(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面移動する潜像担持体と、
潜像担持体表面移動方向に対して直交する方向に区分して得た各区分をそれぞれ各色の最小区分とし、該各色の最小区分が１つずつ含まれた最小区分群を、該直交する方向に多数配列して、同一の潜像担持体の表面に各色潜像形成可能領域を設定し、該各色潜像形成可能領域に対してそれぞれの色に対応した潜像を形成する潜像形成手段と、
各色にそれぞれ対応する複数のトナー担持体が該同一の潜像担持体の表面に対向するように潜像担持体表面移動方向に沿って配置され、対応する色の潜像形成可能領域と対向する各トナー担持体の表面箇所には凹部が形成され、対応する色のトナーをトナー供給手段により該各トナー担持体の表面全体にそれぞれ供給し、該各トナー担持体の表面に当接した除去手段により該凹部以外の表面部分に担持されたトナーを該各トナー担持体の表面から除去することにより、該同一の潜像担持体上の各色潜像形成可能領域に形成された各色の潜像を該各トナー担持体に担持された対応する色のトナーでそれぞれ現像する現像手段とを有し、
該同一の潜像担持体の表面に形成された複数色画像を最終的に記録材上に転写する画像形成装置において、
潜像担持体表面移動方向に対して直交する方向に沿って上記各トナー担持体を変位させることにより、上記各色潜像形成可能領域それぞれに、対応する色のトナー担持体の凹部が対向するように調整する調整手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記調整手段は、印加電圧に応じて厚みが変化する厚み可変部材に印加する電圧を制御することにより、潜像担持体表面移動方向に対して直交する方向に沿って上記各トナー担持体を変位させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２の画像形成装置において、
上記現像手段は、上記各トナー担持体の表面に担持されたトナーの帯電量を増加させるための帯電処理を行うトナー帯電手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数色のトナーから構成される複数色画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、詳しくは、潜像担持体上に複数色画像を形成してこれを最終的に記録材上に転写することにより複数色画像を形成するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置としては、従来、主に次の２つの方式が知られている。
第１の方式は、単一の潜像担持体に各色画像を順次形成し、これらを中間転写体上で互いに重なり合うように１次転写し、これにより中間転写体上に形成された複数色画像を記録材上に２次転写する方式である。この方式は、後述の第２の方式に比べて、部品点数が少なく低コストであるという利点がある。しかし、潜像担持体を色ごとに一画像分回転させる必要があるので、複数色画像を形成する際にはその複数色画像を構成する色数分だけ潜像担持体を回転させる必要が生じる。そのため、後述の第２の方式に比べて、画像形成スピードが遅いという欠点がある。
一方、第２の方式は、各色ごとの潜像担持体を設け、各潜像担持体上に各色画像をそれぞれ並行して形成し、これらを中間転写体上で互いに重なり合うように１次転写し、これにより中間転写体上に形成された複数色画像を記録材上に２次転写する方式である。この方式は、上記第１の方式に比べて、複数色画像を形成する際の画像形成スピードは速い。しかし、各色画像を中間転写体上に形成するための部材（潜像担持体、帯電装置等）を色ごとに設ける必要があるので、部品点数が多く、コストが高騰するという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、これらの方式の両方の利点を併せ持つ画像形成装置が望まれるところ、現時点ではそのような画像形成装置を提供するには至っていない。よって、低コストで、かつ、複数色画像を形成する際の画像形成スピードの高速化を実現できる新たな画像形成システムが要求される。
【０００４】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、低コストで、かつ、複数色画像を形成する際の画像形成スピードの高速化を実現し得る新たな画像形成システムを採用した画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面移動する潜像担持体と、潜像担持体表面移動方向に対して直交する方向に区分して得た各区分をそれぞれ各色の最小区分とし、該各色の最小区分が１つずつ含まれた最小区分群を、該直交する方向に多数配列して、同一の潜像担持体の表面に各色潜像形成可能領域を設定し、該各色潜像形成可能領域に対してそれぞれの色に対応した潜像を形成する潜像形成手段と、各色にそれぞれ対応する複数のトナー担持体が該同一の潜像担持体の表面に対向するように潜像担持体表面移動方向に沿って配置され、対応する色の潜像形成可能領域と対向する各トナー担持体の表面箇所には凹部が形成され、対応する色のトナーをトナー供給手段により該各トナー担持体の表面全体にそれぞれ供給し、該各トナー担持体の表面に当接した除去手段により該凹部以外の表面部分に担持されたトナーを該各トナー担持体の表面から除去することにより、該同一の潜像担持体上の各色潜像形成可能領域に形成された各色の潜像を該各トナー担持体に担持された対応する色のトナーでそれぞれ現像する現像手段とを有し、該同一の潜像担持体の表面に形成された複数色画像を最終的に記録材上に転写する画像形成装置において、潜像担持体表面移動方向に対して直交する方向に沿って上記各トナー担持体を変位させることにより、上記各色潜像形成可能領域それぞれに、対応する色のトナー担持体の凹部が対向するように調整する調整手段を有することを特徴とするものである。
なお、「各色の最小区分」とは、他色の潜像形成可能領域により区切られた１つの領域を意味する。
