JP2009069367A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】長期にわたり色再現性を維持することができる画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】現像ローラ４２Ｙ、供給ローラ４４Ｙ、攪拌部材４５Ｙを有する現像槽４８Ｙの水平方向に隣接する供給槽４９Ｙとを仕切る仕切り壁４６Ｙの高さ（上端）を、供給ローラ４４Ｙ、攪拌部材４５Ｙよりも高くして、現像槽内のトナーが、供給槽４９Ｙへ逆流するのを防止するように構成した。これにより、逆転写トナーが現像槽４８Ｙに留まり、現像槽内の逆転写トナーの割合を安定させることができ、一定量の逆転写トナーを消費させることができる。その結果、現像装置内の逆転写トナーの割合が経時で増えるのを抑制することができ、色再現性を長期に亘って維持することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置およびプロセスカートリッジに関するものである。

各色に対応する複数の像担持体と、各像担持体上に形成される静電潜像をそれぞれ現像して得た各色トナー像を被転写材上に順次重ね合わせてカラー画像を得る所謂タンデム型の画像形成装置が知られている。

また、像担持体上の転写残トナーをトナー一時捕捉手段によって一時捕捉し、プリントジョブ終了後などの所定のタイミングでトナー一時捕捉手段から像担持体の表面に戻し、現像装置で回収する所謂クリーナーレス方式の画像形成装置も知られている（特許文献１、２）。

特許第３７２８１６６号公報 特許第３５９７２５４号公報

ところが、被転写体の表面移動方向上流側で転写された被転写体上のトナーが、その下流側に位置する他色の像担持体と対向する転写領域に到達したとき、この他色の像担持体上に逆転写してしまう。そして、クリーナーレス方式を採用したタンデム型画像形成装置においては、この像担持体に逆転写した他色のトナーが、現像装置に回収されてしまう。現像装置内のトナーがあまり消費されていない初期時においては、現像装置内の逆転写した他色のトナーの割合が少ないため、形成される画像の元画像に対する色差はわずかである。しかし、トナーが消費されて、現像装置内のトナーが多く消費されると、現像装置内の逆転写した他色のトナーの割合が増えて、画像形成時に使用される逆転写した他色のトナーの割合が増えてしまう。その結果、形成する画像に色変化が起こり、色再現性の高い画像が長期にわたり形成できないという問題が生じてしまう。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、長期にわたり色再現性を維持することができる画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の像担持体と、各像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、互いに異なる色のトナーを用い、前記トナーを現像剤担持体の表面上に担持し、前記現像剤担持体表面上のトナーによって各像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する複数の現像装置と、各像担持体に形成されたトナー像を被転写体上に順次重ね合わせて転写する転写手段とを備え、転写後の前記像担持体の表面のトナーを、像担持体の表面からそれぞれ対応する現像装置の現像剤担持体の表面に回収させるようにした画像形成装置において、前記現像装置内のトナー消費率が７０％のときにおける形成画像の前記現像装置内に異なる色のトナーが含まれていないときの形成画像に対する色差ΔEが、５以下となるよう構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記現像装置を初めて使用して画像を形成してから１００枚画像を形成するまでにおける前記現像装置を初めて使用して得られた形成画像に対する色差変化率が、（１／１００）［ΔＥ／枚］以下となるよう構成した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の画像形成装置において、前記現像装置は、前記現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材とを有する現像槽と、前記現像槽に収容した現像剤を供給する供給槽とを備え、前記現像槽内のトナーの前記供給槽への逆流を防止する逆流防止手段を設けることで、前記現像装置内のトナー消費率が７０％のときにおける形成画像の前記現像装置内に異なる色のトナーが含まれていないときの形成画像に対する色差ΔEが、５以下となるように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３の画像形成装置において、前記供給槽が、前記現像槽に対して水平方向に配置されており、前記逆流防止手段として、前記供給槽と前記現像槽とを仕切り壁の高さを前記現像剤供給部材または、前記現像槽に配置され、前記現像槽内の現像剤を攪拌する攪拌部材よりも高くした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４の画像形成装置において、前記逆流防止手段として、現像槽と供給槽とを連通する連通口に現像槽内のトナーの前記供給槽への逆流を防止する逆止弁を設け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３乃至５のいずれかの画像形成装置において、前記現像剤担持体と前記像担持体とが対向する対向部よりも前記現像剤担持体表面移動方向下流側に、前記現像剤担持体に付着したトナーを帯電させる帯電手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、前記除電手段を、前記現像ローラと接触する導電性シート部材と、前記導電性シート部材にバイアスを印加するバイアス印加手段とで構成したことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項６または７の画像形成装置において、前記除電手段は、前記現像ローラと接触する導電性シート部材を備え、前記導電性シート部材と前記現像ローラとのニップ幅が、３［ｍｍ］以上となるように、前記導電性シート部材を前記現像ローラに接触させたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれかの画像形成装置において、前記像担持体と、前記現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジを有することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、像担持体と、少なくとも前記像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置とを一体化して画像形成装置に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、上記プロセスカートリッジが請求項１乃至９いずれかの画像形成装置に用いられるものであることを特徴とするものである。

