JP4641353B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンター、複写機、ファクシミリ等の電子写真記録方式を利用するカラー画像形成装置であって、複数の静電潜像担持体を備え、各静電潜像担持体上に形成された画像を同一の中間転写体または、転写材上に順次重ね合わせることにより、複数色の画像を形成するインライン方式の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真記録方式を利用して転写材にカラー画像を形成する、種々のカラー画像形成装置が考案され、その幾つかが実用化されている。
【０００３】
その代表的な例として、１つの静電潜像担持体である感光体に対して、複数色の現像剤をそれぞれ内包した各現像装置を用いて、感光体上の静電潜像を順次現像できるように配設された方式、具体的には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の現像装置を一体に備える回転現像装置が１つの感光体の近辺に備えられ、共通の感光体上に形成された各色の静電潜像を各々の現像装置が回転して到達した現像位置に於いてトナー像として可視化し、このトナー像が得られる毎に用紙等のシート状の記録媒体である転写材上に転写する工程を繰り返すことにより多色トナー画像を形成する方式の画像形成装置がある。
【０００４】
又、感光体面上に順次各色のトナー像を選択的に重ね合わせ、感光体面上に多色トナー画像を形成し、その後転写材に一括転写する方式の装置も考案されている。
【０００５】
ここで、これらとは別の方式として、静電潜像担持体として複数の感光体を用いて、各感光体に対向して備えられた各色の現像装置により各色のトナー像を別々に形成し、各感光体から転写材上に順次転写しつつ、転写材を搬送させて多色トナー画像を形成する、インライン方式の画像形成装置が提案されている。それぞれの各感光体や現像装置、帯電器、等の画像形成手段がそれぞれの色毎に一体化され画像形成手段（以下「プロセスステーション」という。）とされて、転写材を搬送する転写材担持体の移動方向に従って順次配設される。こうした画像形成装置の別の転写方式を取るものとして、直接転写材にではなく、中間転写体上に順次各色のトナー画像を重ね合わせることにより多色トナー画像を形成し、その後転写材に一括転写するタイプのものもある。又、各プロセスステーションはプロセスカートリッジとして画像形成装置から着脱自在とされることが多い。
【０００６】
インライン方式の電子写真記録方式を利用したカラー画像形成装置の代表的な方式としては、それぞれ一長一短があるが、近年の市場ニーズとも相俟って進む高速化という観点からは、インライン方式が優位であり、転写手段としては、中間体転写方式の方が、様々な転写材種に対応できるので、様々な製品がこの方式で実用化されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のカラー画像形成装置は、小型、軽量、及び低消費電力といったスペックが追求されており、機械は種々な点でよりシンプルな要素で構成されるようになってきている。
【０００８】
静電潜像を現像する方法としては、トナーとキャリアを混合して用いる二成分現像方法と、磁性トナーのみを用いる一成分現像方法とが一般的に知られている。しかし、二成分現像方法はキャリアを用いる点、及び、トナーとキャリアの混合比を調節するいわゆるＡＴＲ機構が必要な点から考えると小型化、軽量化といった要求に矛盾する。
【０００９】
これに対し、特開昭５８−１１６５５９号公報、特開昭６０−１２０３６８号公報、及び特開昭６３−２７１３７１号公報に示される非磁性一成分現像方法は、上記の問題点を解決する現像方法として注目されている。非磁性一成分現像方法はＡＴＲ機構を必要とせず、現像剤と、現像剤担持体、それに接触したブレード等の層厚規制手段との摩擦によって帯電するので、簡易な構成となり、又、磁性一成分現像剤のような高温度転写不良を起こしたりせず、鮮明なカラー画像を形成できるので、良好に実用されている。
【００１０】
しかし、こうした非磁性一成分現像方法において、現像剤担持体上にブレードの如き層厚規制手段により現像剤をコートし、現像剤はブレードあるいは現像剤担持体表面との摩擦により帯電するが、コート層が厚くなると、充分に帯電できない現像剤が存在し、これがカブリや飛散の原因となるため、現像剤は薄層コートされなければならない。ゆえに、ブレードは充分な圧力で現像剤担持体上に圧接されなければならず、このとき現像剤が受ける力は二成分系現像方法や磁性トナーを用いた一成分系現像方法において現像剤が受ける力より大きい。又、非磁性一成分現像方法において、現像剤担持体である現像ローラ上の現像剤の層厚規制手段として、ブレードではなく、現像ローラの回転方向上流側の位置で、現像ローラに当接する弾性ローラを設置して、現像ローラ上の現像に供されずに回収されたトナーを弾性ローラにより剥ぎ取ると共に、現像ローラ上に新たなトナーを供給する方法が知られている。
【００１１】
これらブレード又は弾性ローラを用いた構成においては、現像ローラ上のトナーはブレード及び弾性ローラによって摺擦されるため、これを多数回繰り返すとトナー表面に吸着している外添剤が遊離したり、或いはトナー樹脂中に埋めこまれたりする。このようなトナーの劣化現象は、現像ローラ上のトナーがブレード及び弾性ローラとの摺擦する時間、即ち現像ローラの回転時間が長くなるほど顕著であった。特に、耐久後半では、トナー劣化により、カブリや濃度低下、転写不良といった画像劣化が発生していた。
【００１２】
