(57)【要約】【課題】直接転写方式のタンデム型の電子写真装置において、黒トナー単色のファーストプリント時間が短く、かつイエロートナーやシアントナー上の黒トナー地汚れを目立たないようにする画像形成装置を提供する。【解決手段】黒色及びカラーのトナー画像を形成する複数の作像ユニット２０を並列に配置し、各々の作像ユニット２０で作像されたトナー画像を中間転写体２５上に１次転写して重ね合せて複数色の画像を形成し、２次転写装置２８で転写紙に転写する画像形成装置１において、カラートナーは３色の非磁性接触１成分現像装置２９を用い、２次転写装置２４に最も近い位置に黒トナーの作像ユニット２０ａを配置し、黒トナーは接触２成分現像装置２１を用いる。【選択図】      図６
2008257114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
黒色及びカラーのトナー画像を形成する複数の作像ユニットを並列に配置し、
各々の作像ユニットで作像されたトナー画像を中間転写体上に１次転写して重ね合せて複数色の画像を形成し、２次転写装置で転写紙に転写する画像形成装置において、
３色のカラートナーは非磁性接触１成分現像装置を用い、
２次転写装置に最も近い位置に黒トナーの作像ユニットを配置し、黒トナーは接触２成分現像装置を用いる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
黒トナーの作像ユニットは、感光体クリーニングでクリーニングされたトナーを現像ユニット内に戻すリサイクル機構を持ち、
カラートナーの作像ユニットは、クリーニングされたトナーを現像ユニット内に戻すリサイクル機構を持たない
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像形成装置において、
カラートナーの作像ユニットは、各々の作像ユニット毎に１枚当りの出力画像面積の閾値を設定し、
その閾値より低い画像面積のときは作像後に、所定量のトナーを現像させる制御を行ない、現像されたトナーが１次転写ニップを通過するときに、中間転写体に転写される極性と逆のバイアスを印加する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２記載の画像形成装置において、
カラートナーの作像ユニットは、各々の作像ユニット毎に１枚当りの出力画像面積の閾値を設定し、その閾値より低い画像面積のときは作像後に所定量のトナーを現像させる制御を行ない、そのトナーが１次転写ニップを通過するときに中間転写体に転写される極性のバイアスを印加し、中間転写体に転写されたカラートナーが黒トナーの作像ユニットを通過するときの黒トナーの１次転写バイアスは、出力無し又は画像形成時のバイアスと同じ極性で画像形成時より小さい値のバイアスを印加する
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスの画像形成装置に係わるものである。さらに詳細には、クリーニング装置を有する中間転写体を備える画像形成装置に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
フルカラー電子写真方式の画像形成装置には、１つの感光体の周りに複数色の現像装置を備え、それらの現像装置でトナーを付着して感光体上に合成トナー画像を形成し、そのトナー画像を転写して転写紙にカラー画像を記録する、いわゆる１ドラム型フルカラー電子写真装置（以下、単に１ドラム型という。）のものと、並べて備える複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写して転写紙に合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型フルカラー電子写真装置（以下、単にタンデム型という。）のものとがある。
１ドラム型とタンデム型とを比較すると、１ドラム型は、感光体が１つであるから、比較的小型化でき、コストも低減できる利点はあるものの、１つの感光体を用いて複数回（通常４回）画像形成を繰り返してフルカラー画像を形成するので、画像形成の高速化には困難である欠点がある。タンデム型は、逆に大型化し、コスト高となる欠点はあるものの、画像形成の高速化が容易である利点がある。
最近は、フルカラーもモノクロ並みのスピード要求が望まれることから、タンデム型が注目されてきている。
【０００３】
図１は、間接転写方式のタンデム型であって、２成分現像方式を採用する電子写真方式の画像形成装置の構成を示す概略図である。タンデム型の電子写真装置には、各感光体上の画像を転写装置により、搬送ベルトで搬送する転写紙に順次転写する直接転写方式のものと、図１に示すように、各感光体上１１の画像を１次転写装置２３で一旦中間転写体２５に順次転写して後、その中間転写体２５上の画像を２次転写装置２４で転写紙に一括転写する間接転写方式のものとがある。
