画像形成装置
【課題】専用の回収装置を設けることなく、像担持体の反転カブリトナーが減少して、フルカラーモードにおけるブラックトナーの混色が目立たない画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成部１００Ｙが中間転写ベルト２４に転写したイエロートナー像の上に画像形成部１００Ｋがブラックトナー像を重ねて一次転写するフルカラーモードと、画像形成部１００Ｋのみが中間転写ベルト２４にトナー像を転写するブラック単色モードとを有する。フルカラーモードでは、ブラック単色モードよりも現像スリーブ３Ｋに印加される現像電圧の交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐが小さく設定される一方、現像スリーブ３Ｋの周速度は大きく設定される。
【解決手段】画像形成部１００Ｙが中間転写ベルト２４に転写したイエロートナー像の上に画像形成部１００Ｋがブラックトナー像を重ねて一次転写するフルカラーモードと、画像形成部１００Ｋのみが中間転写ベルト２４にトナー像を転写するブラック単色モードとを有する。フルカラーモードでは、ブラック単色モードよりも現像スリーブ３Ｋに印加される現像電圧の交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐが小さく設定される一方、現像スリーブ３Ｋの周速度は大きく設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材又は中間転写体に複数のトナー像を重ねて転写する画像形成装置、詳しくは帯電極性が反転したトナーに起因する混色を軽減する制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体に形成した静電像を帯電したトナーで現像してトナー像を形成する電子写真方式又は静電写真方式の画像形成装置が実用化されている。画像形成装置の現像装置は、帯電したトナーを担持した現像剤担持体に、直流電圧と交流電圧とを重畳した転写電圧を印加することにより、トナーを現像剤担持体から飛翔させて像担持体の静電像に静電気的に付着させる。
【０００３】
中間転写体や記録材搬送体の循環経路に、それぞれ像担持体を設けた複数の画像形成部が配置されたフルカラー画像形成装置が実用化されている。１つの像担持体で順番に形成した複数のトナー像を記録材搬送体に担持された記録材又は中間転写体に順番に重ねて転写するフルカラー画像形成装置も実用化されている。画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を転写するフルカラーモードと、ブラックのトナー像のみを転写するブラック単色モードとを設けて、種々の運転条件や画像形成条件を最適化してある。
【０００４】
特許文献１には、トナーの帯電極性と同極性に帯電させた像担持体を走査露光して露光部分の帯電電位を低下させ、低下部分にトナーを付着させる反転現像方式の画像形成装置が示される。ここでは、逆極性に帯電した反転トナーが非露光部に静電気的に付着したいわゆる反転カブリトナーを除去することが課題とされている。そして、非露光部よりも高い電位に帯電させた回収ローラを現像面に接触させて、反転トナーを非露光部から回収ローラへ静電気的に移動させている。
【０００５】
特許文献２には、イエロー、シアン、マゼンタの２成分現像剤を用いるロータリー現像器とブラックの磁性１成分現像剤を用いる固定現像器とを１つの感光ドラムに接して配置した画像形成装置が示される。共通の感光ドラムに現像器を切り替えて順番に形成したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像は、中間転写ドラムに順番に一次転写して重ね合わせた後に、記録材へ一括二次転写される。
【０００６】
特許文献３には、記録材搬送ベルトの上向き直線区間にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部を直列に配置した画像形成装置が示される。記録材搬送ベルトに吸着して搬送される記録材に対して、４つの画像形成部で各色トナー像が直接に転写して重ね合わせられる。
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−２３０６９３号公報
【特許文献２】特開２００３−２５５６６３号公報
【特許文献３】特開２００１−１８８３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フルカラーモードの画像形成時、像担持体に付着したブラックのかぶりトナーが他色のトナー像に混色すると最終的な画像の輝度が低下する。輝度差の大きいイエローのトナー像にブラックのかぶりトナーが混色すると、わずかな量でも、混色しない部分との輝度差が視覚的に目立つ結果となる。このため、ブラックのかぶりトナーは極力減らす必要がある。
【０００９】
