JP5273530B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents
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Description
感光体とトナー担持体とが当接する接触現像方式の構成としては、特許文献1の図3にベルト状の感光体に現像ローラを当接させて現像する例が記載されている。感光体とトナー担持体とが当接しない非接触現像方式の構成としては、特許文献1の図2、特許文献2、特許文献3、及び、特許文献4等に感光体と現像ローラとが非当接状態で、トナーを現像ローラから感光体に飛翔させる例が記載されている。これらの公報に記載の例では、ベルト状の感光体と現像ローラとの間に所定の間隔を保持し、交番電界を印加して現像する非接触現像の構成である。また、非接触現像方式の構成としては、特許文献5に感光体と現像ローラとが非当接状態で、磁気ブラシによってドラム状の感光体を摺擦し、現像する例が記載されている。この公報に記載の例では、現像剤の磁性粒子の穂である磁気ブラシを現像ローラ上に形成して現像を行う磁気ブラシ現像の構成である。
図14に示す有効現像領域A1は、現像ローラ31の表面と感光体ドラム58の表面との距離が良好な現像に適した間隔である現像ギャップG1以下となる領域である。また、現像ギャップG1は予備実験等によって最適値(通常、現像ギャップは0.2〜0.5[mm])が決められて予め設定されるものである。このため、有効現像領域A1の感光体表面移動方向の長さである幅W1は、最近接位置近傍のトナー担持体表面の曲率、感光体表面の曲率、及び、予め設定された現像ギャップG1の間隔によって決定される。特に、図14に示す例では、ローラ状のトナー担持体である現像ローラ31と、ドラム状の感光体である感光体ドラム58とによって現像ギャップG1が形成されているので、有効現像領域A1の幅W1は、現像ローラ31の径、感光体ドラム58の径、及び現像ギャップG1の間隔によって決定される。
このような浮遊トナーTfが発生するトナーの挙動が不安定になる領域は、感光体ドラム58表面と現像ローラ31表面との距離が、現像ギャップG1よりも離れていて、現像ポテンシャルの影響を受けるある程度の距離(以下、現像影響ギャップG2と呼ぶ)以下となる領域である。そして、このような領域は、有効現像領域A1に対して感光体ドラム58の表面移動方向の上流側と下流側との両側にあり、以下、この上流側の領域を上流側現像影響領域A2、下流側の領域を下流側現像影響領域A3と呼ぶ。
上流側現像影響領域A2の感光体表面移動方向の長さである幅W2及び下流側現像影響領域A3の感光体表面移動方向の長さである幅W3は、有効現像領域A1との境界近傍のトナー担持体表面の曲率、感光体表面の曲率、及び、現像影響ギャップG2によって決定される。なお、現像影響ギャップG2も現像ギャップG1と同様にある程度予備実験で把握できる。そして、図14に示す例では、上流側現像影響領域A2の幅W2及び下流側現像影響領域A3の幅W3も有効現像領域A1の幅W1と同様に現像ローラ31の径、感光体ドラム58の径、及び現像影響ギャップG2によって決定される。
なお、感光体がドラム状であれば、感光体表面上のどの位置においても感光体表面の曲率は同じである。このため、図14に示す例では、感光体ドラム58の回転軸と現像ローラ31の回転軸とが略水平となるような配置であるが、感光体がドラム状であるので、現像ローラ31の径、感光体ドラム58の径、現像ギャップG1及び現像影響ギャップG2が変わらなければ、感光体ドラム58に対する現像ローラ31位置が変わっても、有効現像領域A1および現像影響領域(A2、A3)の幅(W1、W2、W3)は変わらない。
なお、図14に示す例では、非当接現像方式について説明したが、当接現像方式の場合は、トナー担持体と感光体とが当接する領域が有効現像領域である。そして、この当接する領域に対して感光体表面移動方向上流側及び下流側で、トナー担持体と感光体とがある程度近接し、トナーの挙動が不安定になる領域が現像影響領域となる。
また、特許文献2、3及び5に記載の画像形成装置では、複数の現像ローラを備え、感光体ベルトの外周面が各現像ローラと対向する領域のそれぞれの内周面側に現像対向ローラを備えた構成であり、各現像ローラと対向する位置では略平面となるように感光体ベルトが張架されている。
