JP5061750B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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特許文献1,2には、回転式現像装置の各現像器の動作タイミングを規定し、感光体に対して現像器が離間してから次の現像器が当接するまでの時間を、複数の現像器間で夫々異なるようにする技術が開示されている。
また、特許文献3には、回転式現像装置において回転保持体に対して現像器を不均等配置した態様が開示されている。
請求項4に係る発明は、請求項1に係る画像形成装置において、前記切替速度可変手段が、各現像器の切替速度の最大値を調整することで各現像器の切替時間を規定することを特徴とする画像形成装置である。
特に、像保持体に対する現像剤保持体の接触タイミングを略同等に設定でき、現像器の振動のばらつきを低減できる分、振動のばらつきに起因する画像欠陥をより有効に抑制することができる。
更に、現像器の振動に伴う可視像の転写動作への影響及び現像器の振動に伴う静電潜像の書込動作への影響を低減することができる。
更にまた、像保持体の回転速度変化に応じて各現像器の切替選択動作の最適化を容易に実現することができる。
請求項2に係る発明によれば、切替選択手段による現像器の切替時間を容易に設定することができる。また、各色間で像保持体に対する現像器のトラッキング圧の変化点を同等にでき、転写時の色ずれを低減することができる。
請求項4に係る発明によれば、切替速度の最大値を調整することで所望の切替時間を簡単に規定することができる。
◎実施の形態モデルの概要
図1は画像形成装置の実施の形態モデルの概要を示す。
同図において、画像形成装置は、静電潜像を保持する像保持体1と、この像保持体1に保持された静電潜像を単色又は複合色で可視像化するように一方向に回転可能な回転保持体4に複数の現像器3(3a〜3d)を搭載し、各現像器3が現像位置P1及び現像位置P1以外の待機位置P2〜P4にて回転停止すると共に、現像器3が現像位置P1に回転停止した状態で当該現像器3が現像可能に駆動する回転式現像装置2と、この回転式現像装置2を制御する現像制御装置10とを備えたものである。
この種の回転式現像装置2は、作像ジョブが行われない場合には全ての現像器3が現像位置P1に対向しないような初期待機位置(図示せず)に現像器3を初期待機させるようになっており、像保持体1への不必要なトナー及びキャリアの流出や現像剤の溜まりなどを防止し、各現像器3の現像性能を良好に保つように配慮されていることが多い。
ここで、現像器3の少なくとも一つが回転保持体4に対して不均等配置される要因としては、例えば回転保持体4に現像剤を補給するための現像剤補給容器8が配置され、かつ、現像剤の使用頻度に応じて現像剤補給容器8の容量を異ならせる場合が挙げられる。この場合には、例えば現像器3aに付設された現像剤補給容器8の容量が他の現像器3(3b〜3d)の現像剤補給容器8よりも大きい場合には、その設置スペースが嵩むことから、隣り合う現像器3(例えば3a〜3d)間の周方向距離βが他の現像器3間の周方向距離αよりも長くなってしまい、各現像器3が不均等配置されることになるのである。
尚、不均等配置される現像器3は一つに限られるものではなく、複数の場合をも含む。
また、接触時又は離間時における現像器3の振動ばらつきを防止するという技術的課題を解決するという観点から、現像剤保持体5は像保持体1に対して位置規制部材6(トラッキングロール等)を介して接触離間可能であることを前提としている。
ここで、切替選択手段11における‘複合色で可視像化するモード’は通常フルカラーであるが、例えば黒を含む二色モードなども含む。
また、切替選択手段11は現像器3の一連の切替選択動作過程を実現するものであり、回転保持体4の回転動作に加えて現像位置での現像剤担持体の接触離間動作も含む。
更に、切替速度可変手段12は切替選択手段11による各現像器3の切替速度を変更するものであるが、その変更態様は少なくとも隣り合う現像器3間の周方向距離が長い場合に短い場合に比べて速くなるようにすることを要し、現像器3間の位置関係によらず、切替時間を略等しくなる方向に調整するものであればよい。