又、複数色の画像を形成するインライン方式の画像形成装置においては、画像形成の準備段階においての前回転から、画像形成後のクリーニング動作等の後回転が終了するまでの印刷動作の大部分の時間、全ての画像形成手段であるプロセスステーションの感光ドラム及び現像ローラを駆動し、それら感光ドラム、現像ローラは回転速度の変更がなされないため、長時間フル回転したままで、後述のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の現像装置を備える回転現像装置を使用した画像形成方式より、現像剤の劣化が大きかった。
【００１３】
又、トナー劣化を防止するために、インライン方式において前回転から後回転終了までに印刷動作時間内で、画像形成（帯電、現像、転写等）を行っていないプロセスステーションにおいては、感光ドラム及び現像ローラを停止するやり方がある。しかしながら、この方式は、転写材担持体、中間転写体と感光ドラムの相対速度が最も大きくなり、転写材担持体、中間転写体と接している面を停止時間中、局所的に摺擦してしまう。その結果、摺擦によって感光ドラム上に生じた傷により画像不良を生じる問題があった。
【００１４】
又、上述の問題を解決する方法として、印刷動作時間内で、画像形成（帯電、現像、転写等）を行っていないプロセスステーションを転写材担持体、中間転写体と離間状態にし、感光ドラム及び現像ローラを停止する方法がある。しかしながら、この方式は、画像形成装置内の全てのプロセスステーションを、他のプロセスステーションと独立に離間できるようにするため、画像形成装置内に離間機構が必要になり、装置の大型化、コストアップにつながってしまった。
【００１５】
又、現像剤担持体の回転時間は通紙モードによって影響を受け、連続プリント動作が少ないような使用状態において、前回転、後回転が多く入るため現像ローラの駆動時間が長くなる。その結果、使用状況によっては、公称寿命内においてもトナー劣化による激しい画像不良を生じることがあった。
【００１６】
従って、本発明の目的は、インライン方式のカラー画像形成装置において、静電潜像担持体及び現像剤の寿命を極端に短くすることなしに、小型、低コストなカラー画像形成装置を提供することである。
【００１７】
【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、表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体に現像剤を担持搬送して現像を行う回転可能な現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器とを有する現像装置と、
前記静電潜像担持体表面の現像剤を回収するクリーニング手段と、
を有する画像形成手段を複数個備え、複数の該画像形成手段が、所定の方向に搬送されてくる転写材若しくは中間転写体の移動方向に沿って上流側から下流側に順次配設され、前記静電潜像担持体上にそれぞれ形成された色の異なる現像剤像を、前記転写材若しくは前記中間転写体上に順次に転写して多色画像を形成する画像形成装置において、
前記画像形成装置は、前記中間転写体若しくは前記転写材を搬送する転写材担持体上の現像剤を、非現像時に電界により前記静電潜像担持体上に移動させる電界発生手段を有し、
前記中間転写体若しくは前記転写材担持体は、前記静電潜像担持体の現像時の回転速度と同じ速度で回転し、
前記静電潜像担持体と前記現像剤担持体の速度比は一定であり、
非現像時における前記静電潜像担持体の回転速度が、現像時の回転速度より遅い、
ことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１８】
本発明の一実施態様によると、前記画像形成手段が、少なくとも前記静電潜像担持体と前記現像装置を一体として、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとされる。
【００１９】
本発明の他の実施態様によると、非現像時における前記現像剤担持体の回転速度が、現像時における回転速度の２／３以下である。
【００２０】
本発明の他の実施態様によると、非現像時における前記静電潜像担持体の回転速度が、前記中間転写体若しくは前記転写材を搬送する転写材担持体のクリーニング時の移動速度と、前記中間転写体若しくは前記転写材担持体のクリーニング時の移動速度の６％以上の速度差を持つことができる。
【００２１】
【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。
【００２２】
実施例１
図１を用いて本発明に係るカラー画像形成装置の一例である画像形成装置Ａの構成を説明する。同図に示す画像形成装置Ａは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のそれぞれ独立の４個の第１、第２、第３、第４の画像形成手段であるプロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを、転写材Ｐを搬送する転写材担持体としての転写ベルト１０の移動方向（回転方向、矢印方向）の上流から下流側にかけて（同図では右から左にかけて）横一列に配設し、転写ベルト１０の表面に吸着させた転写材Ｐに第１〜第４の各プロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋで形成した異なる色の現像剤像（トナー像）を順次に転写して４色フルカラーの画像形成する、いわゆるインライン方式の画像形成装置である。
【００２３】
第１〜第４のプロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、各色の画像形成手段としての、静電潜像担持体である感光体１ａ〜１ｄ、現像手段４ａ〜４ｄとを一体化して、画像形成装置から着脱自在なプロセスカートリッジとすると、メンテナンス性において好ましい。例えば、図２に示すように、本実施例の画像形成装置Ａから着脱自在のプロセスカートリッジ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄでは、更に、一次帯電手段としての帯電ローラ２ａ〜２ｄ、感光体クリーニング手段６ａ〜６ｂをも一体化して、カートリッジ２０ａ〜２０ｄとされている。
