JP2004219711A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー飛散による機内汚染防止することを目的とする画像形成装置の提供。
【解決手段】ドラム回転上流から、固定（ジャンピング）現像器、飛散トナー捕集装置、回転装置内の複数の（２成分）現像器からなる画像形成装置において、飛散トナー捕集装置に備えられたバイアスローラ長を固定現像器の突き当てコロ位置より長くする事で、コロのトナー汚染を防止する。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写装置、画像形成記録装置、プリンタ、ファクシミリなどに於いて、潜像担持部材上に形成された潜像を現像するのに使用する現像装置に関し、特にカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置においては、従来から色ズレのないカラー画像を得ることを目的として、例えば図１に示すような中間転写体を用いた画像形成装置が提案されている。
【０００３】
この画像形成装置は、電子写真プロセスを利用した複写機或はレーザビームプリンタである。以下、図１に示す画像形成装置の構成及び動作について簡単に説明する。
【０００４】
装置本体内部（以下「機内」という）には、潜像担持部材としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１が配置されている。ここではアモルファスシリコン感光体を使用しており、その模式図を図２に示す。１０１はＡｌ等の導電性支持体、１０４は該導電性支持体、１０１からの電荷の注入を阻止する為の電荷注入阻止層１０２は少なくとも非晶質シリコン系の材料で構成され、光導電性を示す光導電層、１０３は該光導電層１０２を保護する為の表面保護層、１０５は導電性支持体１０１からの反射を防止する為の長波長光吸収層である。
【０００５】
該感光ドラム１は、矢印Ｒ１方向に、所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動され、その表面にて後述の各画像形成プロセスが繰り返し行われる。
【０００６】
感光ドラム１は、矢印Ｒ１方向の回転過程においてコロナ放電器等の帯電器２により、所定の極性、所定の表面電位に帯電処理され、次いで露光部３（カラー原稿画像の色分解に基づく結像露光光学系や、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャナによる走査露光光学系）による画像露光Ｌを受け取ることにより目的のカラー画像の色成分像（例えば、Ｍ（マゼンタ）成分像）に対応した静電潜像が形成される。
【０００７】
中間転写体として、中間転写ベルトを使用する。中間転写ベルト５は、１本の導電性ローラ６及び４本のターンローラ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの合計５本のローラ間に懸回張設されている。導電性ローラ６は、中間転写ベルト５を感光ドラム１に対して所定の押圧力をもって圧接させた状態で保持している。中間転写ベルト５は矢印Ｒ５方向に感光ドラム１と同じ周速度を持って回転駆動されており、導電性ローラ６にバイアス電源によって、感光ドラム１上の形成担持トナー画像（以下「トナー像」という。）のトナー帯電極性（本実施例ではマイナス）とは逆極性（プラス）の転写バイアスが印加されている。
【０００８】
中間転写ベルト５は、ポリエスタル、ポリエチレン等の誘電体フィルムや中抵抗ゴム等の背面（内面側）を導電体で裏打ちした複合層タイプの誘電体フィルム等である。上述の感光ドラム１表面に形成担持された第１色目のマゼンタのトナー像は、導電性ローラ６に対する転写バイアスの印加で形成された電界によって、転写部を通過する過程で、中間転写体ベルト５の外面に、順次に中間転写されていく。
【０００９】
画像形成装置は、感光ドラム１の回転方向（矢印Ｒ１方向）についての上流側に固定的に配置されたブラック（Ｂｋ）用の現像器（以下「Ｂｋ現像器」という）４０１を有する現像装置４ａと、下流側に回転自在に配置された他の３色用の現像器を有する回転現像装置４ｂを備える。回転現像装置４ｂは、矢印Ｒ４ｂ方向に回転する回転体と、この回転体に支持された３個の現像器、即ち、それぞれマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各色のトナーを収納した現像器４０２，４０３，４０４（以下それぞれ「Ｍ現像器４０２、Ｃ現像器４０３、Ｙ現像器４０４」という）により構成されている。
