JP3873527B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関するものであり、特に、シングルパスプロセスにおける感光体上でのトナーの重ね合わせを確実に行うための手段に特徴のある画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータやワードプロセッサの汎用化に伴い、その周辺機器としての電子写真装置にもより広い環境で動作することが求められるとともに、装置の小型化、低コスト化、高解像度化が要請されており、この様な要請に対して有利な特徴を有する非磁性現像剤を用いた一成分現像法が注目されている。
【０００３】
この様な非磁性一成分現像法においては、一般に、現像剤、即ち、トナーを搬送する現像剤担持体、即ち、現像ローラを弾性体で形成し、この現像ローラによって現像部で静電潜像担持体、即ち、感光体ドラム（ＯＰＣドラム）に形成した静電潜像へのトナーの付着と潜像背景部へのトナーの付着防止を静電気力で行っている。
【０００４】
この様な非磁性一成分現像方式画像形成装置においても、カラー化の要請に応えるために各種のカラー画像形成装置が実用化しているが、近年、全体の構成が簡素化できるとともに、感光体ドラムを１回転するだけでフルカラー印刷が可能なシングルパスプロセスを採用したカラー画像形成装置が注目されている。
【０００５】
ここで、従来のシングルパスプロセスを採用したカラー画像形成装置を説明する。
従来の画像形成装置は、静電潜像担持体である感光体ドラム、感光体ドラムの内部に配置された露光手段となる４つのＬＥＤ、感光体ドラムの周囲に沿って配置された４つの帯電器、各ＬＥＤに現像ローラが対向するように夫々配置されたシアン現像器、イエロー現像器、マゼンタ現像器、ブラック現像器、転写器、定着器、クリーニングブレード、及び、廃棄トナーボックスによって構成されている。
【０００６】
この様なカラー画像形成装置によってカラー印刷する際には、まず、第１の帯電器によって感光体ドラムを一様に帯電し、シアンに対応する画像情報或いは印字情報に応じた第１のＬＥＤからの光によって、その表面に静電潜像を形成すると同時に、シアン現像器の現像ローラ上のシアントナーをジャンピング移行させて現像し、次いで、感光体ドラムの回転に伴って、引き続き新たな領域に再び、帯電、露光・現像を行うとともに、シアントナーが付着した領域に対しては、第２の帯電器によって感光体ドラムを一様に帯電し、イエローに対応する画像情報或いは印字情報に応じた第２のＬＥＤからの光によって、その表面に静電潜像を形成すると同時に、イエロー現像器の現像ローラ上のイエロートナーをジャンピング移行させて、現像する。
この場合、シアントナーが付着している領域においてはイエロートナーが重ね合わせ現像されることになる。
【０００７】
この様なプロセスをマゼンタトナー及びブラックトナーについても感光体ドラムの回転に伴って順次行うことによって、感光体ドラムの１回の回転で４色のトナーが感光体ドラム上で重ね合わされることになり、この重ね合わされたトナー像を転写器によってコピー用紙等の記録媒体上に転写し、転写された可視像は定着器によって定着された後、可視像が定着された記録媒体はスタッカに排出される。
なお、転写を完了した感光体ドラムの表面は、クリーニングユニットを構成するクリーニングブレードにより清掃され、除去されたトナーはクリーニングユニットを構成する廃トナーボックスに収容されると共に、感光体ドラムの表面は、除電手段で除電されて初期状態に戻る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のシングルパスプロセスを採用したカラー画像形成装置においては、１５０μｍ幅等の極細線或いは１５０μｍ×１５０μｍ程度の微小面積のトナー層が感光体ドラム上に形成されたのちに、その極細線或いは微小面積のトナー層上に、それより面積の大きなトナー層を重ねた場合、微小面積のトナー層上に次のトナー層が乗らず、所望の色相が得られないという問題があるので、この事情を説明する。
【０００９】
例えば、まず、感光体ドラム上にイエロートナーを付着させて幅細のイエローラインを形成したのち、マゼンタトナーを全面に付着させてマゼンタベタを形成するとともに、イエロートナーとマゼンタトナーの混色によるレッドラインを形成しようとしても、イエローライン上にマゼンタトナーが乗らず、レッドラインが形成されない。
【００１０】