本出願人は、後述する鋭意研究の結果、長期にわたり色再現性を維持することができる条件を見出した。すなわち、現像装置内のトナー消費率が７０％のときにおける形成画像の現像装置内に異なる色のトナーが含まれていないときの形成画像に対する色差ΔEが、５以下なるように、画像形成装置を構成することで、長期にわたり色再現性を維持することができることを見出したのである。色差ΔEが５を越えると、形成された画像の色が、元の画像の色と異なることが視認される。現像装置内のトナー消費率が７０％まで、視認されないように構成することで、現像装置内のトナー消費率が７０％まで、色再現性を維持することができる。

請求項１乃至１０の発明によれば、現像装置内のトナー消費率が７０％のときにおける形成画像の現像装置内に異なる色のトナーが含まれていないときの形成画像に対する色差ΔEが、５以下となるよう構成することにより、長期にわたり色再現性を維持することができる。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のカラーレーザープリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー，マゼンダ，シアン，ブラック（以下、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと記す）の各色のトナー像を形成するための４つのプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。また、潜像形成手段たる光書込ユニット５０、レジストローラ対５４、転写手段たる転写ユニット６０等も備えている。各符号の末尾に付された添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれイエロー，マゼンダ，シアン，ブラック用の部材であることを示す。

光書込ユニット５０は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色に対応する４つのレーザーダイオードからなる光源、正六面体のポリゴンミラー、これを回転駆動するためのポリゴンモータ、ｆθレンズ、レンズ、反射ミラー等を有している。レーザーダイオードから射出されたレーザー光Ｌは、ポリゴンミラーの何れか１つの面で反射してポリゴンミラーの回転に伴って偏向せしめられながら、後述する４つの感光体のうちの何れかに到達する。４つのレーザーダイオードからそれぞれ射出されるレーザー光Ｌにより、４つの感光体の表面がそれぞれ光走査される。

プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、像担持体としてのドラム状の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、これらにそれぞれ個別に対応する現像装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなどを有している。感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、アルミ等の素管に有機感光層が被覆されたものであり、図示しない駆動手段によって所定の線速で図中時計回り方向に回転駆動せしめられる。そして、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて変調されたレーザー光Ｌを発する光書込ユニット５０により、暗中にて光走査されて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像を担持する。

図２は、４つのプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｙ用のプロセスユニット１Ｙを転写ユニット（図１の６０）の中間転写ベルト６１とともに示す拡大構成図である。同図において、Ｙ用のプロセスユニット１Ｙは、感光体３Ｙ、帯電ブラシローラ４Ｙ、図示しない除電ランプ、現像手段たる現像装置４０Ｙ等を、１つのユニットとして共通のユニットケーシング（保持体）に保持させて、プリンタ本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとしたものである。

被帯電体であり且つ像担持体であるＹ用の感光体３Ｙは、アルミニウム素管からなる導電性基体の表面に、負帯電性の有機光光導電物質（ＯＰＣ）からなる感光層が被覆された直径２４［ｍｍ］程度のドラムであり、図示しない駆動手段によって所定の線速で図中時計回り方向に回転駆動せしめられる。

帯電ブラシローラ４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されながら、それぞれの植毛繊維の先端側を感光体３Ｙに摺擦させる。
帯電ブラシローラ４Ｙの複数の植毛繊維は、それぞれ導電性繊維が所定の長さにカットされたものである。導電性繊維の素材としては、ナイロン６（登録商標）、ナイロン１２（登録商標）、アクリル、ビニロン、ポリエステルなどの樹脂材料を例示することができる。かかる樹脂材料にカーボンや金属微粉などの導電性粒子を分散せしめて導電性を付与する。製造コストとヤング率の低さとを考慮すると、ナイロン樹脂にカーボンを分散させた導電性繊維が好ましい。なお、カーボンの分散を繊維の中で偏在させても良い。

帯電ブラシローラ４Ｙには、図示しない電源や配線等からなる帯電バイアス供給装置が接続されており、これによって直流電圧に交流電圧を重畳した電圧からなる帯電バイアスが印加される。本プリンタでは、帯電ブラシローラ４Ｙ、これを回転駆動せしめる図示しない駆動手段、前述の帯電バイアス供給装置などにより、感光体３Ｙの周面を一様帯電せしめる帯電装置が構成されている。そして、帯電ブラシローラ４Ｙの各植毛繊維と感光体３Ｙとの間に放電を生じせしめて、感光体３Ｙの表面を例えば負極性に一様帯電せしめる。なお、帯電システムのうち、帯電ブラシローラ４Ｙは、プロセスユニット１Ｙ内に配設されて感光体３Ｙなどとともにプリンタ本体に対して一体的に着脱される。

一様帯電せしめられたＹ用の感光体３Ｙの表面には、上述した光書込ユニット（５０）による光走査でＹ用の静電潜像が形成され、この静電潜像はＹ用の現像装置４０ＹによってＹトナー像に現像される。