間接転写方式は、２次転写位置を比較的自由に設置することができるので、給紙から定着装置２８までの距離を短くでき、そのため給紙から排紙までの時間が短くなり、ファーストプリントタイムを低減することができる。またジャム処理が容易にできる等のメリットがある。
図１で示したように、各感光体の帯電及びクリーニング装置２２で、転写ベルトクリーニング装置２６である。このようにタンデム型の中間転写方式では、画像形成の高速化が容易でかつファーストプリントタイムを低減できるメリットがあるが、装置が大型化するという欠点がある。
図２は、リサイクル機構を有する２成分現像装置の構成を示す概略図である。図２は通常カラー機の作像に良く用いられている２成分現像装置２１を持つ構成で、各現像装置２１にトナーを補給するトナーカートリッジ２７及び補給部を持つ。これに対し、現像装置を小型化するために図３のように１成分現像装置２９を持つ構成にすることもできる。
【０００４】
図３は、間接転写方式のタンデム型であって、１成分現像方式を採用する電子写真装置の構成を示す概略図である。
図４は、リサイクル機構を有しない非磁性１成分現像装置の構成を示す概略図である。
図４における１成分現像装置２９は、トナーカートリッジ２７から補給をせずにトナーを現像装置２９内に持つタイプで、このような１成分現像装置２９を用いることにより、トーカートリッジ２７及びトナー補給部が必要なくなるので、その分のスペースを小さくすることができる。
この１成分現像装置２９では、現像ローラ３１を感光体に接触させて所定の線速比を持たせて現像させる。非接触にすることもできるが、現像バイアスにＡＣバイアスを印加しないと現像能力が不十分になる。現像ローラ３１を接触にすることにより、ＤＣバイアスで現像能力が足りるようになる。トナー貯蔵部３４から供給ローラ３２により現像ローラ３１表層にトナーを供給し、トナー層規制部材３３により所定のトナー層厚にしている。
【０００５】
しかし、このような接触１成分現像装置２９を用いると、感光体上１１の地汚れが２成分現像装置２１よりも経時で悪化するという問題がある。
図５は、地汚れ黒トナーによる他のカラートナーの画像を汚す状態を説明するための模式図である。図５（ａ）に示すように、地汚れしているトナーは逆帯電のトナーが多いので、感光体１１上では地汚れしていても、転写装置２３、２４で転写されないので、転写紙上の地肌部では殆ど問題にならない。しかし、カラートナーを用いる画像形成装置で、黒トナーの作像ユニットを中間転写体２５の回転方向の下流側にもってきた場合、図５（ｂ）のように中間転写体２５上のトナー像のマイナス帯電に逆帯電の地汚れトナーが引きつけられ、地汚れトナーが中間転写体２５に転写されてしまう。
図５は、中間転写体上２５にイエロー（Ｙ）トナー像がある場合で、明度の高いイエロー色の中に黒トナーの地汚れトナーがある場合が最も目立ちやすく、逆では目立たないのでイエロートナーの作像ユニットが中間転写体２５回転方向の下流側にある場合には問題にならない。この関係は黒トナーと明度差が大きいシアン（Ｃ）トナーでも同様で、黒トナーの作像ユニットを中間転写体２５の回転方向の上流側に配置すれば問題なくなる。しかし、その場合黒トナー作像の１次転写位置と２次転写位置の間の距離が長くなり、黒トナー単色のファーストプリント時間が長くなる。
【０００６】
例えば、特許文献１では、現像に磁性トナーを用いたブラックなどのトナー像及び現像に非磁性トナーを用いたその他の色のトナー像からなる複数色のカラー画像として、光沢度が多い高品位なカラー画像を得ることができ、且つ現像に磁性トナーを用いたブラックなどの単色の画像形成に使用して、その時に、ブラックの画像形成ステーションを第２ステーションとし、その第２ステーションを、二成分現像器を用いるステーションと異なる磁性トナーのブラックトナーを使用する一成分現像器を用いたステーションとした画像形成装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３２３７８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１では、搬送ベルトで搬送する転写紙に順次転写する直接転写方式のタンデム型の電子写真装置であり、中間転写体上のトナー像のマイナス帯電に逆帯電の地汚れトナーが引きつけられ、地汚れトナーが中間転写体に転写されてしまうという問題を解決するには不十分である。