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、上記調整手段は、印加電圧に応じて厚みが変化する厚み可変部材に印加する電圧を制御することにより、潜像担持体表面移動方向に対して直交する方向に沿って上記各トナー担持体を変位させる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又は２の画像形成装置において、上記現像手段は、上記各トナー担持体の表面に担持されたトナーの帯電量を増加させるための帯電処理を行うトナー帯電手段を有することを特徴とするものである。
【０００６】
本発明において、各色の潜像は、同一の潜像担持体表面上における各色間で互いに重複しない各色潜像形成可能領域のうち、対応する色の潜像形成可能領域に形成される。そして、各色潜像形成可能領域部分それぞれに対して対応する色のトナーを対向させ、対応する色のトナーを各色の潜像それぞれに付着させて現像する。このような画像形成システムによれば、各色ごとに潜像担持体を設ける必要がないため、上記第１の方式と同等以上の低コスト化を図ることができる。更に、潜像担持体表面上に一度に複数色画像を形成することができるので、潜像担持体を色ごとに一画像分回転させる必要がなく、上記第２の方式と同等以上の画像形成スピードを実現できる。
【発明の効果】
【０００７】
以上、本発明によれば、低コストで、かつ、複数色画像を形成する際の画像形成スピードの高速化を実現し得る新たな画像形成システムを採用した画像形成装置並びにこれに用いる現像装置及び潜像形成装置を提供することができるという優れた効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真式レーザプリンタ（以下、「プリンタ」という。）に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るプリンタ全体の概略構成を示す説明図である。
このプリンタは、潜像担持体としてのドラム状の感光体１の周辺に、感光体１の表面を一様帯電する帯電手段としての帯電装置２、画像情報に基づいて変調された書込光Ｌを感光体１に照射する潜像形成手段としての露光装置３、感光体１に形成された潜像に対して帯電トナーを付着させることで複数色画像（以下、「カラートナー像」という。）を形成する現像手段としての現像装置４、感光体１上に形成されたカラートナー像を記録材としての転写紙Ｐに転写する転写装置５、転写後に感光体１上に残ったトナーを除去するクリーニング装置６等が順に配設されている。また、図示しない給紙トレイ等から転写紙Ｐを給紙・搬送する図示しない給紙搬送装置、転写装置５で転写されたカラートナー像を転写紙Ｐに定着するための定着装置７なども設けられている。
【０００９】
本実施形態のプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色のトナーを用いてフルカラー画像を形成することが可能である。本実施形態の現像装置４は、各色ごとの４つの現像器４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋで構成されている。各現像器４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、同一の感光体１上に形成された対応する色の潜像を、それぞれ対応する色のトナーでそれぞれ現像する。現像装置４の詳しい説明は後述する。
【００１０】
本実施形態の帯電装置２は、感光体１の表面に非接触の状態でその表面を一様に所定極性（本実施形態では負極性）に帯電する非接触型の帯電装置、具体的にはスコロトロン帯電器等を用いている。帯電装置２の構成は、これに限られることはなく、公知のあらゆる帯電装置を利用することができる。例えば、帯電ローラや帯電ブラシ等を感光体１の表面に接触させてその表面を一様に帯電する接触型の帯電装置を用いることができる。また、例えばカーボンナノチューブ等の電子放出素子を利用した帯電装置も用いることができる。
【００１１】
本実施形態の露光装置３は、光源としてレーザーダイオード（ＬＤ）を用いて書込光Ｌを感光体１に照射するものである。露光装置３の構成は、これに限られることはなく、公知のあらゆる露光装置を利用することができる。例えば、光源としてＬＥＤアレイを用いた露光装置を利用することができる。ただし、ＬＥＤアレイを用いた露光装置のように感光体１の表面に近接配置する必要があるものの場合、感光体１の表面近傍に露光装置を配置するスペースを確保する必要がある。これに対し、本実施形態の露光装置３は、感光体１の表面から離れた位置からの露光が可能であるため、感光体１の表面近傍に露光装置を配置する必要がない。そのため、感光体１の表面近傍には書込光Ｌが通過し得るだけの隙間を確保するだけで済み、感光体１の表面近傍の省スペース化を図ることができる。
【００１２】
本実施形態の転写装置５は、転写ローラを用いたものであるが、これに限らず、公知のあらゆるクリーニング装置を利用することができる。
本実施形態のクリーニング装置６は、クリーニングブレードを用いたものであるが、これに限らず、公知のあらゆるクリーニング装置を利用することができる。
本実施形態の定着装置７は、加熱ローラと加圧ローラとの間に定着ニップを形成し、その定着ニップに転写紙Ｐを通過させることで、転写紙Ｐ上のカラートナー像に熱と圧力を加え、これを転写紙Ｐに定着させるものである。定着装置７の構成は、これに限られることはなく、公知のあらゆる定着装置を利用することができる。
【００１３】
上記プリンタを構成する複数の装置の一部は、プリンタ本体に対して着脱可能に一体構造物（ユニット）として構成してもよい。本実施形態では、感光体１と、帯電装置２と、現像装置４と、クリーニング装置６とを一体に支持し、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て構成している。プロセスカートリッジは、このような構成に限らず、少なくとも感光体１と現像装置４を構成する少なくとも１つの現像器４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋとを一体に支持したものであればよい。
【００１４】
次に、本プリンタの動作について説明する。
本プリンタは、プリント命令を受けると、感光体１を図中矢印Ａの方向に回転駆動させる。そして、その感光体１の表面を帯電装置２により一様帯電させる。帯電された後の感光体１の表面には、画像情報に基づいて変調された書込光Ｌが露光装置３から感光体軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体１上に潜像が形成される。
