(57)【要約】【課題】装置の大型化やコストアップすることなしに、トナー画像の転写時や定着時のトナーチリを防止することができる画像形成装置を実現する。【解決手段】感光体４上の静電潜像を黒トナーで現像して顕像化する現像装置１と、感光体４上の静電潜像をカラートナーで現像して顕像化する現像装置２を備え、２色以上の画像形成が可能な画像形成装置において、黒トナーの帯電量の絶対値をＡ［μＣ／ｇ］とし、カラートナーの帯電量の絶対値をＢ［μＣ／ｇ］としたときに、帯電量の比をＡ／Ｂ＝Ｃとした場合、黒トナーモード時の転写電流値Ｉ１に対して、カラートナーモード時の転写電流値Ｉ２を、Ｉ２＞Ｃ×Ｉ１の条件を満たす転写電流値に設定する。これにより転写紙上のトナーの帯電量を上げ、転写紙とトナーの静電付着力を大きくすることができ、定着時の水分蒸発によるカラートナーのトナーチリを防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上の静電潜像を黒トナーで現像して顕像化する現像装置と、前記像担持体上の静電潜像をカラートナーで現像して顕像化する現像装置を備えた画像形成装置において、
黒トナーの帯電量の絶対値をＡ［μＣ／ｇ］とし、カラートナーの帯電量の絶対値をＢ［μＣ／ｇ］としたときに、帯電量の比をＡ／Ｂ＝Ｃとした場合、黒トナーモード時の転写電流値Ｉ１に対して、カラートナーモード時の転写電流値Ｉ２を、
Ｉ２＞Ｃ×Ｉ１
の条件を満たす転写電流値に設定す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、
前記カラートナーを現像する現像装置が非磁性、非接触の1成分現像装置であり、カラートナーの最大転写効率時の転写率を１００％としたときに、７０〜８０％の転写率となる転写電流値をカラートナーの最適転写電流値とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
像担持体上の静電潜像を黒トナーで現像して顕像化する現像装置と、前記像担持体上の静電潜像をカラートナーで現像して顕像化する現像装置を備えた画像形成装置において、
２色画像形成時には、各色の単色画像形成時の現像条件を変更し、２色画像形成時の黒現像装置の現像条件を、黒トナー画像形成時の現像条件よりも現像能力が大きくなるような条件に変更すると共に、カラートナー現像装置の現像条件を、カラートナー画像形成時の現像条件よりも現像能力が小さくなるような条件に変更し、且つ２色画像形成時の転写電流値を、黒トナー画像形成時の最適転写電流値と、カラートナー画像形成時の転写電流値の間になるように設定した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、電子写真方式を用いて２色または多色の画像形成が可能な複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用い、感光体等の像担持体上の静電潜像を黒トナーで現像して顕像化する現像装置と、前記像担持体上の静電潜像をカラートナーで現像して顕像化する現像装置を備え、２色以上の画像形成が可能な画像形成装置が知られている（例えば特許文献１、特許文献２等参照）。
ここで、特許文献１に記載の２色画像形成装置では、１色目のトナーの粒経や、帯電量、２色目のトナーの帯電量などを規定し、且つ、各トナーに含まれている疎水性シリカの量を規定することにより、１色目のトナーが２色目の現像装置内に混入することを防止している。
また、特許文献２に記載の多色画像形成装置では、２色画像の赤、黒の色別の画像量をビデオ信号により積算し制御回路で色ごとの画像量により、画像比率、画像の重なり比率等を演算し、その結果により２色画像時の一括転写に対する最適転写電流値を決定している。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−６１３０６号公報
【特許文献２】特開平１０−７８６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２色画像形成装置において、１色目のトナーの帯電量と２色目のトナーの帯電量が大きく異なり、２色目のトナーの帯電量が非常に小さい場合、以下のような問題点がある。
