JPH09329927A

JPH09329927A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09329927A
Application number: JP8170545A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kobayashi; 哲也小林; Satoshi Tsuruya; 聡鶴谷; Hiroshi Sasame; 裕志笹目; Masaki Oshima; 磨佐基尾島; Hiroaki Ogata; 寛明緒方
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】周波数が異なるＡＣ電圧分を有する現像バイ
アスを印加する磁性一成分現像器と非磁性一成分現像器
とを備える画像形成装置で、一次帯電器の帯電バイアス
のＡＣ電圧に現像バイアスのＡＣ電圧による干渉を防止
することである。【解決手段】イエロー〜シアンの色現像器（非磁性一
成分現像器）４ａ〜４ｃの現像バイアス電源２１、ブラ
ック（黒）現像器（磁性一成分現像器）４ｄの現像バイ
アス電源２２は、それぞれ周波数ｆdc＝３０００Ｈｚ、
周波数ｆdk＝２０００Ｈｚの現像ＡＣ電圧を有する。一
次帯電器２の帯電バイアス電源２０は、色用電源２０ａ
と、黒用電源２０ｂとからなり、それぞれ周波数ｆdc＝
２０００Ｈｚ、周波数ｆk ＝１５００Ｈｚの帯電ＡＣ電
圧を有する。感光ドラム１の帯電、露光により形成した
潜像を現像する現像器が現像器４ａ〜４ｃまたは４ｄか
に応じて、その帯電を行なう電源をセレクタ２３により
電源２０ａまたは２０ｃに選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式や静
電記録方式を利用した複写機、プリンタ等の画像形成装
置に関し、特に像担持体の一次帯電に交流電圧を用いる
画像形成装置に関する。また本発明は、複数色の画像を
重ねてカラー画像を得る画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式や静電記録方式を利用した
複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、潜像を
現像するための現像剤に広く一成分現像剤が用いらてお
り、複数色のトナー像を重ねてカラー画像を形成するカ
ラー画像形成装置にも、現像に一成分現像剤が用いられ
ている。

【０００３】従来のカラー画像形成装置として、中間転
写体を用いたものを図１１に示す。

【０００４】カラー画像形成装置は、マゼンタ、シア
ン、イエロー、ブラックの４色に分解した画像情報によ
り、感光ドラム１０１に対し、順次各色について帯電、
露光、現像を行なって各色のトナー像を形成する。中間
転写体１０５は、色ずれのないカラー画像を得るために
用いるもので、感光ドラム１０１上に形成された各色の
トナー像を、この中間転写体１０５上に順々に重ね合わ
せて転写し（１次転写）、次いで中間転写体１０５に供
給された転写材１０２上に一括転写して（２次転写）、
転写材１０２上にフルカラー画像が得られる。

【０００５】上記の画像形成装置の感光ドラム１０１の
周辺の概略図を図１２に示す。感光ドラム１０１に近接
して現像装置１０４が設置され、この現像装置１０４
は、回転支持体１０６上に回転切換え式の現像器１０４
ａ、１０４ｂ、１０４ｃと、固定式の現像器１０４ｄを
搭載してなっており、現像器１０４ａ、１０４ｂ、１０
４ｃは、非磁性一成分現像器に構成された色現像器で、
それぞれイエロー、マゼンタ、シアンの非磁性トナーを
有し、固定式の現像器１０４ｄは、ブラック（黒）の磁
性トナーを有する磁性一成分現像器である。

【０００６】現像時、色現像器１０４ａ、１０４ｂ、１
０４ｃには現像バイアス電源１２１から、黒現像器１０
４ｄには現像バイアス電源１２２から、それぞれＤＣ電
圧（直流電圧）とＡＣ電圧（交流電圧）を重畳した現像
バイアスが印加される。

【０００７】固定式の黒現像器１０４ｄの特徴は、一般
的に消費量の多いブラックトナーの容器容量を大きくで
きる他、磁性トナーの使用が可能なことである。回転切
換え式の色現像器１０４ａ〜１０４ｃの特徴は、これら
を感光ドラム１０１の周囲に順番に固定配置または並列
切換え可能配置したときに要する、各現像器形状を異な
らせる必要がないことである。また、色現像器を回転切
換え可能に配置したことにより、並列切換え可能配置の
ときよりも装置の小型化が図られる利点もある。

【０００８】感光ドラム１０１の帯電時には、一次帯電
器（帯電ローラ）１０２に帯電バイアス電源１２０から
ＤＣ電圧とＡＣ電圧を重畳した帯電バイアスが印加され
る。このように帯電バイアス電源１２０は、ＡＣ電圧を
用いているので、感光ドラム１の一様かつ安定した帯電
が可能であり、所望のＤＣ電圧に必要なＡＣ電圧を重畳
することにより、感光ドラム１０１の表面上を所望の電
位に均一に帯電することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、色現
像器１０４ａ〜１０４ｃには非磁性トナーを用い、黒現
像器１０４ｄには磁性トナーを用いている。この磁性ト
ナーは、現像器１０４ｄの現像スリーブ１０４ｄ′に内
包された磁石１０４ｄ″による拘束力が働き、またトナ
ー中に磁性体を含んでいるので、非磁性トナーに比べて
比重が大きい。このため、現像スリーブ１０４ｄ′と感
光ドラム１０１とが対向した現像領域において、磁性ト
ナーの現像バイアスの周波数に対する応答性が低く、現
像濃度の低下や解像度の低下等の不具合を招くことがあ
った。

【００１０】そこで、図１２に示すように、磁性トナー
を用いる黒現像器１０４ｄ用に現像バイアス電源１２
２、非磁性トナーを用いる色現像器１０４ａ〜１０４ｃ
用に現像バイアス電源１２１というように、現像バイア
ス電源を別々に設けて、磁性トナー、非磁性トナーの特
性に見合った周波数のＡＣ電圧をＤＣ電圧に重畳した現
像バイアスを、それぞれ現像器１０４ｄ、１０４ａ〜１
０４ｃに印加できるようにしている。

