JP2005308947A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白黒画像作像時の画質向上、カラー画像作像時の現像手段内への異色トナー混入とトナー像乱れを防止する。
【解決手段】ブラック以外のトナー像を最初に作像して各色トナー像を感光体ドラム４に重ね形成する現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋと、画像モード情報を出力する画像モード情報出力手段１２と、感光体ドラム４への接触・非接触現像状態にブラックの現像手段３ｋを切り替える切替手段１４と、ＤＣバイアス電圧またはＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧を現像スリーブ３１ｋに印加する現像バイアス電源１３と、画像モード情報に基づき、現像手段３ｋの現像状態を非接触・接触現像に切り替えるよう切替手段１４を制御し、接触現像時にはＤＣバイアス電圧を、非接触現像時にはＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧を印加するよう現像バイアス電源１３を制御する制御手段１１とを有する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、ブラックを含む複数色の現像手段が１つの次作像媒体の周辺に配置され、各色現像手段によって作像される画像を次作像媒体上に順次重ね合わせる画像形成装置に関するものである。

従来の複写機やプリンタ等のような電子写真方式の多色画像形成装置において、像担持体（次作像媒体）上の静電潜像に粉体トナーを吸着させてこの静電潜像を可視化する現像手段、特に、非磁性トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を用い、像担持体上の静電潜像に非磁性トナーを飛翔させて可視化する現像手段を用いた多色の画像形成装置としては、例えば帯電工程、露光工程、現像工程を複数回繰り返し、像担持体上に複数色のトナー像を形成した後、これを記録媒体に一括転写するものが既に知られている。

これは、例えば感光ドラム等の像担持体の周囲に複数の帯電器、複数のレーザ等の画像の露光装置、反転現像用のトナーが収容された複数の現像手段を夫々配置し、第１の帯電器で像担持体を一様に帯電した後に第１の露光装置で第１の潜像を形成すると共に第１の現像手段で当該潜像を現像してトナー像を形成し、さらに、この前工程のトナー像上から第２の帯電器で像担持体を再帯電した後に第２の露光装置で再露光を行って第２の潜像を形成すると共に第２の現像手段でこれを現像し、これを必要な工程数だけ繰り返すことによって、像担持体上に複数のトナー像を形成し、転写器によって記録紙に一括転写するものである。

この形式の画像形成装置においては、二色目以降の現像に接触現像（像担持体に現像手段を接触させて現像する方式）を用いると、像担持体上に形成された一色目のトナー像を乱してしまうという問題がある。

その一方で、接触現像は高空間周波数成分を効率よく現像できるため細線再現性に優れているほか、トナーの粒径に対する現像性の影響が少ないため現像手段内のトナーの粒径分布が小粒径側へシフトする事態は少ないという長所を有する。したがって、一色目のトナー像乱れを防止するために非接触現像を用いると、接触現像と比較して高空間周波数成分の現像性が低く、ラインなどの細線再現性が劣るほか、現像手段内のトナー粒径分布が小粒径側へシフトして現像性の低下を招くと共に、接触現像に比べて現像剤規制部におけるギャップが狭いために現像剤へのストレスが大きく、装置寿命が短くなる。

このように、接触現像方式と非接触現像方式とは一長一短あることから、上記のような特徴を踏まえて、二色目以降の現像手段として、第１の画像および第２の画像に応じて、あるいは任意に選択することにより、接触現像と非接触現像とを切替可能な構成にしたものが提案されている。

これによれば、接触現像あるいは非接触現像を適宜切替選択することにより、常に良好な画質が得られると共に、接触現像モードを採用することで現像剤へのストレスやトナー粒径分布のシフト現象を減らすことができ、現像剤の寿命を延ばすことが可能になる。