また、可視像の転写動作への影響を考慮すると、切替選択手段11は、隣り合う現像器3の切替選択時における像保持体1に対する現像剤保持体5の接触動作タイミングを、像保持体1上の切替前の現像器3による可視像の転写動作終了後に設定するものが挙げられる。
更に、静電潜像の書込動作への影響を考慮すると、切替選択手段11は、隣り合う現像器3の切替選択時における像保持体1に対する現像剤保持体5の接触動作タイミングを、像保持体1への静電潜像の書込動作前に設定するものが挙げられる。
更に、現像器3の切替時間を短縮する手法としては、現像器3を切替選択する場合の立ち上がり、立ち下がり時の加速度を大きく設定することが考えられるが、この加速度を大きくすると、現像剤保持体5の接触又は離間動作に伴う衝撃力が増大する懸念があるため、これを抑制するという観点からすれば、切替速度可変手段12は、立ち上がり又は立ち下がり時の加速度が各現像器3の切替選択時に略同等になるように各現像器3の切替速度を変更する態様が好ましい。
更にまた、前記のような加速度を大きくしないで、現像器3の切替時間を短縮するには、切替速度可変手段12としては、各現像器3の切替速度の最大値を調整することで各現像器3の切替時間を規定するようにすることが好ましい。
また、現像器3の切替選択動作時間は像保持体1の回転速度変化に応じて変わるため、現像器3の切替選択動作をスムースに行わせるには、切替速度可変手段12は、像保持体1の回転速度変化に応じて各現像器3の切替速度を変更可能とするものが好ましい。
◎実施の形態1
―画像形成装置の全体構成―
図2は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態1を示す。
同図において、画像形成装置は、電子写真方式を用いた作像部21と、この作像部21の下部に設けられ且つ前記作像部21に記録材Sを供給する記録材供給部22と、前記作像部21の上部に設けられて原稿画像を読み取る画像読取部23とを備えている。
本実施の形態において、作像部21は、例えば感光体などの像保持体30と、この像保持体30を帯電する帯電器31と、帯電された像保持体30静電潜像を書き込む露光装置32と、この像保持体30に形成された静電潜像を例えば単色又はフルカラー用のトナーにて可視像化する回転式現像装置40と、像保持体30上のトナー像を記録材Sに転写する前に中間的に保持する中間転写体33と、この中間転写体33に像保持体30上のトナー像を一次転写させる一次転写器34と、像担持体30上の残留トナーを清掃する清掃装置35と、記録材Sに対して中間転写体33上のトナー像を二次転写させる二次転写器36と、記録材S上に転写されたトナー像を定着する定着器37とを備えている。
更に、この作像部21には、記録材供給部22から供給された記録材Sを搬送可能な搬送部材(搬送ロールや搬送ベルト)38が適宜配設され、定着済みの記録材Sを排出収容する記録材排出受け39が配設されている。尚、符号45は中間転写体33の残留トナーを清掃する中間清掃装置である。
ここで、本実施の形態では電子写真方式を採用しているが、像保持体30としては静電潜像を保持して回転式現像装置40にて可視像化するものであればよく、誘電体などを用い、この誘電体に帯電器やイオンなどの書込装置にて静電潜像を書き込むようにしてもよい。
また、記録材供給部22は、記録材Sが収容される複数の記録材収容器24を有し、この記録材収容器24に付設されたフィーダ25にて記録材Sを順次繰り出し、適宜数の搬送部材26にて作像部21へ供給するものである。
更に、画像読取部23は原稿台27上の原稿を読取り、その光学情報を光電変換素子28を介して電子情報に変換するようにしたものである。尚、図2中、符号29は各種情報を表示する表示器である。
回転式現像装置40は、図3に示すように、回転可能な回転保持体41を有し、この回転保持体41に複数の現像器50(具体的には50a〜50d)を搭載している。この各現像器50は例えばブラック(K)、イエロ(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の四色の二成分現像剤を使用するものである。
