JP2000181169A

JP2000181169A - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JP2000181169A
Application number: JP10361556A
Authority: JP
Inventors: Kisho Kojima; 紀章小島
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】所謂クリーナレス方式のカラー画像形成装置
を前提とし、像担持体上の残余トナーによる現像手段内
での混色を有効に防止する。【解決手段】複数の現像手段３には、黒色トナーを有
する黒現像剤が内包され且つ最終作像サイクル（）で
現像動作する黒現像手段３ｄと、黒色以外のカラートナ
ーを有するカラー現像剤が内包され且つ最終作像サイク
ル以外の作像サイクル（〜）で現像動作するカラー
現像手段３ａ〜３ｃとを具備させ、黒現像手段３ｄには
現像動作時に像担持体１上の残余トナーが回収せしめら
れる残トナー回収現像条件を具備させる一方、カラー現
像手段３ａ〜３ｃのうち、少なくとも２番目以降の作像
サイクルで現像動作するカラー現像手段３ｂ，３ｃには
現像動作時に像担持体１上の残余トナーが回収されない
残トナー非回収現像条件を具備させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の色トナーの
現像手段を用いてカラー画像を得る電子写真複写機やレ
ーザプリンタ等のカラー画像形成装置に係り、特に、黒
色成分を含む各色成分の作像サイクル毎に回転する像担
持体を有し、像担持体上の各色成分のトナー像を転写材
に順次若しくは一括転写すると共に、像担持体から転写
材に転写した転写残りトナーに対してクリーナを設置し
ない、所謂クリーナレス方式のカラー画像形成装置の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のカラー画像形成装置として
は、例えば感光体ドラム等の像担持体上に形成した各色
成分トナー像を中間転写体に順次一次転写し、かかる各
色成分トナー像を中間転写体から用紙等の転写材へ二次
転写（一括転写）する態様（例えば特開昭６２−２０６
５６７号公報）や、転写ドラムに用紙等の転写材を保持
しておき、感光体ドラム等の像担持体上に形成したトナ
ー像を転写材に順次転写する態様（例えば特開昭５９−
１８１３７６号公報）などが既に知られている。

【０００３】この種のカラー画像形成装置にあっては、
感光体ドラム等の像担持体上に形成したトナー像を用紙
等の転写材や中間転写体へ転写すると、完全に転写され
ない限り転写残りトナーが発生する。また、フルカラー
の場合、例えば１色目トナー像を転写した後に、２色目
トナー像を転写する際に、１色目に画像が有り、２色目
に画像が無い位置においては、１色目トナー像の一部が
像担持体上に逆転写してしまう現象が発生する。このよ
うな転写残りトナーや逆転写したトナーは、通常クリー
ナ、例えば像担持体に接触配置されるゴム等のクリーニ
ングブレードによって掻き取り除去されるようになって
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のカラー画像形成装置にあっては、感光体ドラム等の像
担持体に対し例えばクリーナとしてのクリーニングブレ
ード等の接触部材を当接し続けているため、像担持体表
面を摩耗させたり、傷の発生で像担持体の寿命を短くし
てしまう。また、粉砕トナーの様な不定形のトナーは、
感光体ドラム等の像担持体との接触点（面）が多いた
め、付着力が増し転写効率が低下する。そこで、転写効
率向上のためには、像担持体との接触点（面）が少なく
付着力も低い、重合法等で作られた球形トナーを用いる
ことが望まれるが、粒度（粒径）分布が均一で摩擦力の
小さい球形トナーは、簡単な構成で安価なクリーニング
ブレードではクリーニングが困難である。

【０００５】このような状況下において、従来より、ク
リーナレス、つまりクリーニングブレード等の接触部材
を設けず、球形トナーを用い、高転写効率を達成しつつ
転写残りトナーや逆転写したトナーを回収する手段が提
案されている。例えば、特開平７−８４４５６号公報に
開示された手段では、モノクロで、転写残りトナーを現
像器で回収するようにしている。しかし、この手段で
は、フルカラーの場合、例えば１色目トナー像を転写す
ると、その時の転写残りトナーは、２色目現像の際に２
色目の現像器に回収されてしまう。従って、２色目の現
像器内には１色目のトナーが混入し、混色して本来所望
の色とは異なった画像になってしまう。また、例えば１
色目トナー像を転写した後に、２色目トナー像を転写す
る際に、１色目に画像が有り、２色目に画像が無い位置
においては、１色目トナー像は転写域の放電の影響によ
り幾らかのトナーは正規の帯電性とは逆極に帯電してし
まい、転写電界により感光体ドラム等の像担持体上に逆
転写してしまう現象（リトランスファー）が発生する。
このため、１色目の逆転写したトナーは、２色目以降の
夫々の現像の際に２色目以降の現像器に回収されてしま
う。このように、２色目以降の現像器内には前色以前の
逆転写した他の色トナーが混入し、混色して本来所望の
色合いとは異なった画像になってしまう。

【０００６】上記混色の課題を軽減する手法として、感
光体ドラム、帯電器、露光ユニット、１色のみの現像器
を有する作像プロセスユニットを４色配列したタンデム
構成において、各色（イエロ、マゼンタ、シアン、ブラ
ック）の色度変化特性を考慮し、逆転写したトナーを現
像器で回収し混色しても、現像器内のトナーの色度変化
を最低限に抑えるように、作像プロセスユニットの配列
をイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの順にするもの
が提案されている（例えば特開平８−１３７１７４号公
報）が、混色の根本的解決策とはならない。