Ｙ用の現像装置４０Ｙは、非磁性トナーからなる非磁性一成分現像剤を用い、接触現像方式をおこなうものである。現像装置４０Ｙは、現像槽４８Ｙ内に、現像剤担持体としての現像ローラ４２Ｙと、現像ローラ４２Ｙに現像剤を供給する現像剤供給部材としての供給ローラ４４Ｙと、現像ローラ１０３上の現像剤層厚を規制する現像剤層厚規制部材４３Ｙとを備えている。また、現像槽４８Ｙ内には、現像槽内のトナーを攪拌する攪拌部材４５Ｙが設けられている。現像槽４８Ｙの水平方向隣には、槽内にアジテータ４５Ｙを備えた供給槽４９Ｙが配置されており、現像槽４８Ｙと供給槽４９Ｙとは、仕切壁４６Ｙによって仕切られている。この仕切り壁４６Ｙの高さ（上端）は、供給ローラ４４Ｙ、攪拌部材４５Ｙよりも高くなっており、現像槽４８Ｙ内のトナーが供給槽４９Ｙ内に逆流しないようになっている。

供給槽４９Ｙ内のアジテータ４５Ｙは、図中時計回りに回転することによって収容されたトナーを流動させ、開口部７０Ｙを通って現像槽４８Ｙへトナーを供給する。

現像槽４８Ｙ内のＹ色トナーは、攪拌部材４５Ｙによって攪拌されながらＹトナーの摩擦帯電が促される。

供給ローラ４４Ｙは、ニップ幅０．５［ｍｍ］で現像ローラ４２Ｙに当接し、現像ローラ４２Ｙと共回り回転、または、現像ローラの進行方向と逆方向（カウンター方向）に回転して、供給ローラ４４Ｙに付着したトナーを現像ローラ４２Ｙへ供給している。供給ローラ４４Ｙは、表面には空孔(セル)を有した構造の発泡材料が被覆されており、現像槽内のトナーを効率よく付着させて取り込むと共に、現像ローラ４２Ｙとの当接部での圧力集中によるトナー劣化を防止している。供給ローラ４４Ｙには、現像ローラ４４Ｙの電位に対してトナーの帯電極性と同極性の−１００［Ｖ］のオフセット電圧を供給バイアスとして印加する。この供給バイアスは、現像ローラ４２Ｙとの当接部で予備帯電されたトナーを現像ローラ４２Ｙに押し付ける方向に作用する。ただし、供給ローラ４４Ｙに印加する電圧の極性は、これに限ったものではなく、現像剤の種類によっては現像ローラ４２Ｙと同電位もしくは極性を反転させてもよい。

現像ローラ４２Ｙは、芯金に３［ｍｍ］の肉厚のシリコンゴムなどの弾性ゴム層を被覆したローラが用いられ、さらに表面には現像剤と逆の極性に帯電し易い材料からなる表面コート層が設けられる。弾性ゴム層は、感光体ドラム２との接触状態を均一に保つ為に、ＪＩＳ−Ａで５０度以下の硬度に設定される。また、現像バイアスを作用させるために１０^３〜１０^１０［Ω・ｃｍ］の電気抵抗値のものを用いる。表面粗さはＲａで０．２〜２．９［μｍ］のものを用い、必要量の現像剤を表面に保持する。このような現像ローラ４２Ｙは反時計回りの方向に回転し、表面に保持した現像剤を、現像剤層厚規制部材４３Ｙを経て感光体３Ｙとの対向位置へ搬送する。現像ローラ４２Ｙは感光体３に接触して配置されている。

現像剤層厚規制部材４３Ｙは、ＳＵＳ３０４ＣＳＰ、ＳＵＳ３０１ＣＳＰ、リン青銅等の金属板バネ材料を用い、自由端側を現像ローラ４２Ｙ表面に１０〜１００［Ｎ／ｍ］の押圧力で当接させたものであり、その押圧力下を通過した現像剤を薄層化すると共に摩擦帯電によって電荷を付与する。さらに、現像剤層厚規制部材４３Ｙには、摩擦帯電を補助する為に、現像ローラ４２Ｙに印加した電位に対して現像剤の帯電極性と同極性にオフセットさせた電圧を規制バイアスとして印加してもよい。

この現像装置４０Ｙでは、感光体３Ｙは時計回りの方向に回転しており、現像ローラ４２Ｙ表面は感光体３との対向位置において、感光体３の進行方向と同方向に移動することになる。現像ローラ４２Ｙ上の薄層化された現像剤は、現像ローラ４２Ｙの回転によって感光体３との対向位置へ搬送され、現像ローラ４２Ｙに印加された現像バイアスと感光体３上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体３表面に移動し現像される。

感光体３に現像されずに現像ローラ４２Ｙ上に残された現像剤が再び現像槽４８Ｙ内へと戻る部分には、除電手段としての導電性シートが現像ローラ４２Ｙに当接して設けられている。導電性シートと現像ローラとのニップを通過する現像ローラ上のトナーを摩擦帯電によって、正規帯電トナーの電荷を除去している。これにより、現像ローラとトナーとの静電的な吸着力がなくなり、現像ローラ上のトナーを現像槽へ回収することができる。
導電性シートは、ナイロン、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ウレタン、ポリエチレンなどの材料で構成し、表面抵抗が１０^５［Ω／□］、厚さ０．１［ｍｍ］のものを用いた。さらに、導電性シート材にトナーの帯電極性と逆極性の電圧をバイアスとして印加するバイアス印加手段を設けてもよい。