しかし、特許文献１に示される回収ローラは、現像面を一様に転がって反転トナーを回収するので、露光部に形成されたトナー像にも接触して、電気的、機械的に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１０】
また、像担持体としての感光ドラムは、近年、直径３０ｍｍ程度にまで小径化され、感光ドラムの周囲には、帯電装置、露光装置、現像装置等が隙間無く配置されるため、専用の回収ローラを配置することは困難である。種々の駆動機構が入り組んだ感光ドラムの軸端空間に、感光ドラムに追従して回収ローラを回転させるためのモーターや連動機構を配置することはさらに困難である。
【００１１】
また、後述するように、反転トナーは、従来考えられていたように、現像剤の容器内で発生するばかりでなく、かなりの割合で、現像スリーブに担持された後、現像領域を通過する際に発生することが確認された。
【００１２】
そして、この現像スリーブ上での反転トナーは、カーボンを含むブラックトナーを高湿度環境で使用した際に発生し易くなることが確認された。
【００１３】
本発明は、この新たに発見された現像スリーブ上での反転トナーの発生を抑制することで、専用の回収装置を設けることなく、像担持体のかぶりトナーを実用レベルに減少させ得る画像形成装置を提供することを目的としている。また、像担持体のかぶりトナーを減らして、フルカラーモードにおけるブラックトナーの混色が目立たない画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の画像形成装置は、帯電したトナーを担持させた現像剤担持体に、交流成分を含む現像電圧を印加して像担持体に形成された静電像を現像してトナー像を形成する第１及び第２現像装置と、移動する転写媒体に対して、前記第１現像装置により形成されたトナー像、前記第２現像装置により形成されたトナー像の順番に、前記トナー像を静電気的に転写する転写装置とを有するものである。また、前記第１現像装置と前記第２現像装置の両方を用いて画像形成を行う第１モードと、前記第１現像装置と前記第２現像装置のうち前記第２現像装置のみを用いて画像形成を行う第２モードとを有する。そして、前記第２現像装置は、前記第１モードでは、前記第２モードよりも前記交流成分の振幅が小さい現像電圧にて現像可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の画像形成装置では、第１モードと第２モードとにおける反転トナーの転写環境の差を利用して、転写媒体へ転写される反転トナーを減少させる。転写装置は、本来、正規極性に帯電したトナーを像担持体から転写媒体へ静電気的に移動させるので、第２モードであれば、反転トナーは、同じ転写装置によって転写媒体へ静電気的には移動しない。反転トナーは、像担持体へ押し戻される方向に静電気的な力を受けるからである。
【００１６】
しかし、第１モードでは、転写媒体へ先に転写された正規極性に帯電したトナー像が反転トナーを静電気的に引き付けるので、両者が混ざり合って分離できなくなる。
【００１７】
そこで、第２モードでは、現像剤担持体から像担持体への反転トナーの移動は無視して、相対的に高い交流電圧を用いることにより、正規極性のトナーに対する高い現像効率を享受する。しかし、転写媒体へトナー像を重ねる第１モードでは、正規極性のトナーに対する多少の現像効率低下は我慢して、相対的に低い交流電圧を用いることにより、現像剤担持体から像担持体への反転トナーの移動量を大きく減らすことができる。後述するように、現像に用いる交流電圧を少し低下させることで、反転トナーの発生率は、正規極性のトナーの現像効率よりも劇的に低下するからである。
【００１８】
また、後述するように、正規極性のトナーの現像効率の低下は、現像剤担持体と像担持体との相対速度を高めることで、十分に相殺可能だからでもある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、現像に用いる交流電圧の振幅を低下させて像担持体に付着する反転トナーを減少させる限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００２０】
本発明は、中間転写体や記録材搬送体に沿って複数の画像形成部を配置した画像形成装置のみならず、１つの像担持体に沿って各色現像器を配置した画像形成装置でも実施できる。なお、中間転写体や記録材は、像担持体からトナー像を転写される物体と見なして、転写媒体と総称する。
【００２１】
本実施形態では、トナー像の形成に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を付加して、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００２２】
