(57)【要約】【課題】　複数の現像器を感光ドラムに対して移動させずに選択的に現像動作させる。【解決手段】　感光ドラム４２０と、この感光ドラム４２０に光を走査して静電潜像を形成する露光ユニット４１０と、現像ローラ４３１が感光ドラム４２０と現像ギャップ分だけ離間して配設される多数の現像器４３０と、多数の現像器４３０の現像ローラ４３１にトナーを現像ギャップを介して静電潜像に移動させる第１バイアス電圧と、現像ギャップを介したトナーの移動を遮断する第２バイアス電圧を選択的に印加する電源供給装置４８０とを備える。【選択図】　　図４
2004062204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光媒体と、
　前記感光媒体に光を走査して静電潜像を形成する露光ユニットと、
　前記静電潜像にトナーを供給してトナー画像に現像する現像ローラを含み、それぞれ異なる色相のトナーを収容して前記現像ローラが前記感光媒体との現像ギャップ分だけ離間して配設される多数の現像器と、
　前記多数の現像器の現像ローラに、トナーを前記現像ギャップを介して前記静電潜像に移動させる第１バイアス電圧と、前記現像ギャップを介したトナーの移動を遮断する第２バイアス電圧とを選択的に印加する電源供給装置と、
を備えたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
前記トナーは非磁性一成分トナーであ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】
前記現像ギャップは実質的に５０〜４００μｍの間の値であることを特徴とする請求項２に記載のカラー画像形成装置。
【請求項４】
前記多数の現像器の現像ローラのうち前記第１バイアス電圧が印加される現像ローラだけ回転することを特徴とする請求項２に記載の請求カラー画像形成装置。
【請求項５】
前記第２バイアス電圧は、カラー画像形成過程にて選択されていない現像器のトナーが前記感光媒体に形成された静電潜像に付着する第１汚染量と、選択された現像器の現像ローラにより前記感光媒体の静電潜像に付着したトナーが選択されていない他の現像器の現像ローラに付着する第２汚染量とに基づいて、前記第１汚染量と前記第２汚染量の光学濃度が実質的に０．０３以下になるべく決定されることを特徴とする請求項２に記載のカラー画像形成装置。
【請求項６】
前記第２バイアス電圧は電気的にフローティング状態であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のカラー画像形成装置。
【請求項７】
前記第２バイアス電圧は−６００Ｖと＋５０Ｖ間から選択されることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のカラー画像形成装置。
【請求項８】
ａ）それぞれ異なる色相のトナーと現像ローラとを含む多数の現像器を前記現像ローラが 前記感光媒体と現像ギャップほど離隔されて配する段階と、
　ｂ）帯電された前記感光媒体の表面に選択された色相の画像情報に対応する光を走査して静電潜像を形成する段階と、
　ｃ）選択された色相のトナーを収容している現像器の現像ローラに第１バイアス電圧を印加し、前記現像ギャップを介して前記静電潜像に前記選択された色相のトナーを供給してトナー画像を形成する段階と、
　ｄ）選択されていない現像器の現像ローラには第２バイアス電圧を印加して前記現像ギャップを介してトナーが移動することを遮断する段階と、
　ｅ）前記感光媒体に形成された前記トナー画像を転写媒体に転写する段階とを含み、
　前記ｂ）ないし前記ｅ）段階を前記多数の色相について反復して前記転写媒体にカラートナー画像を形成して前記カラートナー画像を用紙に転写して定着させることによりカラー画像を形成することを特徴とするカラー画像形成方法。
【請求項９】
　前記トナーは非磁性一成分トナーを使用することを特徴とする請求項８に記載のカラー画像形成方法。
【請求項１０】
　前記現像ギャップは実質的に５０〜４００μｍの間とすることを特徴とする請求項９に記載のカラー画像形成方法。
【請求項１１】
　前記多数の現像器の現像ローラのうち前記第１バイアス電圧が印加される現像ローラだけ回転させることを特徴とする請求項９に記載のカラー画像形成方法。
【請求項１２】
　前記第２バイアス電圧は、カラー画像形成過程にて選択されていない現像器のトナーが前記感光媒体に形成された静電潜像に付着する第１汚染量と、選択された現像器の現像ローラにより前記感光媒体の静電潜像に付着したトナーが選択されていない他の現像器の現像ローラに付着する第２汚染量とに基づいて、前記第１汚染量と前記第２汚染量の光学濃度が実質的に０．０３以下に決定されることを特徴とする請求項９に記載のカラー画像形成方法。
【請求項１３】