【００１１】しかしながら、たとえばブラックの画像形
成時、ＡＣ電圧を重畳した帯電バイアスにより感光ドラ
ム１を一様帯電する一方、帯電した感光ドラム１に露光
走査３により形成した黒用の潜像を、黒現像器４ｄによ
りＡＣ電圧を重畳した現像バイアスの印加下に現像する
ので、現像バイアス電源１２２のＡＣ電圧の周波数を単
に独立に変化させた場合、その周波数の選択を誤ると、
図１３に示すように、画像形成方向と直角な幅方向に平
行に干渉縞が現れることがあった。これは、イエロー、
マゼンタ、シアンの画像形成を行なうときも同様であ
る。

【００１２】つまり、感光ドラム１０１に、図１４に実
線で示す現像ＡＣ電圧（現像バイアスのＡＣ電圧）と、
点線で示す帯電ＡＣ電圧（一次帯電バイアスのＡＣ電
圧）とが印加されると、それらのＡＣ電圧の周波数によ
ってはＡＣ電圧同士が重なり合って干渉し、太い実線で
示すうねりの波形を持つ干渉電圧になる。このうねり波
形を持つ干渉電圧が一次帯電器１０２に印加されると、
干渉電圧の積分平均値に略等しい電圧で感光ドラム１０
１の表面が帯電されることになるので、感光ドラム１０
１の表面電位は周期的に変化し、その結果、画像上に干
渉縞が形成される。

【００１３】干渉電圧のうねり波形の周波数は、現像Ａ
Ｃ電圧周波数と帯電ＡＣ電圧周波数の差分の絶対値で表
される。画像上の干渉縞のピッチＡ（ｍｍ）は、干渉周
波数ｆ（Ｈｚ）と画像形成速度、いわゆるプロセススピ
ードＰＳ（ｍｍ／秒）とから求まり、Ａ＝ＰＳ×１／ｆ
である。

【００１４】図１４では、説明を簡略化するために、現
像ＡＣ電圧、帯電ＡＣ電圧にサイン波を用いているが、
これらのＡＣ電圧に矩形波等の高周波成分を含む波形を
用いると、うねり波形は一層複雑化し且つうねりは急峻
に変化し、干渉縞がより顕著になる。このような干渉縞
は、白黒画像でも問題になるが、より高品位な画質が要
求されるカラー画像では致命的になる。またカラー画像
はハーフトーンの再現性が重要視されるが、このハーフ
トーン画像など電位的に不安定な状態の画像では、感光
ドラムの表面電位の周期ムラが大きくなるので、干渉縞
も顕著に現れやすい傾向がある。

【００１５】特に最近では、装置の小型化、コストダウ
ン化等の要求から、高圧線の配線を近接させたり、同一
基板上に複数の高圧電源を実装する必要があるので、Ａ
Ｃ電圧の干渉が頻繁に発生しやすく、それだけ干渉縞が
起こりやすい問題がある。また画像形成速度の高速化の
要求から、干渉縞が画像形成方向に広がりやすく、画像
上一層顕著に目立つ傾向にある。

【００１６】なお、現像ＡＣ電圧にも帯電ＡＣ電圧との
干渉による影響があるものの、現像時にトナークラウド
を形成するなどの手段を講じることにより、容易に周期
的な干渉電圧の影響を分散でき、画像上に出現しにくく
できるので、そう問題にならない。

【００１７】本発明の目的は、磁性一成分現像器と非磁
性一成分現像器とを具備し、その磁性現像器と非磁性現
像器とで現像バイアス電源のＡＣ電圧周波数が異なって
も、帯電ＡＣ電圧に対する現像ＡＣ電圧周波数との干渉
を防止して、干渉縞のない高品質なカラー画像を得るこ
とを可能とした画像形成装置を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、回動する像担持体と、帯電高圧電源による帯電バイ
アスの印加により像担持体を一様帯電する帯電部材と、
一様帯電した像担持体上に形成した潜像を、現像高圧電
源による現像バイアスの印加により現像する複数個の現
像器とを備え、複数個の現像器のうちの少なくとも１つ
が磁性一成分現像剤を用いる磁性一成分現像器であり、
少なくとも１つが非磁性一成分現像剤を用いる非磁性一
成分現像器であり、これら磁性現像器と非磁性現像器
は、互に異なる周波数の交流電圧分を有する現像バイア
スが印加される画像形成装置において、前記帯電高圧電
源は、帯電バイアスの交流電圧分の周波数として少なく
とも２種類の周波数を選択可能に有し、前記一様帯電し
た像担持体上に形成した潜像を現像する現像器が磁性現
像器であるか、非磁性現像器であるかの現像器の種類に
応じて、その潜像形成のための像担持体の一様帯電に使
用する帯電バイアスの交流電圧分の周波数を選択するこ
とを特徴とする画像形成装置である。

【００１９】また、本発明は、回動する像担持体と、帯
電高圧電源による帯電バイアスの印加により像担持体を
一様帯電する帯電部材と、一様帯電した像担持体上に形
成した潜像を、現像高圧電源による現像バイアスの印加
により現像する、磁性一成分現像剤を用いる１個の現像
器とを備えた画像形成装置において、前記帯電高圧電源
は、帯電バイアスの交流電圧分の周波数が変更可能であ
り、前記現像高圧電源は、現像バイアスの交流電圧分の
周波数が変更可能であり、前記現像バイアスの交流電圧
分の周波数の変化に応じて帯電バイアスの交流電圧分の
周波数を変化させることを特徴とする画像形成装置であ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明の一実施例にかかる画像形
成装置を示す概略構成図である。

【００２２】本実施例の画像形成装置は、カラーのレー
ザビームプリンタに構成され、図示しないパーソナルコ
ンピュータやワークステーション等のホストと接続さ
れ、ホストからのプリント要求によりビデオインターフ
ェースを介して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラッ
クの４色に分解した画像データを受け取る。画像形成装
置は、この画像データを基に感光ドラム１に対し、図１
１に示した従来の画像形成装置と同様、各色について順
に画像形成を行なって、感光ドラム１上にイエロー、マ
ゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を形成し、
それらのトナー像を中間転写体５上に重ね合わせて転写
した後、紙などの転写材上に一括転写してカラー画像を
得るものである。