なお、特許文献１に示される画像形成装置の構成部材、電源、装置機器、制御等に関する一般的事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００２３】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の概略的な構成の説明図、図２は画像形成部の構成の説明図である。画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋを、中間転写ベルト２４の直線区間に配列した電子写真方式タンデム型フルカラープリンタである。画像形成装置１００は、接続された原稿読取装置又は通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じて、４色フルカラー画像を記録用紙、プラスチックフィルム、布等の記録材Ｐに形成する。
【００２４】
図１に示すように、画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を形成し、中間転写ベルト２４に連続的に転写して重ね合わせる。
【００２５】
中間転写体の一例である中間転写ベルト２４は、駆動ローラ２９、従動ローラ３３、および二次転写内ローラ３０に掛け渡して支持され、駆動ローラ２９に駆動されて図中矢印方向に循環する。二次転写外ローラ３１は、中間転写ベルト２４と搬送材８とを介して二次転写内ローラ３０に圧接して、中間転写ベルト２４と搬送材８との間に二次転写部を形成する。搬送材８は二次転写部を通過する不図示の循環経路で循環し、記録材Ｐを表面に吸着させて二次転写部を通過した後に、記録材Ｐを確実に中間転写ベルト２４から分離させる。
【００２６】
中間転写ベルト２４上のトナー像にタイミングを合わせて、不図示の記録材収納カセットから記録材Ｐが１枚ずつ取り出され、供給ローラ３２、搬送材８により二次転写部へ送り込まれる。電源Ｄ３１が二次転写外ローラ３１へ二次転写電圧を印加することにより、中間転写ベルト２４上の４色のトナー像は、重ねて挟持搬送される記録材Ｐの表面に一括二次転写される。４色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、搬送材８によって定着装置２５に搬送され、定着装置２５で加熱加圧されて、表面にフルカラー画像を定着される。
【００２７】
画像形成装置１００の装置本体に配置された画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋは、現像色が異なることを除いて、実質的に同一の構成を有する。従って、いずれの画像形成部に属するかを表すための添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して構成部材に参照符号を付した図２を参照して総括的に説明する。
【００２８】
図２に示すように、画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋは、図中矢印方向に回転駆動される円筒形の電子写真感光体であって、像担持体の一例である感光ドラム２８を有する。回転する感光ドラム２８の周囲には、帯電器２１、露光装置２２、現像器１、一次転写ローラ２３、ドラムクリーニング装置２６が固定して配置される。第１実施形態では、帯電させた感光ドラム２８の表面を露光して露光部分の電位を低下させ、電位が低下した部分に選択的にトナーを付着させる反転現像方式を採用している。
【００２９】
帯電手段の一例である帯電器２１は、電源Ｄ２１から負極性の駆動電圧を供給されて感光ドラム２８の表面を一様な負極性に帯電する。
【００３０】
露光手段の一例である露光装置２２（レーザースキャナ）は、半導体レーザー素子から出力させたレーザービームを回転ミラーで走査して感光ドラム２８の表面を軸方向に走査露光する。入力された画像信号に応じて半導体レーザー素子をＰＷＭ変調することにより、各色の分解画像における高濃度の画素は大きな面積が露光され、低濃度の画素は小さな面積が露光される。これにより、感光ドラム２８の表面には、各色の分解画像においてトナーが付着すべき部分の電位を低下させた静電像が形成される。
【００３１】
現像装置の一例である現像器１は、現像剤担持体の一例である現像スリーブ３の円筒面に、負極性に帯電したトナーを担持させて、感光ドラム２８の表面に形成された静電像を現像する。
【００３２】
現像スリーブ３は、制御部３５によって回転数が二段階に設定されるモータＭ３に駆動されて、感光ドラム２８と僅かな隙間を隔てて回転する。現像スリーブ３には、電源Ｄ３から負極性の直流電圧と交流電圧とを重畳した現像電圧が印加される。このとき、交流電圧に応答して現像スリーブ３から飛散した負極性のトナーが、直流電圧よりも正極性側に帯電した静電像の部分（図６参照）に付着する。これにより、感光ドラム２８の露光部分に正規極性のトナーが付着して反転現像されたトナー像が形成される。
【００３３】
転写装置の一例である一次転写ローラ２３は、中間転写ベルト２４を介して感光ドラム２８に圧接する。一次転写ローラ２３は、電源Ｄ２３から正極性の直流電圧（転写電圧）を印加されることにより、感光ドラム２８の表面の負極性のトナー像を引き付けて中間転写ベルト２４に移動させる。