【００２４】
静電潜像担持体である感光ドラム１ａ〜１ｄは、本実施例においては、直径２０ｍｍの負帯電特性のОＰＣ（有機光半導体）感光体が使用されており、それぞれの画像形成時には、矢印Ｒ１方向に１００ｍｍ／ｓｅｃの周速度（プロセススピード）を持って回転駆動される。
【００２５】
各感光ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、一次帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、露光装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、転写部材８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、クリーニングブレード（静電潜像担持体クリーニング手段）６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、が配設されている。
【００２６】
感光ドラム１ａ〜１ｄは回転過程で、一次帯電器である一次帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで露光装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ群による画像露光を受けることによりそれぞれ目的のカラー画像の第１〜第４の色成分像（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック成分像）に対応した静電潜像が形成される。一次帯電ローラ２ａ〜２ｄは、−１．２ｋＶのＤＣ電圧が印加された実抵抗１×１０⁶Ωのローラであり、感光ドラム１ａ〜１ｄに総圧９．８Ｎ（ニュートン）で当接させていて感光ドラム１ａ〜１ｄの回転に伴って従動回転する。この電圧の印加により、感光ドラム１ａ〜１ｄ表面は、−６００Ｖに帯電される。
【００２７】
又、本実施例で用いた露光装置３ａ〜３ｄは、レーザダイオードを用いたポリゴンスキャナであり、画像信号のより変調されたレーザビームを感光ドラム１ａ〜１ｄ上に結像し、静電潜像を形成する。レーザ露光の書き出しは、主走査方向（転写材の進行方向と直角な方向）では各走査ラインごとにＢＤと呼ばれるポリゴンスキャナ内の位置信号から、副走査方向（転写材の進行方向）では転写材搬送路内のスイッチ（不図示）を起点とするＴОＰ信号から、所定の時間だけ遅延させて行うことによって、第１〜第４のプロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋにおいて、常に感光ドラム１ａ〜１ｄ上の同じ位置に露光を行える構成となっている。
【００２８】
次いで、静電潜像は、第１〜第４のプロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより現像される。現像装置４ａ〜４ｄにおいては、現像容器４３の開口部分に、感光ドラム１ａ〜１ｄに対向配置された現像剤担持体としての弾性ローラである現像スリーブ４１を有し、この現像スリーブ４１を介して感光ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像にそれぞれの色のトナーを付着させてトナー像として現像する。各現像装置４ａ〜４ｄ内の現像剤は非磁性トナー、つまり、磁性体を含まないいわゆるノンマグトナー（非磁性一成分現像剤）であり、静電潜像の現像は、非磁性一成分接触現像方式によって行われる。本実施例では、現像装置４ａ〜４ｄの現像スリーブ４１上に付着する現像剤の層厚規制手段としては、現像スリーブ４１の現像位置より回転方向上流で、現像容器４３の開口部分に取り付けられた層厚規制ブレード４２を使用している。
【００２９】
この時、各現像スリーブ４１は、感光ドラム１ａ〜１ｄに対して順方向に、一定値、本実施例では１７０％のプロセススピードで回転し、コントローラの信号によって変更可能な現像バイアスが印加され、これにより現像を行う。
【００３０】
転写材担持体である転写ベルト１０は、駆動ローラ７と従動ローラ９に掛け渡されており、駆動ローラ７の反時計回りの回転により、本実施例では矢印方向感光ドラム１ａ〜１ｄの現像時と同じプロセススピードをもって回転駆動されている。転写ベルトは１×１０¹⁰Ωｃｍに抵抗調整された厚み１００μｍのＰＶＤＦの単層樹脂ベルトを無端状に構成したものであり、背面側の両端部には、ベルトの蛇行や偏りを防止するためのリブが設けられている。
【００３１】
転写部材としては、体積抵抗率１×１０⁵Ωｃｍに調整された転写ローラ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを用いており、転写ベルト１０をその背面から押圧して感光ドラム１ａ〜１ｄ表面に押し付けるようにしている。これら転写ローラ８ａ〜８ｄに転写バイアス電源（不図示）によってプラスの転写バイアスを印加することで、各感光ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像を転写材Ｐ表面に順次に転写していく。
【００３２】