感光体３Ｙ上のＹトナー像は、感光体３Ｙと中間転写ベルト６１とが当接するＹ用の１次転写ニップで中間転写ベルト６１上に中間転写される。この１次転写ニップを通過した後の感光体３Ｙ表面には、中間転写ベルト６１上に転写されなかった転写残トナーが付着している。

本プリンタにおけるＹ用のプロセスユニット１Ｙでは、いわゆるクリーナーレス方式を採用している。このクレーナーレス方式とは、感光体３Ｙなどの像担持体上に付着している転写残トナーをクリーニング回収するための専用の手段を用いることなく像担持体上での画像形成プロセスを実行する方式のことである。また、クリーニング回収するための専用の手段とは、具体的には、転写残トナーを潜像担持体から分離した後、再び潜像担持体に付着させることなく、廃トナー容器まで搬送して回収したり、現像装置内に搬送してリサイクル回収したりする手段である。

かかるクリーナーレス方式について詳述する。クリーナーレス方式は、大別すると、散らし通過型と、一時捕捉型と、併用型とがある。これらのうち、散らし通過型では、潜像担持体に摺擦するブラシ等の散らし部材を用いて、潜像担持体上の転写残トナーを引っ掻くことで、転写残トナーと潜像担持体との付着力を弱める。そして、その後、現像スリーブや現像ローラ等の現像部材と潜像担持体とが対向する現像領域、あるいはその直前において、潜像担持体上の転写残トナーを現像ロールなどの現像部材に静電転移させることで、現像装置内に回収する。この回収に先立って、転写残トナーは、潜像書込のための光書込位置を通過するが、転写残トナー量が比較的少量であれば、潜像書込に悪影響を及ぼすことはない。但し、正規極性とは逆極性に帯電している逆帯電トナーが転写残トナー中に含まれていると、それは現像部材上に回収されないので、地汚れなどを引き起こしてしまう。かかる逆帯電トナーによる地汚れの発生を抑える目的で、潜像担持体上の転写残トナーを正規極性に帯電せしめるためのトナー帯電手段を、転写位置（例えば１次転写ニップ）と散らし部材による散らし位置との間、あるいは散らし位置と現像領域との間、に設けることが望ましい。散らし部材としては、板金やユニットケーシング等に貼り付けられた導電性繊維からなる複数の植毛繊維を有する固定ブラシ、金属製の回転軸部材に複数の植毛繊維を立設せしめたブラシローラ、導電性のスポンジ等からなるローラ部を有するローラ部材などを用いることができる。固定ブラシは植毛繊維の量が比較的少量で構成できるため安価であるという利点があるが、潜像担持体を一様帯電せしめるための帯電部材として兼用する場合には、十分な帯電均一性を得ることができなくなる。これに対し、ブラシローラでは、十分な帯電均一性を得ることができるので好適である。

クリーナーレス方式における一時捕捉型では、表面を潜像担持体に接触させながら無端移動させる回転ブラシ部材などの捕捉部材によって、潜像担持体上の転写残トナーを一時的に捕捉する。そして、プリントジョブ終了後やプリントジョブ間の紙間タイミングなどにおいて、捕捉部材上の転写残トナーを潜像担持体に再転移させた後、現像ロールなどの現像部材に静電転移させて、現像装置内に回収する。上述した散らし通過型では、ベタ画像形成時やジャム発生後などといった転写残トナーがかなり多くなってしまう場合に現像部材への回収能力を超えて画像劣化を引き起こすおそれがあるのに対し、一時捕捉型では捕捉部材で捕捉した転写残トナーを現像部材に少しずつ回収してかかる画像劣化の発生を抑えることができる。

クリーナーレス方式における併用型では、散らし通過型と一時捕捉型とを併用する。具体的には、潜像担持体に接触する回転ブラシ部材などを、散らし部材及び捕捉部材として併用する。回転ブラシ部材等に直流電圧だけを印加することで回転ブラシ部材等を散らし部材として機能させる一方で、必要に応じてバイアスを直流電圧から直流重畳交流電圧に切り換えることで、回転ブラシ部材等を捕捉部材として機能させる。なお、散らし部材や捕捉部材として機能させる場合には、交流電圧を印加してもよい。

