JPH04299370A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、黒色トナーと複数のカ
ラートナーとを用い、静電潜像保持体上に形成された静
電潜像にトナーを付着させて可視化し、これを用紙上に
転写・定着する画像形成装置に係り、特に黒色画像を形
成するモードとカラー画像を形成するモードとを選択す
ることができる画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トナーの付着により静電潜像保持体上の
静電潜像を現像し、カラー画像を形成する装置として、
静電潜像保持体の周囲に、黒色トナーを供給して静電潜
像保持体上の静電潜像を現像する現像器と赤色・青色・
黄色のカラートナーを供給する現像器とを備えた画像形
成装置が知られている。このような画像形成装置では、
カラー画像を形成したいときにはすべての現像器機を用
い、それぞれの色の画像を順次重ねてカラー画像を形成
することができる。このとき、黒色トナーは墨版用とし
て他のカラートナーと共に用いられる。一方、黒色画像
を形成したいときには、モードを切り換えることによっ
て黒色トナーを供給する現像器のみが作動するようにし
、黒色トナーのみによる画像を形成することができる。

【０００３】一般にカラー画像は光沢の高いものが好ま
れることから、このような画像形成装置で用いられるト
ナーは、固化した時の表面が平滑となって光沢がでやす
い溶融粘度が低いものが用いられる。黒色トナーも、他
のカラートナーと共に墨版用として用いられるため、他
の赤色（マゼンタ）、青色（シアン）、黄色（イエロー
）の各トナーと違和感がないように、一般に黒色画像の
みを形成する装置で用いられるトナーよりも低い溶融粘
度となるように設計されている。また上記のような画像
形成装置で使用される用紙として、カラー画像は光沢を
有するものが好まれるため表面が高平滑な用紙（ベック
平滑度が７０〜９０ｓｅｃ）が多く使用され、一方黒色
画像には高平滑用紙を用いる必要はなく、平滑性が劣る
いわゆるＰＰＣ用紙（ベック平滑度が３０〜５０ｓｅｃ
）が使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
画像形成装置では次のような問題点がある。使用される
トナーの溶融粘度が低いため、用紙上に転写されたトナ
ーに高温と高圧を加えて定着するときに紙の繊維又は細
孔中に容易に流動し、浸透する。このため、用紙表面の
繊維が毛羽立っていたり、繊維の分布に粗密がある用紙
（例えばいわゆるＰＰＣ用紙）を使用した場合に、トナ
ーが繊維間の深くまで浸透し、繊維の粗さや分布ムラに
対して均一に付着せず、濃度ムラや光沢のムラが生じる
。この欠点は特に大面積のベタ画像で目立つ。図３は溶
融粘度の低い黒色トナーを用い、いわゆるＰＰＣ用紙に
ベタ画像を形成したときの用紙表面を光学顕微鏡でとら
えた写真に基づいて作成した図である。この図に示すよ
うに紙の繊維が、付着したトナー層の表面近傍で所々露
出して見え、これが濃度ムラや光沢ムラの原因となる。

【０００５】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的はカラー画像を形成する場合
においては光沢のある高画質が得られ、一方黒色画像を
形成する場合に平滑度の低い用紙を用いても濃度ムラ、
光沢ムラのない高画質が得られる画像形成装置を得るこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような問題点を解決
するため、本発明は、静電潜像保持体上の静電潜像をト
ナーの付着により現像し、このトナーによる像を用紙上
に転写し定着する画像形成装置であって、複数のカラー
トナーと黒色トナーとによりカラー画像を形成するモー
ドと、黒色のトナーのみの付着により黒色画像を形成す
るモードとを選択する選択手段を有する画像形成装置に
おいて、黒色トナーが用紙上の単位面積当りに転写され
る最大転写トナー量が他の単色カラートナーの単位面積
当り最大転写トナー量よりも多くなるように設定された
ものとする。

