(57)【要約】【課題】中間転写方式の画像形成装置において、複数色の現像剤で形成された中間転写体上の現像剤像を良好に一括して２次転写することができ、画像の濃度薄などの画像不良を防止することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】複数色の現像剤像を形成可能な像形成手段１０と、像形成手段１０から複数色の現像剤像が転写される中間転写体４０と、中間転写体４０上に形成された複数色の現像剤像を一括して転写材Ｐに転写する転写手段４２と、を有し、像形成手段１０は、少なくとも１つの像担持体２１と、回転して像担持体２１に対しそれぞれ異なる色の現像剤を供給する現像剤担持体２３ａを各々が備える複数の現像器２３と、を有する画像形成装置１００は、現像剤担持体２３ａの像担持体２１に対する周速比を複数の現像器間で変える構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色の現像剤像を形成可能な像形成手段と、前記像形成手段から複数色の現像剤像が転写される中間転写体と、前記中間転写体上に形成された複数色の現像剤像を一括して転写材に転写する転写手段と、を有し、前記像形成手段は、少なくとも１つの像担持体と、回転して前記像担持体に対しそれぞれ異なる色の現像剤を供給する現像剤担持体を各々が備える複数の現像器と、を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体の前記像担持体に対する周速比を前記複数の現像器間で変えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記複数の現像器が用いるそれぞれの現像剤の電気的抵抗に応じて、前記複数の現像器毎に前記周速比を変えることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数の現像器のうち電気的抵抗が相対的に小さい現像剤を用いる現像器における前記周速比を、電気的抵抗が相対的に大きい現像剤を用いる現像器における前記周速比よりも大きくすることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】
前記複数の現像器のうち少なくとも１つは黒色の現像剤を用いる黒色用現像器であり、該黒色用現像器における前記周速比を、他の現像器における前記周速比よりも大きくすることを特徴とする請求項１、２又は３の画像形成装置。
【請求項５】
前記黒色の現像剤は、カーボンブラックを含有することを特徴とする請求項４の画像形成装置。
【請求項６】
前記黒用現像器の前記現像剤担持体の周速は、他の現像器の前記現像剤担持体の周速の１０５％〜１３０％であることを特徴とする請求項４又は５の画像形成装置。
【請求項７】
前記中間転写体上に形成された複数色の現像剤像の、前記転写手段にて転写材に転写させる前の各色の現像剤の単位面積当りの電荷量が全色所定の範囲内に揃うように、前記複数の現像器のそれぞれにおける前記周速比が設定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像形成手段は、複数の像担持体を有し、各像担持体にそれぞれ異なる色の現像剤を供給するように前記複数の現像器が設けられおり、各像担持体上に形成した現像剤像を前記中間転写体上に順次に重ね合わせて転写することを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記像形成手段は、前記少なくとも１つの像担持体の１つに対して複数の現像器からそれぞれ異なる色の現像剤を順次に供給するように前記複数の現像器が設けられており、前記少なくとも１つの像担持体上に形成した現像剤像を前記中間転写体上に順次に重ね合わせて転写することを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像剤は、非磁性１成分現像剤であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【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、プリンタなどの電子写真方式などを利用した画像形成装置に関し、詳しくは像担持体上に形成した現像剤像を、中間転写体を介在させて、１次転写工程、２次転写工程を経て転写材に転写する中間転写方式を利用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、像担持体として、例えば円筒状の電子写真感光体（感光ドラム）上に形成した静電像を、現像手段にて現像剤を用いて可視像（現像剤像）とし、この可視像を転写材に転写して定着させて記録画像を得る電子写真方式を利用した画像形成装置がある。
【０００３】
近年、例えば電子写真方式を用いた画像形成装置は、高速化、高機能化、カラー化が進められており、各種方式の画像形成装置が提案されている。又、高速化という観点からは、異なる色の画像を形成する複数の画像形成部を直列に配置し、これらを同時に駆動することによって画像形成を行うインライン方式の装置の研究、開発が進んでいる。
【０００４】
インライン方式の装置は高速なカラー画像の形成が可能であることから、例えば高速印字の要望の高いビジネスユースなどにおいて極めて有用であると考えられる。
【０００５】
このインライン方式の画像形成装置には、中間転写体上に一旦複数色のトナー像を重ね合わせて１次転写し、これを一括して転写材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシートなどの上に２次転写して最終画像を形成する中間転写方式を用いるものがよく知られている。
【０００６】
一方、従来、１つの像担持体に対して複数の現像手段を設け、像担持体上に形成した静電像を順次所望の現像剤を収容した所定の現像器を用いて現像し、その現像剤像を中間転写体に１次転写する工程を繰り返して、中間転写体上に複数種類の現像剤から成る重ね合わせ像を形成した後、この現像剤像を一括して転写材に２次転写する方式の画像形成装置も広く用いられている。
【０００７】
中間転写方式であれば、搬送ベルトに転写材を搬送させて像担持体から直接トナー像を転写材に転写させる方式に比べて、転写材によらず良好なフルカラーのトナー像を得られる転写バイアスを選択できるため、複雑な制御を省くことができ、高画質を得ることができる。
【０００８】