【００１０】
また、Ｂｋ現像器４０１は、上流側の露光部３と下流側の回転現像装置４ｂとの間に、これらを区分するように固定的に配置されている。
【００１１】
図３（ａ），（ｂ）に示すＢｋ現像器４０１の構成について説明する。
【００１２】
現像容器４０は、装置の長手方向（図１の紙面に直角方向）に延在する開口部を有し、その開口部に現像スリーブ４１が設置される。現像スリーブ４１は、例えばアルミニウム、ＳＵＳ等の材料からなる。現像スリーブ４１は、開口部の図で見て左略半周面を容器内に突入し、右略半周面を容器４０外へ露出し、感光ドラム１と対向するようにして、回転自在に横設されている。現像スリーブ４１と感光ドラム１との間には突き当てコロ４６により僅かな微小間隙：Ｓ−Ｄｇａｐが設けられ、現像スリーブ４１は、感光ドラム１の回転方向Ｒ１に対し、矢印Ｒ４ａ方向に回転駆動される。
【００１３】
現像スリーブ４１内には、磁界発生手段としてマグネット４２が設けられており、本実施形態では、マグネット４２は永久磁石からなっている。このマグネット４２は、現像スリーブ４１の回転に拘らず、固定的な磁界を発生できるように、現像スリーブ４１内に非回転に配置されている。
【００１４】
現像容器４０内の現像スリーブ４１の近傍には、現像剤規制部材として現像容器開口部に固定端を支持され対向する自由端を現像スリーブ４１に近接させた板状の磁性ブレード４３が設けられ、この磁性ブレード４３に、マグネット４２の磁極の１極が略対向するように位置されている。
【００１５】
攪拌部材４４により現像スリーブ４１上に担持された磁性トナー４５は、その後現像スリーブ４１の回転に伴い、磁性ブレード４３の現像スリーブ対向部に搬送される。そして、磁性ブレード４３と現像スリーブ４１の間隙に形成された磁気的な規制：Ｓ−Ｂｇａｐにより層厚を規制されて、現像スリーブ４１上に薄層に形成された後、規制部：Ｓ−Ｂｇａｐを抜け出して感光ドラム１と微小間隙：Ｓ−Ｄｇａｐを開けて対向した現像領域へと搬送される。現像領域において現像スリーブ４１と感光ドラム１との間に、現像バイアスとして直流に交流を重畳した交互電圧を印加することにより、現像スリーブ４１上のトナー４５が感光ドラム１上の静電潜像に対向して転移、付着して、静電潜像をトナー像として可視化、現像する。
【００１６】
続いて、Ｂｋ現像器４０１による画像形成について説明する。
【００１７】
先ず感光ドラム１の表面を、一次帯電器２によりドラム表面電位Ｖｄ＝＋４００Ｖに一様に帯電する。次いで、波長６８０μｍの半導体レーザにより６００ｄｐｉでＰＷＭによる露光Ｌを行い、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。この時のレーザパワーは静電潜像がＶｌ＝＋５０Ｖになる様に設定している。
【００１８】
続いてＳ−Ｂｇａｐ：２５０μｍ、Ｓ−Ｄｇａｐ：２５０μｍとしたＢｋ現像器４０１により現像を行いトナー像として可視化する。
【００１９】
本実施例で用いる現像剤はネガ帯電性の磁性トナーであり、現像バイアスＶｄｃは＋２００Ｖの直流電圧に２７００Ｈｚ、１５００Ｖｐｐ、５０％Ｄｕｔｙの交流電圧を重畳し、ジャンピング現像を実現している。これは、正規現像におけるＢｋ現像コントラストＶｃｏｎｔ＝２００Ｖ、カブリ取りコントラストＶｂａｃｋ＝＋１５０Ｖに設定しているためである（図４）。
【００２０】
回転現像装置４ｂは、矢印Ｒ４ｂ方向に回転することによって、現像に供される現像器（図１においてはＭ現像器４０２）を感光ドラム１の表面に対向する現像位置に配置する。回転現像装置４ｂの回転方向Ｒ４ｂは、感光ドラム１の回転方向Ｒ１と同方向であり、中間転写ベルト５の回転方向（矢印Ｒ５方向）とは逆である。
【００２１】
尚、回転現像装置４ｂの回転方向を矢印Ｒ４ｂ方向に設定し、更に４色の現像順序を例えば従来例と同様に、Ｍ→Ｃ→Ｙ→Ｂｋの順で行うとすると、回転現像装置４ｂのＭ現像器４０２、Ｃ現像器４０３、Ｙ現像器４０４の配置は、図１に示すように回転現像装置４ｂの回転方向（矢印Ｒ４ｂ方向）に沿ってＭ現像器４０２、Ｙ現像器４０３、Ｃ現像器４０４の順となる。
【００２２】
以下、図１に示す本実施例の画像形成装置における画像形成の動作を（１）〜（５）のプロセスに分割して、それぞれ説明する。尚、図１は、回転現像装置４ｂにおける３個の現像器のうち、Ｍ現像器４０２が現在位置にスタンバイしている状態を示している。
【００２３】