ここで、接触現像と非接触現像とを切替可能とした現像手段としては、既に次のようなものが知られている（例えば特許文献１を参照）。すなわち、現像手段または像担持体を移動させることによって像担持体と現像手段との距離を変化させ、接触現像と非接触現像とを切替選択する技術が記載されている。ただし、この技術では、駆動装置が大がかりに
なる上、像担持体と現像手段との距離を精度よく制御するのが難しい。特に、非接触現像においては像担持体と現像手段との距離が広すぎるとエッジ効果が著しく細線再現性が悪くなり、逆に狭すぎると一色目のトナー像を乱してしまうので、精度の良い設定が必要とされる。

また、現像ロール内の磁石の設定位置を変えることで現像剤規制部の磁力パターンを変化させ、この現像剤規制部の磁力パターン変化に応じて現像ロールに保持される現像剤量を変化させると同時に現像ニップとの磁力パターンも考え、接触と非接触とを切り替える技術が知られている（例えば特許文献２を参照）。この技術によれば、内部磁石を動かすと、それに伴い現像剤規制部および現像ニップの磁力パターン以外に現像剤のピックオフおよびピックアップの位置も変化してしまうので、磁石移動時においても夫々の条件を満たすような磁力パターンが必要とされる。しかしながら、装置の小型化の要請に伴い現像ロールが小径化している状況下において、これらの条件を満たす磁石の製造は困難である。

そこで、接触現像と非接触現像とを切替可能としたこれらの現像手段の問題を解決する多色の画像形成装置が知られている（例えば特許文献３を参照）。これは、現像手段の層厚規制手段として、偏心軸を回転中心として回転し、且つこの偏心軸との間の距離が滑らかに変化するカム曲面を少なくとも一部に有する偏心カム回転体と、この偏心カム回転体を回転駆動して予め決められた所定位置で停止させる回転駆動源とを具備し、偏心カム回転体と現像剤担持体との間隙を接触現像モード、非接触現像モードおよび現像剤供給カットモードのいずれかに応じて設定するものである。さらに、スリーブ内に磁石部材が固定設置される構造において、偏心カム回転体を現像剤担持体側の上流側磁極および下流側磁極間の所定範囲に設定するものである。また、多色画像形成装置の二段目以降の現像手段にこのような構成の現像手段を用いるものである。

これによれば、接触現像モードと非接触現像モードとを切り替える現像手段を、多色の画像形成装置の二段目以降の現像手段に採用するようになっているが、当該画像形成装置がブラックトナー用現像手段を有するかどうか、またトナー色の異なる２つ以上の現像手段をそれぞれ何段目に配置するか、の点については考慮されてていない。

しかし、第２番目以降の現像工程を行う現像手段について接触現像が選択されるケースとして、
（１）原稿がカラー単色であるとき、
（２）原稿の大部分がカラー画像であるとき、
（３）黒画像よりもカラー画像の画質を優先させるため外部より選択されたとき、などとし、非接触現像が選択されるケースとして、
（４）原稿の大部分が黒画像であるとき、
（５）カラー画像よりも黒画像の画質を優先させるため外部より選択されたとき、などとしている。これらのことから判断すると、当該公報に記載された画像形成装置は、ブラックトナー用現像手段とブラック以外の色トナーのために用いられる少なくとも１つ以上の現像手段とを有し、ブラックトナー用現像手段は一段目にあるものと考えられる。
特開平２−１６０２６８号公報 特開平２−１６０２７１号公報 特開平８−２３４５６７号公報

しかしながら、特開平８−２３４５６７号公報に記載のような構成を持つ画像形成装置において、ブラックトナー用現像手段を最終段以外（一段目を含む）に配置した場合には
、像担持体上に形成されたブラックトナー像がその後段色の露光光を吸収してしまうため、露光光が像担持体まで届かず、結果的にブラックより後段色の潜像形成が妨げられてしまう。したがって、ブラックトナー用の現像手段は最終段に配置する必要がある。

そして、ブラックトナー用の現像手段は最終段に配置した場合は、ブラックトナー用現像手段を、カラー画像形成時には非接触現像モードとし、白黒画像形成時には接触現像モードとすれば、白黒画像形成時においてブラックの細線再現性や現像性が向上する。

