JP2008299194A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フルカラーを形成することができる画像形成装置において、画像形成モードをモノクロ／カラー作像変更時に、画像形成効率が低下するのを防ぐ画像形成装置を提供する。
【解決手段】黒色及びカラートナーの画像を形成す現像装置４０とを備える複数の作像ユニット１１０を並列に配置し、各々の作像ユニット１１０で作像されたトナー画像を直接転写紙に又は中間転写体８０上に１次転写して重ね合せて複数色の画像を形成し、２次転写装置５５で転写紙に転写する画像形成装置５００において、作像ユニット１１０の感光体１０と、現像装置４０が有する現像ローラ４１と供給ローラ４２とがそれぞれ当接していて、かつ、モノクロ画像作像時における供給ローラ４２から現像ローラ４１への現像剤供給量をカラー画像作像時における供給ローラ４２から現像ローラ４１への現像剤供給量より少なくする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の静電複写プロセスのカラー画像を形成する画像形成装置に係わるものである。

フルカラー電子写真方式の画像形成装置には、１つの感光体の周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ドラム型フルカラー電子写真装置（以下、単に１ドラム型という。）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フルカラー電子写真装置（以下、単にタンデム型という。）のものとがある。最近は、フルカラーもモノクロ並みのスピード要求が望まれることから、タンデム型が注目されてきている。
さらに、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次転写装置で一旦中間転写体に順次転写して後、その中間転写体上の画像を２次転写装置で転写紙に一括転写する間接転写方式のものとがある。間接転写方式は、２次転写位置を比較的自由に設置することができるので、給紙から定着装置までの距離を短くでき、そのため給紙から排紙までの時間が短くなり、ファーストプリントタイムを低減することができる。

このようなカラー画像形成装置では、モノクロ画像を形成する黒色トナーの作像の頻度が最も多く、黒色トナーの画像を作像する時には、残りのカラートナーの画像面積は０％の状態にある。そのために、カラー画像形成装置内のカラートナーは、現像装置内を撹拌・搬送され循環しており、トナーに対して機械的ストレスが掛かり、トナーの劣化を招き、その劣化トナーによって、画像品質の低下するという不具合がある。従来は、この不具合に対して、モノクロ画像の作像時には、画像形成装置は、転写紙／中間転写ユニットから離間させている。しかしながら、カラー画像、モノクロ画像との混在する画像を作像する際には、中間転写体を、カラー画像、モノクロ画像の作像の切り替え時に、画像形成装置に対して当接／離間を実施する必要がある。この当接／離間時には、画像形成装置の画像形成の作像動作を中断する必要があるために、転写紙間の間隔が広くなり、画像形成装置の画像形成効率が低下するという問題がある。

この問題に対して、例えば、特許文献１では、転写ベルトを備え、モノクロ出力時に、イエロー、シアン、マゼンタ用の３本のカラー用転写ローラが感光体と離間する機構を有する転写ユニットにおいて、前記カラー用転写ローラの接離機構が、転写ローラのニップを安定させる機能を有するバックアップローラの軸を回転軸としている転写ユニット及び画像形成装置が開示されている。しかし、引用文献１では、中間転写体を接離させるために機構が複雑になり、さらに、モノクロ／カラー作像変更時に、画像形成装置における画像形成効率が低下するという問題がある。

特開２００５−０６２６４２号公報

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、フルカラーを形成することができる画像形成装置において、画像形成モードをモノクロ／カラー作像変更時に、画像形成効率が低下するのを防ぐ画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置は、少なくとも、静電潜像を形成する像担持体と黒色及びカラートナーの画像を形成する複数の現像装置とを備える作像ユニットを並列に配置し、各々の作像ユニットで作像されたトナー画像を直接転写紙に又は中間転写体上に１次転写して重ね合せて複数色の画像を形成し、２次転写装置で転写紙に転写する画像形成装置において、前記作像ユニットの像担持体と、現像装置が有する現像剤担持体と現像剤供給ローラとがそれぞれ当接していて、かつ、前記画像形成装置は、モノクロ画像作像時における現像剤供給ローラから現像剤担持体への現像剤供給量をカラー画像作像時における現像剤供給ローラから現像剤担持体への現像剤供給量より少なくすることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記画像形成装置における現像剤供給ローラから現像剤担持体への現像剤供給量を、現像剤担持体と現像剤供給ローラとの間に印加する電圧で制御することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、モノクロ画像の面積とカラー画像の面積との画像比率を検出する手段を備え、作像終了後に、前記画像比率が所定の値以下のときにカラートナーのみを現像することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、少なくとも像担持体と現像装置とを一体に支持して、画像形成装置本体に着脱可能にしたプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、黒色及びカラートナーは非磁性一成分現像剤を用いることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記画像形成装置は、黒色トナーは磁性一成分現像剤を用いることを特徴とする。

