JP4298316B2

JP4298316B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4298316B2
Application number: JP2003036680A
Authority: JP
Inventors: 聖一篠原; 博佐藤; 修平川崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2023-02-14
Also published as: JP2004246146A; US20060120761A1; US20040223787A1; CN1521574A; US7068966B2; US7158740B2; CN100357835C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機あるいはレーザービームプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、多色画像形成においては、外部情報により形成された静電潜像を複数色の現像剤によって現像して、複数色の現像剤像（トナー像）を像担持体である感光体上にて順次形成し、この複数色のトナー像を用紙等の転写材上に順次あるいは一括して重ね合わせる手法が用いられている。
【０００３】
このような多色画像形成装置において、例えば回転体（回転支持体）に、複数色の現像剤（トナー）、例えば、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン各色用の現像器を、その回転円周に沿って装着した回動型現像装置（ロータリ式現像装置）があり、回転体を回転させることにより、必要な現像器を順次像担持体たる感光体に対向する現像位置へ移動させて現像動作を行う、いわゆる回転現像方式が従来より提案及び実用化されている。
【０００４】
こうした従来における画像形成装置を図８に示す。
【０００５】
図８における画像形成装置は、現像手段２２として、回転体（回転支持体）２２ｘに複数の現像器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを搭載するロータリ式カラー画像形成装置である。そして、像担持体であるドラム状の感光体（感光ドラム）１、帯電手段としての帯電ローラ２、画像情報を与える露光器３、感光ドラム１上の静電潜像を顕像化する現像手段２２、及び中間転写体２４によって構成されている。
【０００６】
現像手段２２は回転体としてのロータリ２２ｘの周方向に、イエロー現像器２２ａ、マゼンタ現像器２２ｂ、シアン現像器２２ｃ、ブラック現像器２２ｄを搭載し、ロータリ２２ｘの回転により、これらの現像器を順次感光ドラム１に対向する位置に搬送し、各現像器に備えられた現像剤担持体８を感光ドラム１に当接させることで、順次各色のトナー像を形成し、それらを中間転写体２４上に重畳して、重ね合わされた複合トナー像を紙等の転写材（記録媒体）Ｐに一括転写してフルカラー画像を得る。
【０００７】
このようなロータリ式カラー画像形成装置は、従来から特許文献１等において開示されている。
【０００８】
又、この種の画像形成装置では、例えば、特許文献２等に記載されているように、回転体の回転軸精度や組み付け精度等の問題によって、回転体の回転時に像担持体と現像手段が接触し損傷することを防ぐ目的から、非画像形成時には、現像手段を移動させて、現像剤担持体を像担持体から離間する必要がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６２−２５１７７２号公報
【特許文献２】
特開平１１−１６７２７６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来例における画像形成装置では、単色画像を連続印字する、回転体の回転を必要としない画像形成の場合にも、現像剤担持体を像担持体から離間させるために現像手段の移動を伴うため、不必要な画像形成時間を要した。
【００１１】
しかし、単色画像を連続印字する非画像形成時において現像手段が移動せず、現像剤担持体の像担持体からの離間を行わなかった場合には、画像形成時間の短縮は可能となるが、常に像担持体と現像剤担持体が接触していることから現像剤の劣化が起こり、現像剤帯電量の低下による現像剤コボレや、現像剤の飛散が発生した。
【００１２】
更には、現像剤担持体表面に対向して、現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤規制部材を有し、現像剤担持体と現像剤規制部材の各々にバイアスを印加する手段を有する画像形成装置においては、非画像形成時に像担持体からの現像剤担持体の離間を行わなかった場合に、像担持体に不必要な現像剤が転移する現像剤カブリが発生し、転写手段や転写材Ｐを汚してしまう場合があった。
