JP2007279624A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フルカラー画像および単色画像のプリント作成可能な画像形成装置であって、画質向上、単色プリントのコスト低減、フルカラー画像ユニットの耐久性向上がはかれる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】５組の感光体ドラムと現像手段とを有する画像形成ユニットを搭載し、書き込み手段にてその内４組の画像形成ユニットの感光体ドラム上に潜像を形成し、それぞれ異なった色のトナーが内在する前記４組の画像形成ユニットの現像手段にて前記潜像をトナー像に顕像化し、当該トナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成することができ、もう１組の画像形成ユニットは、前記４組の画像形成ユニットの中の１色と同色のトナーが内在する現像手段にて単色画像を形成することができることを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関し、特にカラー画像形成ユニットを有する画像形成装置に関する。

４組の画像形成ユニットを有する電子写真方式の画像形成方式の画像形成装置においては、各々異なったトナーを有する画像形成ユニットで形成された単色画像を中間転写体に重ね合わせフルカラー画像形成が行われている。この場合、４組の画像形成ユニットは直列に連設された構成になっており、各単色トナー像が中間転写体に順次転写され重ね合わされフルカラー画像が形成される。

しかしながら、フルカラーの画像形成装置でも、例えば黒のみの単色画像を形成する頻度が多く、上記構成では１枚の単色画像のプリント時の出力時間がかかり、かつ中間転写体はじめ装置全体の負荷も大きくなる。

そこで、黒の画像形成ユニットと他の３色の画像形成ユニットとを分けて配設し、黒のプリント時には他の３色の画像形成ユニットの駆動を待機させ、第１のモードである黒の画像形成ユニットのみで転写材上に直接転写する方式によって出力時間を短縮し、第２のモードであるフルカラー画像形成時には、中間転写体を介した他の３色の重ね合わせた転写材上の画像に黒画像を直接転写する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１８２４４７号公報

しかしながら、上記提案のような方法では、黒と３色との画像形成ユニットの配設位置が分かれているため画像ズレ等の画質不良が発生しやすくなる。また、単色（黒）トナーの消費頻度が多く、そのトナーボトル等の交換回数も増え、装置の保守の面からも不便である。

本発明は、５組の画像形成ユニットを搭載し、フルカラーの画像形成用の４組の画像形成ユニットと単色画像形成ユニットとを分けて配設して画像ズレ等の画質不良を回避し、また前記４組の画像形成ユニットの内の１組に使用されるトナーと、使用頻度の高いもう１組の単色用の画像形成ユニットのトナーを同質、同色にして、かつトナー収納手段を共用化することにより、画質向上、単色プリントのコスト低減、フルカラー用の画像形成ユニットの耐久性向上がはかれる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記のような構成により達成することができる。

５組の感光体ドラムと現像手段とを有する画像形成ユニットを搭載し、書き込み手段にてその内４組の画像形成ユニットの感光体ドラム上に潜像を形成し、それぞれ異なった色のトナーが内在する前記４組の画像形成ユニットの現像手段にて前記潜像をトナー像に顕像化し、当該トナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成することができ、もう１組の画像形成ユニットは、前記４組の画像形成ユニットの中の１色と同色のトナーが内在する現像手段にて単色画像を形成することができることを特徴とする画像形成装置。

画像ズレが回避でき、単色プリントのコスト低減、フルカラーの画像形成ユニットの耐久性向上となる。

はじめに、本発明の画像形成装置について図１を基に説明する。

本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により技術範囲が限定されることはない。

図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。

図１において、１０は感光体ドラム、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２はデジタル式の露光書込み手段である書込装置、１３は現像手段である現像器、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置で、１５は感光体ドラム１０のクリーニング用のブレードであって、当該ブレード１５によって掻き落とされたトナーは搬送スクリュー１００でクリーニング装置１４から搬送され不図示の廃棄箱に廃棄される。ただし、後述する単色画像形成に使用されるトナーと同色のトナーについてはリサイクル用に使用される。１６は現像スリーブ、１８はトナー収納手段、２０は中間転写体である中間転写ベルトを示す。

４組の画像形成ユニット１は感光体ドラム１０、スコロトロン帯電器１１、現像器１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成ユニット１の機械的な構成は同じであるので、図１ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、もう３組のＭ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。