（１）まず、感光ドラム１に第１色であるＭ像の潜像が形成され図１に示す状態で現像が行われる。現像器４０２によりＭトナーで顕在化された感光ドラム１上のＭトナー像は、矢印Ｒ１方向（反時計回り）に回転しながら、中間転写ベルト５の外周面に順次中間転写されていく。そして、中間転写ベルト５に対して第１色のＭトナー像の転写を終えた感光ドラム１表面はクリーニング装置８により清掃される。
【００２４】
（２）引き続き、第２色であるＣ像の潜像が形成されるが、Ｃ現像を行うために、回転現像装置４ｂが矢印Ｒ４ｂ方向（感光ドラム１と同じ反時計回り）に回転する。そして、以下同様に、
（３）Ｃ現像→中間転写ベルト５へのＣトナー現像→中間転写ベルト５へのＣ画像の中間転写→感光ドラム１表面のクリーニング装置８による清掃。
【００２５】
（４）そして、（２）〜（３）と同様にＹ現象→中間転写ベルト５へのＹ画像の中間転写→感光ドラム１表面のクリーニング装置８による清掃。
【００２６】
（５）次に、第４のＢｋ成分像に対応した画像露光Ｌ→Ｂｋ現像器４０１のＢｋトナーによる現像→中間転写ベルト５へのＢｋトナー像の中間転写→感光ドラム１表面のクリーニング装置８による清掃。
【００２７】
以上の（１）〜（５）のプロセスが順次実行されることにより、中間転写ベルト５の外面に上述の４つのトナー像（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色トナー像）が重畳転写されて、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像（鏡像）が形成される。
【００２８】
次いで、給紙カセット９から給紙ローラ１０によって転写材（紙葉体）Ｐが１枚宛分離搬送されて、レジストローラ対１１、転写ガイド１２を経て、転写装置１３（コロナ帯電器）及びターンローラ１３ａで形成される転写部へと所定のタイミングで給送される。
【００２９】
ここで、導電性ローラ６には、０Ｖあるいは転写行程とは逆のトナーの帯電極性と同じバイアス（本例ではマイナス）がバイアス電源から印加される。さらに、所定のタイミングで給送されてきた転写材Ｐ上には、トナー像を転写する際にバイアス電源により、トナー帯電極性（本例ではマイナス）と逆極性（プラス）の転写バイアスが転写装置１３に印加されている。
【００３０】
上述の一連の画像形成プロセスを繰り返すことにより、中間転写ベルト５上には順次に転写合成カラー画像が中間転写され、これら中間転写されたカラートナー画像は、転写部に次々と送られてくる後続の転写材Ｐに最終転写されていく。
【００３１】
尚、転写プロセスが終了すると、中間転写ベルト５には、０Ｖあるいはトナー帯電極性と同極（本例ではマイナス）の転写バイアス（マイナス）が印加される。
【００３２】
転写部を通って中間転写ベルト５上のトナー像が転写された転写材Ｐは、搬送ガイド１４を経て定着器１５へ導入され、所定値に加熱温調された定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとにより加熱・加圧されることによりトナー像の定着処理を受け、最終的なカラー画像形成物として出力される。
【００３３】
一方、トナー像転写後の中間転写ベルト５は、ベルトクリーニング装置１６によって清掃される。ベルトクリーニング装置１６は、中間転写ベルト５に対するクリーニング装置であり、常時はこの中間転写ベルト５に対して、非作用状態に保持されているが、転写材Ｐに対するトナー像の転写を終えると、中間転写ベルト５の外面に対して該クリーニング装置１６が作用動作することにより、中間転写ベルト５の外面が清掃される。
【００３４】
尚、転写ベルト５の外周長によっては、一度に２枚以上の転写材Ｐを担持し、その１回転によって２枚の画像を一括して形成することも可能である。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本構成の様な下流にカラー現像器が配置される場合においては、それらに他の現像器等から飛散トナーが混入し、白黒画像のみならずフルカラー画像においても画質が損なわれる事となる。
【００３６】
また逆に、カラー現像器からの飛散トナーが突き当てコロ４６に付着し、Ｓ−Ｄｇａｐが不適切になる事でＢｋ現像において画像不良が発生する。
【００３７】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、各色トナー飛散による弊害を抑制し、良好な白黒及びフルカラー画像を提供可能な画像形成装置を提供することである。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明では、