【００２３】感光ドラム１は、外径５０ｍｍのアルミニ
ウム製シリンダ上に有機感光材料による感光層を形成
し、さらにトナーの離型性向上、感光層の削れ防止のた
めの表面保護層を設けてなっており、矢印Ａ方向に１０
０ｍｍ／秒の所定の周速度で回転駆動される。感光ドラ
ム１の周囲に、接触式の一次帯電器（帯電ローラ）２、
露光手段７、現像装置４、中間転写体５および感光ドラ
ム用クリーナ８が設置されている。中間転写体５の周囲
には転写ローラ１１および中間転写体用クリーナ１０が
設置され、転写ローラ１１の下方には給紙カセット９
が、また転写ローラ１１の外方延長上には定着器１３が
設置されている。

【００２４】現像装置４は、回転支持体１０６上に回転
切換え式の現像器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと、固
定式の現像器１０４ｄを搭載してなっており、現像器１
０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、非磁性一成分現像器に
構成された色現像器で、それぞれイエロー、マゼンタ、
シアンの非磁性トナーを有し、固定式の現像器１０４ｄ
は、ブラック（黒）の磁性トナーを有する磁性一成分現
像器である。

【００２５】色現像器４ａ〜４ｃはそれぞれの色の画像
形成時に、回転支持体６の回転により矢印Ｋ方向に回転
され、感光ドラム１と対向した現像位置に順次移動さ
れ、そこで位置決めして現像に供される。これらの色現
像器４ａ〜４ｃは、現像により収容したトナーがなくな
ったときに、新たな現像器に交換する現像カートリッジ
に構成されている。

【００２６】色現像器４ａ〜４ｃは、図２に示すような
現像器構成とされている。本現像器４ａ〜４ｃは、非磁
性トナーの色トナーを収容した現像容器４１を、保護容
器を兼ねたホルダー４０内に収納した形態の現像カート
リッジに形成され、現像容器４１は、現像器を現像位置
に位置させたときに、ホルダー４０の開口部を介して図
１の感光ドラム１に対面する開口部を有し、その現像容
器４１の開口部に現像スリーブ４２が回転自在に配置さ
れている。

【００２７】この現像スリーブ４２は、現像位置で感光
ドラム１に対して位置決めすることにより、感光ドラム
１と５０〜５００μｍの所定の間隙をおいて保持され、
これにより、現像スリーブ４２上に担持した色トナーを
感光ドラム１に向けて供給するための現像領域が形成さ
れる。

【００２８】現像容器４１内には、回転することにより
トナーを現像スリーブ４２側へ搬送する搬送手段４３が
設置してあり、さらに、現像スリーブ４２と当接して回
転することにより、搬送手段４３により搬送された色ト
ナーを現像スリーブ４２に供給した、担持させる供給ロ
ーラ４４が設置してある。供給ローラ４４は、現像スリ
ーブ４２と周速差をもって矢印Ｄ方向に回転することが
好ましい。この供給ローラ４４の材質は、現像スリーブ
４２へのトナーの安定供給、均一塗布を可能にするため
に、ポリウレタン、シリコーンゴム等のゴム発泡材が好
ましく、発泡形態は、単泡、連泡のいずれの形態も使用
できる。

【００２９】現像スリーブ４２には、その上に担持した
トナーの層厚を規制する規制部材４５が弾性的に当接さ
れている。現像スリーブ４２の下部には、容器４１の開
口部下部からのトナーの外部への吹出しを防止する防止
部材４６が設置されている。

【００３０】固定式の黒現像器４ｄは、色トナー現像器
４ａ〜４ｃと同様、現像によりブラックトナーがなくな
ったときに、新たな現像器に交換する現像カートリッジ
形態に形成されている。図３に示すように、本現像器４
ｄは、磁性トナーのブラックトナーを収容した現像容器
５１を有し、現像容器５１は、現像器を現像位置に位置
させたときに図１の感光ドラム１に対面する開口部に、
現像スリーブ５２が回転自在に配置されている。

【００３１】この現像スリーブ５２は、現像位置で感光
ドラム１に対して位置決めすることにより、感光ドラム
１と５０〜５００μｍの所定の間隙をおいて保持され、
これにより、現像スリーブ５２上に担持したブラックト
ナーを感光ドラム１に向けて供給するための現像領域が
形成される。現像スリーブ５２内には、複数の磁極Ｎ、
Ｓを有するローラ状の磁石５４が非回転に配置されてい
る。

【００３２】トナー容器５１内には、回転することによ
りトナーを現像スリーブ５２へ搬送する搬送手段５３が
設置してある。現像スリーブ５２に搬送されたトナー
は、磁石５４の磁力により現像スリーブ５２の表面上に
担持される。現像スリーブ５２には、その上に担持した
トナーの層厚を規制する規制部材５５が弾性的に当接さ
れている。現像スリーブ５２の下部には、容器５１の開
口部下部からのトナーの外部への吹出しを防止する防止
部材５６が設置されている。

【００３３】画像形成するに当たっては、図１に示すよ
うに、まず、感光ドラム１を矢印Ａ方向に回転し、この
感光ドラム１の表面を帯電手段２により約−６００Ｖに
一様帯電する。次に、第１色目のイエローの画像データ
に応じてＯＮ、ＯＦＦ制御された露光手段７により感光
ドラム１の表面に露光走査３を施して、感光ドラム１の
表面上に１色目の静電潜像を電位約−１００Ｖで形成す
る。この第１色目の潜像を、イエロー現像器４ａにより
イエロートナー（負帯電性）を使用して現像し、イエロ
ートナー像として可視化する。

【００３４】図１に示すように、感光ドラム１に中間転
写体５が所定の圧力をもって圧接され、感光ドラム１の
周速と略同速の１００ｍｍ／秒で矢印Ｂの方向に回転駆
動されている。この中間転写体５は、アルミニウム製シ
リンダ上にＮＢＲゴム等からなる導電性弾性層を形成
し、その上にカーボン、フッ素樹脂等を分散したウレタ
ン樹脂の離型性を有する表層を形成してなっており、そ
の抵抗値を１０⁵ 〜１０¹⁰Ωｃｍに調整している。

