JP2004163502A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電装置や現像装置の電源を共通にした構成において、画像の濃度制御を効果的に行えるカラー画像形成装置を提供すること。
【解決手段】電源装置（Ｕ）は、帯電装置の電源（ａ）と、現像装置の電源（ｄ）を各色共通に設置する。また、手順（Ｗ）の現像バイアス電圧の設定は、全ての色の現像量が飽和したところ、すなわち、現像効果が飽和したところとする。手順（Ｒ）では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色で、前記目標とするべた濃度となるように、各色の現像バイアス電圧を制御する。次に、手順（Ｓ）で露光器Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの光量制御を行い、手順（Ｔ）で各色のハーフトーン濃度を目標値に合致させている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電装置や現像装置の電源を共通にした構成において、画像の濃度制御を効果的に行えるカラー画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タンデム型のカラー画像形成装置においては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各単色トナー像を形成する４つの画像ユニットが設けられている。各画像ユニットには、帯電装置、現像装置、潜像担持体として作用する感光体ドラムなどの部材が設けられている。各色それぞれの帯電装置や現像装置は、個別に設けられている電源に接続される。このように、各色それぞれの帯電装置や現像装置を、個別に設けられている電源に接続する構成では、電源装置のコストが高くなるという問題がある。
【０００３】
このような問題に対処するために、各色毎に設けられている帯電装置や現像装置の電源を共通にして、電源装置の経費を低減する試みがなされている（例えば、特許文献１参照）。この場合には、共通電源から同一の電圧が各色の帯電装置に印加される。また、共通電源から同一の電圧が各色の現像装置に印加される。このため、電源装置のコストを低減できるという利点がある。
【０００４】
前記特許文献１に記載の従来例では、第１の形態として帯電装置の電源を共通にし、濃度制御を現像バイアス電圧の制御と、露光装置の光量制御で行うことを提案している。また、第２の形態として、現像装置の電源を共通にし、濃度制御を帯電バイアス電圧の制御と露光装置の光量制御で行うことが提案されている。その方法は、帯電装置の電源を４色共通にする場合は、それぞれの現像用の電源により現像バイアス電圧を制御して各色のべたの濃度を制御する。また、現像装置の電源を４色共通にする場合には、それぞれの帯電用の電源により帯電バイアス電圧を制御して各色のべたの濃度を制御する。そしていずれの場合も、各色のハーフトーン濃度は各露光装置で光量制御を行っている。
【０００５】
図７は、前記帯電装置の電源を４色共通にして、各色の濃度制御を行う例の説明図である。図７において、（Ｐ）は電源装置を表示しており、帯電装置の電源（ａ）は４色共通である。また、現像装置の電源（ｂ）は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色毎に設置されている。次に、手順（Ｑ）で各色の現像バイアス電圧を設定する。この現像バイアス電圧は、各色毎に目標とするべた濃度（ＯＤ値）が得られる電圧値に設定する。
【０００６】
手順（Ｒ）では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色で、前記目標とするべた濃度となるように、各色の現像バイアス電圧を制御する。次に、手順（Ｓ）で露光器Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの光量制御を行い、手順（Ｔ）で各色のハーフトーン濃度を目標値に合致させている。帯電装置の電源を各色共通にすることに代えて、現像装置の電源を各色共通とすることもできる。この場合には、帯電装置の電源を各色毎に設置し、各色の帯電バイアス電圧を制御して目標のＯＤ値となるように濃度制御を行う。
【０００７】
このように、従来例においては、各色毎に現像電圧と、帯電電圧と、露光強度の３つのパラメータのうち１つを固定し、２つを制御して濃度制御を行っている。例えば、べたのＯＤ値が目標値になるように現像バイアス電圧を決め、ハーフトーンの濃度が目標値になるように露光量を決定している。または、べたのＯＤ値が目標値になるように帯電バイアス電圧を決め、ハーフトーンの濃度が目標値になるように露光量を決定する。
【０００８】
すなわち、特許文献１に記載の従来例では、前記３つのパラメータの中で、（帯電＋露光）のパラメータは各色毎に制御を行い、残りのパラメータの現像を電源共通にして共通の制御を行う。または、（現像＋露光）のパラメータは各色毎に制御を行い、残りのパラメータ帯電を電源共通にして共通の制御を行う方法が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１６２８０１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１の構成においては、帯電装置と現像装置を具備するカラー画像形成装置において、一方の帯電装置の電源、または現像装置の電源が各色共通で、他方の電源は各色毎に別個に設置している。このため、電源設備のコストが高くなるという問題があった。
【００１１】
また、電源設備のコストを低減するために、帯電装置および現像装置の電源を共に共通にすることも考えられる。しかしながら、このような構成にすると、従来例の構成では露光のみ各色毎に制御を行い、（帯電＋現像）は４色共通の制御を行う必要がある。しかしながら、この際にどのようにして制御するかが従来例には示されておらず、画像の濃度制御を効果的に行うことが出来ない、という問題があった。
【００１２】
本発明は上記のような問題に鑑み、帯電装置や現像装置の電源を共通にした構成において、画像の濃度制御を効果的に行えるカラー画像形成装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のカラー画像形成装置は、少なくとも現像装置と帯電装置とを有し、像担持体にトナー像を現像するタンデム型のカラー画像形成装置であって、各色用の現像装置に共通に接続される第１の高圧電源と、各色用の帯電装置に共通に接続される第２の高圧電源とを設け、各色の現像バイアス電圧を、全ての色の現像効率が飽和して重なる領域の電圧として、ＯＤ値（べた濃度）の制御を行うことを特徴とする。このため、電源装置のコストを低減し、制御回路が簡略化されて装置を小型化できるという利点がある。また、ＯＤ値（べた濃度）の制御を効果的に行うことができる。