静電潜像を担持して回転する潜像担持部材と、潜像担持部材に対して位置決めされた第一の現像装置と、二個以上の現像装置を回転可能に支持した回転装置と、第一の現像装置と回転装置の間に配置されたローラ状部材を有する飛散現像剤捕集装置と、第一の現像装置が潜像担持部材と非接触に保持されており、その間隙が第一の現像装置に取り付けられた潜像担持部材への当接部材により規制されている画像形成装置において、
飛散現像剤捕集装置のローラ部材長さが、第一の現像装置と潜像担持部材との間隙を規制する当接部材の当接位置を含む事が好ましい。
【００３９】
飛散現像剤捕集装置におけるローラ状部材は、回転し且つバイアスＶｃが印加されている事が好ましい。
【００４０】
第一の現像装置は、回転装置よりも、潜像担持部材の回転方向上流に位置する事が好ましい。
【００４１】
第一の現像装置で使用する現像剤は、磁性トナーのみからなる事が好ましい。
【００４２】
第一の現像装置における現像剤担持体部材上の現像剤層厚は、現像部における現像剤担持部材と潜像担持部材との間隙より小である事が好ましい。
第一の現像装置の現像剤担持体部材には、直流電圧と交流電圧が重畳されたバイアスＶａを印加する事が好ましい。
【００４３】
回転装置に配設された現像装置で使用する現像剤は、キャリアと非磁性トナーからなる事が好ましい。
【００４４】
回転装置に配設された現像装置の現像剤担持体部材には、直流電圧と交流電圧が重畳されたバイアスＶｂを印加する事が好ましい。
【００４５】
第一の現像装置および回転装置に配設された現像装置におけるトナーが、同極性である事が好ましい。
【００４６】
第一の現像装置の印加バイアス直流成分Ｖｄａ、回転装置に配設された現像装置の印加バイアス直流成分Ｖｄｂおよび飛散現像剤捕集装置に印加されるバイアスＶｃが、
｜Ｖｃ｜＞｜Ｖｄａ｜、｜Ｖｃ｜＞｜Ｖｄｂ｜
である事が好ましい。
【００４７】
【発明の実施の形態】
【００４８】
【発明の実施例１】
本実施例１では、現像装置４ａと回転現像装置４ｂとの間に飛散現像剤捕集装置４ｃ（図４）を設ける事を提案し、その詳細を以下に説明する（図５）。
【００４９】
飛散防止装置４ｃには、トナーと同極性のバイアスを印加（ここでは−１０００Ｖ）しているバイアスローラ４７を設けている。また、このバイアスローラ４７は感光ドラム１回転方向Ｒ１に対し、逆方向のＲ４ｃ方向に回転している。
【００５０】
ここで飛散現像剤捕集装置４ｃは、現像器近傍に対し非常に大きい電界を有しているので、正規のマイナス極性をもつトナーはバイアスローラ４７に反発し、ＢｋとカラーＹ，Ｍ，Ｃトナーによる双方向への飛散を抑制する。また、微少に存在する反転したプラス極性トナーについては、逆に強い電界によってバイアスローラ４７に吸着させた後にスクレーパ４８において剥ぎ取り回収する。
【００５１】
これにより、カラー画像におけるＢｋ飛散カブリ画像、およびＢｋ現像におけるカラートナー混入による濃度変動が著しく改善された。
【００５２】
【発明の実施例２】
本実施例では前実施例に加え、バイアスローラ４７の長手寸法を突き当てコロ４６の外側間で伸ばす事を提案する（図６（ａ），（ｂ））。
【００５３】
前述の通り、Ｓ−Ｄｇａｐは突き当てコロ４６により制御されており、現像性、特に濃度安定性に対して非常に重要なパラメータの一つである。しかしながら、飛散トナーによりコロが汚染されると、適切なＳ−Ｄｇａｐを維持出来なくなりＢｋ現像による濃度不良が発生する。また、感光ドラム１にそのトナーが転移し、融着する事で更に悪化し、ドラムピッチで白抜けなどの画像不良を併発する。
【００５４】
ここで、飛散トナーに注目すると、特に回転装置中の現像器４０２，４０３および４０４における非磁性２成分トナーが支配的である。そこで、図６（ａ），（ｂ）に示す様に、バイアスローラ長を突き当てコロ位置より外側に延長し、トナーと同極性のバイアス（−１０００Ｖ）を印加する事で、電界による反発力でバイアスローラ上部にある突き当てコロへのトナー飛散を抑制する。
【００５５】
以上の構成により、突き当てコロ周りのトナー汚染は著しく低減し、現像器寿命に至るまで高い濃度安定性と画質を維持する事が出来た。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば固定現像装置と回転現像装置を用いた多色の画像形成を行う画像形成装置において、カブリおよびトナー飛散を抑制し、良好なフルカラー画像を提供する事が可能な現像方法及び電子写真画像形成装置を提供する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像形成装置本体外略図である。