【００１３】
従って、本発明の目的は、複数の現像器を回転体に搭載させた現像手段を有し、フルカラー画像形成が可能な画像形成装置において、単色画像形成の際の、画像形成時間の短縮、及び現像剤コボレや現像剤カブリの発生の防止を実現して良好な画像が得られる画像形成装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、表面に静電潜像を担持する像担持体と、前記静電潜像を顕像化する現像手段と、を具備し、該現像手段は、現像剤を収容した複数の現像器と、該複数の現像器を搭載する回転体と、前記複数の現像器それぞれに備えられた、現像剤を表面に担持し搬送する現像剤担持体と、にて構成され、現像剤を担持した前記現像剤担持体表面を前記像担持体表面に当接させて前記静電潜像を顕像化する画像形成装置において、
第一の画像形成において、前記現像手段は、前記回転体を回転させて、前記複数の現像器をひとつずつ順次前記像担持体に対向する位置に移動させ、前記像担持体との対向位置に移動した現像器に備えられた前記現像剤担持体を前記像担持体に対して当接及び離間させ、
第二の画像形成において、前記現像手段は、前記回転体の回転を、前記複数の現像器のうちのひとつを前記像担持体に対向させた位置に固定し、前記像担持体との対向位置の現像器に備えられた前記現像剤担持体を、非画像形成時において前記像担持体から当接及び離間させ、
前記第二の画像形成における前記像担持体に対向する前記現像剤担持体の離間距離である第二離間距離が、前記第一の画像形成における前記像担持体に対向する前記現像剤担持体の離間距離である第一離間距離より短いことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１５】
本発明の一実施態様によると、前記現像手段は、更に、前記現像剤担持体表面と対向し、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材にバイアスを印加する規制バイアス印加手段と、前記現像剤担持体にバイアスを印加する現像バイアス印加手段と、を有し、
前記現像剤担持体の表面移動中に、前記現像剤担持体の表面と前記現像剤規制部材との間の電位差が大きくなるタイミングが、非画像形成時に設けられる。
【００１６】
本発明の他の実施態様によると、現像剤を収容した１個以上の数の前記現像器が、前記回転体に着脱自在なカートリッジとして一体化される。
【００１７】
本発明の他の実施態様によれば、前記第一の画像形成において、前記複数の現像器のひとつずつが前記像担持体との対向位置へ移動させられる毎に、前記対向位置にある前記現像剤担持体は、前記像担持体と離間される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１９】
実施例１
図１は本実施例に係る画像形成装置の概略図である。本実施例における画像形成装置Ｍは、色の違った現像剤をそれぞれ収容した複数の現像器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを、回転体（ロータリ）２２ｘ周面に沿って搭載した現像手段２２を備えた回転現像装置（ロータリ式現像装置）を採用した、所謂、ロータリ方式のカラー画像形成装置であり、像担持体である感光ドラム１、帯電手段としての帯電ローラ２、画像情報を与える露光器３、感光ドラム１上の静電潜像を顕像化する現像手段２２、及び中間転写体２４によって構成されている。
【００２０】
現像手段２２は、回転支持体としての回転体（ロータリ）２２ｘが、複数の現像器であるイエロー現像器２２ａ、マゼンタ現像器２２ｂ、シアン現像器２２ｃ、ブラック現像器２２ｄを搭載して構成されており、それぞれの現像器内には、各々に色の異なる現像剤としてのトナー４が収容される。
【００２１】
本実施例の画像形成装置Ｍは、下記に詳しく説明するように、電子写真方式のカラープリンタとされ、不図示のパーソナルコンピュータやワークステーション等からの画像データを基にイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの４色に分解し、分解された画像データから上記構成部材により順次各色の現像剤像（トナー像）を形成し、それらを中間転写体２４上に重ね合わせて紙等の転写材（記録媒体）Ｐに一括転写してフルカラー画像を得る。
【００２２】
図２は、現像手段２２が備えた、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの現像剤（トナー）をそれぞれ収納した現像器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを示す構成図である。
【００２３】