前記第２バイアス電圧は電気的にフローティング状態とすることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載のカラー画像形成方法。
【請求項１４】
前記第２バイアス電圧は−６００Ｖと＋５０Ｖとの間から選択されることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載のカラー画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、例えば電子写真方式を利用するカラー画像形成装置及びカラー画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　一般的に、電子写真方式を利用するカラー画像形成装置は、一定の電位に帯電された感光媒体に光を走査して静電潜像を形成し、現像器を利用して静電潜像を所定色相のトナーに現像した後、それを用紙に転写及び定着させてカラー画像を形成するようになっている。このようなカラー画像形成装置に使われるトナーの色相は、一般的にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）である。従って、これら４種の色相のトナーをそれぞれ現像する４つの現像器が必要である。
【０００３】
　カラー画像を形成する方式には、上記各色相に対応する４つの露光ユニットと感光媒体とを備えるシングルパス方式と、一つの露光ユニットと感光媒体とを備えるマルチパス方式とがある。
【０００４】
　図１はシングルパス方式のカラー画像形成装置の構成を概略的に示したものである。図１に示すように、このカラー画像形成装置は、上記各色相のトナーに対応して感光ドラム１２０Ｃ，１２０Ｍ，１２０Ｙ，１２０Ｋと露光ユニット１１０Ｃ，１１０Ｍ，１００Ｙ，１１０Ｋ及び現像器１３０Ｃ，１３０Ｍ，１３０Ｙ，１３０Ｋとを備え、各感光ドラム１２０Ｃ，１２０Ｍ，１２０Ｙ，１２０Ｂは転写ベルト１４０に隣接するように配される。転写ベルト１４０は駆動ローラ１５０により一定の速度で循環するようになっている。駆動ローラ１５０のうち一つは転写ベルト１４０を介して転写ローラ１６０と対向するように設けられ、その転写ローラ１６０と転写ベルト１４０間に用紙Ｓが移送される。
【０００５】
　ここで、図１に示すカラー画像形成装置によるカラー画像形成過程を説明する。まず、露光ユニット１１０ＣによりＣ色相の画像情報に該当する光が感光ドラム１２０Ｃに走査されて静電潜像を形成する。それにより、現像器１３０Ｃに収容されたＣ色相のトナーが静電潜像に付着してＣ色相のトナー画像が感光ドラムに形成され、このトナー画像が転写ベルト１４０に転写される。
【０００６】
　次いで、Ｃ色相の画像情報が露光された時から一定の時間が経過した後、露光ユニット１１０ＭからＭ色相の画像情報に該当する光が感光ドラム１２０Ｍ上を走査して感光ドラム１２０Ｍ上に静電潜像が形成される。それにより、現像器１３０Ｍに収容されたＭ色相のトナーが静電潜像に付着してＭ色相のトナー画像が感光ドラム１２０Ｍに形成され、このトナー画像が転写ベルト１４０に転写される。
【０００７】
　この時、露光ユニット１１０Ｃと１１０Ｍの露光開始タイミングを制御することにより、転写ベルト１４０に形成されたＣ色相のトナー画像とＭ色相のトナー画像とを正確に重畳させる。このような方法でＹ及びＫ色相のトナー画像も転写ベルト１４０に転写されて転写ベルト１４０上にカラートナー画像が形成される。このカラートナー画像は転写ベルト１４０と転写ローラ１６０間を通過する用紙Ｓに転写され、定着ユニット１７０にて熱と圧力とにより用紙Ｓに定着されて完全なカラー画像が形成される。
【０００８】
　図１に示すようなシングルパス方式のカラー画像形成装置は、転写ベルト１４０が一回転することにより完全なカラー画像が形成される。白黒画像を形成する場合も同様である。すなわち、カラー印刷時と白黒印刷時とにかかる時間が同一である。従って、高速カラー画像形成装置に主に使われる。
【０００９】
　しかし、各露光ユニット１１０と感光ドラム１２０との相対的な位置を考慮して露光開始タイミングを正確に制御しなければ、各色相のトナー画像が正確に重畳されず、良質のカラー画像が得られない。また、４つの露光ユニットと４つの感光ドラムとを備えなければならないので高価となる。
【００１０】
　このような問題があるため、比較的低速領域で動作するカラー画像形成装置においては、例えば一つの感光ドラムと一つの露光ユニットとを備えて各色相について露光、現像、転写を反復することによりカラー画像を形成するマルチパス方式が採用されている。マルチパス方式のカラー画像形成装置は、各色相に該当する現像器の配置及び切換え方式が異なるロータリ方式とスライダ方式とがある。
【００１１】