【０００７】上記黒色トナーおよびカラートナーについ
て、単位面積当り最大転写トナー量の調整は、トナー濃
度の調整、トナー帯電量の調整、現像に寄与する電位コ
ントラストの調整、静電潜像と現像剤担持体との対向間
隔の調整、現像バイアス電圧及び周波数の調整等によっ
て行うことができる。また、単位面積当り最大転写トナ
ー量は、黒色トナーについては黒色画像形成時に用いる
平滑度の低い用紙において充分な転写トナー量、カラー
トナーについては高平滑紙において充分な転写トナー量
とするのが望ましく、黒色画像形成時にいわゆるＰＰＣ
用紙（ベック平滑度が３０〜５０ｓｅｃ）を用いるとき
は黒色トナーの単位面積当り最大転写トナー量を１．０
ｍｇ／ｃｍ２　〜１．２ｍｇ／ｃｍ２　程度、カラー画
像形成時にカラー用高平滑紙（ベック平滑度が７０〜９
０ｓｅｃ）を用いるときはカラートナーの単位面積当り
最大転写トナー量を０．６０ｍｇ／ｃｍ２　〜０．８０
ｍｇ／ｃｍ２　程度とするのが望ましい。なお、上記単
位面積当り最大転写トナー量は単色のベタ画像を形成し
たときの単位面積当りの転写トナー量である。

【０００８】

【作用】本発明の画像形成装置によってカラー画像を形
成する場合において、平滑度の高い用紙（ベック平滑度
７０〜９０ｓｅｃ程度）と溶融粘度の低いトナーを用い
て光沢のある好ましい画像を形成することができる。ま
たモードを切り換えて黒色トナーのみによる画像を形成
する場合には、同じトナーを用い、平滑度が低い用紙（
ベック平滑度が３０〜５０ｓｅｃ程度のいわゆるＰＰＣ
用紙）を用いても、黒色トナーの最大転写トナー量がカ
ラートナーの最大転写トナー量すなわち高平滑紙におい
て充分な転写トナー量よりも多くなっているので、用紙
上に形成されたトナー層の層厚が大きくなり、紙の表面
に繊維の毛羽立ちや繊維の分布ムラがあっても、これら
を均して一様な濃度および光沢を有する画像が形成され
る。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を用いて説
明する。図１は本発明の一実施例であるカラー画像形成
装置を示す概略構成図である。静電潜像保持体１は帯電
電位の差による静電潜像を保持することができ、図中に
示す矢印Ａの方向（時計回り方向）に１６０ｍｍ／ｓｅ
ｃの周速で回転する。現像器は黒色トナーを使用した黒
色現像器２、赤色のトナーを使用した赤色現像器３、青
色のトナーを使用した青色現像器４、黄色のトナーを使
用した黄色現像器５の四台が用いられ、それぞれが上記
静電潜像保持体１と対向して設けられている。なお、各
現像機の配列は上記の順序に限るものではなく適宜変更
が可能である。

【００１０】それぞれの現像器は、現像剤を収容するハ
ウジング６と、回転しないように固定された複数の磁石
を配設してなる磁石ロールを内部に有しこの周囲で回転
することができるように支持された非磁性円筒状の現像
剤担持体（スリーブ）７と、現像剤担持体７の表面に付
着する磁性現像剤の量を規制する現像剤規制部材（図示
せず）とを備えている。上記現像剤担持体（スリーブ）
７は静電潜像保持体１と近接して配置され、静電潜像保
持体と反対方向（反時計回り方向）に３２０ｍｍ／ｓｅ
ｃの周速で回転するものであり、静電潜像保持体１の表
面と近接した部分が現像領域となっている。この静電潜
像保持体１と現像剤担持体７との現像領域での間隔は０
．５ｍｍに設定されている。現像剤担持体７の内部に配
設された複数の磁石はＳ極とＮ極とが交互に配設された
ものであり、隣接する磁極間で形成される磁界によって
磁性粒子の磁気ブラシを現像剤担持体７の表面に形成し
、現像剤を搬送できるようになっている。また、現像剤
担持体７には直流電源および交流電源（図示せず）から
直流重量交流電圧が印加されており、静電潜像保持体１
と近接する位置（現像領域）に形成される電界によって
電荷を有するトナーが静電潜像に付着するようになって
いる。この印加電圧は、交流分の周波数が６ＫＨｚ、ピ
ークツーピーク電圧が１．５ＫＶであり、直流分の電圧
は−５００Ｖに設定されている。一方、静電潜像保持体
上に形成される静電潜像の暗電位は−６５０Ｖ、明電圧
は−２００Ｖとなっており、現像電位コントラストは３
００Ｖとなっている。