以下、本発明に係る実施例の説明を簡略化するためＹトナーの現像器２２ａの構成を説明するが、他色の現像器２２ｂ、２２ｃ、２２ｄも、トナーの色以外は同様の構成であり、構成部材も、現像器２２ａが有する現像ローラは現像ローラ８ａ、現像器２２ｂが有する現像ローラ２２ｂ、というように表され、総称するときは、現像ローラ８、現像ブレード９、というように表される。
【００２４】
図２に示す現像器２２ａは、現像剤として非磁性一成分のＹトナーを収容し、感光ドラム１に現像剤担持体を接触させて現像を行う接触式現像器である。これにより高精細な現像が可能となる。本実施例では、こうした接触式現像器を採用したが、本発明は、現像剤担持体と像担持体が非接触で、現像剤の穂立ちによって現像動作を行う、ごく近い距離に近接する方式のものに対しても適用でき、本明細書では、「近接」、「接触」共に「当接」と称することとする。
【００２５】
この現像器２２ａは、現像剤であるＹトナー４ａと、この現像剤を担持し、図中矢印ｅ方向に回転しながら、現像剤を担持した表面を移動させ、感光ドラム１表面に搬送して現像を行う現像剤担持体である現像ローラ８ａと、この現像ローラ８ａにトナーを図中ｆ方向に回転することによって供給するトナー供給手段としての供給ローラ１２ａと、現像ローラ８ａ上のトナー塗布量及び帯電量を規制する現像剤規制部材としての現像ブレード９ａと、トナーを供給ローラ１２ａに供給すると共に撹拌する撹拌部材１３ａと、を備えている。
【００２６】
現像ローラ８ａは感光ドラム１に接触するので、衝撃を弱め現像剤の搬送性を有するゴム等の弾性ローラであることが望ましい。又、現像ブレード９ａは、金属薄板にて構成され、薄板のバネ弾性を利用して現像ローラ８ａに接触当接される。金属薄板の材質は、ステンレス鋼、リン青銅等が使用可能であるが、本発明においては、厚さ０．１ｍｍのリン青銅薄板を用いた。
【００２７】
図１における上記構成の画像形成装置においては、下記に説明するように、回転体２２ｘによって、それぞれの色の現像剤を収容した、上記構成の現像器２２ａ〜２２ｄを、順次感光ドラム１に当接させて、カラー画像を形成するフルカラー画像形成と、回転支持体２２ｘを回転させずに、４つの現像器２２ａ〜２２ｄのうちひとつだけを用いる単色画像形成と、が行われる。
【００２８】
まず、ここでは画像形成装置の多色画像形成つまりフルカラー画像形成である、複数の現像器を使用した第一画像形成工程を説明する。
【００２９】
画像形成装置Ｍは、像担持体としての光導電性の有機感光ドラム１を備え、矢印ｑの方向に回転駆動される。この感光ドラム１表面は、接触帯電手段としての帯電ローラ２の芯金に不図示のバイアス印加手段よりバイアスを印加することによって、所定の暗部電位に一様に帯電される。次に、第１色目のイエロー（Ｙ）の画像データに応じて、露光器３によりＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビームにより走査露光が施され、明部電位として第１の静電潜像が形成される。
【００３０】
このように形成された静電潜像は、現像手段２２のロータリ２２ｘ内に装着された、図２に示した上記の構成の現像器によって可視化される。このロータリ２２ｘは、第１色目のトナーとしてイエロー（Ｙ）トナーが収容された第１の現像器２２ａ、第２色目のトナーとしてマゼンタ（Ｍ）トナーが収容された第２の現像器２２ｂ、第３色目のトナーとしてシアン（Ｃ）トナーが収容された第３の現像器２２ｃ、第４色目のトナーとしてブラック（Ｂｋ）トナーが収容された第４の現像器２２ｄを搭載して一体化した構成となっている。
【００３１】
そして、フルカラー画像形成における非画像形成時、所謂「色間」に、こうしたロータリ２２ｘで構成される現像手段２２を矢印Ｄ方向に平行移動して、現像ローラ８を感光ドラム１から離間し、感光ドラム１対向位置Ｐ１に各色の現像器が、矢印ｒの方向に回転移動される。ここでは最初に感光ドラム１と対向した現像位置Ｐ１に位置した現像器２２ａは、所定の層厚に規制されたトナーを担持している現像剤担持体としての現像ローラ８ａがモータ２３により回転駆動され、現像手段２２を感光ドラム１方向に移動し、それによって現像ローラ８ａが感光ドラム１に当接し、この現像ローラ８ａの芯金に現像バイアス電源１９より所定のバイアスが印加されて、感光ドラム１上に形成されている第１の静電潜像の現像を行う。
【００３２】
このように、先ず、第１の静電潜像は、第１色目のトナーとしてＹトナーが収容された第１の現像器２２ａにより現像、可視化される。本実施例ではイメージ露光と反転現像とを組み合わせ、球形度の高い非磁性一成分トナーによる接触現像方法を用いる。ただし、この現像方法に限るものではない。
【００３３】
この可視化された第１色目のトナー像は、第２の像担持体としての、シリンダー上に導電弾性層と離型性を有する表層とから形成された中間転写体２４とのニップ部である第１の転写部位において、中間転写体２４の表面に静電転写（一次転写）される。
【００３４】