感光ドラム１ａ〜１ｄのクリーニング手段である感光ドラムクリーニングブレード６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、転写材Ｐに転写されないで感光ドラム１ａ〜１ｄ表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去する。更に、クリーニングブレード６ａ〜６ｄは、ジャムによって感光ドラム１ａ〜１ｄに付着したトナーや、転写ベルト１０上に形成されたレジスト検知、濃度検知用のトナーや、ジャム時に転写ベルト１０上に付着したトナーであって感光ドラム１ａ〜１ｄに逆転写されたトナー等を除去するものである。なお、これらをすべて含めて、「不要なトナー」というものとする。
【００３３】
上述構成の画像形成装置において、転写材Ｐは、給紙カセット（不図示）から給紙されて、レジストローラ（不図示）を通過した後、転写入口ガイド（不図示）を通過して転写ベルト１０と接触するようになっている。
【００３４】
上述構成の画像形成装置においては、転写材Ｐが転写ベルト１０に十分に吸着されていることが必要である。
【００３５】
転写材Ｐは、転写入口ガイドを通過して転写ベルト１０に接触することになるが、この時接触点近傍には、吸着部材としての吸着ローラ１１が配設されている。この吸着ローラ１１は、転写ベルト１０が掛け渡されるローラのうちの１個である従動ローラ９との間に転写ベルト１０を挟持するようにして配設されており、画像形成動作中には＋１ｋＶの電圧が印加されていて、転写材Ｐに電荷を与えることにより吸着力を発生させている。この吸着ローラ１１の吸着力により、転写材Ｐは、転写ベルト１０表面に吸着される。
【００３６】
転写ベルト１０との間の吸着力を付与された転写材Ｐは、第１のプロセスステーションＹに入る。この転写材Ｐは、転写部においては、転写ベルト１０背面に設けた転写ローラ８ａによって第１色目のイエローのトナー像が感光ドラム１ａから転写される。本実施例で用いた転写ローラ８ａは、抵抗値を１×１０⁵Ωｃｍに調整された転写ローラ８ａである。この条件下で、転写ベルト１０の回転方向（矢印方向）に沿っての転写ローラ８ａと転写ベルト１０との当接ニップ幅は１．５ｍｍとなっている。転写ローラ８ａには、＋２ｋＶのＤＣバイアスが高圧電源から印加されている。
【００３７】
以下、転写ベルト１０の矢印方向の回転に伴って各プロセスステーションＭ、Ｃ、Ｂｋを通過するごとに、感光ドラム１ｂ、１ｃ、１ｄから異なる色のトナー像が転写されて、転写ベルト１０上で４色のトナー像が重ねられる。
【００３８】
本実施例では、第１〜第４のプロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋにおいて転写ベルト１０上の転写材Ｐに与えられた転写電荷が、転写コントラストに及ぼす影響を吸収するために、転写バイアスを下流側のプロセスステーションにいくにしたがって３００Ｖずつアップさせ、第４のプロセスステーションＢｋでは、２．９ｋＶとなるように設定し、これにより転写不良を防止するようにしている。
【００３９】
転写材Ｐに対する４色のトナー像の転写が終了し、転写ベルト１０の最下流側（後端）から曲率によって分離された転写材Ｐは、その後、不図示の定着器によって表面の４色のトナー像が加熱、加圧されて定着される。これにより、４色フルカラー画像の形成が終了し、転写材Ｐは、画像形成装置Ａ本体外部に排出される。
【００４０】
このような転写ベルト１０を有する画像形成装置Ａでは、ベルト１０両面にトナーが残留付着した場合、転写材Ｐの裏汚れや画像汚れの原因になる。残留トナーとしては、具体的には、紙詰まりや非画像部へのかぶりトナーの付着、或いは、色ずれ制御やトナー像の濃度制御のための色ずれ検知用に、感光ドラム１ａ〜１ｄから転写された色ずれ検出用トナー像等がある。
【００４１】
これらの転写ベルト１０に残留、付着したトナーは、転写ベルトクリーニング手段（クリーニングブレード）１２により除去される。
【００４２】
次に、図３に示すタイミングチャートにより図１の画像形成装置Ａにおける各印加電圧、露光等の画像形成タイミング、及び本発明の特徴部分である感光ドラム１ａ〜１ｄの回転速度の変更について説明する。
【００４３】
画像情報であるコード情報の受信と共に、マイクロプロセッサを含む制御部において、１ページ目のコード情報の画像展開が開始される。１ページ目のコード情報の受信が終わると、同時のタイミングで駆動モータが回転され、感光ドラム１ａ〜１ｄが５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（プロセススピード）で回転駆動される。又スキャナが回転される。
【００４４】
更に駆動モーターの駆動と共に、給紙が開始され、不図示のレジストローラで、転写材Ｐを一旦待機させ、画像情報が展開されるのを待つ。次いで、一次帯電、現像バイアス、転写バイアスが印加され、感光ドラム１表面の帯電状態の均一化や、レーザービームの出力の調整などのための画像形成の準備である前回転が開始される。この後に感光ドラム１上の画像と転写材Ｐとの同期が取れるタイミングで、給紙ローラを駆動して転写材Ｐをレジストローラの位置まで搬送する動作（給紙ピックアップ動作）が行われる。１ページ目の画像展開が終了しても、前回転が終了していなければ、画像データの読み出しは行われないで待機しており、前回転が終わるタイミングで画像データの読み出し、すなわち露光が始まる。
【００４５】
ここで、感光ドラム１ａ〜１ｄの速度変化について説明する。ｔ＝ｔ１の時、即ち、第１プロセスステーションＹにて紙先端位置に対応する感光ドラム１ａが帯電ローラ２ａに接するタイミング（ｔ＝ｔ２）、若しくはそれより速いタイミングで感光ドラム１ａのプロセススピードを１００ｍｍ／ｓｅｃに変更する。これは、感光ドラム１ａの速度を変更することによって感光ドラム１ａの帯電電位が乱れるのを防止するためである。
【００４６】
そして、画像データの読み出しに伴い、露光手段３ａからの、レーザ光を変調することによってトナー画像が感光ドラム１ａに書き込まれる。感光ドラム１ａにレーザ露光で書かれた静電潜像が回転によって現像位置にくるｔ＝ｔ３の時、現像バイアスが印加され、現像が行われる。
