(57)【要約】【課題】カラー画像形成時と単色画像形成時との間で発生する最上流のトナー色の画像の画像濃度差を解消すると共に、いずれの画像形成モードにおいても、常に、適切な画像濃度を確保することができるタンデム方式のカラー画像形成装置を提供する。【解決手段】転写材搬送方向の最上流に位置する画像形成ステーションのみを使用しておこなう単色画像形成時には、転写材を搬送する転写材搬送ベルトを、画像形成に関与しない他の画像形成ステーションに対して退避状態に切り換え可能に構成すると共に、全ての画像形成ステーションを使用するカラー画像形成時と、前記単色画像形成時とで、前記現像バイアス電圧の交流成分のデューティ比を変更する制御手段３３を設けている。【選択図】図７
2004029166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流成分と直流成分とを重畳した現像バイアス電圧が印加されることにより感光体上の静電潜像の現像をおこなう現像装置を備えた色成分の異なる複数の画像形成ステーションが、転写材搬送方向に沿って配設され、各画像形成ステーションで形成された色像を、順次重ね合わせて転写材に転写することによって１つの画像を形成するカラー画像形成装置において、
転写材搬送方向の最上流に位置する画像形成ステーションのみを使用しておこなう単色画像形成時には、切り換え手段により、転写材を搬送する転写材搬送ベルトを、画像形成に関与しない他の画像形成ステーションに対して退避状態に切り換えられるように構成すると共に、
全ての画像形成ステーションを使用するカラー画像形成時と、前記単色画像形成時とで、前記現像バイアス電圧の交流成分のデューティ比を変更する制御手段を設けたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記最上流の画像形成ステーションの現像装置に対して印加する前記現像バイアス電圧の現像促進方向のデューティ比を、前記単色画像形成時よりも前記カラー画像形成時の方を大きく設定することを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記現像バイアス電圧のデューティ比の変更を、現像バイアス電圧の交流成分の周波数ｆおよび振幅Ｖｐ−ｐを固定し、パルス幅を変化させることによっておこなうことを特徴とする請求項１または２に記載のカラー画像形成装置。
【請求項４】
前記最上流に位置する画像形成ステーションは、黒色トナー用であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像または単色画像を形成するための各色及び黒色に対応したトナー像を形成し、形成された各色のトナー像を記録媒体に転写するカラー画像形成装置に関するものであり、特に各色のトナー像形成手段をタンデム方式で配置してなるカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の現像装置を備え、各現像装置によってそれぞれ色の異なった可視画像（トナー像）を形成し、これらのトナー像を最終的に同一転写用紙に重ねて転写する種々のカラー画像形成装置が提案されている。一般に、カラー画像形成装置は単一ドラム型と多段ドラム型（タンデム型）とに大別される。
【０００３】
図１は、多回転プロセスをおこなう単一ドラム型のカラー画像形成装置の主要部構成を模式的に示し、このカラー画像形成装置は、単一の感光体ドラム１０１の周面に沿って初期化帯電器１０２、レーザー光を照射する記録ヘッド１０３、感光体ドラム１０１に沿って４個の現像器１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃ・１０４ｄが配設されており、感光体ドラム１０１に対向して転写部を形成する用紙巻き付け半導電性ドラム１０５が配置されている。
【０００４】
用紙巻き付け半導電性ドラム１０５の円筒内部には、上記転写部に近接して転写電流を放電するコロナ放電器１０６が配設されている。用紙巻き付け半導電性ドラム１０５は、同図の矢印Ｍで示すように、左下方向から搬入されてくる転写用紙を、図の矢印Ｎで示すように反時計回り方向に巻き付けて一周する。感光体ドラム１０１は、用紙巻き付け半導電性ドラム１０５の周面速度と同じ周面速度で、同図の矢印Ｃで示すように時計回り方向に回転しながら、先ずＭ（マゼンタ：赤色染料）の現像器４ａにより形成されたトナー像を担持し、このトナー像をコロナ放電器１０６の放電電流によって転写用紙に転写する。
【０００５】
次に、再び用紙巻き付け半導電性ドラム１０５が一回転し、これに応じて感光体ドラム１０１がＣ（シアン：緑味のある青色）の現像器１０４ｂにより形成されたトナー像を担持し、これをコロナ放電器１０６が転写用紙上に転写して重ねる。更に再び、用紙巻き付け半導電性ドラム１０５が一回転し、これに応じて感光体ドラム１０１がＹ（イエロー：黄色）の現像器１０４ｃにより形成されたトナー像を担持し、これをコロナ放電器１０６が転写用紙上に転写して重ねる。
【０００６】