【００１１】静電潜像保持体１の周囲には、現像器が設
けられた位置よりも回転方向上流側に静電潜像保持体１
を一様帯電させる帯電器８、デジタルの画像信号に基づ
いてレーザービームを照射し静電潜像を形成する書き込
み装置９（Ｈｅ−ＮｅＲＯＳ）が設けられており、回転
方向下流側には、現像されたトナー像を転写ドラム１０
上に保持された用紙に転写する転写器１１、転写後静電
潜像保持体１上にのこったトナーを除去するクリーニン
グ装置１２が設けられている。さらに用紙を転写部から
搬出する紙送り装置１３、転写されたトナー像を用紙に
定着させる定着器１４が設けられている。

【００１２】定着器１４は定着ロール１４ａと加圧ロー
ル１４ｂとを有し、定着ロール１４ａは直径４６ｍｍの
アルミコアの表面に厚さ２．０ｍｍの高熱伝導性シリコ
ンゴムが被覆され、さらに表面離型層として肉厚４０μ
ｍのバイトンゴムが被覆されている。この定着ロール１
４ａには離型剤としてメルカプト変性シリコンオイルが
１画像の定着当り１０ｍｇの割合で供給されている。ま
た加圧ロール１４ｂはシリコンゴムが厚さ１．０ｍｍで
ある以外は上記定着ロール１４ａと同じ構成である。両
ロールはニップ幅６．０ｍｍ、圧力５ｋｇｆ／ｃｍ２　
で、加圧接触され１６０ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転する
。また両ロールとも温度コントローラにて１５０℃に制
御されており、この定着器１４に前記転写紙を通過させ
ることによりトナーを加熱加圧して用紙上に融着するよ
うになっている。

【００１３】上記のようなカラー画像形成装置において
、現像剤は磁性キャリア粒子と非磁性トナー粒子とを混
合してなる二成分現像剤を用い、磁性キャリアとして平
均粒径５０μｍのフェライトキャリアを、マゼンタ、シ
アン、イエローの各カラートナーとしてカラー顔料とポ
リエステル樹脂などからなる平均粒径７μｍのトナー粒
子を、黒色トナーとしてカーボンブラック顔料とポリエ
ステル樹脂などからなる平均粒径７μｍのトナー粒子を
使用する。さらに現像剤中のトナー濃度を調整すること
によって、単色のベタ画像を形成したときの単位面積当
り転写トナー量（単位面積当り最大転写トナー量）が黒
色トナーで１．０ｍｇ／ｃｍ２　〜１．２ｍｇ／ｃｍ２
　、マゼンタ、シアン、イエローの各カラートナーで０
．６０ｍｇ／ｃｍ２　〜０．８０ｍｇ／ｃｍ２　となる
ようにしている。

【００１４】上記のような画像形成装置において、カラ
ー画像を形成するモードを選択して作動させると、静電
潜像保持体１は帯電器８によって一様帯電され、書き込
み装置９により静電潜像が形成される。現像器と対向す
る現像領域では形成された静電潜像に対応する現像器の
みが作動し、トナーの付着によって可視化する。トナー
による像は静電潜像保持体１の回転によって移動し、転
写器１１によって転写ドラム１０上に保持された用紙上
に転写される。以上の工程が各色に対応して４回行なわ
れ、すべての色のトナーを転写ドラム上の用紙に重ねて
転写し、フルカラーのトナー像が形成される。このトナ
ー像が形成された用紙は定着器１４の定着ロール１４ａ
と加圧ロール１４ｂとの間を通過することによって加圧
過熱されてトナー像が用紙に融着する。この時用紙は高
平滑紙（ベック平滑度７０〜９０ｓｅｃ）を用いる。