１色目のトナーの最大転写効率となる最適転写電流値と、２色目のトナーの最大転写効率となる最適転写電流値が異なってしまう。すなわち、１色目のトナーは帯電量が高いため、転写電流を付加して転写紙に転写させた場合、静電付着力が大きいため、トナー定着時に発生する水分蒸発によるチリは発生しないが、２色目のトナーは帯電量が小さいため、小さい転写電流値で最大転写効率となる。しかしながら、このような転写電流値では、転写紙とトナーとの静電付着力が弱いため、トナー定着時の水分蒸発によりトナーチリが発生し、画像を著しく劣化させる。
【０００５】
前述の特許文献１に記載の２色画像形成装置によれば、１色目のトナーの粒経を体積平均粒経で１〜１０μｍとし、帯電量の絶対値を１０〜８０μＣ／gに規定し、１色目のトナーの帯電量が２色目のトナーの帯電量の２倍以上であり、且つ１色目のトナー中の疎水性シリカ（ＳｉＯ２）の含有量を２色目トナー中の疎水性シリカの含有量よりも少なくすることにより、２色目の現像装置内への１色目トナーの混入を防止する技術が記載されている。
この技術を用いることで、１色目のトナーの混入は防止できるが、２色目のトナーの定着時のトナーチリは防止できない。
【０００６】
また、別の問題としては、大きく帯電量の異なる２色のトナーを１括転写する場合、帯電量の違いにより転写性が異なってしまう。このため帯電量の大きな１色目トナーに合わせた転写電流値では、２色目トナーの画像チリが発生し、２色目トナーの帯電量に合わせた転写電流値では、１色目トナーの転写不良により、ベタ部や、ハーフトーン部が白抜けしてしまう問題点がある。
特許文献２に記載の多色画像形成装置によれば、２色画像の赤、黒の色別の画像量をビデオ信号により積算し、制御回路で色ごとの画像量により画像比率、画像の重なり比率などを演算し、その結果により２色画像の一括転写に対する最適電流値を決定している。
しかしながら、上記方法において同一画像比率でも、ベタやハーフトーン画像とライン画像では、転写性が異なるため、最適化は困難である。また、各色の画像量を積算するための積算回路や、制御回路を用いるため、コストアップとなる面を有している。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、装置の大型化やコストアップとなることなしに、トナー画像の転写時や定着時のトナーチリを防止することができる画像形成装置を提供することを目的とし、さらには、２色画像一括転写時の黒トナーの版画画像を防止でき、カラートナーのトナーチリを防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための手段として、本発明では以下のような構成を採用したものである。
本発明の第１の構成は、像担持体上の静電潜像を黒トナーで現像して顕像化する現像装置と、前記像担持体上の静電潜像をカラートナーで現像して顕像化する現像装置を備えた画像形成装置において、黒トナーの帯電量の絶対値をＡ［μＣ／ｇ］とし、カラートナーの帯電量の絶対値をＢ［μＣ／ｇ］としたときに、帯電量の比をＡ／Ｂ＝Ｃとした場合、黒トナーモード時の転写電流値Ｉ１に対して、カラートナーモード時の転写電流値Ｉ２を、
Ｉ２＞Ｃ×Ｉ１
の条件を満たす転写電流値に設定することを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の構成は、第１の構成の画像形成装置において、前記カラートナーを現像する現像装置が非磁性、非接触の1成分現像装置であり、カラートナーの最大転写効率時の転写率を１００％としたときに、７０〜８０％の転写率となる転写電流値をカラートナーの最適転写電流値とすることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の構成は、像担持体上の静電潜像を黒トナーで現像して顕像化する現像装置と、前記像担持体上の静電潜像をカラートナーで現像して顕像化する現像装置を備えた画像形成装置において、２色画像形成時には、各色の単色画像形成時の現像条件を変更し、２色画像形成時の黒現像装置の現像条件を、黒トナー画像形成時の現像条件よりも現像能力が大きくなるような条件に変更すると共に、カラートナー現像装置の現像条件を、カラートナー画像形成時の現像条件よりも現像能力が小さくなるような条件に変更し、且つ２色画像形成時の転写電流値を、黒トナー画像形成時の最適転写電流値と、カラートナー画像形成時の転写電流値の間になるように設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１の構成の画像形成装置では、黒トナーの帯電量の絶対値をＡ［μＣ／ｇ］とし、カラートナーの帯電量の絶対値をＢ［μＣ／ｇ］としたときに、帯電量の比をＡ／Ｂ＝Ｃとした場合、黒トナーモード時の転写電流値Ｉ１に対して、カラートナーモード時の転写電流値Ｉ２を、