又、像担持体にトナー像を形成する現像手段においては、主にトナーとキャリアとを備える２成分現像剤を用いる２成分現像方式に比べて、キャリアを用いない１成分現像方式の方が装置構成が簡単になり、コストが安いという利点がある。又、１成分方式の場合は現像手段、像担持体、清掃手段、帯電手段を一体化して容易にプロセスカートリッジを構成することができるので、メンテナンス性に非常に優れている。又、１成分現像方式であれば、現像器を単独で装置本体に対し着脱自在なカートリッジ（現像カートリッジ）とすることも容易である。
【０００９】
更に、現像手段として、現像剤担持体に弾性層を持った弾性ローラを使用して、これを像担持体に接触させて現像剤を供給する接触現像方式のものを使用すれば、非磁性トナーを用いた装置でも装置内への飛散トナーなどが少なく、画像の飛び散りも良好という利点がある。
【００１０】
上記従来の画像形成装置において、現像剤の帯電については、顔料を含む紛体に帯電量を制御するための材料を外添して帯電量を制御している。更に、現像剤担持体上には現像剤規制ブレードにより現像剤のコート量を制御しているが、高帯電量（トリボ）、均一帯電性を現像剤に付与する効果のある薄層にするため、現像剤規制ブレードの取り付け位置、当接圧、表面粗さの管理などを行っている。
【００１１】
一般に、カラー画像形成装置は、現像剤としてイエロー・マゼンタ・シアンの３原色トナーと、黒色（ブラック）トナーとを用いて、フルカラーの画像を形成する。更に多くの種類のトナーを用いることも提案されており、本発明はそのような画像形成装置においても適用可能であるが、以下、一般的な、現像剤としてブラックトナーと、ブラック以外の色としてイエロー・マゼンタ・シアンの３原色トナー（以下単に「カラートナー」という。）とを用いる場合について説明する。
【００１２】
上述のように、中間転写方式では、転写材を選ばないなどの優れた利点を有している。しかしながら、特に、ブラックトナーは、着色剤である顔料としてカーボンブラックを用いるのが一般的であり、このカーボンブラックの抵抗が相対的に低いため、ブラックトナーの帯電性は、他の色のトナーに比べて特に低い傾向がある。そのため、２次転写工程において、ブラックトナーは、カラートナーに対して、転写バイアスに対する転写性がずれている。
【００１３】
つまり、カラートナーは帯電量が高いので、最適な２次転写バイアスはブラックトナーよりも高くなる。そのため、例えばカラートナーに合わせた２次転写バイアスを用いた場合、ブラックトナーにとっては最適値よりも強いバイアスとなる。これにより、２次転写バイアスが中間転写体上のトナー像に作用せずに中間転写体に電流がリークすることによる、所謂、つき抜け画像となり、濃度薄となる場合がある。
【００１４】
逆にブラックトナーに合わせた２次転写バイアスを用いた場合には、カラートナーにとっては最適値よりも弱いバイアスとなり、２次転写後の濃度が薄くなる傾向がある。同時に、薄層でコートしているためブラックトナー像の濃度自体も薄くなる傾向となる。
【００１５】
このように、従来、全ての色のトナーに最適な２次転写バイアスを選択することが困難であった。
【００１６】
ここで、特許文献１には、複数のステーションが備える各感光ドラム上にそれぞれ形成したトナー像を、転写紙搬送シートにより搬送された転写紙に転写する構成の画像形成装置において、各ステーションが備える２成分現像方式を用いた現像器の現像スリーブの周速度を、ブラックステーションで他のステーションより速くすることが開示されている。しかし、斯かる従来技術は、中間転写方式の画像形成装置に関するものではなく、中間転写体上のトナーの電荷量を調整することについては何ら言及していない。
【特許文献１】特開平９−２２１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は上述の問題に鑑みて成されたものである。
【００１８】
つまり、本発明の目的は、中間転写方式の画像形成装置において、複数色の現像剤で形成された中間転写体上の現像剤像を良好に一括して２次転写することができ、画像の濃度薄などの画像不良を防止することのでき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】
【００１９】
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、複数色の現像剤像を形成可能な像形成手段と、前記像形成手段から複数色の現像剤像が転写される中間転写体と、前記中間転写体上に形成された複数色の現像剤像を一括して転写材に転写する転写手段と、を有し、前記像形成手段は、少なくとも１つの像担持体と、回転して前記像担持体に対しそれぞれ異なる色の現像剤を供給する現像剤担持体を各々が備える複数の現像器と、を有する画像形成装置において、前記現像剤担持体の前記像担持体に対する周速比を前記複数の現像器間で変えることを特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
本発明の一実施態様によると、前記複数の現像器が用いるそれぞれの現像剤の電気的抵抗に応じて、前記複数の現像器毎に前記周速比を変える。一実施態様では、前記複数の現像器のうち電気的抵抗が相対的に小さい現像剤を用いる現像器における前記周速比を、電気的抵抗が相対的に大きい現像剤を用いる現像器における前記周速比よりも大きくする。一実施態様では、前記複数の現像器のうち少なくとも１つは黒色の現像剤を用いる黒色用現像器であり、該黒色用現像器における前記周速比を、他の現像器における前記周速比よりも大きくする。前記黒色の現像剤は、カーボンブラックを含有するものであってよい。一実施態様では、前記黒用現像器の前記現像剤担持体の周速は、他の現像器の前記現像剤担持体の周速の１０５％〜１３０％である。
【００２１】
又、本発明の一実施態様によると、前記中間転写体上に形成された複数色の現像剤像の、前記転写手段にて転写材に転写させる前の各色の現像剤の単位面積当りの電荷量が全色所定の範囲内に揃うように、前記複数の現像器のそれぞれにおける前記周速比が設定される。
【００２２】