最後に再び用紙巻き付け半導電性ドラム１０５が一回転し、これに応じて感光体ドラム１０１がＢｋ（ブラック：黒）の現像器１０４ｄにより形成されたトナー像を担持し、これをコロナ放電器１０６が転写用紙上に転写して重ねる。そして、上記４色のトナー像の転写（塗り重ね）が終了すると、転写用紙の巻き付けが解除され、転写用紙は、搬送ベルト１０７によって、左方に配置されている定着部１０８に搬送され、上記塗り重ねられた４色の転写トナー像が紙面に熱定着される。
【０００７】
このように、単一ドラム型のカラー画像形成装置は、一枚（１頁）の転写用紙に対して、減法混色の三原色であるＭ（マゼンタ）トナー、Ｃ（シアン）トナー、Ｙ（イエロー）トナー及び黒色部分の印字に専用されるＢｋ（ブラック）トナーの合計４種類のトナーを重ねて転写するために、トナー毎に個別に印字（露光記録、現像、及び転写）をおこなう。そのため、転写用紙１頁に対して印字工程が４回繰り返されることになり、印字処理に長時間を要する。
【０００８】
これに対して、タンデム型のカラー画像形成装置は、異なる４つの色のトナーについて、それぞれ別々に画像形成ステーションを備え、１工程で４種類のトナーを用紙に順次重ねて転写する。従って、タンデム型のカラー画像形成装置は、単一ドラム型と比較してほぼ４倍の処理速度を有している。このため、近年、内部装置が小型化され、かつ組装置化（ユニット化）されて比較的安価になったこととも相俟って、タンデム型のカラー画像形成装置が主流となりつつある。
【０００９】
ところが、タンデム方式のカラー画像形成装置では、最上流の画像形成ステーションの現像工程で形成された第１色目のトナー像が転写材上に転写された後に、次の画像形成ステーションの現像工程で形成された第２色目のトナー像を転写材に重ねて転写する際に、先に転写された第１色目のトナー像の一部が感光体側に逆転写されるという逆転写現象を生じる。
【００１０】
この逆転写現象により、上流側の画像形成ステーションで一旦転写材上に転写された未定着トナーが、すぐ下流側のステーションで奪われてしまい、良好なカラー画像が得られなくなる。逆転写現象は、第３色目及び第４色目のトナー像を転写材上に転写する際にも生じる。
【００１１】
このため、最下流の画像形成ステーションで第４色目のトナー像の転写を終了した後では、転写材への第１色目のトナー像のトナー付着量は、当初の付着量に比べて数十％に減少してしまう。そして、同様な現象が第２色目のトナー像、及び第３色目のトナー像にも生じる。
【００１２】
したがって、例えばトナー像の形成と転写の工程を４回実施するものとした場合に、各トナー像の最終的な転写材への付着量は第１色目のトナー像が最も少なめとなって、「第１色目の付着量」＜「第２色目の付着量」＜「第３色目の付着量」＜「第４色目の付着量」というバランスの崩れた配色となる。このため、下流の色ほど色濃度が高くなって正しい色相から離れたカラー画像となってしまうという問題があった。
【００１３】
通常、画像形成工程において、感光体（ドラム又はベルト）の画像電位に応じて、現像ローラ上からトナーが感光体に付着する際、トナーは必ずしも一様なマイナス電荷を帯びているわけではなく、マイナス極性の弱いものや逆にプラス極性の電荷を有するものが混在する。また、転写後の感光体からの剥離工程で放電が生じ、後からプラス極性となるものもある。
【００１４】
上記の逆転写現象は、これらが後段の転写工程でプラス極性の転写電荷を受けるたびに少しずつ感光体に逆戻りすることから生じる現象であるとされている。そこで、このような逆転写現象を考慮して、一般にタンデム方式のカラー画像形成装置においては、上流側の画像形成ステーションでは下流側の画像形成ステーションに比べて、トナーを多めに供給するように設定されている。
【００１５】
ところで、タンデム方式のカラー画像形成装置では、最上流の画像形成ステーションのみが関与する単色画像形成をおこなう場合がある。この単色画像形成時に、ベルトループ形状を殆ど変化させることなく、転写材搬送ベルトのループを下方へ向かって傾け、感光体ドラムと転写材搬送ベルトとの間を離間させることのできる画像形成装置が、特開平６−２５８９１４号公報および特開平１０−１９８１２１号公報に提案されている。
【００１６】
上記の画像形成装置は、単色画像形成時に、感光体ドラムと転写搬送ベルトとの間を離間させることにより、単色画像形成時に画像の形成に関与しない画像形成ステーションにおいて、例えば転写材搬送ベルトと感光体との接触に伴う両者の損耗を最大限に回避することができる。また、画像の形成に関与しない感光体上に残留する不必要な色のトナーが、転写材に付着することによる画像品位の低下を防止することができる。
【００１７】
なお、上記特開平６−２５８９１４号公報、特開平１０−１９８１２１号公報では、最下流位置の画像形成ステーションのみが関与する画像形成時に上流側の転写材搬送ベルトのループを下方へ傾けて離間させる構成としているが、最上流位置の画像形成ステーションが関与する単色画像形成時に、下流側の転写材搬送ベルトのループを同様に下方へ傾け離間させることも可能である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特開平６−２５８９１４号公報、特開平１０−１９８１２１号公報と同様に、画像形成装置において、最上流位置の画像形成ステーション以外のベルトループを離間させることができるようにした場合、カラー画像形成時と、最上流位置の画像形成ステーションのみが関与する単色画像形成時とでは微妙に画像形成条件が異なる。そのため、最上流位置に配置されているトナー色に画像濃度差が発生することがある。これは、単色画像形成に対して独立したトナー付着量の調整をおこなわず、カラー画像形成に対して設定した条件を、単色画像形成時にも変更を伴わずに共用するために発生するものである。