特に、本実施の形態では、回転式現像装置40は、各現像器50の設定位置として、像保持体30に対向する部位を現像位置P1とし、回転保持体41の回転方向の反対方向に向かって所定角度毎に待機位置P2〜P4として設定すると共に、回転式現像装置40非使用時にはいずれの現像器50も現像位置P1に対向しない初期待機位置P0を設定したものである。
このような現像器50(50a〜50d)の不均等配置は現像器50の大きさが異なることに依存するものであり、本例では、使用頻度の高いブラック(K)現像器50aの現像剤補給容器80が他の現像器50b〜50dに比べて大きいため、ブラック(K)現像器50aの設置スペースが他の現像器50b〜50dに比べて大きく確保されている。
本実施の形態において、現像器50は、例えば図4及び図5に示すように、現像位置P1にて像保持体30に対向して開口し且つ各色成分トナー及びキャリアを含む現像剤が収容される現像容器51を有し、この現像容器51の開口に面した部位にロール状の現像剤保持体52を回転可能に配設すると共に、現像容器51の現像剤保持体52の背面側には現像剤保持体52の回転軸方向に沿って一対の撹拌搬送部材53,54を回転可能に配設し、この撹拌搬送部材53,54間に位置する現像容器51に仕切り板55を設けると共に、この仕切り板55の両端付近に現像剤の通過口56,57を開設し、撹拌搬送部材53,54で搬送する現像剤が前記通過口56,57を介して循環する現像剤循環経路58を確保するようにしたものである。
ここで、現像剤保持体52は回転可能な非磁性筒体52aの内部に適宜数の磁極が配列された磁極部材52bを固定的に設けたものであり、この現像剤保持体52には現像域へ搬送する現像剤の層厚を規制する層厚規制部材59が所定の間隙で対向配置されている。
また、一対の撹拌搬送部材53,54は例えば回転軸体60の周囲に螺旋状羽根61,62を設けたものが用いられており、撹拌搬送部材53,54の螺旋状羽根61,62は同一方向に回転した場合に現像剤の搬送方向が逆方向になるように形成されている。
尚、撹拌搬送部材53,54の両端部には通過口56,57を介して現像剤を循環搬送可能にするための逆方向螺旋状羽根63,64が設けられている。
更に、本実施の形態では、現像器50は現像剤補給機構70を備えている。本実施の形態では、後述する現像剤排出機構を付加する態様であるため、補給現像剤としてはキャリアが含まれるトナーが用いられている。
この現像剤補給機構70は、現像容器51の現像剤循環経路58の長手方向に沿って現像剤保持体52から離れた側に現像剤補給経路71を設け、この現像剤補給経路71に沿って現像剤搬送部材72を回転可能に配設すると共に、現像剤搬送部材72による現像剤の搬送方向下流側には現像剤補給経路71と前記現像剤循環経路58との間の受渡口73を設けるようにしたものである。
この現像剤搬送部材72は撹拌搬送部材53,54と同様に回転軸体75の周囲に螺旋状羽根76を設けたものであり、この螺旋状羽根76は駆動停止状態で回転保持体41が回転すると現像剤補給経路71内にて受渡口73から離間する方向に現像剤が移動可能であるように形成されている。
更にまた、現像剤補給経路71の現像剤搬送方向上流側には現像剤補給口74が設けられており、この現像剤補給口74には現像剤補給容器80が接続されている。
この現像剤補給容器80は例えば円筒状をしており、内部が収容室と回収室とに分かれており、収容室の内部には螺旋バネ状搬送部材が設けられ、現像剤補給口74を介して現像剤補給経路71に現像剤を補給するようになっている。
特に、本実施の形態では、現像剤補給容器80は、ブラック(K)現像器50aに付設されるものが他の現像器50b〜50dに付設されるものに比べて大きく設定されている。
また、本実施の形態では、現像器50は余剰現像剤が排出可能な現像剤排出機構90を備えている。