本発明において、前記像形成手段は、複数の像担持体を有し、各像担持体にそれぞれ異なる色の現像剤を供給するように前記複数の現像器が設けられおり、各像担持体上に形成した現像剤像を前記中間転写体上に順次に重ね合わせて転写するものであってよい。或いは、前記像形成手段は、前記少なくとも１つの像担持体の１つに対して複数の現像器からそれぞれ異なる色の現像剤を順次に供給するように前記複数の現像器が設けられており、前記少なくとも１つの像担持体上に形成した現像剤像を前記中間転写体上に順次に重ね合わせて転写するものであってよい。又、本発明において、前記現像剤は、非磁性１成分現像剤であってよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、中間転写方式の画像形成装置において、複数色の現像剤で形成された中間転写体上の現像剤像を良好に一括して２次転写することができ、画像の濃度薄などの画像不良を防止することができる。特に、カーボンブラックを用いて着色するブラックトナーの２次転写特性を、他の色と揃えることができるので、転写バイアスが大きすぎることによる、所謂、つき抜け現象などによる画像の濃度薄、或いは転写バイアスが小さすぎることによる濃度薄を良好に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２５】
実施例１
（画像形成装置全体構成）
図１は、本発明に係る画像形成装置の概略断面を示す。本実施例の画像形成装置１００は、装置本体１００Ａと通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部機器、或いは装置本体１００Ａに接続された原稿読み取り装置などから送信される画像情報信号に応じて、電子写真方式を利用して転写材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート、布などに記録画像を形成し出力可能な中間転写方式のフルカラーレーザビームプリンタである。
【００２６】
先ず、画像形成装置１００の概略全体構成及び動作について説明すると、画像形成装置は、図中矢印Ａ方向に駆動されて周回移動（回転）する無端状のベルト体とされる中間転写体（中間転写ベルト）４０を有する。そして、中間転写ベルト４０の周りに、中間転写ベルト４０に複数色の現像剤像を形成する像形成手段として、縦型に中間転写ベルト４０の回転方向上流側よりイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に、複数の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが設けられている。例えば、４色フルカラー画像を形成する場合、それぞれの画像形成部において形成されたトナー像は、中間転写ベルト４０を介して１次転写部材たる１次転写ローラ４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋが各像担持体２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋと対向する１次転写部Ｔ１において、１次転写バイアスが印加された１次転写ローラ４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの作用によって、中間転写ベルト４０上に静電的に１次転写され、中間転写ベルト４０上で重ね合わされたフルカラーのトナー像が形成される。
【００２７】
中間転写ベルト４０上に形成されたトナー像は、駆動される中間転写ベルト４０の表面の移動に伴って移動して、２次転写部材たる２次転写ローラ４２と中間転写ベルト４０との当接ニップ部（２次転写部）Ｔ２において、２次転写バイアスが印加された２次転写ローラ４２の作用によって、静電的に転写材Ｐに一括して２次転写される。転写材Ｐは、中間転写ベルト４０上のトナー像が２次転写部Ｔ２に到達するタイミングと同期して、転写材供給部５０の転写材収容部たるカセット５１から転写材供給ローラ５１などによって給紙、搬送されてくる。
【００２８】
その後、転写材Ｐは中間転写ベルト４０から分離されて定着手段６０に搬送され、ここで加熱手段を備えた定着ローラ６１、加圧ローラ６２によって加熱、加圧されて、転写材Ｐ上にトナー像が定着される。トナー像が定着された転写材Ｐは、転写材排出部７０の排出ローラ７１によって排出経路７２を経て、転写材排出部たるトレイ７３に排紙される。こうして、転写材Ｐ上に記録画像が形成されて、画像形成が完了する。
【００２９】
次に、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各部について更に詳細に説明する。尚、本実施例の画像形成装置１００では、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの基本構成及び基本動作は、その形成するトナー像の色が異なることを除いて共通であるので、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの画像形成部に属する要素であることを示すために図中符号に付した添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。
【００３０】
図２は画像形成部１０が備えるプロセスカートリッジ２０及び１次転写部Ｔ１近傍を拡大して示す。
【００３１】
本実施例では、各画像形成部１０は、像担持体たる図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される円筒状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム２１、帯電手段たる図中矢印Ｒ４方向に回転可能な帯電ローラ２２、現像手段たる現像器２３、像担持体のクリーニング手段たる清掃部材２４を備えており、１次転写部Ｔ１においては１次転写バイアスが印加され中間転写ベルト４０の裏面に当接する１次転写部材である１次転写ローラ４１が設けられている。帯電ローラ２２、清掃部材２４、感光ドラム２１は、クリーナ容器２５に支持されている。現像器２３は、現像容器２３ｅに、現像剤担持体たる現像ローラ２３ａ、現像剤規制部材たる現像ブレード２３ｂ、現像剤供給部材たる供給ローラ２３ｃ、現像剤攪拌部材２３ｄなどを備えている。
【００３２】