【００３５】上記のようにして得られた感光ドラム１上
の１色目のイエロートナー像は、感光ドラム１と中間転
写体５とが当接したニップ部において、中間転写体５の
表面上に転写される（１次転写）。このとき、中間転写
体５に対し転写電圧として、、トナーの帯電極性と逆極
性で予め一意的に設定した電圧ＶItr ＝＋１００Ｖを印
加する。この１次転写の際に転写されずに感光ドラム１
上に残ったトナーは、クリーナ８の感光ドラム１に圧接
されたクリーニングブレード８ａにより掻き取り、廃ト
ナー容器８ｂに回収する。

【００３６】上記と同様な工程を第２色目、第３色目、
第４色目のマゼンタ、シアン、ブラックについても繰り
返し、感光ドラム１上に２色目、３色目、４色目の静電
潜像を形成し、その潜像を現像器４ｂ、４ｃ、４ｄによ
り現像し、得られたトナー像を中間転写体５上に転写す
る、これにより中間転写体５上に、イエロー、マゼン
タ、シアン、ブラックの４色のトナー像を積層したカラ
ー画像が得られる。

【００３７】中間転写体５に給紙カセット９から紙など
の転写材１２が搬送され、この転写材１２を挟んで転写
ローラ１１を中間転写体５に当接する。この際、転写ロ
ーラ１１に対し転写電圧として、トナーの帯電極性と逆
極性で予め一意的に設定した電圧Ｖtr＝＋１０００Ｖを
印加し、中間転写体５上の４色のトナー像を転写材１２
上に一括して転写する（２次転写）。

【００３８】その後、転写材１２を定着器１３に送って
４色のトナー像を溶融定着し、所望のフルカラーの永久
プリント画像が得られる。プリント画像が形成された転
写材１２は、排紙部より画像形成装置の機外に排出され
る。中間転写体５は、２次転写の際に転写されずに上の
残ったトナーを転写体クリーナ１０によりクリーニング
して初期化される。

【００３９】図４に、本実施例における現像バイアス電
源および帯電バイアス電源とそれらの現像器および一次
帯電器との接続を示す説明図である。

【００４０】現像バイアス電源は、色現像器４ａ〜４ｃ
用の電源２１と黒現像器４ｄ用の電源２２とに別々に設
けられている。これらの現像バイアス電源２１および２
２は、ＡＣ電源とＤＣ電源を直列接続してなっている。

【００４１】色現像器４ａ〜４ｃに印加する現像バイア
ス電源２１の現像ＡＣ電圧（現像バイアスのＡＣ電圧）
は、黒現像器４ｄに印加する現像バイアス電源２２の現
像ＡＣ電圧よりも、周波数を高くしている。これは、非
磁性トナーでは現像スリーブへの拘束力が磁性トナーに
比べ少ないので、かぶり等の不具合を防ぐためである。
本実施例では、色用現像バイアス電源２１のＡＣ電圧の
周波数ｆdcを３０００Ｈｚ、黒用現像バイアス電源２２
のＡＣ電圧の周波数ｆdkを２０００Ｈｚとした。

【００４２】帯電高圧電源は、帯電バイアスの交流周波
数として少なくとも２種類の選択可能な周波数を有し、
一様帯電した像担持体上に形成した潜像を現像する現像
器が磁性現像器であるか、非磁性現像器であるかに応じ
て、その潜像形成のための像担持体の一様帯電に使用す
る帯電バイアスの交流周波数を選択する。

【００４３】本実施例によれば、帯電バイアス電源２０
は、イエロー、マゼンタ、シアンの色用帯電バイアス電
源２０ａとブラックの黒用帯電バイアス電源２０ｂとを
備え、セレクタ２３により帯電バイアス電源２０ａと２
０ｂとが切換可能になっている。帯電バイアス電源２０
ａおよび２０ｂは、ＡＣ電源とＤＣ電源を直列接続して
なり、黒用バイアス電源２０ａのＡＣ電圧は、周波数ｆ
k ＝１５００Ｈｚを有し、色用バイアス電源２０ｂのＡ
Ｃ電圧は、周波数ｆdc＝２０００Ｈｚを有する。

【００４４】帯電ＡＣ電圧（帯電バイアスのＡＣ電圧）
に現像ＡＣ電圧（現像バイアスのＡＣ電圧）が干渉する
ことに起因した画像の干渉縞は、現像ＡＣ電圧の周波数
が帯電ＡＣ電圧の周波数の偶数倍になるときにピークを
迎え、そこから現像ＡＣ電圧の周波数を奇数倍方向に増
加および減少させると、干渉縞の間隔が狭くなり次第に
目立たなくなる。この視認しにくくなるときの干渉縞の
ピッチは０．２ｍｍ以下である。

【００４５】従って、干渉縞のピッチを０．２ｍｍ以下
にすることが好ましく、本実施例では、カラー画像形成
のプロセススピードを１００ｍｍ／秒としているので、
干渉縞のピッチを０．２ｍｍ以下にするには、干渉電圧
の周波数を５００Ｈｚ以上にすればよい。そこで、ブラ
ックの画像形成時に、セレクタ２３により周波数ｆk＝
１５００ＨｚのＡＣ電圧を有する帯電バイアス電源２０
ｂを選択し、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成時
には、周波数ｆdk＝２０００ＨｚのＡＣ電圧を有する帯
電バイアス電源２０ａを選択して、帯電バイアスを一次
帯電器２に印加するようにした。

【００４６】これによれば、ブラックの画像形成時、周
波数ｆk ＝１５００ＨｚのＡＣ電圧を重畳した帯電バイ
アスにより感光ドラム１を一様帯電する一方、帯電した
感光ドラム１に露光走査３により形成した黒用の潜像
を、黒現像器４ｄにより周波数ｆdk＝２０００ＨｚのＡ
Ｃ電圧を重畳した現像バイアスの印加下に現像するの
で、帯電ＡＣ電圧に現像ＡＣ電圧の干渉があっても、干
渉縞を視認できない０．２ｍｍ以下のピッチにでき、実
質上、干渉縞の発生をなくすことができる。同様に、イ
エロー、マゼンタ、シアンの各色の画像形成時、周波数
ｆdk＝２０００ＨｚのＡＣ電圧を重畳した帯電バイアス
により感光ドラム１を一様帯電する一方、帯電した感光
ドラム１に形成した各色用の潜像を、各色の現像器４ａ
〜４ｃにより周波数ｆdc＝３０００ＨｚのＡＣ電圧を重
畳した現像バイアスの印加下に現像するので、帯電ＡＣ
電圧に現像ＡＣ電圧の干渉があっても、実質上、干渉縞
の発生を防止できる。