図15に示す例でも、有効現像領域A1の幅W1、上流側現像影響領域A2の幅W2、及び、下流側現像影響領域A3の幅W3は、最近接位置近傍のトナー担持体表面の曲率、感光体表面の曲率、及び、予め設定された現像ギャップG1と現像影響ギャップG2とによって決定する。ここで、図15に示す例では、感光体ベルト2が略平面で曲率がほとんどないため、図中の一点鎖線L1に平行な方向について、感光体ベルト2表面の現像ローラ31の回転軸に対する距離が変化せず、現像ローラ31表面の現像対向ローラ32の回転軸に対する距離だけが変化する。このため、トナー担持体表面の曲率、現像ギャップG1、及び、現像影響ギャップG2が同じで、感光体表面に曲率がある構成に比べて、図15に示す例では、有効現像領域A1の幅W1、上流側現像影響領域A2の幅W2、及び、下流側現像影響領域A3の幅W3の何れも広くなる。上述したように、下流側現像影響領域A3の幅W3が狭ければ狭いほど、現像チリトナーT2の付着量を少なくすることができる。よって、下流側現像影響領域A3の幅W3が広くなる、図15に示す例のように最近接位置近傍の感光体表面の曲率がほとんど無い構成では、最近接位置近傍の感光体表面が曲率を有する構成に比べて、現像チリに起因する画像劣化を抑制することは困難である。
図16は、特許文献1に記載の画像形成装置と同様に、現像対向ローラ32を備え、現像ローラ31と対向する位置の感光体ベルト2が現像対向ローラ32に沿った形状となっている構成の現像位置周辺の概念図である。図15を用いて説明した例と図16に示す例とでは、現像対向ローラ32に対する感光体ベルト2の張架状態が異なるが他の点は共通するため、共通する部分についての説明は省略して相違点について説明する。
図15を用いて説明した例では、感光体ベルト2が現像対向ローラ32にほとんど巻き付いておらず、最近接位置における現像対向ローラ32の接線と感光体ベルト2とが実質的に重なるよう感光体ベルト2が張架されている。一方、図16に示す例では、最近接位置に対して感光体方面移動方向の上流側と下流側との両側で感光体ベルト2が現像対向ローラ32に巻き付き、最近接位置の近傍では感光体ベルト2が現像対向ローラ32の周面に沿うように張架されている。このため、最近接位置に対して感光体方面移動方向の上流側と下流側との両側で、最近接位置における現像対向ローラ32の接線よりも、感光体ベルト2が現像対向ローラ32側となっている。
図16に示す例では、図中の一点鎖線L1に平行な方向についの感光体ベルト2表面の現像ローラ31の回転軸に対する距離が、最近接位置から上流側であるほど、または、下流側であるほど離れるように、変化する。詳しくは、感光体ベルト2が現像対向ローラ32に巻き付いている領域では、現像対向ローラ32の周面に沿った感光体ベルト2の曲率に合せて、感光体ベルト2表面の現像ローラ31の回転軸に対する距離が変化する。また、感光体ベルト2が現像対向ローラ32に巻き付いていない領域では、感光体ベルト2が現像対向ローラ32に巻き付いている領域の上流側端部または下流側端部における現像対向ローラ32の接線に沿って、感光体ベルト2表面の現像ローラ31の回転軸に対する距離が変化する。
このように、最近接位置に対して感光体ベルト2の表面移動方向上流側と下流側との何れについても、最近接位置から離れるほど感光体ベルト2表面の現像ローラ31の回転軸に対する距離が離れる。また、現像ローラ31表面の現像対向ローラ32の回転軸に対する距離は、図15に示す例と同様に、現像ローラ31表面の曲率に沿って変化する。
このような図16に示す例の構成であれば、図15に示す例に比べて、有効現像領域A1の幅W1、上流側現像影響領域A2の幅W2、及び、下流側現像影響領域A3の幅W3の何れも狭く設定することができる。上述したように、下流側現像影響領域A3の幅W3が狭ければ狭いほど、現像チリトナーT2の付着量を少なくすることができるため、下流側現像影響領域A3の幅W3が狭くなる図16に示す例の構成では、図15に示す例の構成に比べて現像チリに起因する画像劣化を抑制することは容易である。
現像剤対向ローラの位置を移動させることなく、カラー画像形成装置の全ての現像位置について図16に示す例の構成を適用しようとすると、無端状の感光体ベルトの断面を張架面が辺となる多角形と見る場合、各現像位置が辺の途中ではなく多角形の頂点となるような張架状態とすることが要件となる。さらに、現像ローラと現像対向ローラとの最近接位置よりも感光体表面移動方向下流側の感光体ベルトが最近接位置における現像対向ローラの接線よりも現像剤対向ローラ側となるように、感光体ベルトに対して現像装置を配置することが要件となる。
これらの要件を満たすように感光体ベルトや各現像装置を配置すると、レイアウトの自由度が狭まり、画像形成装置の装置全体の大型化に繋がる。