本実施例では、感光ドラム２１、帯電ローラ２２、現像器２３、清掃部材２４は、現像容器２３ｅとクリーナ容器２５とを一体的に結合してカートリッジ化してプロセスカートリッジ２０を構成することによって、装置本体１００Ａに対し着脱自在とされている。プロセスカートリッジ２０は、装置本体１００Ａが備えた、案内部材、位置決め部材などとされる装着手段８０を介して、取り外し可能に装置本体１００Ａに装着される。プロセスカートリッジ２０が適切に装置本体１００Ａに装着されると、装置本体側及びプロセスカートリッジ側の接点（図示せず）を介して、装置本体１００Ａが備えた電圧印加手段（図示せず）から帯電ローラ２２、現像ローラ２３ａなどにそれぞれ所定のバイアスを印加可能な状態となる。又、同様に、プロセスカートリッジ２０が適正に装置本体１００Ａに装着されると、装置本体側及びプロセスカートリッジ側の駆動伝達部材（図示せず）が連結され、装置本体１００Ａが備えた駆動源（図示せず）からの駆動がプロセスカートリッジ２０に伝達可能な状態となる。本実施例では、装置本体１００Ａが備える駆動源からの駆動は、駆動伝達部材を介して感光ドラム２１に伝達され、この駆動力が、ギア列などを介して現像器２３の現像ローラ２３ａ、供給ローラ２３ｃ、現像剤攪拌部材２３ｄなどに伝達されるようになっている。
【００３３】
尚、プロセスカートリッジの態様は、本実施例のものに限定されるものではなく、像担持体と、この像担持体に作用するプロセス手段として少なくとも現像手段を一体的にカートリッジ化するか、或いは更に帯電手段、クリーニング手段のうち少なくとも１つを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能にしたものであってよい。又、現像手段が単独で装置本体１００Ａに対して着脱可能なカートリッジ（現像カートリッジ）とされていてもよい。
【００３４】
現像容器２３ｅには現像剤として、本実施例では実質的に非磁性樹脂トナー粒子のみから成る（通常通り外添剤を有していてよい。）非磁性１成分現像剤（トナー）が格納され、クリーナ容器２５には１次転写工程後に感光ドラム２１上に残ったトナーや、再転写現象により１次転写部Ｔ１で中間転写ベルト４０から感光ドラム２１上に転移してきたトナー、その他、異物が清掃部材２４によって感光ドラム２１上より剥ぎ取られ格納される。
【００３５】
現像剤担持体である現像ローラ２３ａは、電気的に中抵抗の弾性層を有し、図中矢印Ｒ２方向、即ち、図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される感光ドラム２１と対向部にて同方向に回転駆動される。現像ローラ２３ａは、感光ドラム２１に当接して回転し、又所定のバイアスが印加されてトナーを感光ドラム２１に供給する。本実施例では、現像ローラ２３ａは、直径が１８ｍｍであり、ステンレスの芯金の周囲に、基層としてのウレタンゴム、その上の表層としてのカーボンを混ぜたウレタンゴムからなる弾性層を設けた多層構成とした。しかし、この限りではなく、芯金として、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属の円筒体を用い、弾性層の基層はＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材からなるものを用いても良く、また表層はエーテルウレタンやナイロンなどから構成されていても良い。
【００３６】
一方、現像剤供給部材である供給ローラ２３ｃは発泡弾性層を有し、現像ローラ２３ａに当接して図中矢印Ｒ１方向、即ち、図中矢印Ｒ２方向に回転駆動される現像ローラ２３ａと当接部にて逆方向に駆動される。現像剤として非磁性１成分現像剤を用いる場合、現像剤を磁気力によって現像剤担持体に供給することができないので、供給ローラ２３ｃは、現像ローラ２３ａに当接して回転することで、現像ローラ２３ａ上にコートされたトナーを剥ぎ取りながら現像容器２３ｅ内のトナーを現像ローラ２３ａに付着させている。本実施例では、供給ローラ２３ｃは、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属の芯金の周囲に弾性層としてウレタンフォームを設けた直径１８ｍｍのスポンジローラである。
【００３７】
現像剤規制部材である現像ブレード２３ｂは、金属製の弾性板に樹脂コートを施しており、当接圧と現像ブレード２３ｂの先端位置を調整して、高帯電量で、薄層のトナーコート（トナー層）を得ることができる。本実施例では、現像ブレード２３ｂは、ストレート形状のバネ弾性を有するリン青銅板に、現像ローラ２３ａとの当接面にナイロンをコートしたものとした。しかし、この限りではなく、リン青銅板の代わりにステンレス板を用いても良いし、現像ブレード２３ｂと現像ローラ２３ａとの当接面における金属板に、ナイロンではなくゴム材料などを接着又はコートしても良い。
【００３８】
図３は現像ローラ２３ａと現像ブレード２３ｂとの当接ニップ部Ｎを更に拡大して示したものである。現像ブレード２３ｂの先端よりニップ部Ｎの端までをニップ入口ＮＥと呼び、その長さをＮＥ長と呼ぶ。図４は現像ローラ２３ａ上のトナーコート量（Ｍ／Ｓ）（ｍｇ／ｃｍ2）とＮＥ長の関係を示したものである。同図から、ＮＥ長が大きいと、ニップ部Ｎへのトナーの取り込みが多くなり、トナーコート量（Ｍ／Ｓ）が大きくなることが分かる。しかしながら、トナーコート量（Ｍ／Ｓ）は大きくても、実際に帯電しているトナーは現像ローラ２３ａのトナーコートの下層（現像ローラ２３ａ側）のトナーであることはよく知られている。つまり、現像ローラ２３ａ上のトナーコートの上層（現像ブレード２３ｂ側）のトナーは帯電量が小さく、電界により現像、転写などの制御ができないので、カブリや転写不良の原因となる。そのため、トナーコート量（Ｍ／Ｓ）は小さくすることが好ましい。
【００３９】
次に、図５はトナーコート量（Ｍ／Ｓ）と現像ローラ２３ａ上トナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）（μＣ／ｍｇ）の関係を示したものである。同図から、トナーコート量（Ｍ／Ｓ）が小さいほどトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）が大きくなることが分かる。これは、前述した帯電の弱い現像ローラ２３ａ上のトナーコートの上層の部分が小さくなったことを示している。つまり、この現像ローラ２３ａ上のトナーは、トナーコート量（Ｍ／Ｓ）を小さくしたことにより均一に帯電されていると言える。
【００４０】
本実施例では、現像ブレード２３ｂは、ＮＥ長１．０ｍｍ、当接圧約３０ｇｆ／ｃｍ2に設定した。
【００４１】
現像ローラ２３ａ上のトナーコートは薄層であることが好ましいが、必要な画像濃度を得るために、適正なトナー量を供給すべく感光ドラム２１の周速（本実施例では１００ｍｍ／秒）に対して１５０％程度の周速比を持って回転駆動させている。この現像ローラ２３ａと感光ドラム２１との周速比については、後述して詳しく説明する。