【００４７】
感光体１ａ上の書きこまれたトナー画像部分が回転によって転写ベルト上の転写材Ｐとの接触位置にきたｔ＝ｔ４の時に、転写バイアスが印加されてイエロートナー像が転写材Ｐに転写される。
【００４８】
その後、転写材の後端が感光ドラム１ａと転写部材の接触部を通過し終わるタイミングである、ｔ＝ｔ５の時、再び感光ドラム１ａのプロセススピードを５０ｍｍ／ｓｅｃに変更する。
【００４９】
よって、感光ドラム１ａのプロセススピードが高速化される画像形成時間は、画像形成装置Ａが外部からの画像情報を受信してから、それを転写材Ｐに転写し終わるまでの時間、つまりｔ＝ｔ１〜ｔ＝ｔ５までの時間Ｔ’（＝ｔ５−ｔ１）である。
【００５０】
次に、第２ステーションＭについて説明する。第２ステーションＭの感光ドラム１ｂが帯電ローラ２ｂに接するタイミングをｔ７とすると、第１ステーションＹの感光ドラム１ａが帯電ローラ２ａに接するタイミングｔ１との時間差Ｔ（＝ｔ７−ｔ１）は、各プロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ間の距離を転写ベルト１０が移動するのに要する時間である。この時、プロセススピードを変更するタイミング、帯電、現像、転写等にバイアスを印加するタイミングはすべて第１ステーションＹからＴだけ遅れ、第１ステーションＹから第４ステーションＢｋのどの感光ドラム１ａ〜１ｄも、第１ステーションＹの感光ドラム１ａと同じ時間Ｔ’だけプロセススピード１００ｍｍ／ｓｅｃに高速化する。
【００５１】
同様に、図４のタイミングチャートに示されるように、第３、第４ステーションＣ、ＢｋはＴの２倍、３倍だけ第１ステーションよりも遅くなる。
【００５２】
第４ステーション画像形成動作が終了したら後回転を行いジョブを終了する。
【００５３】
従来では、すべての感光ドラム１ａ〜１ｄが第１ステーションＹの画像形成が始まる前の前回転から、第４ステーションＢｋの画像形成が終わって後回転が終了するまでフル回転していた。図４は、画像形成装置Ａと、感光ドラム１ａ〜１ｄのプロセススピード以外は画像形成装置Ａと同様の構成の従来の画像形成装置Ａ’の各感光ドラム１ａ〜１ｄのプロセススピードのタイミングを示したタイミングチャートである。図４のタイミングチャートで示されるように、従来の画像形成装置では、第１ステーションＹの感光ドラム１ａの動作が始まってから第４ステーションＢｋの感光ドラム１ｄの動作が終わるまでのタイミングであるｔ８＝ｔ５＋３Ｔを超えたタイミングまで、つまり、Ｔ’＋３Ｔ以上の時間、プロセススピード１００ｍｍ／ｓｅｃで回転していた。本実施例の方法では感光ドラム１ａ〜１ｄそれぞれがフル回転する時間は、各ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ各々の画像形成動作中のみなので、Ｔ’だけであり、従来より３Ｔ以上短時間である。その各ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ各々の画像形成動作以外の時間、感光ドラム１ａ〜１ｄのプロセススピードは５０ｍｍ／ｓｅｃに低下しており、完全に停止していないので、転写ベルト１０と現像時以外の各感光ドラム１ａ〜１ｄとの回転速度の差は大きくならずに、転写ベルト１０と感光ドラム１ａ〜１ｄの摺擦をやわらげることができる。
【００５４】
以上に説明したように、本実施例では、画像形成時以外の感光ドラム１ａ〜１ｄのプロセススピードを低速化してる。ここで、感光体１ａ〜１ｄの回転速度と現像スリーブ４１の回転速度は常に一定比で、現像スリーブ４１の回転速度は感光ドラム１ａ〜１ｄの回転速度の１７０％を維持しているので、感光ドラム１ａ〜１ｄのプロセススピードと現像スリーブ４１の回転速度は対応している。つまり、画像形成持以外の感光ドラム１ａ〜１ｄのプロセススピードが低速化していることは、その時、現像スリーブ４１の回転速度も低速化しているということなので、トナーの現像ブレード４２との摺擦機会を減らすことができ、トナー劣化による画像不良を抑制することができる。
【００５５】
ここで、非現像時における前記現像スリーブの回転速度が、現像時における回転速度の２／３以下であることが望ましい。これは、非現像時の現像スリーブの回転速度を非現像時の感光ドラムの回転速度に対応させるためであり、２／３以下にすることでトナー劣化による画像不良に対する効果が顕著になるからである。回転速度を２／３以下にすることで、現像ローラ上のトナーがブレード及び弾性ローラと摺擦されることによる温度上昇もおさえられ、温度上昇要因によるトナー劣化も軽減できる。
【００５６】
なお、「非現像時」とは、画像形成装置に外部からが像形成開始信号が入力されて、像担持体や転写材担持体、中間転写体が回転開始されてから（所謂、前回転開始から）、画像形成が終了し、像担持体や転写材担持体、中間転写体の回転が停止されるまで（所謂、後回転終了）の期間Ｉから、印刷動作のうち画像の先端部に対応する部分の像担持体を帯電部材が帯電するタイミングから画像の後端部に対応する像担持体が転写部を通過するまでの期間ＩＩを除いた期間ＩＩＩを指している。
【００５７】
なお、上記期間ＩＩＩの間、転写材担持体、中間転写体は回転を続けているので、非現像時の像担持体の回転速度を、転写材担持体、中間転写体との摺擦による像担持体表面の傷の発生が無視できる程度に現像時よりも遅く設定するのが好ましい。
【００５８】
以上より、インライン方式の画像形成装置において、非現像時における現像担持体の回転速度を、現像時の回転速度より遅くすることによって、非磁性一成分現像方式をとる画像形成装置においても、静電潜像担持体及び現像剤の寿命を極端に短くすることなしに、小型、低コストで、更に、画像形成手段をプロセスカートリッジ化することにより、メンテナンス性に優れた画像形成装置が実現化される。