また、請求項2の発明は、請求項1のカラー画像形成装置において、上記複数の現像部のうち、上記下流側ベルト接線方向現像部となる現像部が複数箇所ある場合、複数の該下流側ベルト接線方向現像部のうちの少なくとも一箇所に上記イエロー用現像手段を配置することを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2のカラー画像形成装置において、上記潜像担持体ベルトの外周面における上記転写手段によってトナー像の転写が行われる位置を基準とした場合、上記複数の現像部のうち該潜像担持体ベルトの表面移動方向の最下流の現像部が上記下流側ベルト接線方向現像部とならないように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3のカラー画像形成装置において、上記複数の現像部のうち、上記下流側ベルト対向ローラ側現像部となる現像部が複数箇所ある場合、複数の該下流側ベルト対向ローラ側現像部のうちの少なくとも一箇所に上記ブラック用現像手段を配置することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1、2、3または4のカラー画像形成装置において、上記潜像担持体ベルトの外周面における上記転写手段によってトナー像の転写が行われる位置を基準とした場合、上記複数の現像部のうち該潜像担持体ベルトの表面移動方向の最下流の現像部が上記下流側ベルト対向ローラ側現像部となるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1、2、3、4または5のカラー画像形成装置において、上記現像手段は、上記トナー担持体上でトナーが浮遊している状態を形成して現像を行う非接触現像方式であることを特徴とするものである。
このように、請求項1乃至6の発明によれば、レイアウトの自由度を維持しつつ、現像チリに起因する画像劣化を抑制することができるという優れた効果を奏する。
図1は、本実施形態のプリンタ100の画像形成部の構成を示す概略断面図である。図1に示すように、プリンタ100は、潜像担持体ベルトとしてのベルト状の感光体(以下、感光体ベルト2という)と、4つの現像手段としての現像装置60とを備えるカラー画像形成装置である。また、プリンタ100は、走査型書込み手段である書込みユニット21により潜像担持体である感光体ベルト2に形成した潜像から現像手段である現像装置60によりトナー像を形成し、そのトナー像を感光体ベルト2の1回転中に感光体ベルト2上で色毎に順次重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装置である。感光体ベルト2上で各色のトナー像を重ね合わせるので、中間転写体を用いたカラー画像形成装置よりも位置ずれを少なくすることができる利点を有している。また、感光体ベルト2は、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)のトナー像を形成するための4つの現像装置としての第一現像装置6a、第二現像装置7a、第三現像装置8a、及び第四現像装置9aを備え、4つの作像部としての第一作像部6、第二作像部7、第三作像部8、及び、第四作像部9を構成する。
なお、書込みユニット21から射出されるレーザ光による露光位置である露光部(6c〜9c)の各間隔(6cと7c間、7cと8c間、8cと9c間)は所定の間隔となるよう設定されている。
第一〜四現像装置(6a〜9a)には、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーが格納されており、感光体ベルト2上に各色トナー像を形成し、4色のトナー像を重ね合わせてからカラー画像として用紙に転写する。
駆動ローラ3が回転することにより所定の線速で無端移動する感光体ベルト2を、先ず、第一作像部6において第一帯電器6bにより例えば−400[V]で一様に帯電させる。そして、画像のイエロー情報により変調された書込みユニット21のレーザ光が露光位置である第一露光部6cで感光体ベルト2を露光すると、露光部分の電位が低下しイエローの静電潜像を形成する。その静電潜像は、例えば−300[V]の現像バイアスの第一現像装置6aによってイエロートナー像として感光体ベルト2上に形成する。
さらに、感光体ベルト2の無端移動により、イエロートナー像が形成された感光体ベルト2表面は第二作像部7まで移動する。そして、第二帯電器7bにより再帯電され、露光位置である第二露光部7cでの露光後、第二現像装置7aでマゼンタトナー像をイエロートナー像の上に重なり合わせるように現像する。
続けて、感光体ベルト2の無端移動により、現像されたイエローとマゼンタとの二色重ねトナー像が形成された感光体ベルト2表面は、第三作像部8まで移動する。そして、第三帯電器8bにより再再帯電され、露光位置である第三露光部8cでの露光後、第三現像装置8aでシアントナー像をイエローとマゼンタとの二色重ねトナー像の上に重なり合わせるように現像する。