【００３４】
制御手段の一例である制御部３５は、これらの部材、電源、装置を制御して第１モードの一例であるフルカラーモードと、第２モードの一例であるブラック単色モードとによる画像形成を実行する。
【００３５】
画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム２８の表面が帯電器２１によって一様に帯電される。次いで、感光ドラム２８は、露光装置２２から発せられる画像信号に対応したレーザー光により露光される。感光ドラム２８上の静電像は、現像器１によって顕像化され、可視像のトナー像となる。感光ドラム２８上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ２３に転写電圧を印加して、中間転写ベルト２４上に一次転写される。一次転写後に感光ドラム２８表面に残ったトナー（転写残トナー）はドラムクリーニング装置２６によってクリーニングされる。
【００３６】
フルカラーモードでは、この動作を画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋで順次行い、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を中間転写ベルト２４に一次転写して重ね合わせる。そして、二次転写内ローラ３０に二次転写電圧を印加することにより、中間転写ベルト２４上の４色のトナー像を、搬送材８上に担持されている記録材Ｐ上に一括二次転写する。
【００３７】
次いで、記録材Ｐは、搬送材８から分離され、定着手段としての定着装置２５に搬送される。定着装置２５によって、加熱、加圧されることで、記録材Ｐ上の４色のトナー像は溶融、混合されて、フルカラーの永久画像となる。その後、記録材Ｐは機外に排出される。二次転写部で転写しきれずに中間転写ベルト２４に残留したトナーは、ベルトクリーニング装置１８により除去される。これにより、一連の動作が終了する。
【００３８】
ブラック単色モードでは、画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃはトナー像を形成せず、画像形成部１００Ｋで形成したブラックのトナー像のみが中間転写ベルト２４に一次転写される。その後は、フルカラーモードと同様に記録材Ｐに二次転写されて定着される。
【００３９】
＜現像器＞
図３は現像器を正面側から見た断面図、図４は現像器の平断面図、図５は２成分現像剤中のトナーの帯電量分布の説明図である。現像器１には、非磁性トナ−と磁性キャリアとからなる２成分現像剤が収容されており、初期状態の現像剤中のトナー濃度は７％である。この値は、トナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成等で適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に限られるものではない。
【００４０】
図３に示すように、現像装置の一例である現像器１は、感光ドラム２８に対向した位置に形成された開口部２ｄに一部露出させて、感光ドラム２８に現像剤を搬送する現像スリーブ３を回転可能に配置している。第１実施形態では、第１現像装置はイエローの現像器１Ｙ、第２現像装置はブラックの現像器１Ｋに対応している。従って、現像器１Ｙと現像器１Ｋとの両方を用いて画像形成を行う第１モードはフルカラーモードに、現像器１Ｙと現像器１Ｋとのうち現像器１Ｋのみを用いて画像形成を行う第２モードはブラック単色モードに対応している。
【００４１】
現像剤担持体の一例である現像スリーブ３は、磁界発生手段である固定のマグネット４を内包すると共に非磁性材料で構成され、現像動作時には矢印方向に回転する。固定のマグネット４の隣接した同極性の磁極の一つである現像剤層厚規制極に対向させて、磁性体からなるドクターブレード１３が、現像スリーブ３と所定間隙をもって配置される。現像スリーブ３は、現像容器２内の２成分現像剤を、ドクターブレード１３によって層厚規制した層状に保持しながら現像領域に担持搬送する。現像スリーブ３は、マグネット４の磁極に応答して穂立ちして磁気ブラシに形成された２成分現像剤を感光ドラム２８と対向する現像領域に供給して、感光ドラム２８に接触させて、静電像を現像する。静電像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ３の回転にしたがって搬送され、現像剤収納部である現像容器２内に回収される。
【００４２】
現像時の現像スリーブ３には、上述した現像電圧として、交流電圧に直流電圧を重畳した振動バイアスが印加される。すなわち、現像スリーブには、交流成分を含む現像電圧が印加される。感光ドラム２８上に形成された潜像の暗部電位（非露光部電位）と明部電位（露光部電位）は、振動バイアス電圧の最大電位と最小電位の間に位置している。これによって、現像領域には、向きが交互に変化する交番電界が形成され、磁気ブラシに形成された現像剤のトナーとキャリアが激しく振動する。そして、トナーが現像スリーブ３およびキャリアの静電拘束力を振り切って、感光ドラム２８の静電像に潜像電位に対応した量で付着することにより、静電像が現像される。なお、ここで言う交流成分とは、一般的な交流電圧以外に、直流電圧を所定の周期でON/OFFスイッチングして得られる電圧の形態も含む。