以上説明したように、本発明の画像形成装置では、モノクロ／カラー作像混載原稿でも、作像を中断することなく、画像形成が可能で、画像形成装置の画像形成効率を低下させることがなく、画像形成することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

ここで、図１に示す画像形成装置は、本発明の電子写真感光体を用いたタンデム型カラー画像形成装置である。タンデム画像形成装置５００は、画像形成部１００と、給紙テーブル２００と、スキャナ３００と、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００とを備えている。
画像形成部１００には、無端ベルト状の中間転写体８０が中央部に設けられている。そして、中間転写体８０は、支持ローラに張架され、時計回りに回転可能とされている。支持ローラの近傍には、図示しないが、中間転写体８０上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置が配置されている。支持ローラ１４と支持ローラ１５とにより張架された中間転写体８０には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの作像ユニット１１０が並置されている。作像ユニット１１０の近傍には、露光装置２０が配置されている。中間転写体８０における、作像ユニット１１０が配置された側とは反対側には、二次転写装置５５が配置されている。二次転写装置５５においては、無端ベルトである二次転写ベルト８１が一対のローラに張架されており、二次転写ベルト８１上を搬送される記録媒体である紙と中間転写体８０とは互いに接触可能である。二次転写装置５５の近傍には定着装置７０が配置されている。
なお、タンデム画像形成装置５００においては、二次転写装置５５及び定着装置７０の近傍に、記録媒体の両面に画像形成を行うために該記録媒体を反転させるためのシート反転装置９０が配置されている。

次に、作像ユニット１１０を用いたフルカラー画像の形成（カラーコピー）について説明する。即ち、先ず、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００の原稿台４０１上に原稿をセットするか、あるいは原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３０１上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じる。スタートスイッチ（不図示）を押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットした時は、原稿が搬送されてコンタクトガラス３０１上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス３０１上に原稿をセットした時は直ちに、スキャナ３００が駆動し、カラー原稿（カラー画像）が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報とされる。
そして、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各画像情報は、各作像ユニット１１０（ブラック用作像ユニット、イエロー用作像ユニット、マゼンタ用作像ユニット及びシアン用作像ユニット）にそれぞれ伝達され、各作像ユニットにおいて、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各トナー画像が形成される。即ち、各作像ユニット１１０（ブラック用作像ユニット、イエロー用作像ユニット、マゼンタ用作像ユニット及びシアン用作像ユニット）は、それぞれ、感光体１０（ブラック用感光体１０Ｋ、イエロー用感光体１０Ｙ、マゼンタ用感光体１０Ｍ及びシアン用感光体１０Ｃ）と、感光体を一様に帯電させる帯電装置３０と、各カラー画像情報に基づいて各カラー画像対応画像様に前記感光体１０を露光し、該感光体１０上に各カラー画像に対応する静電潜像を形成する露光装置２０と、該静電潜像を各カラートナー（ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー及びシアントナー）を用いて現像して各カラートナーによるトナー画像を形成する現像装置４０と、該トナー画像を中間転写体８０上に転写させるための転写装置５０と、感光体クリーニング装置６０とを備えており、それぞれのカラーの画像情報に基づいて各単色の画像（モノクロ画像、イエロー画像、マゼンタ画像及びシアン画像）を形成可能である。

こうして形成された該モノクロ画像、該イエロー画像、該マゼンタ画像及び該シアン画像は、回転移動される中間転写体８０上にそれぞれ、ブラック用感光体１０Ｋ上に形成されたモノクロ画像、イエロー用感光体１０Ｙ上に形成されたイエロー画像、マゼンタ用感光体１０Ｍ上に形成されたマゼンタ画像及びシアン用感光体１０Ｃ上に形成されたシアン画像が、順次転写（一次転写）される。そして、中間転写体８０上に前記モノクロ画像、前記イエロー画像、マゼンタ画像及びシアン画像が重ね合わされて合成カラー画像（カラー転写像）が形成される。
モノクロ画像を形成する際には、ブラック用作像ユニット１１０Ｋのみが動作して、モノクロ画像を形成し、これを中間転写体８０上に転写して、画像形成を行う。

