(57)【要約】【課題】フルカラー画像とモノクロ画像の画質及び印字速度を満足させ、さらにトナー消費効率を向上させる。【解決手段】カラー画像形成装置における画像形成部は、シアン、マゼンタ、イエローの３色を中間転写方式で構成され、黒が直接転写方式で構成される。用紙Ｐは、用紙の搬送ベルト１６に搬送され、中間転写ベルト３と２次転写ローラ５によりシアン、マゼンタ、イエローが中間転写され、黒用の感光体１１と転写ローラ１４により黒が直接転写され、定着器１７により各色のトナーが定着される。【選択図】図２
2006085138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の像担持体を有してカラー画像を形成するカラー画像形成装置であって、
黒以外の有彩色のトナー画像を形成する第１の画像形成手段と、
この第１の画像形成手段で形成されるトナー画像を中間転写媒体に転写する１次転写手段と、
この１次転写手段で上記中間転写媒体に転写されたトナー画像を転写媒体に転写する２次転写手段と、
黒のトナー画像を形成する第２の画像形成手段と、
この第２の画像形成手段で形成された黒のトナー画像を、上記２次転写手段でトナー画像が転写された転写媒体に直接転写する直接転写手段と、
を具備したことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
第１、第２の像担持体を有してカラー画像を形成するカラー画像形成装置の画像形成方法であって、
上記第１の像担持体を用いて形成される黒以外の有彩色のトナー画像を中間転写媒体に１次転写し、
この中間転写媒体に１次転写された黒以外の有彩色のトナー画像を転写媒体に２次転写し、
上記第２の像担持体を用いて形成される黒のトナー画像を上記２次転写された転写媒体に直接転写するようにしたことを特徴とする画像形成装置の画像形成方法。
【請求項３】
複数の感光体を有してカラー画像を形成するカラー画像形成装置であって、
黒以外の有彩色のトナー画像を形成する第１の画像形成部と、
この第１の画像形成部で形成されるトナー画像を中間転写ベルトに転写する１次転写ローラと、
この１次転写ローラで上記中間転写ベルトに転写されたトナー画像を転写媒体に転写する２次転写ローラと、
黒のトナー画像を形成する第２の画像形成部と、
この第２の画像形成部で形成された黒のトナー画像を、上記２次転写ローラでトナー画像が転写された転写媒体に直接転写する転写ローラと、
を具備したことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項４】
第１、第２の感光体を有してカラー画像を形成するカラー画像形成装置であって、
上記第１の感光体を用いて形成される黒以外の有彩色のトナー画像を中間転写ベルトに１次転写する１次転写ローラと、
この中間転写ベルトに１次転写された黒以外の有彩色のトナー画像を転写媒体に２次転写する２次転写ローラと、
上記第２の感光体を用いて形成される黒のトナー画像を上記２次転写された転写媒体に直接転写する転写ローラと、
を具備したことを特徴とするカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フルカラー画像とモノクロ画像を印字することのできるカラー画像形成装置と画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真フルカラー画像は、黒と、シアン、マゼンタ、イエローの３色のプロセスカラーとの計４色のトナーで作像される。
【０００３】
まず、カラー画像形成装置について説明する。
【０００４】
カラー画像形成装置としては、４色分の画像形成ユニット（感光体、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置）が転写媒体（直接もしくは間接）上に並んで、転写媒体が１回通過するだけでフルカラー画像が形成されるタンデム方式がある。また、現像器が４色分あるが感光体ユニット（感光体、帯電装置、露光装置、転写装置）が１つで、転写媒体（直接もしくは間接）が４色の場合、４回転して４色分のトナー像を重ねてフルカラー画像が形成される４回転方式がある。すなわち、カラー画像形成装置としては、タンデム方式と４回転方式とに大きく分けることが出来る。
【０００５】
タンデム方式の場合は、転写媒体１回通過でフルカラー画像が形成されるのに対して、４回転方式の場合は、画像形成にほぼ４倍の時間がかかり、フルカラー画像を高速で得るためにはタンデム方式のほうが有利である。
【０００６】
しかし、フルカラー用（有彩色）トナーはモノクロ（無彩色）トナーに比べて色再現範囲を拡大させるために透明性が必要であり、所望の透明性を得るためにはモノクロトナーより定着に必要な熱量が多い。従って、フルカラー画像形成装置をモノクロ専用画像形成装置並に高速化することは難しい。
【０００７】
また、モノクロのみの画像を作成する際、各交換部品、消耗品の劣化を防ぐために使用しない色の画像形成ユニットは停止させることが望ましいが、タンデム方式では構造的に実現は可能だが機構が複雑になり難しい。
【０００８】
一方、４回転方式では、フルカラー画像を得る速度は遅いが、必要な色の現像ユニットだけを感光体と接触させれば良い。従って、４回転方式でのモノクロ単独ではタンデム方式と同等の速度が得られ、かつ使用しない色の現像ユニットは停止したままでよいため劣化を防ぐための特別な機構も必要でない。さらに、感光体ユニットが１つでよいためタンデム方式に比べて装置の小型化が可能である。
【０００９】
このように、両方式とも一長一短があり、カラーの速度、消耗品劣化防止、構造の簡素化を同時に満足させることが難しい。
【００１０】
次に、クリーニングについて説明する。
【００１１】