中間転写体２４は、通紙可能な最大転写材の長さよりも長い周長を有し、感光ドラム１に対して所定の押圧力をもって圧接されつつ、感光ドラム１の周速度と略等速の周速度をもって感光ドラム１の回転方向に対して逆方向（各々図１の矢印ｓの方向で、接触部位では同方向）に回転駆動される。そして、前記のように感光ドラム１表面に形成されたトナー像は、中間転写体２４のシリンダー部に対してトナーの帯電極性とは逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されることにより、中間転写体２４表面に静電転写（一次転写）される。
【００３５】
尚、一次転写が終了した感光ドラム１表面に残留するトナーは、クリーニング手段６によって除去され、次の第２の潜像形成に備える。
【００３６】
引き続き同様な工程を、第２色のマゼンタ、第３色のシアン、第４色のブラックについて順次繰り返し、その都度、Ｍトナーにより現像された第２色目のトナー像、Ｃトナーにより現像された第３色目のトナー像、Ｂｋトナーにより現像された第４色目のトナー像が順次中間転写体２４表面に転写、積層されることによりカラートナー像が形成される。
【００３７】
そして、前述したように各色画像形成間の色間において、現像手段２２にて、現像手段２２の移動による各色の現像ローラ８の感光ドラム１に対する当接及び離間動作、及び、回転体２２ｘの次の現像器を感光ドラム１の対向位置に移動するための回転動作が行われる。
【００３８】
中間転写体２４に各色の複合トナー像が形成された後、中間転写体２４表面に対して離間状態にあった転写ベルト１８が所定の押圧力をもって中間転写体２４表面に圧接、駆動回転される。前記転写ベルト１８は、転写ローラ１７が内包される。転写ローラ１７に対しては、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧（二次転写バイアス）が印加されることにより、所定のタイミングで搬送されてくる転写材Ｐ表面に、中間転写体２４表面に積層されているカラートナー像が一括転写（二次転写）され、この転写材Ｐは定着器７へと搬送される。転写材Ｐは、トナー像が定着器７にて永久画像として定着された後機外へと排出され、所望のカラープリント画像が得られる。
【００３９】
又、二次転写が終了した中間転写体２４表面に残存するトナーは、所定のタイミングで中間転写体２４表面に対して当接状態となる中間転写体クリーニング手段１６により除去される。
【００４０】
こうして第一画像形成工程としてのカラー画像形成工程においては、１色の画像形成毎に回転体２２ｘを回転し、順次現像器２２ａ〜２２ｄに備えられた現像ローラ８を当接及び離間して画像形成を行う。
【００４１】
本発明では、以上に説明した第一の画像形成としてのカラー画像形成に加えて、回転体の回転を止めて、ひとつの現像器２２ｄを感光ドラム１の対向位置に固定して、第二画像形成としての単色画像形成を行う。
【００４２】
次に、同画像形成装置における第二画像形成工程であるモノカラー画像形成工程について説明する。
【００４３】
単色画像形成であるモノカラー画像形成工程は、モノカラー連続画像形成の非画像形成時であるｎ枚目の画像形成と（ｎ＋１）枚目の画像形成との間、所謂「紙間（画像形成間）」において、ロータリ２２ｘの回転を行わずに、ブラック現像器２２ｄのみで画像形成を行い、それ以外はカラー画像形成工程の際と同様に、一次転写、二次転写、像担持体と中間転写体のクリーニング工程を経る。尚、モノカラー画像形成する際に使用するトナーの色はブラックと限定されない。
【００４４】
モノカラー画像形成の際にフルカラー画像形成と同様の現像手段の当接及び離間動作では、不必要な回転体の回転時間に応じた時間で行うため画像形成時間が長くなるが、現像手段の当接及び離間を行わないと、画像形成時間の短縮は可能となるが、常に像担持体と現像剤担持体が接触していることから現像剤の劣化が起こり、現像剤帯電量の低下による現像剤コボレや、現像剤の飛散が発生するといった問題が生じた。
【００４５】
ここで、本発明では、モノカラー画像形成工程において、上記紙間において、現像手段２２つまりは現像ローラ８ｄの感光ドラム１に対する当接及び離間動作を行い、且つ離間距離をフルカラー画像形成工程時よりも小さいものとした。
【００４６】
尚、本発明における離間距離とは、現像手段２２ごとロータリ２２ｘが平行移動することにより、現像ローラ８ｄを現像位置から離間する離間動作が終了した時の感光ドラム１表面と対向する現像ローラ８ｄ表面との最近接距離を言う。
【００４７】
図３に、本実施例におけるフルカラーとモノカラー画像形成工程時のロータリ動作タイミングチャートを示す。
【００４８】
図３によると、フルカラー画像形成時には、まず準備動作時に、回転体２２ｘの回転により所定の現像器を現像位置Ｐ１に移動する。その後、順次画像形成を行う色間（非画像形成時）で、ロータリ２２を平行移動し、フルカラー画像形成時の離間距離である第一離間距離を５．０ｍｍ離間した後、ロータリ２２ｘの回転移動を行い、再度当接を行う。