現像器１３は、感光体ドラム１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体ドラム１０の回転方向と逆方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。４組の内３組（実施の形態では、Ｙ、Ｍ、Ｃ）の現像器１３にはトナー収納手段１８から必要時に不図示のトナー搬送手段にてトナーが補給される。

各色毎の画像形成ユニット１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっている。転写時には、１次転写ローラ２５が中間転写ベルト２０を感光体１０に圧着させる。なお、圧着領域では感光体ドラム１０は中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。

１Ａは、単色画像形成時に稼働する画像形成ユニットであり、なお、当該画像形成ユニット１Ａの詳細については後述する。

１９は、搬送ベルトユニットである。１９０は複数個の穴が穿けられた搬送ベルトで駆動ローラ１９１、従動ローラ１９２に張架されている。１９３は吸引箱で、前記搬送ベルト１９０と接触する面に複数個の穴が穿けられ、不図示のダクトおよび吸引ファン等に接続され、走行する前記搬送ベルト１９０上に転写材Ｐを吸引する機能を果たす。搬送ベルトユニット１９は、搬送ベルト１９０、駆動ローラ１９１、従動ローラ１９２、吸引箱１９３等でを構成されている。また、搬送ベルト１９０を介して感光体ドラム１０Ａに対向する位置にトナーと逆極性の電位が印加される転写ローラ１９４が配設されている。フルカラー画像形成時には、前記搬送ベルト１９０は点線で示した位置を走行し、単色画像形成時には前記転写ローラ１９４は、不図示の機構によって張力に抗してベルトを持ち上げ、搬送ベルト１９０および転写材Ｐを介して感光体ドラム１０Ａに当接または当接解除が可能で、感光体ドラム１０Ａ上のトナー像を転写材Ｐ上に転写する。

中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、除電ローラ２７、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、１次転写ローラ２５、クリーニング装置２８等で中間転写ベルトユニット２を構成する。なお、前記アースローラ（バックアップローラ）２２は、アルミ地肌のままの導電性アルミローラで、接地されている。

感光体ドラム１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図の矢印で示す反時計方向に回転する。

読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は、画像形成レーザで光信号に変換され、書込装置１２によって感光体ドラム１０上に投光される。

中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。当該中間転写ベルト２０の材質は、体積抵抗率１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った、２層構成のシームレスベルトである。ベルトの基体としては、この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。

１次転写ローラ２５は、トナーと逆極性の直流電圧が印加され、不図示の圧着および圧着解除機構によってベルト内側から中間転写ベルト２０を感光体ドラム１０に押し当て、アースローラ２２とで形成されたニップ部Ｓで、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を転写材Ｐに再転写（２次転写）する。

２６は、２次転写手段である２次転写ローラで、不図示の圧着および圧着解除機構によって転写材Ｐを介してアースローラ２２を押圧し、中間転写ベルト２０上のトナー像を転写材Ｐに転写する機能を有する。なお、２次転写ローラ２６は、表面がコート層で覆われた導電性のソリッドゴムからなり、転写時にはトナーと逆極性バイアス電圧が印加されいる（または、アースローラ２２にトナーと同極性の電圧印加し、２次転写ローラ２６をアースしてもよい。）。

除電ローラ２７には、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加され、トナー像を転写材Ｐに転写後、中間転写ベルト２０に残留するトナーの電荷を弱めている。

４は定着装置で、加熱ローラ４１と圧着ローラ４２を有している。

前記加熱ローラ４１は薄手のアルミから形成された円筒状のもので、内側から所定の温度まで加熱するハロゲンヒータ４７等を有し、その温度は、前記加熱ローラ４１に設置された不図示の接触温度センサにより検出され、制御される。

７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。８１は排紙ローラで、定着された転写材を排紙皿８２へ排出する。

制御部Ｂ１は、画像形成プロセス制御、定着温度制御、転写材搬送制御、トナー濃度制御等を行う。

次に、図１に基づいて画像形成プロセスを説明する。

フルカラー画像形成（第２のモード）の場合は、画像記録のスタートと同時に不図示の感光体駆動モータの始動により色信号Ｙの感光体１０は矢印で示す反時計方向に回転され、同時にスコロトロン帯電器１１の帯電作用により感光体１０に電位の付与が開始される。