【００４７】以上では、感光ドラム１上にトナー像を形
成し、中間転写体５上に転写することを４色分繰り返し
てから、４色のトナー像を転写材１２上に一括して転写
する方式のカラー画像形成装置を用いて説明したが、本
発明はこれに限られず、感光ドラム上にトナー像を形成
し、そのトナー像を転写材上に直接転写することを４色
分繰り返して、カラー画像を得る方式のカラー画像形成
装置においても、同様に適用することができ、同様な効
果が得られることは言うまでもない。

【００４８】実施例２図５は、本発明の他の実施例にかかる画像形成装置を示
す概略構成図、図６は、図５の装置に具備された現像装
置の黒現像器の現像器構成を示す断面図である。

【００４９】まず、本実施例では、図５に示すように、
現像装置４の黒現像器４ｅを固定式でなく、他の色現像
器４ａ〜４ｃと同様に回転式とし、回転支持体６上に搭
載して使用した。

【００５０】黒現像器４ｅは、図６に示すように、磁性
トナーのブラックトナー（黒トナー）を収容した現像容
器４１の開口部に、内側にローラ状の磁石５４を非回転
に配置した現像スリーブ５２を有する点が、図２の色現
像器４ａ〜４ｃと異なる。黒現像器４ｅのその他の機械
的構成は、色現像器４ａ〜４ｃと基本的に同じで、図６
において図２に付した符号と同一の符号は同一の部材を
示す。

【００５１】本実施例では、このように、黒現像器４ｅ
を他の色現像器４ａ〜４ｃとともに回転式としたので、
黒現像器４ｅへの現像バイアス電源２４からの現像バイ
アスの給電線を色現像器４ａ〜４ｃと共用化でき、現像
バイアスの給電線と一次帯電器２への帯電バイアスの給
電線とが不用意に近づいて、それらのＡＣ電圧同士が干
渉するのを、予防するように措置することが容易にな
る。

【００５２】次に、本実施例では、現像バイアス電源２
４、帯電バイアス電源２５内部でＡＣ電圧の周波数を発
信せず、図５に示すように、水晶発振器等の基準周波数
発生器２６と分周器２７とを設置した。そして装置本体
からの現像器選択信号を分周器２７に入力して、黒の画
像形成をするか、各色の画像形成をするかに対応して、
従って、黒現像器４ｅを選択するか、各色の現像器４ａ
〜４ｃを選択するかに対応して分周比を選択し、発生器
２６から発信された基準周波数を所定分周比で分周器２
７で分周して、黒画像形成時および各色の画像形成時の
帯電ＡＣ電圧および現像ＡＣ電圧の所定周波数を得、そ
れぞれ現像バイアス電源２４と帯電バイアス電源２５に
送るようにした。これにより、現像バイアス電源２４お
よび帯電バイアス電源２５に所定周波数の現像ＡＣ電圧
および帯電ＡＣ電圧を生成させる構成とした。

【００５３】具体的には、基準周波数発生器２６から１
２ＭＨｚを発信し、ブラックの画像形成時には、これを
分周器２７により帯電バイアス用に分周比１／８００
０、現像バイアス用に分周比１／６０００で分周し、帯
電バイアス電源２５に１５００Ｈｚ、現像バイアス電源
２４に２０００Ｈｚを出力した。イエロー、マゼンタ、
シアンの各色の画像形成時には、１２ＭＨｚの基準周波
数を分周器２７により帯電バイアス用に分周比１／６０
００、現像バイアス用に分周比１／４０００で分周し、
帯電バイアス電源２５に２０００Ｈｚ、現像バイアス電
源２４に３０００Ｈｚを出力した。

【００５４】このようなＡＣ電圧の周波数発生方法によ
れば、分周器２７による基準周波数の分周比を変えるこ
とにより、任意なＡＣ電圧周波数を得ることができると
ともに、最適な分周比の選択により現像ＡＣ電圧および
帯電ＡＣ電圧との間の周波数関係を、干渉を防ぐのに適
切な所定の周波数関係にすることができる。仮に基準周
波数が少しずれたとしても、同じ基準周波数から現像Ａ
Ｃおよび帯電ＡＣの周波数を生成させるので、所定の周
波数関係が安定して実現される。

【００５５】本実施例によっても、実施例１と同様、ブ
ラックの画像形成時、周波数ｆk ＝１５００ＨｚのＡＣ
電圧を重畳した帯電バイアスにより感光ドラム１を一様
帯電する一方、感光ドラム１に形成した黒用の潜像を黒
現像器４ｄにより周波数ｆdk＝２０００ＨｚのＡＣ電圧
を重畳した現像バイアスの印加下に現像し、イエロー、
マゼンタ、シアンの各色の画像形成時、周波数ｆdk＝２
０００ＨｚのＡＣ電圧を重畳した帯電バイアスにより感
光ドラム１を一様帯電する一方、感光ドラム１に形成し
た各色用の潜像を、各色の現像器４ａ〜４ｃにより周波
数ｆdc＝３０００ＨｚのＡＣ電圧を重畳した現像バイア
スの印加下に現像するので、帯電ＡＣ電圧に現像ＡＣ電
圧の干渉があっても、実質上、干渉縞の発生を防ぐこと
ができる。

【００５６】実施例３図７は、本発明のさらに他の実施例を示す概略構成図で
ある。本実施例では、図７に示すように、定電流制御器
２９を付加した帯電バイアス電源２８を設置して、帯電
バイアスのＡＣ電流を定電流制御し、一次帯電器（接触
式）２による感光ドラム１の表面の帯電電位の一層の安
定化を図ったことが特徴である。