最後に、感光体ベルト2の回動により、現像されたイエロー、マゼンタ及びシアンの三色重ねトナー像が形成された感光体ベルト2表面は第四作像部9まで移動する。そして、第四帯電器9bにより四度目の帯電が行われ、露光位置である第四露光部9cでの露光後、第四現像装置9aでブラックトナー像をイエロー、マゼンタ及びシアンの三色重ねトナー像の上に重なり合わせるように現像する。
転写後の残トナーおよび感光体ベルト2は、除電ランプ12で帯電状態が調整され、残トナーはクリーニング部11でクリーニングされ、感光体ベルト2は次の画像形成に備える。
上述した動作によってプリンタ100での四色の画像形成動作が完了する。このようなカラー画像形成装置によれば、中間転写体を用いることなく感光体ベルト2上に四色を重ね合わせ、感光体ベルト2の1回転でカラー画像を出力するので、高品位なカラー画像を高速で出力することができ、しかも装置の小型化が可能となる。
図2は、本実施形態の各現像装置に敵用意可能なクラウド現像方式の現像装置56の概略説明図である。
図2に示すように、現像装置56は、現像ローラ31、ケース60、マグローラ57、及び、2本の攪拌スクリュ61等から構成される。
図3は、マグローラ57から供給されたトナーを現像位置まで担持するトナー担持体としての現像ローラ31の斜視説明図である。トナー担持体としての現像ローラ31は、トナー搬送基板を回転ローラ形状に形成したものであり、現像ローラ31の表面移動に所定(数[μm]程度)のピッチで配列されて空間周期的に配置された複数の電極41、42、43・・・を備える。複数の電極41、42、43・・・からなる電極バターンにおける、ある電極から現像ローラ31の表面移動方向に数えて奇数番目の電極の集合体である奇数番目電極群におけるそれぞれの電極に接続された第一共通電極としての第一電極軸40Aを有している。また、偶数番目の電極の集合体である偶数番目電極群におけるそれぞれの電極に接続された第二共通電極としての第二電極軸40Bも有している。
第一電極軸40Aは、現像ローラ31の回転軸線方向の一端側に位置する金属製の回転軸部材が第一共通電極として兼用されたものである。また、第二電極軸40Bは、現像ローラ31の回転軸線方向の他端側に位置する金属製の回転軸部材が第二共通電極として兼用されたものである。これら第一電極軸40A及び第二電極軸40Bは、互いに絶縁状態を維持するように配設されており、それぞれ図示しない軸受けに回転自在に支持されている。そして、現像ローラ31の表面移動方向である回転方向の全周に渡って導電性表面を露出させている。
次に、図7(a)〜(e)に示す各工程でパターン電極を形成する。図7は現像ローラ31の表面を回転軸に沿った方向に見た図である。図7(a)に示す工程では、図6に示す工程よって得られた円筒51の表面を外周旋削によって平滑に仕上げる。図7(b)に示す工程では、溝のピッチが100[μm]、溝幅が50[μm]となるように溝53の切削を行う。図7(c)に示す工程では、溝切削を行った円筒51に無電解ニッケル54のメッキを施し、図7(d)に示す工程では、無電解ニッケル54のメッキを施した円筒51の外周を旋削して不要な導体膜を取り除く。この時点で電極41、42、43・・・が溝53の部分に互いに絶縁して形成される。その後、円筒51にシリコーン系樹脂をコーティングすることで円筒51の表面を平滑にし、同時に表面保護層55(厚み約5[μm]、体積抵抗率約1010[Ω・cm])を形成して現像ローラ31を製作した。
現像ローラ31に転移したトナーは、現像ローラ31上でフレアを形成しながら、現像ローラ31が図示しない駆動部により回転駆動されることで感光体ベルト2との対向部である現像位置に搬送される。そして、現像ローラ31表面の平均電位と感光体ベルト2の表面電位との差によって現像ローラ31表面上のトナーが感光体ベルト2上の静電潜像に付着することで静電潜像を現像してトナー像を形成する。なお、第一電極軸40A及び第二電極40B間には交流電源59から電極ブラシ等によってバイアス電位として交流電圧が印加され、奇数番目電極群41、43・・・と偶数番目電極群42・・・との間に時間周期的な電位差が形成される。
また、非当接の構成は、感光体と現像ローラが互いにメカ的ストレスや負荷変動を与え合うことがなく、どちらかを弾性体にする必要もない。しかし、所定間隔を高精度に保持/管理し、現像ギャップが最適となるようにする必要がある。また、特許文献1〜特許文献5の公報を含む非接触現像方式と磁気ブラシ現像方式の共通した問題点として、感光体と現像ローラを非当接としたことによる現像時のトナー飛散や現像チリなどが挙げられ、画像劣化の大きな要因となっている。
そして、上述したように実施例のクラウド現像はトナーの付着力が非常に低い状態にあるので、図14〜図16で説明した浮遊トナーの発生が必至であり、その量が他の現像方式に比べて多くなることが確認されている。
