JP3603034B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の画像形成手段を並置し、これらに画像形成プロセスを施して各色の顕画像を得た後、この顕画像を外部から供給される転写紙に転写することでカラー画像を得るようにした画像形成装置に関するもので、ブラックのみの画像を形成する場合に他の色の画像形成部でのクリーニングブレード捲くれあがりによるクリーニング不良を防止する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の感光体上に原稿画像を色分解し、記録情報毎に露光し、現像して得られる顕像を転写ベルトにより搬送される転写紙に順次重ねて転写することで画像を形成するタンデム型の画像形成装置が知られている。通常、フルカラーの場合、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の画像形成手段を並べ、転写ベルトに順次重ねて現像を行い、用紙に転写する方式と搬送ベルトに用紙を載置し、一色毎に転写してカラー画像形成を行う方式がある。これまでオフィスにおいても複写機やプリンター等の画像形成装置はモノクロのタイプが主流であったが、カラー画像形成装置に置き換わっていくことにより、カラー画像形成装置でブラックのみの原稿を複写することが一段と増加していく傾向にある。このようにカラー画像形成装置でブラックのみの原稿を複写する場合、使用しないシアン、マゼンタ、イエローの画像形成手段では、感光体上のトナーが転写紙に載らないように、転写ベルトから画像形成手段を退避することが考えられ実用化されているが、退避機構にコストが掛かり得策ではない。
【０００３】
よって最近ではこのような場合、一般的にはブラック以外のシアン、マゼンタ、イエロー用の画像形成手段の感光体上にトナーが載らないように、例えば正帯電の感光体の場合、主帯電を行わず表面電位０で回転し、反転現像用の正帯電トナーに負のバイアス電位を付与するという手段により、感光体上にトナーを載せない方法が取られている。
しかしながら、トナーが載らない状態で感光体が回転を続けると、感光体表面とクリーニングブレードのエッジの間に大きなトルクが掛かり、遂にはブレードの捲くれあがりが生じてしまうという問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するためにカラー画像形成装置でブラックのみの画像形成を行う場合、最初にイエローを現像し、最後にブラックを現像し、シアン、マゼンタの画像形成手段をその中間に並置するような配置を行い、最初にイエロートナーで僅かに現像を行い転写紙に転写した後、シアン、マゼンタの画像形成手段の感光体上にイエロートナーを転写することで、クリーニング不良を防止することが可能となるものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために本発明は、第1の請求項において、感光体ドラム上に静電潜像を形成し、現像器にて現像して可視化する画像形成手段を複数個有し、上流側の画像形成手段で現像し、感光体ドラムから転写紙に転写したトナーを下流側の画像形成手段の感光体上に転写する画像形成装置において、前記複数個の画像形成手段は、最初がイエローでの現像であり、最後がブラックの現像である様に順に並置され、前記画像形成が最下流側のブラックのみで行う場合に中間に並置された画像形成手段の感光体ドラム上にイエロートナーを転写することを特徴とするカラー画像形成装置であり、これによりイエロートナーが中間に位置するシアン、マゼンタ等の画像形成手段に僅かに供給されるが、混入しても画像に影響ない範囲であり、クリーニング不良を防止することが可能となる。このように、その原稿が有しない色であるために現像を行わず、感光体ドラム上にトナーが供給されないために、クリーニングブレードの捲くれあがりを防止するためのものである。
【０００６】
又、請求項第２項において前記最上流側のイエロートナーの現像は、少なすぎると下流側の画像形成手段へ供給するトナー量が不足しクリーニングブレードの捲くれあがりに効果が少なく、多すぎると他の色のトナーへの混入が多くなり画像に影響を及ぼすため、トナーの面積率５％未満であることを特徴としている。更に、請求項第３項において前記複数個の画像形成手段はタンデム型に並置され、前記用紙は搬送ベルト上に載置されて順に転写される転写方式のカラー画像形成装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明を採用するタンデム型カラー画像形成装置を図１に基づいて説明する。同図においてこのタンデムカラー画像形成装置は、給紙手段０１、垂直搬送路２、レジストローラ対３、ベルト搬送手段４、第１の画像形成手段５、第２の画像形成手段６、第３の画像形成手段７、第４の画像形成手段８、定着手段９、排出搬送路１０、排出トレイ１１などから構成される。タンデム型カラー画像形成装置は、各色の画像形成手段で現像したトナーを順次重ねあわせていくが、転写ベルトに重ねあわせたフルカラーのトナー像を最後に１度で転写するタイプと、搬送ベルト上に載置された用紙に各色毎に転写して重ねあわせていく方式があるが、本願では、後者のものを用いている。
