JP3437394B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、複写機あるいはプ
リンタ等とされる画像形成装置に関し、特に複数の現像
器を備えた多色の画像形成装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、フルカラーなどの多色画像を形成
する方法として、色の異なる現像剤を有する複数の現像
器を像担持体の回りに配置し、色ごとに像担持体に帯
電、露光を行なって静電潜像を形成し、その色に応じた
現像器により潜像を現像し、得られた画像を記録材上に
転写する工程を、色の数だけ繰り返して、記録材上に多
色画像を形成し、定着手段により画像を定着させる方法
が用いられている。 【０００３】上記の現像法として、たとえば磁気ブラシ
現像法が知られている。この現像法、キャリア粒子とト
ナー粒子からなる二成分現像剤を使用し、内部に磁石を
配置した現像スリーブの表面に現像剤を担持して磁気ブ
ラシを形成させ、微少間隙を保持して現像剤担持体と対
向させた感光ドラムに、磁気ブラシを摺擦または近接し
て、現像スリーブと感光ドラムとの間に連続的に交互電
界を印加することにより、磁気ブラシからトナーを飛翔
し、トナーに現像スリーブと感光ドラムとの間を転位、
逆転位することを繰り返させ、感光ドラム上の静電潜像
を現像するものである。たとえば、特開昭５５−３２０
６０号、特開昭５９−１６５０８２号参照。 【０００４】また、簡易なカラー現像や多重現像を目的
とした非接触式の交互電界現像法をもよく知られてい
る。たとえば、特開昭５６−１４２６８号、特開昭５８
−６８０５１号、特開昭５６−１４４４５２号、特開昭
５９−１８１３６２号、特開昭６０−１７６０６９０号
参照。 【０００５】一方、上記の現像方式を用いた画像形成装
置のなかで、高速かつ低騒音のプリンタとして、電子写
真方式を用いたレーザビームプリンタがある。このプリ
ンタの代表的な用途は、文字、図形のような画像の２値
記録であり、記録すべき画像信号に対応してレーザビー
ムを発光し、消光しつつ、電子写真感光ドラムを走査す
るいわゆる２値記録を行なうものである。このようなプ
リンタでは、文字、図形の記録が中間調を必要しないの
で、プリンタ構造が簡単なものになる。この２値記録方
式のレーザビームプリンタで中間調を表現できるものと
しては、ディザ法、濃度パターン法等を採用したものが
よく知られている。 【０００６】しかしながら、周知のように、ディザ法、
濃度のパターン法を採用したプリンタでは高解像度が得
られ難い。そこで、近年、記録密度を低下させずに高解
像度を得つつ、中間調画像を形成する方式が提案されて
いる。この方式は、画像信号によってレーザを駆動する
パルス信号の幅を変調することにより、中間調の画像形
成を行なう。すなわち、レーザの１画素あたりの光束放
出時間長が画像濃度に対応して制御され、従って、感光
ドラムを走査するレーザビームの１画素あたりの感光ド
ラムの照射時間長が画像濃度に対応して制御される。 【０００７】具体的には、低濃度の画像部分に対してパ
ルス信号のパルス幅を短くして、感光ドラムの照射時間
長を短くし、高濃度の画像部分に対してはパルス信号の
パルス幅を長くして、感光ドラムの照射時間長を長くす
る。このようなパルス幅変調（ＰＷＭ）方式によれば、
高解像度かつ高階調性の画像を形成することができる。
従って、高解像度と高階調性を必要とする画像形成装
置、特にカラー画像形成装置には、この方式が欠かせな
いものとなっている。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像形成装置では、感光ドラムの回りに複数個の現像器
を配置するために、これら現像器を配置した現像区画の
近辺に、現像器から感光ドラムの回転方向上流側や下流
側に飛散したトナーを回収し、あるいは飛散防止するた
めの手段を配置するスペースを確保することが難かし
く、現像器から飛散したトナーは、そのまま機内に放出
されるままになっているのが現状であった。 【０００９】この現像器からのトナーの飛散方向は、特
にその現像スリーブの回転方向に依存し、現像スリーブ
と感光ドラムとの対向側の、現像剤が現像容器に戻され
る現像スリーブ回転方向下流の部位で、ほとんどのトナ
ー飛散が発生する。 【００１０】従って、現像スリーブを感光ドラムと対向
した現像領域で、感光ドラムと同一方向に移動する向き
に回転させて（いわゆるウィズ回転）現像する方法を用
いた場合には、感光ドラムの回転方向下流側にトナーが
飛散し、記録材や転写シートが汚染される。現像領域で