【００４２】
ここで、本実施例の画像形成装置１００で用いた現像剤について説明する。
【００４３】
本実施例では、各画像形成部１０にて使用する現像剤として、負帯電性の非磁性１成分現像剤を用いている。トナーは、通常、結着樹脂を着色成分（顔料、染料）により着色したものである公知、任意のものを使用することができる。好ましくは、画像の高精細化などのために体積平均粒径５μｍ〜８μｍのものが好適に使用される。本実施例では、ブラックトナーは顔料としてカーボンブラックを含有する。
【００４４】
ここで、トナーの体積平均粒径は、次のようにして測定した。測定装置としてはコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用い、個数平均分布及び体積平均分布を出力するインターフェイス（日科機製）及びＣＸ−１パーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続し、電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。
【００４５】
測定法としては上記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布、個数平均分布を求める。これら求めた体積分布及び個数分布より体積平均粒径を得る。
【００４６】
図６を参照して、ブラックトナーの帯電特性を、マゼンタトナーの帯電特性との比較において説明する。図６は、現像ローラ２３ａ上にコートされたトナーを採取して、その帯電量と粒子数を測定したものをグラフにしたものであり、横軸はトナー粒子の帯電量であり、縦軸はその帯電量を持つ粒子数である。即ち、トナーの帯電量分布を表している。同図中の曲線１０１はマゼンタトナーの帯電量分布を表し、曲線１０２はブラックトナーの帯電量分布を表す。
【００４７】
ブラックトナーは、黒色を出すための代表的な顔料としてカーボンブラックを使用している。カーボンブラックを用いたトナーの体積抵抗率は他の色のトナーよりも低いため帯電量が小さくなることが知られている。このため、図６において曲線１０１（マゼンタトナー）と曲線１０２（ブラックトナー）とを比較すると、ブラックトナーの帯電量のピークは、マゼンタトナーの帯電量のピークよりも、帯電量が小さい方にある。これは、ブラックトナーの帯電量が小さくなっていることを示している。尚、本実施例では、カーボンブラックを使用していないマゼンタ以外のカラートナーであるシアントナー及びイエロートナーの帯電の傾向はマゼンタとほぼ同等である。従って、これらマゼンタ以外のカラートナーの帯電特性の図示及び説明は省略する。
【００４８】
（画像形成動作）
各画像形成部１０での画像形成動作を更に説明すると、画像形成時には、感光ドラム２１、現像ローラ２３ａ、供給ローラ２３ｃ、帯電ローラ２２の各部材は、上述のように図中矢印Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の方向に回転駆動される。帯電ローラ２２は、帯電バイアスが印加されると共に感光ドラム２１に圧接されて従動回転し、感光ドラム２１を所定の帯電電位に帯電させる。その後、帯電した感光ドラム２１の表面は、続いて通過する露光部で印刷画像に応じた露光Ｌを受け、感光ドラム２１の表面には静電像が形成される。本実施例では、露光手段（画像書き込み手段）たる各画像形成部１０に設けられたレーザビームスキャナ３０が、画像情報信号に応じてレーザ光を発し、プロセスカートリッジ２０の現像容器２３ｅとクリーナ容器２５との間に形成されたスリットＳを通して回転する感光ドラム２１の表面を走査露光する。
【００４９】
次に、感光ドラム２１に形成された静電像は、現像ローラ２３ａとの対向部（現像領域）に到達する。現像領域においては、現像バイアスとして本実施例では所定のＤＣバイアスが印加され、感光ドラム２１に当接して回転駆動される現像ローラ２３上のトナーが、感光ドラム２１上に形成された静電像に対応して感光ドラム２１へと転移し、感光ドラム２１上にトナー像が形成される。本実施例では、感光ドラム２１の帯電極性（負）と同極性に帯電したトナーを、感光ドラム２１上の露光により電位が減衰した部分に付着させる反転現像により、現像を行う。
【００５０】
次に、感光ドラム２１上に形成されたトナー像は、１次転写部Ｔ１において、感光ドラム２１と１次転写バイアスが印加された転写ローラ４１とにより形成される電界により、中間転写ベルト４０上に１次転写される。
【００５１】
各画像形成部１０では、それぞれの感光ドラム２１から転写されたトナー像が中間転写ベルト４０上でフルカラーの画像となるように同期をとって画像形成を行い、各感光ドラム２１上から中間転写ベルト４０へとトナー像を順次重ね合わせて１次転写する。こうして、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト４０上に形成される。
【００５２】
ところで、１次転写工程において１次転写ローラ４１に印加する１次転写バイアスは、電源を独立にしておけば、各色の１次転写部Ｔ１毎に最適なバイアスを印加することができる。１次転写バイアスは、１次転写ローラ４１の抵抗値に応じて制御を行うことが一般に行われているが、最適値はトナーの帯電性によっても若干影響を受けることはよく知られている。例えば、ブラックトナーの１次転写部Ｔ１では、ブラック以外の色の１次転写部Ｔ１よりも大きいバイアスを印加して最適な１次転写を行う。
【００５３】
次に、２次転写部Ｔ２において、２次転写部材たる２次転写ローラ４２に２次転写バイアスを印加して、中間転写ベルト４０上に一次転写されたフルカラートナー像を、転写材Ｐ上に一括して２次転写する。
【００５４】
前述したように、カーボンブラックを顔料として着色したブラックトナーは、カラートナーに比べて帯電量が小さい傾向がある。しかしながら、２次転写工程においては、１次転写のように全ての色のトナーの帯電量に応じて転写バイアスを制御できない。
【００５５】
つまり、カラートナーは帯電量が大きいので、最適な２次転写バイアスはブラックトナーよりも高くなる。そのため、例えばカラートナーに合わせた２次転写バイアスを用いた場合、ブラックトナーにとっては最適値よりも強いバイアスとなる。これにより、所謂、つき抜け画像となり濃度薄となる場合がある。
【００５６】