本出願人が行った現像チリの観察実験によれば、現像チリの原因となる浮遊トナーの数(量)を感光体の表面移動方向について有効現像領域の上流側と下流側とで比較してみたところ、上流側に比べて下流側の方が多いことが確認された。簡単に言うと、感光体表面が有効現像領域に進入する直前である入り口付近よりも有効現像領域を通過した直後の出口付近の方が、現像チリが多く発生しているということである。
これは現像ポテンシャルや、感光体及びトナー像担持体の表面移動で生じる気流などが影響していると考えられる。もっとも感光体表面が有効現像領域に進入する直前となる上流側で浮遊トナーが感光体の潜像以外の箇所に付着してしまっても、感光体表面はそのまま有効現像領域に入り、通常の現像が行われる。このため、感光体表面の潜像以外の箇所に付着したトナーは、有効現像領域での現像ポテンシャルによってトナー担持体側へ移動するため、有効現像領域に対して感光体の表面移動方向上流側で感光体表面上に付着したトナーの影響はほとんど無く、有効現像領域の上流側での浮遊トナーはあまり問題とならない。すなわち、画像劣化の大きな原因となる現像チリは、有効現像領域の下流側での浮遊トナーが要因であり、有効現像領域の下流側での浮遊トナーを抑制することにより、現像チリに起因する画像劣化を抑制することができる。
図14を用いて説明した構成は、感光体がドラム状の感光体ドラム58である。図14に示す例では、有効現像領域A1の幅W1は実質、現像ローラ31の径、および感光体ドラム58の径で決定される。
最近の画像形成装置においては、装置自体の小型化に伴い感光体ドラムおよび現像ローラの小径化も進んでいるが、感光体ドラムおよび現像ローラの小径化は有効現像領域の幅を狭くすることにも役立ち、所謂、狭間現像となり、凝集した密な現像を行うことができるので現像画質を向上させている。さらに現像影響領域の幅をも狭くすることになるので、現像チリの発生を抑制することができる。
逆に言えば、ドラム状の感光体を備える構成では、現像影響領域の幅は感光体ドラムおよび現像ローラの径に依存しており、現像影響領域を更に小幅化するには更に小径化するしかない。しかし、技術的にも装置のレイアウト的にも現状では感光体ドラムは直径25[mm]程度、現像ローラは直径14[mm]程度がほぼ限界と思われるので、感光体をドラム状とする場合、現像影響領域の更なる小幅化は困難であり、現像チリのこれ以上の改善は難しい状況である。また感光体ドラムの小径化は感光体の寿命に直接係わることなので、コストや交換回数などが問題となってくる。
なお、図1に示すプリンタ100のように、四色のトナーを用いて画像形成するために、感光体ベルト2に対して4つの現像装置を対向させて配置する構成では、すべての現像位置において感光体ベルトが現像対向ローラに巻きつくように構成することは困難である。このため、プリンタ100では、現像チリが目立ち易いブラックトナーで現像する現像位置で、現像位置の少なくとも下流側で感光体ベルトが現像対向ローラに巻きつくように構成する。現像位置の少なくとも下流側で感光体ベルトが現像対向ローラに巻きつくように構成することにより、図14〜図16をもちいて説明したブラックトナーの現像位置での下流側現像影響領域A3の幅W3を狭めることができ、ブラックトナーによる現像チリを抑制することができる。これにより、現像チリに起因する画像劣化を抑制することができる。
(1)現像位置を基準に上流側にのみ巻きつき、下流側は巻きつかない状態。言い換えると、現像ローラ31と現像対向ローラ32との最近接位置に対して、感光体表面移動方向上流側は感光体ベルト2の張架面が最近接位置における現像対向ローラ32の接線よりも現像対向ローラ32側となり、最近接位置に対して感光体表面移動方向下流側は感光体ベルト2の張架面が最近接位置における現像対向ローラ32の接線と実質的に重なる状態。
(2)現像位置を基準に下流側にのみ巻きつき、上流側は巻きつかない状態。言い換えると、現像ローラ31と現像対向ローラ32との最近接位置に対して、感光体表面移動方向下流側は感光体ベルト2の張架面が最近接位置における現像対向ローラ32の接線よりも現像対向ローラ32側となり、最近接位置に対して感光体表面移動方向上流側は感光体ベルト2の張架面が最近接位置における現像対向ローラ32の接線と実質的に重なる状態。
(3)現像位置を基準に上流側、下流側の両方ともに巻きつく状態。言い換えると、現像ローラ31と現像対向ローラ32との最近接位置に対して、感光体表面移動方向下流側と感光体表面移動方向上流側との両側とも、感光体ベルト2の張架面が最近接位置における現像対向ローラ32の接線よりも現像対向ローラ32側となる状態(図16参照)。
(4)現像位置を基準に上流側、下流側の両方ともに巻きつかない状態。言い換えると、現像ローラ31と現像対向ローラ32との最近接位置に対して、感光体表面移動方向下流側と感光体表面移動方向上流側との両側とも、感光体ベルト2の張架面が最近接位置における現像対向ローラ32の接線と実質的に重なる状態(図15参照)。