　先ず、ロータリ方式のカラー画像形成装置について図２を参照しながら説明する。図２はロータリ方式のカラー画像形成装置の構成を概略的に示したものである。図２に示すように、このカラー画像形成装置は、一つの感光ドラム２２０、感光ドラム２２０の表面に光を走査する一つの露光ユニット２１０、感光ドラム２２０に隣接するように配設される転写ベルト２４０及び回転するタレット２８０を備える。タレット２８０には４つの現像器２３０Ｃ，２３０Ｍ，２３０Ｙ，２３０Ｋが９０°角度に配されている。タレット２８０が９０°ずつ回転するにつれて４つの現像器２３０Ｃ，２３０Ｍ，２３０Ｙ，２３０Ｋが順に感光ドラム２２０に接近する。転写ベルト２４０の長さはカラー画像形成装置にて使用する用紙Ｓの最大長さと同じかそれよりさらに長くなければならない。
【００１２】
　ここで、図２に示すロータリ方式のカラー画像形成の動作を説明する。タレット２８０が回転してＣ現像器２３０Ｃが感光ドラム２２０に接近すれば、露光ユニット２１０によりＣ色相の画像情報に該当する光が感光ドラム２２０上を走査して静電潜像が形成される。それにより、現像器２３０Ｃに収容されたＣ色相のトナーが静電潜像に付着してＣ色相のトナー画像が感光ドラム２２０に形成され、このトナー画像が転写ベルト２４０に転写される。
【００１３】
　Ｃ色相のトナー画像が転写ベルト２４０に完全に転写されれば、タレット２８０が再び９０°回転してＭ現像器２３０Ｍが感光ドラム２２０に接近し、露光ユニット２１０によりＭ色相の画像情報に該当する光が感光ドラム２２０上を走査して静電潜像が形成される。それにより、現像器２３０Ｍに収容されたＭ色相のトナーが静電潜像に付着してＭ色相のトナー画像が感光ドラム２２０に形成され、このトナー画像が転写ベルト２４０に転写される。
【００１４】
　この時、転写ベルト２４０に先に形成されているＣ色相のトナー画像の先端と、感光ドラム２２０から転写ベルト２４０に転写され始めるＭ色相のトナー画像の先端とが正確に一致するように、転写ベルト２４０の循環速度を考慮しつつ、露光ユニット２１０から走査されるＭ色相の画像情報に該当する光の走査時期を制御する。
【００１５】
　かかる過程をＹとＫ色相についても反復して転写ベルト２４０上にＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋのトナー画像が重畳されて形成されれば、これを用紙Ｓに転写して定着させることによりカラー画像が得られる。
【００１６】
　次に、スライダ方式のカラー画像形成装置について図３を参照しながら説明する。図３はスライダ方式のカラー画像形成装置の構成を概略的に示したものである。図３に示すように、このカラー画像形成装置は、感光ベルト３２０の進行方向に配列された４つの現像器３３０Ｃ，３３０Ｍ，３３０Ｙ，３３０Ｋと、これら各現像器３３０Ｃ，３３０Ｍ，３３０Ｙ，３３０Ｋを選択的に水平方向に往復摺動させるカム３８０を備える。
【００１７】
　現像器３３０Ｃ，３３０Ｍ，３３０Ｙ，３３０Ｋは現像ローラ３３１が感光ベルト３２０から初期間隔Ｄｉだけ離間して配設されている。ここで、初期間隔Ｄｉは現像ローラに付着しているトナーが感光ベルトに付着するための間隔である現像ギャップＤｇより大きい値である。従って、各現像器３３０Ｃ，３３０Ｍ，３３０Ｙ，３３０Ｋが感光ベルト３２０と初期間隔Ｄｉ離間している時には現像器３３０Ｃ，３３０Ｙ，３３０Ｋから感光ベルト３２０にトナーが付着しない。
【００１８】
　しかし、画像を形成する時にはカム３８０を回転させ、選択された現像器（例えば図３に示す現像器３３０Ｍ）の現像ローラ３３１と感光ベルト３２０との間隔が現像ギャップＤｇになるように、上記現像器（例えば図３に示す現像器３３０Ｍ）を感光ベルト３２０方向に摺動させて接近させる。従って、選択された一つの現像器（例えば図３に示す現像器３３０Ｍ）にだけ現像が可能である。
【００１９】
　かかる構成により、カム３８０を選択的に作動させて多数の現像器３３０Ｃ，３３０Ｍ，３３０Ｙ，３３０Ｋを一つずつ選択的に感光ベルト３２０方向に摺動させて現像することにより、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ色相のトナー画像を転写ベルト３４０に形成し、これを用紙Ｓに転写させた後で定着させることにより、カラー画像が得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
　ところで、図２及び図３に示すような構成のマルチパス方式のカラー画像形成装置においては、選択されていない現像器のトナーが感光ドラムまたは感光ベルトに付着してカラー画像を汚染させることを防止するため、選択されていない現像器は感光ベルトまたは感光ドラムから現像ギャップＤｇより遠くなるように離間して設ける必要がある。そして、選択された一つの現像器だけが感光ドラムまたは感光ベルトと現像ギャップＤｇを有するように現像器を移動させなければならない。例えば図２に示すものではタレット２８０を回転させて現像器を移動し、図３に示すものではカム３８０を作動させて現像器を移動させている。従って、タレット２８０やカム３８０を作動させるために別途の駆動モータ（図示せず）を設けなければならない。この場合、感光ドラムなどを駆動するモータ（図示せず）と共用で使用しようとするならば、動力節減のためなども考慮する必要があるので、複雑な機構となってしまう。