【００４３】
振動バイアスの振幅（最大値と最小値の差であるピーク間電圧Ｖｐｐ）は、現像効率すなわち上記潜像電位をトナー電荷で埋める効率に大きく関連する。ピーク間電圧Ｖｐｐを大きくすると、電荷をもつトナーには、トナーとキャリア間の静電拘束力に勝る電界の力が加わり、キャリアから飛翔したトナーが多く存在できるため現像効率が上がる。逆にＶｐｐが下げると、上記静電拘束力によってトナーがキャリアに拘束される割合が高まって、現像に寄与できるトナー数が減るため現像効率が下がる。現像効率が下がると、濃度変動等の画像弊害が発生するため、一般にＶｐｐは良好な現像効率が得られる値に設定される場合が多い。本実施形態でのピーク間電圧Ｖｐｐの設定については、本出願に重要に関わる箇所であり、後に詳細に述べる。
【００４４】
現像容器２は、現像スリーブ３に沿って区画された現像スリーブ３に近い第１室である現像室２Ａと、現像スリーブ３から遠い第２室である攪拌室２Ｂとを備える。現像室２Ａには第１現像剤循環スクリュー２ａを、攪拌室２Ｂには第２現像剤循環スクリュー２ｂを配置して、現像スリーブ３と共通の駆動源であるモータＭ３によって駆動して回転させている。これにより、図４に示すように、２成分現像剤が現像剤循環経路２ｃを循環して混合攪拌される。循環方向は、攪拌室２Ｂ側（第２現像剤循環スクリュー２ｂ側）では手前側から奥側に向かう方向であり、現像室２Ａ側（第１現像剤循環スクリュー２ａ側）では奥側から手前側に向かう方向である。第２現像剤循環スクリュー２ｂ、第１現像剤循環スクリュー２ａは，シール壁１９によって回転自在に支持される。外壁２０の外側に第２現像剤循環スクリュー２ｂ、第１現像剤循環スクリュー２ａを現像スリーブ３と一体に回転させる歯車列が配置される。
【００４５】
図３に示すように、トナーボトル５には、補充用の未帯電トナーが充填されている。不図示の磁気センサーによって検知される２成分現像剤のトナー濃度が所定水準を割り込むと、供給スクリュー５ａが回転して、トナー供給口６から未帯電トナーを取り込み、図４に示される攪拌室２Ｂ側の補給場所へ供給する。未帯電トナーは、第２現像剤循環スクリュー２ｂによって現像剤と攪拌混合され、現像室２Ａ側へ移行する。現像室２Ａの２成分現像剤におけるトナー粒子の帯電量は、図５に分布Ｂとして示すように、ある一定の分布を持って広がっている。トナーボトル５から供給される未帯電トナー粒子の帯電量は、分布Ｃとして示した。未帯電トナーの帯電分布は、帯電量０近傍にピークをもつ分布Ｃを示しており、第２現像剤循環スクリュー２ｂによるキャリアとの攪拌混合により、分布Ｂと略同等の帯電分布に帯電される必要がある。
【００４６】
ここで、トナー粒子の帯電量は、ホソカワミクロン（株）のＥｓｐａｒｔアナライザーにて測定した。Ｅｓｐａｒｔアナライザーは、電場と音響場を同時に形成させた検知部（測定部）に試料粒子を導入し、レーザードップラー法で粒子の移動速度を測定して、粒径と帯電量を測定する装置である。装置の測定部に入った試料粒子は、音響場と電場の影響を受け、水平方向に偏倚しながら落下し、この水平方向の速度のビート周波数がカウントされる。カウント値は、コンピュータに割り込みで入力され、リアルタイムでコンピュータ画面に粒子径分布あるいは単位粒径当たりの帯電量分布が示される。そして、所定の個数分の帯電量が測定されると画面は停止し、その後、帯電量と粒子径の３次元分布や粒径別の帯電量分布、平均帯電量（クーロン／重量）などが画面に表示される。Ｅｓｐａｒｔアナライザーの測定部に試料粒子としてトナーを導入することで、トナーの帯電量を測定し、トナーの帯電性能から粒径と帯電量の関係を評価できる。
【００４７】
２成分現像剤中のトナーの帯電分布を測定する場合、測定対象となる２成分現像剤を電磁石等に保持させ、適正な強さのエアを吹きかけて、２成分現像剤中からトナーのみを分離した。これにより、キャリアとトナーが混合されている２成分現像剤中から試料粒子としてトナーのみをＥｓｐａｒｔアナライザーの測定部に導入できる。エア圧は、２成分現像剤中のキャリアを電磁石から分離させることなく、キャリアからトナーを分離させる適正水準に調整した。
【００４８】
未帯電トナーの帯電分布を測定する場合、測定対象となる未帯電トナーを薬さじに所定個数（Ｅｓｐａｒｔ測定個数、本実験では３０００個）以上載せ、適正な圧力のエアを吹きかけた。これにより、Ｅｓｐａｒｔアナライザーの測定部に未帯電トナーを試料粒子として導入できる。
【００４９】
＜フルカラーモードにおけるブラックトナーの混色現象＞