ここで、上記(1)及び(4)のように、現像ローラ31と現像対向ローラ32とが最も近接する最近接位置に対して感光体ベルト2の表面移動方向下流側での感光体ベルト2の張架面が最近接位置における現像対向ローラ32の接線と実質的に重なる現像部を下流側ベルト接線方向現像部と呼ぶ。また、上記(2)及び(3)のように、現像ローラ31と現像対向ローラ32とが最も近接する最近接位置に対して感光体ベルト2の表面移動方向下流側での感光体ベルト2の張架面が最近接位置における現像対向ローラ32の接線よりも現像対向ローラ32側となる現像部を下流側ベルト対向ローラ側現像部と呼ぶ。
なお従来のカラー画像形成装置では、現像ローラと現像対向ローラとの関係は設計のし易さ、位置設定の容易性などから現像ローラの回転中心と現像対向ローラの回転中心とを結ぶ直線が水平方向や鉛直方向に平行になるように、または、水平方向や鉛直方向に対して5[°]や20[°]などと判りやすい位置や角度に設定することが多い。
図10は、現像動作時における第二作像部7の現像位置周辺の拡大図である。感光体ベルト2が第二現像対向ローラ7dに現像位置を基準に上流側にのみ巻きつき、下流側は巻きついていない状態となっている。言い換えると、第二現像ローラ7eと第二現像対向ローラ7dとの最近接位置に対して、感光体表面移動方向上流側は感光体ベルト2が第二現像対向ローラ7dに巻きつき、感光体ベルト2の張架面が最近接位置における第二現像対向ローラ7dの接線よりも第二現像対向ローラ7d側となっている。また、第二現像ローラ7eと第二現像対向ローラ7dとの最近接位置に対して感光体表面移動方向下流側は感光体ベルト2が第二現像対向ローラ7dに巻きついていない状態で、感光体ベルト2の張架面が最近接位置における第二現像対向ローラ7dの接線と実質的に重なる状態である。すなわち、第二作像部7の現像部は下流側ベルト接線方向現像部である。
有効現像領域A1は全体ではW1という幅であるが、有効現像領域A1を第二現像ローラ7eと第二現像対向ローラ7dの中心を結ぶ一点鎖線L1(この場合は水平線)を基準に感光体表面移動方向について上流側と下流側とで分けると、上流側の幅は狭く、下流側の幅は広くなっていることが分かる。また現像影響領域については、上流側現像影響領域A2の幅W2と下流側現像影響領域A3の幅W3との関係が、W2<W3となり、現像影響領域も下流側の幅が広くなっていることが分かる。これらは感光体ベルト2が第二現像対向ローラ7dに巻きついているか否かによるものである。
しかし、現像ギャップG1、及び、現像影響ギャップG2の間隔が等しくても上流側と下流側では感光体ベルト2の巻きつき方が違うので、第二現像ローラ7eと感光体ベルト2との間隔が、現像ギャップG1以下となる領域、及び現像影響ギャップG2以下となる領域の位置に違いが出る。
これは、一点鎖線L1を挟んで下流側では感光体ベルト2が第二現像対向ローラ7dに巻きついていない分、現像ギャップG1及び現像影響ギャップG2となる領域が第二現像ローラ7e側(図の左側)にシフトしてしまうことにより違いが生じるためである。結果として図10の状態(現像位置を基準に上流側にのみ巻きつき、下流側は巻きついていない状態)では、上流側に比べて下流側の有効現像領域および現像影響領域の方が広くなってしまうのである。よって、図10の第二現像対向ローラ7dに対する感光体ベルト2の巻きつき方、及びそのときの第二現像対向ローラ7dに対する第二現像ローラ7eの位置においては、有効現像領域の幅が広くなり狭間現像が難しくなる。さらに、問題にしていた下流側の浮遊トナーの発生領域である下流側現像影響領域A3の幅W3も広くなってしまうので、現像チリの発生をかえって増進させてしまっている。また有効現像領域A1の下流側と下流側現像影響領域A3との感光体ベルト2が、第二現像対向ローラ7dに巻きついていない状態にあるため、その領域では感光体ベルト2の振動や撓みの影響を受けやすく、ギャップ変動による現像不良も危惧される。
また、上述したように非接触現像方式であるクラウド現像は、現像ローラに対するトナーの付着力が非常に低いので、それが要因となって現像チリが発生し、現像画像を劣化させていた。特にブラックの現像チリが目に付きやすく、対策を必要としていた。
図11は、第三作像部8で、感光体ベルト2の張架状態は変えることなく、第三現像装置8aの配置を変えた場合の説明図である。