これは、先に感光体ドラム上に付着したイエロートナーが、マゼンタトナーによる現像工程に伴う帯電工程において再帯電され、イエロートナーの電位が上昇し、クーロン力によって次のマゼンタトナーを排斥するためであると考えられる。
【００１１】
また、この様な再帯電に伴うトナー層の電位の上昇は、先に付着したトナー層の面積が大きく、その上に次のトナー層を重ね合わせることができる場合にも、次のトナーによる現像マージンの低下につながるという問題がある。
【００１２】
したがって、本発明は、各トナーの重ね合わせを確実に行うとともに、現像マージンの低下を抑制することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
ここで、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
（１）本発明は、１つの感光体上に、少なくとも２つ以上の現像器を使用して帯電、露光、現像を順次行い、感光体上に現像剤を重ね合わせる画像形成装置において、帯電器による現像剤の再帯電量の上昇の小さい現像剤から順に感光体上に重ね合わせるように各現像器を配置したことを特徴とする。
【００１４】
この様に、帯電器による現像剤の再帯電量の上昇の小さい現像剤から順に感光体上に重ね合わせることによって、次の現像剤による現像の際にクーロン力による電気的反発が小さくなるので、微小面積の現像剤パターンの上への重ね合わせを確実に行うことができる。
また、感光体上に最初に形成される現像剤層の電位の上昇が小さいほうが、２色目移行の現像を行う際の現像マージンを広く取ることができる。
【００１５】
（２）また、本発明は、上記（１）において、現像器を４つ設けるとともに、各現像器にシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックに対応する現像剤を収容し、感光体の回転方向に沿って、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順に現像剤が重ね合わされるように各現像器を配置したことを特徴とする。
【００１６】
この様に、フルカラーに対応できるように、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックに対応する現像剤を収容した現像器を用いる場合、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順に現像剤が重ね合わされるように現像器を配置することによって、混色による色相の調整を確実に行うことができる。
【００１７】
（３）また、本発明は、上記（２）において、帯電器による現像剤の再帯電量の上昇が一度の再帯電で飽和する現像剤を最初に感光体１上に付着させることを特徴とする。
【００１８】
この様に、４種類の現像剤を用いる場合、帯電器による現像剤の再帯電量の上昇が一度の再帯電で飽和する現像剤を最初に感光体上に付着させることによって、３色目以降の再帯電の影響をほとんど受けなくなるので、混色による色相の調整を確実に行うことができるとともに、３色目以降の現像のマージンをさらに広くすることができる。
【００１９】
（４）また、本発明は、上記（２）または（３）において、感光体が感光体ドラムよりなり、４つの現像器に対応する４つの帯電器と４つの潜像形成手段を設けるとともに、一つのクリーニングブレードを設け、感光体ドラムの１回の回転により４種類の現像剤による現像を行って現像剤像を形成し、この現像剤像を一括して記録媒体に転写させることを特徴とする。
【００２０】
この様に、上記（２）または（３）の構成を感光体ドラムの１回の回転により４種類の現像剤による現像を行って現像剤像を形成するシングルパスプロセスに適用することによって、小型で高画質のカラー画像形成装置を構成することができる。
なお、この場合、感光体ドラム上に重ね合わせ形成した現像剤像は、中間転写体を用いることなく、転写器によってコピー用紙等の記録媒体に一括転写されて、定着器によって定着される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明の実施の形態の画像形成装置を説明するが、その前に本発明の構成を得るための各トナーの帯電特性及び再帯電特性を説明する。
【００２２】
各トナーを現像ローラ上に供給し、ブレードによってほぼ同じ層厚に規制するとともに、摩擦帯電させた場合、各トナーのトナー帯電量は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順に高くなる。
なお、トナー帯電量ｑ／ｍは、層厚と層電位から算出した。
