JP3976277B2 - タンデム作像装置 - Google Patents

Description

この発明は、帯電・書込み・現像・転写・クリーニング等を繰り返して像担持体上に逐次トナー画像を形成する作像手段を、ベルト状中間転写体の張り渡し方向に沿ってまたは転写材搬送路に沿って複数横に並べて配置するタンデム作像装置に関する。

従来、カラー画像形成装置の中には、像担持体のまわりに、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置などを備えて作像手段を構成し、その作像手段を複数横に並べて配置するタンデム作像装置を有するものがある。

例えば特開平９-３４２０５号公報に記載のものでは、作像手段を転写材搬送路に沿って単に順に横に並べて配置し、個々の作像手段でそれぞれ電子写真方式により個別に単色画像を形成し、その単色画像を順に転写して、用紙・ＯＨＰフィルム等の転写材に合成カラー画像を形成していた。

しかし、このような画像形成装置では、作像手段を転写材搬送路に沿って単に順に横に並べて配置するのみであるから、隣接する作像手段間の間隔が大きくなって画像形成装置全体が大型化する問題があった。

そこで、従来の画像形成装置の中には、例えば特開平９-１６０４７１号公報に記載されるように、作像手段を複数横に並べて配置するタンデム作像装置において、隣接する作像手段間で、一方の作像手段のクリーニング装置の上に他方の作像手段の現像装置を縦に重ねて設けるものがある。

具体的には、キャリアとトナーとよりなる二成分現像剤を使用し、その二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブに付着する攪拌部と、その現像スリーブに付着した二成分現像剤のうちのトナーを像担持体に転移する現像部とで現像装置を構成し、その現像部より攪拌部を高い位置としてその攪拌部の下に、隣接する作像手段のクリーニング装置を設けていた。

このようにすると、単に順に並べて配置するのではなく、互いに隣接する作像手段を一部重ねて配置することとなるから、それらの間の間隔を小さくしてタンデム作像装置、ひいては画像形成装置全体を小型化することができる。

ところが、このような従来の画像形成装置では、
１）現像部より高い位置に攪拌部を設けるから、攪拌部から現像部へと現像剤を供給すると、現像スリーブが現像剤で埋ってしまい、現像スリーブの上に現像剤溜りができる
２）現像後に現像部に残留する現像剤を攪拌部へと戻すとき、重力に逆らって移送するから、現像剤の循環が悪く、攪拌部で均一な混合ができない
問題があった。

このため、連続して同じ画像パターンを出力すると、位置によってトナーの消費量が異なり、濃度ムラを生ずることがあった。

そこで、この発明の第１の目的は、タンデム作像装置において、現像スリーブ上に現像剤溜りができないようにする一方、現像剤の循環をよくし、濃度ムラの発生を防止するとともに、隣接する作像手段間の間隔を小さくしてタンデム作像装置全体の小型化を図ることにある。
第２の目的は、そのような第１の目的を、より一層達成することにある。

第３の目的は、中間転写体を介してタンデム作像装置から転写材に画像を間接転写する画像形成装置において、同じく現像スリーブ上に現像剤溜りができないようにする一方、現像剤の循環をよくし、濃度ムラの発生を防止するとともに、隣接する作像手段間の間隔を小さくしてタンデム作像装置、ひいては画像形成装置全体の小型化を図ることにある。

第４の目的は、タンデム作像装置の長さを短くして、さらに画像形成装置全体の小型化を図ることにある。

第５の目的は、中間転写体クリーニング装置の配置を工夫して、画像形成装置全体の小型化を図ることにある。

第６の目的は、動作異常により画像形成が中断されて画像形成に寄与しないトナーが中間転写体上に存在してしまったとき、該トナーの逆転写を抑制して混色を低減し、高品質な画像を形成することにある。

第７の目的は、そのような第６の目的を、より簡単な構成で達成することにある。

第８の目的は、同じく中間転写体を介してタンデム作像装置から転写材に画像を間接転写する画像形成装置において、中間転写体を工夫して画質の向上を図ることにある。

第９の目的は、普通紙のように表面に凹部を有し平滑でない転写材であっても、濃度ムラ等の画質の劣化がなく、しかもトナー画像の伸縮のない良好な２次転写を行うことにある。

第１０の目的は、同じく中間転写体を介してタンデム作像装置から転写材に画像を間接転写する画像形成装置において、２次転写装置がタンデム作像装置より出っ張らないようにして画像形成装置全体の小型化を図ることにある。

第１１の目的は、同じく中間転写体を介してタンデム作像装置から転写材に画像を間接転写する画像形成装置において、定着装置がタンデム作像装置より大きく出っ張らないようにして画像形成装置全体の小型化を図ることにある。

第１２の目的は、同じく中間転写体を介してタンデム作像装置から転写材に画像を間接転写する画像形成装置において、２次転写装置を工夫し、部品点数を削減してコストダウンを図ることにある。