クリーニング装置は、感光体をクリーニングブレードで擦ることによって表面層が磨耗して感光体ライフを短命化させる。このようなクリーニング装置をなくすことによって感光体ライフを延長させる現像同時クリーニングプロセスは、１次転写残りを現像領域から各現像器に回収させる方式である。タンデム方式では、各色毎に感光体があるので実現可能だが、４回転方式では現像同時クリーニングはほぼ不可能である。
【００１２】
次に、転写方式について説明する。
【００１３】
転写方式としては、感光体と紙等の転写媒体を直接接触させて転写させる直接転写方式と、中間転写媒体を設けて感光体から一旦中間転写媒体に転写させ、そこから紙等の転写媒体に２次転写させる間接転写方式の２方式がある。トナー画像は工程を経る毎に徐々に劣化していくため、転写を感光体から転写媒体へ１度しか行わない直接転写方式は、トナーのチリに対して有利である。
【００１４】
また、トナーは１００％転写されるわけではないため、転写回数が１回であれば転写残りによる損失も最小限に抑えられる。
【００１５】
直接転写方式は、投入される転写媒体の条件が変動する（紙の厚さ、表面平滑度、環境による含水率等）ため、４箇所の直接転写部位における転写電位条件を常に一定に保つことが難しい。直接転写方式では、少しでも転写効率が変動すると色再現が変動するため安定した色再現性が難しい。
【００１６】
一方、間接転写方式は、トナーが散って画質が劣化する可能性が直接転写よりも高く、転写残りによるトナー損失も多くなる可能性がある。しかし、装置内で常に一定環境条件に保たれた中間転写媒体上で４色のトナーを重ねるため、直接最終転写媒体上でトナーを重ねるよりも画質を一定に保ちやすい。また、間接転写方式は、条件の不安定な最終転写媒体への転写が１回で済むので、環境等の転写条件変動に伴う影響を小さく抑えることが出来る。そのため、カラー画像の色再現性を均一に保ちやすいなどの利点がある。更に、最終転写媒体の搬送路設計の自由度が高い。
【００１７】
このように、画質、トナー消費効率等を考えた場合、どちらの転写方式にも一長一短がある。
【００１８】
例えば、カラー印刷時に中間転写ベルトを介して転写媒体に間接転写させ、単色印字時には転写媒体に直接転写させる技術が開示されている（例えば特許文献１）。これは、１つの感光体の周辺に４色の現像器が並べられ、感光体を色の数分だけ複数回転させることによってカラー画像を得る方式である。この方式では、フルカラー画像と単色画像との印字速度の差が激しく、顧客要求を満足させることが出来ない。また、フルカラー画像形成の際は、黒トナーも有彩色トナーと同様に中間転写工程を経るため、フルカラー画像における黒画像のシャープ性が望めない。
【００１９】
また、感光体上のトナーを直接転写する第１のモードと、中間転写する第２のモードとを備えたカラー記録装置が開示されている（例えば特許文献２）。第２のモード時において、中間転写ベルトは、感光体からの転写を行う第１の方向の回動と、中間転写ベルトから転写体への転写を行う第１の方向とは逆方向の回動をする。しかしながら、中間転写ベルトの回転方向をモードにより変えるのは機構的に複雑になり、望ましくない。また、中間転写方式において逆回転させるということは、画像データも逆にしなければならず、処理が煩雑になり望ましくない。さらに、この方式においても同様にフルカラー画像の場合は、黒トナーも中間転写を経て転写媒体上に転写されるため、黒画像のシャープ性を維持出来ない。
【００２０】
また、中間転写ベルト上の残転写トナーを再帯電装置によって逆極性に再帯電し、中間転写ベルトの最上流部に位置する黒の像担持体の転写位置において転写させる技術も開示されている（例えば特許文献３）。この発明では、中間転写媒体の最上流部に黒の画像形成ユニットが配置され、その下流にシアン、マゼンタ、イエローが配置された構造である。画像形成ユニットの配列順にトナーが中間転写ベルト上に重ねられ、２次転写部において最終転写媒体に一括転写される。そのとき、中間転写ベルト上に複数の色のトナーが重なっているような画像部分では、転写媒体と遠い黒トナーは最も転写されにくく、転写残りが発生する割合が高い。その場合、例えば着色背景上の黒文字などが、はっきり転写されずに低濃度で線幅不足になったり、エッジのシャープ性が失われたりするので望ましくない。
【特許文献１】特開平０３−２１４１７４号公報
【特許文献２】特開平０９−１２０１９０号公報
【特許文献３】特開２００１−７５３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
この発明の目的は、フルカラー画像とモノクロ画像の画質及び印字速度を満足させ、さらにトナー消費効率を向上させることのできるカラー画像形成装置と画像形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この発明のカラー画像形成装置は、複数の像担持体を有してカラー画像を形成するカラー画像形成装置であって、黒以外の有彩色のトナー画像を形成する第１の画像形成手段と、この第１の画像形成手段で形成されるトナー画像を中間転写媒体に転写する１次転写手段と、この１次転写手段で上記中間転写媒体に転写されたトナー画像を転写媒体に転写する２次転写手段と、黒のトナー画像を形成する第２の画像形成手段と、この第２の画像形成手段で形成された黒のトナー画像を、上記２次転写手段でトナー画像が転写された転写媒体に直接転写する直接転写手段とから構成されている。
【００２３】
また、この発明のカラー画像形成装置の画像形成方法は、第１、第２の像担持体を有してカラー画像を形成するカラー画像形成装置の画像形成方法であって、上記第１の像担持体を用いて形成される黒以外の有彩色のトナー画像を中間転写媒体に１次転写し、この中間転写媒体に１次転写された黒以外の有彩色のトナー画像を転写媒体に２次転写し、上記第２の像担持体を用いて形成される黒のトナー画像を上記２次転写された転写媒体に直接転写するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のカラー画像形成装置は、フルカラー画像とモノクロ画像の画質及び印字速度を満足させ、さらにトナー消費効率を向上させることを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２６】