この現像剤排出機構90は、図5及び図6(a)(b)に示すように、現像剤循環経路58のうち現像剤保持体52から離れた側の撹拌搬送部材54が収容される部分で且つ通過口56に対向した現像容器51の側壁に設けられている。
この現像剤排出機構90は現像容器51の側壁の適宜位置に開口した現像剤排出口91を有し、この現像剤排出口91には開閉蓋92が回転可能に設けられている。この開閉蓋92は現像剤循環経路58内の現像剤が増加し、その現像剤の増加量が所定量を超えた場合に現像剤排出動作を補助すると共に、回転保持体41回転時に現像器50の姿勢が変わった際に現像剤の過剰な排出を防止するように閉じた状態になるものである。
更に、本実施の形態では、現像器50は、図7に示すように、現像位置P1にて像保持体30と現像剤保持体52との相対位置関係が位置規制可能な位置規制機構95を備えている。
この位置規制機構95は、例えば現像剤保持体52の両端に位置規制ロール96,97を同軸に設け、像保持体30に前記位置規制ロール96,97を接触させることにより、像保持体30と現像剤保持体52との間の間隙gを一定に規制するものである。
尚、一方の位置規制ロール96は例えば現像器50全体を押圧するスプリング等の付勢部材98にて像保持体30側に押圧付勢され、他方の位置規制ロール97は駆動伝達機構103を介して現像剤保持体52に回転駆動力が作用するときに、その回転駆動力の作用方向に向かって像保持体30側に押圧付勢されるようになっている。
図8は本実施の形態に係る回転式現像装置に対する制御系を示す。
同図において、符号100はマイクロコンピュータ等からなる制御装置であり、回転式現像装置40の駆動制御及び濃度制御を行うものである。
回転式現像装置40の駆動制御の対象は、回転保持体41をギア等の駆動伝達機構101を介して駆動する駆動モータ102、現像位置P1にて現像器50の現像剤保持体52、撹拌搬送部材53,54、現像剤搬送部材72をギアやクラッチ等の駆動伝達機構103を介して駆動する駆動モータ104であり、操作部110からの作像モード(単色黒モード(BWモード)、フルカラーモード(FCモード))等の指示信号や回転保持体41が回転したことを検知する回転検知器120からの信号を制御装置100にて受け取り、各駆動モータ102,104に対して所定の駆動制御信号を送出するようになっている。尚、回転検知器120としては、回転保持体41の回転動作を検知するエンコーダなどが用いられる。
また、回転式現像装置40の濃度制御は、例えば現像器50内の現像剤のトナー濃度が検知可能な濃度検知器(例えば透磁率を検知する検知器などを使用)130から現像剤内のトナー濃度を把握し、これに基づいて現像剤補給動作を制御するものである。
尚、濃度検知方式としては、現像器50内の現像剤から直接検知する方式に限られず、例えば図8に二点鎖線で示すように、像保持体30に画像濃度検知パターンを形成し、これを光学式の濃度検知器131で検知するようにしてもよい。
特に、本実施の形態では、制御装置100は、回転式現像装置40に対して図9に示す切替選択制御処理を実行するようになっている。
同図において、制御装置100は、先ず作像モードをチェックし、現像器50(50a〜50d)の切替選択手順を決定する。
例えばフルカラーモードでは、現像器50(50a〜50d)をイエロ(Y)→マゼンタ(M)→シアン(C)→ブラック(K)の順に切替選択することを決定する。
そして、制御装置100は、切替選択がシアン(C)→ブラック(K)であるか否かを判断し、シアン(C)→ブラック(K)である場合には、両現像器50(50d,50a)間の周方向距離がβ(>α)であるから、切替速度をvβ(>vα)に設定する。
一方、切替選択がシアン(C)→ブラック(K)以外である場合には、イエロ(Y)→マゼンタ(M)、マゼンタ(M)→シアン(C)、シアン(C)→ブラック(K)のいずれかであると判断し、この場合、両現像器50間の周方向距離がαであるから、切替速度をvαに設定する。
例えば図10に示すように、所定の色(例えばイエロ(Y))による先の作像工程が行われていると仮定すると、作像工程では、露光装置32(図10ではROSと略記)による画像書込処理が行われ、しかる後、回転式現像装置40のイエロ(Y)現像器50b(図10ではDeveと略記)による現像処理が行われ、しかる後、一次転写器34(図10では1stBTRと略記)による一次転写処理が行われる。