【００１９】
すなわち、カラー画像形成時には最上流の画像形成ステーションのトナー（現像剤）を逆転写現象を見越して多めに供給しているが、単色画像形成時にもこの条件をそのまま使用している。そのため、最上流以外の画像形成ステーションが退避していることにより逆転写現象が回避される結果、単色画像形成用のトナー（現像剤）の供給量が多過ぎることになるのである。
【００２０】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、カラー画像形成時と単色画像形成時との間で発生する最上流のトナー色の画像の画像濃度差を解消すると共に、いずれの画像形成モードにおいても、常に、適切な画像濃度を確保することができるタンデム方式のカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【００２２】
（１）交流成分と直流成分とを重畳した現像バイアス電圧が印加されることにより感光体上の静電潜像の現像をおこなう現像装置を備えた色成分の異なる複数の画像形成ステーションが、転写材搬送方向に沿って配設され、各画像形成ステーションで形成された色像を、順次重ね合わせて転写材に転写することによって１つの画像を形成するカラー画像形成装置において、
転写材搬送方向の最上流に位置する画像形成ステーションのみを使用しておこなう単色画像形成時には、切り換え手段により、転写材を搬送する転写材搬送ベルトを、画像形成に関与しない他の画像形成ステーションに対して退避状態に切り換えられるように構成すると共に、
全ての画像形成ステーションを使用するカラー画像形成時と、前記単色画像形成時とで、前記現像バイアス電圧の交流成分のデューティ比を変更する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００２３】
この構成においては、色成分の異なる複数の画像形成ステーションが転写材搬送方向に沿って配置されており、各画像形成ステーションで形成された各色の画像（色像）を、転写材搬送ベルトにより搬送される用紙などの転写材に順次重ね合わせて転写することによって画像を形成する。
【００２４】
また、転写材搬送ベルトの最上流に位置する画像形成ステーションのみを使用することにより、単色画像形成も可能である。このとき、画像形成に関与しない他の画像形成ステーションは、転写材搬送ベルトから離間された退避状態に切り換えられる。
【００２５】
通常、カラー画像形成装置においては、カラー画像形成時には、上流側の画像形成ステーションで一旦用紙上に転写された未定着のトナーが、その下流側の画像形成ステーションで奪われてしまうという逆転写現象を引き起こす。上記の逆転写現象によって、上流側の画像形成ステーションにおいて形成された画像の濃度は、低下する傾向にある。
【００２６】
一方、単色画像形成時には、画像形成に関与しない画像形成ステーションにおける現像・転写に関する構成は機能させないため、上記逆転写現象は発生せずトナーは奪われない。従って、濃度の低下は発生せず、このため、カラー画像形成時と単色画像形成時との間には、最上流の画像形成ステーションにて形成される画像に濃度差が生じてしまう。
【００２７】
また、一般に、現像バイアス電圧においては、その交流成分のデューティ比が変化すると、感光体へのトナーの付着量もそれに応じて変化する。従って、上記現像バイアス電圧のデューティ比を変更することによって画像濃度を調整することができる。
【００２８】
この構成においては、最上流の画像形成ステーションにて形成される画像濃度を調整するために、現像バイアス電圧の交流成分のデューティ比を変更するための制御手段を設けているので、カラー画像形成時および単色画像形成時それぞれの場合に応じて、最上流の画像形成ステーションにて形成される画像の濃度を、適宜調整することができ、濃度差の発生を防止できる。
【００２９】
また、例えば、濃度調整のために現像バイアス電圧の直流成分を変化させると、わずかの変化でも感光体におけるＶｄ（暗部電位）、ＶＩ（明部電位）、および現像バイアス電圧におけるＶｐ−ｐのマイナス側ピーク、Ｖｐ−ｐのプラス側ピークのバランスを崩してしまう。その結果として、画質が不安定になる。
【００３０】
一方、交流成分のデューティ比を変化させる場合は、調整幅を広く取っても、画質への影響は最小限に抑えられる。また、電圧を直接制御するよりも、時間（デューティ比）を制御する方が、電源への負担も少なく、かつ、安定して正確な制御をおこないやすい。従って、交流成分のデューティ比を変更することにより、容易かつ適正に画像濃度を調整することができる。
【００３１】
そして、単色画像形成時には、転写材搬送ベルトを、黒色以外の画像形成ステーションから離間させるので、転写材搬送ベルトと他色の感光体ドラムとの不要な接触に伴う両者の損耗を回避することができる。