しかし、カラー画像においてもブラック色はテキスト等の細線再現性が要求される画像に用いられることが多いため、非接触現像モードでは依然として良好な画質を確保することができない。

また、一段目の現像手段および最終段のブラックトナー用の現像手段を除いた他の現像手段に対して、特開平８−２３４５６７号公報に開示されている構成の現像手段を用いることは好ましくない。その理由は、これらの現像手段に対して接触現像モードを用いた場合は、それより前段で形成されたトナー像を乱してしまったり、現像手段に前段の色のトナーが混入してしまいカラーバランスを崩すことにつながるからである。よって、これらの現像手段に対しては、特開平８−２３４５６７号公報に開示されている構成の現像手段を用いても接触現像モードが使えないので、無駄な装置コストとなる。

そこで、本発明は、ブラックを含む複数色の現像手段が１つの次作像媒体の周辺に配置され、各色現像手段によって作像される画像を次作像媒体上に順次重ね合わせるカラー画像形成装置において、白黒画像作像時における細線および微小ドット再現性の向上と、カラー画像作像時における現像手段内への異色トナー混入および像担持体上のトナー像の乱れ防止とを図ることのできる技術を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、次作像媒体と、前記次作像媒体の周囲に配置され、最初にブラック以外の色を有するトナー像を作像した後、ブラックを含む複数色のトナー像を前記次作像媒体の外周面に順次重ね合わせて形成する複数の現像手段と、作像する画像の画像モード情報を出力する画像モード情報出力手段と、前記次作像媒体への接触現像状態および非接触現像状態を含む２つ以上の状態にブラックの前記現像手段を切り替える切替手段と、ブラックの前記現像手段の作像時においてＤＣバイアス電圧またはＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧を選択的に前記ブラックの現像手段の現像スリーブに印加する現像バイアス電源と、前記画像モード情報出力手段からの画像モード情報に基づき、ブラックの前記現像手段の作像時における現像状態を非接触現像または接触現像に切り替えるように前記切替手段を制御するとともに、接触現像時にはＤＣバイアス電圧を印加し、非接触現像時にはＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧を印加するよう前記現像バイアス電源を制御する制御手段とを有する構成としたものである。

本発明の好ましい形態において、前記制御手段は、前記画像モード情報が白黒画像作像のときには前記切替手段を介してブラックの前記現像手段を接触現像状態にし、カラー画像作像のときにはこれを非接触現像状態にする。

本発明のさらに好ましい形態において、ブラック以外の前記現像手段のうち、少なくとも最初に作像を行わない前記現像手段は、作像時において前記次作像媒体とは常に非接触現像状態にある。

本発明のさらに好ましい形態において、作像時に前記次作像媒体と常に非接触現像状態にあるブラック以外の色の前記現像手段の現像スリーブには、作像時にＡＣ／ＤＣ重畳バ
イアス電圧が印加される。

本発明によれば、画像モード情報に応じてブラックの現像手段の現像状態を非接触現像または接触現像に切り替えるとともに、接触現像時にはＤＣバイアス電圧を、非接触現像時にはＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧をブラックの現像手段の現像スリーブに印加するようにしているので、白黒画像作像時における細線および微小ドット再現性の向上と、カラー画像作像時における現像手段内への異色トナー混入および像担持体上のトナー像の乱れ防止とを図ることが可能になるという有効な効果が得られる。