感光体１０は電位を付与されたあと、書込装置１２によってＹの画像データに対応する画像の書込みが開始され、感光体１０の表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。

前記静電潜像はＹの現像器１３により非接触の状態で反転現像され、感光体１０の回転に応じＹのトナー像が感光体１０上に形成される。

当該感光体１０上に形成されたＹのトナー像は、Ｙの１次転写ローラ２５の作用により、中間転写ベルト２０上に一次転写される。

その後、前記感光体ドラム１０はクリーニング１４のブレード１５によって残留トナーが清掃され、次の画像形成サイクルにはいる（以下、Ｍ、Ｃ、Ｋのクリーニングプロセスにても同様故、説明を省略する）。なお、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの中の１色の感光体ドラム１０のクリーニング後に取り除かれたトナーは搬送スクリュー１００によって不図示の貯留部に搬送されリサイクル用として再使用される。

次いで、書込装置１２によってＭ（マゼンタ）の色信号すなわちＭの画像データに対応する画像書き込みが行われ、感光体１０の表面に原稿画像のＭの画像に対応する静電潜像が形成される。当該静電潜像は、Ｍの現像器１３により感光体１０上にＭのトナー像となり、Ｍの１次転写ローラ２５において、中間転写ベルト２０上の前記Ｙのトナー像と同期が取られ、前記Ｙのトナー像の上に重ね合わされる。

同様のプロセスにより、Ｙ、Ｍの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｃ（シアン）のトナー像が、Ｃの１次転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされる。次に、すでに形成されているＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｋのトナー像が、Ｋの１次転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＫの重ね合わせトナー像が形成される。

重ね合わせトナー像が担持されている中間転写ベルト２０は矢印のように時計方向に送られ、転写材Ｐが紙カセット７２より、紙送り出しローラ７０によって送り出され、搬送ローラ７３を経て、タイミングローラ７１へ搬送され一時停止し、その後前記タイミングローラ７１の駆動によって搬送ベルトユニット１９へ送られ、搬送ベルト１９０面に吸着し、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像と同期がとられて、トナーと逆極性の直流電圧が印加されている２次転写ローラ２６（中間転写ベルト２０に圧着状態にある）のニップ部Ｓに給送され、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像が一括して転写材Ｐに２次転写される。ただし、搬送ベルト１９０は感光体ドラム１Ａから離間した状態（図１において、搬送ベルト１９０、転写ローラ１９４は点線で示した状態にある。）にある。

その後、中間転写ベルト２０は走行し、除電ローラ２７によって残留トナーの電荷が弱められ、クリーニング装置２８でベルト上の残存トナーがクリーニング装置２８のブレード２９によって清掃され、次の画像形成サイクルに入る。

掻き落とされたトナーは、クリーニング装置２８内に溜められ、不図示の搬送スクリューの回転によって軸方向（図１において紙表面から紙裏面方向）に搬送し、不図示の廃棄管を介して貯留箱に溜められる。

前記重ね合わせトナー像が転写された転写材Ｐは、定着装置４へと送られ、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とのニップ部Ｔで挟持、加圧され定着される。トナー像が定着された転写材Ｐは、排紙ローラ８１によって排紙皿８２へ搬送される。

次に、本発明に係わる単色の画像形成ユニットおよびトナー収納手段の特徴について説明する。

前記画像形成ユニット１Ａは、単色画像形成のみに使用されるもう１組の画像形成ユニットであり、感光体ドラム１０Ａ、スコロトロン帯電器１１Ａ、書込装置１２Ａ、現像器１３Ａ、およびクリーニング装置１４Ａ等から構成されている。

なお、感光体ドラム１０Ａ、現像器１３Ａ、トナー収納手段１８Ａは、ドラム径、現像スリーブ径、トナー収納容量等において、それぞれ感光体ドラム１０、現像器１３、トナー収納手段１８のものより大型に作られている。

したがって、感光体ドラム１０Ａの使用面積や現像器１３Ａ中の現像剤容量の多くなっているので感光体ドラムや現像剤の耐久時間を伸ばすことができる。

１５Ａは感光体ドラム１０Ａのクリーニング用のブレードであって、当該ブレード１５Ａによって掻き落とされたトナーは搬送スクリュー１０１でクリーニング装置１４Ａから搬送されサイクル用に使用される。