【００２３】
各トナーを収容した現像器を第１段目の現像器とし、感光体ドラム上において三つの帯電器で順に帯電させた状態でトナー層の層電位を測定した場合、再帯電量前の層電位の低 い順に、したがって、トナー帯電量の低い順に、再帯電１回目の層電位及び再帯電２回目の層電位が低くなり、特に、シアンについては、第１回目の再帯電によって帯電量が飽和する。
【００２４】
なお、再帯電前とは第１段目の帯電器で帯電させた後に付着させたトナー層の層電位を示し、再帯電１回目とは、付着させたトナー層を第２段目の帯電器で再帯電させた後の層電位を示し、さらに、再帯電２回目とは第２段目の帯電器で再帯電させた後に第３段目の帯電器で帯電させた後の層電位を示すものである。
【００２５】
この様な実験の結果得た各トナーの帯電特性及び帯電特性の再帯電回数依存性を考慮して、トナーの重ね合わせ特性が感光体ドラム上に付着したトナーのクーロン力、即ち、帯電量に起因するとの知見に基づいて、トナーの再帯電量が小さいトナーから順に感光体ドラム上で現像されるように各現像器を配置したものが本発明の実施の形態の画像形成装置である。
【００２６】
本発明の実施の形態の画像形成装置は、静電潜像担持体である透明な基体からなる感光体ドラム、感光体ドラムの内部に配置された露光手段となる４つのＬＥＤ、感光体ドラムの周囲に沿って配置された４つの帯電器、各ＬＥＤに現像ローラが対向するとともに収容するトナーの再帯電量が小さい順になるように配置されたシアン現像器、マゼンタ現像器、イエロー現像器、ブラック現像器、転写器、定着器、クリーニングブレード、及び、廃棄トナーボックスによって構成されている。
【００２７】
このシアン現像器は、従来の現像器と同様に、現像剤担持体である現像ローラ、現像ローラにトナーを供給すると共に印字に使用されなかったトナーを掻き落とすリセットローラ、トナーをリセットローラに供給するパドル、供給されたトナーを帯電させるとともに、現像ローラの周囲に付着するトナー層の厚さを規制して均一な層厚に薄層化する現像剤層厚規制部材であるブレードから構成されるものである。
この場合のブレードは、例えば、ＳＵＳ３０４，３０３、或いは、燐青銅で構成されるとともに、ネジによってブレードカバーを介してシアン現像器の筐体の一部を構成するブレードホルダに固定されている。
【００２８】
この様な本発明の画像形成装置によってカラー印刷する際には、まず、第１の帯電器によって感光体ドラムを一様に帯電し、シアンに対応する画像情報或いは印字情報に応じた第１のＬＥＤからの光によって、その表面に静電潜像を形成すると同時に、シアン現像器の現像ローラ上のシアントナーをジャンピング移行させて現像し、次いで、感光体ドラムの回転に伴って、引き続き新たな領域に再び、帯電、露光・現像を行うとともに、シアントナーが付着した領域に対しては、第２の帯電器によって感光体ドラムを一様に帯電し、マゼンタに対応する画像情報或いは印字情報に応じた第２のＬＥＤからの光によって、その表面に静電潜像を形成すると同時に、マゼンタ現像器の現像ローラ上のマゼンタトナーをジャンピング移行させて、現像する。
【００２９】
この様なプロセスをイエロートナー及びブラックトナーについても感光体ドラムの回転に伴って順次行うことによって、感光体ドラムの１回の回転で４色のトナーが感光体ドラム上で重ね合わされることになり、この重ね合わされたトナー像を転写器によってコピー用紙等の記録媒体上に転写し、転写された可視像は、例えば、熱ローラとピンチローラとの対で構成される定着器によって定着された後、可視像が定着された記録媒体がスタッカに排出される。
なお、転写を完了した感光体ドラムの表面は、クリーニングユニットを構成するクリーニングブレードにより清掃され、除去されたトナーはクリーニングユニットを構成する廃トナーボックスに収容されると共に、感光体ドラムの表面は、除電手段で除電されて初期状態に戻る。
【００３０】
例えば、まず、感光体ドラム上に幅が１２６μｍのマゼンタトナーを付着させてマゼンタラインを形成したのち、イエロートナーを全面に付着させたところ、マゼンタトナーが付着していない領域においてはイエローベタとなり、マゼンタトナーが付着した領域においてはマゼンタトナー上にイエロートナーが付着して混色による２次色のレッドラインが形成された。
【００３１】
また、１６８μｍ×１６８μｍの微小ドットをマゼンタトナーによって最初に形成したのち、イエロートナーを全面に付着させた場合にも、２次色の微小ドットとなった。
【００３２】