Ｉ２＞Ｃ×Ｉ１
の条件を満たす転写電流値に設定することにより、転写紙上のトナーの帯電量を上げ、転写紙とトナーの静電付着力を大きくすることができ、定着時の水分蒸発によるカラートナーのトナーチリを防止することができる。
また、第２の構成の画像形成装置では、第１の構成の効果に加え、カラートナーを現像する現像手段が非磁性、非接触の1成分現像装置であり、カラートナーの最大転写効率時の転写率を１００％としたときに、７０〜８０％の転写率となる転写電流値をカラートナーの最適転写電流値とすることにより、トナーチリを防止することができる。
【００１２】
本発明の第３の構成の画像形成装置では、２色画像形成時には、各色の単色画像形成時の現像条件を変更し、２色画像形成時の黒現像装置の現像条件を、黒トナー画像形成時の現像条件よりも現像能力が大きくなるような条件に変更すると共に、カラートナー現像装置の現像条件を、カラートナー画像形成時の現像条件よりも現像能力が小さくなるような条件に変更し、且つ２色画像形成時の転写電流値を、黒トナー画像形成時の最適転写電流値と、カラートナー画像形成時の転写電流値の間になるように設定したことにより、２色画像一括転写時の黒トナーの版画画像を防止でき、カラートナーのトナーチリを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】
【００１３】
以下、本発明を実施するための画像形成装置の構成、動作及び作用を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略要部構成図であり、図中の符号１は第１現像装置、２は第２現像装置、３は転写装置、４は像担持体であるドラム状の感光体、５は第１帯電装置、６は第２帯電装置、７はクリーニング装置、８は除電装置、１０は現像ローラ、１１はブレード、１２は攪拌パドル、１３は攪拌ローラ、１４はトナー補給部、２０は現像ローラ、２１はブレード、２３はトナー供給ローラ、２４はトナー攪拌・搬送部材、２５はトナー補給部、３１は転写ベルト、３２は転写ベルト用クリーニングブレード、３３は駆動ローラ、３４は従動ローラ、３５は転写バイアス印加ローラ、３６は接離機構である。
【００１４】
図１において、感光体４の周辺には、第１帯電装置５が設けられており、感光体４を均一にマイナスに帯電する（帯電電位：Ｖｄ1＝−７５０Ｖ）。Ｌ１は第１光書き込み装置（図示せず）からのレーザ光であり感光体４上に静電潜像を形成する（潜像電位：ＶＬ1＝−５０Ｖ）。
第１現像装置１は黒トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を用いる２成分磁気ブラシ現像装置であり、第１光書き込み装置（図示せず）からのレーザ光Ｌ１により形成された静電潜像を黒トナーにて現像するものである（現像バイアス：Ｖｂ1＝−５５０Ｖが印加されている）。
【００１５】
第２帯電装置６はカラー画像を形成する時に用いるものであり、黒トナーにより顕像化された像の上から感光体４をさらにマイナス帯電するものである（帯電電位：Ｖｄ2＝−８００Ｖ）。Ｌ２は第２光書き込み装置（図示せず）からのレーザ光であり、カラー現像を行うための静電潜像が形成される（潜像電位：ＶＬ2＝５０Ｖ）。
第２現像装置２はカラートナーからなる１成分現像剤を用いる非磁性、非接触の１成分現像装置であり、第２光書き込み装置（図示せず）からのレーザ光Ｌ２により形成された静電潜像をカラートナー（例えば、赤トナー）により現像するものである（現像バイアスＶｂ2＝−６５０Ｖが印加されている）。
【００１６】
転写装置３は、中抵抗の無端状ゴムベルトよりなる転写ベルト３１と、転写ベルト３１を支張する駆動ローラ３３及び従動ローラ３４と、転写ベルト３１に転写バイアスを印加するための転写バイアス印加ローラ３５と、転写ベルト３１の表面を清掃するための転写ベルト用クリーニングブレード３２により構成されている。転写装置３の転写ベルト３１は、通常状態では、感光体４から離れた状態で維持されているが、転写動作を行う前に、接離機構３６により感光体４と接触した状態に配設される。
【００１７】
感光体４上に形成されたトナー像を転写する転写材（例えば、転写紙）は、図示していない給紙部から給紙手段により、画像形成動作にタイミングを取って転写部へと送られてくる。そして、転写装置３の転写ベルト３１と感光体４との転写ニップ部に搬送され、転写バイアス印加ローラ３５によって印加される転写電界により、２色のトナー像が転写紙に一括転写される（転写電流値＝７５μＡ）。トナー像が転写された転写紙は図示されない定着装置に搬送され、トナー像が転写紙に定着された後、図示しない排紙部に排紙される。一方、トナー像転写後の感光体４は、クリーニング装置７により残留トナーが除去され、除電装置８にて除電される。