前述したが、同色のトナーを使用する画像形成ユニット１のクリーニング装置１４で清掃されたトナーもまたリサイクル用に使用される。

トナー収納手段１８ＡのトナーボトルＢＴは、トナーボトルｂｔ（Ｙ、Ｍ、Ｃ用）より大型にして、同色、同質のトナーをフルカラー画像形成用の現像器１３と単色画像形成用の現像器１３Ａとの双方に補給するのに十分な収納容量になるよう大型に作られ共用化され、必要に応じて不図示のトナー搬送手段を介して現像器１３、１３Ａに補給される。これに伴って後処理である定着装置、転写条件を共通化させている。したがって、大型のトナーボトルＢＴを搭載するだけで、フルカラー画像形成と単色画像形成とに共用できメンテナンス上に有利となり、さらに、トナー収納手段の配列をコンパクトにまとめることができ、装置の小型化が可能となる。

すなわち、単色画像形成ユニット１Ａの感光体ドラム１０Ａ、現像器１３Ａとトナー収納手段１８Ａを画像形成ユニット１のものより大型化（ドラム径、現像スリーブ、トナー収納手段の）することによってユニットの耐久性が向上し、トナー収納手段（トナーボトル）の共有化によってメンテナンス性の向上につながり、また単色トナーのリサイクル使用等、コスト／プリントの低減が達成される。

単色画像形成（第１のモード）の場合の画像形成プロセスは、前記画像形成ユニット１および前記中間転写ベルトユニット２の稼働を待機させ、画像形成ユニット１Ａのみが画像形成ジョブを行う。すなわち、前記画像形成ユニット１と同様に、スコロトロン帯電器１１で感光体ドラム１上に電位が付与され、書込装置１２Ａで形成された潜像を現像器１３でトナー像に顕像化して、タイミングローラ７１で前記トナー像と同期がとられ、当接状態にある搬送ベルト１９０と感光体ドラム１０Ａとのニップ部Ｒに送られ、前記トナー像が転写体Ｐに転写される。さらに搬送ベルト１９３に吸着、搬送され、定着装置４へと送られ、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とのニップ部Ｔで挟持、加圧され定着される。トナー像が定着された転写材Ｐは、排紙ローラ８１によって排紙皿８２へ搬送される。ただし、２次転写ローラ２６を通過の際には、当該２次転写ローラ２６は中間転写ベルト２０から離間している。

本実施の形態においては、使用頻度の高いＫ（黒）トナーが単色画像形成用として使用されているが、使用頻度が高ければＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の内いずれか１つを単色画像形成用にして上述したような使用が可能である。

画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。

符号の説明

１、１Ａ 画像形成ユニット
１０、１０Ａ 感光体ドラム
１１、１１Ａ 帯電器
１３、１３Ａ 現像器
１４、１４Ａ クリーニング装置
１５、１５Ａ ブレード
１８、１８Ａ トナー収納手段
１９ 搬送ベルトユニット
１９０ 搬送ベルト
１９３ 吸引箱
１９４ 転写ローラ
２０ 中間転写ベルト
２６ ２次転写ローラ
ＢＴ、ｂｔ トナーボトル
４ 定着装置
４１ 加熱ローラ
４２ 圧着ローラ

Claims (6)

1. ５組の感光体ドラムと現像手段とを有する画像形成ユニットを搭載し、書き込み手段にてその内４組の画像形成ユニットの感光体ドラム上に潜像を形成し、それぞれ異なった色のトナーが内在する前記４組の画像形成ユニットの現像手段にて前記潜像をトナー像に顕像化し、当該トナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成することができ、もう１組の画像形成ユニットは、前記４組の画像形成ユニットの中の１色と同色のトナーが内在する現像手段にて単色画像を形成することができることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記もう１組の画像形成ユニットと前記４組の内の１組の画像形成ユニットは、トナー収納手段を共用することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記もう１組の画像形成ユニット用のトナー収納手段のトナー収納容量は前記４組の内の３組の各トナー収納容量よりも大型であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記もう１組の画像形成ユニットの感光体ドラム、現像手段は、前記４組の感光体ドラム、現像手段よりも大型であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記もう１組の画像形成ユニットは、黒単色の画像形成およびトナー収納手段に係合することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記同色のトナーはリサイクル使用されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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