【００１４】
また、本発明は、前記現像装置の現像ローラは、前記像担持体と接触して非磁性一成分トナーを現像することを特徴とする。このため、接触現像機構を有するカラー画像形成装置において、ＯＤ値を制御する制御回路を簡略化することができる。
【００１５】
また、本発明は、前記第１の高圧電源は、直流成分の電圧を出力することを特徴とする。このため、現像バイアス電圧を直流成分の電圧で形成する接触現像機構を有するカラー画像形成装置において、ＯＤ値を制御する制御回路を簡略化することができる。
【００１６】
また、本発明は、前記現像装置の現像ローラは、前記像担持体と非接触で非磁性一成分トナーを現像することを特徴とする。このため、非接触現像機構を有するカラー画像形成装置において、ＯＤ値を制御する制御回路を簡略化することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記前記第１の高圧電源は、直流成分の電圧と交流成分の電圧を出力することを特徴とする。このため、現像バイアス電圧を直流成分の電圧と交流成分の電圧で形成する非接触現像機構を有するカラー画像形成装置において、ＯＤ値を制御する制御回路を簡略化することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るカラー画像形成装置の実施の形態について説明する。図５は、本発明が適用されるタンデム型のカラー画像形成装置の一例を示す構成図である。図５において、カラー画像形成装置１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各単色トナー像を形成する画像ユニットを有している。１は露光装置、２は各色の現像装置である。例えば、イエロー（Ｙ）の現像装置について説明すると、現像ローラ２ａ、トナー供給ローラ２ｂ、トナー規制ブレード２ｃが設けられている。また、カートリッジ内にはトナー２ｄが充填されている。
【００１９】
他色のマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像装置も同様の構成とされている。３は像担持体としての感光体ドラム、４は中間転写ベルト、５は一次転写ローラ、６は帯電ローラ、７は二次転写ローラ、８は定着ローラ、９は記録紙などの転写材である。このように、カラー画像形成装置１０の各色の画像ユニットは、現像装置２、感光体ドラム３、一次転写ローラ５、帯電ローラ６などの部材により構成されている。
【００２０】
次に、図５のカラー画像形成装置のカラーモードにおける概略の動作について説明する。帯電装置６でイエロー（Ｙ）の感光体ドラム３を負電圧、例えば−６００Ｖに帯電させる。次に、露光装置１からの光線でイエロー（Ｙ）の感光体ドラム上に静電潜像を形成する。続いて、現像装置２のイエロー色用部分で感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する。一次転写ローラ５に正電圧、例えば＋７００Ｖを印加し、感光体ドラム３上のイエロー現像像（トナー像）を中間転写ベルト４上に転写する。
【００２１】
以下、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）についても中間転写ベルト４を移動させながら同様の処理を繰り返し、中間転写ベルト４上に転写されたイエロー現像像にマゼンタ、シアン、ブラックの現像像を順次重ねて転写する。４色の現像像が中間転写ベルト４に転写されると、転写材９が搬送径路において二次転写ローラ７に当接し、この際に二次転写ローラ７には高圧電源からの転写バイアス電圧が印加される。
【００２２】
このようにして、転写材９は二次転写ローラ７の位置で、中間転写ベルト４に形成されているフルカラートナー像が転写される。フルカラートナー像が転写された転写材９は、定着装置８に搬送される。定着装置８において、熱と圧力により転写材９上のトナー像は溶融定着される。連続印字の場合は、上記動作を繰り返す。なお、モノクロモードの動作時には、ブラック（Ｋ）に対応する帯電装置、現像装置、露光装置などが動作して、前記処理を行い中間転写ベルト４から転写材９にモノクロの画像を転写する。
【００２３】
図６は、本発明にかかるカラー画像形成装置の電源装置の例を示す構成図である。図６の構成では、各色の現像ローラ２ａを共通の現像用高圧電源２０（第１の高圧電源）に接続する。また、各色の帯電ローラ６を共通の帯電用高圧電源２１（第２の高圧電源）に接続する。現像用高圧電源２０は、直流成分の電圧発生手段と、交流成分の電圧発生手段とを有している。
【００２４】
現像装置は、現像ローラと感光体ドラムとが接触しているかどうかにより、接触現像機構と非接触現像機構に区分される。本発明においては、現像装置として、
接触現像機構を用いる場合と、非接触現像機構を用いる場合とで、現像バイアス電圧の印加を変えている。例えば、接触現像機構を用いる場合には、現像バイアス電圧は直流成分のみを印加する。また、非接触現像機構を用いる場合には、直流成分に交流成分の電圧を重畳して印加する。
【００２５】
交流成分の電圧は、例えば図２に示すような矩形波で形成される。このため、現像用高圧電源２０には、高周波パルス電圧を発生するためのパルス発生回路が設けられている。なお、図６の例では、帯電ローラ６を、感光体ドラム３に接触させている。本発明においては、このような構成に代えて、ブラシ帯電機構を用いる構成とすることもできる。
【００２６】
本発明においては、各色の帯電装置及び現像装置の電源を共通にする。そして、現像バイアス電圧の大きさを、各色の現像効率が飽和する重なり領域となるように制御することにより、各色の目標ＯＤ値（べた濃度）を得ることを特徴とするものである。このため、電源のコストを低減し、制御回路が簡略化されて装置を小型化できるという利点がある。また、ＯＤ値（べた濃度）の制御を効果的に行うことができる。以下、本発明の具体例について、実施例１、実施例２で説明する。
【００２７】
（実施例１）
現像装置は、現像ローラとしてアルミローラを使用し、トナー規制ブレードとしてウレタンを使用した。また、個数平均粒径８（μｍ）の非磁性一成分トナーを使用し、現像ローラと感光体ドラム間にギャップがある非接触現像機構により現像する。トナーの搬送量を０．４（ｍｇ／ｃｍ^２）、感光体ドラムに対する現像ローラの現像周速比を１．６とした。この際に使用するトナーの顔料の種類と量を表１のように選定した。
【００２８】
【表１】