【００５９】
なお、本実施例における現像剤は非磁性一成分現像剤としたが、磁性一成分現像剤、二成分現像剤を用いても本発明は適用できる。又、現像方法においても、非接触現像方式をも採用できる。
【００６０】
又、現像装置の層厚規制手段としては、ブレード状のものに限らずに、ローラ状のものを用いても、同様の効果が得られる。
【００６１】
実施例２
本実施例の画像形成装置Ｂは、転写ベルト１０のクリーニングブレード１２を有さないことを除いて、実施例１に説明した図１の画像形成装置Ａと同様の構成であり、画像形成装置Ｂが外部からの画像情報を受信する露光等のシステムが作動し始めた時点、図３にて、ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各装置は起動し、各感光ドラム１ａ〜１ｄはプロセススピード５０ｍｍ／ｓｅｃで前回転し始め、各感光ドラム１ａ〜１ｄによるそれぞれのトナー画像形成時には１００ｍｍ／ｓｅｃに高速化され、それぞれのトナー像が転写ベルトに転写された後、再び５０ｍｍ／ｓｅｃに低速化されて転写ベルト１０、感光ドラム１ａ〜１ｄ等のクリーニング動作が終了するまで後回転している。
【００６２】
画像形成装置Ｂは、実施例１で説明した転写ベルトクリーニングブレード１１を使用せず、転写バイアスが印加される転写ローラ８ａ〜８ｄにクリーニングバイアスを印加するバイアスクリーニング方式を採用している。
【００６３】
従って、転写ベルト１０に残留、付着したトナーをクリーニングバイアスによってクリーニングする手段と、後回転時の感光ドラム１ａ〜１ｄのプロセススピードについて説明する。
【００６４】
本実施例においては、転写ベルト１０の不要トナーを感光ドラム１ａ〜１ｄに静電的に逆転写させ、感光ドラム１ａ〜１ｄのクリーニングブレード６ａ〜６ｄでクリーニングする構成となっている。
【００６５】
転写ベルト１０に付着している不要トナーは、正負の両極性のトナーが存在するので、本実施例では、転写ローラ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄに印加する電圧極性を適宜切換えて感光ドラム１ａ〜１ｄに逆転写させクリーニングを行う。即ち、クリーニング時、８ａ、８ｄには正極性の電圧を８ｂ、８ｃには負極性が印加され、感光ドラム１ａ、１ｄには正極性に帯電されているトナーが逆転写され、感光ドラム１ｂ、１ｃには負極性に帯電されているトナーが逆転写される。
【００６６】
この様子を、詳細に説明する。転写ローラ８ａには、転写ベルトクリーニング時においても画像形成時（実施例１では＋２ｋＶ）と同極性の１ｋＶを印加する。クリーニングバイアスを印加するタイミングは、感光ドラム１ａと転写ローラ８ａのニップを転写材Ｐの末端が通過したタイミング（ｔ＝ｔ５）であり、その時、マイクロプロセッサを含む制御部からの信号により転写バイアスからクリーニングバイアスに切り替える。それにより、トナーの正規の帯電極性とは逆極性になってしまったトナーを感光ドラム１ａに転写させ、クリーニングブレード６ａにより廃トナー容器に回収する。
【００６７】
次に、転写ローラ８ｂによってクリーニングバイアスを印加する。転写ローラ８ｂには、画像形成時（実施例１では＋２．３ｋＶ）と逆極性の−１．５ｋＶを印加し、感光ドラム１ａに回収されなかった負極性に帯電したトナーを感光ドラム１ｂに逆転写させ、クリーニングブレード６ｂにより廃トナー容器に回収する。転写ローラ８ｂへのクリーニングバイアスを印加するタイミングは、感光ドラム１ｂ、転写ローラ８ｂ、ニップを転写材の末端が通過したタイミング（ｔ＝ｔ８）であり、マイクロプロセッサを含む制御部からの信号により、転写ローラ８ｂに印加されるバイアスを転写バイアスからクリーニングバイアスに切り替える。
【００６８】
しかし、転写ベルト１０上の不要トナー量が多い時は、すべてのトナーを回収することができない。そこで、転写ローラ８ｃ、８ｄでも同様に、−１．５ｋＶ、＋１．０ｋＶを印加する。
【００６９】
ここで、感光ドラム１ａ〜１ｄがクリーニング動作時において、図５の、従来のクリーニングバイアスを用いた画像形成装置Ｂ’のタイミングチャートに示されるように、第４のステーションＢｋにおけるクリーニングバイアスが印加し終わるタイミング（ｔ＝ｔ９）の後まで、つまり、前回転から後回転終了まで、現像時と同様のプロセススピードでフル回転している状態では、トナーは、経時的、装置内の温湿度によって、トナーの特性が大きく変化することがあり、経時的な変化によるトナーの小粒化や帯電能力の劣化などで電界の影響を受け難くなり、こうした転写ベルトクリーニング機構において、感光ドラム１ａ〜１ｄへの逆転写がし難くなりクリーニング能力が低下し、転写ベルト１０のクリーニング不良が発生することがあった。
【００７０】
そこで、本実施例の画像形成装置Ｂにおいては、図５のタイミングチャートを参照すれば理解されるように、転写ローラ８ａ〜８ｄへのクリーニングバイアスの印加は、実施例１で説明したトナー劣化を軽減するために、感光ドラム１ａ〜１ｄ及び、現像スリーブ４１のプロセススピードを落としている状態において実施する。即ち、転写ベルト１０と感光ドラム１ａ〜１ｄの周速差が生じた状態で転写ベルト１０のクリーニングを行っている。
【００７１】
図６に１枚印刷動作を行った後の、転写ベルト１０上に残留するトナーの濃度と、転写ベルト１０と感光ドラム１ａ〜１ｄの周速差関係を示す。
【００７２】
このグラフにおいて、周速差は、
周速差＝（転写ベルトの移動速度−感光ドラムの回転速度）／転写ベルトの移動速度
にて計算されたものである。
【００７３】