【００１５】
図２は、感光体１の表面上において予め決められた各色の潜像形成可能領域の説明図である。
本実施形態では、同一の感光体１の表面上において、各色の潜像形成可能領域が互いに重複しないように多数設定する。具体的には、感光体表面移動方向に対して直交する方向（感光体軸方向）に区分して得た各区分をそれぞれ各色の最小区分とし、各色の最小区分が１つずつ含まれた最小区分群を感光体軸方向に多数配列して、各色潜像形成可能領域を設定する。各色の潜像形成可能領域は、対応する色の全最小区分により構成される。また、各色の潜像形成可能領域は、互いに重複しない部分が存在するようにする必要がある。本実施形態では、各色の潜像形成可能領域を互いが完全に重複しないように設定している。各色の最小区分の幅は、高精細なカラー画像を得るためには１０［μｍ］以下であることが望ましい。以下の説明では、各色の最小区分の幅を１０［μｍ］に設定した場合を例に挙げて説明する。この場合、４色それぞれの最小区分を１つずつ含む最小区分群の幅は４０［μｍ］となる。この最小区分群の幅は、色再現の最小単位であり、画像上においては１画素の長さに相当する。
【００１６】
図３は、感光体１の表面上に形成される１つの潜像の電位分布の概要を示すグラフである。
露光装置３は、対応する色の潜像形成可能領域上すなわち対応する色の各最小区分上に書込光Ｌを照射することで、各色に対応した潜像を各色潜像形成可能領域に形成する。本実施形態では、１回の書込処理によってすべての色の潜像を形成するが、書込処理を複数回に分けて（例えば色ごと分けて）行うようにしてもよい。ここで、感光体１の表面上に形成される各色潜像の幅は、対応する色の各最小区分内に収まるようにする。そのためには、書込光Ｌを十分に絞って、感光体１の表面上における書込光Ｌの幅が１０［μｍ］以下となるように設定する必要がある。ただし、感光体１の表面上における潜像部分の電位は、図３に示すように、光軸を中心に比較的ブロードに分布する。本実施形態では、後述する現像時にトナーが付着し得る領域の幅を潜像の幅とし、帯電装置２による感光体表面の帯電電位ＶGに対する書込光Ｌによる最大除電量をｅとしたとき、感光体１の表面電位が１／ｅ2となる地点間の幅を潜像の幅とする。したがって、本実施形態では、この幅が１０［μｍ］となるように、書込光Ｌの幅を設定する。なお、感光体１の表面上における書込光Ｌの幅と潜像の幅との関係は、感光体１の構成や特性によって変化するものである。よって、書込光Ｌの幅は、感光体１の構成や特性を考慮して、潜像幅が１０［μｍ］となるように設定する。
【００１７】
感光体１上に形成された各色潜像は、対応する色の現像器４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋによりそれぞれ現像される。詳しくは、各現像器４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、それぞれ、対応する色の潜像形成可能領域にトナーを対向させ、その潜像形成可能領域に形成された潜像にトナーを付着させて現像を行う。このような現像を可能にする現像器の構成としては、例えば次のようなものが挙げられる。
【００１８】
図４は、本実施形態における現像器の概略構成を示す説明図である。
図５は、現像器に設けられる現像ローラの説明図である。
なお、本実施形態の各現像器４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、使用するトナーが異なる以外はほぼ同様の構成であるので、以下の説明では黒の現像器４０Ｋを例に挙げて説明する。
【００１９】
本実施形態の現像器４０Ｋは、主として、トナー担持体としての現像ローラ４１Ｋと、現像ケーシング４２Ｋと、除去手段としての規制ブレード４３Ｋと、トナー帯電手段としてのコロナチャージャ４４Ｋとから構成されている。現像ケーシング４２Ｋ内には負極性に帯電した黒トナーが収容されており、この黒トナーに接触するように現像ローラ４１Ｋが配置されている。現像ローラ４１Ｋは、図中矢印Ｂの向きに回転駆動し、表面に担持した黒トナーを感光体１の表面と対向する現像領域へ搬送する。
【００２０】
本実施形態における現像ローラ４１Ｋの表面には、図５に示すように、感光体表面移動方向すなわち現像ローラ表面移動方向に延びる凹部である溝４５Ｋが現像ローラ軸方向に沿って多数配列されている。これらの溝４５Ｋは、感光体１の表面上における黒色に対応する各最小区分それぞれに対応しており、その溝４５Ｋの幅は黒色の最小区分の幅と同じ幅すなわち１０［μｍ］に設定されている。
【００２１】
図６は、各色の現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの相対的な配置の一例を示す説明図である。
本実施形態では、図２に示したように、各色の潜像形成可能領域を構成する各最小区分は、感光体軸方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順の繰り返し配列になっている。そして、黒の現像ローラ４１Ｋは、その表面に形成された各溝４５Ｋが感光体１の表面上における黒色の各最小区分にそれぞれ対向するように位置決めされる。イエローの現像ローラ４１Ｙ、マゼンタの現像ローラ４１Ｍ、シアンの現像ローラ４１Ｃについても同様に、その表面に形成された各溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃが感光体１の表面上における対応する色の各最小区分にそれぞれ対向するように位置決めされる。その結果、各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋは、図６に示すように、その溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋの位置が順にシフトしたような相対配置となる。このような配置を実現するため、各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ上に形成される溝間の幅は、他の３つの色の溝幅の合計に相当する幅に設定されており、本実施形態では３０［μｍ］に設定される。