感光ドラムと逆方向に移動する向きに回転させて（いわ
ゆるカウンター回転）現像する方法を用いた場合には、
感光ドラム回転方向上流側にトナーが飛散し、光学系の
防塵ガラスや一次帯電器が汚染される。 【００１１】このため、長期にわたって画像形成を行な
うと、現像器から飛散したトナーにより画像形成装置の
機内が汚され、記録材が直接汚されたり、帯電器や転写
装置の転写シートが汚され、その結果、濃度むらのない
高品質な多色画像を安定して得ることが困難であった。 【００１２】本発明の目的は、像担持体の周囲に固定配
置した複数個の現像器からの飛散トナーによる装置内の
汚れを防いで、長期にわたって画像形成を行なっても、
濃度むらのない高品質な多色画像を安定して得ることを
可能とした画像形成装置を提供することである。 【００１３】 【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像
を現像する現像区画内であって前記像担持体の回動方向
に沿って順に固定配置され色の異なる現像剤を収容した
第１〜第４の現像器と、前記第１〜第４の現像器の開口
部に設けられ現像剤を担持して前記像担持体と対向する
現像領域へ搬送する第１〜第４の現像剤担持体と、を有
する画像形成装置において、 前記第１及び第３の現像剤
担持体の回動方向を対応する現像領域において前記像担
持体と同方向とすると共に前記第２及び第４の現像剤担
持体の回動方向を対応する現像領域において前記像担持
体と逆方向とし、 前記第１の現像器と前記第２の現像器
間並びに前記第３の現像器と前記第４の現像器間にファ
ンによって吸引された現像剤を回収する回収ボックスを
設けたことを特徴とする画像形成装置である。 【００１４】 【００１５】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。 【００１６】実施例１ 図３は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す構成図
で、カラー画像形成装置を示す。 【００１７】本画像形成装置は、上部にデジタルカラー
画像のリーダ部、下部にデジタル画像のプリント部を有
する。 【００１８】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
フルカラーセンサ３４に集光し、カラー色分解信号を得
る。カラー色分解信号は、図示しない増幅回路を経て図
示しないビデオ処理ユニットにより処理され、プリンタ
部に送出される。 【００１９】プリンタ部において、像担持体である感光
ドラム１は、矢印方向に回転自在に担持され、感光ドラ
ム１の回りに、前露光ランプ１１、コロナ帯電器２、光
ビーム射出手段であるレーザ露光光学系３、電位センサ
１２、色の異なる現像剤を有する４個の二成分現像器４
Ｙ、４Ｃ、４Ｍおよび４Ｋ、ドラム上光量検知手段１
３、転写装置５およびクリーニング器６を備える。現像
器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋのスリーブの回転方向は、感
光ドラム１と対向した現像領域で感光ドラム１と、それ
ぞれ同じ向き、同じ向き、同じ向き、逆向きとされてい
る。 【００２０】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、レーザ出力部（図示せず）により光信
号に変換され、変換されたレーザ光がポリゴンミラー３
ａで反射され、レンズ３ｂおよびミラー３ｃを通って、
感光ドラム１の面に投影される。このレーザ出力部は、
画像濃度情報に応じてＰＷＭ（パルス幅変調）された電
気信号でオンオフ変調される。 【００２１】画像形成時、プリンタ部では、感光ドラム
１を矢印方向に回転し、前露光ランプ１１で除電した後
の感光ドラム１を帯電器２により一様に帯電して、各分
解色ごとに光像Ｅを照射し、感光ドラム１上に各色ごと
の潜像を形成する。 【００２２】次に、所定の現像器４Ｙ〜４Ｋを動作させ
て、感光ドラム１上の潜像を反転現像し、感光ドラム１
上に樹脂を基体としたトナー像を形成する。現像器４
Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋは、偏心カム２４Ｙ、２４Ｃ、２
４Ｍ、２４Ｋの動作により、各分解色に応じて択一的に
感光ドラム１に接近するようにしている。 【００２３】記録材が記録材カセット７から搬送系およ
び転写装置５を介して、感光ドラム１と対向した位置に
供給され、その記録材上に感光ドラム１上のトナー像を
転写する。転写装置５は、本例では、転写ドラム５ａ、
転写帯電器５ｂ、記録材を吸着させるための吸着帯電器