【００２１】
　また、図２に示すタレット２８０の回転または図３に示すカム３８０の作動時には、騷音が発生することを避けられず、タレット２８０またはカム３８０の作動衝撃により駆動系（図示せず）の寿命が短縮されうるだけではなく、そのような作動衝撃はより高画質のカラー画像形成装置を実現するのにも障害になるおそれもある。
【００２２】
　そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、多数の現像器が回転または摺動作動させることなく、すなわち現像ローラと感光媒体との位置関係を変えることなく現像ギャップを維持したままカラー画像を形成することができるマルチパス方式のカラー画像形成装置及びカラー画像形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
　上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、感光媒体、前記感光媒体に光を走査して静電潜像を形成する露光ユニットと、前記静電潜像にトナーを供給してトナー画像に現像する現像ローラを含み、それぞれ異なる色相のトナーを収容して前記現像ローラが前記感光媒体との現像ギャップ分だけ離間して配置される多数の現像器と、前記多数の現像器の現像ローラに、トナーが前記現像ギャップを介して前記静電潜像に移動するようにする第１バイアス電圧と、前記現像ギャップを介したトナーの移動を遮断する第２バイアス電圧を選択的に印加する電源供給装置と、前記感光媒体に形成された前記トナー画像が転写される転写媒体とを含むことを特徴とするカラー画像形成装置が提供される。
【００２４】
　上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ａ）それぞれ異なる色相のトナーと現像ローラとを含む多数の現像器を前記現像ローラが前記感光媒体と現像ギャップほど離隔されて配する段階と、ｂ）帯電された前記感光媒体の表面に選択された色相の画像情報に対応する光を走査して静電潜像を形成する段階と、ｃ）選択された色相のトナーを収容している現像器の現像ローラに第１バイアス電圧を印加し、前記現像ギャップを介して前記静電潜像に前記選択された色相のトナーを供給してトナー画像を形成する段階と、ｄ）選択されていない現像器の現像ローラには第２バイアス電圧を印加して前記現像ギャップを介してトナーが移動することを遮断する段階と、ｅ）前記感光媒体に形成された前記トナー画像を転写媒体に転写する段階とを含み、前記ｂ）ないし前記ｅ）段階を前記多数の色相について反復して前記転写媒体にカラートナー画像を形成して前記カラートナー画像を用紙に転写して定着させることによりカラー画像を形成するカラー画像形成方法が提供される。
【００２５】
　このような発明によれば、第１及び第２バイアス電圧電圧の印加いかんにより現像器が選択されるので、従来のように多数の現像器が回転または摺動作動させる必要がない。これにより、従来のカラー画像形成装置のように現像器の摺動または回転運動による騷音が発生しない。さらに、現像器を摺動または回転させるための構造を省略できるため、駆動メカニズムを簡単に構成でき、装置の寿命を延長できる。また、一つの感光媒体、露光ユニットでカラー画像を形成できるだけでなく、現像器を摺動または回転させるための構造を省略できるので材料費も節減できる。さらにまた、装置内の作動部分を最小化して装置の振動による画質劣化を防止できる。
【発明の効果】
【００２６】
　本発明によれば、多数の現像器が回転または摺動作動させることなく、すなわち現像ローラと感光媒体との位置関係を変えることなく現像ギャップを維持したままカラー画像を形成することができるカラー画像形成装置及びカラー画像形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。図４は本実施形態にかかるカラー画像形成装置の構成を示す断面図である。
【００２８】
　図４に示すように、このカラー画像形成装置は、回転する感光ドラム４２０を中心に、帯電ローラ４７０、露光ユニット４１０、４つの現像器４３０Ｃ，４３０Ｍ，４３０Ｙ，４３０Ｋ、転写ベルト４４０、クリーニング装置４５０、除電ランプ４６０が配設されている。また、４つの現像器４３０Ｃ，４３０Ｍ，４３０Ｙ，４３０Ｋに電源を供給する電源供給装置４８０、用紙Ｓを供給するカセット４９５、前記用紙Ｓを転写ベルト４４０と接触させつつ移送させる転写ローラ４４５及び前記用紙Ｓに転写されたトナー画像を用紙Ｓに固着させる定着ユニット４９０を備える。
【００２９】