逆にブラックトナーに合わせた２次転写バイアスを用いた場合には、カラートナーにとっては最適値よりも弱いバイアスとなり、２次転写後の濃度が薄くなる傾向がある。同時に、薄層でコートしているためブラックトナー像の濃度自体も薄くなる傾向となる。
【００５７】
そこで、本実施例では、現像ローラ２３ａの感光ドラム２１に対する周速比を、複数の現像器間で変え、中間転写ベルト４０上の現像剤の電荷量を調整する構成とする。好ましくは、複数の現像器２３の内電気的抵抗が相対的に小さい現像剤を用いる現像器２３における周速比を、電気的抵抗が相対的に大きい現像剤を用いる現像器２３における周速比よりも大きくする。特に、本実施例では、現像剤としてカーボンブラックを用いて着色するブラックトナーを用いるブラック用現像器２３Ｋの現像ローラ２３ａＫの感光ドラム２１Ｋに対する周速比を、他の現像器、即ち、イエロー、マゼンタ、シアンのカラー用現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃの現像ローラ２３ａＹ、２３ａＭ、２３ａＣの感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃに対する周速比よりも大きくする。
【００５８】
現像ローラ２３ａの感光ドラム２１に対する周速比は、これに限定されるものではないが、現像ローラ２３ａが感光ドラム２１からの駆動を受ける場合にはギア比などの駆動伝達手段の構成を変更することで達成できる。又、ステッピングモータ等の独立の駆動源からの駆動により現像ローラ２３ａが駆動されている場合には、該駆動源のドライバを制御することにより、容易に現像ローラ２３ａの周速度を変更することができる。いずれも周知、慣用技術を用いて達成し得るので、周速度を変更する手段についてのこれ以上の詳しい説明は省略する。
【００５９】
以下、具体的な実験例を参照して、更に詳しく説明する。
【００６０】
（実験例１）
表１は、ブラック用現像器２３Ｋの現像ローラ２３ａＫの感光ドラム２１Ｋに対する周速比を変えて、中間転写ベルト４０に転写されたトナー像の単位面積当たりの電荷量（Ｑ／Ｓ）（μＣ／ｃｍ2）、転写材Ｐ上のカブリ、濃度、及びブラック用現像器２３Ｋの現像ローラ２３ａＫの長期使用に対する劣化度を示したものである。
【００６１】
ここでは、カラー用現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃの現像ローラ２３ａＹ、２３ａＭ、２３ａＣの感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃに対する周速比は固定し、又ブラック用現像器２３Ｋは、用いるトナーと、現像ローラ２３ａＫの感光ドラム２１Ｋに対する周速比を変える以外は、カラー用現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃと同一構成のままとした。
【００６２】
中間転写ベルト４０上のトナー像の単位面積当たりの電荷量（Ｑ／Ｓ）は、下記のような画像条件において、下記の装置、方法により測定した値とする。
【００６３】
中間転写ベルト４０上に１０ｍｍ×１０ｍｍのベタ画像を形成するように画像形成装置１００を動作させて、２次転写工程の前に画像形成装置１００を電源をＯＦＦするなどといった方法で中間転写ベルト４０上に１０ｍｍ×１０ｍｍのトナー像を形成する。その後、円筒濾紙を有する測定容器を用い、金属製の吸引口を取付け中間転写ベルト４０の表面上のトナー像を形成しているトナーを過不足無く一様に吸引出来るように吸引圧を調整しトナーを吸引する。この時吸引された現像剤の電荷Ｑを、６１６ディジタルエレクトロメーター（ＫＥＩＴＨＬＥＹ製）で測定する。電荷Ｑをトナー像の面積で割った値を単位面積当たりの電荷量（Ｑ／Ｓ）とする。
【００６４】
又、転写材Ｐ上のカブリ（定着後）の評価基準は、次の通りである。
○：ほとんどない
△：かぶっているが実用可
×：実用不可
【００６５】
又、転写材Ｐ上の画像濃度（定着後）の評価基準は、次の通りである。
○：均一なベタ濃度を得る事ができる
△：軽微なベタ濃度ムラはあるが実用可
×：実用不可  濃度ムラや濃度薄が悪い
【００６６】
更に、ブラック用現像器２３Ｋの現像ローラ２３ａＫの劣化の評価基準は、間欠プリントにより１００００ページ動作させた後に現像ローラ２３ａＫを調査した結果であり、評価基準は次の通りである。
○：問題なし
△：軽微のトナー融着はあるが、画像では認識できないレベル
×：トナー融着がひどく、画像でも確認できる。又、表層の剥がれの発生がある。
【００６７】
【表１】
2005077842.tif 000003
【００６８】
２次転写バイアスについては、ブラック以外のトナーに最適なバイアス（本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアンについて同一）を印加して画像の評価を行った。ここでは、２次転写部Ｔ２における転写バイアスを９００Ｖ印加した。
【００６９】
ブラック用現像器２３Ｋの現像ローラ２３ａＫの感光ドラム２１Ｋに対する周速比が上がると、中間転写ベルト４０上のブラックトナー像の単位面積当たりの電荷量（Ｑ／Ｓ）は増加する。カラー用現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃの現像ローラ２３ａＹ、２３ａＭ、２３ａＣについては、感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃに対する周速比を１５０％とすることにより、カラートナー像の単位面積当たりの電荷量（Ｑ／Ｓ）は、上記条件の２次転写バイアスにおいてこれらのトナーを良好に２次転写することのできる２０〜２２μＣ／ｃｍ2の範囲であった。本実施例の構成では、カラー用現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃについては、上記周速比１５０％を超えると、高帯電でないトナーの絶対量が増え、カブリなどが生じることがあった。
【００７０】
一方、転写材Ｐに転写されたブラック画像を観察したところ、十分な濃度を得るためには、ブラック用現像器２３Ｋの現像ローラ２３ａＫの感光ドラム２１Ｋに対する周速比を１５５％より大きく、より好ましくは１６０％以上とする必要があることが確認された。こうすることにより、ブラックトナーの中間転写ベルト４０上での単位面積当たりの電荷量（Ｑ／Ｓ）をカラートナーのそれに近づけ、即ち、揃えることができる。そして、最適な２次転写バイアスの範囲を近づけ、即ち、揃えることができる。