【００２９】
図２は、実施例１における現像バイアス電圧の波形図である。現像条件は、感光体ドラムの速度を２１０（ｍｍ／Ｓ）、現像ローラと感光体ドラム間のギャップを１４０（μｍ）に設定した。また、現像バイアス電圧は、図２に示されているように交流電圧の波高値Ｖｐｐ＝１４００Ｖ、周波数を２ＫＨｚとした。このときの周期は、Ｔａ／（Ｔａ＋Ｔｂ）＝Ｔａ／Ｔ＝３００／５００＝０．６、となる。すなわち、デューティは６０％の波形とした。このときの一点鎖線で示した直流成分の現像バイアス電圧Ｖｄｃを、次のように決定した。
【００３０】
Ｖｄｃを−１５０Ｖから−３５０Ｖまで５０Ｖ刻みでべた印字し、中間転写ベルト上で濃度を測定する。これは濃度制御を行う上では、感光体ドラム（像担持体）への現像量を測定することはできないので、中間転写ベルト上の濃度で代用している。測定結果より、各色のべたＯＤ値を表２に示す。この際の各色の濃度目標は、ＯＤ値でイエローが１．３０±０．０５、マゼンタが１．３５±０．０５、シアンが１．３５±０．０５、ブラックが１．４５±０．０５とする。
【００３１】
【表２】

