像形成モード時、使用しない現像器が所定の電位に帯電されたドラムと対向する際に、ＤＣのみの現像バイアスを印加する。そして、使用しない現像器がドラムと対向する前後ではバイアスの立ち下げは行わずに印加したままロータリの回転を行う。

本発明によれば、選択されたモードによって、使用しない現像器が所定の電位に帯電された潜像担持体と対向する場合に印加する現像バイアスは、使用時の作像中の現像バイアス条件とはリーク電流が小さくなるように変更することで、生産性を落とさずに画像形成を行うことが可能となった。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図２には本発明実施例のフルカラー画像形成装置の概略断面図を示す。本例は上部にデジタルカラー画像リーダ部、下部にデジタルカラー画像プリンタ部を有する。

リーダ部において、原稿３０を原稿台ガラス３１上に載せ、露光ランプ３２により露光走査することにより、原稿３０からの反射光像をレンズ３３により、フルカラーＣＣＤセンサ３４に集光してカラー色分解画像信号を得る。カラー色分解画像信号は、不図示の増幅回路を経て不図示のビデオ処理ユニットにて画像処理を施され、不図示の画像メモリを介してプリンタ部に送出される。

プリンタ部には、リーダ部からの信号の他、コンピュータからの画像信号、ＦＡＸからの画像信号等も同様に送出されてくる。

ここでは、その代表としてリーダ部からの信号に基づきプリンタ部の動作を説明する。

プリンタ部において、像担持体である感光ドラム１は、図中矢印方向に回転自在に担持され、感光ドラムの周りに、前露光ランプ１１、コロナ一次帯電器２、レーザ露光光学系３、電位センサ１２、回転式現像器保持部４及び各々の保持部に分光特性の異なるトナーを装填された６個の現像器４１〜４６、転写装置５、クリーニング器６を配置する。

レーザ露光光学系３においてリーダ部からの画像信号は、不図示のレーザ出力部にて光信号に変換され、光信号に変換されたレーザ光がポリゴンミラー３ａで反射され、レンズ３ｂ及び各反射ミラーを経て感光ドラム１の面に投影される。

プリンタ部画像形成時には感光ドラム１を矢印方向に回転させ、前露光ランプで除電した後の感光ドラム１を一次帯電器により一様に帯電させて、それぞれの分解色ごとに露光し、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。次に、回転式現像器保持部４を回転させ、所定の現像器を感光ドラム１上の現像位置に移動させた後に現像器を作動させて、感光ドラム１上の潜像を現像し感光ドラム１上に樹脂と顔料を基体としたトナー像を形成する。

又、現像器内のトナーは、図７に示すように、レーザ露光光学系３の間及び横に配置された各色毎のトナー収容部（ホッパー）６１〜６６から現像器内のトナー比率（或はトナー量）を一定に保つように所望のタイミングにて随時補給される。

感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写装置部５において中間転写ベルトに一次転写され、そして、この中間転写ベルト上でトナー像が順次重ねられる。中間転写ベルト５は駆動ローラ５１によって駆動され、中間転写ベルト５を挟んだ対向位置に転写クリーニング装置５０を駆動ローラに対して接離可能に構成する。

又、従動ローラ５２の対向には、感光ドラムから転写された画像の位置ズレ及び濃度の検知を行う検知センサ５３が配置されており、随時各画像形成部に画像濃度、トナー補給量、画像書き込みタイミング及び画像書き込み開始位置等に対して補正を行っている。

転写クリーニング装置は中間転写ベルト上に必要色だけ画像を重ね終えた後に、駆動ローラに加圧され、転写材に転写した後の中間転写ベルト上の残トナーをクリーニングする。

一方、転写材は各収納部７１，７２，７３から各々の給紙手段８１，８２，８３によって１枚ずつ搬送され、レジストローラ８５にて斜行を補正し、所望のタイミングにて中間転写ベルト上のトナー像を転写材に転写する二次転写部５４に搬送される。