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、直接転写方式のタンデム型の電子写真装置において、黒トナー単色のファーストプリント時間が短く、かつイエロートナーやシアントナー上の黒トナー地汚れを目立たないようにする画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置は、黒色及びカラーのトナー画像を形成する複数の作像ユニットを並列に配置し、各々の作像ユニットで作像されたトナー画像を中間転写体上に１次転写して重ね合せて複数色の画像を形成し、２次転写装置で転写紙に転写する画像形成装置において、カラートナーは３色の非磁性接触１成分現像装置を用い、２次転写装置に最も近い位置に黒トナーの作像ユニットを配置し、黒トナーは接触２成分現像装置を用いることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、黒トナーの作像ユニットは、感光体クリーニングでクリーニングされたトナーを現像ユニット内に戻す機構を持ち、カラートナーの作像ユニットは、クリーニングされたトナーを現像ユニット内に戻す機構を持たないことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、カラートナーの作像ユニットは、各々の作像ユニット毎に１枚当りの出力画像面積の閾値を設定し、その閾値より低い画像面積のときは作像後に所定量のトナーを現像させる制御を行ない、現像されたトナーが１次転写ニップを通過するときに、中間転写体に転写される極性と逆のバイアスを印加することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、カラートナーの作像ユニットは、各々の作像ユニット毎に１枚当りの出力画像面積の閾値を設定し、その閾値より低い画像面積のときは作像後に所定量のトナーを現像させる制御を行ない、そのトナーが１次転写ニップを通過するときに中間転写体に転写される極性のバイアスを印加し、中間転写体に転写されたカラートナーが黒トナーの作像ユニットを通過するときの黒トナーの１次転写バイアスは、出力無し又は画像形成時のバイアスと同じ極性で画像形成時より小さい値のバイアスを印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明の画像形成装置では、２次転写装置に最も近い位置に黒トナーの作像ユニットを配置し、黒トナーは２成分現像装置を用い、カラー３色は非磁性接触１成分現像装置を用いているので、経時でもイエロートナーやシアントナー上の黒トナー地汚れが目立たなくなり、かつ黒トナー単色プリント時のファーストプリント時間を短くすることができる。さらに、黒トナーの作像ユニットは感光体クリーニング装置でクリーニングされたトナーを現像ユニット内に戻す機構を持ち、カラーの作像ユニットはクリーニングされたトナーを現像ユニット内に戻す機構を持たないので、黒トナーは無駄に消費することなく、カラーの地汚れを問題にならないレベルにすることができる。また、カラーの作像ユニットは、各々の作像ユニット毎に１枚当りの出力画像面積の閾値を設定し、その閾値より低い画像面積のときは作像後に所定量のトナーを現像させる制御を行ない、現像されたトナーが１次転写ニップを通過するときに、中間転写体に転写される極性と逆のバイアスを印加するので、カラーの吐き出しトナーの逆転写が黒トナーに混入することが起きなくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１３】
本発明の画像形成装置１では、黒色及びカラーのトナー画像を形成する複数の作像ユニット２０を並列に配置し、各々の作像ユニット２０で作像されたトナー画像を中間転写体２５上に１次転写して重ね合せて複数色の画像を形成し、２次転写装置で転写紙に転写する画像形成装置において、カラートナーは３色の非磁性接触１成分現像装置を用い、２次転写装置に最も近い位置に黒トナーの作像ユニットを配置し、黒トナーは接触２成分現像装置を用いる。
図６は、本発明の画像形成装置における一実施形態の構成を示す概略図である。図６で示すように、最も２次転写装置に近い位置の作像ユニットを黒トナーの作像ユニットにし、黒トナーのみ２成分現像装置として、カラー３色は１成分現像ユニットとする。３色のカラートナーとしては、非磁性一成分系が好ましい。磁性一成分では、透明性の高い磁性体が少ない。このような画像形成装置とすることで、経時でも黒トナーの地汚れが悪化しないので、ＹトナーやＣトナー上の黒トナー地汚れが目立たなくなる。また黒トナー作像ユニット２０ａを最も２次転写装置２４に近い位置に配置しているので、黒トナー単色プリント時のファーストプリント時間を短くでき、また全色２成分現像ユニットにしているときと比較して３色分のトナーカートリッジと補給部のスペースが減るので、装置を小型化することができる。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置１では、黒トナーの作像ユニットは、感光体クリーニング装置２２でクリーニングされたトナーを現像装置２０内に戻すリサイクル機構１９を持ち、カラートナーの作像ユニット２０は、クリーニングされたトナーを現像装置２０内に戻すリサイクル機構１９を持たない。