【０００７】本発明は、以上の技術的課題を解決するた
めになされたものであって、所謂クリーナレス方式のカ
ラー画像形成装置を前提とし、像担持体上の転写残りト
ナーや逆転写したトナーによる現像手段内での混色を有
効に防止するようにしたカラー画像形成装置を提供する
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、図
１に示すように、黒色成分を含む各色成分の作像サイク
ル毎に回転する像担持体１と、この像担持体１上に各色
成分の静電潜像を形成する潜像形成手段２と、前記像担
持体１上の各色成分の静電潜像に対応する色のトナーで
選択的に現像する複数の現像手段３（例えば３ａ〜３
ｄ）と、前記像担持体１上の各色成分のトナー像を転写
材５に順次若しくは一括転写する転写手段４とを備え、
像担持体１上の残留トナー回収用のクリーナ６を除外し
たカラー画像形成装置において、複数の現像手段３に
は、黒色トナーを有する黒現像剤が内包され且つ最終作
像サイクル（）で現像動作する黒現像手段３ｄと、黒
色以外のカラートナーを有するカラー現像剤が内包され
且つ最終作像サイクル以外の作像サイクル（〜）で
現像動作するカラー現像手段３ａ〜３ｃとを具備させ、
黒現像手段３ｄには現像動作時に像担持体１上の残余ト
ナーが回収せしめられる残トナー回収現像条件を具備さ
せる一方、カラー現像手段３ａ〜３ｃのうち、少なくと
も２番目以降の作像サイクルで現像動作するカラー現像
手段３ｂ，３ｃには現像動作時に像担持体１上の残余ト
ナーが回収されない残トナー非回収現像条件を具備させ
ることを特徴とするものである。

【０００９】このような技術的手段において、本願の対
象とするカラー画像形成装置は、黒色成分を含む各色成
分の作像サイクル毎に像担持体１を回転させ、像担持体
１上に各色成分トナー像を選択的に形成するものであれ
ばいかなる態様のものであってもよい。ここで、像担持
体１としては、潜像形成手段２による静電潜像を形成担
持するものであれば、感光体、誘電体など適宜選定して
差し支えなく、その形態についてはドラム状、ベルト状
を問わない。また、潜像形成手段２については、静電潜
像を形成するものであれば、帯電、露光工程を経た方
式、あるいは、イオン流による潜像書込み工程を含む方
式など適宜選定して差し支えない。

【００１０】更に、複数の現像手段３（３ａ〜３ｄ）に
ついては、現像位置に各現像手段３を選択的に配置する
ものであれば、図１に例示するように、回転ホルダに複
数の現像手段３を搭載させたロータリー型現像ユニット
であってもよいし、あるいは、像担持体１に対し各現像
手段３を並列的に配置する態様でもよい。そして、各現
像手段３の現像方式については、一成分現像、二成分現
像、接触現像、非接触現像など適宜選定して差し支えな
い。

【００１１】複数の現像手段３のうち黒現像手段３ｄ
は、黒色トナーを有する黒現像剤が内包され且つ最終作
像サイクルで現像動作するものであり、現像動作時に像
担持体１上の残余トナーが回収せしめられる残トナー回
収現像条件を具備することを要する。ここでいう残トナ
ー回収現像条件とは、現像動作時に像担持体１上の残余
トナーを回収する条件であればよく、代表的には、像担
持体１に対向する現像剤担持体に担持される黒現像剤を
像担持体１表面に接触配置するものが挙げられる。

【００１２】また、複数の現像手段３のうち、カラー現
像手段３ａ〜３ｃは黒色以外のカラートナーを有するカ
ラー現像剤が内包され且つ最終作像サイクル以外の作像
サイクルで現像動作するものであり、少なくとも２番目
以降の作像サイクルで現像動作するカラー現像手段３
ｂ，３ｃは現像動作時に像担持体１上の残余トナーが回
収されない残トナー非回収現像条件を具備することを要
する。ここでいう残トナー非回収現像条件とは、像担持
体１上の残余トナーを回収しない条件であればよく、代
表的には、像担持体１に対向する現像剤担持体に担持さ
れるカラー現像剤を像担持体１表面に対し非接触配置す
る態様が挙げられるが、これに限られるものではなく、
例えば像担持体１に対向する現像剤担持体に担持される
カラー現像剤を像担持体表面に接触配置し、かつ、像担
持体１上の残余トナーと現像剤担持体との間の作用電界
を像担持体１上の残余トナーが現像剤担持体側へ移行し
ない程度に設定するものでも差し支えない。