　本実施例では、感光媒体として金属製ドラム４２２の外周面に光伝導性物質４２１が塗布された感光ドラム４２０を使用しているが、これに限られるず、無限軌道を走行するベルト方式の感光ベルト（図示せず）を使用してもよい。金属製ドラム４２２は電気的に接地ＧＮＤされている。回転する感光ドラム４２０の外周面の線速度は転写ベルト４４０の循環速度と同一となるように設定されている。。
【００３０】
　本実施形態では感光ドラム４２０を均一な電位に帯電させるために帯電ローラ４７０が使用されているが、この帯電ローラ４７０の代わりにコロナ放電を利用する帯電器を使用してもよい。。帯電ローラ４７０が感光ドラム４２０の外周面と接触して回転しつつ電荷を供給することにより、感光ドラム４２０の外周面は均一な電位となる。帯電ローラ４２０により感光ドラム４２０の外周面に供給される電荷は（＋）電荷または（−）電荷であり、本実施形態では（−）電荷を供給して感光ドラム４２０の外周面を負電位に帯電させるようになっている。
【００３１】
　露光ユニット４１０は回転する感光ドラム４２０上に光を走査して外周面に静電潜像を形成する。本発明では一つの露光ユニット４１０を使用するので、Ｃ、Ｍ、Ｙ及びブラックＢ色相の画像情報を順次的に露光する。
【００３２】
　４つの現像器４３０Ｃ，４３０Ｍ，４３０Ｙ，４３０ＫはそれぞれＣ、Ｍ、Ｙ及びブラックＢトナーを収容し、が感光ドラム４２０の外周面に沿って配設されている。これら現像器は画像形成装置に着脱自在なカートリッジ式に構成されることが望ましい。
【００３３】
　図５は図４に示された現像器と感光ドラムとの位置関係を示す図である。図５では１つの現像器（例えば現像器４３０Ｃ）を代表的に示している。各現像器は電源供給装置４８０により電力が供給される。
【００３４】
　図５に示すように、各現像器４３０Ｃ，４３０Ｍ，４３０Ｙ，４３０Ｋは感光ドラム４２０に形成された静電潜像にトナーを供給する現像ローラ４３１、前記現像ローラ４３１にトナーを付着させる第１ローラ４３２、現像ローラ４３１に付着するトナー量を規制する規制手段４３３及び第１ローラ４３２と現像ローラ４３１とにトナーを供給する第２ローラ４３４を備える。上記現像ローラ４３１の材料は半導電性ゴムであることが望ましく、金属で構成してもよい。
【００３５】
　多数の現像器４３０Ｃ，４３０Ｍ，４３０Ｙ，４３０Ｋを配設するにあたり、各現像ローラ４３１を感光ドラム４２０の外周面と現像ギャップＤｇだけ離間して設ける必要がある。また、トナーは非磁性の成分トナーであり、本実施例では現像器４３０Ｃ，４３０Ｍ，４３０Ｙ，４３０Ｋ内で（−）電荷を帯びるように帯電されている。
【００３６】
　電源供給装置４８０は、現像ローラ４３１に第１バイアス電圧Ｖ１と第２バイアス電圧Ｖ２とを選択的に印加し、第１ローラ４３２に第３バイアス電圧Ｖ３を選択的に印加できるようになっている。第１バイアス電圧Ｖ１は、トナーを現像ギャップＤｇを介して感光ドラム上に形成された静電潜像に移動できる程度の電圧であり、第２バイアス電圧Ｖ２は現像ギャップＤｇを介したトナーの移動を遮断する程度の電圧である。上記各現像器のうち現像しようとする現像器の現像ローラ４３１に対しては第１バイアス電圧を印加し、それ以外の現像器の現像ローラ４３１に対しては第２バイアス電圧を印加する。
【００３７】
　このように、電源供給装置４８０により現像ローラ４３１に第１バイアス電圧Ｖ１と第２バイアス電圧Ｖ２とを選択的に印加することにより複数の現像器から現像動作を行う現像器を選択する。従って、本実施形態にかかるカラー画像形成装置においては、図２または図３に示すような従来のカラー画像形成装置とは異なり、複数の現像器が感光ドラムから現像ギャップＤｇだけ間隔を常に保持するように配設すれば足りる。すなわち、図２に示すようなタレット２８０や図３に示すようなカム３８０のように現像器を移動させる手段は必要としない。
【００３８】
　上記電源供給装置４８０からの第１バイアス電圧Ｖ１は、より具体的には現像ローラと静電潜像との間に電位差を形成することによりトナーが現像ギャップＤｇを横切って感光ドラム４２０の外周面に形成された静電潜像に付着して現像されるような電圧とすることが好ましい。選択された一つの現像器の現像ローラ４３１には第１バイアス電圧Ｖ１が印加される。本実施例では（−）に帯電されたトナーを使用し、第１バイアス電圧Ｖ１として直流バイアス電圧と交流バイアス電圧とを重畳して共に印加する。第１バイアス電圧Ｖ１が印加されれば、（−）に帯電されたトナーは現像ギャップＤｇを横切って静電潜像に付着する。
【００３９】
　第１バイアス電圧Ｖ１は、現像ギャップＤｇのサイズ、現像特性及び漏れ特性を考慮して決定される。現像特性はソリッド画像を印刷した後で現像ローラ４３１に残留するトナーの光学濃度により表され、漏れ特性は現像ローラ４３１と感光ドラム４２０間の現像ギャップＤｇ内で絶縁破壊が起きて現像ローラ４３１から感光ドラム４２０に漏れ電流が流れる第１バイアス電圧Ｖ１の大きさとして表される。現像特性を測定するためにはソリッド画像を印刷した後で現像ローラに残留するトナーを透明テープなどで離した後でそれを白紙に付けて濃度測定器を利用して光学濃度を測定する。濃度測定器としては、例えば