二次転写部にて転写材上にトナー像が転写され、転写材は、搬送部８６を通り、熱ローラ定着器９にてトナー像を定着され、排紙トレー或は後処理装置に排出される。

定着器９は、本画像形成装置での熱ローラの表層はゴムではなく、フッ素系樹脂チューブで覆っている。このような構成にすることで長寿命化を図っている。

他方、二次転写後の中間転写ベルトは、前述のように転写残トナーを転写クリーニング装置５０にてクリーニングされ、再び各画像形成部の一次転写工程に供する。

又、転写材の両面に画像を形成する場合には、定着器９を転写材が通過後すぐに搬送パスガイド９１を駆動し、転写材を搬送パス７５を経て反転パス７６に一旦導いた後、反転ローラ８７の逆転により、送り込まれた際の後端を先頭にして、送り込まれた方向と反対向きに退出させ、両面搬送パス７７へと送られる。その後、両面搬送パスを通過し両面搬送ローラ８８にて斜行補正とタイミング取りを行い、所望のタイミングにてレジストローラへと搬送され、再び上述した画像形成工程によってもう一方の面に画像を転写する。

ここで、本画像形成装置の画像形成方法に関して説明する。

本画像形成装置は、前述したようにシアン、マゼンタに関して濃いトナー（以下、濃トナー）と、薄いトナー（以下、淡いトナー）の２種類を具備している。濃いトナーは、トナーの上質紙上での載り量が０．５５ｍｇ／ｃｍ² の際に光学濃度が１．７となるように顔料の量を調整している。又、淡いトナーは、載り量０．５５ｍｇ／ｃｍ² で光学濃度が０．５となるように設計されている。

画像形成モードとしては、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色で画像形成する４色モードと６色全てを用いて画像形成する６色モードを有し、要求する出力画像によって任意のモード選択が可能な構成になっている。

本発明においてロータリ現像器には６色の現像剤を装填した現像器が装着されており、ホームポジションから第１色目に淡マゼンタ、第２色目に淡シアン、第３色目にイエロー、第４色目にマゼンタ、第５色目にシアン、第６色目にブラックの色順で各現像器が配置されている。４色モードが選択された場合、１色目の淡マゼンタ３色目の淡シアンがそれぞれ使用されないため、連続出力時にはブラックの現像器からイエローの現像器に切り替わるときに、ロータリは淡シアン淡マゼンタの現像器を飛ばして１８０°回転することになる。本実施の形態において、４色モード時に生産性を落とさずに現像器の切り替えを行うためには、ベルト周期のタイミングで静電潜像が形成されたドラム面が現像位置に達する以前に行わなければならない。そのため、本実施の形態において、ロータリ停止時の衝撃による振動が収束する時間等を考慮に入れると、切り替え時間は４００ｍｓとし、その間にロータリの回転を終える必要がある。

図３に現像器と電極板の必要接触時間とバイアスの応答性の関係を示す。

現像器がドラムと対向する際には、作像時と同条件でバイアスを印加しているが、高圧の立ち上がりに１００ｍｓ、立下りに１００ｍｓ掛かってしまうために電極板に接している時間のみで４００ｍｓ掛かってしまい、全体として４００ｍｓ内に回転を完了することは不可能である。

そこで、先ず、バイアスの立上げ立ち下げを行わず、作像時と同条件でバイアス印加したままロータリ１８０°回転を行った。現像バイアス条件としてＤＣは３５０Ｖ、ＡＣは２ｋＶpp、ロータリの平均角速度は４５０（°／ｓ）とした。

その結果、現像器が電極板に接近した際に、リークが発生し、ドラムにキャリアが付着してしまった。

そこで、使用しない現像器がドラムと対向する際に印加するバイアスのＡＣ成分を作像時よりも小さくすることを試みた。図４にそのときのバイアス印加のタイミングチャートを示す。