【図２】本発明に用いたアモルファスシリコン感光体の概略断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ） 本発明に用いた固定現像装置中の現像器概略図である。
【図４】本発明の実施例１で用いた画像形成装置本体概略図である。
【図５】本発明の実施例１で用いた飛散現像剤捕集装置概略断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ） 本発明の実施例２で用いた飛散現像剤捕集装置概略断面および長手方向位置関係図である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 帯電器
３ 露光部
４ａ 現像装置
４ｂ 回転現像装置
４ｃ 飛散防止装置
５ 中間転写ベルト
６ 導電性ローラ
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ ターンローラ
８ クリーニング装置
９ 給紙カセット
１０ 給紙ローラ
１１ レジストローラ対
１２ 転写ガイド
１３ 転写装置（コロナ帯電器）
１３ａ ターンローラ
４０ 現像容器
４１ 現像スリーブ
４２ マグネット
４３ 磁性ブレード
４４ 攪拌部材
４５ 磁性トナー
４６ 突き当てコロ
４７ バイアスローラ
４８ スクレーパ
４０１ Ｂｋ現像器
４０２ Ｍ現像器
４０３ Ｃ現像器
４０４ Ｙ現像器

Claims (10)

1. 静電潜像を担持して回転する潜像担持部材と、該潜像担持部材に対して位置決めされた第一の現像装置と、二個以上の現像装置を回転可能に支持した回転装置と、前記第一の現像装置と該回転装置の間に配置されたローラ状部材を有する飛散現像剤捕集装置と、前記第一の現像装置が潜像担持部材と非接触に保持されており、その間隙が第一の現像装置に取り付けられた潜像担持部材への当接部材により規制されている画像形成装置において、
   飛散現像剤捕集装置のローラ部材長さが、第一の現像装置と潜像担持部材との間隙を規制する当接部材の当接位置を含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 飛散現像剤捕集装置におけるローラ状部材は、回転し且つバイアスＶｃが印加されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 第一の現像装置は、回転装置よりも、潜像担持部材の回転方向上流に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 第一の現像装置で使用する現像剤は、磁性トナーのみからなることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装置。
5. 第一の現像装置における現像剤担持体部材上の現像剤層厚は、現像部における現像剤担持部材と潜像担持部材との間隙より小であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の画像形成装置。
6. 第一の現像装置の現像剤担持体部材には、直流電圧と交流電圧が重畳されたバイアスＶａを印加することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の画形成装置。
7. 回転装置に配設された現像装置で使用する現像剤は、キャリアと非磁性トナーからなることを特徴とする請求項１又は３に記載の画像形成装置。
8. 回転装置に配設された現像装置の現像剤担持体部材には、直流電圧と交流電圧が重畳されたバイアスＶｂを印加することを特徴とする請求項１，２又は７ずれかに記載の画像形成装置。
9. 第一の現像装置および回転装置に配設された現像装置におけるトナーが、同極性であることを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の画像形成装置。
10. 第一の現像装置の印加バイアス直流成分Ｖｄａ、回転装置に配設された現像装置の印加バイアス直流成分Ｖｄｂおよび飛散現像剤捕集装置に印加されるバイアスＶｃが、
    ｜Ｖｃ｜＞｜Ｖｄａ｜、｜Ｖｃ｜＞｜Ｖｄｂ｜
    であることを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の画像形成装置。

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