感光体上のクリーニングされたトナーは、クリーニング装置２２から図示しない廃トナー容器へ搬送されて中間転写体２５のクリーニングされたトナーとともに廃トナー容器に貯められる。しかし、クリーニングされたトナーを廃トナーとして捨てていると、ある割合のトナーを無駄にすることになる。
そのため、図２のような構成で、黒トナー作像ユニット２０ａのクリーニング装置２２で回収したトナーを再び利用する。感光体１１が図の矢印の方向に回転し、現像ローラ１２が非常に狭い間隔Ｇｐで感光体１１に近接している。現像剤攪拌部１４には、トナーと磁性体のキャリアからなる２成分現像剤が、現像ローラ１２と平行に配置された２本のスクリュー１４ａにより循環しながら攪拌され、トナーが帯電してキャリアに付着している状態となっている。現像ローラ１２は内部に固定されたマグネットを有し、外側の円筒状の現像ローラ１２が図の方向に回転することにより、現像剤供給部１５の現像剤が磁力により汲み上げられ、現像剤規制部材１３により所定の汲み上げ量にして、感光体１１と現像ローラ１２の対向部で磁気ブラシを形成する。
【００１５】
現像ローラ１２の表面速度(現像ローラ線速)は感光体１１の表面速度(感光体線速)より速く設定し、磁気ブラシの先端が感光体１１を摺擦することによりトナーが供給される。図で、帯電装置として帯電ローラ１６、帯電ローラのクリーニングローラ１６ａを示している。現像されたトナーは、中間転写体２５とのニップ部で中間転写体２５に転写されるが、全部のトナーは転写されずに感光体１１上に転写残トナーとして残ってしまう。また、感光体１１上の地汚れはほとんど転写されずに感光体１１に残る。そのトナーをクリーニングブレード１７でクリーニングし、搬送部材１８で作像ユニット２０の後側に搬送する。作像ユニット２０の後側で、図の点線で示した搬送経路を有するリサイクル機構１９で図の矢印(白抜き)方向に搬送し、現像剤供給部１５にトナーを落下させて再利用する。このような構成にすることによってトナーを無駄にすることなく画像形成することができる。
【００１６】
地汚れトナーは主に逆帯電しているようなトナーで、劣化して帯電性が悪くなっている場合が多い。２成分現像装置２１では、地汚れがそれほど多くないので、クリーニングされたトナーを現像装置２１に戻しても問題にはならない。しかし、１成分現像装置２９の場合、前述したように経時で感光体１１上地汚れが増加するので、クリーニングされたトナーを１成分現像装置２９に戻すと１成分現像装置２９内で帯電性が悪くなったトナーが増加し、さらに地汚れが悪化するという問題が起きる。このため、本発明では、黒トナーの作像ユニットは、感光体クリーニングでクリーニングされたトナーを現像ユニット内に戻すリサイクル機構を持ち、カラートナーの作像ユニットは、クリーニングされたトナーを現像ユニット内に戻すリサイクル機構を持たない構成とする。これにより、黒トナーを廃棄することなく再利用することで無駄に消費することなく、さらに、黒トナーによるカラー画像における地汚れを問題にならないレベルにすることができる。
【００１７】
本発明の画像形成装置１では、カラートナーの作像ユニット２０は、各々の作像ユニット２０毎に１枚当りの出力画像面積の閾値を設定し、その閾値より低い画像面積のときは作像後に所定量のトナーを現像させる制御を行ない、現像されたトナーが１次転写ニップを通過するときに、中間転写体２５に転写される極性と逆のバイアスを印加する。
カラー画像では、ある色のトナーは殆ど使われないような画像も有るので、ある色の作像ユニットが平均すればかなり低い画像面積で使用される場合がある。低面積の画像を連続して出力していると現像装置２９内のトナーが現像されるまでに長時間現像装置２９内を循環することになり、現像されるまでにストレスが多くかかってしまう。そのため通常の画像よりトナーが劣化し、転写性が悪くなって転写率が著しく低下する問題が起きる。この問題を防ぐために、各々の作像ユニット２０での平均の画像出力面積をカウントし、低面積のときは画像形成後に所定のトナーを感光体１１上に現像する(以下、トナー吐き出しと呼ぶ)ことにより、トナーが現像されるまでに現像装置２９内を循環する時間を少なくすることができる。
【００１８】
この吐き出しトナーを中間転写体２５に転写させる場合、中間転写体２５の回転方向の上流側に配置された作像ユニット２０で中間転写体２５に転写されたトナーが下流側にある作像ユニット２０を通過するとき、一部のトナーが中間転写体２５から感光体１１に逆転写してしまうという現象が起こる。この逆転写されたトナーは、感光体１１のクリーニング装置２２でクリーニングされるので通常は問題にならないが、黒トナーの感光体クリーニング装置２２から黒トナーの現像装置２１に混入するので、黒トナーに他色のトナーが混入してしまう。そのため、カラーの作像ユニット２０で現像されたトナーが１次転写ニップを通過するときに、中間転写体２５に転写される極性と逆のバイアスを印加する。これにより中間転写体２５に吐き出しトナーが転写されないので、カラーの吐き出しトナーの逆転写が黒トナーに混入することが起きなくなる。