５ｃおよびこれと対向した吸着ローラ５ｇ、内側帯電器
５ｄ、および外側帯電器５ｅを有する。転写ドラム５ａ
は、回転駆動されるように軸支され、転写ドラム５ａの
周面開口部域には、誘電体からなる記録材担持シート５
ｆを円筒状に一体的に張設している。 【００２４】感光ドラム１上のトナー像は、転写ドラム
５ａを回転させるに従って、転写帯電器５ｂにより記録
材担持シート５ｆ上に担持された記録材上に転写され
る。 【００２５】このようにして、記録材担持シート５ｆ上
の記録材上には４色のトナー像が転写され、記録材上に
フルカラー画像が形成される。 【００２６】記録材の片面へのフルカラー画像形成の場
合、このようにして４色のトナー像の転写を終了する
と、分離爪８ａ、分離押し上げコロ８ｂおよび分離帯電
器５ｈの作用により、転写ドラム５ａから記録材を分離
し、次いで熱ローラ定着器９で定着してトレイ１０に排
出する。他方、転写後の感光ドラム１は、表面の残留ト
ナーをクリーニング器６で清掃した後、再度、画像形成
工程に供される。 【００２７】記録材の両面にフルカラー画像を形成する
場合には、記録材が定着器９を出た後、すぐに搬送パス
切替えガイド１９を駆動し、記録材を搬送縦パス２０を
経て反転パス２１ａに一旦導き、次いで反転パス２１ｂ
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方向に退出させ、中間トレイ２２
に収納する。その後、記録材を再び画像形成部に送っ
て、上述した画像形成工程により、記録材のもう一方の
面に画像を形成する。 【００２８】転写ドラム５ａの記録材担持シート５ｆへ
の飛散した粉体の付着、記録材へのオイル付着等を防止
するために、ファーブラシ１４とこれに対向するバック
アップブラシ１５や、オイル除去ローラ１６とこれに対
向するバックアップブラシ１７により、記録材担持シー
ト５ｆの清掃を行なう。このような清掃は、画像形成前
もしくは後に行ない、またジャム（紙づまり）の発生時
には随時行なう。 【００２９】本例においては、所望のタイミングで偏心
カム２５を動作させ、転写ドラム５ａと一体化している
カムフォロワ５ｉを作動させることにより、記録材担持
シート５ｆと感光ドラム１とのギャップを任意に設定可
能な構成としている。たとえばスタンバイ中または電源
オフ時には、転写ドラム５ａと感光ドラム１の間隔を離
す。 【００３０】図１に、感光ドラム１の回転方向最上流に
配置された現像器４Ｙの拡大断面図を示す。 【００３１】本現像器４Ｙは現像容器１１６を備え、こ
の現像容器１１６の内部は、隔壁１１７によって現像室
（第１室）Ｒ１と撹拌室（第２室）Ｒ２とに区画され、
現像剤１１９が収容されている。撹拌室Ｒ２の上方には
トナー貯蔵室Ｒ３が設けられ、補給用トナー（非磁性ト
ナー）１１８が収容されている。トナー貯蔵室Ｒ３の下
端に補給口１２２が設けられ、この補給口１２２を経て
補給用トナー１１８が撹拌室Ｒ２内に、現像剤１１９の
消費されたトナーに見合った量で落下、補給される。 【００３２】現像室Ｒ１および撹拌室Ｒ２内に収容され
た現像剤１１９は、非磁性トナーと磁性キャリア（磁性
粒子）とを有する二成分現像剤である。非磁性トナーは
５〜８μｍの体積平均粒径を有する。磁性キャリアは樹
脂コーティングされたフェライト粒子（最大磁化率６０
ｅｍｕ／ｇ）からなり、その重量平均粒径は５０μｍで
あり、その抵抗値は１０⁸ Ωｃｍ以上の値を示す。磁性
キャリアの透磁率は約５．０である。現像剤１１９の非
磁性トナーの混合比は、重量比で約４〜１０％となるよ
うにした。 【００３３】現像容器１１６の感光ドラム１に近接する
部位には開口部が設けられており、この開口部から突出
するようにして現像容器１１６に、現像スリーブ１１１
が回転自在に組込まれている。現像スリーブ１１１の外
径は３２ｍｍで、感光ドラム１との間隔は５００μｍで
あり、周速は２．８×１０^-1ｍ／秒である。現像スリー
ブ１１１は非磁性部材からなり、その内部には磁界発生
手段である磁石１１２が非回転に配置されている。 【００３４】磁石１１２は、感光ドラム１と現像スリー
ブ１１５が対向した現像領域に位置する現像磁極Ｓ１
と、その上流に位置する磁極Ｎ３と、現像剤１１９を搬
送する磁極Ｎ２、Ｓ２およびＮ１とを有する。現像磁極
Ｓ１は現像領域の近傍に磁界を形成し、この磁界によっ
て現像領域に搬送された現像剤１１９に磁気ブラシが形
成される。 【００３５】現像スリーブ１１１の上方には、現像容器
１１６に固定した現像剤規制ブレード１１５が配置さ
れ、このブレード１１５は、現像スリーブ１１１と８０
０μｍの間隔を開けて位置されている。ブレード１１５