第１３の目的は、同じく中間転写体を介してタンデム作像装置から転写材に画像を間接転写する画像形成装置において、中間転写体がタンデム作像装置より出っ張らないようにして画像形成装置全体の小型化を図ることにある。

第１４の目的は、像担持体上のトナー画像に対する、ピックアップ時の転写材スリップ量をキャンセルし、また大まかに書込みタイミングを合わせるだけで、通常のレジストセンサのような正確な入力監視制御を不必要とすることにある。

第１５の目的は、ピックアップ部を通過した転写材先端を検知し、これを時間起点として大まかにタイミングを合わせて書込みを開始することにより、レジストローラ部で吸収できない程の画像位置ずれが発生する確率を大幅に削減することにある。

第１６の目的は、紙間距離が一定になるように給紙動作を行う画像形成装置においても、レジストローラ部で吸収できない程の画像位置ずれが発生する確率を大幅に削減することにある。

第１７の目的は、特別なセンサを設置せずに大まかに作像開始タイミングを調整するとともに、転写材検知のために優先割込を使用する必要もなく、制御部に対する負担を軽減することにある。

第１８の目的は、特別なセンサを必要とせず大まかに作像開始タイミングを調整するとともに、同様に転写材検知のために優先割込を使用する必要もなく、制御部に対する負担を軽減することにある。

第１９の目的は、特にカラー画像形成装置において、上述した第３の目的を達成することにある。

第２０の目的は、特に２色の画像形成装置において、上述した第３の目的を達成することにある。

第２１の目的は、画像形成装置において、作像手段のメンテナンス性を向上することにある。

第２２の目的は、画像形成装置において、特に現像装置で、構成簡単にして混合性のよい攪拌性能を得、低コストで画質の向上を図ることにある。

第２３の目的は、画像形成装置において、特に現像装置で、粒状性の良好な画像を得ることにある。

第２４の目的は、画像形成装置において、特にクリーニング装置で、良好なクリーニング性能を得、画質の向上を図ることにある。

第２５の目的は、画像形成装置において、特にクリーニング装置で、さらに良好なクリーニング性能を得、画質の向上を図ることにある。

第２６の目的は、画像形成装置において、特に帯電装置で、小型化を図ることにある。

第２７の目的は、画像形成装置において、特に定着装置で、ニップ幅を広くして定着性能を向上し、高速化に対応可能とすることにある。

第２８の目的は、転写材反転装置を備える画像形成装置において、転写材反転装置がタンデム作像装置より大きく出っ張らないようにして画像形成装置全体の小型化を図ることにある。

そのため、請求項１に係る発明は、上述した第１および第２の目的を達成すべく、像担持体、並びにその像担持体のまわりにともに設ける現像装置およびクリーニング装置をそれぞれ備えて構成する複数の作像手段を備え、
それらの作像手段をベルト状中間転写体の張り渡し方向に沿って配置したタンデム作像装置において、
前記現像装置を現像部とその現像部より低い位置に設ける攪拌部とで構成し、
隣接する作像手段間で、一方の作像手段の現像装置の攪拌部の上でありかつその現像装置の現像部の横に、該一方の作像手段とは別体に設けた他方の作像手段のクリーニング装置を隣接して設けてなり、
前記ベルト状中間転写体の上面の張り渡し方向を斜めとし、その斜めの張り渡し方向に沿って前記作像手段を配置してなる、ことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、タンデム作像装置において、隣接する作像手段間で現像装置の上にクリーニング装置を配置するから、現像装置を低い位置に配置して例えば像担持体側の現像スリーブを現像剤収納部より高い位置とすることを容易とし、現像スリーブ上に現像剤溜りができないようにする一方、現像剤の循環をよくし、濃度ムラの発生を防止することができる。

また、隣接する作像手段間で、一方の作像手段の現像装置の上に他方の作像手段のクリーニング装置を設けるから、隣接する作像手段を重ねて配置し、作像手段間の間隔を小さくしてタンデム作像装置、ひいては画像形成装置全体の小型化を図ることができる。さらに、現像装置の現像部より攪拌部を低い位置とし、その攪拌部の上であって、その現像部の横に、クリーニング装置を設けるから、現像スリーブ上に現像剤溜りができないようにする一方、現像剤の循環をよくし、混合性をよくして、例えば連続画像形成しても濃度ムラの発生を一層防止することができる。
加えて、ベルト状中間転写体の張り渡し方向を斜めとし、その斜めの張り渡し方向に沿って作像手段を配置するから、タンデム作像装置の長さを短くして小型化を図ることができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１は、この発明の一実施の形態を示す、カラー複写機における全体概略構成図である。

図中符号１００は複写機本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）である。

複写機本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０を設ける。中間転写体１０は、図２に示すように、ベース層１１を、例えばフッ素樹脂や帆布などの周方向にのびにくい材料でつくり、その上に弾性層１２を設ける。弾性層１２は、例えばフッ素ゴムやアクリロニトリル−ブタジェン共重合ゴムなどでつくる。その弾性層１２の表面は、例えばフッ素系樹脂をコーティングして平滑性のよいコート層１３で被ってなる。