【００３２】
表２の結果に基づいて、現像バイアス電圧Ｖｄｃと各色濃度の関係を、図３の特性図で示す。図３より、各色毎の現像バイアス電圧Ｖｄｃの飽和領域は、表３のように示される。
【００３３】
【表３】

【００３４】
表３より、現像バイアス電圧Ｖｄｃが−２８０Ｖから−３５０Ｖの間であれば、全ての色のべた濃度（ＯＤ値）が目標値の範囲内になる。ここでは、Ｖｄｃを−２８０Ｖに選定した。これは、Ｖｄｃを負に大きくしすぎると白部の電位差が小さくなるので字汚れしやすくなる。このため、安全をとってなるべく負に小さい値とした。そのときのべた濃度は、イエローが１．２６、マゼンタが１．３４、シアンが１．３７、ブラックが１．４０となり、前記目標値内に制御することができた。
【００３５】
（実施例２）
現像装置は、現像ローラとしてアルミローラを使用し、トナー規制ブレードとしてウレタンを使用した。また、個数平均粒径８（μｍ）の非磁性一成分トナーを使用し、現像ローラと感光体ドラムを接触させる接触現像機構により現像する。トナーの搬送量を０．４（ｍｇ／ｃｍ^２）、感光体ドラムに対する現像ローラの現像周速比を１．６とした。この際に使用するトナーの顔料の種類と量を表４のように選定した。
【００３６】
【表４】

【００３７】
この際の感光体ドラムの周速は、２１３（ｍｍ／ｓ）で、現像バイアス電圧には交流成分は重畳しない。直流成分のＶｄｃが現像バイアス電圧となる。ここで４色共通である現像バイアスを、−１５０Ｖから−３５０Ｖまで５０Ｖおきに変更して、中間転写体ベルト上で濃度を測定する。その結果を表５に示す。
【００３８】
【表５】

【００３９】
図４は、表５の測定結果に基づいて、現像バイアス電圧と各色濃度の関係を示した特性図である。図４より、各色毎の現像バイアス電圧Ｖｄｃの飽和領域は、表６のように示される。
【００４０】
【表６】

【００４１】
表６より、現像バイアス電圧Ｖｄｃを−２５０Ｖに選定した。この場合の各色濃度は、イエロー１．３０、マゼンタ１．３５、シアン１．３８、ブラック１．４１となる。したがって、いずれの色も前記ＯＤ目標値の、イエロー１．３０±０．０５、マゼンタ１．３５±０．０５、シアン１．３５±０．０５、ブラック１．４５±０．０５以内に濃度を制御することができた。
【００４２】
図１は、本発明による各色の濃度制御を行う例の説明図である。図７の従来例と同じ部分には同一の符号を付している。図１において、電源装置（Ｕ）は、帯電装置の電源（ａ）と、現像装置の電源（ｄ）を各色共通に設置する。また、（Ｗ）の現像バイアス電圧の設定は、前記図３、図４で説明したように、全ての色の現像量が飽和したところ、すなわち、現像効果が飽和したところに行う。
【００４３】
このように、帯電装置の電源（ａ）と、現像装置の電源（ｄ）を各色共通に設置するので、電源装置のコストを低減することができる。また、現像バイアス電圧を制御する制御回路も、各色個別に設ける必要がないので、装置が簡素化され、小型化できる。さらに、ＯＤ値（べた濃度）の制御を効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による各色の濃度制御を行う例の説明図である。
【図２】現像バイアス電圧の波形図である。
【図３】現像バイアス電圧と各色濃度との関係を示す特性図である。
【図４】現像バイアス電圧と各色濃度との関係を示す特性図である。
【図５】カラー画像形成装置の一例を示す構成図である。
【図６】電源装置の例を示す構成図である。
【図７】従来例の電源装置の例を示す構成図である。
【符号の説明】
１・・・露光装置、２・・・現像装置、２ａ・・・現像ローラ、２ｂ・・・トナー供給ローラ、２ｃ・・・トナー規制ブレード、２ｄ・・・トナー、３・・・感光体ドラム、４・・・中間転写ベルト、５・・・一次転写ローラ、６・・・帯電装置、７・・・二次転写ローラ、８・・・定着装置、９・・・転写材、
１０・・・カラー画像形成装置、

Claims (5)

1. 少なくとも現像装置と帯電装置とを有し、像担持体にトナー像を現像するタンデム型のカラー画像形成装置であって、各色用の現像装置に共通に接続される第１の高圧電源と、各色用の帯電装置に共通に接続される第２の高圧電源とを設け、各色の現像バイアス電圧を、全ての色の現像効率が飽和して重なる領域の電圧として、ＯＤ値（べた濃度）の制御を行うことを特徴とする、カラー画像形成装置。
2. 前記現像装置の現像ローラは、前記像担持体と接触して非磁性一成分トナーを現像することを特徴とする、請求項１に記載のカラー画像形成装置。
3. 前記第１の高圧電源は、直流成分の電圧を出力することを特徴とする、請求項２に記載のカラー画像形成装置。
4. 前記現像装置の現像ローラは、前記像担持体と非接触で非磁性一成分トナーを現像することを特徴とする、請求項１に記載のカラー画像形成装置。
5. 前記前記第１の高圧電源は、直流成分の電圧と交流成分の電圧を出力することを特徴とする、請求項４に記載のカラー画像形成装置。

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