ＧｒｅｔａｇＭａｃｂｅｔｈ社の ＳｐｅｃｔｒｏＥｙｅを使用できる。
【００４０】
　ここで、本実施形態にかかるカラー画像形成装置を用いた実験により得られた上記現像特性を図面を参照しながら説明する。図６及び図７はそれぞれカラートナーＡとカラートナーＢとを使用して得られた現像特性を示すグラフである。また図８はカラートナーＡとカラートナーＢとを使用して漏れ電流特性を測定した結果を示したグラフである。ここで、Ｖｐｐは第１バイアス電圧Ｖ１のピーク・ツー・ピーク電圧をいう。カラートナーＡは（株）巴川製紙所で製造されたトナーであり、カラートナーＢは（株）東芝で製造されたトナーである。
【００４１】
　現像特性は、現像ローラ４３１に残留するトナーの光学濃度が低いほど良く、普通漏れ電流が発生しない限度内で現像特性による光学濃度が０．１以下になるように現像ギャップＤｇと第１バイアス電圧Ｖ１とを決定する。この時、現像ギャップＤｇが大きいほど第１バイアス電圧Ｖ１の大きさも大きくなるが、現像ギャップＤｇが過度に大きくなれば、トナーが現像ギャップＤｇを抜け出してカラー画像形成装置内に飛散する問題点が発生する。従って、現像ギャップＤｇは５０〜４００μｍの間で決定することが望ましい。
【００４２】
　上記実験結果から、現像ギャップＤｇのサイズ、現像特性及び漏れ特性を考慮して第１バイアス電圧Ｖ１を選定してみれば、例えば感光ドラム４２０の帯電電位は７５０Ｖとし、現像ローラ４３１に印加される第１バイアス電圧Ｖ１は矩形波であって直流電圧は４５０Ｖ、周波数は２ｋＨｚとできる。また、第１ローラ４３２に印加される第３バイアス電圧Ｖ３は第１バイアス電圧Ｖ１と同一にできる。
【００４３】
　次に、上記電源供給装置４８０からの第２バイアス電圧Ｖ２は、第１バイアス電圧Ｖ１とは反対に現像ギャップＤｇを介したトナーの移動を遮断する。選択されていない他の現像器の現像ローラ４３１には第２バイアス電圧Ｖ２が印加されるが、これは選択されていない現像器に収容されたトナーが感光ドラム４２０に付着する第１汚染を防止する一方、選択された現像器により感光ドラム４２０の静電潜像に付着したトナーが現像ギャップＤｇを横切って選択されていない他の現像器の現像ローラに付着する第２汚染を防止するためである。ここで、第２バイアス電圧Ｖ２の大きさは現像ギャップＤｇとの関係で実験的に再び理論的な計算により決定される。
【００４４】
　図９は現像ギャップＤｇのサイズにより第２バイアス電圧Ｖ２の大きさを変化させつつ第１汚染量を光学濃度として表示したグラフである。第１汚染量を測定するためにはホワイト画像を印刷する。ホワイト画像を印刷する場合には、感光ドラム４２０の表面に静電潜像が形成されないので、理論的には感光ドラム４２０にトナーが全く付着してはならない。しかし、第２バイアス電圧Ｖ２値により感光ドラム４２０に多少のトナーが付着しうる。感光ドラム４２０に付着したトナーを透明テープで取り除いた後でこの透明テープを白紙に付けて濃度測定系で光学濃度を測定する。濃度測定器としては、例えば
ＧｒｅｔａｇＭａｃｂｅｔｈ社の ＳｐｅｃｔｒｏＥｙｅを使用できる。
【００４５】
　本実施例では現像ギャップＤｇが１５０，２００μｍである場合についてだけ測定データがあるが、現像ギャップＤｇを変化させつつ実験をすれば、適用可能な多様な現像ギャップＤｇについての第２バイアス電圧Ｖ２の値が得られる。
【００４６】
　また、図１０は現像ギャップＤｇのサイズにより第２バイアス電圧Ｖ２の大きさを変化させつつ第２汚染量を光学濃度として表示したグラフである。第２汚染量を測定するためには１つの色相のソリッド画像を印刷した後で異なる色相のトナーを収容した現像器の現像ローラに付着した印刷された色相のトナーを透明テープで取り除いた後、その透明テープを白紙に付けて濃度測定系で光学濃度を測定する。この時、印刷された色相のトナーについての光学濃度を測定するために色フィルタを使用することが望ましい。濃度測定器としては、例えば
ＧｒｅｔａｇＭａｃｂｅｔｈ社の ＳｐｅｃｔｒｏＥｙｅを使用できる。
【００４７】
　図９及び図１０に示す実験結果から、与えられた現像ギャップＤｇについて印加さるべき第２バイアス電圧Ｖ２の大きさを決定する。本実施形態では、実験的にカラー画像形成装置で許容可能な画像汚染程度は光学濃度０．０３ほどと決定した。従って、図９及び図１０に示された実験結果から光学濃度０．０３以下を満足する現像ギャップＤｇと第２バイアス電圧Ｖ２とを選択する。図９及び図１０を参照すれば、現像ギャップＤｇが１５０μｍである場合に、第２バイアス電圧は−３００〜＋１０Ｖほどの間から選択され、現像ギャップＤｇが２００μｍである場合に、第２バイアス電圧は約−４００〜＋０Ｖほどの間から選択されうることが分かる。図９及び図１０に図示されていないが、選択可能な現像ギャップの範囲である５０〜４００μｍの間で第２バイアス電圧Ｖ２は、大体−６００〜＋５０Ｖほどの範囲内で選択されうる。第２バイアス電圧Ｖ２は電気的にフローティング状態とすることも可能である。上記実験によれば、現像ギャップＤｇが大きくなれば、有効な第２バイアス電圧Ｖ２の範囲は大きくなることが分かる。