そして、図１に示すとおり、図示例では３つの支持ローラ１４・１５・１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能に張り渡す。

この図示例では、３つのうち第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニング装置１７を設ける。

また、３つのうちの第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間にほぼ水平に張り渡した中間転写体１０上には、その張り渡し方向に沿って、ブラック・シアン・マゼンタ・イエロの４つの作像手段１８を横に並べて配置してタンデム作像装置２０を有する。図示例では、図３に示すとおり、中間転写体１０の張り渡し方向に沿うタンデム作像装置２０の長さＬ１より、２つの支持ローラ１４・１５間に張り渡した中間転写体１０の張り渡し方向長さＬ２を短く形成する。

さて、図１に示すように、タンデム作像装置２０の上には、さらに露光装置２１を設ける。

一方、中間転写体１０の張り渡し領域の下方には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、第３の支持ローラ１６に押し当てて中間転写体１０上の画像を転写材に転写する。

２次転写装置２２の横には、転写材上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。そして、全部でもよいが、図示例ではその一部を、中間転写体１０の張り渡し領域の下方に入り込ませて備えてなる。

上述した２次転写装置２２には、画像転写後の転写材をこの定着装置２５へと搬送する転写材搬送機能も備えてなる。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写材搬送機能を併せて備えることは難しくなる。

さて、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下には、上述したタンデム作像装置２０と平行に、転写材の両面に画像を形成すべく転写材を反転する転写材反転装置２８を備える。

ところで、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、自動原稿搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、自動原稿搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、自動原稿搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。

そして、不図示のスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動してから、スキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源からの光を原稿面で反射して第２走行体３４に向け、その光を第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。

また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４・１５・１６の１つを回転駆動して他の２つのローラを従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の作像手段１８でその像担持体４０を回転して各像担持体４０上にそれぞれ、ブラック・シアン・マゼンタ・イエロの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。

一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから転写材を繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。

または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写材を繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。

そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間に転写材を送り込み、２次転写装置２２で転写して転写材上にカラー画像を形成する。

この２次転写部分において、転写材裏面に負極性のバイアス電圧、例えば−８００〜−２０００Ｖを印加し、また例えば５０Ｎ／ｃｍ^２程度の圧力をかける。この印加電圧によって発生した電界による静電気力と圧力とによって、中間転写体１０のトナーを転写材に引き寄せ、転写材に一括転写する（２次転写）。

画像転写後の転写材は、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えて転写材反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を形成して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。

一方、画像転写後の中間転写体１０は、ベルトクリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム作像装置２０による再度の画像形成に備える。

さて、上述したタンデム作像装置２０において、各作像手段１８は、詳しくは、例えば図４に示すように、ドラム状の像担持体４０のまわりに、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置６２、クリーニング装置６３、除電装置６４などを備えてなる。像担持体４０は、図示例ではドラム状であるが、無端ベルト状であってもよい。

図示省略するが、これら作像手段１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。

作像手段１８を構成する部分のうち、帯電装置６０は、図示例ではローラ状につくり、像担持体４０に接触して電圧を印加することによりその像担持体４０の帯電を行う。

現像装置６１は、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。そして、その二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ６５に付着する攪拌部６６と、その現像スリーブ６５に付着した二成分現像剤のうちのトナーを像担持体４０に転移する現像部６７とで構成し、その現像部６７より攪拌部６６を低い位置とする。

攪拌部６６には、平行な２本のスクリュ６８を設ける。２本のスクリュ６８の間は、両端部を除いて仕切り板６９で仕切る。また、現像ケース７０にトナー濃度センサ７１を取り付ける。

一方、現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して像担持体４０と対向して現像スリーブ６５を設けるとともに、その現像スリーブ６５内にマグネット７２を固定して設ける。また、その現像スリーブ６５に先端を接近してドクタブレード７３を設ける。

そして、２成分現像剤を２本のスクリュ６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネット７２により汲み上げて保持し、現像スリーブ６５上に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ６５の回転とともに、ドクタブレード７３によって適正な量に穂切りする。切り落とされた現像剤は、攪拌部６６に戻される。

他方、現像スリーブ６５上の現像剤は、像担持体４０に転移してその像担持体４０上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像スリーブ６５上に残った現像剤は、マグネット７２の磁力がないところで現像スリーブ６５から離れて攪拌部６６に戻る。この繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１で検知して攪拌部６６にトナー補給する。

１次転写装置６２は、ローラ状とし、中間転写体１０を挟んで像担持体４０に押し当てて設ける。別に、ローラ状に限らず、非接触のチャージャであってもよい。

クリーニング装置６３は、先端を像担持体４０に押し当てて、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備えるとともに、外周を像担持体４０に接触して導電性のファーブラシ７６を矢示方向に回転自在に備える。また、ファーブラシ７６にバイアスを印加する金属製電界ローラ７７を矢示方向に回転自在に備え、その電界ローラ７７にスクレーパ７８の先端を押し当てる。さらに、除去したトナーを回収する回収スクリュ７９を設ける。