は、アルミニウム、ＳＵＳ３１６などの非磁性材料から
なり、現像スリーブ１１１上の現像剤１１９の層厚を規
制する。 【００３６】現像室Ｒ１内には搬送スクリュー１１３が
設置され、この搬送スクリュー１１３は図の矢印方向に
回転することによって、現像室Ｒ１内の現像剤１１９を
現像スリーブ１１１の長手方向に沿って一方向に搬送す
る。撹拌室室Ｒ２内には搬送スクリュー１１４が設置さ
れ、この搬送スクリュー１１４は図の矢印方向に回転す
ることによって、撹拌室Ｒ２内の現像剤１１９を現像ス
リーブ１１１の長手方向に沿って上記とは逆の一方向に
搬送する。 【００３７】現像スリーブ１１１は、現像室Ｒ１内の現
像剤１１９を磁極Ｎ２の近傍で担持し、矢印方向の回転
により現像領域に向けて搬送する。このようにして現像
剤１１９が現像領域の近くに到達すると、現像剤１１９
の磁性キャリアが磁極Ｓ１の磁気力で連なりながら現像
スリーブ１１１の表面から立ち上がり、現像領域に現像
剤１１９の磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシの
先端が感光ドラム１の表面を摺擦することにより、感光
ドラム１上の静電潜像が現像される。 【００３８】本発明の１つの大きな特徴は、最上流の現
像器４Ｙの現像スリーブ１１１の回転方向を、現像領域
で感光ドラム１と同じ向きに移動する同方向としたこと
である（ウィズ回転）。これによれば、最上流の現像器
４Ｙから現像中にごくわずかにトナーが飛散しても、そ
のトナーを現像スリーブ１１１の回転により感光ドラム
１の回転方向下流側に送り込むので、回転方向上流側に
放出することがなく、感光ドラム１の回転方向上流側へ
のトナー飛散をほとんどなくすことができる。従って、
トナーの上流側への飛散による帯電器や光学系の汚染を
解消できる。 【００３９】本発明では、さらに、現像容器１１６の開
口部近くの感光ドラム１の回転方向上流側寄りの位置
に、感光ドラム１方向に突出させた飛散防止カバー１２
０を設置したので、感光ドラム１の回転方向上流側への
トナーの飛散を効果的に防止することができる。 【００４０】図２に、感光ドラム１の回転方向最下流に
配置された現像器４Ｋの拡大断面図を示す。図２におい
て図１と同一の符号は同一の部材を示し、同一の機能、
動作を有する。 【００４１】本発明の他の大きな特徴は、最下流の現像
器４Ｋは、感光ドラム１と対向した現像領域でこれと反
対向きに移動する逆方向に回転した（カウンター回転）
ことである。これにより、最下流の現像器４Ｋから現像
中にごくわずかにトナーが飛散しても、そのトナーを現
像スリーブ１１１の回転により感光ドラム１の回転方向
上流側に送り込むので、回転方向下流側に放出すること
がなく、感光ドラム１の回転方向下流側へのトナー飛散
をほとんどなくすことができる。 【００４２】さらに、現像容器１１６の開口部近くの感
光ドラム回転方向下流側寄りの位置に、感光ドラム１方
向に突出させた飛散防止カバー１２０を設置したので、
下流側へのトナー飛散防止効果をより確実にすることが
できる。 【００４３】従って、本発明の画像形成装置によれば、
長期間にわたって画像形成を行なっても、飛散トナーに
よる機内の汚染がなく、記録材や転写シート等のトナー
汚を防いで、濃度むらのないきれいな高品質の多色画像
を安定して得ることができる。 【００４４】本発明の他の実施例を図４に示す。本実施
例では、現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋの現像スリーブ
の回転方向を、感光ドラム１と対向した現像領域で感光
ドラム１と、それぞれ同方向、逆方向、同方向、逆方向
とした。すなわち、最上流の現像器４Ｙおよび最下流の
現像器４Ｋは、先の実施例のときと同様、現像スリーブ
の回転方向を、それぞれ現像領域で感光ドラム１と同方
向および逆方向とし、その間の現像器４Ｃおよび４Ｍ
は、現像スリーブの回転方向を、それぞれ現像領域で感
光ドラム１と逆方向および同方向とした。 【００４５】さらに、本実施例では、現像器４Ｙと現像
器４Ｃとの間の隙間、現像器４Ｍと現像器４Ｋとの間の
隙間を、それぞれ矢印のように外方向に吸引する図示し
ないファンを設置し、それらの吸引方向上に集塵フィル
ターを備えたトナー回収ボックス７２、７３を設置し
た。 【００４６】これによれば、先の実施例のときと同様、
最上流の現像器４Ｙからの飛散トナーを、感光ドラム１
の回転方向下流側に送り込んで、感光ドラム１の回転方
向上流側へのトナー飛散を防止し、最下流の現像器４Ｋ
からの飛散トナーを、感光ドラム１の回転方向上流側に
送り込んで、感光ドラム１の回転方向下流側へのトナー