【００４８】
　第２バイアス電圧Ｖ２を決定する理論的な方法についてさらに考察する。上述したようなトナー汚染が発生するのは、感光ドラム４２０と現像ローラ４３１間の電場の強さが感光ドラム４２０または現像ローラ４３１に形成されたトナー層内でのトナー相互間の付着力より大きい場合である。この電場の強さを臨界電場（Ｅｃ）という。もし、感光ドラム４２０と現像ローラ４３１間の電場の強さの絶対値が臨界電場値より大きければ、現像ローラ４３１から感光ドラム４２０に、またはその反対方向へのトナー汚染が発生する。
【００４９】
　従って、第２バイアス電圧Ｖ２の値は感光ドラム４２０と現像ローラ４３１間の電場の強さが−Ｅｃと＋Ｅｃ間になる範囲内で決定される。かかる理論的な構成によれば、第２バイアス電圧Ｖ２が大きさは感光ドラムに形成された感光層の厚さ、トナー層の厚さ、現像ギャップのサイズ、トナー層の電荷密度、感光層と現像ギャップＤｇ内の空気及びトナー層の比誘電率、感光ドラムの露光部位の電位など多様なパラメータの組み合わせにより理論的に計算できる。
【００５０】
　第３バイアス電圧Ｖ３は現像器内のトナーを現像ローラ４３１に付着させるためのものであり、第１バイアス電圧Ｖ１が印加されて静電潜像を現像する現像器の第１ローラ４３２にだけ印加され、第２バイアス電圧Ｖ２が印加された現像器の第１ローラ４３２には印加されないことが望ましい。このため、電源供給装置４８０は図５に示されたようなスイッチング手段Ｓ１を備える。前述の通り、第３バイアス電圧Ｖ３は第１バイアス電圧Ｖ１と同じ大きさにしてもよい。
【００５１】
　なお、転写ベルト４４０は感光ドラム４２０から順次伝えられる４種の色相Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋのトナー画像を重畳されるように収容して用紙Ｓに転写させる。本実施形態では転写媒体として転写ベルト４２０を使用しているが、転写ベルトの代わりに転写ドラム（図示せず）を使用してもよい。転写ベルト４４０の長さはカラー画像形成装置に使われる用紙Ｓの最大長さと同じか、それより大きくなければならない。
【００５２】
　クリーニング装置４５０は、転写過程を経た後、感光ドラム４２０の外周面に残留するトナーを除去する。クリーニング装置４５０として本実施形態のように感光ドラム４２０の外周面に接触するクリーニングブレード４５１を使用してもよく、クリーニングブレード４５１の代わりに感光ドラム４２０の外周面に接触して回転するクリーニングローラを使用してもよい。除電装置は一般的には除電ランプ４６０を使用する。除電装置により感光ドラム４２０の外周面に一定の光量の光を照射することにより感光ドラム４２０の表面電位を均一にすることができる。
【００５３】
　次に、本実施形態にかかるカラー画像形成装置によるカラー画像形成方法を説明する。なお、カラー画像情報はそれぞれＣ，Ｍ，Ｙ，Ｂ色相に該当する情報が混合されたものであり、本実施例ではＣ，Ｍ，Ｙ，Ｂの順序で画像を形成する。
【００５４】
　まず、帯電ローラ４７０により感光ドラム４２０の外周面が均一な電位に帯電され、露光ユニット４１０によりＣ色相の画像情報に該当する光信号が回転する感光ドラム４２０の外周面の光伝導性物質４２１に走査されると、光が走査された部分は抵抗が弱まりつつ導電体である金属製ドラム４２２を介して感光ドラム４２０の外周面に付着した電荷が抜け出る。従って、光が走査された部分とそうでない部分との間に電位差が発生し、これにより感光ドラム４２０の外周面に静電潜像が形成される。
【００５５】
　感光ドラム４２０が回転しつつ静電潜像がＣ現像器４３０Ｃに接近すれば、Ｃ現像器４３０Ｃの現像ローラ４３１が回転し始める。この時、残りの現像器４３０Ｍ，４３０Ｙ，４３０Ｂの現像ローラ４３１は回転しないことが望ましいが、それと異なり回転するようにしてもよい。電源供給装置４８０からＣ現像器４３０Ｃの現像ローラ４３１に第１バイアス電圧Ｖ１が印加される。第１バイアス電圧Ｖ１を決定する方法はすでに説明したので重複される説明は省略する。
【００５６】
　また、選択されていない残りの現像器４３０Ｍ，４３０Ｙ，４３０Ｂの現像ローラ４３１には第２バイアス電圧Ｖ２が印加され、選択されていない色相のトナーが静電潜像に付着することを防止する一方、静電潜像に付着した選択された色相のトナーが選択されていない残りの現像器４３０Ｍ，４３０Ｙ，４３０Ｂの現像ローラ４３１に付着することを防止する。なお、第２バイアス電圧Ｖ２を決定する方法は上述した通りである。こうして、Ｃ色相のトナーだけ現像ギャップＤｇを横切って感光ドラム４２０の外周面に形成されている静電潜像に付着してＣ色相のトナー画像が形成される。
