JPH0643727A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マルチカラー画像とモノカラー画像の現像時
に、カラートナー及び黒トナーを内蔵した現像器それぞ
れについて現像条件を変えて現像することによって特に
混色を防止し、現像性を向上して高画質のマルチカラー
画像あるいはモノカラー画像が得られる画像形成装置を
提供する。 【構成】 マルチカラー画像とモノカラー画像の現像時
に、カラートナー及び、黒トナーを内蔵した現像器それ
ぞれについて現像スリーブと感光体ドラムとの間隙
Ｄ_SD、交流バイアス電圧Ｖ_AC、直流バイアス電圧Ｖ_DC、
交流周波数ｆ、感光体電圧Ｖ_Hといった現像条件を変え
て現像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式により画
像形成を行なうカラー複写機、カラーレーザプリンタ等
の画像形成装置に係り、特に像担持体上の静電潜像の現
像条件を適切にして現像する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真方式によるカラー複写
機、カラーレーザプリンタ等の画像形成装置において、
像担持体である感光体上の静電潜像を現像する現像器の
現像条件は、イエロー、マゼンタ、シアンといったカラ
ートナーの場合でも、黒トナーの場合でも特に変わりな
く同じ現像条件で現像が行なわれていた。

【０００３】また、イエロー、マゼンタ、シアンといっ
たカラートナー及び黒トナーの４色のトナー全部を使用
するマルチカラーの場合でも４色のトナーのうちの１色
のトナーを使用するモノカラーの場合でも、その現像条
件、例えば感光体と現像スリーブ間の間隙Ｄ_SD、交流バ
アイス電圧Ｖ_AC、直流バイアスＶ_DC、交流周波数ｆ、感
光体電圧Ｖ_Hといった値は、カラートナーと、黒トナー
で同じ値を使用していた。また、マルチカラー、モノカ
ラーでも変りなく同じ現像条件で使用していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、イエロ
ー、マゼンタ、シアンといったカラートナー及び黒トナ
ーの４色のトナー全部を使用するマルチカラーの場合で
も、４色のトナーのうちの１色のトナーを使用するモノ
カラーの場合でも、その現像条件は同一の条件で現像を
行なっていた。

【０００５】しかし、例えばマルチカラーの場合の感光
体と現像スリーブ間の間隙Ｄ_SDは、カラートナーの場
合、間隙Ｄ_SDが狭いと現像性が上がるので細かい所迄出
た解像力の良い画像となるが、一方では他の色トナーが
混ざって色彩が悪くなり、色彩を良くしようとすると間
隙Ｄ_SDは広げた方が良い。他方黒トナーの場合、間隙Ｄ
_SDを広くすると前記カラートナーの場合と同様に現像性
は下がるので解像力は落ち、文字等の画像の再現性は悪
くなることとなった。

【０００６】また、モノカラーの場合は、カラートナー
でも黒トナーの場合でも色が混ざる恐れが無いので間隙
Ｄ_SDを狭くして現像性を上げ、解像力の良い画像とする
ことが出来た。

【０００７】また、例えばマルチカラーの場合の交流バ
イアス電圧Ｖ_ACは、カラートナーの場合、交流バイアス
電圧Ｖ_ACが高いと現像性が上がるが、一方では他の色ト
ナーが混ざって混色がひどくなってしまい、混色を防止
しようとすると交流バイアス電圧Ｖ_ACは低い方が良い。
黒トナーの場合、交流バイアス電圧Ｖ_ACが低いと前記カ
ラートナーの場合と同様に現像性は下がるので解像力は
落ち、文字等の画像の再現性は悪くなることとなった。

【０００８】また、モノカラーの場合は、カラートナー
でも黒トナーの場合でも色が混ざる恐れが無いので交流
バイアス電圧Ｖ_ACを高くして現像性を上げ、解像力の良
い画像とすることが出来た。