図６は潜像コントラストと現像コントラストの関係の説明図、図７は感光ドラムに形成される反転カブリトナーと中間転写ベルトに一次転写された反転カブリトナーとを比較した説明図である。図６には、感光ドラム２８に形成された静電像の画像部／非画像部の電位と、現像スリーブ３に印加する現像電圧の直流成分の絶対値をそれぞれ模式的に表している。上述したように、第１実施形態では、ネガ帯電された感光ドラム２８を露光して電位を低下させた部分にネガトナーを付着させてトナー像に可視化している。静電像の画像部／非画像部の電位差が潜像コントラストである。そして、潜像コントラストのうち、画像部側における現像電圧の直流成分との電位差が現像コントラストとなり、非画像部側における現像電圧の直流成分との電位差がかぶり取り電位となる。
【００５０】
一様にネガ極性を持つ正常な帯電分布（図５の分布Ｂ）のトナーは、画像部では、現像コントラストＶｃｏｎｔにより、感光ドラムへ押し付けられる方向に力を受け、現像動作が行われる。現像コントラストは、現像スリーブ３から露光部へ正常な帯電分布のトナーを移動させる駆動力となる。
【００５１】
一方、非画像部では、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋを受けることで、感光ドラム２８から引き離されて現像スリーブ３に戻される方向の力を受ける。このため、正常な帯電分布のトナーは、非画像部に対するトナー付着（所謂かぶり）が発生しづらい。
【００５２】
しかし、現像スリーブ３に担持されるトナーの帯電分布は、図５に示す分布Ａのようなポジ帯電も含んだ帯電分布になる場合がある。このような反転トナー（第１実施形態ではポジ）が発生した場合、図６に示すかぶり取り電位Ｖｂａｃｋによって、正常なネガトナーとは逆の方向に力を受ける。すなわち、反転トナー（ポジトナー）は、かぶり取り電位によって現像スリーブ３から分離して感光ドラム２８へ押し付けられる力を受けて、非画像部にトナー付着（いわゆる反転カブリ）が発生する。反転カブリが生じると、第１実施形態のように、各色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する際に混色問題が生じる。
【００５３】
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順にトナー像を一次転写する画像形成装置１００で、画像形成部１００Ｋの現像器１Ｋで反転カブリが発生した場合を想定する。このとき、ブラックのトナー像を中間転写ベルト２４に転写する際、中間転写ベルト２４上のイエローのトナー像に感光ドラム２８Ｋ上の非画像部が重なった部分で、イエローのトナー像にブラックの反転カブリトナーが混色する可能性がある。この理由は、以下による。
【００５４】
一次転写ローラ２３Ｋに印加される転写電圧は、正常な帯電状態のトナーを感光ドラム２８Ｋから分離して中間転写ベルト２４へ移動させ、反転トナーを中間転写ベルト２４から分離して感光ドラム２８Ｋへ移動させる。これにより、感光ドラム２８Ｋの画像部に付着したブラックのトナー像は、中間転写ベルト２４に一次転写され、非画像部に付着した反転カブリトナーは、感光ドラム２８Ｋに止まって中間転写ベルト２４には転写されない。
【００５５】
しかし、中間転写ベルト２４上にイエローのトナー像が存在している場合、感光ドラム２８Ｋの非画像部に付着した反転カブリトナーは、重ねて挟持搬送されるイエローのトナー像と極性が逆になっている。このため、クーロン力によって両者が一体に混ざり合うと一次転写ローラ２３Ｋに印加される転写電圧では分離できなくなる。イエローのトナー像のうち感光ドラム２８Ｋの非画像部に重なる部分にだけうっすらと反転カブリトナーが転写される結果、意図しない輝度境界が形成された混色画像が顕在化する。
【００５６】
上記の現象は、例にあげたイエローのトナー像上のブラックの反転トナーが視覚的に一番目立ちやすく問題になるが、マゼンタのトナー像やシアンのトナー像に対しても同様に発生している。図７の（ａ）、（ｂ）は、現像電圧の直流成分の設定に応じて感光ドラム２８に形成されるかぶりトナーと、中間転写ベルト２４に一次転写されるかぶりトナーがどのように変化するかを示している。横軸はかぶり取り電位Ｖｂａｃｋである。図７の（ａ）に示すように、感光ドラム２８Ｋ上に形成されるかぶりトナーは、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋの小さい領域では、低帯電トナーに起因する地かぶりと反転トナーに起因する反転カブリとが混在している。しかし、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋが、ある一定値を超えると、反転カブリが顕著に表れてくる。
【００５７】
図７の（ｂ）に示すように、ブラック単色モードでは、反転カブリトナーが中間転写ベルト２４に転写されないので、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋを大きくしても、かぶり現象は顕在化しない。
【００５８】