そして、像担持体４０に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ７６で、像担持体４０上の残留トナーを除去する。ファーブラシ７６に付着したトナーは、ファーブラシ７６に対してカウンタ方向に回転してバイアスを印加する電界ローラ７７で取り除く。電界ローラ７７は、スクレーパ７８でクリーニングする。除去したトナーは、回収スクリュ７９で不図示の廃トナーボトルへと搬送し、または現像装置６１へと戻して再利用する。

除電装置６４は、例えばランプであり、光を照射して像担持体４０の表面電位を初期化する。

そして、像担持体４０の回転とともに、まず帯電装置６０で像担持体４０の表面を一様に帯電し、次いでスキャナ３００の読取り内容に応じて上述した露光装置２１からレーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌを照射して像担持体４０上に静電潜像を形成する。

その後、現像装置６１によりトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像を１次転写装置６２で中間転写体１０上に転写する。画像転写後の像担持体４０の表面は、クリーニング装置６３で残留トナーを除去して清掃し、除電装置６４で除電して再度の画像形成に備える。

ところで、このような画像形成装置では、転写材搬送ジャムを検知したり、像担持体４０への帯電動作・書込み動作・現像動作等でエラーを発生したりする動作異常を生ずることがある。一般に、画像形成装置では、そのような動作異常時、制御部から緊急停止命令を発して各駆動系や１次転写バイアスの印加等を緊急停止する。

ところが、像担持体４０の駆動系には通常フライホイールを使用するから、緊急停止命令があっても直ちに停止できず、像担持体４０および中間転写体１０は１０〜２０ｍｍ程度移動することとなる。すると、中間転写体１０上のトナーが下流側の１次転写位置まで移動し、像担持体４０に逆転写するおそれがある。

そこで、図示例のカラー複写機では、動作異常発生時、緊急停止命令を発すると同時に、１次転写装置６２にバイアスを印加する。そして、中間転写体１０上のトナーを中間転写体クリーニング装置１７により除去するまでの間、トナーを像担持体４０から中間転写体１０側へと移動して中間転写体１０上のトナーが像担持体４０に逆転写することを防止してなる。

ところで、図示例のタンデム作像装置２０では、互いに隣接する作像手段１８間で、一方の作像手段１８の現像装置６１の攪拌部６６上に、他方の作像手段１８のクリーニング装置６３を縦に重ねて設ける。

このように、攪拌部６６の上に、隣接する作像手段１８のクリーニング装置６３を縦に重ねて設けるから、隣接する作像手段１８間の間隔を小さくしてタンデム作像装置２０、ひいてはカラー複写機本体の小型化を図ることができる。

また、図示例では、キャリアとトナーとよりなる二成分現像剤を使用し、現像装置６１を攪拌部６６と現像部６７とで構成してその現像部６７より攪拌部６６を低い位置とするから、現像スリーブ６５上に現像剤溜りができないようにする一方、現像剤の循環をよくし、濃度ムラの発生を防止することができる。

次に、上述した図示レーザ複写機の作像タイミングの制御方法につき、以下説明する。

上述した図示レーザ複写機では、給紙路４６・４８中に設けて転写材の先端を検出する不図示のセンサによる検出タイミングを基準にし、像担持体４０への露光による作像動作を開始し、転写位置の前に設けて転写材のスキュー補正を行うレジストローラ４９から転写材が転写位置に到達するタイミングが画像形成動作完了タイミングに合うようにレジストローラ４９の動作を開始する。

連続プリント時は、給紙路４６・４８中に設けて、転写材の先端および後端を検出する不図示のセンサにより先行の転写材の先端を検出した検出タイミングを基準にして像担持体４０への露光による作像動作を開始し、先行の転写材の後端をセンサによって検出した時から一定期間後に後続の転写材の給紙を開始し、転写位置の前に設けて転写材のスキュー補正を行うレジストローラ４９から転写材が転写位置に到達するタイミングが画像形成動作完了タイミングに合うようにレジストローラの動作を開始する。

または、連続プリント時、給紙路４６・４８中に設けて、一定間隔で行われる給紙動作により給紙する転写材の先端を検出する不図示のセンサによる検出タイミングを基準にし、像担持体４０への露光による作像動作を開始し、転写位置の前に設けて転写材のスキュー補正を行うレジストローラ４９から転写材が転写位置に到達するタイミングが画像形成動作完了タイミングに合うようにレジストローラ４９の動作を開始する。

ここで、センサは、例えば、給紙カセット４４の出口近傍に設けた給紙センサであり、また像担持体４０上の露光位置から転写位置までの画像形成路の距離以上の給紙路４６・４８中の位置に設け、転写材のジャム発生を検知するジャム検知センサである。

つまり、このレーザ複写機では、給紙搬送速度が速くなった場合のことを考え、給紙搬送速度が速くなった場合に大きくなるピックアップ時のスリップをキャンセルし、かつレジストローラ４９でスキュー補正・画像位置調整を行うように作像タイミングを制御している。