本発明の請求項１に記載の発明は、次作像媒体と、次作像媒体の周囲に配置され、最初にブラックのトナー像以外のトナー像を作像しながら複数色のトナー像を次作像媒体の外周面に重ね合わせて形成する複数の現像手段と、作像する画像の画像モード情報を出力する画像モード情報出力手段と、次作像媒体への接触現像状態および非接触現像状態を含む２つ以上の状態にブラックの現像手段を切り替える切替手段と、ブラックの現像手段の作像時においてＤＣバイアス電圧またはＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧を選択的にブラックの現像手段の現像スリーブに印加する現像バイアス電源と、画像モード情報出力手段からの画像モード情報に基づき、ブラックの現像手段の作像時における現像状態を非接触現像または接触現像に切り替えるように切替手段を制御するとともに、接触現像時にはＤＣバイアス電圧を印加し、非接触現像時にはＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧を印加するよう現像バイアス電源を制御する制御手段とを有する画像形成装置であり、白黒画像作像時における細線および微小ドット再現性の向上と、カラー画像作像時における現像手段内への異色トナー混入および像担持体上のトナー像の乱れ防止とを図ることが可能になるという作用を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、制御手段は、画像モード情報が白黒画像作像のときには切替手段を介してブラックの現像手段を接触現像状態にし、カラー画像作像のときにはこれを非接触現像状態にする画像形成装置であり、白黒画像作像時における細線および微小ドット再現性の向上と、カラー画像作像時における現像手段内への異色トナー混入および像担持体上のトナー像の乱れ防止とを図ることが可能になるという作用を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、ブラック以外の現像手段のうち、少なくとも最初に作像を行わない現像手段は、作像時において次作像媒体とは常に非接触現像状態にある画像形成装置であり、白黒画像作像時における細線および微小ドット再現性の向上と、カラー画像作像時における現像手段内への異色トナー混入および像担持体上のトナー像の乱れ防止とを図ることが可能になるという作用を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１、２または３記載の発明において、作像時に次作像媒体と常に非接触現像状態にあるブラック以外の色の現像手段の現像スリーブには、作像時にＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧が印加される画像形成装置であり、カラー画像作像時における現像手段内への異色トナー混入および次作像媒体上のトナー像乱れを低コストで防止することができ、かつカラー画像の画像品質を確保することが可能になるという作用を有する。

（実施の形態１）
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した
説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

図１は本発明の一実施の形態である画像形成装置を示す模式図、図２は図１の画像形成装置における現像バイアス電源の内部構成を示すブロック図である。

図１に示すカラー画像を形成する画像形成装置においては、感光体ドラム（次作像媒体）４の周囲には、この感光体ドラム４を一様に所定の電位に帯電する帯電手段１ｙ，１ｍ，１ｃ，１ｋ、帯電された感光体ドラム４上に各色に対応した静電潜像を形成する露光手段２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋ、感光体ドラム４にトナーを供給して静電潜像を顕像化する現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋの各装置が配置されている。

現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋ内には、それぞれ色の異なる非磁性粉体トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤が収容されている。なお、本実施の形態では、現像手段３ｙにはイエロー（ｙ）の、現像手段３ｍにはマゼンタ（ｍ）の、現像手段３ｃにはシアン（ｃ）の、現像手段３ｋにはブラック（ｋ）の、各現像剤が収容されている。

ここで、本実施の形態において、各符号の最後に付与されているアルファベットのサフィックスの同じものが一組（たとえば、帯電手段１ｙ、露光手段２ｙ、現像手段３ｙで一組）となっており、これらの手段により各色の画像が形成される。

すなわち、まず帯電手段１ｙにより、感光体ドラム４の表面を所定の電位に一様に帯電させて露光手段２ｙにより潜像を形成し、現像手段３ｙにより、感光体ドラム４上に形成した潜像に対して二成分現像剤中に含まれる非磁性粉体トナーを付着させ、イエローの現像画像を形成する。

次に、帯電手段１ｍにより、先に形成した感光体ドラム４上のイエローの現像画像の上から感光体ドラム４の表面を所定の電位に一様に帯電させて露光手段２ｍにより潜像を形成し、現像手段３ｍにより、感光体ドラム４上に形成した潜像に対して二成分現像剤中に含まれる非磁性粉体トナーを付着させ、先に形成したイエローの現像画像の上にマゼンタの現像画像を形成する。