【０００８】
給紙手段０１は、給紙カセット０１１、用紙積載手段０１２、給紙ローラ０１３などから構成され、給紙の信号に応じてこの用紙積載手段０１２に積載された複数の用紙の１番上から１枚ずつ給紙される。レジストローラ対３は、搬送されてきた用紙先端を整える役割と、画像のタイミングに同期して転写位置に対して用紙をスタートさせる役割とを持つ。ベルト搬送手段４は、駆動ローラ４１と、テンションローラ４２と、この２つのローラに渡って掛け渡されたベルト部材４２とからなり、ベルト部材４３の表面に用紙を吸着させるために、図示していないベルト帯電手段とで構成されている。ベルト部材４３は、駆動ローラ４１とテンションローラ４２に渡ってかけられ、適度なテンションを保ちながら用紙の搬送速度とほぼ同じ速度で回転移動する。材質は、定着手段９に近いことから耐熱性、弾力性、強度、ベルト内面の絶縁性、ベルト外周面のトナーの離型性などを考慮し、ポリイミド製の無端ベルトの外周面にフッ素コートを施したものが適当である。
またベルトが弾性層の役割を兼ねる必要があるため、シリコンゴムやＥＰＤＭの表面にＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂の離型層をもつものを用いても良い。
【０００９】
第１〜第４の画像形成手段（５〜８）はこの場合、図中右側からイエロー、シアン、マゼンタ、ブラック用のものであり、全てほぼ同じ構成のユニットである。ここでは画像形成に関して代表して第１の画像形成手段５を用いて、図２にて説明を行う。第１の画像形成手段５は、第１の感光体ドラム５１、第１の主帯電装置５２、第１のＬＰＨ（ＬＥＤ ＰＲＩＮＴ ＨＥＡＤ）５３、第１の現像装置５４、第１の転写手段５５、第１のクリーニング装置５６、第１の除電ランプ５７から構成され、樹脂でできた筐体に組み付けることにより１つのユニットとなり、本体に取り付けられる。第１の感光体ドラム５１はアモルファス・シリコンドラムを用いており、現像位置での暗電位はおよそ＋４５０Ｖになるよう前記第１の主帯電装置５２により帯電される。この第１の主帯電装置５２は第１の感光体ドラム５１に向かって開口したシールドケース内に５０〜１００μｍの細いタングステン線をドラムに対して長手方向に張り、これに＋５ＫＶ程度の高圧を印可することにより前記第１の感光体ドラム３２を正帯電させる。この帯電した第１の感光体ドラム５１の表面に第１のＬＰＨ５３が画像情報に応じた光を照射することにより第１の感光体ドラム５１の表面に静電潜像が形成される。第１のＬＰＨ５３はユニットの小型化のために採用しているがＬＳＵ（レーザスキャニングユニット）を用いても良い。
【００１０】
第１の現像装置５４はここでは正帯電するトナーとキャリアからなる現像剤を所定の濃度になるように撹拌混合して用い、内部に磁石部材を有する現像ローラでこの現像剤を第１の感光体ドラム５１の光が照射された部分の静電潜像に適用することにより感光体ドラムにトナー像を形成するものである。第１の感光体ドラム５４の暗電位が＋４５０Ｖで、現像バイアスは＋３５０Ｖ、露光後電位が＋２０Ｖとなるように設定する。即ち、現像バイアス電位は画像白部に相当し、露光後電位は画像黒部に相当するため、いわゆるコントラスト電位はこの場合、３３０Ｖである。
上記のように形成された静電潜像が現像されたトナー像は、前記第１の転写手段５５とのニップに前記搬送ベルト４により搬送されてくる用紙に転写される。前記第１の転写手段５５は本実施例では転写ローラを用いており、前記第１の感光体ドラム５１の表面電位とは逆極性の電圧が−１０００〜−１３００Ｖの範囲に設定され、印加されている。
【００１１】