そして、前記イエロ(Y)現像器50bによる現像処理が終了すると、回転式現像装置(図10ではRotaryと略記)40の回転保持体41が回転し、現像器50の切替選択(本例ではイエロ(Y)現像器50b→マゼンタ(M)現像器50cへの切替選択)が行われる。
このとき、現像器50の切替速度はvαに設定されることになるが、この切替速度vαは少なくとも以下の制限条件を満たすように選定される。
つまり、前者の制限条件を満たさない場合(図10実線で示す)には、次のマゼンタ(M)現像器50cが現像位置P1にて像保持体30に位置規制機構95を介して接触するときに、現像器50bが振動することになるが、この振動がイエロ(Y)の一次転写器34による一次転写処理に影響し、画像欠陥としての横すじが発生する懸念がある。
一方、後者の制限条件を満たさない場合(図10点線で示す)には、次のマゼンタ(M)現像器50cの切替選択時における振動がマゼンタ(M)の露光装置32による画像書込処理に影響し、画像欠陥としてのインパルスバンディングが発生する懸念がある。
このとき、現像器50の切替速度はvαに代えてvβに設定されることになるが、この切替速度vβも少なくとも以下の制限条件を満たすように選定される。
この場合の制限条件としては、シアン(C)現像器50dからブラック(K)現像器50aへの切替選択動作の終了時点が一次転写器34による一次転写動作の終了後であり、かつ、シアン(C)現像器50dからブラック(K)現像器50aへの切替選択動作の終了時点が次の色の作像工程の露光装置32(図10ではROSと略記)による画像書込処理が開始される前のOK領域であることが必要である。
仮に、このような現像器50の切替選択を行う場合には、切替速度をvαのまま使用すると仮定すると、現像器50間の周方向距離がαからβへ長くなる分、現像器50の切替時間が嵩むという状況になり、特に、次の色の作像工程の露光装置32による画像書込処理に影響する懸念が高くなる。
例えば作像モード(例えばフルカラー標準モード、フルカラー高画質モード)によって像担持体30の回転速度が変化すると、各色の作像工程時間が変化すると共に、各作像工程間の時間も変化する状況が起こり得る。
このとき、像保持体30の回転速度(作像工程速度:プロセス速度に相当)が作像モードに応じて変化した条件にて現像器50の切替速度vα、vβが上述した制限条件を満たさない場合には、制限条件を満たすように前記切替速度vα、vβを前記プロセス速度変化に応じて可変設定することが好ましい。
本実施の形態では、現像器50の切替選択動作は、現像処理が終了した現像器50を現像位置P1から離間させ、前記現像位置P1に次に使用する現像器50を位置規制機構95を介して接触配置するものである。
このとき、現像器50の切替選択動作は、図11(a)に示すように、図8の駆動モータ102をオン(図11のRotary_Mot_ON)させた後に、予め電力供給可能なスタンバイ状態(図11のRotary_Mot_Hi_LowをHiレベル)に設定し、前の作像工程での画像(前Image)の書込処理が終了した後に、切替選択動作指定用のタイミング制御信号(図11のRotary_Mot_Clock)を送出することにより行われる。
本実施の形態では、前記タイミング制御信号(図11のRotary_Mot_Clock)は、各現像器50のいずれの切替選択時(ブラック(K)→イエロ(Y)、イエロ(Y)→マゼンタ(M)、マゼンタ(M)→シアン(C)、シアン(C)→ブラック(K))でもその駆動開始タイミングを同じとし、かつ、略同等の駆動時間(切替時間)を有するものである。
このため、本実施の形態では、各現像器50(50a〜50d)の切替選択動作に伴う像保持体30への離間及び接触動作タイミングが略同等になり、その分、現像器50の振動のばらつきが少なくなり、各作像工程による画像の位置ずれは少なく抑制される。