図５にＡＣ成分を変化させた時のリーク時のキャリア付着レベルの関係を示す。

ＡＣ成分を小さくすることでリーク時の電流は小さくなり、ＤＣ成分のみ印加時にはキャリアの付着量は最小でＯＫレベルであった。

又、ＡＣの波形を変化させる、ＡＣの周波数を小さくする等して、リーク時の電流値を小さくすることで同様の効果が得られることは言うまでもない。

このように、使用しない現像器がドラムを通過する際に、作像時よりも現像バイアスのＡＣ成分を小さくする、より好ましくはＤＣ成分のみを印加することで、バイアスの立上げ、立ち下げ時間と電極板接触時間に制限されることなく、生産性を落とさずに画像形成を行うことが可能となった。

＜実施の形態２＞
実施の形態１の系において、使用しない現像器がドラムと対向する際に、ＤＣ成分のみを印加したままロータリを回転させ、そのＤＣ成分のレベルは作像時よりも小さい−２５０Ｖにして画像形成を行った。このときのリーク電流は実施の形態１のＤＣバイアスのみ印加したままロータリ１８０°回転を行った場合と比較しても小さくすることができ、図６に結果を示すようにキャリア付着量をさらに軽減することができた。

＜実施の形態３＞
実施の形態２の系において、使用しない現像器がドラムと対向する際に、図７に示す回路に切り替える構成を考えた。使用しない現像器がドラムと対向する際には１０ＭΩの抵抗側にスイッチを切り替えることで系全体のインピーダンスは大きくなり、リーク時の電流を小さくすることができた。そのため、実施の形態２の作像時よりレベルを小さくしたＤＣバイアスのみ印加したままロータリ１８０°回転を行った場合と比較しても図８に示すようにキャリア付着量は更に軽減することができた。

６色画像形成装置の構成をタンデム型で実現した画像形成装置の概略断面図である。 ６色画像形成装置の構成を１感光ドラム型で実現した画像形成装置の概略断面である。 現像器と電極板の必要接触時間とバイアスの応答性の関係図である。 現像器と電極板の接触とバイアス印加のタイミングチャートである。 ＡＣレベルと現像器と電極板の接触リークによるキャリア付着レベルの関係を示す図である。 本発明の実施の形態２の構成におけるキャリア付着量を示す図である。 リーク電流量低減化回路図である。 本発明の実施の形態３の構成におけるキャリア付着量を示す図である。

符号の説明

１ 感光トラム
２ コロナ一次帯電器
３ レーザ露光光学系
４ 回転式現像器保持部
５ 転写装置（中間転写ベルト）
６ クリーニング器
９ 熱ローラ定着器
４１〜４６ 現像器
５０ 転写クリーニング装置
５２ 従動ローラ
５３ 検知センサ
６１〜６６ トナー収容部（ホッパー）

Claims (6)

1. 潜像担持体と、露光手段と、帯電手段と、該潜像担持体上の各色成分の静電潜像を現像材により顕像化する現像手段と、該潜像担持体上の像を転写部位にて順次中間転写体上に転写する１次転写手段と、前記中間転写体上に積層された像を転写材に一括転写を行う２次転写手段とを有し、前記転写材上に形成された像を定着せしめる定着手段を有し、複数の画像出力モードにより画像を提供する画像形成装置において、
   前記現像手段は潜像担持体に対して回転可能に支持された複数の色成分に対応する現像器を収納できるロータリー現像器であり、前記ロータリー現像器中に画像出力モードによっては使用しない現像器を有し、前記使用しない現像器が前記帯電手段により所定の電位に帯電された潜像担持体と対向する場合に印加する現像バイアスは、使用時の作像中の現像バイアス条件とは異なることを特徴とする画像形成装置。
2. 使用しない現像器への印加バイアスはＤＣバイアスのみであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 使用しない現像器へ印加するＤＣバイアスレベルは作像時よりも小さくすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 現像器へのバイアス印加は現像スリーブと、本体枠に固定された電極板との接触によってなされるものであり、使用しない現像器が電極板に接触する前後ではバイアスの立ち下げを行わないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記使用しない現像器内のトナーが特色トナー、淡トナー、白色トナー、透明トナーであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記複数の画像出力モードは少なくともＹＭＣＫ４色モードと前記４色以外のトナーを用いた多色モードを含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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