第１の感光体ドラム５１上の転写されなかったトナーは次のプロセスの第１のクリーニング手段５６のゴムブレードにより掻き落とされて、表面の残留電位を下げて均一にすべく第１の除電ランプ５７により除電されてその後は次の一連のプロセスに備える。このように画像形成する場合の電位設定は、感光体ドラムの特性、トナーの性能、環境に応じて最適な値は変わるものである。暗電位、現像バイアス電位、転写電位は、夫々の画像形成部が画像形成する場合としない場合とで変更するので、前記第１の主帯電装置５２には、第１の主帯電電源５２１からの出力をＯＮ／ＯＦＦするための第１の主帯電ＳＷ５２２を設け、前記第１の現像装置５４には第１１の現像バイアス電源５４１と第１２の現像バイアス電源５４２と切り替えるための第１の現像バイアス切替ＳＷ５４３を設け、さらに前記第１の転写手段５５には、第１１の転写電源５５１と第１２の転写電源５５２とを切り替えるための第１の転写電圧切替ＳＷ５５３が設けられている。ここでは発明を理解しやすくするために各々切替ＳＷを設けているが、実際は現像バイアスの電圧は段階的に複数の電圧を出力できるように制御可能なものを用いて主帯電の立ち上がりのカブリを防ぎ、転写電源も電圧を可変に制御できるものを用いる。カラー画像形成装置は、上記第１の画像形成手段と同様の方法で、第２〜第４の画像形成手段でシアン、マゼンタ、ブラックに対応する画像を感光体上に現像し、送られてくる用紙上に順次繰り返し、ずれなく転写することでフルカラー画像の形成を行う。
【００１２】
再び図１の戻り転写後の画像形成に関し説明する。定着手段９は、第１の定着ローラ９１、第１定着ヒータ９１１、第２の定着ローラ９２、第２定着ヒータ９２１からなっている。詳しくは、第１の定着ローラ９１は熱伝導性のよいアルミ等にフッ素コートを施したものや弾性層を設けても良い。第１定着ヒータ９１１を内蔵することにより、定着に必要な所定の温度に制御されている。第１の定着ローラ９１の駆動は第２の定着ローラ９２からの接触従動でもよいが、スリップの懸念を排除するためにもお互いハスバ歯車などでかみあい第２の定着ローラ９２と従動することが好ましい。第２の定着ローラ９２は、第１の定着ローラ９１に対向、接触し、駆動手段（図示していない）により駆動されている。この定着ローラ９２は、基材が熱伝導性の良いアルミのローラからなり、定着のニップ幅を確保するために周辺を弾性層９２２で覆われているが、無くてもよい。この弾性層９２２は耐熱性のゴムなら何でもよいが、シリコンゴムなどが適している。本実施例ではカラーの定着を行うため、第２定着ヒータ９２１を内蔵し、定着に必要な所定の温度に制御されている。また図示していないが各ローラに対しては用紙を剥がすための爪部材やクリーニングするローラやウェブを設けてある。
【００１３】
本発明の特徴であるブラックのみで画像形成する場合について図３、４を用いて説明する。本カラー画像形成装置は順次１色ずつ現像、転写を行っていくが、画像形成を行っていない画像形成手段の感光体ドラムも駆動しており、ブラックのみで画像形成する場合も同様に、他の色の画像形成手段において感光体ドラムは駆動している。図３において第１の画像形成手段５の主帯電装置５２に＋５ＫＶの電圧を印可することにより感光体ドラム５１上に＋４５０Ｖの表面電位を載せ、露光後電位が＋２０Ｖで印字ドットの面積比率が１％となるよう２値制御で露光を行って静電潜像を形成し、現像部５４にてバイアス電位＋３５０Ｖにてイエロートナーの現像を行う。イエロートナーの現像面積は、転写効率との兼ね合いにもよるが、ブラックのみの画像出力の枚数にもよるが、Ａ４サイズ以上が望ましい。
第１の画像形成手段５と第１の転写手段５５のニップに搬送されてきた用紙にはイエロートナーによる画像が第１の転写手段５５で−１０００Ｖの転写電圧にて用紙に転写され、続いて第２の画像形成手段６と第２の転写手段６５とのニップでは前記用紙上のイエロートナーが感光体側に転写される。更に、第３の画像形成手段７と第３の転写手段７５のニップでは、第２の画像形成手段と同様に用紙上のイエロートナーが感光体に転写される。最後に第４の画像形成手段８と第４の転写手段８５のニップで感光体ドラム８１上に画像形成されたブラックトナーが転写手段８５にて転写され、ブラックのみの画像を出力する。本実施例では、ドットの面積比率で少量のイエロートナーを現像したが、多値制御で感光体全面にハーフトーンを再現し、全面に薄くイエロートナーを現像しても良い。
【００１４】
次に、上述したブラックのみの画像を出力する場合に、画像形成を行わない第２、第３の画像形成手段６、７へ、第１の画像形成手段５で形成され、用紙に転写されたイエロートナーを第２、第３の画像形成手段６、７の感光体ドラム６１、７１へ転写する様子を、第２の画像形成手段６を用いて図４に基づいて説明する。
第２画像形成手段６の主帯電装置６２は、第２の主帯電ＳＷ６２２がＯＦＦになっているので第２の感光体ドラム６１の表面に電位は載らない為、現像位置での第２の感光体ドラム６１の表面電位は０Ｖである。第２の現像装置６４の現像ローラに印加されている現像バイアスは−１５０Ｖであるので、現像剤に混合されている正帯電トナーは現像ローラに静電気的に引っ張られ、第２の感光体ドラム６１の表面には移らない。この現像バイアスの−１５０Ｖは、第２の感光体ドラム６１の表面電位が０Ｖのときに正帯電トナーが現像されず、かつ現像剤のキャリアが飛翔しないような値で設定されている。