本プリンタにおける各色のプロセスユニット（１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）では、一時捕捉型のクリーナーレス方式を採用している。具体的には、例えばＹ用のプロセスユニット１Ｙの感光体３Ｙは、図中時計回り方向に１２４［ｍｍ／ｓｅｃ］の線速で回転駆動されながら中間転写ベルト６１のおもて面に接触してＹ用の１次転写ニップを形成している。そして、帯電ブラシローラと感光体３Ｙとの間に放電を生じせしめて、感光体３Ｙ表面を−５００［Ｖ］に一様帯電せしめる。同時に、感光体３Ｙ上に付着している転写残トナーを前述の帯電バイアスや、ブラシによる物理的接触及び掻き取りなどの相乗作用によって帯電ブラシローラの複数の植毛繊維に転移させて一時的に捕捉する。そして、プリントジョブ終了後や紙間タイミングなどに、捕捉した転写残トナーを感光体上に逆転移させ易くなる値に帯電バイアスを切り換えて、植毛繊維６Ｙ上に捕捉しておいた転写残トナーを感光体３Ｙ上に再転移させた後、感光体３Ｙ上から現像ロール４２Ｙを経て現像装置４０Ｙ内に回収する。

Ｙ用のプロセスユニット１Ｙについて説明してきたが、他色用のプロセスユニット１Ｍ，Ｃ，ＫはＹ用のプロセスユニット１Ｙと同様の構成になっているので説明を省略する。

先に示した図１において、各色のプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの下方には、転写手段たる転写ユニット６０が配設されている。この転写ユニット６０は、無端状の被転写体たる中間転写ベルト６１を、複数の張架ローラによって張架しながら、図中反時計回り方向に無端移動せしめる。複数の張架ローラとは、具体的には、従動ローラ６２、駆動ローラ６３、４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ等のことである。

従動ローラ６２、１次転写バイアスローラ６６Ｙ〜Ｋ、駆動ローラ６３は、何れも中間転写ベルト６１の裏面（ループ内周面）に接触している。そして、４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、金属製の芯金にスポンジ等の弾性体が被覆されたローラであり、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧されて、中間転写ベルト６１を挟み込んでいる。これにより、４つの感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと中間転写ベルト６１とがベルト移動方向において所定の長さで接触するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の４つの１次転写ニップが形成されている。

４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの芯金には、それぞれ図示しない転写バイアス電源によって定電流制御される１次転写バイアスが印加されている。これにより、４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを介して中間転写ベルト６１の裏面に転写電荷が付与され、各１次転写ニップにおいて中間転写ベルト６１と感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に転写電界が形成される。なお、本プリンタにおいては、１次転写手段として１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを設けているが、ローラに代えて、ブラシやブレード等のものを用いてもよい。また、転写チャージャーなどを用いてもよい。

各色の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像は、各色の１次転写ニップで中間転写ベルト６１上に重ね合わせて転写される。これにより、中間転写ベルト６１上には４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

中間転写ベルト６１における駆動ローラ６３に対する掛け回し箇所には、２次転写バイアスローラ６７がベルトおもて面側から当接しており、これによって２次転写ニップが形成されている。この２次転写バイアスローラ６７には、図示しない電源や配線からなる電圧印加手段によって２次転写バイアスが印加されている。これにより、２次転写バイアスローラ６７と接地された２次転写ニップ裏側ローラ６４との間に２次転写電界が形成されている。中間転写ベルト６１上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。

本プリンタは、図示しない給紙カセットを備えており、その中に記録紙Ｐを複数枚重ねた記録紙束の状態で収容している。そして、一番上の記録紙Ｐを所定のタイミングで給紙路に送り出す。送り出された記録紙Ｐは、給紙路の末端に配設されたレジストローラ対５４のレジストニップ内に挟み込まれる。

レジストローラ対５４は、給紙カセットから送られてきた記録紙Ｐをレジストニップに挟み込むために両ローラを回転駆動させているが、記録紙Ｐの先端を挟み込むとすぐに両ローラの回転駆動を停止させる。そして、記録紙Ｐを中間転写ベルト６１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで２次転写ニップに向けて送り出す。２次転写ニップでは、中間転写ベルト６１上の４色トナー像が２次転写電界やニップ圧の作用によって記録紙Ｐ上に一括２次転写されて、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。

このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙Ｐは、２次転写ニップから排出された後、図示しない定着装置に送られてフルカラー画像が定着せしめられる。

２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト６１表面に付着している２次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置６８によってベルト表面から除去される。

なお、上述の１次転写ニップを通過した後の感光体表面には転写残トナーが付着しているが、本プリンタの各色のプロセスユニット１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋにおいては、この転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段を設けていない。転写残トナーについては、現像装置の現像ローラに回収するクリーナーレス方式を採用している。

以上の基本的な構成を有する本プリンタでは、４つの感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋがそれぞれ、回転によって無端移動する表面に潜像を担持する像担持体として機能している。また、光書込ユニット５０が、一様帯電後の感光体表面に潜像を形成する潜像形成手段として機能している。