【００３２】
（２）前記制御手段は、前記最上流の画像形成ステーションの現像装置に対して印加する前記現像バイアス電圧の現像促進方向のデューティ比を、前記単色画像形成時よりも前記カラー画像形成時の方を大きく設定することを特徴とする。
【００３３】
直流電圧と交流電圧とを重畳して現像バイアス電圧とする場合、デューティ比を変化させることによって、トナー付着量ひいては画像濃度を調整できる。すなわち、現像装置に印加する現像バイアス電圧の現像促進方向のデューティ比を増大させると感光体へのトナー付着量が増大（画像濃度が上昇）し、デューティ比を減少させると感光体へのトナー付着量が減少（画像濃度が低下）する。
【００３４】
カラー画像形成時には、下流側の画像形成ステーションでの逆転写現象の発生を考慮することが好ましい。従って、最上流の画像形成ステーションの現像装置に印加する現像バイアス電圧の現像促進方向のデューティ比を、逆転写現象による消失分を考慮する必要のない単色画像形成時に比べて大きくなるように設定することが好ましい。
【００３５】
このような対応により、カラー画像形成時と、転写材搬送ベルトの最上流に位置する画像形成ステーションのみが関与する単色画像形成時の画像濃度差を解消することができる。
【００３６】
（３）前記制御手段は、前記現像バイアス電圧のデューティ比の変更を、現像バイアス電圧の交流成分の周波数ｆおよび振幅Ｖｐ−ｐを固定し、パルス幅を変化させることによっておこなうことを特徴とする。
【００３７】
画像濃度の調整は、例えば、交流成分の周波数ｆあるいは、振幅Ｖｐ−ｐを変更しても実施できる。しかし、この方法では、電圧を印加する電源の負担が大きくなってしまう。
【００３８】
そこで、この構成においては、周波数ｆおよび振幅Ｖｐ−ｐを一定値に固定したままとし、正負のパルス幅（時間配分）の比のみを独立的に変えることによって、容易に現像バイアス電圧のデューティ比を変更し、画像濃度の調整をおこなえるようにしている。
【００３９】
（４）前記最上流に位置する画像形成ステーションは、黒色トナー用であることを特徴とする。
【００４０】
一般に単色画像形成時に使用される色は、黒色である場合が多いことから、また、黒色が隠蔽色の強い色であるため、この構成のように、最上流の画像形成ステーションは、黒色のトナー用とするのが好ましい。
【００４１】
この構成によれば、カラー画像形成時に転写材搬送ベルトの最上流の黒色トナーの画像形成ステーションに関して得られる画像濃度と、黒色トナーの画像形成ステーションのみが関与する黒色単色画像形成時に得られる画像濃度との間に発生する濃度差が解消され、カラー画像形成時および黒色単色画像形成時の両方において、高い画質の画像を得ることができる。
【００４２】
また、カラー画像形成時に、黒色トナー用の画像形成ステーションを、最上流に配置しているため、カラー画像形成時に黒色トナーが最下層となり、他色のトナー像への影響を最も小さくすることができ、画像品位が向上する。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の一形態に係るカラー画像形成装置について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００４４】
（カラー画像形成装置の画像形成部の概要構成）
図２は本発明にかかるタンデム方式を適用するカラー画像形成装置の画像形成部１００の概略を示す断面図である。同図に示すように、画像形成部１００は、４つの画像形成ステーション２００ＢＫ・２１０Ｃ・２２０Ｍ・２３０Ｙ、給紙部２４０、転写材搬送ベルト２５０、レジストローラ２５５、定着装置２６０を備えている。
【００４５】
４つの画像形成ステーション２００ＢＫ・２１０Ｃ・２２０Ｍ・２３０Ｙは、それぞれ、黒（ＢＫ）・シアン（Ｃ）・マゼンタ（Ｍ）・イエロー（Ｙ）のトナーを収容し、転写紙に対して各色のトナー画像の形成をおこなう。給紙部２４０は、トレイ内に転写紙を備え、転写紙を一枚づつ供給する。
【００４６】
転写材搬送ベルト２５０は、各画像形成ステーション２００ＢＫ・２１０Ｃ・２２０Ｍ・２３０Ｙの下に設けられ、転写紙を静電吸着させて、各画像形成ステーション内を順に搬送する。レジストローラ２５５は、画像形成とタイミングを合わせて転写紙を転写材搬送ベルト２５０（図中矢印Ｆ方向）に送る。定着装置２６０は、各画像形成ステーションによって転写紙に重ね合わされて形成されたトナー像を、高温で加圧定着させる。
【００４７】
黒（ＢＫ）の画像形成ステーション２００ＢＫには、図中の矢印Ｅ方向に回転する感光体ドラム（感光体）２０１ＢＫが備えられ、感光体ドラム２０１ＢＫの周りにはその回転方向に帯電器２０２ＢＫ、書き込み光学系２０３ＢＫ、現像装置２０４ＢＫ、クリーニング装置２０５ＢＫが配置されている。また、転写材搬送ベルト２５０の感光体ドラム２０１ＢＫが備えられている側の裏側に当たる面（裏面）には、転写ブラシ２０６ＢＫが配置されている。
【００４８】
感光体ドラム２０１ＢＫは、表面の感光体に静電潜像が形成される。帯電器２０２ＢＫは、感光体ドラム２０１ＢＫを一様に帯電させる。書き込み光学系２０３ＢＫは、感光体ドラム２０１ＢＫにレーザー光を照射し、静電潜像を形成する。現像装置２０４ＢＫは黒色のトナーを備え、感光体ドラム２０１ＢＫ上に形成された静電潜像のトナー像を形成する。