【００４９】
一方のモノカラー画像形成時には、準備動作により所定の現像器を現像位置に回転移動した後、連続する画像形成の紙間（非画像形成時）にロータリ２２ｘを第二離間距離としての０．５ｍｍ離間した後、ロータリ２２ｘの回転移動を行わずに再度当接を行う。
【００５０】
これによって、モノカラー画像形成時はロータリ当接及び離間時間と回転時間の短縮が図れ、画像出力スピードを上げることが出来る。
【００５１】
表１はフルカラー及びモノカラー画像形成時のロータリ２２ｘ離間距離を振った場合の問題点をまとめたものである。表中、○：画像が良好に形成された状態、△：軽度のトナー飛散が発生した状態、×：ドラム損傷、紙間短縮不十分、トナー劣化等の不都合が発生した状態、を示している。
【００５２】
【表１】

【００５３】
表１によると、フルカラー時は、３．０ｍｍまで離間しないとロータリ２２ｘ回転時に現像手段２２と感光ドラム１が接触し、ドラム１損傷によるトナーカブリ、画像汚れ等の画像不良が発生した。
【００５４】
一方、モノカラー時の紙間ではロータリ２２ｘ回転を行わないことから、ドラム１損傷による画像不良は発生しない。ただし、２．０ｍｍ以上離間した場合には離間動作によって紙間の短縮が不十分となり、画像出力のスピードアップに対して効果が得られなかった。
【００５５】
又、離間距離を０．１ｍｍ未満（離間せず）とした場合には紙間の短縮は十分に図れるものの、長期に渡って使用していくとトナー劣化に起因するコボレやトナー飛散が発生し、転写ローラ１７や転写材Ｐを汚す問題が発生した。離間距離を０．１〜０．５ｍｍ未満とした場合には、軽微なレベルのトナー飛散が現像ローラ８ｄ付近で発生したが画像不良には至らなかった。
【００５６】
この時に生じるトナー劣化は、現像器２２ｄを十分に離間させず現像ローラ８ｄ上のトナーが常に感光ドラム１と接する場合に、感光ドラム１及び現像ローラ８ｄとの摺擦で発生し、更に長期に渡って使用することで完全に離間する場合と比べてトナー劣化が促進していると考えられる。尚、本実施例における現像ローラ８ｄ上のトナー層厚は約０．０５ｍｍである。
【００５７】
又、同じくこの時に生じるトナー飛散は、感光ドラム１の電場に対して電荷を持つトナーが至近距離にあることで、現像ローラ８ｄからトナーが飛散したと考えられる。尚、本実施例における紙間の感光ドラム電位は０Ｖ、現像バイアス印加０Ｖ、トナー帯電量は−８０μＣ／ｇとし、離間中も現像ローラ８ｄを回転させ続けた。
【００５８】
そこで、離間距離を０．５ｍｍ以上とした場合には、ロータリー方式のカラー画像形成装置における機械公差を含めて、十分にロータリ離間距離を保つことが出来る。
【００５９】
以上の結果から、本実施例においては、フルカラー時のロータリ離間距離を３．０ｍｍ以上とし、モノカラー時のロータリ離間距離は０．１〜１．５ｍｍに設定する。更にはモノカラー時のロータリ離間距離は０．５ｍｍ以上であることが望ましい。ただし、フルカラー時の離間距離は使用する現像容器の形状により変えることが出来る。又、モノカラー時の離間距離も１．５ｍｍまでに限るものではなく、所望する画像出力スピードによって自由に選ぶことが出来る。
【００６０】
以上述べたように、ロータリ式カラー画像形成装置において、単色画像形成時の紙間にロータリの当接及び離間動作を行い、且つ離間距離を多色現像を行う場合よりも小さいものとした。また単色画像形成時の現像手段の離間距離を、少なくとも現像ローラに担持されたトナーの層厚以上とした。更には単色画像形成時の、現像手段の離間距離は５００μｍ以上が望ましい。
【００６１】
上記構成により、単色画像形成時の非画像形成時時間の短縮が可能となり、画像出力スピードの機能性を上げることが可能となる。又、多色画像形成時には、回転体の回転により像担持体と現像手段が接触することを防止する。更にはトナー飛散やトナー劣化によるコボレの発生を防止して、良好な画像が得られる画像形成装置を提供することが可能となる。
【００６２】
以上の画像形成装置において、現像器に収容される現像剤の色や種類、数等は特に限定されず、現像器の形状や攪拌部材の数等もこれに限るものではない。
【００６３】
実施例２
図４により本実施例の詳細を説明する。尚、実施例１と共通の部分に関しては同一番号を使用し、説明を省略する。
【００６４】
図４に示すように、本実施例の画像形成装置は、実施例１の構成に加えて、現像器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ内の現像ローラ８にバイアスを印加する現像バイアス印加手段である現像バイアス電源１９、又、現像器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ内の現像ブレード９にバイアスを印加する手段である規制（ブレード）バイアス電源２０、そして、現像バイアス電源１９及びブレードバイアス電源２０のバイアス印加タイミングを制御するバイアス制御部２１を備えている。