【００２２】
以上のような構成を有する現像器４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋにおいて、現像ケーシング４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋ内の各色トナーは、それぞれ対応する現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの表面に担持される。本実施形態で使用するトナーは、その平均粒径が溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋの幅よりも十分に小さいものであり、具体的には平均粒径が３［μｍ］の球形トナーである。よって、トナーは、現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの表面上の各溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋの内部にも入り込む。ここで、現像ケーシング４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋ内の現像ローラ表面移動方向下流側では、現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの表面に規制ブレード４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋが当接している。よって、現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの表面に担持されたトナーは、規制ブレード４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋによって擦り切られる。これにより、現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ上には、溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋ内のトナーのみが担持される。本実施形態の規制ブレード４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋは、その先端厚みが２［μｍ］程度のステンレス製のものを用いている。
【００２３】
このようにして溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋ内に担持されたトナーは、その後、コロナチャージャ４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｋにより負極性に帯電され、その帯電量が増加する。そして、これらのトナーが現像領域へ搬送されると、各溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋ内の各色トナーは、対応する色の潜像形成可能領域それぞれに対向する。本実施形態では、感光体１の表面と各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの表面（溝以外の部分）とが当接しているので、各色トナーは、現像領域において、対応する色の潜像形成可能領域それぞれに接触し又は近接することになる。各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋには、図示しない現像電源から所定の現像バイアス（本実施形態では負極性のバイアス）が印加されている。この現像バイアスにより、現像領域には、現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ上の負極性に帯電したトナーを感光体１の表面上の対向箇所に位置する潜像へ移動させる現像電界が形成される。その結果、溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋ内の各色トナーは、感光体１の表面上における対応する色の潜像形成可能領域に形成された対応する色の潜像に付着する。
【００２４】
現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの材料としては、カーボン等を分散させて導電性を付与した樹脂やアルミニウムなどの金属を用いることができる。この場合、感光体１の表面上に形成される潜像を乱さないためにも、少なくとも現像ローラ最外層には数ミクロン程度の絶縁膜を形成するのが好ましい。本実施形態では、カーボンを分散させて導電性を付与したフッ素樹脂ローラを、その表面に図５に示したように溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋを設けるべく成形し、これに数ミクロンのフッ素系絶縁膜を被覆した現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋを用いる。なお、溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋの内部寸法は、潜像に付着させる最大トナー量に応じて適宜決定する。本実施形態では、溝断面形状が矩形状であり、その深さは１２［μｍ］である。よって、感光体１の表面上に形成された潜像に付着するトナーの層厚みは、最大でおよそ１２［μｍ］となる。
また、使用する各色トナーは、上述したように平均粒径が３［μｍ］の球形トナーである。このような球形トナーは、重合法等により形成することが可能である。
感光体１は、１０［μｍ］の感光層と４［μｍ］の保護表層とを有するものであり、帯電装置２により−４００［Ｖ］に一様帯電される。露光装置３の書込光Ｌによる最大露光部電位は−４０［Ｖ］となる。各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋに印加される現像バイアスは、−３５０［Ｖ］に設定されている。
【００２５】
図７は、ベタ画像を形成するときの感光体１の表面上に付着するトナーの様子を示す説明図である。