【０００９】このように、マルチカラーの場合のカラー
トナーと黒トナーの現像条件は必ずしも同じではなく、
またモノカラーの場合もマルチカラーとは異なってい
た。

【００１０】すなわち、トナーの混色と現像性の点にお
いて、マルチカラーとモノカラー間での最良の現像条件
では差異があった。

【００１１】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものである。すなわち、マルチカラー画像とモノカ
ラー画像の現像時に、カラートナー及び黒トナーを内蔵
した現像器それぞれについて現像条件を変えて現像する
ことによって特に混色を防止し、現像性を向上して高画
質のマルチカラー画像、あるいはモノカラー画像が得ら
れる画像形成装置を提供することを目的としたものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、カラートナ
ー及び黒トナーを内蔵した複数の現像器を有し、像担持
体上に帯電・像露光を行なうごとに前記カラートナー及
び黒トナーの各現像器を所定の順番で駆動、現像してマ
ルチカラー画像を、前記各現像器のうちの１つの現像器
を駆動、現像してモノカラー画像を形成する画像形成装
置において、前記マルチカラー画像を形成する時とモノ
カラー画像を形成する時の現像条件は、異にしたことを
特徴とする画像形成装置によって達成されるものであ
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体的に図１、図２を参照し
て説明する。

【００１４】図１は本発明の画像形成装置の一実施例と
してカラー画像形成装置の構成を示す構成断面図であ
る。

【００１５】まず構成と作動について説明する。

【００１６】図１において、10は像担持体である感光体
ドラムで、ＯＰＣ感光体をドラム上に塗布したもので接
地されて時計方向に駆動回転される。12はスコロトロン
帯電器で、感光体ドラム10周面に対し感光体電圧Ｖ_Hの
一様な帯電を、Ｖ_Gに電位保持されたグリッドとコロナ
放電ワイヤによるコロナ放電によって与えられる。この
スコロトロン帯電器12による帯電に先だって、前プリン
トまでの感光体の履歴をなくすために発光ダイオード等
を用いたＰＣＬ11による露光を行って感光体周面の除電
をしておく。

【００１７】感光体への一様帯電ののち像露光手段13に
より画像信号に基づいた像露光が行われる。像露光手段
13は図示しないレーザダイオードを発光光源とし回転す
るポリゴンミラー131、ｆθレンズ等を経て反射ミラー1
32により光路を曲げられ走査がなされるもので、感光体
ドラム10の回転（副走査）によって潜像が形成される。
本実施例では文字部に対して露光を行ない、文字部の方
が低電位Ｖ_Lとなるような反転潜像を形成する。

【００１８】感光体ドラム10周縁にはイエロー（Ｙ）、
マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒色（Ｋ）等のトナー
とキャリアから成る現像剤をそれぞれ内蔵した現像器14
が設けられていて、先ず１色目の現像がマグネットを内
蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブ141によっ
て行われる。現像剤はフェライトをコアとしてそのまわ
りに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、ポリエ
ステルを主材料として色に応じた顔料と荷電制御剤、シ
リカ、酸化チタン等を加えたトナーとからなるもので、
現像剤は層形成棒によって現像スリーブ141上に所定の
層厚に規制されて現像域へと搬送される。

【００１９】現像域における現像スリーブ141と感光体
ドラム10との間隙は層厚（現像剤）よりも大きい間隙と
して、この間にＶ_ACの交流バアイス電圧とＶ_DCの直流バ
イアス電圧が重畳して印加される。Ｖ_DCとＶ_H、トナー
の帯電は同極性であるため、Ｖ_ACによってキャリアから
離脱するきっかけを与えられたトナーはＶ_DCより電位の
高いＶ_Hの部分には付着せず、Ｖ_DCより電位の低いＶ_L部
分に付着し顕像化（反転現像）が行われる。