【００５７】接触式の一次帯電器２、つまり帯電ローラ
は、図８に示すように、芯金２ａ上に導電性のゴム２ｂ
およびその上に高抵抗表面層２ｃを設けてなり、感光ド
ラム１と接触してその表面を一様帯電する接触式の帯電
器に構成されている。この高抵抗表面層２ｃは、感光ド
ラム１にピンホール等の低耐圧欠陥部が生じた場合、こ
の欠陥部分に帯電電流が集中し、帯電器２の表面電位が
降下して、横筋の帯電不良が発生するのを防ぐために施
されている。このような接触式の帯電器２は、従来のコ
ロナ帯電器と比べて、人体に有害なオゾンの発生が極め
て少ない長所を有しているので、近年実用化されるよう
になってきている。

【００５８】しかしながら、高抵抗表面層２ｃは環境変
化、特に湿度の影響を受けやすく、低湿環境下では、抵
抗の増加および誘電率の減少によりインピーダンスが増
加し、逆に高湿環境下では、抵抗の減少および誘電率の
増加によりインピーダンスが減少する。そのため、帯電
器２のＡＣ電圧を定電圧制御しようとしても、高抵抗表
面層２ｃのインピーダンス変動によって、帯電部におけ
る電圧を一定にすることができない。そこで、本実施例
では、帯電器２に印加するＡＣ電圧を定電流制御するこ
とにより不具合を解消した。この手法は、特開昭１−２
６７６６７号公報を参照。

【００５９】しかしながら、本実施例では、帯電ＡＣ電
圧に対する現像ＡＣ電圧の干渉による干渉縞を防止する
ために、帯電ＡＣ電圧の周波数を現像ＡＣ電圧の周波数
に応じて変えている。この帯電ＡＣ電圧周波数の変化を
帯電ＡＣ電流制御値に固定したままで行なうと、その帯
電ＡＣ電圧が過剰もしくは不足となるおそれがあり、必
要以上にＡＣ電圧が高い場合は感光ドラム１の表面層が
削れやすくなったり、ＡＣ電圧が低くなりすぎると感光
ドラム１の帯電電位が安定せず、非画像部にトナーが付
着し、画像汚れを招いたりする。

【００６０】そこで、本実施例では、帯電ＡＣ電圧の周
波数を現像ＡＣ電圧の周波数に応じて変化させる場合、
帯電ＡＣ電流の定電流制御値も同時に変えるようにし
た。

【００６１】帯電ＡＣ電流は、帯電面である帯電器２の
ローラ外径／ローラ長さ、非帯電面である感光ドラム１
の外径／長さ、プロセススピード等により変化するが、
これらの条件が同一ならば、周波数の増分にほぼ比例す
る電流値が必要である。

【００６２】具体的には、黒の画像形成時、現像ＡＣ電
圧の周波数が２０００Ｈｚ、帯電ＡＣ周波数が１５００
Ｈｚで、帯電ＡＣ電流が１５００μＡ流れるのを、イエ
ロー、マゼンタ、シアンの画像形成時、現像ＡＣ電圧の
周波数が２０００Ｈｚ、帯電ＡＣ電圧の周波数が２００
０Ｈｚで、帯電ＡＣ電流値を２０００μＡに設定する。

【００６３】すなわち、実施例２のときと同様、ブラッ
クの画像形成時、基準周波数発生器２６からの１２ＭＨ
ｚを分周器２７で分周した帯電ＡＣ電圧の周波数ｆk ＝
１５００Ｈｚ、現像ＡＣ電圧の周波数ｆdk＝２０００Ｈ
ｚを、それぞれ帯電バイアス電源２８、現像バイアス電
源２４に出力して、周波数１５００ＨｚのＡＣ電圧を重
畳した帯電バイアス、周波数２０００ＨｚのＡＣ電圧を
重畳した現像バイアスを生成させる。そしてこのとき、
装置本体からの現像器選択信号により定電流制御器２９
の定電流制御設定値として、黒用定電流制御値Ｉk ＝１
５００μＡを選択させて、帯電バイアス電源２８のＡＣ
電流を１５００μＡに定電流制御する。同様に、各色の
画像形成時、基準周波数１２ＭＨｚを分周した帯電ＡＣ
電圧の周波数ｆc ＝２０００Ｈｚ、現像ＡＣ電圧の周波
数ｆdc＝３０００Ｈｚを、それぞれ帯電バイアス電源２
８、現像バイアス電源２４に出力して、周波数２０００
ＨｚのＡＣ電圧を重畳した帯電バイアス、周波数３００
０ＨｚのＡＣ電圧を重畳した現像バイアスを生成させ、
このとき現像器選択信号により定電流制御器２９の定電
流制御設定値として、色用定電流制御値Ｉc ＝２０００
μＡを選択させて、帯電バイアス電源２８のＡＣ電流を
２０００μＡに定電流制御する。

【００６４】本実施例では、以上のように、帯電ＡＣ電
圧の周波数を現像ＡＣ電圧に応じて変化させる際、帯電
ＡＣ電流の定電流制御値も同時に変えたので、感光ドラ
ム１の帯電に必要な電流値を安定的に得ることができ
る。従って、実施例１〜２と同様、帯電ＡＣ電圧に対す
る現像ＡＣ電圧の干渉による干渉縞を防止できる他、本
実施例によれば、環境変動によらずに安定した感光ドラ
ムの表面電位を得て、非画像部のトナー付着による画像
汚れ等がない、高品位なカラー画像を形成することが可
能になる。

【００６５】実施例４図９は、本発明のさらに他の実施例を示す概略構成図で
ある。本実施例は、白黒の画像形成装置の画像形成ユニ
ットであるプロセスカートリッジを示す。

【００６６】図９に示すように、プロセスカートリッジ
ＰＫは、感光ドラム１に対し、一次帯電器２、現像器４
４およびクリーナ８を一体的に組込んでなっている。黒
現像器４４の構成は、図３に示した黒現像器４ｅと基本
的に同じである。図９において図１および図３に付した
符号と同一の符号は同一の部材を示す。

【００６７】黒現像器は、白黒の画像形成装置用として
単独で用いられることが多いが、近年、感光ドラム等と
組合せてプロセスカートリッジとしても用いられるよう
になってきており、最近では、そのプロセスカートリッ
ジの高寿命化がますます求められている。