【００１８】
本発明では、以上のような構成の画像形成装置において、黒トナーの帯電量の絶対値をＡ［μＣ／ｇ］とし、カラートナーの帯電量の絶対値をＢ［μＣ／ｇ］としたときに、帯電量の比をＡ／Ｂ＝Ｃとした場合、黒トナーモード時の転写電流値Ｉ１に対して、カラートナーモード時の転写電流値Ｉ２を、Ｉ２＞Ｃ×Ｉ１の条件を満たす転写電流値に設定するものである。
また、カラートナーを現像する現像装置２が非磁性、非接触の1成分現像装置であるとき、カラートナーの最大転写効率時の転写率を１００％としたときに、７０〜８０％の転写率となる転写電流値をカラートナーの最適転写電流値とするものである。
【００１９】
さらに本発明では、以上のような構成の画像形成装置において、２色画像形成時には、各色の単色画像形成時の現像条件を変更し、２色画像形成時の黒現像装置の現像条件を、黒トナー画像形成時の現像条件よりも現像能力が大きくなるような条件に変更すると共に、カラートナー現像装置の現像条件を、カラートナー画像形成時の現像条件よりも現像能力が小さくなるような条件に変更し、且つ２色画像形成時の転写電流値を、黒トナー画像形成時の最適転写電流値と、カラートナー画像形成時の転写電流値の間になるように設定するものである。
以下、本発明のより具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の第１の実施例を図２を用いて説明する。図２は、転写電流値に対する転写率を示したものである。１色目のトナー像（以後、黒トナー像と呼ぶ）の最大転写効率は転写電流値が３０〜５０μＡの範囲内に有るため、最適転写電流値Ｉ１は４０μＡである。また、５０μＡを過ぎると転写率は低下していき、８０μＡ以上では、転写紙上に転写されたトナーがチャージアップされ、逆帯電化されることにより転写紙から感光体に再び付着する現象（以後、版画画像と呼ぶ）が発生する。また、２色目のトナー像（以後、赤トナー像と呼ぶ）の最大転写効率は、３０μＡの転写電流をピークに下降していく。転写率だけを考えると、赤トナー像の最適転写電流値Ｉ２は３０μＡとなるが、このように低い転写電流値では、転写紙と赤トナーとの静電付着力が弱く、定着時に発生する転写紙水分の蒸発によりトナーチリが発生してしまう。そこで、トナーチリを防止するため、環境条件を変えて転写電流値を振り実験を行った結果、以下の表１のような結果を得た。
【００２１】
【表１】
2005091920.tif 000003
【００２２】
上記の実験結果から、黒トナーの帯電量の絶対値をＡ［μＣ／ｇ］とし、赤トナーの帯電量の絶対値をＢ［μＣ／ｇ］とし、帯電量の比をＡ／Ｂ＝Ｃとした場合、黒トナー像の最適転写電流値Ｉ１（例えば４０μＡ）に対して、赤トナー像の最適転写電流値Ｉ２を、
Ｉ２＞Ｃ×Ｉ１
の条件を満たす転写電流値に設定することで、赤トナーのトナーチリが防止できることを見出した。
また、温度センサーや湿度センサーのような検知手段を機内に有することにより、赤トナー像の転写電流値Ｉ２を環境に応じた最適値に切りかえる方式を用いると、さらに安定した画像を得ることができるが、この場合はコストアップとなるため、本実施例では帯電量比Ｃの最大となる３０℃、９０％の条件下での赤トナー像の最適転写電流値Ｉ２＝１３０μＡを固定条件とした。図２から判るように、転写電流値を高くすると転写率が低下するが、転写電流値が１００μＡ以降の転写率の低下カーブが寝ているため、実用上は問題の無いレベルである。
【００２３】
赤トナーのトナーチリ防止のための最適転写電流値を別の見方からすると、本実施例では、最大転写効率となるときの転写電流の転写率を１００％としたときに７０〜８０％の転写率となる転写電流値に設定することとなる。
すなわち、転写電流値が３０μＡの時の転写率９５％を１００としたときに、転写電流値１００μＡでは約７９％となり、１５０μＡでは約７１％となる。
図３に、転写電流値を振った場合の転写紙に転写された赤トナーの帯電量（絶対値）の関係を示す。最大転写効率を示す３０μＡでは、転写紙上の赤トナーの帯電量が１３μＣ／ｇ前後（縦線は数回測定したときのバラツキ幅を示す）となり、静電付着力が弱いことが判る。転写電流値を１００μＡにすると約３５μＣ／ｇとなり、黒トナー像の帯電量に近くなる。このように、赤トナーのトナーチリを防止するためには、転写電流を上げ、転写紙上の赤トナーの帯電量をチリ画像が発生しない黒トナー像の帯電量近くまで上げ、静電付着力を強くすることが必要となる。