次に、本発明者らが行った実験について説明する。図１、図２に示したプリンタにおけるプロセスユニットの色順をＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋにした試験機と、供給槽と現像槽とが別れていない現像装置を有する従来機とを用いて実験を行った。従来機と試験機の装置条件は、感光体線速が、約１２０［ｍｍ／ｓ］、現像ローラとして、抵抗約１Ｅ＋０．７［Ω］で、芯金に肉厚３［ｍｍ］のシリコンゴムで被覆し、さらに表層材で被覆したものを用いた。現像剤層厚規制部材４３Ｙとしては、先端がＬ字状に曲げられ、片持ち支持されたＳＵＳ板を用いた。また、感光体帯電電位：−５００［Ｖ］、露光電位Ｖｒ：−５０［Ｖ］、現像バイアス値Ｖｂ：−１５０〜−３５０［Ｖ］（濃度調整により可変）とした。また、帯電ブラシローラ４Ｙとしては、シャフト直径５［ｍｍ］、外径１１［ｍｍ］、導電性ナイロン繊維を導電性繊維の素材として用いた。導帯電バイアスは、ピーク間電圧：１［ｋＶ］、デューティ：５０［％］、矩形波、周波数：印字時３００［Ｈｚ］、非印加時（ブラシ清掃時）：１０［Ｈｚ］とした。また、導電性シートは、取り外した。

実験内容は、２７［℃］、８０［％ＲＨ］環境で、文字とソリッドとを含む耐久チャートを４色同時にＡ４紙に連続印字した。そして、Ｍ色の単色画像の初期画像に対する色差ΔＥを確認した。なお、色差ΔＥは、マクベス濃度計（装置名：ＲＤ９１４）を用いて測定した。
図３は、実験結果を示す図である。図中点線は、従来機の結果を示すものであり、図中実線は、試験機の結果を示す図である。なお、図中横軸のトナー消費率は、初期の現像装置の重量から実験後の現像装置の重量を差し引くことで、トナー消費量を求め、トナー消費量と初期トナー量とからトナー消費率を計算した。

従来の現像槽と供給槽とが別れていない現像装置の場合は、図３の点線で示すように、現像装置内の全てのトナーに対して逆転写トナーが分散するため、現像装置内にトナーがたくさんある初期の段階においては、逆転写トナーが消費されることがないため、初期に対する色差ΔＥが小さい。しかし、現像装置内のトナーが消費されていくと、現像装置内の逆転写トナーの割合が増えていき、急激に色差が増加してしまい、早期にプリントした画像と、元画像との間で色が異なっていることが視認されるレベルである、初期画像に対する色差ΔＥ５以上まで落ちてしまう。

一方、現像槽と供給槽とを仕切る仕切壁の高さを、供給ローラ４４Ｙ、攪拌部材４５Ｙよりも高くして、現像槽４８Ｙ内のトナーが供給槽４９Ｙ内に逆流しないよう構成した試験機においては、逆転写したトナーは、現像槽内に留まり、供給槽から現像槽内に供給されたわずかなトナーに対して分散するため、積極的に消費される。これにより、初期時においては、色差が急激に増加するが、逆転写トナーが積極的に消費され、また、供給槽からは、逆転写トナーが含有されていないトナーが現像槽へ供給されるため、現像槽内の逆転写トナーの割合が安定し、経時にわたり安定した色差が得られるのである。すなわち、１回の画像形成で消費される逆転写トナー量が、１回の画像形成で逆転写されるトナー量とほぼ同じになるのである。従って、図３の実線に示すように、供給槽から安定してトナーが供給される間は、色差が増加することなく、経時にわたり安定した色再現性を得ることができる。

また、初期時において、色差が急激に増加するが、１００枚プリント後の色差変化率が、（０．９／１００）［ΔＥ／枚］であり、（１／１００）［ΔＥ／枚］以下に抑えられているため、連続画像を行ったときに、最初の画像と最後の画像との間で色が変化しているのを視認できないレベルに抑えることができている。

次に、上記試験機に、材質がＰＶＤＦからなり、厚さ０．１［ｍｍ］、表面抵抗１０^５［Ω／□］の導電性シート４７を、現像領域下流の現像剤が再び現像槽４８Ｙ内へと戻る部分設けて、上述と同様の実験を行った。
このように、導電性シートを設けることで、紙間などの所定のタイミングで帯電ブラシローラから吐き出された逆転写トナーが現像ローラに付着して、現像槽へ回収されるときに、導電性シートによって除電せしめられる。これにより、逆転写トナーを確実に現像槽内に回収することができる。よって、現像ローラに付着した逆転写トナーの一部が現像ローラに残り続け、次の画像に影響を与えることが抑制され、色差の増加を抑制することができる。このように、導電性シートで逆転写トナーを除電して確実に逆転写トナーを現像槽へ回収することで、理由は定かではないが、１００枚形成後の色差変化率を（０．７／１００）［ΔＥ／枚］に減少させることができた。また、逆転写トナーを確実に現像槽内に回収することによって、元画像との間で色が異なっていることが視認されるレベルまで落ちてしまうときのトナー消費率を７５％まで引き上げることができた。

また、導電性シートにトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することで、現像槽へ回収されるトナーに電荷を注入することができ、より確実に現像ローラ上の逆転写トナーを除電することができ、現像槽内へ回収することができた。その結果、初期から１００枚プリント後の色差変化率は、（０．６／１００）［ΔＥ／枚］まで減少させることができ、元画像との間で色が異なっていることが視認されるレベルまで落ちてしまうときのトナー消費率を７８％まで引き上げることができた。