以降、シアンについては帯電手段１ｃ、露光手段２ｃおよび現像手段３ｃにより、ブラックについては帯電手段１ｋ、露光手段２ｋおよび現像手段３ｋにより、前述のイエローやマゼンタと同様にして、先に形成した感光体ドラム４上の現像画像の上から各現像画像を形成する。

このような多重現像方式により、各色の画像が順次重ね合わされて感光体ドラム４上にカラー画像が形成される。

現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋ内は、現像スリーブ３１ｙ，３１ｍ，３１ｃ，３１ｋが取り付けられている。この現像スリーブ３１ｙ，３１ｍ，３１ｃ，３１ｋは、それぞれの現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋに収容されている各色現像剤を感光体ドラム４の対向面（いわゆる現像領域）まで運搬し、感光体ドラム４上に形成した潜像に対し、二成分現像剤中に含まれる非磁性粉体トナーを感光体ドラム４上へ飛翔させる。

なお、本実施の形態においては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色によるカラー画像形成装置が取り上げられているが、本発明は２色以上の形成色を有する画像形成装置であれば適用可能であり、形成色の上限色数を限定するものではない。

また、本発明は、現像色の順番について、前述のようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に限定するものではなく、ブラックの現像手段３ｋが他のいずれかの現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃよりも後に感光体ドラム４に対して作像を行う構成を有している限り、いかなる順番で形成してもよい。つまり、本発明は、ブラックについて、これが最初の現像色でなければよく、必ずしも本実施の形態のように最後の現像色ではなくてもよい。

以上のようにして感光体ドラム４上に多重現像画像が形成されたならば、この画像は感光体ドラム４に圧接配置された中間転写媒体５へ一旦転写された後、この中間転写媒体５と最終転写ローラ６との間を通過する記録紙などの最終出力媒体７へ転写される。なお、転写後の感光体ドラム４上に残留したトナーは、クリーニング手段８によって回収される。

ここで、感光体ドラム４上に形成された多重現像画像の最終出力媒体７への転写については、中間転写媒体５を介さないで感光体ドラム４から直接最終出力媒体７へ転写する形式など、他の種々の形式を取ることが可能である。

また、本実施の形態においては、感光体ドラム４や中間転写媒体５をドラム状にしているが、例えば無端ベルト状のような他の形状や構成を取ってもよい。

さらに、図１のカラー画像形成装置には、現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋへの補給用現像剤を格納する現像剤カートリッジおよび各現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋへの現像剤補給手段、記録紙などの最終出力媒体７上へ転写された現像画像を定着させるための定着手段などが設けられているが、何れも図示は省略されている。

なお、次作像媒体としては、感光体ドラム４をはじめとする像形成体のほか、記録紙などの画像記録媒体等が考えられるが、本実施の形態では感光体ドラムとしている。もちろん、ベルト状の感光体であってもよい。

さらに、非接触現像と接触現像とを切り替える接触状態切替手段については、本発明ではその構造を限定しない。すなわち、例えば前述した特開平８−２３４５６７号公報や特開平２−１６０２７１号（特許２８３４７４９号）号公報に記載の技術などを適用することができる。

本実施の形態においては、前述したように、感光体ドラム４への作像は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色順で行われる。つまり、ブラックの現像手段３ｋが他の現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃよりも後に、感光体ドラム４に対して作像を行う構成を有している。そして、本実施の形態においては、感光体ドラム４が１回転する間に、全ての現像３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋ手段が感光体ドラム４への作像を行うこととしているが、本発明の画像形成装置はこの限りではなく、感光体ドラム４が複数回回転して各色の作像が行われるものでもよい。