一方、給紙テーブル２００においては、給紙ローラ２１１の１つを選択的に回転させ、多段に備える給紙カセット２１０の１つからシート（記録紙）を繰り出し、分離ローラ２１２で１枚ずつ分離して給紙路２２０に送出し、搬送ローラ２１３で搬送して画像形成部１００内の給紙路２２０に導き、レジストローラ２１４に突き当てて止める。あるいは、給紙ローラ２１１を回転して手差しトレイ２２０上のシート（記録紙）を繰り出し、同じくレジストローラ２１４に突き当てて止める。なお、レジストローラ２１４は、一般には接地されて使用されるが、シートの紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。
そして、中間転写体８０上に合成された合成カラー画像（カラー転写像）にタイミングを合わせてレジストローラ２１４を回転させ、中間転写体８０と二次転写装置５５との間にシート（記録紙）を送出させ、二次転写装置５５により該合成カラー画像（カラー転写像）を該シート（記録紙）上に転写（二次転写）することにより、該シート（記録紙）上にカラー画像が転写され形成される。なお、画像転写後の中間転写体８０上の残留トナーは、図示しない中間転写体クリーニング装置によりクリーニングされる。

カラー画像が転写され形成された記録媒体は、二次転写装置５５により搬送されて、定着装置７０へと送出され、定着装置７０において、熱と圧力とにより前記合成カラー画像（カラー転写像）が記録媒体上に定着される。その後、記録媒体は、排出ローラ７５により排出され、排紙トレイ１２０上にスタックされ、あるいは、切り換えてシート反転装置９０により反転されて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ７５により排出され、排紙トレイ１２０上にスタックされる。
前記タンデム方式では、各色の潜像形成や現像を並行して行うことができるため、リボルバ式よりも画像形成速度を遙かに高速化させることができる。更に、中間転写方式も採用しており、本発明の電子写真感光体を搭載することで、色ずれの少ない高品質なフルカラー画像を非常に高速に、長期間繰返し、安定して出力することができる。

図２は、本発明の画像形成装置が備える現像装置の構成を示す概略図である。
通常モノクロ印刷時には、カラー用の各作像ユニット１１０は、記録媒体もしくは中間転写体８０から離間している。逆に、カラー作像時は当然当接させる必要がある。このため、混載原稿印刷時には、モノクロ／カラー作像の切り替え時に、当接又は離間のための時間が必要となり、画像形成装置５００の印刷枚数が下がる。モノクロ印刷時にカラー作像ユニット１１０Ｙ、Ｍ、Ｃを離間している理由は、当接のままでは、モノクロ作像時は、カラー作像ユニット１１０Ｙ、Ｍ、Ｃにおける現像装置４０Ｙ、Ｍ、Ｃは空回しするが、トナー消費なしの回転となり、トナーに機械的なストレスがかかることにより劣化し、画像品質が低下するためである。
特に、本発明のような1成分現像では、トナー劣化が顕著であり、カラー画像形成時は、カラー用の各作像ユニット１１０Ｙ、Ｍ、Ｃは、紙もしくは中間転写体８０から離間が必要である。しかし、画像形成装置５００の画像形成効率、即ち単位時間当たりのプリント枚数の向上は重要であり、モノクロ作像時に離間しない、画像形成装置５００の要求が高い。そこで、モノクロ画像作像時における現像剤の供給ローラ４２から現像ローラ４１への現像剤供給量をカラー画像作像時における供給ローラ４２から現像ローラ４１への現像剤供給量より少なくする。これによって、現像ローラ４２上でのストレスを受けることが無くなり、トナーの劣化を抑えることができる。

また、本発明の画像形成装置５００では、接触1成分現像のカラー画像形成装置５００で、モノクロ作像時に当接のままで作像可能な現像装置４０を用いる。なお、ここで、接触とは、接触方式の現像方法の略で、感光体１０と現像ローラ４１を接触させて、潜像の現像を行う方式のことをいう。本発明では、画像形成時には、現像ローラ４１には、所望のバイアスが印加されている。現像ローラ４１への印加バイアスは、中間転写体８０上のトナー現像量をもとに制御している。この現像バイアスと供給ローラ４２には通常一定の電位差をもうけている。例えば、供給ローラバイアス＝現像ローラバイアス−１００Ｖ、または、例えば、供給ローラバイアス＝−４００バイアスＶで、現像ローラバイアス＝−３００Ｖにする。電位差を設けている理由は、現像ローラ４１への供給性向上である。また、1成分現像装置内でトナーが劣化されるのは、規制部材４３を通過時と感光体１０との当接部通過時である。よってここを通過するトナー量を減らすことにより、劣化の影響を受けるトナーを減少させることが可能である。
また、本発明の画像形成装置５００では、黒色及びカラートナーは非磁性一成分現像剤を用いる。キャリアを用いる二成分現像剤よりも、バイアス等による制御によって供給ローラ４２から現像ローラ４１への供給量の制御が容易である。また、黒トナーは、磁性一成分現像剤を用いても良い。磁性にすることでも、キャリアを用いる二成分現像剤よりも、バイアス等による制御によって供給ローラ４２から現像ローラ４１への供給量の制御が容易である。