図１は、この発明の一実施例に係る画像形成装置の制御系の構成を示すものである。本画像形成装置は、装置全体の制御を司る主制御部１０１、各種設定を操作する操作パネル１０２、原稿上のカラー画像を読み取る画像読取手段としてのカラースキャナ部１０３、画像を形成する画像形成手段としてのカラープリンタ部１０４とから構成されている。
【００２７】
カラープリンタ部１０４は、全体の制御を司るＣＰＵ１１０、制御プログラムなどが記憶されているＲＯＭ１１１、データ記憶用のＲＡＭ１１２、図示しないレーザ光学系の半導体レーザ発振器を駆動するレーザドライバ１１３、図示しないポリゴンモータを駆動するポリゴンモータドライバ１１４、用紙の搬送を制御する搬送制御部１１５、図示しない帯電装置、現像ローラ、及び転写装置を用いて帯電、現像、転写を行うプロセスを制御するプロセス制御部１１６、図示しない定着装置を制御する定着制御部１１７、及び中間転写ベルトの離間を制御する離間制御部１１８によって構成されている。
【００２８】
次に、第１実施例について説明する。
【００２９】
図２は、第１実施例に係る画像形成部の概略構成を示すものである。本第１実施例の画像形成部は、有彩色トナーを中間転写、黒トナーを直接転写する構成となっている。
【００３０】
中間転写部は、有彩色用の感光体１、帯電ローラ２、中間転写ベルト３、１次転写ローラ４、２次転写ローラ５、レーザ光学系６、及び回転式の現像器ユニット７とから構成されている。現像器ユニット７は、回転式に構成され、シアン現像器８、マゼンタ現像器９、及びイエロー現像器１０とから構成されている。
【００３１】
直接転写部は、黒用の感光体１１、帯電ローラ１２、黒用の現像器１３、転写ローラ１４、及び黒用のレーザ光学系１５とから構成されている。
【００３２】
転写媒体としての用紙Ｐは、搬送ベルト１６によって搬送され、中間転写ベルト３と２次転写ローラ５によりシアン、マゼンタ、イエローが中間転写方式によって転写され、感光体１１と転写ローラ１４により黒が直接転写され、定着器１７により各色のトナーが用紙Ｐに定着される。
【００３３】
また、有彩色現像剤として、シアン、マゼンタ、イエローのトナーと磁性キャリアからなる２成分電子写真現像剤が各色の現像器８，９，１０内に格納されている。
【００３４】
次に、このような構成においてプリンタＣＰＵ１１０の制御による画像形成動作を説明する。
【００３５】
まず、有彩色用の感光体１の表面が帯電ローラ２により、ほぼ均一にプラスまたはマイナスに帯電され、イエローの画像情報に従って発光するレーザ光学系６により静電潜像が形成される。そして、イエロー現像器１０が感光体１と相対する位置に回転移動され、感光体１上の静電潜像が現像される。
【００３６】
この時、各色の現像器８，９，１０には感光体と相対した時に、ＤＣもしくはＤＣ＋ＡＣの現像バイアスが印加される。イエロー現像器１０から供給されるイエロートナーは、感光体１の表面電位と同極性に帯電されている。感光体１は、トナー像を１次転写領域に回転によって搬送する。中間転写ベルト３の背面から１次転写ローラ４で与えられる転写バイアスにより、感光体１上のトナー像は、中間転写ベルト３上に転写される。
【００３７】
中間転写ベルト３の周長は、画像整数枚分の長さを持ち、整数枚分の１色目のトナー画像が中間転写ベルト上に形成される。例えば、Ａ３縦４３ｃｍ以上の周長を持っている場合、Ａ４横で２枚分の周長である。Ａ４サイズの画像２枚分が、中間転写ベルト１周で形成される。
【００３８】
続いて、現像器ユニット７が１２０度回転され、次のマゼンタ現像器９が感光体１と対向される。そして、感光体１の表面は、帯電ローラ２によりほぼ均一に帯電され、マゼンタの画像情報に従って発光するレーザ光学系６により静電潜像が形成され、マゼンタ現像器９により感光体１上の静電潜像が現像される。さらに感光体１上のマゼンタ画像は、中間転写ベルト３上のイエロー画像と位置合せが行われ、その上からマゼンタ画像が転写される。
【００３９】
続いて、再び現像器ユニッ７が１２０度回転され、次のシアン現像器８が感光体１と対向される。そして、感光体１の表面は、帯電ローラ２によりほぼ均一に帯電され、シアンの画像情報に従って発光するレーザ光学系６により静電潜像が形成され、シアン現像器８により感光体１上の静電潜像が現像される。さらに感光体１上のシアン画像は、中間転写ベルト３上のイエロー画像とマゼンタ画像との位置合せが行われ、その上からシアン画像が転写される。
【００４０】
こうして、中間転写ベルト３上に整数枚分の３色重なったトナー像が形成される。
【００４１】
ここで、所定のタイミングで図示しない給紙トレーから用紙Ｐが搬送ベルト１６上に供給される。中間転写ベルト３と搬送ベルト１６とが対向する２次転写位置において、３色重なったトナー像は、２次転写ローラ５により用紙Ｐに一括して転写される。
【００４２】
また、所定のタイミングで黒用の感光体１１は、帯電ローラ１２によりほぼ均一にプラス又はマイナスに帯電され、黒画像データに従って発光するレーザ光学系１５により静電潜像が形成される。黒用の現像器１３が、感光体１１と相対する位置で感光体１１上の静電潜像を現像する。このとき、現像器１３には、ＤＣまたはＤＣ＋ＡＣの現像バイアスが印加される。黒用の感光体１１の回転によって黒トナー画像が搬送ベルト１６に対向する転写位置に搬送されるのと、２次転写位置において３色のトナーが転写された用紙Ｐが搬送されてくるのとは同じタイミングである。黒画像は位置合せが行われ、用紙Ｐに３色のトナー像の更に上から、搬送ベルト１６の背後から転写ローラ１４によって供給される転写バイアスにより転写される。
【００４３】