【００４９】
転写ブラシ２０６ＢＫは、印加された転写バイアスと感光体ドラム２０１ＢＫとの電位差から形成される電界により、感光体ドラム２０１ＢＫと転写紙との当接位置（転写部）で、転写紙上にトナー像を転写する。なお、転写ブラシ２０６ＢＫは、例えば、ローラ状の転写器であっても構わない。クリーニング装置２０５ＢＫは、転写部で転写されずに感光体上ドラム２０１ＢＫ上に残った残留トナーを回収する。
【００５０】
そして、上記のような画像形成ステーション２００ＢＫと同等の画像形成ステーション２１０Ｃ・２２０Ｍ・２３０Ｙが、転写材搬送手段である転写材搬送ベルト２５０に沿って並置されている。転写材搬送ベルト２５０は各画像形成ステーションの現像装置とクリーニング装置の間で感光体に当接している。各画像形成ステーションは、現像装置内部のトナー色が異なるだけで、その他は全て同様の構成となっている。
【００５１】
すなわち、各画像形成ステーション２１０Ｃ・２２０Ｍ・２３０Ｙには、それぞれ、感光体ドラム２１１Ｃ・２２１Ｍ・２３１Ｙ、帯電器２１２Ｃ・２２２Ｍ・２３２Ｙ、書き込み光学系２１３Ｃ・２２３Ｍ・２３３Ｙ、現像装置２１４Ｃ・２２４Ｍ・２３４Ｙ、クリーニング装置２１５Ｃ・２２５Ｍ・２３５Ｙ、転写ブラシ２１６Ｃ・２２６Ｍ・２３６Ｙが備えられている。
【００５２】
上記のような構成により、転写紙は、給紙部２４０から転写材搬送ベルト２５０に図中矢印Ｅ方向に送られる。転写材搬送ベルト２５０上に保持された転写紙は搬送されて、各感光体との転写部で各色トナー像の転写がおこなわれる。そして４つの転写部を通過して４色のトナー像が重ねられた記録紙は定着装置２６０に搬送され、トナーが定着されて、図示しない排紙部に排紙される。
【００５３】
なお、図２に示すように、本実施の形態では、画像形成ステーションは転写紙搬送方向上流側から下流側に向けて、ＢＫ・Ｃ・Ｍ・Ｙの色の順で並んでいるが、この順番に限るものではない。この画像形成ステーションの色順は任意に設定されるものであるが、好ましくは、最上流に位置する画像形成ステーションは黒色（ＢＫ）トナー用である方がよい。
【００５４】
上記したように、各画像形成ステーションは現像装置２０４ＢＫ・２１４Ｃ・２２４Ｍ・２３４Ｙ内部のトナー色が異なるだけで、その他は全て同様の構成となっている。そのため、例えば、各画像形成ステーションの現像装置の回転数も同一回転数に設定されている。
【００５５】
また、本発明に係る画像形成装置は、転写材搬送ベルト２５０の最上流に位置する画像形成ステーション２００ＢＫのみを使用して黒色のトナーによる単色画像形成をおこなうことができる。この場合、切り換え手段（図示省略）により、下流側の転写材搬送ベルト２５０のループを下方へ傾け、画像形成部１００における画像形成ステーション２００ＢＫ以外の画像形成ステーション２１０Ｃ・２２０Ｍ・２３０Ｙを転写材搬送ベルト２５０より離間させる。
【００５６】
この転写材搬送ベルト２５０は、詳細な図示は省略するが、フレームの両端に支持された駆動プーリおよび従動プーリに架け渡され、そのフレームが、最上流側の画像形成ステーション２００ＢＫに配設された感光体上ドラム２０１Ｂと転写ブラシ２０６ＢＫとの接点近傍の位置を回動支点として、その下流側が上下に移動自在となるように装置本体に支持されており、駆動源と伝動機構を具備した切り換え手段によって、転写材搬送ベルト２５０が、図３（ａ）（ｂ）に示す２つの位置状態に姿勢を切り換え可能に構成されている。
【００５７】
その切り換え手段は、例えば、モータ等の駆動源によって回転駆動されるカム機構やリンク機構、ボールねじ機構、歯車機構等、やソレノイド、または、これらの組み合わせにより、転写材搬送ベルト２５０を支持するフレームの下流側を上下に移動させることができるように構成すればよく、画像形成モードの切り換え時に、コントローラ等の制御装置を介して、その切り換え手段を作動させるようにすればよい。なお、画像形成ステーションの配列によっては、転写材搬送ベルト２５０の下流側に回動支点を設け、上流側を上下に移動させるようにすることも可能であるのは言うまでもない。
【００５８】
図３（ａ）は、カラー画像形成時の状態を示し、全ての画像形成ステーション２００ＢＫ・２１０Ｃ・２２０Ｍ・２３０Ｙが転写材搬送ベルト２５０に接触している。一方、図３（ｂ）は、単色画像形成時の状態を示し、転写材搬送ベルト２５０の下流側が下方に傾き、画像形成ステーション２１０Ｃ・２２０Ｍ・２３０Ｙは、転写材搬送ベルト２５０から離間し、画像形成ステーション２００ＢＫのみが転写搬送ベルト２５０と接触している。
【００５９】
このように、単色画像形成時には、転写材搬送ベルト２５０を、画像形成ステーション２００ＢＫ以外の画像形成ステーション２１０Ｃ・２２０Ｍ・２３０Ｙから離間させるので、転写材搬送ベルト２５０と感光体ドラム２１１Ｃ・２２１Ｍ・２３１Ｙとの不要な接触に伴う両者の損耗を回避することができる。
【００６０】
（現像装置の概要構成）