【００５７】
　そして、感光ドラム４２０の回転によりＣ色相のトナー画像が転写ベルト４４０に接近すれば、転写ベルト４４０との電位差または接触圧力によりトナー画像が転写ベルト４４０に転写される。Ｃ色相のトナー画像が転写ベルト４４０に完全に形成されれば、次にＭ、Ｙ、Ｂ色相のトナー画像も前述の段階を経て転写ベルト４４０に重畳するように形成される。
【００５８】
　こうして、転写ベルト４４０に最後に転写されるＢ色相のトナー画像の先端が転写ベルト４４０と転写ローラ４４５とが対面する地点に到達する時に合わせ、用紙Ｓの先端が転写ベルト４４０と転写ローラ４４５とが対面する地点に到達するようにカセット４９５から用紙Ｓが供給される。用紙Ｓが転写ベルト４４０と転写ローラ４４５間を通過すればカラートナー画像が用紙Ｓに転写され、続けて定着ユニット４９０で熱及び圧力によりカラートナー画像を用紙Ｓに固着させてスタッカ４９６に排出することによりカラー画像形成が完了する。
【００５９】
　このような本実施形態にかかるカラー画像形成装置及びカラー画像形成方法によれば、従来のカラー画像形成装置のように現像器を回転または摺動させて移動させなくてもカラー画像の形成が可能である。これにより、従来のカラー画像形成装置のように現像器の摺動または回転運動による騷音が発生しない。さらに、現像器を摺動または回転させるための構造を省略できるため、駆動メカニズムを簡単に構成でき、装置の寿命を延長できる。また、一つの感光媒体、露光ユニットでカラー画像を形成できるだけでなく、現像器を摺動または回転させるための構造を省略できるので材料費も節減できる。さらにまた、装置内の作動部分を最小化して装置の振動による画質劣化を防止できる。
【００６０】
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
　本発明は、カラー画像形成装置を利用したプリンタや複写機に効果的に適用可能であり、特に一つの露光ユニットと感光媒体とを備えて各色相について露光、現像、転写を反復することによりカラー画像を形成するマルチパス方式の電子写真方式カラー画像形成装置及びカラー画像形成方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来のシングルパス方式のカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】従来のロータリ方式のカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】従来のスライダ方式のカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるカラー画像形成装置の実施形態を示す断面図である。
【図５】図４に示す１つの現像器と感光ドラムを拡大した図である。
【図６】カラートナーＡを使用した現像特性の実験結果を示した図である。
【図７】カラートナーＢを使用した現像特性の実験結果を示した図である。
【図８】カラートナーＡとカラートナーＢとを使用して漏れ特性を測定した結果を示す図である。
【図９】現像ギャップＤｇと第２バイアス電圧Ｖ２の大きさによる感光ドラムの第１汚染量を示す図である。
【図１０】現像ギャップＤｇと第２バイアス電圧Ｖ２の大きさによる現像ローラの第２汚染量を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
　４１０　　　露光ユニット
　４２０　　　感光ドラム
　４２１　　　光導電性物質
　４２２　　　金属製ドラム
　４３０Ｃ　　　現像器
　４３０Ｋ　　　現像器
　４３０Ｍ　　　現像器
　４３０Ｙ　　　現像器
　４３１　　　現像ローラ
　４４０　　　転写ベルト
　４４５　　　転写ローラ
　４５０　　　クリーニング装置
　４５１　　　クリーニングブレード
　４６０　　　除電ランプ
　４７０　　　帯電ローラ
　４８０　　　電源供給装置
　４９０　　　定着ユニット
　４９５　　　カセット
　４９６　　　スタッカ
　ＧＮＤ　　　接地
【図１】
2004062204.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004062204.tif 000007
【図６】
2004062204.tif 000008
【図７】
2004062204.tif 000009
【図８】
2004062204.tif 000010
【図９】
2004062204.tif 000011
【図１０】
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