【００１９】
さらに、本発明の画像形成装置１では、カラートナーの作像ユニット２０は、各々の作像ユニット２０毎に１枚当りの出力画像面積の閾値を設定し、その閾値より低い画像面積のときは作像後に所定量のトナーを現像させる制御を行ない、そのトナーが１次転写ニップを通過するときに中間転写体２５に転写される極性のバイアスを印加し、中間転写体２５に転写されたカラートナーが黒トナーの作像ユニット２０を通過するときの黒トナーの１次転写バイアスは、出力無し又は画像形成時のバイアスと同じ極性で画像形成時より小さい値のバイアスを印加する。
カラートナーの作像ユニット２０の吐き出しトナーを感光体１１のクリーニング装置２１２に戻すが、作像ユニット２０の形態によっては感光体ユニットに戻せない形態がある。例えば、現像装置２９と感光体１１、帯電及びクリーニング装置２２を一体化し、トナーエンド時に一度に交換するタイプにすると、トナー交換と作像部の交換が同時にできるのでユーザ交換しやすい。このような構成で感光体１１のクリーニング装置２２の廃トナーを別体の廃トナー容器に回収せずに、クリーニング装置２２にある容量を持った廃トナー容器を持ち、トナーエンド時に同時に交換するようなタイプでは、通常の転写残と地汚れの廃トナーではそれほど大きな廃トナー容量を持たなくても良い。しかし吐き出しトナーは、例えば出力画像面積の閾値を３％としたとき、平均値で０.５％の画像を出力したときには２.５％画像分のトナーが廃トナーになるので、かなり大きな廃トナー容量が必要になり、一体としてユーザー交換するのが困難になる。そのため、カラートナーの作像ユニット２０で吐き出しトナーが１次転写ニップを通過するときに中間転写体２５に転写される極性のバイアスを印加して中間転写体２５上に転写させる。
【００２０】
これにより前述のように黒トナーの１次転写装置２３でカラートナーが逆転写するので、以下に説明する制御を行う。１次転写バイアスは定電流制御がよく行われるが、１次転写電流値と転写率及び逆転写率は図７のような関係になることが多い。逆転写が低いのは出力無しのときか或いは１次転写電流値が小さいときであるが転写率も低く、通常の転写のタイミングでは転写率が高い状態にするので、逆転写をそれほど少なくできない。これに対し、本発明では、中間転写体２５に転写されたカラートナーが黒トナー作像ユニット２０を通過するときの黒トナーの１次転写バイアスは、出力無し或いは画像形成時のバイアスと同じ極性で画像形成時より小さい値のバイアスを印加するので、逆転写を少なくして黒トナー現像装置への他色トナーの混入を問題無いレベルにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】間接転写方式のタンデム型であって、２成分現像方式を採用する電子写真方式の画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】リサイクル機構を有する２成分現像装置の構成を示す概略図である。
【図３】間接転写方式のタンデム型であって、１成分現像方式を採用する電子写真装置の構成を示す概略図である。
【図４】リサイクル機構を有しない非磁性１成分現像装置の構成を示す概略図である。
【図５】地汚れ黒トナーによる他のカラートナーの画像を汚す状態を説明するための模式図である。
【図６】本発明の画像形成装置における一実施形態の構成を示す概略図である。
【図７】１次転写電流値と転写率及び逆転写率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１  画像形成装置
１１  感光体
１２  現像ローラ
１３  規制剤規制部材
１４  現像剤撹拌部
１４ａ  スクリュー
１５  現像剤供給部
１６  帯電装置
１６ａ  クリーニングローラ
１７  クリーニング装置（クリーニングブレード）
１８  搬送部材
１９  リサイクル機構
２０  作像ユニット
２１  二成分現像装置
２２  クリーニング装置
２３  一次転写装置
２４  二次転写装置
２５  中間転写体
２５ａ  転写バイアス
２６  中間転写体クリーニング装置
２７  トナーカートリッジ
２８  定着装置
２９  一成分現像装置
３１  現像ローラ
３２  供給ローラ
３３  規制ブレード
３４  トナー収納
【図１】
2008257114.tif 000003
【図２】
2008257114.tif 000004
【図３】
2008257114.tif 000005
【図４】
2008257114.tif 000006
【図５】
2008257114.tif 000007
【図６】
2008257114.tif 000008
【図７】
2008257114.tif 000009