しかし、フルカラーモードにおいて、上流の画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃで形成されたトナー像上のかぶりは、破線で示すように、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋが大きくなるにつれて増えている。これは、ネガ性を持つトナー像に、ポジ性を持つ反転カブリトナーが静電的に吸着混在した状態で、中間転写ベルト２４に転写されることに起因する。ネガ性を持つトナー像に混在した反転カブリトナーは、二次転写部でも分離されることなく、一体に記録材Ｐへ二次転写されてしまう。しかし、反転カブリを回避するために、単純にかぶり取り電位Ｖｂａｃｋを小さめに設定すると、図７の（ｂ）に示すように、当然地かぶりが顕著に発生してしまう。
【００５９】
＜実施例１＞
図８は現像電圧の交流成分のピーク間電圧と反転トナーの発生量との関係の説明図、図９は現像電圧の交流成分のピーク間電圧と現像器の現像効率との関係の説明図である。図１０は現像スリーブの周速と現像効率との関係の説明図、図１１は現像電圧の交流成分のピーク間電圧と現像効率と現像スリーブの周速との関係の説明図である。
【００６０】
実施例１では、反転カブリが画像上に顕在化してしまう画像の重ね合わせを必要とするフルカラーモードと、画像の重ね合わせのないブラック単色モードとで現像器１の制御を切り替えている。これにより、特許文献１に示されるような専用の回収装置を設けることなく、反転カブリトナーが正常なトナー像の上に吸着転写される現象を解消して、良好な画像形成を可能にしている。
【００６１】
まず、反転カブリを引き起す反転トナーの発生原因について詳細に述べる。図４に示すように、未帯電トナーは、現像剤循環経路２ｃを経てキャリアに攪拌混合されることで、図５の分布Ｂに示す正常な帯電分布を付与されている。そして、現像スリーブ３Ｋによって現像領域へ運ばれる２成分現像剤に通常とは逆の極性をもった帯電不良トナーを含んでしまう多くの場合、現像器１Ｋの長期間の運転によってキャリアの帯電能が劣化し、攪拌によるトナーへの摩擦帯電が十分に機能していない。また、初期の現像剤では反転トナーの問題が発生する頻度は低く、キャリア寿命末期とみなして現像器１Ｋごと交換することで反転トナーの問題は十分に解消されていた。
【００６２】
しかし、本発明者の鋭意検討の結果、ブラック顔料として抵抗の低いカーボンを利用したブラックトナーを用いた場合、現像剤循環経路２ｃ以外でも反転トナーが発生し得ることが判明した。現像電圧の印加条件によっては、現像スリーブ３Ｋに担持された２成分現像剤中のネガトナーが現像領域を通過する過程でポジ反転する場合もあることが判明した。現像スリーブ３に対して感光ドラム２８の電位が相対的にマイナスになる電界（引き戻し現像電界）に晒されると、一様にネガ帯電されているトナーにポジ電荷が注入されて、一部にポジ側の極性をもつトナー（反転トナー）が発生する場合がある。
【００６３】
現像領域でポジ電荷が注入される現象は、現像電圧の交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐが大きい場合に顕著になり、その結果、ポジ反転するトナー量が増えて、反転カブリが目立ってくる。現像電圧として、直流成分に交流成分を重畳した矩形バイアスを用いる場合、直流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを大きくすると反転トナーが増加する。ピーク間電圧Ｖｐｐを大きく設定すると、現像領域でポジ反転するトナーが増加して、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋを大きくした場合の反転カブリ量が増えてしまう。逆に、ピーク間電圧Ｖｐｐを小さく設定すると、現像スリーブ３に担持された状態では、ポジ反転トナー量が少ないため、同じかぶり取り電位Ｖｂａｃｋでも反転カブリはほとんど発生しない。
【００６４】
図８にピーク間電圧Ｖｐｐの設定値と反転カブリ量についてのデータを示す。ここで、反転カブリ量は、Ｅｓｐａｒｔアナライザーを用いて測定した全トナー中の反転トナーの個数の割合（％）を示す。このデータ測定時、ドラム周速は、１００ｍｍ／ｓ、スリーブ周速を１３０ｍｍ／ｓに設定している。
【００６５】
図８に示すように、ピーク間電圧Ｖｐｐを１．２ｋＶ以下にすると、反転トナー量が著しく減少するので、中間転写ベルト２４上のトナー像と反転カブリトナーとの静電吸着による反転カブリは、ほとんど発生しない。なお、図８の測定結果は、スリーブ周速１３０ｍｍ／ｓ時のデータであるが、スリーブ周速を２００ｍｍ／ｓ程度まで高めてもほぼ同様の結果であった。現像領域の現像剤へ交流成分を印加することにより発生する反転カブリは、ポジ電荷注入によって起きるため、現像電圧の交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐとトナーの抵抗値に大きく依存する。