このようにして、４色分のトナー像が転写された用紙Ｐは、搬送ベルト１６を離れて定着器１７に進入し、その熱と圧力によってトナーが定着されて排出される。
【００４４】
なお、本実施例における有彩色トナーは、イエロー、マゼンタ、シアンの順に現像、転写させたが、それに限定されるものではない。
【００４５】
また、感光体の帯電手段として、コロナ帯電器（チャージャワイヤ、櫛歯型チャージャ、スコロトロン等）、接触帯電ローラ、非接触帯電ローラ、固体チャージャ等公知の帯電装置を用いることが出来る。
【００４６】
また、露光装置として、レーザ光学系６，１５を説明したが、ＬＥＤ等公知の露光手段を用いることが出来る。
【００４７】
さらにまた、転写手段として、転写ローラ４，５を説明したが、転写ブレード、コロナチャージャ等公知の転写装置を用いることが出来る。
【００４８】
また、感光体ドラム、中間転写ベルト、搬送ベルトの組合せで例示したが、それぞれ、個々に、感光体ベルト、中間転写ドラム、転写媒体搬送ドラムであってもかまわない。
【００４９】
また、本実施例では、有彩色現像剤の画像形成手段として中間転写ベルトが３回転して３色のトナーを重ねる方式を例としてあげたが、発明の趣旨を変えない範囲で異なる構成であっても構わない。
【００５０】
また、ここでは、感光体及び転写ベルト等のクリーニング部材について述べていないが、クリーニング部材が具備されていても良い。転写媒体への転写の際、転写媒体の抵抗、画像形成装置内外の温湿度等を測定し、その都度、最適な転写バイアスを与えると良い。
【００５１】
また、中間転写ベルトへの転写の際、マシン内の温度と湿度、現像トナー量等を測定することにより最適転写バイアスを選択すると良い。
【００５２】
転写媒体の給紙ミスにより未転写トナーが大量に感光体もしくは中間転写ベルト上に残った状態で装置が停止することを極力避けるため、印刷開始指示が入力された直後に給紙を開始して３色トナーの２次転写位置直前で転写媒体を待機させると良い。こうすることにより、印刷工程初期の段階で給紙ミスが判明するため、判明次第ただちに作像工程を停止させることによりトナーを無駄に消費させずに済む。
【００５３】
各電位条件の例としては、帯電ローラ−６００Ｖ（ＤＣ）＋１．５ｋＶＰＰ２ｋＨｚ（ＡＣ）、現像バイアス−４００Ｖ（ＤＣ）、中間転写ベルトへの１次転写バイアス＋３００Ｖ（ＤＣ：３色すべて同バイアスでも、後段に行くに従って段階的に異なっても良い）、転写媒体への２次転写バイアス＋１．８ｋＶ（ＤＣ）、黒トナー画像の転写媒体への転写バイアス＋２．０ｋＶ（ＤＣ）とする。転写媒体に対する３色の転写バイアスと黒トナーの転写バイアスは、同じでも変えても良い。
【００５４】
以上説明したように上記第１実施例によれば、３色を間接転写方式、黒を直接転写方式とすることにより、黒ラインはエッジがはっきりとし、フルカラー画像は色再現性が変化することなく初期からライフにかけて高画質を保つことが出来る。
【００５５】
次に、第２実施例について説明する。
【００５６】
図３は、第２実施例に係る画像形成部の概略構成を示すものである。本第２実施例の画像形成部は、有彩色現像剤それぞれについて、感光体、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置を備えたタンデム構成であり、有彩色トナーを中間転写、黒トナーを直接転写する構成となっている。
【００５７】
タンデム構成の中間転写部は、感光体２０ｙ、２０ｍ、２０ｃ、帯電ローラ２１ｙ、２１ｍ、２１ｃ、中間転写ベルト２２、１次転写ローラ２３ｙ、２３ｍ、２３ｃ、現像器２４ｙ、２４ｍ、２４ｃ、レーザ光学系２５ｙ、２５ｍ、２５ｃ、及び２次転写ローラ２６とから構成されている。
【００５８】
直接転写部は、黒用の感光体２０ｂ、帯電ローラ２１ｂ、黒用の現像器２４ｂ、黒用のレーザ光学系２５ｂ、及び転写ローラ２７とから構成されている。
【００５９】
用紙Ｐは、給紙トレー２９から給紙され、搬送ベルト３０に搬送され、中間転写ベルト２２と２次転写ローラ２６によりシアン、マゼンタ、イエローが２次転写され、感光体２０ｂと転写ローラ２７により黒が直接転写され、定着器２８により各色のトナーが定着される。
【００６０】
次に、このような構成においてプリンタＣＰＵ１１０の制御による画像形成動作を説明する。
【００６１】
プリンタＣＰＵ１１０は、タイミングを計ってそれぞれの感光体２０ｙ、２０ｍ、２０ｃを帯電し、それぞれのレーザ光学系２５ｙ、２５ｍ、２５ｃによる露光により静電潜像を形成する。続いて、プリンタＣＰＵ１１０は、現像器２４ｙ、２４ｍ、２４ｃを用いて現像し、中間転写ベルト２２の回動に従って所定の位置にイエロー、マゼンタ、シアンのトナー画像を順番に重ねて転写する。この場合、中間転写ベルト２２の１回の通過で３色のトナー画像が形成される。
【００６２】
中間転写ベルト２２の移動方向下流に用紙搬送路と相対する２次転写ローラ２６が具備されている。プリンタＣＰＵ１１０は、２次転写ローラ２６を用いて、所定のタイミングで給紙トレー２９から給紙された用紙Ｐに３色重なったトナー像を一括転写させる。
【００６３】
用紙Ｐは、さらに搬送ベルト３０により用紙搬送路を搬送され、黒用の感光体２０ｂとの対向位置に達する。黒用の感光体２０ｂ上に形成された黒トナー画像が、３色のトナーがすでに載っている用紙Ｐ上に転写される。さらに、用紙Ｐは、定着器２８に進入してトナーが定着されて当該装置の外に排出される。
【００６４】
以上説明したように上記第２実施例によれば、フルカラー画像、モノクロ画像とも同じ速度で、しかも黒ラインのシャープ性も色再現性も良好に保つことが出来る。
【００６５】
次に、第３実施例について説明する。
【００６６】
本第３実施例では、各感光体に残転写トナーの回収・排出機構としてのクリーニング部材を設けず、現像領域で現像同時クリーニングを行う。
【００６７】