【００２０】１色目の顕像化が終った後２色目の画像形
成行程にはいり、再びスコロトロン帯電器12による一様
帯電が行われ、２色目の画像データによる潜像が像露光
手段13によって形成される。このとき１色目の画像形成
行程で行われたＰＣＬ11による除電は、１色目の画像部
に付着したトナーがまわりの電位の急激な低下により飛
び散るため行わない。

【００２１】再び感光体ドラム10周面の全面に亘ってＶ
_Hの電位となった感光体のうち、１色目の画像のない部
分に対しては１色目と同様の潜像がつくられ現像が行わ
れるが、１色目の画像がある部分に対し再び現像を行う
部分では、１色目の付着したトナーにより遮光とトナー
自身のもつ電荷によってＶ_M′の潜像が形成され、Ｖ_DC
とＶ_M′の電位差に応じた現像が行われる。この１色目
と２色目の画像の重なりの部分では１色目の現像をＶ_L
の潜像をつくって行うと、１色目と２色目とのバランス
が崩れるため、１色目の露光量を減らしてＶ_H＞Ｖ_M＞Ｖ
_Lとなる中間電位とすることもある。

【００２２】３色目、４色目についても２色目と同様の
画像形成行程が行われ、感光体ドラム10周面上には４色
の顕像が形成される。このようにして顕像を保持した感
光体ドラム10は更に回転し、像露光手段13のレーザ走査
によって画像部分に対して再露光が行われることもあ
る。このトナー像上へのレーザによる再露光は次の転写
工程で良好な転写が行われるようなされるものである。

【００２３】一方、給紙カセット21より給紙機構22によ
って給送された記録紙Ｐは、転写ベルト31を張架した転
写ベルト装置30によって転写域へと給送され、感光体ド
ラム10周面上の多色像が一括して記録紙Ｐ上に移され
る。

【００２４】転写ベルト31はウレタンゴムの基体の外側
ＦＬＣ層を形成した10⁸〜10¹⁴Ω・cm抵抗を持つ厚さ0.4
〜1.0mmの無端状のゴムベルトで、回転中の片寄り防止
のため、端部にリブを設けることもある。

【００２５】なお、除電機構等を設ければＰＥＴなどの
フィルムや、これらを塗布したものなど高抵抗ベルトで
も良い。

【００２６】この転写ベルト31を張架する保持ローラ3
2，33の上流側保持ローラ32の軸32ａに対してはＶ_PCの
電圧が印加されており、この軸32ａに転写ベルト31を介
して設置する位置には記録紙Ｐへの電荷付与手段として
導電性のブラシ34が接地状態で接地されている。給送さ
れて来た記録紙Ｐはブラシ34と転写ベルト31の間に進入
し、ブラシ34より記録紙Ｐに対して電荷が注入され、記
録紙Ｐと転写ベルト31との間に吸着力が生じる。このあ
と記録紙Ｐは感光体ドラム10と転写ベルト31とで形成さ
れるニップ部（転写域）35に進入し、転写ベルト31裏面
よりコロナ放電器36あるいはこれに代えてバイアスロー
ラにより転写電界が付与され、記録紙Ｐ上に多色像が転
移する。

【００２７】感光体ドラム10より分離した記録紙Ｐは、
転写ベルト31を張架する下流側の保持ローラ33の軸33ａ
を対向電極としてＡＣコロナ放電による除電を受けたの
ち、あるいはＡＣコロナ放電を受けながら転写ベルト31
から分離する。37はクリーニングブレードで回転する転
写ベルト31に付着したトナーを除去する。この転写ベル
ト装置30の転写ベルト31は多色像形成中は下流側の保持
ローラ33の軸33ａを回動中心として感光体ドラム10より
離間されている。

【００２８】転写ベルト装置30から分離した多色像を保
持した記録紙Ｐは、少くとも一方のローラ内部もしくは
ごく近傍にヒータを有する２本の圧着ローラからなる定
着装置23へと搬送され、圧着ローラ間で熱と圧力を加え
られることにより付着トナーは溶融し、記録紙Ｐ上に固
定されたのち、装置外へ排出される。