【００１３】更に、各現像手段３において、トナーの高
転写効率を考慮すれば、形状係数が１００〜１２５であ
る略球形なトナーを使用することが好ましい。

【００１４】また、転写手段４については、像担持体１
上の各色成分のトナー像を転写材５に順次若しくは一括
転写するものであればよく、例えば像担持体１に対向配
置される転写材担持体に転写材５を担持し、像担持体１
上の各色成分トナー像を転写材５に順次転写させる態様
や、図１に例示するように、像担持体１に中間転写体４
ａを対向配置し、像担持体１上の各色成分トナー像を中
間転写体４ａに順次転写した後、中間転写体４ａ上の多
重トナー像を転写材５に一括転写する態様が挙げられ
る。尚、図１に例示した態様において、符号４ｂは中間
転写体クリーナであり、中間転写体４ａに付着した転写
材５の紙粉やジャム時におけるトナー等を除去するよう
になっている。ここで、ゴースト画像の発生を有効に抑
えるという観点からすれば、像担持体１と中間転写体４
ａ若しくは転写材担持体との周長を等しく設定すること
が好ましい。

【００１５】次に、上述した技術的手段の作用について
説明する。図１において、カラー現像手段３ａ〜３ｄの
うち、少なくとも２番目以降の作像サイクルで現像動作
するカラー現像手段３ｂ，３ｃは像担持体１上の残余ト
ナーが回収されない残トナー非回収現像条件にて現像動
作を行う。従って、カラー現像手段３ｂ，３ｃの中に、
転写残りトナーや逆転写トナーなどの残余トナーが混入
することはない。また、黒現像手段３ｄは、最終作像サ
イクルで像担持体１上の残余トナーが回収せしめられる
残トナー回収現像条件にて現像動作を行う。このとき、
像担持体１上の残余トナーが黒現像手段３ｄに回収され
ることから、像担持体１表面が実質的に清浄される。一
方、黒現像手段３ｄには他のカラートナーの残余トナー
が混入することになるが、そもそも混入する残余トナー
は微小であり、黒現像手段３ｄ内では微小残余トナーは
黒色トナーにほとんど紛れてしまい、当該黒色トナーの
現像手段３ｄ内での画質劣化の程度は非常に少ない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。 ◎実施の形態１図２は本発明を適用したカラー画像形成装置（本実施の
形態ではカラー電子写真複写機）の概略構成を示す。同
図において、符号１０は感光体ドラム（潜像担持体）で
あり、矢線Ａ方向への回転に伴いその表面には例えばコ
ロトロン等の非接触型の帯電器１１及びレーザ走査装置
などの露光装置１２などの周知の電子写真プロセスによ
って画情報に応じた静電潜像が形成される。また、この
感光体ドラム１０の周囲には例えばロータリー型現像装
置１３が配設されており、このロータリー型現像装置１
３はイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び
ブラック（ＢＫ）の各色に対応した現像器１３１〜１３
４を回転ホルダに搭載したもので、感光体ドラム１０に
形成された静電潜像を現像器１３１〜１３４のいずれか
で現像してトナー像Ｔを形成するようになっている。
尚、符号１５は転写域通過後の感光体ドラム１０の表面
電位を０にする除電ランプである。

【００１７】また、符号２０は感光体ドラム１０の表面
に当接されるように配置された中間転写ベルト（中間転
写体）であり、複数（本実施の形態では）４つのロール
２１〜２４に張架されて矢線Ｂ方向へ回動するようにな
っている。ここで、本実施の形態では、符号２１は中間
転写ベルト２０の駆動ロール、２２は従動ロール、２３
は中間転写ベルト２０の張力を一定に制御するようにし
たテンションロール、２４は二次転写用の対向ロール
（バックアップロール）である。そしてまた、本実施の
形態では、上記中間転写ベルト２０は、ポリイミド、ポ
リカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリ
エチレンテレフタレート等の樹脂又は各種ゴムにカーボ
ンブラック等を適当量含有させて体積抵抗率が１０⁶〜
１０¹⁴Ω・ｃｍとなるように形成され、その厚みは例え
ば０．１ｍｍに設定される。特に、本実施の形態では、
感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０との周長が等し
く設定されている。

【００１８】更に、中間転写ベルト２０の感光体ドラム
１０に対向する部位（一次転写位置）において、中間転
写ベルト２０の裏面側には一次転写装置（本実施の形態
では一次転写ロール）１４が配設されており、この一次
転写ロール１４にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印
加することで、感光体ドラム１０上のトナー像Ｔが中間
転写ベルト２０に静電吸引されるようになっている。

【００１９】更にまた、転写材としての用紙５０の搬送
経路に面した中間転写ベルト２０の二次転写位置には二
次転写装置４０が配設されており、本実施の形態では、
中間転写ベルト２０のトナー像担持面側に圧接配置され
る二次転写ロール（バイアスロール）２５と、中間転写
ベルト２０の裏面側に配置されて二次転写ロール２５の
対向電極をなす対向ロール（バックアップロール）２４
とを備えている。ここで、上記バックアップロール２４
は、絶縁性ロールを半導電性の薄層フィルムで被覆して
形成されている。この薄層フィルムは厚さ１０μｍ〜２
００μｍに形成され、その表面抵抗率が１０⁷〜１０¹¹
Ω／□（□：単位面積）に調整されている。更に、バッ
クアップロール２４には中間転写ベルト２０との当接位
置から円周方向へ２０〜４０ｍｍの距離をおいて電極ロ
ール２６が当接しており、電極ロール２６にはトナーと
同極性の電圧が適宜印加されるようになっている。一
方、上記バイアスロール２５は接地された導電性ロール
であり、その表面電位を常に接地位置と等電位に保つた
め、その抵抗値は１０⁷Ω・ｃｍ以下の低抵抗であるこ
とが望ましい。また、このバイアスロール２５の周面に
はロールクリーナ２７が設けられており、このロールク
リーナ２７はポリウレタンゴム製のクリーニングブレー
ド２７ａをバイアスロール２５の周面に常時当接させ、
バイアスロール２５に付着したトナーを除去するように
なっている。