現像領域での残転写トナーの回収を効率良く行うため、感光体上の転写部位よりも感光体回転方向下流側の除電の前または後に、固定ブラシ、回転ブラシローラ、横摺動ブラシ、不織布等公知のメモリ攪乱部材を配置しても良い。
【００６８】
また、残留トナーを一旦回収して、現像器に回収させるため再び感光体上に放出する一時回収部材を配置するようにしても良い。メモリ攪乱部材及び一時回収部材には、その機能を効率的に果たすため、プラス又は／及びマイナスの電圧が印加されても良い。さらに、感光体の帯電装置に同様の機能の一部もしくは全部を掛け持ちさせても良い。
【００６９】
例えば、メモリ攪乱部材は、導電性繊維で作られ、感光体との接触抵抗１０＾７Ωのブラシである。このブラシは、感光体外周の除電ランプより下流側に配置され、電圧＋３００Ｖが印加される。このブラシによって残転写トナーは、画像構成を失い、さらに現像領域において回収されやすい電荷に調整されて通過し、現像同時クリーニングが良好に実現される。
【００７０】
黒トナーの用紙への転写効率９３％の回収・廃棄機構を持ったシステムにおいて、印字率６％でライフ試験を行ったところ、１０００枚あたりトナー消費量が３０ｇ、トナー排出量が６．５ｇであった。それに対して、現像同時回収システムを採用することにより、１０００枚当りのトナー消費量は２４ｇになり、トナー補給量及び廃トナーボックスを節約することが出来た。
【００７１】
以上説明したように上記第３実施例によれば、残転写トナーを現像器内に回収して再利用することにより、トナー消費効率を改善することができる。
【００７２】
次に、第４実施例について説明する。
【００７３】
本第４実施例では、中間転写ベルトにゴム製クリーニングブレード、電圧を掛けた回転ブラシ等公知のクリーニング装置を押し当て、中間転写ベルト上の残転写トナーを回収させる。
【００７４】
用紙の給紙ミス等により、中間転写ベルト上に１色以上のトナーが感光体から転写された状態で用紙への２次転写がなされる前に装置が停止したものとする。この場合の復帰動作として、第１に、感光体にまだ現像されない静電潜像が残っていた場合それ以上現像されないよう現像バイアスが画像部電位以下に下げられる。または、現像剤と静電潜像が接触しないよう、現像剤担持体としての現像ローラが感光体から離間される。または、現像ローラ上から現像剤が現像器内に回収される。
【００７５】
第２に、２次転写部でトナーが用紙搬送体に転写されないよう２次転写バイアスよりも感光体表面電位に近い電位が印加される（初期帯電電位が−６００Ｖの場合、２次転写バイアスを＋２ｋＶ、ジャム復帰動作中における２次転写ローラへの印加バイアスを＋１ｋＶ〜−６００Ｖ）。トナーが付着した中間転写ベルトは、トナーを転写させること無く用紙搬送体との接触部を通過し、その下流に設けられたクリーニング装置によって表面に付着したトナーが除去される。除去されたトナーは廃トナーとして排出される。
【００７６】
用紙の搬送ミス等により、中間転写ベルト上に付着したトナー像が誤って用紙搬送体に転写された、また、感光体上に現像された黒トナーが用紙搬送体に転写されたものとする。この時、装置はジャム復帰動作に入り、黒用の感光体に有彩色トナーが逆転写されないよう、黒トナー転写ローラには用紙へのトナー転写時とほぼ同等の電圧が印加される。この場合、黒用の感光体上にすでに現像されているトナーも用紙搬送体に転写され、用紙搬送体の回転によって有彩色トナー２次転写位置に搬送される。
【００７７】
ここで、２次転写ローラには、トナーが用紙搬送体から中間転写ベルトへ向かう方向の電圧が印加されているため、用紙搬送体上に転写された４色のトナーはすべて中間転写ベルトに転写される。そして、この中間転写ベルトの下流に設けられたクリーニング装置によって回収されて廃トナーとして排出される。この時、黒トナーの転写ローラが作像時よりも黒用の感光体から離れる方向に移動され、感光体上の黒トナーがそれ以上用紙搬送体に転写されないようにする。また、感光体上にすでに現像された黒トナーは感光体上に設けられたクリーニング部材で回収される。または、現像器で回収されるようにしても良い。
【００７８】
以上説明したように上記第４実施例によれば、用紙搬送体にはクリーニング手段を設ける必要が無く、クリーニング部材そのものの劣化、用紙搬送体の摺動摩擦による磨耗等の劣化の恐れが無くなり、メンテナンスの省力化、交換部品の延命もしくは交換部品そのものをなくすことが出来る。
【００７９】
さらに、中間転写ベルトと用紙搬送ベルトとのトナー回収を１箇所で行うことにより、廃トナーの排出構成を簡素化することができる。
【００８０】
次に、第５実施例について説明する。
【００８１】
本第５実施例では、用紙搬送体に、ゴム製のクリーニングブレード、電圧を印加させた回転ブラシ等公知のクリーニング装置を設ける。
【００８２】
用紙の給紙ミス、搬送ミス等が生じた時、画像形成装置は停止され、給紙トレーから搬送路のどこかに留まっている用紙の除去をユーザーに促し、ジャム復帰動作に入る。
【００８３】
第１に、感光体上にまだ現像されていない静電潜像があった場合、それ以上現像されないよう現像バイアスを画像部電位と同じかそれ以下に切替える。もしくは、現像ローラ上の現像剤と感光体とを非接触状態にする（感光体ベルトバックアップローラを移動させる、現像ローラを移動させる、現像ローラ上の現像剤を現像器内に回収する等）。
【００８４】
第２に、感光体上にすでに現像されたトナーは、中間転写ベルト（有彩色トナー）もしくは用紙搬送体（黒トナー）に転写させる。または、１次転写がなされない電圧を印加して感光体に設けられたクリーニング部材で回収させる。もしくは、感光体静電潜像を除電手段によって消去したあと現像領域で現像器内に回収させる。１次転写がなされないように１次転写ローラを転写位置から移動させても良い。
【００８５】
第３に、中間転写ベルト上に転写されたトナーは、２次転写位置ですべて用紙搬送体に転写させる。通常の２次転写バイアスでも良く、異なった電圧でも良い。