【００２９】転写後の感光体ドラム10周面上に残った残
留トナーはＡＣコロナ放電器を用いた除電器15により除
電を受けたのち、クリーニング装置16にいたり感光体に
当接したゴム材から成るクリーニングブレード16ａによ
ってクリーニング装置16内に掻き落とされ、スクリュー
等により排出あるいは貯留される。

【００３０】クリーニング装置16によって残留トナーを
除去された感光体ドラム10はＰＣＬ11による露光を受け
たのちスコロトロン帯電器12によって一様帯電を受け、
次の画像形成サイクルにはいる。多色像形成中はクリー
ニングブレード16ａは感光体表面から離間され、除電器
15によるＡＣ除電はＯＦＦ状態に保たれる。

【００３１】次に図２により本実施例のカラー画像形成
装置の現像器の説明を行なう。

【００３２】図２は、本発明のカラー画像形成装置の現
像器のうちのイエロートナーを内蔵した現像器の構成を
示す構成断面図である。しかし、他のマゼンタ、シア
ン、黒のトナーを内蔵した現像器の構成もイエローの場
合と全く同じなので、イエロートナーを内蔵した現像器
をもって代表として説明する。

【００３３】図２において、10は前述のように表面に電
子写真感光体層の如き例えばＯＰＣ感光体を有して矢印
方向に回転し、静電潜像等を形成されるドラム状の像担
持体である感光体ドラムである。140はこの現像器14の
ハウジングを形成する現像器本体、145は第１撹拌部
材、146は第２撹拌部材、144は供給ローラ、141は現像
スリーブ、142は現像スリーブ141の周面に付与される現
像剤の量を規制する剛性を備えた現像剤薄膜形成手段で
ある円柱棒、143は現像剤の穂立ちをカットするスクレ
ーパ、147は撹拌仕切板である。

【００３４】上記現像スリーブ141はアルミニウムやス
テンレス鋼のような材料から成り、矢印方向に回転す
る。148ａは、安全抵抗149を介して現像スリーブ141に
交流バイアス電圧Ｖ_ACを印加して基体部を接地されてい
る感光体ドラム10との間に振動電界を生ぜしめ、それに
よって現像域におけるイエローの現像剤層からの感光体
へのイエロートナーの移行制御を行なう交流バイアス電
源、そして148ｂは、現像スリーブ141に前記交流バアイ
ス電圧Ｖ_ACに重畳して直流バイアス電圧Ｖ_DCを印加し、
前述のように基体部を接地されている感光体ドラム10の
静電潜像へ現像スリーブ141のイエロートナーを移行付
着するための直流バイアス電源である。

【００３５】次に、イエロー現像器14に補給されたトナ
ーは矢印方向に回転する第２撹拌部材146と、これと反
対方向に互いに重複するように回転する前記第１撹拌部
材145とによりトナーとキャリアを充分撹拌混合された
上現像剤Ｄとして前記供給ローラ144を介して前記現像
スリーブ141に送られる。

【００３６】第１撹拌部材145と第２撹拌部材146は互い
に相反する矢印方向に回転左巻きの螺旋角をもったスク
リュー状の部材であって第１撹拌部材145の推力によっ
て奥側に搬送されたトナーとキャリアは、図面の奥側方
向に上縁が低く傾斜する撹拌仕切板147を順次乗り越え
て第２撹拌部材146側に移りその推力によって図面の手
前側に搬送され、その間におけるトナーとキャリアとの
混合作用によって摩擦帯電がなされた均質な現像剤Ｄと
され、スポンジ状で矢印方向に回転する供給ローラ144
によって矢印で示す時計方向に回転する現像スリーブ14
1周面上に層状に付着する。

【００３７】そして、現像スリーブ141面と所定の間隙
を有して隣接する感光体ドラム10の周面上に形成された
静電潜像に現像スリーブ141によって搬送されるトナー
が付与されてトナー画像が現像される。