【００６８】しかし、トナーの摩擦帯電量（いわゆるト
リボ）の安定化が難しく、線画像の忠実な再現が困難に
なっている。特に現像器の長期間の使用によりトナーの
帯電量が上昇すると、現像した線画像は太くなり、出力
画像の解像度が低下するおそれがある。このように、プ
ロセスカートリッジの高寿命化には、トナーの現像性の
点で問題があった。

【００６９】一般に、太くなってしまった線画像を元に
戻すには、現像ＡＣ電圧の周波数を増加させる手法が知
られている。前述したように、磁性トナーの現像バイア
スに対する周波数応答性、つまり現像ＡＣ電圧周波数に
対する応答性は、現像スリーブ５２内磁石５４の磁気拘
束力等により、非磁性トナーに比較して劣る。しかしな
がら、これは、磁性トナーが通常の摩擦帯電量のときで
あって、摩擦帯電量が高い状態では、現像ＡＣ電圧の周
波数応答性が向上し、感光ドラムと現像スリーブ間の現
像電界に対し、より敏感に挙動するようになる。

【００７０】本実施例では、この特性を利用して、磁性
トナーの摩擦帯電量の上昇に応じて、現像ＡＣ電圧の周
波数を高めることにより、線画像の忠実な再現性を得る
ものである。本例では、現像器４４による現像枚数に応
じて現像ＡＣ電圧周波数を変えるようにした。

【００７１】以下、図９を用いて説明すると、現像スリ
ーブ５２に接続された現像バイアス電源２４と、帯電器
２に接続された帯電バイアス電源２８には、基準周波数
発生器２６からの基準周波数を分周器２７で分周した周
波数の信号がそれぞれ入力されており、分周比を適宜選
択することにより、現像バイアス電源２４と帯電バイア
ス電源２８から、干渉縞を防止することができる所定の
周波数関係にあるＡＣ電圧を重畳した帯電ＡＣ電圧およ
び現像ＡＣ電圧が出力される。さらに帯電バイアス電源
２８は、定電流制御装置２９により制御されている。

【００７２】画像形成装置は、画像形成カウンタ（複写
枚数カウンタ）３８を備え、現像器４４の現像枚数、つ
まり画像形成枚数をカウントしている。本実施例では、
このカウントした画像形成枚数のカウント値が所定値に
達したときに、カウンタ３８からの信号を分周器２７に
出力して、分周器２７の現像ＡＣ電圧周波数の分周比を
変えることにより、現像バイアス電源２４で発生する現
像ＡＣ電圧の周波数を増加して、太った線画像の幅をも
との細さに戻す。このとき、帯電ＡＣ電圧の周波数と帯
電ＡＣ電流の定電流制御値も同時に変化することによ
り、干渉縞のない線画像の安定した画像形成が可能とな
る。

【００７３】図１０に、本実施例における画像形成枚数
と線画像幅との関係を示す。図中点線は従来の線画像幅
の推移を示したもので、画像形成枚数のカウント値が増
すにつれて線幅が太くなっている。本実施例では、この
線幅が約１９５μｍを超えて太くなるカウント値Ｎの時
点で、現像ＡＣ電圧周波数をそれ以前の１８００Ｈｚか
ら２０００Ｈｚに増加させた。線幅は初期と同じ太さに
減り、階調性のある良好な画像が得られた。このときの
画像形成のプロセススピードは９０ｍｍ／秒で、現像Ａ
Ｃ電圧周波数の変更に応じて、帯電ＡＣ周波数をカウン
ト値Ｎ以前の１２００Ｈｚからカウント値Ｎ以降の１４
００Ｈｚに変えた。帯電ＡＣ電流の制御値も、カウント
値Ｎ以前の１２００μＡからカウント値Ｎ以降に１４０
０μＡに変化させた。

【００７４】以上説明したように、本実施例では、トナ
ーの摩擦帯電電荷量の増加にともなう線画像の太りを、
現像ＡＣ電圧周波数を増加させることにより解消すると
と同時に、これに応じて帯電ＡＣ電圧周波数および帯電
ＡＣ電流も変化させることにより、干渉縞のない良好な
画像の提供が可能となった。

【００７５】以上では、画像形成カウンタ３８の出力信
号を用いて、自動的に現像バイアス電源２４、帯電バイ
アス電源２８のＡＣ電圧周波数を変更させるようにした
場合を説明したが、予め基準周波数の分周比をいくつか
用意して、現像ＡＣ電圧と帯電ＡＣ電圧の周波数の組合
せにより、ユーザーが線画像の幅を自由に変えられるよ
うにしておき、この組合せを装置本体に設けたスイッチ
等で切換えて選択できるようにしてもよい。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置は、磁性トナーを使用した磁性一成分現像器と非磁
性トナーを使用した非磁性一成分現像器を含む複数個の
現像器を具備し、磁性現像器と非磁性現像器は、互に異
なる周波数のＡＣ電圧分を有する現像バイアスが印加さ
れる。本発明では、帯電高圧電源により帯電部材に帯電
バイアスを印加して像担持体を一様帯電するに際し、一
様帯電した像担持体上に形成した潜像を現像する現像器
が磁性現像器であるか、非磁性現像器であるかの現像器
の種類に応じて、その潜像形成のための像担持体の一様
帯電に使用する帯電バイアスのＡＣ電圧分の周波数を選
択して変化させたので、帯電ＡＣ電圧に対する現像ＡＣ
電圧の干渉を防いで、それによる画像の干渉縞の発生を
防止し、干渉縞のない高品位な画像を得ることができ
る。さらに、帯電ＡＣ電圧周波数の変化に応じて帯電Ａ
Ｃ電流を変更して、その変更した帯電ＡＣ電流に定電流
制御したので、像担持体の帯電を安定化でき、非画像部
のトナー付着による画像汚れ等を一段となくした高品位
の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる画像形成装置を示す
概略構成図である。