【００２０】更に、二次転写装置４０の下流側には、中
間転写ベルト２０上の残留トナーを除去するベルトクリ
ーナ４１が設けられている。そして、中間転写ベルト２
０の一側端部且つ非画像形成領域には反射型の基準マー
ク４２が一枚貼り付けられており、この基準マーク４２
に対向した位置に発光、受光素子からなる位置検知セン
サ４３が離間配置されており、この位置検知センサ４３
が基準マーク４２を検知することによって全ての作像プ
ロセスのタイミング制御を行うための基準信号が得られ
るようになっている。また、本実施の形態において、用
紙搬送系は、用紙トレイ５１からの用紙５０をフィード
ロール５２で送出し、所定のタイミングで二次転写位置
へと用紙５０を送り込み、二次転写後の用紙５０を定着
装置５３へと搬送するようになっている。尚、符号５４
は用紙経路中に設けられる搬送ロールである。

【００２１】特に、本実施の形態では、カラー画像を作
像する順番は、ブラック（ＢＫ）が最終色であり、その
他の３色は順不問であるが、ここでは、イエロ（Ｙ）、
マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の順である。また、各色
の現像器１３１〜１３４内には、トナーとキャリアとを
混在させた二成分系現像剤でもトナーのみの一成分系現
像剤でも構わない。但し、イエロ（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）のカラー現像器１３１〜１３３に
ついては、図３（ａ）に示すように、現像ロール３１表
面に担持された現像剤３２が感光体ドラム１０表面とは
非接触であるのに対し、ブラック（ＢＫ）の黒現像器１
３４については、図３（ｂ）に示すように、現像ロール
３１表面に担持された現像剤３２が感光体ドラム１０表
面と接触している。尚、各現像器１３１〜１３４の現像
ロール３１には夫々所定の現像バイアスＶB（必ずしも
全て同一とは限らない）が印加されている。

【００２２】また、ここで用いたトナーは、スチレンア
クリル樹脂微粒子と各々イエロ、マゼンタ、シアン、及
び、ブラックの顔料微粒子を凝集・合一して平均粒径約
６μｍに調製してなる、乳化凝集合一法（ＥＡ法）で製
造したトナーを用いた。粒度分布指標（ＧＳＤ）は１．
２３であった。平均粒径はコールターカウンター（コー
ルター社製）で測定した、体積平均粒径の値である。そ
して、重合の際の加熱時間と加熱温度を調整し、平均粒
径、粒度分布が略同じでの４種類（４色）のトナーを作
成した。トナーの形状は、形状係数ＭＬ²／Ａで表し、
光学顕微鏡（ミクロフォトＦＸＡ；ニコン社製）で得た
該トナーの拡大写真を、イメージアナライザーＬｕｚｅ
ｘ３（ＮＩＲＥＣＯ社製）により画像解析を行って以下
の数式１により算出した値である。

【００２３】

【数１】

【００２４】ＭＬ²／Ａは、トナーの投影面積と、それ
に外接する円の面積の比で表しており、真球の場合１０
０となり、形状が崩れるにつれ、増加する。形状係数
は、トナー粒子複数個に対して計算され、その平均値を
代表値とする。本実施の形態では、形状係数１００〜１
２５の略球形なトナーを用いた。また、該トナーに、平
均粒径１０〜１００ｎｍの、シリカ及びチタニアの無機
微粒子を適宜量外添し、平均粒径５０μｍのフェライト
ビーズからなるキャリアと混合し現像ロール上で−２５
〜−３５μＣ／ｇの帯電量を得た。尚、トナーとして
は、乳化凝集合一法以外にも懸濁重合法、溶解懸濁法、
乳化重合法、混練粉砕法等により形成された球形トナー
を使用してもよいのは勿論である。

【００２５】次に、本実施の形態に係るカラー画像形成
装置の作像プロセスについて説明する。今、図示外のス
タートスイッチがオン操作されると、所定の作像プロセ
スが実行される。具体的に述べると、感光体ドラム１０
に書き込まれた静電潜像が例えばイエロの画情報に対応
したものであれば、この静電潜像はイエロ（Ｙ）のトナ
ーを内包する現像器１３１で現像され、感光体ドラム１
０上にはイエロのトナー像Ｔが形成される。そして、感
光体ドラム１０上に形成された未定着トナー像Ｔは、感
光体ドラム１０と中間転写ベルト２０とが接する一次転
写位置で一次転写ロール１４にて感光体ドラム１０から
中間転写ベルト２０の表面に静電転写される。