ピックアップ時のスリップをキャンセルするために、給紙路４６・４８に設置される紙検知センサを利用することにする。この紙検知センサは、レジストセンサのような精度良い監視を行うものではなく、定期割込によって監視されているものである。このような紙検知センサが、給紙路４６・４８には少なくとも一つ（典型的にはピックアップ部の直後）設置されており、このセンサにレジストセンサのような働きを持たせることにより、大まかな画像書込タイミングを測ることとする。

正確な転写材上画像位置調整はレジストローラ４９で行うし、この紙検知センサの検知精度はあまり良くないので大まかなタイミング調整を行うのみでよい。この紙検知センサを書込開始タイミングの起点とすることにより、ピックアップ時の転写材スリップ量はキャンセルすることができる。また、レジストローラ４９を設置してあることにより、転写材スキューも補正することができる。

さて、上述した例では、ベルト状の中間転写体１０をほぼ水平に張り渡し、その中間転写体１０上にブラック・シアン・マゼンタ・イエロの４つの作像手段１８を横に並べて配置してタンデム作像装置２０を設けた。

しかし、例えば図５に示すように、中間転写体１０を上流側を上にやや斜めに張り渡し、その斜めの中間転写体１０上に複数の作像手段１８を横に並べて配置してタンデム作像装置２０を斜めに設け、隣接する作像手段１８間で、一方の作像手段１８の現像装置６１の上に他方の作像手段１８のクリーニング装置６３を縦に重ねて設けるようにしてもよい。このようにすると、タンデム作像装置２０の長さＬを短くして画像形成装置の小型化を図ることができる。

この図５に示す例では、図１ないし図４に示す例と異なり、定着装置２５の一部ではなく全部を中間転写体１０の張り渡し領域の下方に入り込ませてなる。また、図６に示す例のように、定着装置２５の全部を中間転写体１０の張り渡し領域の下方に入り込ませるようにしてもよい。なお、図５および図６に示す例では、図１ないし図４に示す例で対応部分に使用した符号をそのまま使用し、重複説明を省略する。

このようにすると、定着装置２５がタンデム作像装置２０より出っ張らないようにして画像形成装置の小型化を図ることができる。

さらに、図１ないし図４に示す例では、複数の作像手段１８を中間転写体１０上にその張り渡し方向に沿って横に並べて配置する場合について説明した。しかし、例えば図７に示すように、作像手段１８を中間転写体１０上に限らず、中間転写体１０の下にもその張り渡し方向に沿って横に並べて配置するようにしてもよい。

図７に示す例では、４つの作像手段１８のうちのイエロの作像手段１８Ｙとマゼンタの作像手段１８Ｍを中間転写体１０の上に、シアンの作像手段１８Ｃとブラックの作像手段１８ＢＫを中間転写体１０の下に、それぞれ中間転写体１０の張り渡し方向に沿って横に並べて配置し、隣接する作像手段１８間で、一方の作像手段１８の現像装置６１の上に他方の作像手段１８のクリーニング装置６３を縦に重ねて設けるようにしてもよい。

もちろん、中間転写体１０の上下に振り分けて配置する場合に限らず、複数の作像手段１８のすべてを中間転写体１０の下にその張り渡し方向に沿って横に並べて配置するようにしてもよい。

なお、この図７に示す例では、最も端に配置した作像手段１８Ｙで用いる現像装置６１Ｙの上に中間転写体クリーニング装置１７を縦に重ねて配置する。このようにすると、縦に重ねて配置する分、小さくして画像形成装置の小型化を図ることができる。この例においても、図１ないし図４で対応する部分に使用した符号をそのまま使用し、重複説明を省略する。

ところで、上述した図示例では、像担持体４０のまわりに現像装置６１とクリーニング装置６３とを備えて作像手段１８を構成し、その作像手段１８をベルト状中間転写体１０の張り渡し方向に沿って複数横に並べて配置し、像担持体４０上に形成した画像を中間転写体１０を介して転写材に間接転写する場合について説明した。

しかし、この発明は、図８に示すように、作像手段１８を転写材搬送路８０に沿って複数横に並べて配置し、像担持体４０上に形成した画像を中間転写体を介さずに転写材に順次転写装置６２で直接転写する画像形成装置にも、同様に適用することができる。

なお、図８において、符号８１は、転写材搬送路８０に沿って転写材を搬送する転写材搬送ベルトであり、図示例では３つの支持ローラ８２に掛け渡してなる。８３は、転写材搬送ベルト８１に付着したトナーを除去するベルトクリーニング装置である。

また、上述した図示例では、個々の作像手段１８で単色画像を形成し、それらの単色画像を合成して転写材に合成カラー画像を形成するカラー複写機に適用した場合について説明した。

しかし、この発明は、カラー画像形成装置に限らず、作像手段１８を２つ並べて設け、それらの作像手段１８で単色画像を形成し、それらの単色画像を合成して転写材に２色画像を形成する２色画像形成装置にも、隣接する作像手段１８間で、一方の作像手段１８の現像装置６１の上に他方の作像手段１８のクリーニング装置６３を縦に重ねて設けることにより、同様に適用することができる。