【００３８】すなわち、前述のように感光体ドラム10に
はスコロトロン帯電器で、感光体ドラム10周面に対し感
光体電圧Ｖ_Hの一様な帯電を、Ｖ_Gに電位保持されたグリ
ッドとコロナ放電ワイヤによるコロナ放電によって与え
られている。この感光体ドラム10に対して前述の像露光
手段による像露光が行なわれる。本実施例では文字部に
対して露光を行ない、文字部の方が低電位Ｖ_Lとなるよ
うな反転潜像が形成される。

【００３９】現像域における現像スリーブ141と感光体
ドラム10との間に前述のＶ_ACの交流バイアス電圧とＶ_DC
の直流バイアス電圧が重畳して印加されている。直流バ
イアス電圧Ｖ_DCと感光体電圧Ｖ_H、トナーの帯電は同極
性であるため、交流バイアス電圧Ｖ_ACによってキャリア
から離脱するきっかけを与えられたトナーは、直流バイ
アス電圧Ｖ_DCより電位の高いＶ_Hの部分には付着せずＶ
_DCより電位の低いＶ_Lに付着して顕像化（反転現像）が
行なわれることになる。

【００４０】上記説明は、現像の基本的なプロセスを述
べたものにすぎないが、高い画質のマルチカラー画像又
はモノカラー画像を得るためには、マルチカラー画像、
モノカラー画像の現像時におけるカラートナー現像器、
黒トナー現像器の現像条件を適切なものにしなければな
らない。特に混色の問題、現像性の問題は画質に大きく
影響を与える。そこで、マルチカラー画像、モノカラー
画像の現像時における、カラートナー現像器、黒トナー
現像器の現像条件により上記混色とか現像性がどのよう
になるか、どのような現像条件が最も良いか、本実施例
の実験結果から説明する。

【００４１】まず、現像スリーブ141と感光体ドラム1
0との間隙Ｄ_SD １．マルチカラー現像時 (１) カラートナーの場合は、500〜690μmが好ましく、
600μmの場合が最も良い結果が得られた。

【００４２】すなわち、前述のように間隙Ｄ_SDが狭いと
現像性が上がるので細かい所迄出た解像力の良い画像と
なるが、一方では色トナーが混ざって色彩が悪くなり、
色彩を良くしようとすると間隙Ｄ_SDは広げた方が良いと
いうことで、これらの点を勘案して600μmの場合が解像
力の点でも混色の点でも両方とも満足のいく最も良い結
果が得られた。

【００４３】(２) 黒トナーの場合は、500〜690μmが好
ましく、570μmの場合が最も良い結果が得られた。

【００４４】すなわち、黒トナーの場合は画像を引き締
める上で重要な役割を果たすが、カラートナーより更に
間隙Ｄ_SDを狭く570μmとして現像性を上げ、解像力を良
くすることによりマルチカラーの画質として最も良い結
果が得られた。

【００４５】２．モノカラー現像時 カラートナーの場合でも黒トナーの場合でも500〜690μ
mが好ましく、500μmの場合が最も良い結果が得られ
た。

【００４６】すなわち、モノカラーでトナーの色は一色
であるので混色の恐れが無い。従って間隙Ｄ_SDは更に狭
くして500μmの場合が最も良い結果が得られた。

【００４７】交流バイアス電圧Ｖ_AC １．マルチカラーの現像時 (１) カラートナーの場合は、1.8〜3.0ＫＶが好まし
く、2.6ＫＶの場合が最も良い結果が得られた。

【００４８】すなわち、前述のように交流バイアス電圧
Ｖ_ACが高いと現像性はあがるが混色しやすくなり、これ
らの点から2.6ＫＶの場合が最も良い結果が得られた。

【００４９】(２) 黒トナーの場合は1.8〜3.0ＫＶが好
ましく、2.8ＫＶの場合が最も良い結果が得られた。

【００５０】間隙Ｄ_SDの場合と同様の理由で、黒トナー
の場合はカラートナーより更に交流バイアス電圧Ｖ_ACを
上げ、2.8ＫＶとして現像性を上げて最も良い結果が得
られた。