ベタ画像を形成する場合、感光体１の表面上における各色の潜像形成可能領域の全域に潜像が形成される。そのため、各色のトナーは、それぞれ対応する色の潜像形成可能領域全域に付着する。その結果、図７に示すように、感光体１の表面上には、感光体表面移動方向に延びるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の帯がその順で感光体軸方向に沿って繰り返し配列されたものとなる。なお、この場合、転写紙Ｐ上に形成される画像は、黒のベタ画像となる。
【００２６】
本実施形態では、各色潜像形成可能領域が互いに重複せず、各色のトナーは互いに重なり合わないで感光体表面に付着する。したがって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の１次色も画像上に再現することができる。また、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の色を組み合わせて、レッド、グリーン、ブルー等の２次色も再現することができる。よって、本実施形態では、画像上において多数の色を再現することが可能である。ただし、多くの色を再現するには、各色潜像に付着するトナー量を制御する必要がある。その制御方法としては、公知のものを広く利用することができる。
例えば、レーザ書込み走査におけるＰＷＭ（パルス幅変調）により、高分解能で静電潜像の深さ（電位コントラスト）を変化させる事で、各色潜像に付着するトナー量を制御する事ができる。なお、ＰＷＭ変調とはレーザ光量を固定して、レーザを点灯させる時間を制御するものである。原理的にはドットサイズが変化してしまうものの、ドットサイズをほとんど変化させずに高分解能で潜像深さを制御する事が可能である。他の方式で、ＰＭ（パワー変調）法もあるが、感光体との相性もあり、一般的には制御分解能は低い。
【００２７】
このようにして感光体１の表面上に各色トナーが付着することで、感光体１の表面上にはカラートナー像が形成される。このカラートナー像は、感光体１の表面移動により転写装置５と対向する転写領域へ搬送される。一方、この転写領域には、転写紙Ｐが図示しない給紙搬送装置で給紙・搬送され、レジストローラにより所定のタイミングで送り込まれる。そして、転写装置５により、感光体１上のカラートナー像とは逆極性の電荷（正極性電荷）を転写紙Ｐに付与することで、感光体１上に形成されたカラートナー像が転写紙Ｐに転写される。次いで、転写紙Ｐは、感光体１の表面から分離され、定着装置７に送られる。定着装置７では、転写紙Ｐを定着ニップで挟み込んで熱によりトナーを溶融又は軟化させ、更に圧力を加えることで転写紙Ｐ上のカラートナー像を転写紙Ｐに定着させる。このようにして定着処理を終えた転写紙Ｐは、機外に排出される。転写装置５でカラートナー像が転写された後の感光体１の表面は、クリーニング装置６でクリーニングされ、感光体１上に残ったトナーが除去される。
【００２８】
図８（ａ）乃至（ｃ）は、１つの潜像に付着するトナー層の様子を示す説明図である。
現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ上の溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋ内のトナーは、現像領域で対向位置に存在する潜像、すなわち、対応する色の潜像形成可能領域を構成する最小区分内に形成された潜像に付着する。そして、その溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋが現像領域を抜けることで、図８（ａ）に示すように、感光体１上にはその溝内と同じ状態のトナー層が付着する。
その後、このトナー層は転写領域で転写紙Ｐへ転写されるが、この転写の際にはトナー層の形は図８（ｂ）に示すように多少崩れて広がる。これにより、当該トナー層は、隣に位置する他色の最小区分にまで広がる。このとき、隣に位置する他色の最小区分にも当該他色のトナーが付着している場合には、上記トナー層の一部は当該他色のトナーで構成されるトナー層の一部と混ざり合うことになる。
このような状態のトナー層を担持した転写紙Ｐが定着装置７で定着処理を受けると、定着ニップの圧力により図８（ｃ）に示すように更に広がる。これにより、当該トナー層の広さは更に広がる。そして、このトナー層は溶融又は軟化して転写紙Ｐ上に定着する。
【００２９】
このように、本実施形態では、各色トナーは、感光体１の表面上では対応する色の潜像形成可能領域のみに付着し、他色の潜像形成可能領域には付着しないが、転写処理や定着処理を経ることで、他色の潜像形成可能領域に対応する箇所にも広がる。例えば１次色のベタ画像を形成する場合、このような広がりが少なければ他色の潜像形成可能領域に対応する画像箇所は白色となり、画像全体としては当該１次色の色合いが薄く見え、色再現性が悪くなる。これに対し、本実施形態のように十分広がれば、他色の潜像形成可能領域に対応する画像箇所にも当該１次色のトナーが付着し、画像全体としては当該１次色そのものに限りなく近い色で見えるので、色再現性は良くなる。同様に、例えばフルカラー画像を形成する場合には、このような広がりが少ないと各色トナー相互間のトナーの混ざり合いが少なくなる。その結果、画像にザラツキ感を生じやすくなる。これに対し、本実施形態のように十分に広がれば、隣り合う各潜像形成可能領域にそれぞれ付着した互いに異なる色のトナーが転写処理や定着処理により互いに混ざり合うことができる。その結果、ザラツキ感の少ない画像を形成することができる。
【００３０】
このように互いに異なる色のトナーが適度に混ざり合うことは、画質向上の点では好ましいと言える。このことからすれば、感光体１の表面上の各色潜像形成可能領域は互いが完全に重複しないように設定するまでの厳格性は要求されない。ただし、各色潜像形成可能領域の一部に重複部分が存在すると、本実施形態においては当該重複部分の潜像には先に現像処理を行う色のトナーが付着することになる点に留意する必要がある。
また、フルカラー画像を形成する場合、転写紙Ｐへのトナー付着量の過多を避けるためには、潜像電位を変化させるなどして潜像に対するトナー付着量を制御し、そのトナー付着量をやや少なめにするのが好ましい。
【００３１】
以上、本実施形態のプリンタによれば、感光体１に対して４色分の潜像を一度に形成し、１回の転写処理で転写紙Ｐ上にフルカラー画像を形成することができる。