続いて、画像形成ステーション２００ＢＫにおける現像装置２０４ＢＫについて説明する。図４は、現像装置２０４ＢＫの概要構成を示す断面図である。図示のように、感光体ドラム２０１ＢＫの右側方に、現像装置２０４ＢＫが配設されている。感光体ドラム２０１ＢＫは、例えばカラー画像形成をおこなう場合、周速１２０ｍｍ／ｓｅｃ程度で、矢印Ｅ方向に回転駆動される。感光体ドラム２０１ＢＫの周囲には、図示していないが帯電器２０２ＢＫ、書き込み光学系２０３ＢＫ、クリーニング装置２０５ＢＫ、除電装置、転写ブラシ２０６ＢＫが配設されている。
【００６１】
現像装置２０４ＢＫは、ケーシング３、現像ローラ４、トナー供給ローラ５、アジテーター６、非磁性一成分系現像剤（以下、トナーという）７、ドクターブレード８を有している。また、現像装置２０４ＢＫは、現像ローラ４およびトナー供給ローラ５をそれぞれ回転駆動させるバイアス電源２１および直流電源２２を備えている。
【００６２】
ケーシング３は、感光体ドラム２０１ＢＫ表面に向けた開口を備え、右側方部に構成されたホッパー部３ａにトナー７を収容している。現像ローラ４は、上記開口から一部が露出しており、バイアス電源２１によって所定の周速で矢印Ｇ方向に回転駆動される。
【００６３】
トナー供給ローラ５は、上記現像ローラ４の図示右側に圧接した状態で配設され、直流電源２２によって矢印Ｈ方向に回転駆動される。アジテーター６は、ホッパー部３ａに収容されているトナー７をトナー供給ローラ５表面に供給すると共に、ホッパー部３ａ内のトナー７を撹拌する。ドクターブレード８は、感光体ドラム２０１ＢＫとの対向部である現像領域Ｉに搬送される現像ローラ４上のトナー層の厚みを、現像ローラ４の回転により均一にならす作業をおこなう。
【００６４】
なお、本現像装置２０４ＢＫは、上記バイアス電源２１により印加される現像バイアス電圧を制御することによって、感光体ドラム２０１ＢＫへのトナー７の付着量を調節し、これにより、画像濃度を調整することができる。
【００６５】
上記現像ローラ４は、図４に示すように、現像領域Ｉで感光体ドラム２０１ＢＫ表面と所定間隙をおいて対向して非接触現像をおこなうように配置してもよく、あるいは、現像ローラ４上のトナー層が感光体ドラム２０１ＢＫ表面に接触するように配置して接触現像をおこなうようにしてもよい。
【００６６】
また、現像ローラ４には、バイアス電源２１により、適当な現像バイアス電圧、例えば直流、交流、直流重畳の交流、パルス電圧などを印加する。特に、非接触現像の場合には、トナー７の飛翔条件のよい交番成分を有する電圧（交流、直流重畳の交流、又はパルス電圧等）を印加することが望ましい。
【００６７】
（デューティ比）
次に、現像バイアス電圧の交流成分のデューティ比Ｄについて説明する。デューティ比Ｄとは、図５（ａ）に示すように、現像バイアス電圧の電圧波形（矩形波）において、下記の関係式（１）（２）で表されるものである。
【００６８】
デューティ比：Ｄ１＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）・・・・・・・・（１）
デューティ比：Ｄ２＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）・・・・・・・・（２）
なお、その電圧波形が正極側に立ち上がりはじめて（図中点ａ）から負極側に立ち下がる（図中点ｂ）までの継続時間（パルス幅）をＡとし、その電圧波形が負極側に立ち下がりはじめてから正極側に立ち上がるまでの継続時間（パルス幅）をＢとしている。
【００６９】
上記のように、デューティ比Ｄは、１周期の継続時間（Ａ＋Ｂ）に対する継続時間Ａの割合、および、１周期の継続時間（Ａ＋Ｂ）に対する継続時間Ｂの割合を示す２種類があり、上記（１）式で表される前者をデューティ比Ｄ１、（２）式で表される後者をデューティ比Ｄ２、という。
【００７０】
また、現像バイアス電圧の波形は、図５（ｂ）に示すように、矩形波以外の波形であってもよい。このような場合には、上記した継続時間Ａ（パルス幅）と継続時間Ｂ（パルス幅）については、電圧が負極性から正極性に切り換わる際の開始点（すなわち立ち下がり開始点）をｂ１・ｂ２、電圧が正極性から負極性に切り換わる際の開始点（すなわち立ち上がり開始点）をａとしたとき、Ａはｂ１からａの間の時間、Ｂはａからｂ２の間の時間となる。
【００７１】
図５（ａ）において、プラス側のピーク電圧をＶａ、マイナス側のピーク電圧をＶｂ、ピーク間電圧（すなわち振幅）をＶｐ−ｐで示す。感光体上の静電潜像の電位である明部電位ＶＩとＶｐ−ｐのマイナス側のピーク電圧Ｖｂとの関係においては、電界強度が大きい程、画像部の再現性は高い。
【００７２】
（デューティ比と画像濃度の関係）
また、デューティ比Ｄ２と画像濃度との関係を図６に示す。図示のように、デューティ比Ｄ２が増大するにつれて画像濃度は増大し、デューティ比Ｄ２が約０．６になると、画像濃度は飽和する。すなわち、負極側の継続時間Ｂ（デューティ比Ｄ２）の割合が大きくなるにしたがって画像濃度は上昇し、ＡとＢとの比が約２：３になったところで最高濃度に達する。従って、デューティ比Ｄ１は現像抑制方向のデューティ比であり、デューティ比Ｄ２は現像促進方向のデューティ比であると言える。
【００７３】
（制御ブロック図）