ここで、本実施の形態の画像形成装置において、作像する画像がカラー画像なのか白黒画像なのか（画像色種）、またテキストなどの細線再現性が要求されない写真画像なのか黒テキストをふんだんに含むような細線再現性が要求されるドキュメント画像なのか（画像属性）といった画像モード情報を出力する画像モード情報出力手段１２、少なくとも感光体ドラム４への接触現像状態および非接触現像状態を含む２つ以上の状態にブラックの現像手段３ｋを切り替える切替手段１４、現像手段３ｋの作像時においてＤＣバイアス電圧またはＡＣ電圧とＤＣ電圧とが重畳されたＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧を選択的に現像手段３ｋの現像スリーブ３１ｋに印加する現像バイアス電源１３、および画像モード情報出力手段１２からの画像モード情報に基づき、ブラックの現像手段３ｋの作像時における
現像状態を非接触現像または接触現像のどちらかに切り替えるように切替手段１４に対して切替信号を出力してこれを制御するとともに、接触現像時にはＤＣバイアス電圧を印加し、非接触現像時にはＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧を印加するよう現像バイアス電源１３を制御する制御手段１１を有している。

また、このようにブラックの現像手段３ｋは感光体ドラム４への接触現像状態および非接触現像状態を取り得る機能を有しているが、この他の現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃの状態としては、同様に、接触現像または非接触現像いずれかの状態と、さらに現像剤供給カットモード等の状態を取ることもできる。

いずれにしても、ブラックの現像手段３ｋは、感光体ドラム４に対して作像を行う前に、感光体ドラム４への接触現像状態または非接触現像状態のいずれかが選択可能となっており、その他の現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃについては、感光体ドラム４に対する作像時において、始めから感光体ドラム４への接触現像状態または非接触現像状態のいずれかの状態になっている。

以上のような構成において、特にブラックの現像手段３ｋに着目して画像形成装置の動作について説明する。

制御手段１１が、例えば今回作像する画像について、その画像がカラー画像なのか白黒画像なのか（画像色種）、テキストなどの細線再現性が要求されない写真画像なのか黒テキストをふんだんに含んだ細線再現性が要求されるドキュメント画像なのか（画像属性）といった画像モード情報信号１０１を画像モード情報出力手段１２から受け取る。

画像モード情報信号１０１を受け取った制御手段１１は、画像モード情報の内容によって、ブラックの現像手段３ｋの作像時における現像状態を、非接触現像または接触現像のどちらかに切り替えるよう、ブラックの現像手段３ｋが作像工程に入る前に、切替手段１４に対して現像状態切替制御信号１０３を出力する。

これにより、切替手段１４は、制御手段１１からの現像状態切替制御信号１０３に応じて現像スリーブ３１ｋまたは現像器３ｋ全体に対して切替作用１０４を施し、ブラックの現像手段３ｋが非接触現像または接触現像のどちらかの現像状態になるよう切り替える。この切替は、ブラックの現像手段３ｋの内部にある現像剤搬送担体上の現像剤層厚を切り替えることにより、あるいは、ブラックの現像手段３ｋを感光体ドラム４に対して物理的に近づけたり遠ざけたりすることなどにより、実現される。より具体的には、例えば切替手段１４は、白黒画像を作像するときには、細線再現性や現像性に優れた接触現像状態にし、カラー画像を作像するときには、非接触現像状態にする。このようにすることで、白黒画像の画像品質を確保することができ、またカラー画像のカラーバランス崩れや像乱れを防止することができる。

但し、カラー画像を作像するときはブラックの現像手段３ｋが細線再現性や現像性の劣る非接触現像状態なので、これだけではカラー画像、特に黒テキストをふんだんに含むようなカラードキュメント画像の画質を向上させることができない。

そこで、制御手段１１はさらに、ブラックの現像手段３ｋの作像時において、この現像手段３ｋの状態切替と略同時に、現像バイアス電源１３に対してブラック現像バイアス制御信号１０２を出力する。そして、この現像バイアス電源１３を介して、ブラックの現像手段３ｋへの印加電圧をＤＣバイア、またはオフセットを持つＡＣ／ＤＣ重畳バイアスとする。なお、他にバイアス電圧の大きさなどを指定するようにしてもよい。