【００６５】
尚、各々の現像器２２ａ〜２２ｄの構成は、図２に示すものと同様である。
【００６６】
本実施例では、図１に示される実施例１の画像形成装置に対し、現像剤担持体である現像ローラ８及び現像剤規制部材である現像ブレード９の各々にバイアスを印加するバイアス印加手段１９、２０を有し、現像ローラ８の回転中における、現像ローラ８と現像ブレード９の電位関係において、非画像形成時において電位差を付加するタイミングを有することを特徴とする。
【００６７】
図５は本実施例における第一画像形成であるフルカラー画像形成時の現像シーケンスを示す図である。また、図６は本実施例における第二画像形成であるモノカラー画像形成時の現像シーケンスを示す図である。
【００６８】
図５に示すフルカラー画像形成時は、図中の準備動作及び色間と呼ばれる非画像形成時において、ブレードバイアス電源２０で−５００Ｖ、現像バイアス電源で０Ｖのバイアスを印加する。よって、現像ブレード９ａと現像ローラ８ａとの電位関係において、５００Ｖの電位差が生じる。
【００６９】
又、画像形成時において、現像バイアス電源・ブレードバイアス電源１９、２０ともに−３００Ｖのバイアスを印加し、略同電位とする。
【００７０】
尚、色間においてなされるロータリ２２ｘの回転及び離間の制御は実施例１のフルカラー画像形成時と同様である。又、本実施例におけるトナーの帯電量も実施例１と同様に−８０μＣ／ｇとした。
【００７１】
このように、非画像形成時に現像バイアス電源１９とブレードバイアス電源２０に電位差を設ける目的は、静電凝集トナー及びトナーに添付される微粉体の現像ブレード９ａへの付着防止である。
【００７２】
即ち、現像ローラ８と現像ブレード９に印加するバイアスを略同電位か或いは電位差を設けて画像形成時と非画像形成時とにおいて常に一定とした場合は、トナーや微粉体の帯電量のバラツキから現像ブレード９に付着し、現像ローラ８上の担持トナーを乱してスジ状の画像が発生する。これを防止するため、画像形成時には電位差を設けずに、非画像時において、現像ブレード９と現像ローラ８に電位差を設けることで、現像ブレード９に付着したトナーや微粉体を静電的に清掃する。特に、現像ブレード９にトナー帯電極性と同極性側に電位差を設けることが効果的である。これにより長期間にわたって良好な画像形成が可能となる。
【００７３】
尚、前記非画像形成時に設ける電位差はこれに限るものではなく、６０〜６００Ｖの範囲で自由に選択可能である。また電位差を設ける頻度、及び時間に関してもこれに限るものではない。
【００７４】
一方、図６に示す第二の画像形成であるモノカラー画像形成時には、フルカラー画像形成時と同様に準備動作及び紙間と呼ばれる非画像形成時において、ブレードバイアス電源２０で−５００Ｖ、現像バイアス電源１９で０Ｖのバイアスを印加する。
【００７５】
又、画像形成時においては、現像バイアス電源１９・ブレードバイアス電源２０ともに−３００Ｖのバイアスを印加し、略同電位とする。又、ロータリ２２ｘの回転及び現像ローラ８の感光ドラム１からの当接及び離間動作の制御は、実施例１のモノカラー画像形成時と同様である。これによってフルカラー時と同様に現像ブレード１９へのトナー及び微粉体の付着を防止し、長期間に渡って良好な画像形成が可能となる。
【００７６】
ここで、紙間でブレードバイアス電源１９よりバイアスを印加した場合、ロータリ２２ｘの離間距離によっては感光ドラム１の非画像部への現像剤カブリが懸念される。表２は、本実施例においてロータリの離間距離を振った場合の影響を見たものである。ここで、表中、○：画像が良好に形成された状態、△：軽度のカブリ、トナー飛散が発生した状態、×：カブリ、紙間短縮不十分、トナー劣化等の不都合が発生した状態、を示している。
【００７７】
【表２】

【００７８】
表２によると、フルカラー時には、ロータリ２２ｘの回転による現像器２２ａ〜２２ｄの切り替えが行われるため、現像剤カブリは発生しない。ただし離間距離が３．０ｍｍ未満において現像手段２２と感光ドラム１が接触し、感光ドラム１が損傷した。
【００７９】
モノカラー時においては、紙間においてロータリ２２ｘを十分離間しない場合に、トナー劣化によるコボレとブレードバイアス印加による感光ドラム１上のトナーカブリが発生し、転写ローラ１７や転写材Ｐを汚す問題が発生した。又、第一離間距離を０．１〜０．３ｍｍとして離間した場合にも軽微で画像不良には至らないレベルのカブリの悪化とトナー飛散が発生した。これらの結果は、紙間においてブレードバイアスを印加することでより、トナーが感光ドラム１方向に転移する力を受けるためである。ただし、画像形成装置の機械公差を考慮して０．５ｍｍ以上ロータリ２２ｘを離間した場合には、これらの問題が発生することは無かった。