第三作像部8は図11(a)状態であり、詳細は後述する上記(2)のように、下側のみ感光体ベルト2が現像対向ローラに巻きつき、上流側は巻きつかない状態で有る。しかし、図11(a)の状態から第三現像対向ローラ8dに対する第三現像ローラ8eの位置/角度を変えることで、図11(b)に示すように第二作像部7と同様の上流側にのみ巻きつき、下流側は巻きついていない構成となる。このように構成すれば上流側にのみ巻きつき、下流側は巻きついていない状態の箇所は複数箇所とすることができる。複数箇所となった場合においても、その箇所に設置する現像手段はブラックを避け、少なくとも1箇所はイエローを設置することが望ましい。
図2に示すプリンタ100では、第一作像部6、第三作像部8、及び、第四作像部9は、感光体ベルト2が現像対向ローラ(6d、8d、及び、9d)に対して現像位置を基準に下流側にのみ巻きつき、上流側は巻きつかない構成となっている。
図12は、現像動作時における第三作像部8の現像位置周辺の拡大図である。感光体ベルト2が第三現像対向ローラ8dに現像位置を基準に下流側にのみ巻きつき、上流側は巻きついていない状態となっている。言い換えると、第三現像ローラ8eと第三現像対向ローラ8dとの最近接位置に対して、感光体表面移動方向上流側は感光体ベルト2が第三現像対向ローラ8dに巻きついていない状態で、感光体ベルト2の張架面が最近接位置における第三現像対向ローラ8dの接線と実質的に重なる状態である。また、第三現像ローラ8eと第三現像対向ローラ8dとの最近接位置に対して感光体表面移動方向下流側は感光体ベルト2が第三現像対向ローラ8dに巻きつき、感光体ベルト2の張架面が最近接位置における第三現像対向ローラ8dの接線よりも第三現像対向ローラ8d側となっている。すなわち、第三作像部8の現像部は下流側ベルト対向ローラ側現像部である。
しかし現像ギャップG1、及び、現像影響ギャップG2の間隔が等しくても上流側と下流側では感光体ベルト2の巻きつき方が違うので、第三現像ローラ8eと感光体ベルト2との間隔が、現像ギャップG1以下となる領域、及び現像影響ギャップG2以下となる領域の位置に違いが出る。
これは、一点鎖線L1を挟んで上流側では感光体ベルト2が第三現像対向ローラ8dに巻きついていない分、現像ギャップG1及び現像影響ギャップG2となる領域が第三現像ローラ8e側(図の左側)にシフトしてしまうことにより違いが生じるためである。結果として図12の状態(現像位置を基準に下流側にのみ巻きつき、上流側は巻きついていない状態)では、図10の状態とは逆に下流側に比べて上流側の有効現像領域および現像影響領域の方が広くなる。よって、図11の第三現像対向ローラ8dに対する感光体ベルト2の巻きつき方、及びそのときの第三現像対向ローラ8dに対する第三現像ローラ8eの位置においては、有効現像領域の幅が広くなり狭間現像が難しくなる。
図13は、第三作像部8と同様に感光体ベルト2が最近接位置に対して感光体表面移動方向下流側にのみ巻きつき、上流側は巻きつかない状態の説明図であり、図13(a)は第一作像部6、図13(b)は第四作像部9の説明図である。現像対向ローラに対する現像ローラの位置/角度と、巻きつき幅が違うだけで、図13(a)及び(b)に示すように第一作像部6及び第四作像部9も第三作像部と同じ構成となっている。このような構成箇所が図1に示すプリンタ100のように複数箇所ある場合は、その箇所に設置される現像手段は少なくとも1箇所はブラックを設置することが望ましく、この構成とブラックの設置位置を組み合わせれば画像品質を向上させることができる。
また、現像方式として非接触のクラウド現像方式を用いて説明したが、本発明の構成はそれに限定されることはなく、感光体ベルトと現像ローラが非当接の他の非当接現像方式であっても適用可能である。また、当接現像方式であっても、現像ローラと感光体ベルトが当接する領域を有効現像領域とし、最近接位置における接線を、当接する領域での感光体表面移動方向下流側端部における接線とすることにより、本発明の特徴部を適用可能である。
また、二成分現像方式の現像装置を用いた構成を説明したが、一成分の磁性または非磁性のトナーを用いる一成分現像方式であっても、感光体ベルトに複数の現像装置が対向するカラー画像形成装置であれば適用可能である。
感光体ベルト2が最近接位置を基準に現像対向ローラの下流側には巻き付かない構成の箇所には、ブラックを除く色の現像装置を設置するようにしたので、特に目立つブラックの現像チリによる地汚れや色ずれ、現像ギャップ変動による現像不良の問題を軽減することができるので、高品質の画像を提供することができる。また、感光体ベルト2が最近接位置を基準に現像対向ローラの下流側に巻きつく構成の箇所に設置する現像装置にブラックを用いているので、特に目立つブラックの現像チリによる地汚れや色ずれ、現像ギャップ変動による現像不良の問題を軽減することができる。よって、テキスト等の黒文字を多く含む画像などで高品質化が可能となる。