近年のフルカラープリンタとしては、いわゆる中間転写方式を採用したワンドラム型の画像形成装置である第１の方式と、いわゆる中間転写方式を採用したタンデム型の画像形成装置である第２の方式とが主流である。第１の方式は、上述したように第２の方式に比べて部品点数が少なく低コストであるという利点はあるが画像形成スピードが遅いという欠点がある。逆に、第２の方式は、第１の方式に比べて画像形成スピードが速いという利点はあるがコストが高騰するという欠点がある。これらの方式に対し、本実施形態のプリンタは、上記第１の方式と同様に感光体を１つだけ用いるので上記第１の方式と同等以上の低コスト化を実現することができると同時に、感光体１を画像１回分回転させるだけで転写紙Ｐ上に複数色画像を形成できるので、上記第２の方式と同等以上の画像形成スピードを実現することができる。
しかも、本実施形態のプリンタは、１回の転写処理だけで転写紙Ｐ上にフルカラー画像を形成できる。一般に転写処理が多いほどトナー像が乱れて画質が劣化するので、本プリンタは転写処理による画質劣化を最小限に抑えることができ、この点で高画質化を図ることができる。
【００３２】
更に、本実施形態のプリンタは、副走査方向すなわち感光体表面移動方向に対する各色トナー像間の位置合わせが不要となるという利点もある。詳しく説明すると、上記第１の方式や上記第２の方式では、感光体上に形成した各色トナー像を中間転写体上に重ね合わせることでフルカラー画像を形成するため、各色トナー像を高精度に位置合わせする必要があり、この位置合わせは極めて困難である。これに対し、本実施形態のプリンタは、各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ上の溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋが、感光体１の表面上に設定した各色潜像形成可能領域それぞれに対応するように、各現像ローラを主走査方向すなわち現像ローラ軸方向に位置決めすれば、副走査方向における現像ローラ間の位置決めは不要である。
一方で、本実施形態のプリンタでは、各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの主走査方向（現像ローラ軸方向）の高精度な位置合わせが必要になる。そのため、本実施形態では、組立の際、各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの各軸と感光体１の軸とを正確に位置決めした後に、これらの軸をアルミダイキャスト製の単一フレームで支持することで、主走査方向（現像ローラ軸方向）の誤差が０．５［μｍ］以下となるようにしている。
【００３３】
また、各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの主走査方向（現像ローラ軸方向）の位置決め方法としては、次のような構成を採用することもできる。
図９は、各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの現像ローラ軸方向位置の調整機構の一例を示す説明図である。
各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの図中左側に位置するプリンタ本体の側板８Ａには、印加電圧に応じて厚み（図中左右方向の長さ）が変動するピエゾ素子からなる４つの厚み可変部材４６Ｙ，４６Ｍ，４６Ｃ，４６Ｋが取り付けられている。この厚み可変部材４６Ｙ，４６Ｍ，４６Ｃ，４６Ｋには、それぞれ電源４７Ｙ，４７Ｍ，４７Ｃ，４７Ｋが接続されており、各厚み可変部材ごとに個別の電圧を印加できるようになっている。各厚み可変部材４６Ｙ，４６Ｍ，４６Ｃ，４６Ｋは、それぞれ、ボールベアリング４８Ｙ，４８Ｍ，４８Ｃ，４８Ｋを介して現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの軸の一端部を回転自在に支持している。各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの軸の他端側は、図示しない駆動モータに接続される駆動ギヤ４９Ｙ，４９Ｍ，４９Ｃ，４９Ｋが取り付けられており、図示ようにプリンタ本体の側板８Ｂ，８Ｃに軸受けされている。各駆動ギヤ４９Ｙ，４９Ｍ，４９Ｃ，４９Ｋと側板８Ｃとの間には付勢手段としてのスプリング５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋが介在し、駆動ギヤ４９Ｙ，４９Ｍ，４９Ｃ，４９Ｋが側板８Ｃから側板８Ｂへ向かう方向に付勢されている。すなわち、このスプリング５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋにより、各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋが厚み可変部材４６Ｙ，４６Ｍ，４６Ｃ，４６Ｋ側（図中左方向）へ付勢されている。
【００３４】
そして、ピエゾ素子からなる厚み可変部材４６Ｙ，４６Ｍ，４６Ｃ，４６Ｋに対する印加電圧を変化させると、その変化に応じて厚み可変部材の厚さ（図中左右方向の長さ）が変わる。これにより、現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの軸方向位置が変わる。よって、この構成によれば、各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋに電圧を印加する電源４７Ｙ，４７Ｍ，４７Ｃ，４７Ｋを制御することで、各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの軸方向位置を個別に調整することができる。具体的な調整方法としては、例えば、各１次色からなる副走査方向に延びる一定間隔の直線画像をテスト画像として転写紙Ｐ上に形成する。そして、各色間の直線画像の間隔を見て等間隔でない箇所をユーザー等に判断させ、操作パネル等によりその箇所を入力させる。この入力を受けて、図示しない制御部は電源４７Ｙ，４７Ｍ，４７Ｃ，４７Ｋを制御し、入力に係る箇所のズレを補正するように現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの軸方向位置を調整する。特に、制御部は、このような調整を行って各色の直線画像の間隔が均等になったら、各電源４７Ｙ，４７Ｍ，４７Ｃ，４７Ｋの電圧値を記憶しておくようにする。これにより、次回の電源投入時には、記憶しておいた電圧値を読み出して電源４７Ｙ，４７Ｍ，４７Ｃ，４７Ｋを制御することにより、あらためて調整を行う必要がなくなる。