【００２６】このとき、単色画像を形成する場合には、
中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像Ｔを直ち
に用紙５０に二次転写するのであるが、複数色のトナー
像を重ね合わせたカラー画像を形成する場合には、感光
体ドラム１０上でのトナー像の形成並びにこのトナー像
Ｔの一次転写の工程が色数分だけ繰り返される。例えば
４色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成す
る場合には、感光体ドラム１０上にはその一回転毎にイ
エロ、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像Ｔが形
成され、これらトナー像Ｔは順次中間転写ベルト２０に
一次転写される。一方、中間転写ベルト２０は最初に一
次転写されたイエロのトナー像Ｔを保持したまま感光体
ドラム１０と同一周期で回動し、中間転写ベルト２０上
には位置検知センサ４３によって決められた所定の位置
にその一回転毎にマゼンタ、シアン及びブラックのトナ
ー像Ｔがイエロのトナー像Ｔに順次重ねて転写される。

【００２７】このようにして中間転写ベルト２０に一次
転写されたトナー像Ｔは、中間転写ベルト２０の回動に
伴って二次転写位置へと搬送される。一方、フィードロ
ール５２によって用紙トレイ５１から用紙５０が搬出さ
れ、この用紙５０は所定のタイミングで二次転写位置へ
と供給され、バイアスロール２５と中間転写ベルト２０
との間に挟み込まれる。すると、二次転写位置では、二
次転写装置４０であるバイアスロール２５とバックアッ
プロール２４との間に形成される転写電界の作用で、中
間転写ベルト２０に担持されたトナー像Ｔが二次転写位
置において用紙５０に静電転写される。

【００２８】そして、未定着トナー像Ｔが転写された用
紙５０は中間転写ベルト２０から剥離された後に、定着
装置５３に送り込まれ、未定着トナー像の定着処理がな
される。一方、未定着トナー像の二次転写が終了した中
間転写ベルト２０についてはベルトクリーナ４１によっ
て残留トナーが除去される。尚、二次転写装置４０のバ
イアスロール２５及びベルトクリーナ４１は、中間転写
ベルト２０と接離自在に配設されており、カラー画像が
形成される場合には最終色の未定着トナー像が中間転写
ベルト２０に一次転写されるまで、これらの部材は中間
転写ベルト２０から離間されている。

【００２９】以上のような作像プロセスにおいて、転写
残りトナー及び逆転写トナーの挙動について具体的に説
明する。先ず、転写残りトナーに関して説明する。例え
ばフルカラー画像を得る場合、図４（ａ）に示すよう
に、イエロ現像器１３１にて１色目のイエロ（Ｙ）画像
ＴYを感光体ドラム１０上へ現像し、中間転写ベルト２
０へ一次転写する際、完全に転写するのは難しく、転写
残りトナー像ＴY'が発生する。このイエロ（Ｙ）の転写
残りトナー像ＴY'は、図４（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、２色目のマゼンタ（Ｍ）、３色目のシアン（Ｃ）の
現像時に夫々の現像器１３２，１３３が対向した時に現
像域を通過する。尚、３色目のシアン（Ｃ）の現像時に
は、マゼンタ（Ｍ）の転写残りトナー像ＴM'も現像域を
通過する。しかし、夫々のマゼンタ現像器１３２，シア
ン現像器１３３はいずれも非接触型現像器のため、現像
ロールに担持されている現像剤と感光体ドラム１０との
間にギャップｇがあり、転写残りトナー像ＴY'が回収さ
れることは無い。

【００３０】ここで、イエロ（Ｙ）の転写残りトナー像
は仮に逆極性のトナーが存在したとしても、帯電器１１
を通過するので、正規の帯電性（マイナス）となる。そ
の場合、非接触型現像器といえども、条件によっては、
イエロ（Ｙ）の転写残りトナー像は２色目のマゼンタ
（Ｍ）の現像の際に回収される場合があり得る。そこ
で、本実施の形態では、帯電器１１により感光体ドラム
１０表面は−７００Ｖに帯電され、露光装置１２からの
光ビームＢｍによって画像信号に応じた露光がなされ、
感光体ドラム１０表面は例えば−３００Ｖとなる。現像
バイアスはＤＣ＝−５５０Ｖ、Ｖ_P-P（ピークツウピー
ク電圧）＝１．２ｋＶ、周波数４ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝
５０％の矩形波を印加し、現像ロール３１表面に担持さ
れた現像剤の外接円と、感光体ドラム１０表面の空隙は
０．５ｍｍである。

【００３１】イエロ（Ｙ）の転写残りトナー像ＴY'の上
から露光された場所は、感光体ドラム１０と現像ロール
（現像バイアスのＤＣ成分）間の電界の向きによれば、
そのトナー像は感光体ドラム１０表面に止まり、回収さ
れない。しかし、イエロ（Ｙ）の転写残りトナー像ＴY'
の上から露光されなかった場所は電界の向きによれば、
回収される場合がある。ここで、図５に示すように、感
光体ドラム１０表面の帯電器１１により帯電される電位
ＶHと、現像バイアスのＤＣ成分電位ＶB(DC)との電位差
をＶCLNとすると、ＶCLNが小さいと、実際は現像ロール
３１のＡＣ成分により、現像ロール３１表面に担持され
たトナー像は感光体ドラム１０表面へ飛翔し戻るという
現象が起きているが、その際ＡＣ成分が大きければ感光
体ドラム１０表面のイエロ（Ｙ）の転写残りトナー像Ｔ
Y'も一緒に戻してしまい、回収してしまう。また、ＶCL
Nが大きいと、感光体ドラム１０表面のイエロ（Ｙ）の
転写残りトナー像ＴY'は、クーロン力増大により、戻し
てしまい、回収してしまう。このように、非接触型現像
器といえども、ＶCLN、現像ロール３１へ印加するＡＣ
成分の条件によっては回収してしまう。本実施の形態で
は、ＡＣ成分を固定とした場合、ＶCLN＝７０〜５００
Ｖまで回収しないことを確認した。