また、複数の現像部が、下流側ベルト接線方向現像部と、下流側ベルト対向ローラ側現像部とが存在する。そして、感光体ベルト2の断面を張架面が辺となる多角形と見た場合に現像位置が辺の途中ではなく多角形の頂点となるような張架状態とするという要件と、最近接位置よりも感光体表面移動方向下流側の感光体ベルト2が最近接位置における現像対向ローラ32の接線よりも現像剤対向ローラ32側となるように、感光体ベルト2に対して現像装置を配置すること要件とを件を満たすのは下流側ベルト対向ローラ側現像部だけでよい。このため、レイアウトの自由度を維持することができる。
このように、プリンタ100では、レイアウトの自由度を維持しつつ、現像チリに起因する画像劣化を抑制することができる。
3 駆動ローラ
4 テンションローラ
5 転写対向ローラ
6 第一作像部
7 第二作像部
8 第三作像部
9 第四作像部
10 転写前除電器
11 クリーニング部
12 除電ランプ
14 転写部
15 転写ローラ
17 給紙搬送部
18 レジストローラ対
19 給紙ローラ
20 定着装置
21 書込みユニット
31 現像ローラ
32 現像対向ローラ
58 感光体ドラム
100 プリンタ
A1 有効現像領域
A2 上流側現像影響領域
A3 下流側現像影響領域
G1 現像ギャップ
G2 現像影響ギャップ
Claims (6)
- 外周面に静電潜像を担持し、複数の張架ローラによって張架され無端移動する潜像担持体ベルトと、
表面にトナーを担持して無端移動するトナー担持体の表面上のトナーを、該潜像担持体ベルト上の静電潜像に供給してトナー像化するように該潜像担持体ベルト上の表面に対向配置され、異なる色のトナーを用いる複数の現像手段と、
複数の該現像手段の各トナー担持体に対して該潜像担持体ベルトを挟んで対向し、該潜像担持体ベルトの内周面に接触しながら複数の張架ローラの一部を担う複数の現像対向ローラと、
上記潜像担持体ベルト上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段とを備え、
上記複数の現像手段として、ブラックトナーを用いるブラック用現像手段と、ブラックとは異なる色のトナーを用いるカラー用現像手段とを備えるカラー画像形成装置において、
上記トナー担持体とそれに対向する上記現像対向ローラとによって形成される複数の現像部について、
該トナー担持体と該現像対向ローラとが最も近接する最近接位置に対して上記潜像担持体ベルトの表面移動方向下流側での該潜像担持体ベルトの張架面が該最近接位置における該現像対向ローラの接線と実質的に重なる現像部である下流側ベルト接線方向現像部と、
該最近接位置に対して該潜像担持体ベルトの表面移動方向下流側での該潜像担持体ベルトの張架面が該最近接位置における該現像対向ローラの接線よりも該現像対向ローラ側となる現像部である下流側ベルト対向ローラ側現像部とがあり、
上記ブラック用現像手段は、該下流側ベルト対向ローラ側現像部に配置し、
上記カラー用現像手段の少なくとも一つはイエロートナーを用いるイエロー用現像手段であり、
該イエロー用現像手段を上記下流側ベルト接線方向現像部に配置することを特徴とするカラー画像形成装置。 - 請求項1のカラー画像形成装置において、
上記複数の現像部のうち、上記下流側ベルト接線方向現像部となる現像部が複数箇所ある場合、複数の該下流側ベルト接線方向現像部のうちの少なくとも一箇所に上記イエロー用現像手段を配置することを特徴とするカラー画像形成装置。 - 請求項1または2のカラー画像形成装置において、
上記潜像担持体ベルトの外周面における上記転写手段によってトナー像の転写が行われる位置を基準とした場合、上記複数の現像部のうち該潜像担持体ベルトの表面移動方向の最下流の現像部が上記下流側ベルト接線方向現像部とならないように構成したことを特徴とするカラー画像形成装置。 - 請求項1、2または3のカラー画像形成装置において、
上記複数の現像部のうち、上記下流側ベルト対向ローラ側現像部となる現像部が複数箇所ある場合、複数の該下流側ベルト対向ローラ側現像部のうちの少なくとも一箇所に上記ブラック用現像手段を配置することを特徴とするカラー画像形成装置。 - 請求項1、2、3または4のカラー画像形成装置において、
上記潜像担持体ベルトの外周面における上記転写手段によってトナー像の転写が行われる位置を基準とした場合、上記複数の現像部のうち該潜像担持体ベルトの表面移動方向の最下流の現像部が上記下流側ベルト対向ローラ側現像部となるように構成したことを特徴とするカラー画像形成装置。 - 請求項1、2、3、4または5のカラー画像形成装置において、
上記現像手段は、上記トナー担持体上でトナーが浮遊している状態を形成して現像を行う非接触現像方式であることを特徴とするカラー画像形成装置。
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