本発明にかかるカラー画像形成装置は、バイアス電源２１が印加する現像バイアス電圧を制御するための制御手段を備えている。以下に、その制御手段について説明する。
図７は、現像ローラ４に現像バイアス電圧を制御して印加するための上記制御手段を示すブロック図である。図７に示すように上記制御手段には、現像ローラ４を回転駆動する駆動手段としての回転駆動装置３１、現像ローラ４の駆動制御手段として回転制御装置３２、現像ローラ４に現像バイアス電圧を印加するバイアス電源２１、現像バイアス電圧制御手段としてのバイアス制御装置（制御手段）３３、及びモード切換手段３４が設けられている。
【００７４】
上記回転制御装置３２は、回転駆動装置３１を介して、感光体ドラム２０１ＢＫの周速に対する現像ローラ４の周速を制御する。モード切換手段３４は、カラー（多色）画像形成あるいは単色画像形成という画像形成モードの切り換えをおこなう。
【００７５】
このモード切換手段３４には、モード入力装置４１、ＣＰＵ、メモリー等により構成された主制御部４２、及びＩ／Ｏ部４３が設けられている。モード入力装置４１は、画像形成装置本体の操作パネル面上の適所に設けられたユーザーに操作可能な押しボタン等により、構成された画像形成モードを入力する。
【００７６】
カラー画像形成をおこなう場合には、ユーザーがモード入力装置４１を操作して、カラー画像形成モードを選択する。上記カラー画像形成モードに対応する設定データの信号は、Ｉ／Ｏ部４３を介して主制御部４２に入力される。そして、主制御部４２からＩ／Ｏ部４３を介して、回転制御装置３２にカラー画像形成モードに対応するカラー用制御信号が送られ、回転駆動装置３１の駆動条件や画像形成条件が設定される。また上記のカラー用制御信号は、バイアス制御装置３３にも送られ、バイアス電源２１が現像ローラ４に印加する現像バイアス電圧が制御される。
【００７７】
一方、単色画像形成をおこなう場合にも、上述のカラー画像形成時と同様にして、主制御部４２からＩ／Ｏ部４３を介して、回転制御装置３２に単色画像形成モードに対応する単色用制御信号が送られ、回転駆動装置３１の駆動条件や画像形成条件が設定される。また、上記の単色用制御信号は、バイアス制御装置３３にも送られ、バイアス電源２１が現像ローラ４に印加する現像バイアス電圧が制御される。
【００７８】
また、上記制御手段（バイアス制御装置）３３は、モード切換手段３４によるカラー画像形成モード又は、単色画像形成モードという画像形成モードの切換に応じて、現像条件の一つである現像ローラ４へ印加する現像バイアス電圧の種類を切り換えることもできる。すなわち、現像ローラ４のバイアス電源２１は、交流成分と直流成分とを重畳した電圧、パルス電圧等を現像ローラ４に自在に印加できる構成となっている。
【００７９】
また、上記制御手段３３は、現像ローラ４に印加する直流電圧、交流電圧等の現像バイアス電圧の種類を制御でき、かつ、現像バイアス電圧の１周期において、トナーが現像ローラ４に引き戻される方向（すなわち現像抑制方向）の電界を発生させる電圧の印加時間（図５（ａ）におけるＡ）と、トナーが感光体ドラム側に移動する方向（すなわち現像促進方向）の電界を発生させる電圧の印加時間（すなわち図５（ａ）におけるＢ）との比（すなわちデューティ比）を制御できるように構成されている。
【００８０】
従って、上記制御手段３３は、カラー画像形成時、単色画像形成時それぞれの場合に応じて、上記デューティ比を変更することにより、上記最上流に位置する画像形成ステーション２００ＢＫにおける画像濃度を調整することができる。なお、このデューティ比の変更は、周波数およびピーク間電圧を変更せず一定にしておこなわれることが好ましい。
【００８１】
（画像形成モードによるデューティ比の設定例）
上記デューティ比（Ｄ２）の設定方法について、例を挙げて説明する。
ユーザーがモード入力装置４１を操作し、カラー画像形成モードが選択されると、上記カラー画像形成モードに対応する設定データの信号は、Ｉ／Ｏ部４３を介して、主制御部４２へ入力される。そして、主制御部４２からＩ／Ｏ部４３を介して、バイアス制御装置３３へカラー画像形成モードに対応するカラー用制御信号が送られる。
【００８２】
その後、現像時の現像バイアス電圧が、図８（ａ）に示すように、感光体ドラム２０１ＢＫ上の静電潜像の画像部（明部電位ＶＩ）と非画像部（暗部電位Ｖｄ）との略中間の電位を中心に周期的に変化する電圧となるように、バイアス電源２１のバイアス印加条件が設定される。
【００８３】
具体的にはピーク間電圧Ｖｐ−ｐ＝１０００Ｖ、周波数ｆ＝１２００Ｈｚで、現像抑制側の電位の印加時間Ａが、現像促進側の電位の印加時間Ｂと略同じ（デューティ比Ｄ２は０．５）であるパルス状の電圧となるように、バイアス電源２１のバイアス印加条件が設定される。そして、画像形成時には、バイアス電源２１により現像ローラ４へ上記現像バイアス電圧が印加されて現像がおこなわれる。
【００８４】
一方、ユーザーがモード入力装置４１を操作し、単色画像形成モードが選択されると、上記単色画像形成モードに対応する設定データの信号は、Ｉ／Ｏ部４３を介して、主制御部４２へ入力される。そして、主制御部４２からＩ／Ｏ部４３を介して、バイアス制御装置３３へ単色画像形成モードに対応する単色用制御信号が送られる。