また、導電性シートと現像ローラとのニップ幅を３［ｍｍ］以上に設定することで、逆転写トナーを摩擦帯電できる時間が増えるため、より確実に逆転写トナーを除電することができた。その結果、初期から１００枚プリント後の色差変化は、（０．６／１００）［ΔＥ／枚］まで減少させることができ、元画像との間で色が異なっていることが視認されるレベルまで落ちてしまうときのトナー消費率を７６％まで引き上げることができた。

また、図４に示すように、開口部７０Ｙに逆止弁４１Ｙを設けることで、現像槽内のトナーが供給槽へ逆流するのを防止してもよい。この逆止弁４１Ｙは、ゴムなどの弾性シートで構成され、仕切壁４６Ｙの現像槽側壁面に一端が固定され、他端が、現像槽の上部壁面と当接するようになっている。供給槽内のトナーを現像槽へ供給するときは、供給槽内のアジテータ４５Ｙの回転によって、供給槽内のトナーを開口部７０Ｙに送り込むと、逆止弁が現像槽側へ弾性変形し、供給槽と現像槽とが連通して、供給槽内のトナーが現像槽へ供給される。一方、現像槽内のトナーが押されて、供給槽へ逆流しようとした場合は、現像槽内のトナーによって逆止弁が供給槽側へ押されるため、逆止弁４１Yによって開口部７０Yが塞がれる。これにより、現像槽内のトナーが供給槽へ逆流するのを防止することができる。

このように、逆止弁を設けた構成においても、上述同様、逆転写したトナーを、現像槽内に留まらせることができ、供給槽から、逆転写トナーが含有されていないトナーが現像槽へ供給される。その結果、現像槽内の逆転写トナーの割合を安定させることができ、経時にわたり安定した色差が得られる。従って、供給槽から安定してトナーが供給される間は、色差が増加することなく、経時にわたり安定した色再現性を得ることができる。この逆止弁を設けた構成においては、元画像との間で色が異なっていることが視認されるレベルまで落ちてしまうときのトナー消費率は、８２％であった。また、初期から１００枚プリント後の色差変化率は、（０．１／１００）［ΔＥ／枚］であった。

以上、本実施形態の画像形成装置によれば、複数の像担持体たる感光体と、各感光体上に潜像を形成する潜像形成手段たる光書込みユニットと、互いに異なる色のトナーを用い、トナーを現像剤担持体たる現像ローラの表面上に担持し、現像ローラ表面上トナーによって各感光体上の潜像を現像してトナー像を形成する複数の現像装置とを備えている。また、各感光体に形成されたトナー像を被転写体たる中間転写ベルト上に順次重ね合わせて転写する転写手段たる転写ユニットを備え、転写後の感光体の表面のトナーを、感光体の表面からそれぞれ対応する現像装置の現像ローラの表面に回収させるよう画像形成装置が構成されている。そして、現像装置内のトナー消費率が７０％のときにおける形成画像の
形成画像の前記現像装置内に異なる色のトナーが含まれていないときの形成画像に対する色差ΔEが、５以下となるよう構成されている。これにより、現像装置内のトナー消費率が７０％まで、初期形成画像に対する色差ΔEが５を越えないので、形成された画像の色が、元の画像の色と異なることが視認されるレベル以下にすることができる。よって、長期にわたり色再現性の高い画像を形成することができる。

また、前記現像装置を初めて使用して画像を形成してから１００枚画像を形成するまでにおける前記現像装置を初めて使用して得られた形成画像に対する色差変化率が、（１／１００）［ΔＥ／枚］以下となるよう構成したので、連続画像形成時における最初の画像と最後の画像とで色が変化しているのが視認されないレベル以下に抑えることができる。

また、現像装置は、現像剤を担持して潜像担持体との対向部まで搬送する現像剤担持体たる現像ローラと、現像ローラに現像剤を供給する現像剤供給部材たる供給ローラを有する現像槽と、収容した現像剤を現像槽に供給する供給槽とを備えている。そして、現像槽内のトナーの供給槽への逆流を防止する逆流防止手段を備えている。このように、現像槽と供給槽とに分け、かつ、現像槽内のトナーが供給槽へ逆流しないように構成することで、現像ローラを介して現像槽内へ回収された逆転写トナーが、供給槽へ入り込むのを防止することができる。その結果、逆転写トナーは、供給槽から現像槽内に供給されたわずかなトナーに対して分散するため、供給槽と現像槽とに別れていない現像装置に比べて積極的に逆転写トナーが消費される。また、供給槽からは、逆転写トナーが含有されていないトナーが現像槽へ供給される。そのため、現像槽内の逆転写トナーの割合が安定し、経時にわたり安定した色差が得られる。その結果、現像装置内のトナー消費率が７０％まで、初期形成画像に対する色差ΔEが５を越えないようにすることができ、長期にわたり再現性の高い画像を形成することができる。