この結果から、転写ベルト１０のクリーニング性は、転写ベルト１０に対して、感光ドラム１ａ〜１ｄを早回ししても遅回しにしてもほとんど変わらず、転写ベルト１０と感光ドラム１ａ〜１ｄの周速差に依存することがわかる。転写ベルト１０に対して、感光ドラム１ａ〜１ｄのクリーニングを効率よく安定して行うには、周速差は少なくとも６％、好ましくは１０％以上であることが図６より必要である。
【００７４】
このように、画像形成装置Ｂにおいては、転写ベルト１０と感光ドラム１ａ〜１ｄの間に周速差を設けて、転写ベルト１０上のトナーを摩擦力によって強制的に動かすことによって、転写ベルト１０とファンデルワールス力の影響を弱め、転写ローラ１０により電荷付与が行われるので、無極性のトナーが減少し、より電界の影響を強く受けるようになり、クリーニング能力を高めることができる。
【００７５】
従って、転写ベルトのクリーニング手段として、クリーニングバイアス方式を用いた画像形成装置にて、感光ドラムと転写ベルトの回転速度に周速差を設けることで、転写ベルトのバイアスクリーニング効果を上昇させ、転写ベルト専用のクリーニング装置（クリーニングブレード、廃トナー容器）を設ける必要がなくなり、設計上の自由度が増え、画像形成装置のローコスト化が行える。
【００７６】
なお、クリーニングバイアスは、転写ベルト上の各極性の転写残トナーを共に効率よくクリーニングできればよく、本実施例においては、転写ローラ８ａ、８ｄに＋１．０ｋＶ、転写ローラ８ｂ、８ｃに−１．５ｋＶのクリーニングバイアスをかけたが、どのステーションの転写ローラにどちらの極性のクリーニングバイアスをかけるか、又、クリーニングバイアスの大きさはこれに限るものではない。
【００７７】
実施例３
又、画像形成装置の転写形態は図２に示した画像形成装置Ａの構成のものに限らず、図７の画像形成装置Ｃのように、中間転写体１０’にトナー画像を一次転写して重ね合わせることにより多色トナー画像を形成し、その後転写材Ｐに一括して二次転写するタイプのものにも適用できる。
【００７８】
中間転写ベルト１０’を用いた画像形成装置とされるカラー電子写真装置は、転写材になんら加工、制御（例えばグリッパーに把持する、吸着する、曲率をもたせる等）を必要とせずに中間転写ベルトから画像を転写することができるため、封筒、ハガキ、ラベル紙等、薄い紙（４０ｇ／ｍ²紙）から厚い紙（２００ｇ／ｍ²紙）まで、幅の広狭、長さの長短、あるいは厚さの厚薄によらず、転写材を多種多様に選択することができるという利点を有し、様々な製品がこの方式で実用化されている。
【００７９】
図７を参照して、中間転写体を用いたインライン方式の画像形成装置の一構成例を説明する。図７には、カラー画像形成装置として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像剤を内包する現像装置４ａ〜４ｄに対向配設された静電潜像担持体である感光体ドラム１ａ〜１ｄを、中間転写体である中間転写ベルト１０’移動方向に順次配設して、各現像装置４ａ〜４ｄが有する現像剤により各ドラム１ａ〜１ｄ上に現像された各色のトナー画像を中間転写ベルト１０’上に順次転写しつつ、転写ベルト１０上にイエロー、マゼンタ、シアンにブラックを加えた４色のトナーによりフルカラー画像を得る、４連ドラム方式の画像形成装置Ｃ（以下、インラインカラープリンタ）の概略断面図を示す。
【００８０】
図７において、無端状の中間転写ベルト１０’が、駆動ローラ７と従動ローラ９に懸架され、回転ドラム１ａ〜１ｄの回転方向と逆の方向（図中矢印の時計の逆方向）に回転しており、感光体ドラム１ａ〜１ｄは、上記中間転写ベルト１０’に対向して直列に４個配置されている。又、各色の画像形成手段のプロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、感光ドラム１ａ〜１ｄ、帯電手段２ａ〜２ｄ、露光手段３ａ〜３ｄ、現像手段４ａ〜４ｄから構成され、それらはそれぞれ感光体ドラム１ａ〜１ｄの周辺に配設されている。
【００８１】
即ち、図７の画像形成装置Ｃにおいては、中間転写ベルト１０’の移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のそれぞれ独立の４個の第１、第２、第３、第４の画像形成手段であるプロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋが設けられている。各色のプロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、それぞれ感光体である感光ドラム１ａ〜１ｄ、現像装置４ａ〜４ｄ、帯電手段２ａ〜２ｄ、露光手段３ａ〜３ｄ、感光ドラムクリーニング手段であるクリーニングブレード６ａ〜６ｄ、及び転写部材８ａ〜８ｄで構成され、現像装置４ａ〜４ｄの現像装置にそれぞれＹ，Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色トナーが内包されている点を除き、同様な構成を有している。
【００８２】
ここで、画像形成動作について以下に記す。各帯電手段である帯電ローラ２ａ〜２ｄにより均一に帯電された感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面に、パーソナルコンピュータ等のホストからの画像データに応じて変調されたレーザビームが露光手段３ａ〜３ｄより照射され、各色に対して所望の静電潜像が得られる。この潜像はこれと対向して配設されている各色のトナーを内包した現像装置４ａ〜４ｄにより、現像部位で反転現像されトナー像として可視化される。このトナー像は、中間転写ベルト１０’に順次一次転写され、中間転写ベルト１０’上に形成された各色の合成トナー像は、不図示の給紙手段により給紙されて搬送手段により搬送されてくる転写材Ｐ上に、中間転写ベルト１０’の移動方向でプロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの下流の位置にて当接し、転写材Ｐを挟持搬送している２次転写部材である２次転写ローラ１３に印加される２次転写バイアスによって転写される。このカラートナー画像は不図示の定着装置によって溶融定着され、転写材Ｐ上に永久定着され所望のカラープリント画像が得られる。