【００８６】
第４に、中間転写ベルトから転写された有彩色トナー、及び黒用の感光体から転写された黒トナーを、すべて用紙搬送体上の黒トナー転写位置より下流に設けられたクリーニング装置によって回収させ、廃トナーとして排出させる。
【００８７】
また、通常の印字動作中において、中間転写ベルトから用紙に２次転写させたあと、中間転写ベルト上に残留した残転写トナーを、用紙が搬送されていない用紙搬送体に転写し、用紙搬送体に設けられたクリーニング部材で回収させることも可能である。
【００８８】
以上説明したように上記第５施例によれば、中間転写ベルトと用紙搬送体とで発生した除去すべきトナーを一括して回収することができ、構成の簡素化、交換部品の点数減、中間転写ベルトの磨耗劣化防止等を図ることができる。
【００８９】
次に、第６実施例について説明する。
【００９０】
本第６実施例では、中間転写ベルト上に残留した２次転写残りトナーを用紙搬送体に転写させ、黒用の感光体との接触位置において、トナーが感光体方向に移動するような電界を形成するよう転写ローラに電圧を印加する。このようにして、黒用の感光体にトナーを転写させて黒現像器との対向位置において現像器内に回収させる。
【００９１】
感光体上の残転写トナーをすべてそれぞれの現像器で回収させる現像同時クリーニング方式と組み合わせ、各感光体上の残転写トナーはそれぞれの現像器で回収する。そして、中間転写ベルト上の残転写トナーは、用紙搬送体を介して黒用の感光体から黒現像器で回収させることにより、廃トナーとして排出させるトナーを発生させない。
【００９２】
給紙ミス等による中間転写ベルト上の転写トナーの回収や、用紙搬送体上の転写トナーのクリーニングが必要になることを避けるため、用紙が所定の位置まで搬送されたことが確認されてから、各感光体の転写動作が開始されることが望ましい。
【００９３】
次に、第７実施例について説明する。
【００９４】
本第７実施例では、乳化重合・会合法、懸濁重合法、溶融造粒法等のケミカル製法、粉砕トナーの加熱と摩擦による球形化処理などによって、球形トナーを得る。
【００９５】
図４は、球形度と転写効率の関係を示すものである。
【００９６】
ここで示した球形度は、そのストークス径（Ｄｓ）と、等体積球相当径（Ｄｅ）との比Ｄｅ／Ｄｓで表される数値である。球形トナーとは、一般にＤｅ／Ｄｓ≦１．２なる関係を満たす（特開平５−３０３２３３号公報）等、その他公知の球形度を規定する方式により球形と認められるものを示す。
【００９７】
球形度１．０７の懸濁重合トナーを用いたところ、有彩色トナーの感光体から中間転写ベルトへの転写効率が９８．５％、中間転写ベルトから用紙への転写効率が９５％、黒トナーの感光体から用紙への転写効率が９７％であった。このように転写効率が非常に高く、残転写トナーが少ないため、現像器での回収も十分良好に行われる。また、中間転写ベルト上の残転写トナーを黒現像剤に回収させつつ行ったライフ試験においても、黒画像の濃度や色彩が目に見えて変化することは無かった。
【００９８】
次に、第８実施例について説明する。
【００９９】
本第８実施例では、中間転写ベルトから用紙にトナーを転写させる２次転写部において、中間転写ベルトの背後に設けられたバックアップローラを移動させることにより接触を離間させる。
【０１００】
図５は、図２に示した画像形成装置における中間転写ベルトの離間構成の例を示すものである。すなわち、ＣＰＵ１１０は、離間制御部１１８を介してバックアップローラ５１，５２を移動することにより、２次転写位置の離間を行う。
【０１０１】
図６は、図３に示した画像形成装置における中間転写ベルトの離間構成の例を示すものである。すなわち、ＣＰＵ１１０は、離間制御部１１８を介してバックアップローラ６１，６２を移動することにより、２次転写位置の離間を行う。
【０１０２】
以上説明したように上記第８実施例によれば、わずかの構成部品の動作で接触部の離間が可能であるため、黒単色印字時の有彩色画像形成ユニットの駆動停止もまた容易に行うことができる。
【０１０３】
次に、第９実施例について説明する。
【０１０４】
本第９実施例では、トナーについて以下のように構成した。
【０１０５】
トナーは、ポリエステル系樹脂９０重量％、顔料７重量％、ライスワックス３重量％の割合で混錬・粉砕・分級し、シリカ、ＣＣＡ、酸化チタン粒子を外添して体積平均粒径７．５μｍのトナー粒子を得た。用いた樹脂の分子量分布は、ピークが１つのシャープな分布を持つ。トナーのガラス転移点は、６４℃、軟化点Ｔｉは８４℃。表面をシリコン系樹脂でコーティングしたフェライト粒子からなる体積平均粒径４０μｍの磁性キャリアと、トナー含有率７重量％の割合で混合・攪拌して２成分現像剤を作成した。
【０１０６】
定着器は、トナーと直接接する加熱ローラ（外径４０ｍｍ）と用紙の背後から接触する加圧ローラ（外径４０ｍｍ）とからなる。
【０１０７】
加熱ローラは、例えば、肉厚３ｍｍの芯金（ステンレス、アルミ、鉄、ニッケル、各種合金等）を厚さ１〜２ｍｍのソリッドゴム（シリコンゴム、フッ素ゴム等）で被い、更に表面に層厚約５０μｍの離型層を有する積層構造である。芯金の中心にヒーターランプを配置させ、加熱ローラの温度検出をするサーミスタ（加熱ローラの長手方向に複数）および加熱ローラの表面温度の異常を検知して、加熱を遮断するためのサーモスタット（Ｈ／Ｒ上に少なくても１つ以上）が設けられている。
【０１０８】
加圧ローラは、加熱ローラと同じ構成でも良く、またヒーターランプを設けずソリッドゴム厚さがもっと厚くても良い。表面に離型層は持たなくても良い。加圧ローラの圧力とソリッドゴムの弾性によって３〜１２ｍｍ、より望ましくは５〜１０ｍｍのニップが形成されている。
【０１０９】