ここで、現像バイアス電源１３は図２のような構成を有している。すなわち、ＡＣバイアス電源１３１、ＤＣバイアス電源１３２、制御手段１１からの制御信号をＡＣバイアス電源１３１のＯＮ／ＯＦＦ信号１３４およびＤＣバイアス電源１３２のＯＮ／ＯＦＦ信号１３５へ変換するための信号変換部１３３からなる。なお、これら２つのＯＮ／ＯＦＦ信号１３４，１３５は、画像形成を行わない場合はＯＦＦの状態である。

なお、画像モード情報信号１０１、ブラック現像バイアス制御信号１０２、現像状態切替制御信号１０３、ＡＣバイアス電源１３１のＯＮ／ＯＦＦ信号１３４、およびＤＣバイアス電源１３２のＯＮ／ＯＦＦ信号１３５は、例えば０と１の２値をとり得る１つ以上の信号によって構成されても良いし、何らかのフォーマットに基づいたシリアルデータを載せることのできる信号であっても良い。

また、現像バイアス電源１３は、ブラックの現像手段３ｋ以外の現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃに対してもバイアスを供給するようにしても良いし、別の現像バイアス電源で供給するようにしても良い。

以上のような構成を有するカラー画像形成装置において、白黒画像を作像するときには、ブラックの現像手段３ｋに対してＤＣバイアス電圧がブラック現像手段用バイアス電圧供給線１０５を介して供給されるように、ブラック現像バイアス制御信号１０２が現像バイアス電源１３内部の信号変換部１３３に対して出力される。すると、信号変換部１３３は、ＤＣバイアス電源１３２のＯＮ／ＯＦＦ信号１３５のみをＯＮ状態にする。

カラー画像を作像するときには、ブラックの現像手段３ｋに対してオフセットを持つＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧がブラック現像手段用バイアス電圧供給線１０５を介して供給されるように、ブラック現像バイアス制御信号１０２が現像バイアス電源１３内部の信号変換部１３３に対して出力される。すると、信号変換部１３３は、ＡＣバイアス電源１３１のＯＮ／ＯＦＦ信号１３４、ＤＣバイアス電源１３２のＯＮ／ＯＦＦ信号１３５の双方をＯＮ状態にする。

このようにすることで、カラー画像作像時における黒文字の細線再現性を向上させ、特に黒テキストをふんだんに含むようなカラードキュメント画像の画質を向上させることができ、白黒画像作像時における細線および微小ドット再現性の向上と、カラー画像作像時における現像器内異色トナー混入および次媒体上トナー像乱れの防止および細線および微小ドット再現性の向上とを両立させることができる。

なお、本実施の形態において、他の現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃのうち、少なくともマゼンタの現像手段３ｍおよびシアンの現像手段３ｃについては、その作像時においては非接触現像状態である。したがって、これら２つの現像手段３ｍ，３ｃについては、ブラックの現像手段３ｋのような、作像時の現像状態や現像バイアスを切り替えるような構成は省略することができる。

現像バイアスについては、非接触現像の細線再現性および現像性の劣化を補うため、オフセットを持つＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧を供給することが望ましい。これにより、カラー画像作像時における現像手段内への異色トナー混入および次作像媒体上のトナー像乱れを低コストで防止することができ、かつカラー画像の画像品質を確保することが可能になる。

本実施の形態のように感光体ドラム４が１度回転する間に全ての現像手段３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋが感光体ドラム４への作像を行う場合、作像時の現像状態や現像バイアスはいずれであっても構わないが、接触現像の方が非接触現像よりも細線再現性や現像性を確保
し易い反面、現像剤が感光体ドラム４に接触している時間も長いため、感光体ドラム４の寿命が短くなるという欠点を有する。また、現像バイアスについては、ＤＣバイアス電圧のみを供給するほうが、トランスやスイッチングトランジスタ等の素子数が少なくコストが安くなり有利となるが、最初の作像を行う現像手段が非接触現像の場合は、細線再現性や現像性が低下する。