【００７１】
一方、ブラック用現像器２３Ｋの現像ローラ２３ａＫの感光ドラム２１Ｋに対する周速比を２００％以上にすると、高帯電量でないトナーの絶対量が増えるため、カブリの悪化が確認できた。更に、この周速を２００％以上とすると、感光ドラム２１Ｋ、供給ローラ２３ｃとの摺擦により、ブラック用現像器２３Ｋの現像ローラ２３ａＫの劣化が早まった。
【００７２】
従って、ブラック用現像器２３Ｋの現像ローラ２３ａＫの感光ドラム２１Ｋに対する周速比は、１５５％より大きく、２００％より小さくする。より好ましくはこの周速比は、１６０％以上、１９５％以下とする。即ち、カラー用現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃの現像ローラ２３ａＹ、２３ａＭ、２３ａＣの周速に対してブラック用現像器２３Ｋの現像ローラ２３ａＫの周速を、１０５％以上、１３０％以下とする。
【００７３】
斯かる周速比の範囲とすることにより、２次転写におけるフルカラー画像の観察結果を見てもブラックのつき抜けによる濃度ダウンが抑えられて、良好な画像を得ることが確認できた。
【００７４】
本実施例では、カラー現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃの現像ローラ２３ａＹ、２３ａＭ、２３ａＣの感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃに対する周速比を１５０％、ブラック用現像器２３Ｋの現像ローラ２３ａＫの感光ドラム２１Ｋに対する周速比を１７０％とすることにより全てのトナーの２次転写前の中間転写ベルト４０上での単位面積当たりの電荷量（Ｑ／Ｓ）を２０μＣ／ｃｍ2〜２２μＣ／ｃｍ2の範囲にほぼ均一に揃えた。これにより、更に良好に、カブリ、つき抜けなどがなく、画像濃度が重運な、極めて良好な結果を得ることができた。
【００７５】
以上、本実施例によれば、２次転写性を向上させ、高画質のカラー画像を形成することができる。即ち、上述のように、現像ローラ２３ａの感光ドラム２１に対する周速比を現像器間で変える構成とすることで、好ましくは、２次転写前の中間転写ベルト４０上でのトナー像のトナーの単位面積当たりの電荷量を、ブラックトナーとカラートナーとで所定の範囲内に揃えることができ、各色トナーの２次転写バイアスの最適値を揃えることができるので、複数色のトナーで形成された中間転写ベルト４０上のトナー像を良好に一括して２次転写することができる。特に、カーボンブラックを用いて着色するブラックトナーなど、電気的抵抗が他の色のトナーと大きく異なり、２次転写特性が他の色と大きく異なるトナーを用いる場合、そのトナーの２次転写特性を他の色と揃えることができるので極めて有用である。
【００７６】
尚、本実施例では、イエロー・マゼンタ・シアンのカラートナーは、同じ帯電特性を有するものとして、これら各色用の現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃの現像ローラ２３ａＹ、２３ａＭ、２３ａＣの感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃに対する周速比は同じとした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、各トナーの帯電特性に応じて、各色用の現像器２３毎に現像剤担持体２３ａ感光ドラム２１に対する周速比を変えることができる。これにより、好ましくは、２次転写工程前の各色（１次色）トナー像のトナーの単位面積当たりの電荷量が、全色所定の範囲内に揃うようにすることができ、各色トナーの２次転写バイアスの最適値を揃えることができる。
【００７７】
又、中間転写体は、本実施例ではベルト体であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、公知のものを任意に用いることができる。例えば、端部を形成する枠体にシートを張設して成るドラム型、或いは中空若しくは中実円筒状のドラム型などとされるものであってもよい。
【００７８】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。
【００７９】
実施例１においては、画像形成装置１００は、複数の像担持体を並置し、各像担持体から中間転写体に重ね合わせて順次１次転写したトナー像を、次いで転写材に一括して２次転写する、所謂、インライン方式の画像形成装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は斯かる態様に限定されるものではない。
【００８０】
図７は、本発明を適用し得る画像形成装置の他の例の概略断面構成を示す。尚、実施例１の画像形成装置１００と実質的に同一若しくは相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００８１】
図示の画像形成装置２００は、図中矢印方向に回転可能な感光ドラム２１を有する。感光ドラム２１の周囲には、帯電ローラ２２、レーザスキャナ３０、回転式現像装置（回転現像ユニット）９０、清掃部材２４などが配置される。又、感光ドラム２１に対向して中間転写ベルト４０が図中矢印方向に周回移動可能に配置されており、中間転写ベルト４０を介して感光ドラム２１に対向するように１次転写ローラ４１が設けられている。又、中間転写ベルト４０に離接可能な２次転写ローラ４２が設けられている。回転式現像装置９０は、現像器支持体たる回転体９１に、複数の現像器、ここでは、それぞれ現像剤としてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを収容した各色用の現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋを有する。そして、回転体９１を回転させることによって、所望の色用の現像器２３を感光ドラム２１に対向する位置（現像位置）に配置させ得るようになっている。感光ドラム２１、帯電ローラ２２、レーザスキャナ３０、回転式現像装置９０、１次転写ローラ４１によって中間転写ベルト４０に複数色の現像剤を形成する像形成手段を構成する。
【００８２】