モノクロ用定着器は、カラー用と異なり加熱ローラに弾性ゴム層は無く、高温・高速での定着が可能である。しかし、カラー用の場合は、カラートナーを十分に溶融させるために比較的長いニップ（定着時間）を必要とし、加熱ローラに弾性ゴム層を設けたため、その耐熱性限界の問題によりあまり高温にすることが出来ない。これがフルカラー画像形成装置の高速化を妨げる一因である。
【０１１０】
上記カラートナー画像をプロセス速度１３０ｍｍ／ｓｅｃで定着させるために、加熱ローラの温度１５０℃、ニップ幅７ｍｍに設定される。定着時間は５４msecである。
【０１１１】
この定着器によって、カラートナーは互いに溶融し透明性を発現して、良好な色再現性が得られる。しかし、黒トナーは、特に単色画像の場合、十分溶融させて透明性を出す必要は無く、軟化点Ｔｉを超える温度で圧力を掛ければトナーは用紙に定着される。このことから、例えば、１５０℃の加熱ローラ設定温度で、２０℃で定着器に進入するトナー層の温度がニップ出口付近で約１５０℃に到達するならば、軟化点Ｔｉ８４℃に到達するのは約半分の３０msec、軟化したトナーが流動して紙繊維間に進入することが可能な時間を考慮すれば、カラートナーの約２／３の時間で黒トナーは定着されると見てよい。
【０１１２】
従って、黒単色印字時のプロセス速度は、１．５倍に加速することが出来る。定着器の温度設定や幾何条件を変えることなく、例えば出力速度３０枚／分のフルカラー画像形成装置で、４５枚／分の黒単色画像を出力することが出来る。
【０１１３】
次に、第１０実施例について説明する。
【０１１４】
本第１０実施例の画像形成装置は、有彩色トナーは間接転写方式、黒トナーは直接転写方式である。有彩色画像形成ユニットと黒画像形成ユニットは別駆動とする。
【０１１５】
黒単色印字時には、有彩色トナー用中間転写ベルトの２次転写位置を用紙から離間して有彩色画像形成ユニットを停止させ、黒画像形成ユニット及び用紙搬送系の速度を通常速度の１．２倍〜２倍に上げて黒単色画像を印字させる。
【０１１６】
以上説明したように上記第１０実施例によれば、速度を上げても黒トナーの定着性は良好で、画質等も良好であった。
【０１１７】
また、有彩色画像形成ユニットをタンデム構成とすることにより、フルカラー画像の形成速度も黒単色画像の形成速度も共に満足させることができる。
【０１１８】
次に、第１１実施例について説明する。
【０１１９】
本第１１実施例の画像形成装置は、黒画像形成ユニットの感光体の周長を有彩色用感光体の１．５倍とし、現像剤格納スペースを拡大して有彩色現像剤の１．５倍量の黒現像剤を格納し、更に現像ローラの径を１．５倍にした。
【０１２０】
それにより、それぞれの寿命までの印字可能枚数は、約１．５倍に増加した。
【０１２１】
また、黒単色印字時に有彩色画像形成ユニットを停止させることにより、画像形成装置全体の印字枚数に対する有彩色画像形成ユニットの劣化速度を減少させることができる。
【０１２２】
また、有彩色画像形成ユニットと同じ大きさで設計されていれば黒画像形成ユニットのほうが早く劣化するところだが、黒画像形成ユニットを１．５倍の大きさに設計することにより、画像形成装置全体の印字枚数に対し、有彩色画像形成ユニットと黒画像形成ユニットの劣化速度をほぼ同じにすることができる。
【０１２３】
以上説明したように上記第１１実施例によれば、メンテナンス周期をほぼ揃えることにより、保守サービスを効率良く行うことができる。
【０１２４】
次に、第１２実施例について説明する。
【０１２５】
本第１２実施例では、第９実施例で説明した粉砕トナーを、サフュージング処理によって球形化し、平均球形度１．０９の球形トナーを得た。これを、シリコン系樹脂でフェライト粒子をコーティングした体積平均粒径４３μｍの磁性キャリアとトナー混合率７重量％で混合し、２成分現像剤を得た。
【０１２６】
有彩色画像形成ユニットは、タンデム構成であり、感光体ドラム径３０ｍｍ、スコロトロン帯電器で−６５０Ｖに一様帯電させ、半導体レーザで画像部を露光して放電させることにより静電潜像が形成される。
【０１２７】
現像器には、２成分現像剤３００ｇが格納され、外径１８ｍｍの現像ローラ上に磁気ブラシが形成され、現像ローラと感光体とが間隔５００μｍで対向配置されている。現像バイアスとしては、現像ローラに−３５０Ｖが印加される。
【０１２８】
第１の感光体にイエロー画像データに対応した静電潜像が形成され、第１の現像器から第１の感光体がイエロートナーで現像される。第１の感光体の回転によりトナー像が中間転写ベルトとの対向位置に搬送される。中間転写ベルトは、体積抵抗１０＾９Ωのポリイミドで構成される。第１の感光体と対向する中間転写ベルト背後には、第１の導電性弾性ゴムローラが配置され、＋５００Ｖが印加され、感光体上のトナーが中間転写ベルトに転写される。
【０１２９】
同様に、第２の感光体上にマゼンタトナーで形成されたトナー画像が、第２の導電性弾性ゴムローラ、中間転写ベルト、第２の感光体の接触位置である第２の１次転写領域に搬送される。第２の導電性弾性ゴムローラに＋４８０Ｖが印加され、イエロー画像の上に位置を合わせてマゼンタトナー画像が転写される。
【０１３０】
さらに同様に、第３の１次転写位置で、第３の導電性弾性ゴムローラに＋４７０Ｖが印加され、シアントナー画像が重ねて転写される。
【０１３１】
それぞれのトナーが転写されたあと、感光体上には約５〜７％の転写残りトナーが残存する。転写後、除電ランプを通過して感光体上の静電潜像が消去される。その下流に配置され、＋３００Ｖが印加された導電性繊維製ブラシ（感光体との接触抵抗１０＾８Ω）により残転写トナーの画像構造が攪乱され、再び帯電、露光を経て現像領域に到達する。
【０１３２】
このとき、新たな静電潜像の非画像部に付着する残転写トナーは、現像バイアスと感光体とで形成される電界に引かれて現像器内に回収され、現像同時クリーニングが行われる。
【０１３３】
中間転写ベルト上で３色のトナー画像が位置を合わせて重ねられた後、その回転によって搬送され、用紙搬送路との対向部に達する。タイミングを合わせて給紙トレーから用紙が供給され、用紙は搬送ベルトに静電吸着されて搬送される。