飛散を防止することができる。 【００４７】また、現像器４Ｃからの飛散トナーは、感
光ドラム１の回転方向上流側に送り込まれ、現像器４Ｍ
からの飛散トナーは、感光ドラム１の回転方向下流側に
送り込まれるが、本実施例では、ファンにより現像器４
Ｙと現像器４Ｃとの間の隙間を外方向に吸引するので、
現像器４Ｃからの飛散トナーが現像器４Ｙからの飛散ト
ナーとともに、隙間の外方向に吸引されて、回収ボック
ス７２内のフィルターに捕捉される。同様に、ファンに
より現像器４Ｍと現像器４Ｋとの間の隙間を外方向に吸
引するので、現像器４Ｍからの飛散トナーが現像器４Ｋ
からの飛散トナーとともに、隙間の外方向に吸引され
て、回収ボックス７３内のフィルターに捕捉される。 【００４８】従って、現像器４Ｙ〜４Ｋを配置した現像
区画からのトナー飛散を防止でき、長期間にわたって画
像形成を行なっても、飛散トナーによる機内の汚染を防
止して、きれいな画像を安定して得ることができる。 【００４９】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像区画外へ現像剤が飛散するのを効率良く防止するこ
とで高品質なフルカラー画像を安定して得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の画像形成装置に設置された最上流の現
像器を示す断面図である。 【図２】本発明の画像形成装置に設置された最下流の現
像器を示す断面図である。 【図３】本発明の画像形成装置の一実施例を示す構成図
である。 【図４】本発明の画像形成装置の他の実施例を示す構成
図である。 【符号の説明】 １ 感光ドラム ４Ｙ〜４Ｋ 現像器 ７２、７３ トナー回収ボックス １１１ 現像スリーブ １１２ 磁石 １１５ 現像剤規制ブレード １１９ 二成分現像剤 １２０ トナー飛散防止カバー

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−39069（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−185046（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−130773（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−19297（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−346718（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−333684（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−119596（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−340984（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−260070（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−294874（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−126049（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−47008（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 15/01

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 像担持体と、前記像担持体上に形成され
   た静電潜像を現像する現像区画内であって前記像担持体
   の回動方向に沿って順に固定配置され色の異なる現像剤
   を収容した第１〜第４の現像器と、前記第１〜第４の現
   像器の開口部に設けられ現像剤を担持して前記像担持体
   と対向する現像領域へ搬送する第１〜第４の現像剤担持
   体と、を有する画像形成装置において、 前記第１及び第３の現像剤担持体の回動方向を対応する
   現像領域において前記像担持体と同方向とすると共に前
   記第２及び第４の現像剤担持体の回動方向を対応する現
   像領域において前記像担持体と逆方向とし、 前記第１の現像器と前記第２の現像器間並びに前記第３
   の現像器と前記第４の現像器間にファンによって吸引さ
   れた現像剤を回収する回収ボックスを設けたことを特徴
   とする画像形成装置。