【図２】図１の画像形成装置に設置された非磁性一成分
現像器を示す断面図である。

【図３】図１の画像形成装置に設置された磁性一成分現
像器を示す断面図である。

【図４】図１の画像形成装置における現像バイアス電
源、帯電バイアス電源の構成とそれらの現像器、一次帯
電器との接続を示す説明図である。

【図５】本発明の他の実施例にかかる画像形成装置を示
す概略構成図である。

【図６】図５の画像形成装置に設置された磁性一成分現
像器を示す断面図である。

【図７】本発明のさらに他の実施例かかる画像形成装置
を示す概略構成図である。

【図８】本発明の画像形成装置で使用される接触式の一
次帯電器を示す断面図である。

【図９】本発明のさらに他の実施例にかかるプロセスカ
ートリッジを示す概略構成図である。

【図１０】図９のプロセスカートリッジによる画像形成
枚数と線画像幅との関係を示す説明図である。

【図１１】従来の画像形成装置を示す概略構成図であ
る。

【図１２】図１１の画像形成装置における現像バイアス
電源、帯電バイアス電源の構成とそれらの現像器、一次
帯電器との接続を示す説明図である。

【図１３】干渉縞画像を示す説明図である。

【図１４】帯電ＡＣ電圧に対する現像ＡＣ電圧の干渉を
示す説明図である。

【符号の説明】

１感光ドラム２一次帯電器４ａ〜４ｃ色現像器（非磁性一成分現像器）４ｄ、４ｅ黒現像器（磁性一成分現像器）２０、２５、２８帯電バイアス電源２１、２２、２４現像バイアス電源２３セレクタ２６基準周波数発生器２７分周器２９定電流制御器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾島磨佐基東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者緒方寛明東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回動する像担持体と、帯電高圧電源によ
る帯電バイアスの印加により像担持体を一様帯電する帯
電部材と、一様帯電した像担持体上に形成した潜像を、
現像高圧電源による現像バイアスの印加により現像する
複数個の現像器とを備え、複数個の現像器のうちの少な
くとも１つが磁性一成分現像剤を用いる磁性一成分現像
器であり、少なくとも１つが非磁性一成分現像剤を用い
る非磁性一成分現像器であり、これら磁性現像器と非磁
性現像器は、互に異なる周波数の交流電圧分を有する現
像バイアスが印加される画像形成装置において、前記帯
電高圧電源は、帯電バイアスの交流電圧分の周波数とし
て少なくとも２種類の周波数を選択可能に有し、前記一
様帯電した像担持体上に形成した潜像を現像する現像器
が磁性現像器であるか、非磁性現像器であるかの現像器
の種類に応じて、その潜像形成のための像担持体の一様
帯電に使用する帯電バイアスの交流電圧分の周波数を選
択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】基準周波数の発生器と、その基準周波数
を分周する分周器を備え、前記帯電高圧電源および現像
高圧電源は、分周器から供給された周波数を有する交流
電圧を発生するようになっており、また前記磁性現像器
と非磁性現像器とが共通の現像高圧電源から給電されて
おり、そして分周器は複数の分周比を有し、基準周波数
を分周して、前記帯電バイアスの交流電圧分用の少なく
とも２種類の周波数を生成し、また前記磁性現像器であ
るか、非磁性現像器であるかの現像器の種類に応じた、
現像バイアスの交流電圧分用の少なくとも２種類の周波
数を生成する請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記帯電高圧電源は定電流制御装置が付
加され、定電流制御装置は、前記磁性現像器であるか、
非磁性現像器であるかの現像器の種類に応じた、帯電バ
イアスの交流電圧分用の少なくとも２種類の定電流制御
値が設定されており、前記選択した帯電バイアスの交流
電圧分の周波数に応じて、帯電バイアスの交流電圧分の
定電流制御値を選定する請求項２の画像形成装置。
【請求項４】前記像担持体を少なくとも帯電部材と一
体的に組込んで、画像形成装置本体に着脱自在なプロセ
スカートリッジに形成した請求項１、２または３の画像
形成装置。
【請求項５】前記各現像器を画像形成装置本体に着脱
自在な現像カートリッジに形成した請求項１、２、３ま
たは４の画像形成装置。
【請求項６】回動する像担持体と、帯電高圧電源によ
る帯電バイアスの印加により像担持体を一様帯電する帯
電部材と、一様帯電した像担持体上に形成した潜像を、
現像高圧電源による現像バイアスの印加により現像す
る、磁性一成分現像剤を用いる１個の現像器とを備えた
画像形成装置において、前記帯電高圧電源は、帯電バイ
アスの交流電圧分の周波数が変更可能であり、前記現像
高圧電源は、現像バイアスの交流電圧分の周波数が変更
可能であり、前記現像バイアスの交流電圧分の周波数の
変化に応じて帯電バイアスの交流電圧分の周波数を変化
させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】前記帯電高圧電源は、帯電バイアスの交
流電圧分の周波数が少なくとも２種に変更可能であり、
現像高圧電源は、現像バイアスの交流電圧分の周波数が
少なくとも２種に変更可能であり、現像バイアスの交流
電圧分の周波数を選択すると、それに応じて帯電バイア
スの交流電圧分の周波数が選択される請求項６の画像形
成装置。
【請求項８】基準周波数の発生器と、その基準周波数
を分周する分周器を備え、前記帯電高圧電源および現像
高圧電源は、分周器から供給された周波数を有する交流
電圧を発生するようになっており、そして分周器は複数
の分周比を有し、基準周波数を分周して、前記帯電バイ
アスの交流電圧分用の少なくとも２種類の周波数を生成
し、また現像バイアスの交流電圧分用の少なくとも２種
類の周波数を生成する請求項６または７の画像形成装
置。
【請求項９】前記帯電高圧電源は定電流制御装置が付
加され、定電流制御装置は、帯電バイアスの交流電圧分
用の少なくとも２種類の定電流制御値が設定されてお
り、前記選択した帯電バイアスの交流電圧分の周波数に
応じて、帯電バイアスの交流電圧分の定電流制御値を選
定する請求項６、７または８の画像形成装置。
【請求項１０】画像形成枚数カウンタを備え、画像形
成枚数が所定のカウント値に達したときに、前記現像高
圧電源の現像交流電圧分の周波数を変更する請求項６の
画像形成装置。
【請求項１１】前記像担持体を少なくとも帯電部材と
一体的に組込んで、画像形成装置本体に着脱自在なプロ
セスカートリッジに形成した請求項６、７、８、９また
は１０の画像形成装置。