さて、以下には、帯電装置６０につき、図９を参照しながらさらに詳述する。
被帯電体である像担持体４０は、矢印の方向に所定の速度（プロセススピード）で回転駆動される。この像担持体４０に接触させた帯電装置６０は、芯金８５と、この芯金８５の外周に同心一体にローラ状に形成した導電ゴム層８６を基本構成とする。そして、芯金８５の両端を不図示の軸受部材などで回転自由に保持させるとともに、不図示の加圧手段によって像担持体４０に所定の加圧力で押圧させてなる。図示例の場合は、この帯電装置６０が、像担持体４０の回転駆動に従動して回転する。帯電装置６０は、直径９ｍｍの芯金８５上に１０００００Ω・cm程度の中抵抗ゴム層８６を被膜して直径１６ｍｍに形成されている。

帯電装置６０の芯金８５と図示の電源８７とは電気的に接続されており、電源８７により帯電装置６０に対して所定のバイアスが印加される。これにより、像担持体４０の周面が所定の極性、電位に一様に帯電処理される。

この発明で使われる帯電装置６０の形状としては、ローラ状の他にも、磁気ブラシ状、ファーブラシ状など、どのような形態をとってもよく、画像形成装置の仕様や形態にあわせて選択可能である。磁気ブラシを用いる場合、磁気ブラシは例えばＺｎ−Ｃｕフェライト等、各種フェライト粒子を帯電装置６０として用い、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成される。また、ファーブラシを用いる場合、例えばファーブラシの材質としては、カーボン、硫化銅、金属、および金属酸化物により導電処理されたファーを用い、これを金属や他の導電処理された芯金に巻き付けたり張り付けたりすることで帯電装置６０とする。

ファーブラシ帯電の場合は、例えば図１０に示すように、被帯電体である像担持体４０は、矢印の方向に所定の速度（プロセススピード）で回転駆動される。この像担持体４０に対して、ファーブラシによって構成される帯電装置６０が、ブラシ部８９の弾性に抗して所定の押圧力をもって所定のニップ幅で接触させてある。

図示例における帯電装置６０は、電極を兼ねる直径６ｍｍの金属製の芯金８８に、ブラシ部８９としてユニチカ（株）製の導電性レーヨン繊維ＲＥＣ−Ｂをパイル地にしたテープをスパイラル状に巻き付けて、外径１４ｍｍ、長手長さ２５０ｍｍのロールブラシとしたものである。ブラシ部８９のブラシは、３００デニール／５０フィラメント、１平方ミリメートル当たり１５５本の密度である。このロールブラシを内径が１２ｍｍのパイプ内に一方向に回転させながらさし込み、ブラシと、パイプが同心となるように設定し、高温多湿雰囲気中に放置してクセ付けで斜毛させた。

帯電装置６０の抵抗値は、印加電圧１００Ｖにおいて１×１０５Ωである。この抵抗値は、金属製の直径φ３０ｍｍのドラムに帯電装置６０をニップ幅３ｍｍで当接させ、１００Ｖの電圧を印加したときに流れる電流から換算した。

ファーブラシ帯電装置６０の抵抗値は、被帯電体である像担持体４０上にピンホール等の低耐圧欠陥部が生じた場合にもこの部分に過大なリーク電流が流れ込んで帯電ニップ部が帯電不良になる画像不良を防止するために１０４Ω以上必要であり、像担持体４０表面に十分に電荷を注入させるために１０７Ω以下である必要がある。

また、ブラシの材質としては、ユニチカ（株）製のＲＥＣ−Ｂ以外にも、ＲＥＣ−Ｃ、ＲＥＣ−Ｍ１、ＲＥＣ−Ｍ１０、さらに東レ（株）製のＳＡ−７、日本蚕毛（株）製のサンダーロン、カネボウ製のベルトロン、クラレ（株）のクラカーボ、レーヨンにカーボンを分散したもの、三菱レーヨン（株）製のローバル等が考えられる。ブラシは一本が３〜１０デニールで、１０〜１００フィラメント／束、８０〜６００本／ｍｍの密度が好ましい。毛足は、１〜１０ｍｍが好ましい。

このファーブラシ帯電装置６０は、像担持体４０の回転方向と逆方向（カウンタ）に所定の周速度（表面の速度）をもって回転駆動され、像担持体４０面に対して速度差を持って接触する。そして、このファーブラシ帯電装置６０に電源から所定の帯電電圧が印加されることで、像担持体４０面が所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。この図示例では、該ファーブラシ帯電装置６０による像担持体４０の接触帯電は直接注入帯電が支配的となって行なわれる。像担持体４０表面は、ファーブラシ帯電装置６０に対する印加帯電電圧とほぼ等しい電位に帯電される。

磁気ブラシ帯電の場合も、例えば図１０に示すように、被帯電体である像担持体４０は、矢印の方向に所定の速度（プロセススピード）で回転駆動される。この像担持体４０に対し、磁気ブラシによって構成される帯電装置６０が、ブラシ部８９の弾性に抗して所定の押圧力をもって所定のニップ幅で接触させてある。