この様に、本発明の実施の形態においては、再帯電量の小さなトナーから順に感光体ドラム上で重ね合わされるように各現像器を配置しているので、極細線や微小ドットのトナー像を形成したのち、その上に他のトナーを重ね合わせて２次色或いは３次色の極細線や微小ドットを形成する場合に、再現性良く２次色或いは３次色を発生させることができる。
【００３３】
また、この場合、最初に現像するトナーの再帯電によるトナー層電位の上昇が小さいので、２色目以降の現像を行う場合、現像マージンを広く取れるという利点がある。
特に、第１段目の現像器をシアン現像器としているので、シアントナーは第１回目の再帯電によって帯電量が飽和するので、イエロートナー及びブラックトナーを重ね合わせる第２回目の再帯電或いは第３回目の帯電の影響を受けないので、現像マージンをより広く取ることができる。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は実施の形態に記載された構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、シアン、マゼンタ、イエロー、及び、ブラックの順に現像器を配置しているが、本発明の本質はトナーの再帯電量の低い順にトナーを重ね合わせる点にあり、トナーの色相によって限定されるものではない。
即ち、一般には、各トナーの着色材として用いる染料や顔料によらず、トナーの色相によって再帯電量の大小関係が規定される傾向にあるが、例えば、イエロートナーにシアントナーより再帯電量の小さなものが存在し、この様なイエロートナーを用いる場合には、イエロー現像器を最初に配置すれば良い。
【００３５】
また、上記の実施の形態の説明においては、シアン、マゼンタ、イエロー、及び、ブラックの４色のトナーを用いているが、必ずしも、４色に限定される必要はなく、シアン、マゼンタ、及びイエローの３色でも良く、場合によって、それ以外の色相を加えた５色以上のトナーを用いても良い。
【００３６】
また、上記の実施の形態の説明においては、感光体ドラムを構成する基体を透明基体にすることによって、露光手段となるＬＥＤを感光体ドラムの内部に配置しているが、必ずしも内部に配置する必要はなく、感光体ドラムの外側から露光するようにしても良い。
その場合、感光体ドラムを構成する基体は必ずしも透明である必要はない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、シングルパスプロセスによってカラー画像を形成する際に、再帯電量の小さなトナーから順に現像しているので、極細線或いは微小ドットの一次色トナー像の上に、他のトナーを重ねることができ、それによって、所望の色相のトナー像を再現性良く形成することができる。
【００３８】
また、再帯電量の小さなトナー層、したがって、トナー層電位の上昇の小さなトナー層上に、２色目以降のトナーの重ね合わせを行うので、現像マージンを広くすることができ、それによって、小型で高画質のカラー画像形成装置の実用化、普及に寄与するところが大きい。

Claims (4)

1. １つの感光体上に、少なくとも２つ以上の現像器を使用して帯電、露光、現像を順次行い、前記感光体上に現像剤を重ね合わせる画像形成装置において、帯電器による現像剤の再帯電量の上昇の小さい現像剤から順に前記感光体上に重ね合わせるように前記各現像器を配置したことを特徴とする画像形成装置。
2. 上記現像器を４つ設けるとともに、前記各現像器にシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックに対応する現像剤を収容し、上記感光体上に、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順に現像剤が重ね合わされるように前記各現像器を配置したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 上記帯電器による現像剤の再帯電量の上昇が一度の再帯電で飽和する現像剤を、上記感光体上に最初に付着させることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 上記感光体が感光体ドラムよりなり、上記４つの現像器に対応する４つの帯電器と４つの潜像形成手段を設けるとともに、一つのクリーニングブレードを設け、前記感光体ドラムの１回の回転により４種類の現像剤による現像を行って現像剤像を形成し、前記現像剤像を一括して記録媒体に転写させることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。