【００３２】また、このイエロ（Ｙ）の転写残りトナー
像ＴY'は２色目のマゼンタ（Ｍ）、３色目のシアン
（Ｃ）の一次転写時に中間転写ベルト２０へ転写される
場合がある。このとき、感光体ドラム１０と中間転写ベ
ルト２０の周長が等しくない場合、本来のイエロ（Ｙ）
画像以外の場所に薄いイエロ（Ｙ）画像がゴースト画像
として発生してしまう。ここで、トナーの形状係数（Ｍ
Ｌ²／Ａ）と感光体ドラム１０から中間転写ベルト２０
への一次転写効率の関係は、図６に示すように、真球
（１００）に近づく程一次転写効率が良い。一次転写効
率とは、感光体ドラム１０から中間転写ベルト２０へ転
写される割合である。従って、極力一次転写残りトナー
像を発生させず、目視で確認できないゴーストレベルに
抑えるためには、真球に近い方が望ましい。また、転写
残りトナー像が発生してしまう場合でも、本実施の形態
では、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０の周長を
等しく設定するようにしたので、本来のイエロ（Ｙ）画
像の上に、転写残りイエロ（Ｙ）画像が転写されるの
で、ゴースト画像は発生することが無い。

【００３３】次に、逆転写トナーに関して説明する。例
えば、中間転写ベルト２０へ一次転写された１色目のイ
エロ（Ｙ）画像は、２色目のマゼンタ（Ｍ）、３色目の
シアン（Ｃ）の４色目のブラック（ＢＫ）の一次転写の
際に、夫々がイエロ（Ｙ）画像の上に重ねて転写されな
い場所では、転写域の放電の影響によりいくらかのイエ
ロ（Ｙ）トナー像は正規の帯電性とは逆極に帯電してし
まい、転写電界により感光体ドラム１０上に逆転写して
しまう。この逆転写したイエロ（Ｙ）トナー像は帯電位
置で正規の帯電となり、次色以降の一次転写時に中間転
写ベルト２０へ転写されてしまう。この場合、転写残り
トナー同様感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０の周
長が等しくない場合、本来のイエロ（Ｙ）画像以外の場
所に薄いイエロ（Ｙ）画像がゴースト画像として発生し
てしまう。

【００３４】ところで、本実施の形態では、図７に示す
ように、金属製の一次転写ロール１４が、感光体ドラム
１０直下よりも下流側にｂ（本例では３ｍｍ）の位置に
配設されている。このとき、一次転写域の下流側での感
光体ドラム１０表面と中間転写ベルト２０表面との電位
差と放電開始電圧の計算での関係を図８に示す。この中
で、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０との接触幅
は例えば２ｍｍであるので、中心位置（０ｍｍ）から感
光体ドラム１０表面と中間転写ベルト２０表面が離れ始
める位置は１ｍｍからである。そして、一次転写ロール
１４の頂点と中間転写ベルト２０との接点は３ｍｍの位
置となる。放電開始電圧はパッシェン則より求め、感光
体ドラム１０表面と中間転写ベルト２０表面との電位差
Ｖ（Ｖ）とギャップｄ（μｍ）との関係が以下の数式２
の値以上となると放電が起こる。

【００３５】数式２：Ｖ＝３１２＋６．２×ｄ

【００３６】一次転写ロール１４に転写バイアスを印加
するので、感光体ドラム１０表面と中間転写ベルト２０
表面との電位差が一番大きくなるのは、３ｍｍの位置
で、感光体ドラム１０表面と中間転写ベルト２０表面と
の接点（１ｍｍ）位置では電位差ゼロとなる。そこで、
図８に示すように、３ｍｍの位置での電位差を７００〜
１２００Ｖと振り、放電開始電圧と比較すると、約９０
０Ｖ以下であれば放電が発生しないことが理解される。
従って、３ｍｍの位置での電位差を９００Ｖ以下にすれ
ば逆転写も発生しないのではないかと推測される。

【００３７】図９に中間転写ベルト２０の体積抵抗率２
水準に関して一次転写ロール１４に印加する電流値と感
光体ドラム１０表面と中間転写ベルト２０表面との電位
差との関係を示す。図中及びの体積抵抗率は、夫々
１１及び７logΩ・ｃｍである。これによれば、低体積
抵抗率のは転写電流４０μＡまでは電位差が９００Ｖ
以下であった。それに対応する逆転写率及び一次転写効
率を図１０及び図１１に示す。図１０により、が転写
電流の増加に伴い逆転写率が大きくなるのに対して、
は殆ど逆転写していないことが分かった。また、図１１
により、は一次転写電流が小さいと転写電界不足によ
る転写不良、転写電流が大きいと逆転写トナー発生のメ
カニズム同様逆極性化するトナーの割合が増え、一次転
写効率が低下する。このようにピークを持った曲線とな
るが、はで発生した転写電流が大きい場合の不具合
が解消され、高転写効率を維持している。