【００８０】
これらの結果から、本実施例において、フルカラー時の第一離間距離を３．０ｍｍ以上に設定する。更にはモノカラー時の第二離間距離は０．５ｍｍ以上であることが望ましい。
【００８１】
尚、フルカラー時の離間距離は使用する現像容器の形状等により変えることが出来る。又、モノカラー時の離間距離も１．５ｍｍ以下としたが、所望する画像出力スピードによって自由に選ぶことが出来る。
【００８２】
以上述べたように、現像剤担持体である現像ローラ８及び現像剤規制部材である現像ブレード９の各々にバイアスを印加するバイアス印加手段１９、２０を有し、現像ローラ８の回転中における、現像ローラ８と現像ブレード９との電位関係が、非画像形成時の一部において電位差を有するロータリ式カラー画像形成装置においても、単色画像形成時の紙間にロータリ２２ｘの当接及び離間動作を行い、且つ第二離間距離を多色現像を行う場合よりも小さいものとした。そして単色画像形成時の現像手段２２の離間距離を、少なくとも現像ローラ８ｄに担持されたトナーの層厚以上とした。更には単色画像形成時の、現像手段２２の離間距離は５００μｍ以上が望ましい。
【００８３】
この構成により、単色画像形成時の非画像形成時時間の短縮が可能となり、画像出力スピードの機能性を上げることが可能となる。又、多色画像形成時には、回転体の回転により像担持体と現像手段が接触することを防止する。更にはトナー飛散やトナー劣化によるコボレの発生、長期間の使用における現像ブレードへのトナー等の付着を防止して良好な画像が得られる画像形成装置を提供することが可能となる。
【００８４】
実施例３
第３の実施例について説明する。
【００８５】
図７に、本発明に係るカートリッジの断面図を示す。
【００８６】
尚、実施例１と同一部位に関しては、同一の符号として詳細の説明を省略する。
【００８７】
本実施例の特徴とするところは、上述の実施例１及び実施例２で説明したものと同様の構成の現像器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄをカートリッジ容器９９’に一体構成として組み込んで、画像形成装置本体に対して着脱自在なカートリッジ９９を構成する点にある。
【００８８】
尚、同図に示すカートリッジ９９は、トナー４、現像ローラ８、現像ブレード９、供給ローラ１２、撹拌部材１３を一体化して構成されている。
【００８９】
上記カートリッジをイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色用意し、第１の実施例及び第２の実施例の画像形成装置に着脱自在に構成することで、ユーザビリティとメンテナンス性に優れ、トナー飛散やトナー劣化によるコボレの発生、長期間の使用における現像ブレード９へのトナー等の付着を防止して良好な画像が得られる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、現像剤を収容し、現像剤を担持した表面を移動させて、現像剤を搬送する現像剤担持体を備えた複数の現像器と、回転して複数の現像器を移動させる回転体と、にて構成される現像手段を有する画像形成装置において、第一の画像形成において、回転体を回転させて、複数の現像器をひとつずつ順次像担持体と対向する位置に移動させ、像担持体との対向位置に移動した現像器に備えられた現像剤担持体を像担持体と当接及び離間させて、静電潜像を顕像化し、第二の画像形成において、回転体を回転させずに、複数の現像器のうちのひとつを像担持体に対向させ、像担持体との対向位置の現像器に備えられた現像剤担持体を、非画像形成時において像担持体と当接及び離間させ、画像形成時において静電潜像を顕画像化し、第二の画像形成における像担持体に対向する現像剤担持体の離間距離である第二離間距離が第一の画像形成における像担持体に対向する現像剤担持体の離間距離である第一離間距離より短い画像形成装置であるので、第二画像形成とされる単色画像形成時の非画像形成時時間の短縮が可能となり、機能性を上げることが可能となる。又、第一の画像形成とされる多色画像形成時には、回転体の回転により像担持体と現像手段が接触することを防止する。更には、常に現像剤カブリの発生を防止して、良好な画像が得られる。
【００９１】
又、更に、現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤規制部材と、現像剤担持体及び現像剤規制部材の各々にバイアスを印加するバイアス印加手段と、を有し、現像剤担持体の表面移動中に、現像剤担持体の表面と現像剤規制部材との間の電位差が広がるタイミングが、非画像形成時に設けられることにより、第一画像形成である多色画像形成時には、現像スジ等の画像不良を防止し長期にわたって良好な画像が得られる画像形成装置を提供することが可能となる。