すなわち、現像ローラ４１と供給ローラ４２間の電位差を変更することで、現像ローラ４１への供給量は変更が可能である。モノクロ作像時には、カラーの作像ユニット１１０Ｙ、Ｍ、Ｃの現像ローラ４１への供給量を低減させることにより、劣化されるトナー量を低減することが可能である。現像ローラ４１への供給量調整は、その他の手段として、供給ローラ線速比／供給ローラ食い込み量等あるが、これらは、作像ごとに変更することは困難であり、機構を設けるとコスト削減が困難であり、装置機構が複雑になる。バイアス変更が、短時間で達成可能であり、パフォーマンス向上目的には最適な手段である。
図３は、供給ローラバイアス変更のタイミングを示すチャートである。カラー作像ユニット１１０Ｙ、Ｍ、Ｃにおける供給ローラバイアスを低減させるのは、モノクロ画像の作像開始（BKの紙先端の露光開始時）とし、通常のバイアスに戻すタイミングは、モノクロ画像の作像終了（BKの紙後端露光終了）とする。露光から現像までの時間がバイアス変更にかかる時間より、短い時には低減させる時間を前倒しすればよい。

また、本発明の画像形成装置５００では、モノクロ画像の面積とカラー画像の面積との画像比率を検出する手段を備え、作像終了後に、前記画像比率が所定の値以下のときにカラートナーのみを現像する。ここでは、現像ローラ４１への供給量は低減させることにより、トナーの劣化を低減させることは可能であるが、完全にはなくなっていないため、モノクロ画像の作像比率が高いと、トナー劣化が画像品質に影響する。このため、モノクロ画像の作像比率を印刷終了時に検出し、所定の値以上であるば、感光体へトナーを排出する、すなわち、劣化したトナーを感光体へ現像することにより、現像装置４０Ｙ、Ｍ、Ｃ内の劣化したトナーを減らすことで、画像劣化の防止は可能である。

本発明の画像形成装置５００は、感光体１０と現像装置４０とを有してなり、更に、必要に応じて帯電装置３０、転写装置５０及びクリーニング装置６０を適宜選択したプロセスカートリッジを備える。
現像装置４０としては、トナーを収容する現像剤収容器４４と、現像剤収容器内に収容されたトナーあるいは現像剤を担持しかつ搬送する現像ローラ４１とを少なくとも有してなり、更に、担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材４３等を有していてもよい。ここで、プロセスカートリッジは、現像装置４０と感光体１０とともに一体に支持してプロセスカートリッジを形成し、装置本体に着脱自在の単一ユニットとし、装置本体のレールなどの案内手段を用いて着脱自在の構成としてもよい。これにより、電子写真感光体やその他プロセス部材の交換を短時間に、容易に行うことができるようになるので、メンテナンスに要する時間が短縮でき、コストダウンにつながる。また、プロセス部材と電子写真感光体が一体となっているので、相対的な位置の精度向上などの利点もある。

本発明の電子写真感光体を用いたタンデム型カラー画像形成装置である。 発明の画像形成装置が備える現像装置の構成を示す概略図である。 供給ローラバイアス変更のタイミングを示すチャートである。

符号の説明

１０ 感光体
２０ 露光装置
３０ 帯電装置
４０ 現像装置
４１ 現像ローラ
４２ 供給ローラ
４３ 規制部材
５０ 転写装置
６０ クリーニング装置
７０ 定着装置
８０ 中間転写体
８１ 搬送ベルト
１００ 画像形成部
１１０ 作像ユニット
２００ 給紙部
３００ スキャナ
４００ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
５００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 少なくとも、静電潜像を形成する像担持体と
   黒色及びカラートナーの画像を形成する現像装置とを備える複数の作像ユニットを並列に配置し、
   各々の作像ユニットで作像されたトナー画像を直接転写紙に又は中間転写体上に１次転写して重ね合せて複数色の画像を形成し、２次転写装置で転写紙に転写する画像形成装置において、
   前記作像ユニットの像担持体と、現像装置が有する現像剤担持体と現像剤供給ローラとがそれぞれ当接していて、かつ、
   前記画像形成装置は、モノクロ画像作像時における現像剤供給ローラから現像剤担持体への現像剤供給量をカラー画像作像時における現像剤供給ローラから現像剤担持体への現像剤供給量より少なくする
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置における現像剤供給ローラから現像剤担持体への現像剤供給量を、現像剤担持体と現像剤供給ローラとの間に印加する電圧で制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、モノクロ画像の面積とカラー画像の面積との画像比率を検出する手段を備え、
   作像終了後に、前記画像比率が所定の値以下のときにカラートナーのみを現像する
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、少なくとも像担持体と現像装置とを一体に支持して、画像形成装置本体に着脱可能にしたプロセスカートリッジを備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、黒色及びカラートナーは非磁性一成分現像剤を用いる
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、黒色トナーは磁性一成分現像剤を用いる
   ことを特徴とする画像形成装置。