このような比較の形態にあっては、シアン(C)→ブラック(K)の現像器50の切替選択動作に駆動開始タイミングが他の色間の現像器50の切替選択動作に比べてXだけ遅れているため、離間時の各色間の像保持体30に対する現像器50のトラッキング圧の変化点が異なり、その分、転写動作時の色ずれが大きくなる懸念があり、また、現像器50の像保持体30への接触動作タイミングがずれてしまい、その分、現像器50の振動のばらつきが大きくなり、各作像工程による画像の位置ずれが大きくなる懸念がある。
同図において、現像器50の切替選択動作はシアン(C)→ブラック(K)の現像器50間と、他の色の現像器50間とで相違している。
特に、シアン(C)→ブラック(K)以外の色の現像器50間では、周方向距離がα、その切替速度がvα、切替時間がtαである。このとき、現像器50間の切替選択動作における立ち上がり、立ち下がり時(切替選択時)の加速度は一定値mであり、切替速度の最大値がvα(max)である。
これに対し、シアン(C)→ブラック(K)の現像器50(50d,50a)間では、周方向距離がβ(>α)、その切替速度がvβ(>tα)であり、その切替時間は略他の色の現像器50間と同様に略tα±Δtである。このとき、切替速度vβは速く設定されているが、現像器50間の切替選択動作における立ち上がり、立ち下がり時(切替選択時)の加速度は一定値mのままであり、しかも、切替速度の最大値がvβ(max)である。このため、切替速度をtαからvβに速く設定したとしても、加速度が大きくならないことから、像保持体30への現像器50の接触動作時の衝撃力が不必要に高まる事態はなく、切替速度の最大値vβ(max)を用いて高速切替速度vβを簡単に設定することが可能である。
Claims (4)
- 所定速度で循環回転し且つ静電潜像を保持する像保持体と、
この像保持体に保持された静電潜像を単色又は複合色で可視像化するように一方向に回転可能な回転保持体に複数の現像器を搭載し、各現像器が現像位置及び現像位置以外の待機位置にて回転停止すると共に、現像器が現像位置に回転停止した状態で当該現像器が現像可能に駆動する回転式現像装置と、
この回転式現像装置を制御する現像制御装置と、を備えた画像形成装置であって、
前記回転式現像装置の各現像器は、回転保持体に対して少なくとも一つが不均等配置されると共に、
現像剤が保持されて回転移動し且つ前記現像位置にて像保持体に対し位置規制部材を介して接触離間可能な現像剤保持体を有し、
前記現像制御装置は、複合色で可視像化するモードにて前記現像位置に対し使用する各現像器を順次切り替え選択する切替選択手段と、
少なくとも隣り合う現像器間の周方向距離が長い場合に短い場合に比べて速くなると共に隣り合う現像器の切替時間が略同等になるように、隣り合う現像器間の位置関係に応じて前記切替選択手段による各現像器の切替速度を変更する切替速度可変手段と、を有し、
前記切替選択手段は、隣り合う現像器の切替選択時における像保持体に対する現像剤保持体の接触動作タイミングを、像保持体上の切替前の現像器による可視像の転写動作終了後で且つ像保持体への静電潜像の書込動作前に設定し、
前記切替速度可変手段は、像保持体の回転速度変化に応じて各現像器の切替速度を変更可能とする
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
前記切替選択手段は、隣り合う現像器の切替選択時における像保持体に対する現像剤保持体の離間動作タイミングを各現像器間で同等に設定することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
前記切替速度可変手段は、立ち上がり又は立ち下がり時の加速度が各現像器の切替選択時に略同等になるように各現像器の切替速度を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
前記切替速度可変手段は、各現像器の切替速度の最大値を調整することで各現像器の切替時間を規定することを特徴とする画像形成装置。
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