【００９２】
又、現像手段の少なくとも現像器を一体構成とし、カートリッジとして画像形成装置に着脱自在に構成されることにより、単色画像形成時における時間短縮を実現し、良好な画像が得られる画像形成装置において、ユーザビリティやメンテナンス性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る現像器の一例を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る第一画像形成と第二画像形成時における回転体の回転及び当接及び離間動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【図５】本発明に係る第一の画像形成における回転体の回転、当接及び離間動作と、現像バイアス電源、ブレードバイアス電源の各動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明に係る第二の画像形成における回転体の回転、当接及び離間動作と、現像バイアス電源、ブレードバイアス電源の各動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明に係るカートリッジの一例を示す断面図である。
【図８】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１感光ドラム（像担持体）
４トナー（現像剤）
８現像ローラ（現像剤担持体）
９現像ブレード（現像剤規制部材）
１９現像バイアス電源（バイアス印加手段）
２０ブレードバイアス電源（バイアス印加手段）
２１バイアス制御部
２２現像手段
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ現像器
２２ｘロータリ（回転体）
９９カートリッジ

Claims

表面に静電潜像を担持する像担持体と、前記静電潜像を顕像化する現像手段と、を具備し、該現像手段は、現像剤を収容した複数の現像器と、該複数の現像器を搭載する回転体と、前記複数の現像器それぞれに備えられた、現像剤を表面に担持し搬送する現像剤担持体と、にて構成され、現像剤を担持した前記現像剤担持体表面を前記像担持体表面に当接させて前記静電潜像を顕像化する画像形成装置において、
第一の画像形成において、前記現像手段は、前記回転体を回転させて、前記複数の現像器をひとつずつ順次前記像担持体に対向する位置に移動させ、前記像担持体との対向位置に移動した現像器に備えられた前記現像剤担持体を前記像担持体に対して当接及び離間させ、
第二の画像形成において、前記現像手段は、前記回転体の回転を、前記複数の現像器のうちのひとつを前記像担持体に対向させた位置に固定し、前記像担持体との対向位置の現像器に備えられた前記現像剤担持体を、非画像形成時において前記像担持体から当接及び離間させ、
前記第二の画像形成における前記像担持体に対向する前記現像剤担持体の離間距離である第二離間距離が、前記第一の画像形成における前記像担持体に対向する前記現像剤担持体の離間距離である第一離間距離より短いことを特徴とする画像形成装置。
前記第二離間距離が、少なくとも前記現像剤担持体に担持された現像剤の層厚以上であることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
前記第二離間距離が、５００μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
前記現像手段を移動させることによって、前記現像剤担持体を前記像担持体に対して当接及び離間を行うことを特徴とする請求項１、２又は３の画像形成装置
前記現像手段は、更に、前記現像剤担持体表面と対向し、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤規制部材にバイアスを印加する規制バイアス印加手段と、前記現像剤担持体にバイアスを印加する現像バイアス印加手段と、を有し、
前記現像剤担持体の表面移動中に、前記現像剤担持体の表面と前記現像剤規制部材との間の電位差が大きくなるタイミングが、非画像形成時に設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
現像剤を収容した１個以上の数の前記現像器が、前記回転体に着脱自在なカートリッジとして一体化されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
前記第一の画像形成において、前記複数の現像器のひとつずつが前記像担持体との対向位置へ移動させられる毎に、前記対向位置にある前記現像剤担持体は、前記像担持体と離間されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。