【００１５】一方、黒色画像を形成するモードを選択し
て上記画像形成装置を作動すると、黒色トナーを用いた
現像器２が作動する工程のみによって現像を終了し、黒
色トナーのみによる画像が用紙に定着される。この時用
紙はいわゆるＰＰＣ用紙（ベック平滑度３０〜５０ｓｅ
ｃ）を用いる。

【００１６】上記のようにして形成されたカラー画像は
、高平滑紙を用い、溶融粘度の低いトナーを用いている
ので高光沢の好ましい画像となる。また、黒色画像はい
わゆるＰＰＣ用紙を用いても黒色の転写トナー量が他の
カラートナーの転写トナー量すなわち高平滑紙において
必要な量よりも多く、いわゆるＰＰＣ用紙において充分
な量となるように設定されているので光沢ムラ、濃度ム
ラの少ない高画質となる。

【００１７】上記のような画像形成装置によって形成さ
れる画像を評価する方法として次のような５段階のＧｒ
ａｄｅを導入する。これはベタ画像に生じる光沢ムラ、
濃度ムラについて評価するものである。 Ｇｒａｄｅ　　　１　　：　　全く問題のないレベルＧ
ｒａｄｅ　　　２　　：　　ほとんどの人が問題としな
いレベルＧｒａｄｅ　　　３　　：　　多くの人が問題
としないが特定の人が問題とするレベル Ｇｒａｄｅ　　　４　　：　　かなり目立ちほとんどの
人が問題とするレベル Ｇｒａｄｅ　　　５　　：　　非常に目立ち問題なレベ
ル

【００１８】図２は上記実施例の画像形成装置におい
てトナー濃度を変化させることによって単位面積当り最
大転写トナー量を変化させ、ベタ画像を形成したときの
画像を前記５段階のＧｒａｄｅによって評価し、単位面
積当り最大転写トナー量との関係を示す図である。この
図においてＡはいわゆるＰＰＣ用紙を用いたときの黒色
トナーの単位面積当り最大転写トナー量とベタ画像の評
価との関係、Ｂはカラー用高平滑紙を用いたときのマゼ
ンタトナーの単位面積当り最大転写トナー量とベタ画像
の評価との関係を示すものである。

【００１９】黒色トナーの単位面積当り最大転写トナー
量を０．６０ｍｇ／ｃｍ２　〜０．８０ｍｇ／ｃｍ２　
程度とし、いわゆるＰＰＣ用紙を用いて黒色のベタ画像
を形成すると紙の繊維のムラが目立つ画像となり、評価
はＧｒａｄｅ３またはそれより低い評価となる。一方、
カラー用高平滑紙を用いると赤色（マゼンタ）トナーの
単位面積当り最大転写トナー量を０．６０ｍｇ／ｃｍ２
　〜１．０ｍｇ／ｃｍ２　の範囲とすれば赤色のベタ画
像はＧｒａｄｅ２またはそれ以上の評価が得られる。し
かし、カラートナーの単位面積当り最大転写トナー量を
１．０ｍｇ／ｃｍ２程度以上とし、高平滑紙を用いてカ
ラートナー像を形成すると光沢が高すぎる画像となり、
さらに４色重ねのフルカラー画像では転写されたトナー
量が多くなりすぎ、連続して画像を形成した時の定着ロ
ールの温度低下等によって光沢ムラが生じたり、トナー
層が定着ロールに付着して用紙に融着しないいわゆるコ
ールドオフセットという定着不良を生じる。