【００８５】
その後、現像時の現像バイアス電圧が、図８（ｂ）に示すように、感光体ドラム２０１ＢＫ上の静電潜像の画像部と非画像部との略中間の電位を中心に周期的に変化する電圧となるように、バイアス電源のバイアス印加条件が設定される。
【００８６】
具体的にはピーク間電圧Ｖｐ−ｐ＝１０００Ｖ、周波数ｆ＝１２００Ｈｚで、現像抑制側の電位の印加時間Ａが、現像促進側の電位の印加時間Ｂよりも長い、たとえば印加時間Ａと印加時間Ｂとの時間比が３：２（デューティ比Ｄ２は０．４）のパルス状の電圧となるように、バイアス電源のバイアス印加条件が設定される。そして、作像時には、バイアス電源により現像ローラへ上記現像バイアス電圧が印加されて現像がおこなわれる。
【００８７】
表１には、上述した各画像形成モードにおけるピーク間電圧、周波数、時間比Ａ：Ｂおよびデューティ比Ｄ２を一覧表にして示す。
【００８８】
【表１】
2004029166.tif 000003
【００８９】
以上のように、カラー画像形成をおこなう場合には、現像ローラ４へ、上記現像抑制側の電位の印加時間Ａが、上記現像促進側の電位の印加時間Ｂと略同じである現像バイアス電圧が印加され、単色画像形成をおこなう場合には、上記現像抑制側の電位の印加時間Ａが、上記現像促進側の電位の印加時間Ｂよりも長い現像バイアス電圧が印加される。
【００９０】
これにより、上記各画像形成モードの間で現像が促進される時間の長短（あるいは現像が抑制される時間の長短）が発生し、感光体へのトナー付着量を制御することができ、最上流の画像形成段のトナー色に関して画像濃度差が発生するのを最小限に抑制することができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【００９２】
（１）全ての画像形成ステーションをしようするカラー画像形成時と、単色画像形成時とで、現像バイアス電圧の交流成分のデューティ比を変更するための制御手段を設けているので、カラー画像形成時および単色画像形成時それぞれの場合に応じて、最上流の画像形成ステーションにて形成される画像の濃度を、適宜調整することができ、濃度差の発生を防止できる。
【００９３】
また、単色画像形成時には、転写材搬送ベルトを、黒色以外の画像形成ステーションから離間させるので、転写材搬送ベルトと他色の感光体ドラムとの不要な接触に伴う両者の損耗を回避することができる。
【００９４】
（２）制御手段は、最上流の画像形成ステーションの現像装置に対して印加する現像バイアス電圧の現像促進方向のデューティ比を、単色画像形成時よりもカラー画像形成時の方を大きく設定するので、カラー画像形成時と、転写材搬送ベルトの最上流に位置する画像形成ステーションのみが関与する単色画像形成時の画像濃度差を解消することができる。
【００９５】
（３）制御手段は、現像バイアス電圧のデューティ比の変更を、現像バイアス電圧の交流成分の周波数ｆおよび振幅Ｖｐ−ｐを固定し、パルス幅を変化させることによっておこなうので、正負のパルス幅（時間配分）の比のみを独立的に変えることによって、容易に現像バイアス電圧のデューティ比を変更し、画像濃度の調整をおこなうことができる。
【００９６】
（４）最上流に位置する画像形成ステーションを、黒色トナー用としたので、カラー画像形成時に転写材搬送ベルトの最上流の黒色トナーの画像形成ステーションに関して得られる画像濃度と、黒色トナーの画像形成ステーションのみが関与する黒色単色画像形成時に得られる画像濃度との間に発生する濃度差が解消され、カラー画像形成時および黒色単色画像形成時の両方において、高い画質の画像を得ることができる。
【００９７】
また、カラー画像形成時に、黒色トナー用の画像形成ステーションを、最上流に配置しているため、カラー画像形成時に黒色トナーが最下層となり、他色のトナー像への影響を最も小さくすることができ、画像品位が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の単一ドラム型のカラー画像形成装置の構成の一例を示す説明図である。
【図２】同タンデム方式のカラー画像形成装置の構成の一例を示す説明図である。
【図３】本発明のカラー画像形成装置の構成説明図である。
【図４】同カラー画像形成装置の現像装置の構成説明図である。
【図５】同現像バイアス電圧の電圧波形を示すグラフである。
【図６】同デューティ比と画像濃度との関係を示すグラフである。
【図７】同制御手段の制御系統を示すブロック図である。
【図８】同現像時の現像バイアス電圧を示すグラフである。
【符号の説明】
３３−制御手段
２００ＢＫ，２１０Ｃ，２２０Ｍ，２３０Ｙ−画像形成ステーション
２０４ＢＫ−現像装置
２５０−転写材搬送ベルト
Ｄ２−デューティ比
【図１】
2004029166.tif 000004
【図２】
2004029166.tif 000005
【図３】
2004029166.tif 000006
【図４】
2004029166.tif 000007
【図５】
2004029166.tif 000008
【図６】
2004029166.tif 000009
【図７】
2004029166.tif 000010
【図８】
2004029166.tif 000011