この図示例における磁気ブラシとしては、平均粒径：２５μｍのＺｎ−Ｃｕフェライト粒子と、平均粒径１０μｍのＺｎ−Ｃｕフェライト粒子を、重量比１：０．０５で混合して、それぞれの平均粒径の位置にピークを有する、平均粒径２５μｍのフェライト粒子を、中抵抗樹脂層でコートした、磁性粒子を用いた。接触帯電部材は、上述で作成された被覆磁性粒子、および、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成され、上記被覆磁性粒子をスリーブ上に、厚さ１ｍｍでコートして、像担持体４０との間に幅約５ｍｍの帯電ニップを形成した。また、該磁性粒子保持スリーブと像担持体４０との間隙は、約５００μｍとした。さらに、マグネットロールは、スリーブ表面が、像担持体４０表面の周速に対して、その２倍の早さで逆方向に摺擦するように、回転され、像担持体４０と磁気ブラシとが均一に接触するようにした。

次には、現像剤につき詳述する。
現像剤の重量平均径が４〜１５μｍであれば、得られる画像の解像度が向上する。

重量平均径の測定方法は、以下の手順にて行う。
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。

ここで、さらに測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子またはトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径を求めることができる。

チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。

トナー全体に占める割合は、結着樹脂が７５％〜９３％、着色剤が３％〜１０％、離型剤が３％〜８％、その他の成分は１％〜７％である。

使用される結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレンおよびその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトンなどがあげられる。

着色剤としては、従来より知られている無機または有機の染料／顔料が使用可能であり、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダムンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、インダスレンブルーがあげられる。
必要に応じて着色剤として磁性材料を用いることも可能である。

磁性材料としては、マグネタイト、γ−酸化鉄、フェライト鉄、過剰型フェライトの如き酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケルの如き磁性金属；酸化鉄または磁性金属と、コバルト、スズ、チタン、銅、鉛、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、珪素の如き金属との複合金属酸化物合金または、混合物が挙げられる。

これら磁性粒子は、平均粒径が０．０５乃至１．０μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．１乃至０．６μｍの範囲内、さらに好ましくは、０．１乃至０．４μｍの範囲内であることがよい。

これらの磁性粒子は、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積が好ましくは１乃至２０ｍ²／ｇの範囲内、特に２．５乃至１２ｍ²／ｇの範囲内であることが良く、更にモース硬度が５〜７の範囲内であることがよい。

磁性粒子の形状としては、８面体、６面体、球形、針状、鱗片状があるが、８面体、６面体、球形の異方性の少ないものが好ましい。

磁性トナーとして用いる場合、磁性材料を含有する磁性トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対し１０〜１５０質量部、好ましくは２０〜１２０質量部磁性材料を含有することがよい。

この発明のトナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で添加剤を少量用いることができる。この添加剤としては、例えばテフロン（デュポン社製４フッ化エチレン系樹脂）粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤；例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤またはケーキング防止剤；例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤；および逆極性の有機微粒子または無機微粒子が挙げられる。

また、定着性などを改善するために離型剤を添加することもできる。離型剤としては、パラフィンワックスおよびその誘導体、マイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体、フィッシャートロプシュワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、カルナバワックスおよびその誘導体が挙げられる。誘導体は、酸化物、ビニル系モノマーとのブロック共重合体、ビニル系モノマーのグラフト変性物を含む。

その他、アルコール、脂肪酸、酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油およびその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス、鉱物系ワックス、ペトロラクタムも利用できる。

そして、帯電制御剤については
トナーを負荷電性に制御する荷電制御剤としては、例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸系金属錯体、芳香族ダイカルボン酸系金属錯体が挙げられる。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノおよびポリカルボン酸およびその金属塩、その無水物、そのエステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類がある。

トナーを正荷電性に制御する荷電制御剤としては、ニグロシンおよび脂肪酸金属塩による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、およびこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩およびこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料およびこれらのレーキ顔料（レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物）が挙げられる。

この微粒子状の荷電制御剤の個数平均粒径は好ましくは、４μｍ以下、より好ましくは、３μｍ以下がよい。

これらの荷電制御剤をトナー粒子中に内添する場合には、トナー粒子は、結着樹脂１００質量部に対して好ましくは、０．１〜２０質量部、より好ましくは、０．２〜１０質量部含有することがよい。

この発明にて製造されるトナーは、必要に応じて、一般に広く使用されているトナー用の添加剤、例えばコロイダルシリカのような流動化剤、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、炭化ケイ素等の研磨剤、脂肪酸金属塩などの滑剤等を含有させてもよい。

無機微粉体はトナーに対して０．１〜２重量％使用されるのが好ましい。０．１重量％未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、２重量％を超える場合は、細線間のトナー飛び散り，機内の汚染，感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。