【００２０】このような評価の結果から上記実施例の条
件では単色のベタ画像を形成したときの単位面積当り転
写トナー量が黒色トナーで１．０ｍｇ／ｃｍ２　〜１．
２ｍｇ／ｃｍ２　、マゼンタ、シアン、イエローの各カ
ラートナーで０．６０ｍｇ／ｃｍ２　〜０．８０ｍｇ／
ｃｍ２　となるように設定するのが適切であること解る
。したがって上記のようなベタ画像の評価およびいわゆ
るコールドオフセットという欠陥の生じない範囲から適
切な黒色トナーの単位面積当り最大転写トナ−量および
カラートナーの単位面積当り最大転写トナー量を設定す
ることができ、用紙の平滑度、トナーの条件等が異なる
場合であっても本発明を実施することができる。また、
トナーの帯電特性および粒子径によっては現像器から浮
遊するトナーが発生し、画像形成装置内に浮遊トナーが
付着・堆積し汚れとなることがある。このような場合は
、カラートナーの最大転写トナー量を０．６０〜０．７
０ｍｇ／ｃｍ２　とすることが好ましい。

【００２１】また、上記実施例において単位面積当り最
大転写トナー量の調整は現像剤中のトナー濃度によって
調整しており、黒色現像剤のトナー濃度を他のカラー現
像剤のトナー濃度より高くすることによって黒色トナー
の単位面積当り最大転写トナー量を他のカラートナーの
単位面積当り最大転写トナー量より多くなるようにして
いるが、この他、下記のような方法によっても黒色トナ
ーの単位面積当り最大転写トナー量を多くすることがで
きる。■現像剤の帯電特性を調整し、黒色現像剤の帯電
量を低くする。例えば、各カラー現像剤の帯電量を１９
μＣ／ｇ、黒色現像剤の帯電量を１５μＣ／ｇとする。 ■静電潜像のコントラスト電位を調整し、黒色を現像す
るときに高くする。例えばカラートナーによる現像を行
なうときには３００Ｖとし、黒色トナーによる現像を行
なうときには３５０Ｖとする。■現像剤担持体と静電潜
像保持体との間隙を調整し、黒色トナーによる現像を行
なうときにはこの間隙を小さくする。例えば、黒色トナ
ーによる現像を行なうときには現像剤担持体と静電潜像
保持体との間隙を４００μｍとし、他のカラートナーに
よる現像を行なうときには５００μｍとする。

【００２２】なお、上記において説明した実施例は、二
成分現像剤を用いる画像形成装置であるが、一成分現像
剤を用いる画像形成装置に適用することもできる。また
現像・転写・定着工程の方式は上記実施例に示す方式に
限られるものではなく、他の各種方式とすることもでき
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置では、黒色トナーが用紙上の単位面積当りに転写さ
れる最大転写トナー量が他の単色カラートナーの単位面
積当り最大転写トナー量よりも多くなるように設定され
ているので、カラー画像を形成するモードのときには高
平滑紙を用い、黒色画像を形成するモードのときには平
滑性のやや劣るいわゆるＰＰＣ用紙を用いても、ともに
濃度ムラ、光沢ムラのない良好な画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるカラー画像形成装置を
示す概略構成図である。

【図２】上記実施例のカラー画像形成装置によって形成
されたベタ画像の濃度ムラ、光沢ムラの発生レベルと単
位面積当たり最大転写トナー量との関係を示す図である
。

【図３】従来のカラー画像形成装置において形成された
画像の欠陥を光学顕微鏡でとらえた図である。

【符号の説明】

１　　　　静電潜像保持体 ２　　　　黒色現像器 ３　　　　赤色現像器 ４　　　　青色現像器 ５　　　　黄色現像器 ６　　　　ハウジング ７　　　　現像剤担持体 ８　　　　帯電器 ９　　　　書き込み装置 １０　　　　転写ドラム １１　　　　転写装置 １２　　　　クリーニング装置 １３　　　　用紙搬送装置 １４　　　　定着器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　静電潜像保持体上の静電潜像をトナー
   の付着により現像し、このトナーによる像を用紙上に転
   写し定着する画像形成装置であって、複数のカラートナ
   ーと黒色トナーとによりカラー画像を形成するモードと
   、黒色のトナーのみの付着により黒色画像を形成するモ
   ードとを選択する選択手段を有する画像形成装置におい
   て、黒色トナーが用紙上の単位面積当りに転写される最
   大転写トナー量が他の単色カラートナーの単位面積当り
   最大転写トナー量よりも多くなるように設定されている
   ことを特徴とするカラー画像形成装置。