【００１５】
第２の感光体ドラム６１と第２の転写手段６５のニップでは第２の感光体ドラム６１にトナーが載っていないのでトナーが用紙に転写はされることはく、上流側の第１の画像形成手段５で既に用紙に転写されたイエロートナーの５〜１０％が第２の感光体ドラム６１に転写されるよう、第２の転写手段６５に＋１０００Ｖ以上の転写電圧を印可する。このようにして第１の現像部５４中のイエロートナーをシアントナー用の第２の感光体ドラム６１上に用紙を介して移動し、第２の画像形成手段６に供給する。感光体ドラム６１が回転することで、このイエロートナーは第２のクリーニイング部６６のクリーニングブレードのエッジに供給され、感光体ドラムとクリーニングブレードのエッジ間の摩擦係数を減少させ、クリーニングブレードの捲くれあがりを防止することができる。第２の画像形成手段６に供給されなかった用紙上のイエロートナーは、同様の方法でマゼンタ用の第３の画像形成手段７の第３の感光体上７１に供給された後、第３の画像形成手段７のクリーニングブレードエッジに到達し、同様にクリーニングブレードの捲くれあがりを防止する。この一連のプロセスにおいて、第１の画像形成手段で現像、転写されたイエロートナーは、第２、第３の画像形成手段の感光体上に均等に転写されると共に、第３の画像形成手段の感光体上に転写された後は、用紙上にトナーが極力の残らないように、第２、第３の画像形成手段の転写電圧を調整する必要がある。しかしながら、第４の画像形成手段にてブラックを現像する場合は、僅かなイエロートナーの混入は、画像上問題とならない。
【００１６】
本実施例では正帯電用のアモルファスシリコン感光体ドラムを用いているが、正帯電用のＯＰＣやマイナス帯電の感光体ドラムを用いても良い。マイナス帯電の感光体ドラムの場合は当然現像バイアスや転写電圧の設定は本実施例と極性が逆になる。更にクリーニングブレードの捲くれあがりに関しては、トナー側にステアリン酸亜鉛のような潤滑剤を添加すると、より効果的である。
【００１７】
【発明の効果】
本件発明を用いれば、これまでカラー画像形成時に、顕色しない色の画像形成手段において起こっていたブレード捲くれあがりを、イエロートナーのような少量であれば他の色に混入しても画像上影響のないものを、顕色しない画像形成手段のクリーニングブレードのエッジ部に送り込むことで、その画像形成手段のクリーニングブレードの捲くれあがりを防止することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を採用するタンデムカラープリンタの概略図である。
【図２】本発明を採用するタンデムカラープリンタの第１の画像形成手段において画像形成を説明する図である。
【図３】本発明を採用するタンデムカラープリンタでブラックのみのプリントを行う場合の概略図である。
【図４】本発明を採用するタンデムカラープリンタで黒のみのプリントを行う場合に、イエロートナーを下流側のシアンの現像部へ供給するば場合を示す図である。
０１；給紙手段ＣＰＵ
２；垂直搬送路
３；レジストローラ対
４；ベルト搬送手段
５；第１の画像形成手段（イエロー）
６；第２の画像形成手段（シアン）
７；第３の画像形成手段（マゼンタ）
８；第４の画像形成手段（黒）
９；定着手段
１０；排出搬送路
１１；排出トレイ

Claims (3)

1. 感光体ドラム上に静電潜像を形成し、現像器にて現像して可視化する画像形成手段を複数個有し、上流側の画像形成手段で現像した後、感光体ドラムから用紙に転写し、用紙上のトナーを下流側の画像形成手段の感光体上に転写する画像形成装置において、
   前記複数個の画像形成手段は、最上流側のイエロートナーで最初に現像し、最後に最下流側のブラックトナーで現像する様に順に並置され、前記画像形成が最下流側のブラックトナーのみで行う場合に中間に並置された画像形成手段の感光体ドラム上にイエロートナーを転写することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記最上流側のイエロートナーの現像は、面積率５％未満であることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
3. 前記複数個の画像形成手段はタンデム型に並置され、前記用紙は搬送ベルト上に載置されて順に転写される転写方式である請求項１記載のカラー画像形成装置。

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