また、供給槽が、現像槽に対して水平方向に配置されており、逆流防止手段として、供給槽と現像槽とを仕切り壁の高さを供給ローラまたは、現像槽に配置され、現像槽内の現像剤を攪拌する攪拌部材よりも高くした。これにより、現像槽内で攪拌部材や供給ローラによって攪拌された現像槽内のトナーが供給槽へ逆流するのを防止することができる。

また、逆流防止手段として、現像槽と供給槽とを連通する連通口に現像槽内のトナーの供給槽への逆流を防止する逆止弁を設けることでも、現像槽内で攪拌部材や供給ローラによって攪拌された現像槽内のトナーが供給槽へ逆流するのを防止することができる。

また、現像ローラと感光体とが対向する対向部よりも現像ローラ表面移動方向下流側に、現像ローラに付着したトナーを除電する除電手段を備えた。これにより、現像ローラから現像槽へ回収される転写トナーを除電させることができる。よって、逆転写トナーを確実に現像槽内へ回収させることができ、逆転写トナーが、現像ローラに付着し続けて、次の画像に影響を及ぼすことがない。

また、帯電手段を、現像ローラと接触する導電性シート部材と、導電性シート部材にバイアスを印加するバイアス印加手段とで構成することで、導電シート部材との摩擦帯電効果と、バイアス印加手段による電荷注入効果とによって、より確実に逆転写トナーを除電することができる。

また、導電性シート部材と現像ローラとのニップ幅が、３［ｍｍ］以上とすることで、逆転写トナーを摩擦帯電させることのできる期間を長くすることができ、より確実に逆転写トナーを除電することができる。

また、感光体と、前記現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジを有することで、感光体および現像装置の交換を容易に行うことができる。

本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図。 プロセスユニットの拡大構成図。 従来機における色差変化と、本実施形態に係るプリンタにおける色差変化を示したグラフ。 逆止弁を備えたプロセスユニットの拡大構成図。

符号の説明

１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ プロセスユニット
３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 感光体（像担持体）
４Ｙ 帯電ブラシローラ（帯電部材）
５Ｙ 回転軸部材
６Ｙ 植毛繊維
８Ｙ 補助帯電ローラ
９Ｙ 導電性シート
４０Ｙ 現像装置（現像手段）
４２Ｙ 現像ロール
４４Y 供給ローラ
４８Y 現像槽
４９Y 供給槽

Claims (10)

1. 複数の像担持体と、各像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、互いに異なる色のトナーを用い、前記トナーを現像剤担持体の表面上に担持し、前記現像剤担持体表面上のトナーによって各像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する複数の現像装置と、各像担持体に形成されたトナー像を被転写体上に順次重ね合わせて転写する転写手段とを備え、転写後の前記像担持体の表面のトナーを、像担持体の表面からそれぞれ対応する現像装置の現像剤担持体の表面に回収させるようにした画像形成装置において、
   前記現像装置内のトナー消費率が７０％のときにおける形成画像の前記現像装置内に異なる色のトナーが含まれていないときの形成画像に対する色差ΔEが、５以下となるよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   前記現像装置を初めて使用して画像を形成してから１００枚画像を形成するときにおける前記現像装置を初めて使用して得られた形成画像に対する色差変化率が、（１／１００）［ΔＥ／枚］以下となるよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２の画像形成装置において、
   前記現像装置は、前記現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材とを有する現像槽と、収容した現像剤を前記現像槽に供給する供給槽とを備え、前記現像槽内のトナーの前記供給槽への逆流を防止する逆流防止手段を設けることで、前記現像装置内のトナー消費率が７０％のときにおける形成画像の前記現像装置内に異なる色のトナーが含まれていないときの形成画像に対する色差ΔEが、５以下となるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３の画像形成装置において、
   前記供給槽が、前記現像槽に対して水平方向に配置されており、
   前記逆流防止手段として、前記供給槽と前記現像槽とを仕切り壁の高さを前記現像剤供給部材または、前記現像槽に配置され、前記現像槽内の現像剤を攪拌する攪拌部材よりも高くしたことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４の画像形成装置において、
   前記逆流防止手段として、現像槽と供給槽とを連通する連通口に現像槽内のトナーの前記供給槽への逆流を防止する逆止弁を設けたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項３乃至５のいずれかの画像形成装置において、
   前記現像剤担持体と前記像担持体とが対向する対向部よりも前記現像剤担持体表面移動方向下流側に、前記現像剤担持体に付着したトナーを除電する除電手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６の画像形成装置において、
   前記除電手段を、前記現像ローラと接触する導電性シート部材と、前記導電性シート部材にバイアスを印加するバイアス印加手段とで構成したことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項６または７の画像形成装置において、
   前記除電手段は、前記現像ローラと接触する導電性シート部材を備え、
   前記導電性シート部材と前記現像ローラとのニップ幅が、３［ｍｍ］以上となるように、前記導電性シート部材を前記現像ローラに接触させたことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかの画像形成装置において、
   前記像担持体と、前記現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジを有することを特徴とする画像形成装置。
10. 像担持体と、少なくとも前記像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置とを一体化して画像形成装置に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、
    上記プロセスカートリッジが請求項１乃至９いずれかの画像形成装置に用いられるものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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