【００８３】
各プロセスステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの感光ドラム１ａ〜１ｄ、及び現像スリーブ４１の回転速度については、実施例１にて説明したものと、同様の挙動を示し、現像スリーブ４１の回転速度を低速化させることで、トナーの現像ブレード４２との摺擦機会を減らすことができ、トナー劣化による画像不良を抑制することができ、ドラム寿命を極端に短くすることなしにトナーの長寿化を行え、小型、低コストな、更に幅広い転写材に適用できるカラー画像形成装置が実現できる。
【００８４】
画像形成装置Ｃにおいても、第１〜第４のプロセスステーションを図２に示されるようなプロセスカートリッジにすることが好ましい。
【００８５】
又、中間転写ベルトのクリーニング手段は、実施例１のようなブレードによるものでも差し支えないが、実施例２に示したバイアスクリーニング方式をとる事も可能であり、実施例２と同様に、中間転写ベルトのバイアスクリーニング効果が期待できる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非磁性一成分現像方法にても、静電潜像担持体寿命を極端に短くすることなしにトナーの長寿化を行え、小型、低コストな画像形成装置が実現でき、更に、バイアスクリーニング効果を上げる、といった効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置Ａの構成図である。
【図２】画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジの断面図である。
【図３】本発明の画像形成装置の画像形成手段のタイミングチャートである。
【図４】本発明の画像形成装置Ａと従来の画像形成装置Ａ’のプロセススピードにおけるタイミングチャートである。
【図５】本発明の画像形成装置Ｂのプロセススピード、転写ベルトクリーニング手段及び、従来の画像形成装置微Ｂ’のプロセススピードにおけるタイミングチャートである。
【図６】中間転写ベルトの残留トナー濃度と、中間転写ベルトと感光ドラムの周速差（％）のグラフである。
【図７】本発明の画像形成装置Ｃの構成図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ 感光ドラム（静電潜像担持体）
４ａ〜４ｄ 現像装置
６ａ〜６ｄ 感光ドラムクリーニングブレード（クリーニング手段）
８ａ〜８ｄ 転写ローラ（転写部材）
１０ 転写ベルト（転写材担持体）
１０’ 中間転写ベルト（中間転写体）
１２ 転写ベルトクリーニングブレード（クリーニング手段）
２０ａ〜２０ｄ プロセスカートリッジ
４１ 現像スリーブ（現像剤担持体）
４２ 現像ブレード（層厚規制手段）
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ プロセスステーション（画像形成手段）

Claims (4)

1. 表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体と、
   前記静電潜像担持体に現像剤を担持搬送して現像を行う回転可能な現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器とを有する現像装置と、
   前記静電潜像担持体表面の現像剤を回収するクリーニング手段と、
   を有する画像形成手段を複数個備え、複数の該画像形成手段が、所定の方向に搬送されてくる転写材若しくは中間転写体の移動方向に沿って上流側から下流側に順次配設され、前記静電潜像担持体上にそれぞれ形成された色の異なる現像剤像を、前記転写材若しくは前記中間転写体上に順次に転写して多色画像を形成する画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、前記中間転写体若しくは前記転写材を搬送する転写材担持体上の現像剤を、非現像時に電界により前記静電潜像担持体上に移動させる電界発生手段を有し、
   前記中間転写体若しくは前記転写材担持体は、前記静電潜像担持体の現像時の回転速度と同じ速度で回転し、
   前記静電潜像担持体と前記現像剤担持体の速度比は一定であり、
   非現像時における前記静電潜像担持体の回転速度が、現像時の回転速度より遅い、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 非現像時における前記静電潜像担持体の回転速度が、前記中間転写体若しくは前記転写材を搬送する転写材担持体のクリーニング時の移動速度と、前記中間転写体若しくは前記転写材担持体のクリーニング時の移動速度の６％以上の速度差を持つことを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 非現像時における前記現像剤担持体の回転速度が、現像時における回転速度の２／３以下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。
4. 前記画像形成手段が、少なくとも前記静電潜像担持体と前記現像装置を一体として、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとされることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。

Images