【００３５】
〔参考例〕
次に、上記実施形態の参考例について説明する。
図１０は、本参考例における感光体１の表面上において予め決められた各色の潜像形成可能領域の説明図である。
本参考例でも、上記実施形態と同様に、同一の感光体１の表面上において、各色の潜像形成可能領域が互いに重複しないように多数設定する。ただし、本参考例では、感光体表面移動方向に区分して得た各区分をそれぞれ各色の最小区分とし、各色の最小区分が１つずつ含まれた最小区分群を感光体表面移動方向に多数配列して、各色潜像形成可能領域を設定する。各色の潜像形成可能領域は、対応する色の全最小区分により構成される。また、各色の潜像形成可能領域を互いが完全に重複しないように設定している。各色の最小区分の幅等の設定は、上述した実施形態と同様である。
【００３６】
本参考例では、このように決められた各色潜像形成可能領域に、対応する色のトナーを対向させるべく、現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの表面上には、軸方向に延びる溝を形成する。この溝は、上記実施形態と同様に、感光体１の表面上の対応する色の各最小区分にそれぞれ対応し、溝の幅は当該最小区分の幅と同じ幅すなわち１０［μｍ］に設定されており、溝間の幅は３０［μｍ］に設定されている。
【００３７】
図１１は、ベタ画像を形成するときの感光体１の表面上に付着するトナーの様子を示す説明図である。
ベタ画像を形成する場合、感光体１の表面上における各色の潜像形成可能領域の全域に潜像が形成される。そのため、各色のトナーは、それぞれ対応する色の潜像形成可能領域全域に付着する。その結果、本参考例では、図１１に示すように、感光体１の表面上に、感光体表面移動方向に対して直交する方向（感光体軸方向）に延びるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の帯がその順で感光体軸方向に沿って繰り返し配列されたものとなる。なお、この場合、転写紙Ｐ上に形成される画像は、黒のベタ画像となる。
【００３８】
本参考例においても、上述した実施形態と同様に、感光体１に対して４色分の潜像を一度に形成し、１回の転写処理で転写紙Ｐ上にフルカラー画像を形成することができる。そして、上述した第１の方式のプリンタと同様に感光体を１つだけ用いるので当該第１の方式と同等以上の低コスト化を実現することができると同時に、感光体１を画像１回分だけ回転させるだけで転写紙Ｐ上に画像を形成できるので、上述した第２の方式のプリンタと同等以上の画像形成スピードを実現することができる。また、本参考例のプリンタは、上記実施形態のものと同様に、１回の転写処理だけで転写紙Ｐ上にフルカラー画像を形成できるものである。一般に転写処理が多いほどトナー像が乱れて画質が劣化するので、本プリンタは転写処理による画質劣化を最小限に抑えることができ、この点で高画質化を図ることができる。
ただし、本参考例のプリンタは、上記実施形態とは異なり、副走査方向すなわち感光体表面移動方向における位置合わせが必要になることに留意する。
【００３９】
なお、本参考例では、感光体表面移動方向に区分して得た各区分をそれぞれ各色の最小区分とし、各色の最小区分が１つずつ含まれた最小区分群を感光体表面移動方向に多数配列したものとしているが、本発明はこれや上記実施形態のものに限られることはない。よって、例えば、潜像形成可能領域を感光体表面移動方向に対して斜めに傾斜した方向に区分して得た各区分をそれぞれ各色の最小区分とし、各色の最小区分が１つずつ含まれた最小区分群を感光体表面移動方向に多数配列した潜像形成可能領域を利用することができる。また、例えば、正方形状である各色の最小区分を１つずつ組み合わせて４倍の大きさの正方形状とし、その正方形状の領域を最小区分群とした潜像形成可能領域を設定してもよい。
【００４０】
以上、上記実施形態及び上記参考例のプリンタは、表面移動する潜像担持体としての感光体１と、各色に対応した潜像を同一の感光体１の表面に形成する潜像形成手段としての露光装置３と、その感光体１上に形成された各潜像を対応する色のトナーでそれぞれ現像する現像手段としての現像装置４とを有し、同一の感光体１の表面に形成された複数色画像を最終的に記録材としての転写紙Ｐ上に転写する画像形成装置である。そして、露光装置３は、各色間で互いに重複しない潜像形成可能領域を各色ごとに多数設定し、各色潜像形成可能領域に対して対応する色の潜像をそれぞれ形成するものであり、現像装置４は、各色潜像形成可能領域それぞれに、対応する色のトナーを対向させ、各色潜像形成可能領域に形成された各色の潜像に対し、対応する色のトナーを付着させて、現像を行うものである。このような構成により、各色ごとに感光体１を設ける必要がないため、上記第１の方式と同等以上の低コスト化を図ることができると同時に、感光体表面上に一度にカラートナー画像を形成することができるので、感光体１を色ごとに一画像分回転させる必要がなく、上記第２の方式と同等以上の画像形成スピードを実現できる。
また、上記実施形態及び上記参考例において、露光装置３は、各色潜像形成可能領域を構成する各色の最小区分が１つずつ含まれた最小区分群を多数配列して、各色潜像形成可能領域を設定する。これにより、最小区分群を色の一単位として用いることができ、より高精細な複数色画像を形成することができる。
また、上記参考例において、露光装置３は、感光体表面移動方向に区分して得た各区分をそれぞれ各色の最小区分とし、各色の最小区分が１つずつ含まれた最小区分群を感光体表面移動方向に多数配列して、各色潜像形成可能領域を設定する。これにより、感光体表面移動方向に直交する方向である感光体軸方向すなわち主走査方向の位置合わせが不要となる。
また、上記実施形態において、露光装置３は、感光体軸方向に区分して得た各区分をそれぞれ各色の最小区分とし、各色の最小区分が１つずつ含まれた最小区分群を感光体軸方向に多数配列して、各色潜像形成可能領域を設定する。これにより、感光体表面移動方向すなわち副走査方向の位置合わせが不要となる。