【０１３４】
中間転写ベルト上のトナー画像と接触し、搬送ベルトの背後に具備された導電性弾性ゴム製転写ローラによって転写バイアス＋２ｋＶが供給され、３色のトナー画像が一括して用紙に２次転写される。
【０１３５】
搬送ベルトは、ポリイミド製で体積抵抗１０＾１１Ωである。一方、黒用の感光体は、ドラム径４５ｍｍであり、スコロトロン帯電器で−６５０Ｖに一様帯電され、半導体レーザで黒画像データに応じて表面電位を放電させることにより静電潜像が形成される。黒現像器内には、黒の２成分現像剤４５０ｇが格納され、外径２７ｍｍの現像ローラ上に黒現像剤の磁気ブラシが形成される。この現像ローラと感光体とは、間隔５００μｍで対向配置されている。現像バイアスとしては、現像ローラに−３５０Ｖが印加される。
【０１３６】
黒用の感光体上に形成された静電潜像は、黒トナーによって現像され、感光体の回転に伴って搬送ベルトとの対向位置に向かって搬送される。対向位置の搬送ベルト背後に導電性弾性ゴムローラが配置され、感光体、搬送されてきた用紙、搬送ベルト、転写ローラとが接触され、転写ローラに印加される＋１．８ｋＶによって感光体上の黒トナー画像が３色トナーの上から用紙に転写される。
【０１３７】
このあと用紙は、搬送ベルトから剥離されて定着器に送り込まれ、熱と圧力によって定着され、画像形成装置外に排出される。
【０１３８】
黒用の感光体は、有彩色感光体と同様の構成で現像同時クリーニングが行われる。
【０１３９】
また、黒単色印字のとき、有彩色トナーの２次転写位置の中間転写ベルト背後のバックアップローラが用紙から離れる方向に２〜１０ｍｍ移動される（それに伴い中間転写ベルトのテンションを保持するためテンションローラのうちの少なくとも１つが移動される）。その結果、２次転写接触領域が非接触となり、さらに有彩色画像形成ユニット（現像器、感光体、中間転写ベルト、帯電・現像・転写・除電・メモリ攪乱電圧供給用電源）がすべて停止される。
【０１４０】
供給トレーから給紙された用紙は、搬送ベルトに吸着されて有彩色トナー２次転写位置をそのまま通過し、黒トナー転写位置において黒用の感光体から用紙にトナー像が転写されて定着される。この時、プロセス速度を１．２〜２倍に上げることにより、そのまま黒単色画像を高速で得ることが出来る。この場合でも定着器の温度設定などを変更する必要はない。
【０１４１】
トナーを球形化処理しているため、未処理のトナーに比べて転写効率は高い。しかし、タンデム構成であるので逆転写を出来るだけ少なくするよう、１次転写バイアスは最も転写効率の高くなるところではなく低めに設定する。そのため、比較的多い転写残りトナーをメモリ攪乱ブラシで攪乱し、現像器に回収して再利用することによって廃トナーを排出することなく有効にトナーを使用できる。
【０１４２】
２次転写位置においては、逆転写の心配は要らないので最も転写効率の高い転写条件を選択できる。しかし、介在する用紙は、厚さや含水率によって抵抗値が変化するため、それらを検知して最適転写バイアスを選択したとしても若干の転写残りは常に存在する。中間転写ベルト上の転写残りは、３色のトナーが混在しているため、そのまま各色の現像器に回収させることは不可能である。
【０１４３】
そこで、用紙搬送路の、用紙を搬送していない表面に残転写トナーが転写される（表面が平滑で抵抗値も安定している用紙の搬送ベルトには、ほぼ１００％の転写が可能）。そして、黒用の感光体から用紙に転写される黒転写位置で転写ローラに＋３００Ｖ程度を与え、更に感光体表面を帯電させて作り出した電界によって有彩色残転写トナーが黒用の感光体に転写される。
【０１４４】
これらのトナーは、中間転写ベルトから用紙の搬送ベルトへの転写時に印加される強いプラス電圧によってプラス帯電になっており、黒用の感光体をマイナス帯電させることによって残転写トナーを感光体側に転写させることが出来る。
【０１４５】
なお、有彩色トナーの現像・転写順がイエロー、マゼンタ、シアンである実施例を挙げたが、この順番に限定されるものではない。
【０１４６】
また、各電位条件は、温度、湿度等の環境、ライフによる経時変化等により最適値が変わり、画質維持プロセスによって変更されるものであり、ここにあげた値に限定されるものではない。
【０１４７】
また、上記実施例では、中間転写ベルトを用いたが、ドラム状の中間転写体を用いても良い。
【０１４８】
以上説明したように上記発明の実施の形態によれば、フルカラー画像とモノクロ画像の画質を共に満足させることができる。
【０１４９】
また、フルカラー画像形成装置に要求される印字速度とモノクロ画像形成装置に要求される印字速度とを共に満足させることができる。
【０１５０】
また、トナー消費効率を上げて廃トナーを無くし、種々の消耗品の寿命を延ばしてメンテナンスを容易にすることができる。
【０１５１】
なお、本願発明は、上記（各）実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも１つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも１つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】この発明の一実施例に係る画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図２】第１実施例に係る画像形成部の概略構成を示す図。
【図３】第２実施例に係る画像形成部の概略構成を示す図。
【図４】球形度と転写効率の関係を示す図。
【図５】中間転写ベルトの離間構成の例を示す図。
【図６】中間転写ベルトの離間構成の例を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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