【００３８】以上のように極力逆転写トナー像を発生さ
せず、目視で確認できないゴーストレベルに抑えるため
には、放電を抑えるという観点から、中間転写ベルト２
０の抵抗をある程度下げることが望ましいことが理解さ
れる。また、逆転写トナー像が発生してしまう場合に
は、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０の周長を等
しくすれば、本来のイエロ（Ｙ）画像の上に、転写残り
イエロ（Ｙ）画像が転写されるので、ゴースト画像は発
生することがない。

【００３９】更に、３色目の一次転写終了後、感光体ド
ラム１０表面に残った転写残りトナー像ＴY'（ＴM'，Ｔ
C'）は、図４（ｄ）に示すように、接触型現像器である
黒現像器１３４による４色目のブラック（ＢＫ）現像時
に一部回収される。すなわち、本実施の形態では、帯電
器１１により感光体ドラム１０表面は−７００Ｖに帯電
され、光ビームＢｍによって画像信号に応じた露光がな
され、感光体ドラム１０表面は例えば−３００Ｖとな
る。現像バイアスのＤＣ成分は−５５０Ｖであり、露光
された画像部は現像電界によりマイナス電荷のトナーが
感光体ドラム１０表面に現像される。ブラック（ＢＫ）
現像時にブラック（ＢＫ）の非画像部（未露光部）につ
いては感光体ドラム１０表面に残ったマイナス電荷の転
写残りトナー像ＴY'（ＴM'，ＴC'）が現像電界により黒
現像器１３４側へ移動し、黒現像器１３４内に回収され
る。また、ブラック（ＢＫ）の画像部（露光部）は感光
体ドラム１０表面に残った転写残りトナー像ＴY'（Ｔ
M'，ＴC'）があれば、その上からブラック（ＢＫ）のト
ナー像が現像される。

【００４０】ブラック（ＢＫ）のトナー像が転写された
後に最終的に感光体ドラム１０表面に残ったトナー像
は、感光体ドラム１０表面を帯電器１１により所定の暗
電位に帯電させたまま、黒現像器１３４を感光体ドラム
１０に対向させ、少なくとも感光体ドラム１０を１回転
させることにより、全て黒現像器１３４内に回収され
る。ここで、黒現像器１３４内に多少他色のトナーが混
入しても、色合いには殆ど影響を及ぼさない。

【００４１】尚、本実施の形態では、中間転写ベルト２
０を用いているが、用紙等の転写材を担持し、用紙等に
カラー画像を形成していく方式においても、感光体ドラ
ム１０と転写ドラム等の転写材担持体を同一周長にする
ことによって、ゴースト画像の発生は有効に抑えられ
る。また、本実施の形態では、感光体ドラム１０、中間
転写ベルト２０を使用した態様であるが、これに限られ
るものではなく、夫々ドラム、ベルトのいずれでも構わ
ない。

【００４２】◎実施の形態２図１２は本実施の形態に係るカラー画像形成装置で使用
される現像器の概要を示す。同図において、カラー画像
形成装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様である
が、実施の形態１と異なるロータリー型現像装置１３を
備えている。尚、実施の形態１と同様な構成要素につい
ては実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳
細な説明を省略する。このロータリー型現像装置１３は
イエロ（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラッ
ク（ＢＫ）の現像器１３１〜１３４を回転ホルダに搭載
したものであるが、各現像器１３１〜１３４については
いずれも現像ロール３１上の現像剤３２が感光体ドラム
１０表面に接触する接触型現像器を採用している。但
し、カラー現像器１３１〜１３３の現像ロール３１に印
加する現像バイアスＶB1は、現像時に感光体ドラム１０
上の転写残トナーＴY'などを回収しないように設定され
ており、一方、黒現像器１３４の現像ロール３１に印加
する現像バイアスＶB2は、現像時に感光体ドラム１０上
の転写残トナーＴY'，ＴM'，ＴC'を回収するように設定
されている。

【００４３】より具体的に述べると、例えばカラー現像
器１３２（又は１３３）を例に挙げて説明すると、図１
３（ａ）に示すように、感光体ドラム１０表面の帯電器
１１により帯電される電位ＶHと、現像バイアスのＤＣ
成分電位ＶB1(DC)との電位差をＶCLN1とすると、カラー
現像器１３２（又は１３３）による現像動作を損なわ
ず、かつ、ＶCLN1による作用電界によって転写残トナー
ＴY'などが現像ロール側へ静電誘引されない程度に前記
ＶB1(DC)を選定するようにすればよい。一方、黒現像器
１３４については、図１３（ｂ）に示すように、感光体
ドラム１０表面の帯電器１１により帯電される電位ＶH
と、現像バイアスのＤＣ成分電位ＶB2(DC)との電位差を
ＶCLN2とすると、黒現像器１３４による現像動作を損な
わず、かつ、ＶCLN2による作用電界によって転写残トナ
ーＴY'などが現像ロール側へ静電誘引されて黒現像器１
３４に回収されるように前記ＶB2(DC)を選定するように
すればよい。