ここで、最初にイエローの作像を行うようにした、非接触現像のほうがより望ましいと考えられる。これは、イエローが人間の目にとって、他の色よりも敏感に反応しないため、他の色ほどには細線再現性を要求されないことと、接触現像にした場合、感光体ドラム４からさらに次の媒体へ転写した後の、各色入り混じった転写残り現像剤が完全にクリーニングされずに再び現像手段に混入し、カラーバランスの崩れにつながるためである。

このように、最初に作像を行う現像手段については、要求される画質、寿命、内包する現像剤の色等により最適な現像状態や現像バイアスが異なる（特に、イエローと他の色との関係）。

なお、本実施の形態の画像形成装置を構成する現像手段数は４つとしたが、本発明は現像手段の数を限定するものではない。

さらに、本実施の形態のブラックの現像手段３ｋは最終段で作像を行う位置に配置されているが、これは既に述べたように、後段での潜像形成時の露光阻害を回避するためであるが、必ずしもブラックの現像手段３ｋは最終段でなくてもよく、初段以外のいずれにあってもよい。

本発明は、非磁性トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を用いて像担持体上の静電潜像に非磁性トナーを飛翔させて可視化する画像形成装置のみならず、例えば液体トナーによる湿式現像手段を備えた画像形成装置等にも適用が可能である。

本発明の一実施の形態である画像形成装置を示す模式図 図１の画像形成装置における現像バイアス電源の内部構成を示すブロック図

符号の説明

１ｙ，１ｍ，１ｃ，１ｋ 帯電手段
２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋ 露光手段
３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋ 現像手段
３ｙ 第１の現像手段
３ｍ 第２の現像手段
３ｃ 第３の現像手段
３ｋ ブラックの現像手段
４ 感光体ドラム（次作像媒体）
５ 中間転写媒体
６ 転写ローラ
７ 最終出力媒体
８ クリーニング手段
１１ 制御手段
１２ 画像モード情報出力手段
１３ 現像バイアス電源
１４ 切替手段
３１ｙ，３１ｍ，３１ｃ，３１ｋ 現像スリーブ
１０１ 画像モード情報信号
１０２ ブラック現像バイアス制御信号
１０３ 現像状態切替制御信号
１０４ 切替作用
１０５ ブラック現像手段用バイアス電圧供給線
１３１ ＡＣバイアス電源
１３２ ＤＣバイアス電源
１３３ 信号変換部
１３４，１３５ ＯＮ／ＯＦＦ信号

Claims (4)

1. 次作像媒体と、
   前記次作像媒体の周囲に配置され、最初にブラック以外の色を有するトナー像を作像した後、ブラックを含む複数色のトナー像を前記次作像媒体の外周面に重ね合わせて形成する複数の現像手段と、
   作像する画像の画像モード情報を出力する画像モード情報出力手段と、
   前記次作像媒体への接触現像状態および非接触現像状態を含む２つ以上の状態にブラックの前記現像手段を切り替える切替手段と、
   ブラックの前記現像手段の作像時においてＤＣバイアス電圧またはＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧を選択的に前記ブラックの現像手段の現像スリーブに印加する現像バイアス電源と、
   前記画像モード情報出力手段からの画像モード情報に基づき、ブラックの前記現像手段の作像時における現像状態を非接触現像または接触現像に切り替えるように前記切替手段を制御するとともに、接触現像時にはＤＣバイアス電圧を印加し、非接触現像時にはＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧を印加するよう前記現像バイアス電源を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記画像モード情報が白黒画像作像のときには前記切替手段を介してブラックの前記現像手段を接触現像状態にし、カラー画像作像のときにはこれを非接触現像状態にすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. ブラック以外の前記現像手段のうち、少なくとも最初に作像を行わない前記現像手段は、作像時において前記次作像媒体とは常に非接触現像状態にあることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 作像時に前記次作像媒体と常に非接触現像状態にあるブラック以外の色の前記現像手段の現像スリーブには、作像時にＡＣ／ＤＣ重畳バイアス電圧が印加されることを特徴とする請求項１、２または３記載の画像形成装置。

Images