また、上記実施形態及び上記参考例において、現像装置４は、同一の感光体１の表面に対向配置されたトナー担持体としての現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋと、これらの現像ローラに対して、対応する色の潜像形成可能領域と対向する表面箇所それぞれに、対応する色のトナーを担持させるトナー担持制御手段とを有する。これにより、比較的簡易な構成で、各色潜像形成可能領域それぞれに、対応する色のトナーを対向させることができる。
また、上記実施形態及び上記参考例において、現像装置４は、各色にそれぞれ対応する複数の現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋを有し、上記トナー担持制御手段は、各現像ローラの表面上における対応する色の潜像形成可能領域と対向する表面箇所に、それぞれ対応する色のトナーを担持させるものである。各色に対応する現像ローラを設けることで、単一の現像ローラ上に各色トナーを担持させる場合に比べて、構成を簡素化できる。
特に、上記トナー担持制御手段を、各現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの上記表面箇所に形成される凹部である溝４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋと、対応する色のトナーを各現像ローラの表面全体にそれぞれ供給するトナー供給手段としての現像ケーシング４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋと、各現像ローラの表面に当接して溝以外の表面部分に担持されたトナーを各現像ローラの表面から除去する除去手段としての規制ブレード４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋとから構成すれば、非常に簡素な構成で、各色潜像形成可能領域それぞれに、対応する色のトナーを対向させることができる。
また、上記実施形態及び上記参考例において、現像装置４は、現像ローラ４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの表面に担持されたトナーの帯電量を増加させるための帯電処理を行うトナー帯電手段としてのコロナチャージャ４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｋを有する。これにより、十分に帯電されたトナーを現像領域へ送り込むことができ、良好な現像を行うことができる。
【００４１】
尚、本実施形態では、感光体１の表面に形成したカラートナー像を直接転写紙Ｐへ転写する場合について説明したが、このカラートナー像を一旦中間転写体上に転写した後、その中間転写体上から転写紙Ｐに転写するようにしてもよい。このような中間転写体を設けることで、感光体１の転写領域と転写紙の搬送経路とを別々に設計することができ、装置レイアウトの自由度が増す。
また、本実施形態では、すべての色の潜像を露光装置３により一度に書き込む場合について説明したが、各色の潜像書込を色ごとに別々に行ってもよい。
また、本実施形態では、本発明をプリンタに適用した場合について説明したが、本発明は、複写機やファクシミリなどの他の画像形成装置にも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態に係るプリンタ全体の概略構成を示す説明図。
【図２】同プリンタに設けられる感光体の表面上において予め決められた各色の潜像形成可能領域の説明図。
【図３】同感光体の表面上に形成される１つの潜像の電位分布の概要を示すグラフ。
【図４】同プリンタに設けられる現像器の概略構成を示す説明図。
【図５】同現像器に設けられる現像ローラの説明図。
【図６】各色の現像ローラの相対的な配置の一例を示す説明図。
【図７】ベタ画像を形成するときの感光体表面上に付着するトナーの様子を示す説明図。
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は１つの潜像に付着するトナー層の様子を示す説明図。
【図９】各現像ローラの現像ローラ軸方向位置の調整機構の一例を示す説明図。
【図１０】参考例における感光体の表面上において予め決められた各色の潜像形成可能領域の説明図。
【図１１】参考例においてベタ画像を形成するときの感光体表面上に付着するトナーの様子を示す説明図。
【符号の説明】
【００４３】
１  感光体
２  帯電装置
３  露光装置
４  現像装置
５  転写装置
６  クリーニング装置
７  定着装置
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ  側板
４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ  現像器
４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ  現像ローラ
４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋ  現像ケーシング
４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋ  規制ブレード
４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｋ  コロナチャージャ
４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋ  溝
４６Ｙ，４６Ｍ，４６Ｃ，４６Ｋ  厚み可変部材
４７Ｙ，４７Ｍ，４７Ｃ，４７Ｋ  電源
４８Ｙ，４８Ｍ，４８Ｃ，４８Ｋ  ボールベアリング
４９Ｙ，４９Ｍ，４９Ｃ，４９Ｋ  駆動ギヤ
５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ  スプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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