添加剤をトナーに混合する方法としては、従来公知の方法でよく、ヘンシェルミキサー、スピードニーダー等の装置により混合することができる。

トナー混練・冷却後のトナー粉の製造方法としては、従来公知の方法でよく、例えば混練・冷却した後、これをジェットミルで粉砕し、分級して得られる。

この発明にて製造される静電荷像現像用トナーは、乾式一成分現像および乾式二成分現像剤として使用できる。

二成分現像剤として用いる場合、トナーとキャリアとの混合割合は、一般にキャリア１００重量部に対しトナー０．５〜６．０重量部程度が適当である。

乾式二成分現像剤として使用する場合、キャリアならびにこの発明のトナーの使用量としては、トナー粒子がキャリア粒子のキャリア表面に付着して、その表面積の３０〜９０％を占める程度に両粒子を混合するのが好ましい。

この発明において現像剤を構成するキャリアの核体粒子としては、従来より公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等が挙げられる。

これらこの発明で用いられるキャリアは耐久性を長くする目的で表面を樹脂で被覆することが好ましい。

被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。

中でもトナースペントを防止する点で好ましいのはシリコーン樹脂またはその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂またはその変成品である。

被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。
被覆層の厚さは０．１〜２０μmが好ましい。

二成分現像剤としての製造例
ポリエステル樹脂（重量平均粒径 ３００μｍ 軟化温度 ８０．２℃）
１００重量部
カーボンブラック １０重量部
ポリプロピレン （重量平均粒径 １８０μｍ） ５重量部
四級アンモニウム塩 ２重量部
上記組成の混合物を、溶融混練し、その後、粉砕、分級した。
さらに、母体着色粒子１００重量部に対して、疎水性シリカ０．３重量部を混合し、平均粒径９．０μｍのトナーを得た。
また、湿式法により作成したマグネタイト１００重量部に対してポリビニルアルコール２重量部、水６０重量部をボールミルに入れ１２時間混合してマグネタイトのスラリーを調整した。
このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、球形粒子とした。
この粒子を窒素雰囲気中で１０００℃の温度で３時間焼成後冷却し核体粒子１を得た。
シリコーン樹脂溶液 １００重量部
トルエン １００重量部
γ―アミノプロピルトリメトキシシラン １５重量部
カーボンブラック ２０重量部
上記混合物をホモミキサーで２０分間分散し、被覆層形成液１を調整した。
この被覆層形成液を流動床型コーティング装置を用いて核体粒子１を１０００重量部の表面にコーティングして、シリコーン樹脂被覆キャリアを得た。
上記磁性キャリアを９７．５重量部に対し、トナー２．５重量部の割合で混合し、二成分現像剤を作成した。

この発明の一実施の形態を示す、カラー複写機の全体概略構成図である。 そのカラー複写機で用いる、中間転写体の断面構成を示す部分拡大断面図である。 そのカラー複写機の要部拡大構成図である。 そのさらに部分拡大構成図である。 この発明の他の実施の形態を示す、カラー複写機における全体概略構成図である。 この発明のさらに他の実施の形態を示すカラー複写機における全体概略構成図である。 この発明のまたさらに他の実施の形態を示すカラー複写機における全体概略構成図である。 この発明の他の実施の形態を示すもので、中間転写体を介さずに像担持体上の画像を転写材に直接転写するタイプの画像形成装置の要部構成図である。 この発明で用いるローラ状帯電装置の構成説明図である。 この発明で用いるブラシ状帯電装置の構成説明図である。

符号の説明

１０ 中間転写体
１２ 弾性層
１３ コート層
１４・１５・１６ 支持ローラ
１７ 中間転写体クリーニング装置
１８ 作像手段
２０ タンデム作像装置
２２ ２次転写装置
２５ 定着装置
２６ 定着ベルト（無端ベルト）
２８ 転写材反転装置
４０ 像担持体
４４ 給紙カセット
４６ 給紙路
４８ 給紙路
４９ レジストローラ
６０ 帯電装置
６１ 現像装置
６２ １次転写装置
６３ クリーニング装置
６５ 現像スリーブ
６６ 攪拌部
６７ 現像部
６８ スクリュ
７５ クリーニングブレード
７６ クリーニングブラシ
７７ 電界ローラ
８０ 転写材搬送路

Claims (1)

1. 像担持体、並びにその像担持体のまわりにともに設ける現像装置およびクリーニング装置をそれぞれ備えて構成する複数の作像手段を備え、
   それらの作像手段をベルト状中間転写体の張り渡し方向に沿って配置したタンデム作像装置において、
   前記現像装置を現像部とその現像部より低い位置に設ける攪拌部とで構成し、
   隣接する作像手段間で、一方の作像手段の現像装置の攪拌部の上でありかつその現像装置の現像部の横に、該一方の作像手段とは別体に設けた他方の作像手段のクリーニング装置を隣接して設けてなり、
   前記ベルト状中間転写体の上面の張り渡し方向を斜めとし、その斜めの張り渡し方向に沿って前記作像手段を配置してなる、タンデム作像装置。

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