【実施例２】
【００２４】
次に本発明の第２の実施例として、図１に示す構成の画像形成装置において、２色画像を形成するモードを例に取った実施例について説明する。
前述の画像形成装置の構成説明で示した第１現像装置１の現像バイアス−５５０Ｖ、第２現像装置２の現像バイアス−６５０Ｖはそれぞれ、単色画像形成モード時の現像バイアスである。それぞれの現像バイアスを用いて２色画像を形成すると、一括転写時に以下のような問題が発生する。つまり黒画像では、版画画像が発生する転写電流値に近くなるため、バラツキによっては版画画像が発生する。また、赤画像では赤トナーのトナーチリが発生してしまう。
【００２５】
このような不具合点を防止するため、本実施例では、２色画像形成時には、第１現像装置１の現像バイアスを黒トナー画像形成モード時よりも高くすることにより（例えば、現像バイアスＶｂ1’＝−６２０Ｖ印加）、黒トナーの現像量を増やし、版画現象が発生しても白抜け画像とならないだけの付着量としている。
一方、第２現像装置２の現像バイアスは、赤トナー画像形成モード時よりも低目の設定（現像バイアスＶｂ2’＝−５８０Ｖ印加）とし、赤トナーの付着量を減らして転写紙上の帯電量を上げることにより、転写電流値を赤トナー画像形成モード時の１３０μＡより下げても赤トナーのトナーチリを防止可能としている。
【００２６】
本来なら、トナーの帯電量が大きく異なる２色画像形成モード時の転写には、転写前帯電等によりトナーの帯電量を近くすることが必要となるが、転写前帯電装置が必要となり、この転写前帯電装置を設置するためのスペースやレイアウトを確保するために、装置が大型化する問題や、コストアップとなるなどの問題点を有している。
しかしながら、本実施例の構成では、２色画像形成時の第１現像装置１の現像条件を、黒トナー画像形成時の現像条件よりも現像能力が大きくなるような条件に変更すると共に、第２現像装置２の現像条件を、赤トナー画像形成時の現像条件よりも現像能力が小さくなるような条件に変更し、且つ２色画像形成時の転写電流値を、黒トナー画像形成時の最適転写電流値と、カラートナー画像形成時の転写電流値の間になるように設定したことにより、２色画像一括転写時の黒トナーの版画画像を防止でき、カラートナーのトナーチリを防止することができる。尚、上記の設定を用いることにより、若干、赤トナーのトナーチリの余裕度不足や、赤画像濃度が低下することはあるが、これは実用上問題ないレベルである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば２色以上の画像形成が可能な画像形成装置において、装置の大型化やコストアップすることなしに、トナー画像の転写時や定着時のトナーチリを防止することができ、また、２色画像一括転写時の黒トナーの版画画像を防止でき、カラートナーのトナーチリを防止することができるので、画質の良好な２色画像を形成できる画像形成装置を低コストに実現でき、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ等に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略要部構成図である。
【図２】本発明の画像形成装置における転写電流値と転写率の関係の一例を示す図である。
【図３】本発明の画像形成装置における転写電流値と転写紙上の赤トナー帯電量の関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      第１現像装置（黒トナー現像装置）
２      第２現像装置（カラートナー現像装置）
３      転写装置
４      感光体（像担持体）
５      第１帯電装置
６      第２帯電装置
７      クリーニング装置
８      除電装置
３１    転写ベルト
３２    転写ベルト用クリーニングブレード
３３    駆動ローラ
３４    従動ローラ
３５    転写バイアス印加ローラ
３６    接離機構
【図１】
2005091920.tif 000004
【図２】
2005091920.tif 000005
【図３】
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