【００５１】２．モノカラー現像時 両トナーの場合で1.8〜3.0ＫＶが好ましく、2.8ＫＶの
場合が最も良い結果が得られた。

【００５２】間隙Ｄ_SDの場合と同様の理由で、カラート
ナーも黒トナーと同じ電圧に上げて最も良い結果が得ら
れた。

【００５３】直流バイアス電圧Ｖ_DC（感光体電圧Ｖ_H
が750Ｖの場合） １．マルチカラー現像時 (１) カラートナーの場合は、−450〜−700Ｖが好まし
く、この範囲であれば一様に良い結果が得られた。

【００５４】直流バイアス電圧Ｖ_DCは、高いと現像性は
あがるが混色は起きやすくなり、逆に低いと現像性は下
がり混色は起きにくくなる。これらの点から上記値が一
様に良い結果が得られた。

【００５５】(２) 黒トナーの場合は、−450〜−700Ｖ
が好ましく、この範囲であれば一様に良い結果が得られ
た。

【００５６】現像性の効果についてはカラートナーの場
合と同じ。

【００５７】２．モノカラー現像時 両トナーの場合で−450〜−700Ｖが好ましく、−600Ｖ
の場合が最も良い結果が得られた。

【００５８】交流周波数ｆ １．マルチカラー現像時 (１) カラートナーの場合は、４〜10ＫHzが好ましく、
８ＫHzが最も良い結果が得られた。

【００５９】交流周波数ｆは、高いと現像性は下がるが
混色が起きにくく、逆に低いと現像性は上がるが混色は
起きやすくなる。これらの点から８ＫHzが最も良い結果
が得られた。

【００６０】(２) 黒トナーの場合は、４〜10ＫHzが好
ましく、８ＫHzが最も良い結果が得られた。

【００６１】現像性の点からカラートナーと同じ８ＫHz
が最も良い結果が得られた。

【００６２】２．モノカラー現像時 両トナーの場合で４〜10ＫHzが好ましく、４ＫHzの場合
が最も良い結果が得られた。

【００６３】感光体電圧Ｖ_H 感光体電圧Ｖ_Hは直流バイアス電圧との差Ｖ_H−Ｖ_DCで現
像性が決まり、０〜200Ｖ程度の差が一様に良い結果が
得られた。

【００６４】

【発明の効果】本発明により、マルチカラー画像とモノ
カラー画像の現像時に、カラートナー及び黒トナーを内
蔵した現像器それぞれについて現像条件を変えて現像す
ることによって特に混色を防止し、現像性を向上して高
画質のマルチカラー画像あるいはモノカラー画像が得ら
れる画像形成装置が提供されることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例としてカラー
画像形成装置の構成を示す構成断面図。

【図２】本発明のカラー画像形成装置の現像器のうちの
イエロートナーを内蔵した現像器の構成を示す構成断面
図。

【符号の説明】

10 感光体ドラム 14 現像器 141 現像スリーブ 148ａ 交流バイアス電源 148ｂ 直流バイアス電源 Ｄ_SD 現像スリーブと感光体ドラムの間隙 Ｖ_AC 交流バイアス電圧 Ｖ_DC 直流バイアス電圧 ｆ 交流周波数 Ｖ_H 感光体電圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラートナー及び黒トナーを内蔵した複
   数の現像器を有し、像担持体上に帯電・像露光を行なう
   ごとに前記カラートナー及び黒トナーの各現像器を所定
   の順番で駆動、現像してマルチカラー画像を、前記各現
   像器のうちの１つの現像器を駆動、現像してモノカラー
   画像を形成する画像形成装置において、前記マルチカラ
   ー画像を形成する時とモノカラー画像を形成する時の現
   像条件は、異にしたことを特徴とする画像形成装置。