【００４４】尚、本実施の形態では、最初の作像サイク
ルで動作するイエロ現像器１３１の現像バイアスＶB1も
他のカラー現像器１３２，１３３と同様に設定している
が、イエロ現像器１３１については、特に転写残トナー
の回収を阻止するという必要性がないため、他のカラー
現像器１３２，１３３と異なる観点から現像バイアスＶ
B1を設定しても差し支えない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
感光体ドラム等の像担持体表面に接触したゴムのクリー
ニング部材などが不要となるため、像担持体の摩耗や傷
の発生を防止でき、その分、像担持体の寿命を延ばすこ
とができる。また、ゴムのクリーニング部材などではク
リーニングが困難な略球形トナーにも対応可能である。
そして、不要な排トナーが発生しないため、エコロジー
となり、クリーニング後の排トナーを回収する容器が不
要となるため、低コスト、小スペース（小型化）とな
る。特に、本発明にあっては、各色トナーの現像手段に
おいて、別色のトナー混入による混色を防止でき、所望
の色合いの画像を安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカラー画像形成装置の概要を示
す説明図である。

【図２】本発明が適用されたカラー画像形成装置の概
略構成図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は実施の形態１で用いられる現
像器の概略構成である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は実施の形態１における作像
プロセスの概要を示す説明図である。

【図５】図４（ｂ）又は（ｃ）における作像プロセス
時の感光体ドラム電位分布を示す説明図である。

【図６】トナー形状係数と一次転写効率との関係を示
すグラフ図である。

【図７】感光体ドラムと一次転写装置との位置関係を
示す説明図である。

【図８】一次転写域下流側の空隙電位差と放電開始電
圧との関係を示すグラフ図である。

【図９】一次転写電流、及び、一次転写域下流側の感
光体ドラムと中間転写ベルトとの空隙電位差の関係を示
すグラフ図である。

【図１０】中間転写ベルトの抵抗差をパラメータとし
た一次転写電流と逆転写率との関係を示すグラフ図であ
る。

【図１１】中間転写ベルトの抵抗差をパラメータとし
た一次転写電流と一次転写効率との関係を示すグラフ図
である。

【図１２】（ａ）（ｂ）は実施の形態２に係るカラー
画像形成装置で用いられる現像器の概要を示す説明図で
ある。

【図１３】（ａ）は２番目以降の作像サイクルで動作
するカラー現像器の現像動作過程を示す説明図、（ｂ）
は黒現像器の現像動作過程を示す説明図である。

【符号の説明】１…像担持体，２…潜像形成手段，３（３ａ〜３ｄ）…
現像手段，４…転写手段，４ａ…中間転写体，４ｂ…中
間転写体クリーナ，５…転写材，６…クリーナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】黒色成分を含む各色成分の作像サイクル
毎に回転する像担持体と、この像担持体上に各色成分の
静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上の
各色成分の静電潜像に対応する色のトナーで選択的に現
像する複数の現像手段と、前記像担持体上の各色成分の
トナー像を転写材に順次若しくは一括転写する転写手段
とを備え、像担持体上の残留トナー回収用のクリーナを
除外したカラー画像形成装置において、複数の現像手段は、黒色トナーを有する黒現像剤が内包
され且つ最終作像サイクルで現像動作する黒現像手段
と、黒色以外のカラートナーを有するカラー現像剤が内
包され且つ最終作像サイクル以外の作像サイクルで現像
動作するカラー現像手段とからなり、黒現像手段は現像動作時に像担持体上の残余トナーが回
収せしめられる残トナー回収現像条件を具備する一方、カラー現像手段のうち、少なくとも２番目以降の作像サ
イクルで現像動作するカラー現像手段は現像動作時に像
担持体上の残余トナーが回収されない残トナー非回収現
像条件を具備することを特徴とするカラー画像形成装
置。
【請求項２】請求項１記載のカラー画像形成装置にお
いて、黒現像手段によるトナー回収現像条件は、像担持体に対
向する現像剤担持体に担持される黒現像剤を像担持体表
面に接触配置するものであることを特徴とするカラー画
像形成装置。
【請求項３】請求項１記載のカラー画像形成装置にお
いて、カラー現像手段によるトナー非回収現像条件は、像担持
体に対向する現像剤担持体に担持されるカラー現像剤を
像担持体表面に対し非接触配置するものであることを特
徴とするカラー画像形成装置。
【請求項４】請求項１記載のカラー画像形成装置にお
いて、カラー現像手段によるトナー非回収現像条件は、像担持
体に対向する現像剤担持体に担持されるカラー現像剤を
像担持体表面に接触配置し、かつ、像担持体上の残余ト
ナーと現像剤担持体との間の作用電界を像担持体上の残
余トナーが現像剤担持体側へ移行しない程度に設定する
ものであることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項５】請求項１記載のカラー画像形成装置にお
いて、各現像手段は、形状係数が１００〜１２５であるトナー
を使用するものであることを特徴とするカラー画像形成
装置。
【請求項６】請求項１記載のカラー画像形成装置のう
ち、転写手段が像担持体に対向配置される中間転写体若
しくは転写材担持体を有し、像担持体上の各色成分トナ
ー像を中間転写体を介して転写材に若しくは転写材担持
体に担持された転写材に転写する態様において、像担持体と中間転写体若しくは転写材担持体との周長を
等しく設定したことを特徴とするカラー画像形成装置。