斯かる構成において、実施例１にて説明した各画像形成部での画像形成プロセスと同様にして、帯電、露光工程が行われて、第１色目として例えばイエローの画像情報に応じた静電像が感光ドラム２１上に形成される。そして、この静電像を、現像位置に配置されたイエロー用の現像器２３Ｙによって現像し、イエローのトナー像とする。このトナー像は、次いで、１次転写部Ｔ１において回転する中間転写ベルト４０に１次転写される。
【００８３】
第２色目から第４色目についても上記同様に、帯電、露光、現像、１次転写が行われ、中間転写ベルト４０に各色重ね合わされたトナー像が形成される。このタイミングで２次転写ローラ４２が中間転写ベルト４０に当接し、次いで、中間転写ベルト４０上のトナー像を、記録材供給部（図示せず）から搬送された転写材Ｐ上に一括して転写する。
【００８４】
斯かる画像形成装置２００においても、実施例１の画像形成装置１００と同様に、例えば、現像剤として、非磁性１成分現像剤のブラックトナーと、イエロー・マゼンタ・シアンのカラートナーとを用いる場合、ブラックトナーとカラートナーとでは、帯電特性が異なる。そのため、２次転写部Ｔ２における転写性がブラックトナーとカラートナーとで大きく異なる。
【００８５】
そこで、実施例１と同様に、本発明を適用し、ここではブラック現像器２３Ｋの現像ローラ２３ａＫの感光ドラム２１に対する周速比を、カラー現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃの現像ローラ２３ａＹ、２３ａＭ、２３ａＣの感光ドラム２１に対する周速比よりも速くする。
【００８６】
これによって、実施例１にて説明したように、好ましくは、２次転写前の中間転写ベルト４０上でのトナー像のトナーの単位面積当たりの電荷量を、ブラックトナーとカラートナーとで所定の範囲内に揃えることができ、各色トナーの２次転写バイアスの最適値を揃えることができるので、複数色の現像剤に対し良好な２次転写を行うことができる。
【００８７】
又、１つの像担持体に対し複数の現像手段が設けられたセットを複数組有し、それぞれの像担持体から１つの中間転写体上に、複数種類の現像剤から成る重ね合わせ像を形成し、これを転写材に転写するものであっても上記同様本発明を適用することができる。用いるトナーの帯電特性、例えば、電気的抵抗に応じて、複数の現像手段間で現像剤担持体の像担持体に対する周速比を変えることで、典型的には、電気的抵抗の小さいトナーを用いる現像手段の現像剤担持体の像担持体に対する周速比を速くすることで、同じ効果を得ることができる。
【００８８】
以上、本実施例の構成によっても、実施例１と同様の効果を得ることができ、２次転写性を向上させ、高画質のカラー画像を形成することが可能となった。
【００８９】
尚、上述の実施例においては、現像剤は全て非磁性１成分現像剤であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、複数の現像器のうちいずれかが非磁性１成分現像剤を用い、いずれかが磁性１成分現像剤を用いる構成においても、トナーの転写特性、帯電特性に応じて、現像器の現像剤担持体の像担持体に対する周速比を現像器間で変えることにより、上記実施例と同様、全ての色の現像剤像に対して良好な２次転写を行うことができる。又、従来周知の、主に非磁性樹脂トナー粒子と、磁性キャリア粒子とを備える２成分現像剤を用いる場合にも、本発明を適用することができ、この場合、トナーの帯電特性、典型的にはトナー及び／又はキャリアの電気的抵抗（体積抵抗率）に応じて、現像器の現像剤担持体の像担持体に対する周速比を現像器間で変えることにより（トナー及び／又はキャリアの電気的抵抗が相対的に低い現像器について該周速比を増大させる）、上記実施例と同様、全ての色の現像剤像に対して良好な２次転写を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略縦断面図である。
【図２】図１の画像形成装置の画像形成部の拡大図である。
【図３】図１の画像形成装置における現像ローラと現像ブレードのニップ部の拡大図である。
【図４】現像ブレードのニップ入口の長さ（ＮＥ長）とトナーコート量（Ｍ／Ｓ）との関係を説明するためのグラフ図である。
【図５】トナーコート量（Ｍ／Ｓ）とトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）との関係を説明するためのグラフ図である。
【図６】ブラックトナーとマゼンタトナーの現像ローラ上でのトナーの帯電特性を説明するためのグラフ図である。
【図７】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略断面構成図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０                      画像形成部
２０                      プロセスカートリッジ
２１                      感光ドラム（像担持体）
２２                      帯電ローラ（帯電手段）
２３                      現像器（現像手段）
２３ａ                    現像ローラ（現像剤担持体）
２３ｂ                    現像ブレード（現像剤規制部材）
２３ｃ                    供給ローラ（現像剤供給部材）
２３ｄ                    現像剤攪拌部材
２３ｅ                    現像容器
２４                      清掃部材（クリーニング手段）
２５                      クリーナ容器
４０                      中間転写ベルト（中間転写体）
４１                      １次転写ローラ（１次転写部材）
４２                      ２次転写ローラ（２次転写部材）
６０                      定着装置
Ｐ                        転写材
【図１】
2005077842.tif 000004
【図２】
2005077842.tif 000005
【図３】
2005077842.tif 000006
【図４】
2005077842.tif 000007
【図５】
2005077842.tif 000008
【図６】
2005077842.tif 000009
【図７】
2005077842.tif 000010