【００６６】
図９にピーク間電圧Ｖｐｐの設定値と現像器１の現像効率と測定した結果を示す。ここでは、測定時のドラム周速は１００ｍｍ／ｓ、スリーブ周速度は１３０ｍｍ／ｓに設定している。ピーク間電圧Ｖｐｐの大きさによって現像効率が左右されるので、ピーク間電圧Ｖｐｐは、良好な現像効率が得られる範囲に設定される。
【００６７】
図９に示すように、ピーク間電圧Ｖｐｐを上げるほど現像効率が高くなる。従って、図８の測定結果に基いてピーク間電圧Ｖｐｐの設定を低下させて、反転カブリの原因である現像領域におけるポジ電荷の流入を抑えると、いくぶん現像効率が損なわれる結果となる。
【００６８】
なお、現像効率の測定方法としては、まず、感光ドラム２８の画像部電位Ｖｌを測定し、その後、現像後のトナー電位Ｖｔを測定した。そして、画像部電位Ｖｌとトナー電位Ｖｔとの差分を、現像コントラストＶｃｏｎｔで除した比率を現像効率としている。従って、例えば現像後のトナー電位Ｖｔが、現像バイアスのＶｄｃに収束していれば、Ｖｌ−Ｖｔ＝Ｖｃｏｎｔになるため、現像効率（Ｖｌ−Ｖｔ）／Ｖｃｏｎｔは１００％になる。感光ドラム２８Ｋの表面電位、および現像したトナー像の表面電位は、Ｔｒｅｋ社製の表面電位計ＭＯＤＥＬ３４４と専用の測定プローブとを用いて測定した。
【００６９】
図１０は、感光ドラム２８Ｋの周速度を１００ｍｍ／ｓに固定して、現像スリーブ３Ｋの周速度を１１０〜１８０ｍｍ／ｓに変更して現像効率を測定した結果である。現像電圧の交流成分は１２ｋＨｚの矩形波、そのピーク間電圧Ｖｐｐは１．２ｋＶとした。
【００７０】
図１０に示すように、現像スリーブ３Ｋの周速度を上げると現像効率が上がることがわかる。この結果は、現像スリーブ３Ｋの周速度を上げると、現像領域に運ばれる単位時間当たりのトナー量が増えるため、同じピーク間電圧Ｖｐｐでも現像に寄与できる飛翔トナー数が増える分、現像効率を高めていると理解できる。また、この結果は、現像効率に関与するピーク間電圧Ｖｐｐの設定を下げても、その分、現像スリーブ３Ｋの周速度を高めて現像に関与するトナー量を補えば、現像効率を損なわないで済むことを意味している。
【００７１】
図１１は、現像スリーブ３Ｋの周速度を１３０ｍｍ／ｓから１６０ｍｍ／ｓに高めて、同様に、ピーク間電圧Ｖｐｐを変更して現像効率を測定した結果である。
【００７２】
図１１に示すように、現像スリーブ３Ｋの周速度が１３０ｍｍ／ｓのとき、ピーク間電圧Ｖｐｐを１．６ｋＶから１．２ｋＶに下げると、現像効率が１００％から９０％程度まで低下する。しかし、その分、現像スリーブ３Ｋの周速度を１６０ｍｍ／ｓに上げることで、現像効率がピーク間電圧Ｖｐｐを下げる前の１００％まで回復できることが理解される。
【００７３】
実施例１では、図８、図１１の特性を利用している。フルカラーモードとブラック単色モードとにおいて、現像器１の現像電圧のピーク間電圧Ｖｐｐと現像スリーブ３Ｋの周速度とを表１のように切り替えて設定する。これにより、現像効率の低下や現像剤の早期劣化等の弊害を生じることなく、反転カブリに起因する画像品質低下を抑制している。
【００７４】
【表１】
【００７５】
ブラックトナーは、顔料に抵抗の低いカーボンを用いているために現像時のトナー極性が反転しやすい傾向を持つ。そこで、反転トナーが中間転写ベルト２４上のトナー像に静電吸着されて反転カブリが目立ち易いフルカラーモードでは、現像電圧の交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを１．２ｋＶに設定した。これにより、ブラックの現像器１Ｋの現像スリーブ３Ｋが現像領域を通過する際のトナーの極性反転を抑制して、反転カブリを発生させないことを優先させた。そして、ブラック単色モードに比較して、ピーク間電圧Ｖｐｐを低下させたことによる転写効率の低下は、現像スリーブ３Ｋの周速度を１６０ｍｍ／ｓに高めて相殺した。
【００７６】
しかし、ブラック単色モードでは、現像領域で反転トナーがいくら発生しても中間転写ベルト２４にはほとんど転写されない。感光ドラム２８Ｋに反転カブリが発生しても、上述したように、一次転写に際して極性反転したポジトナーは感光ドラム２８Ｋへ戻る方向に力を受けるからである。このため、現像電圧の交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを高めの１．６ｋＶに設定して、転写効率を高め、現像スリーブ３Ｋの周速度を１３０ｍｍ／ｓに据え置くことを優先した。
【００７７】
フルカラーモードに比べてピーク間電圧Ｖｐｐを高めに設定しているため、現像スリーブ３Ｋの周速度が１３０ｍｍ／ｓでも現像効率はフルカラーモード時と同等を維持できる。更に現像スリーブ３Ｋの周速度を低く設定することで、画像一枚を出力する際に必要な現像スリーブ３Ｋの回転数が少なくなり、現像スリーブ３Ｋとドクターブレード（１３：図３）との隙間での摺擦に伴う現像剤劣化を軽減できる。
【００７８】
つまり、ブラック現像のピーク間電圧Ｖｐｐおよび現像スリーブ３Ｋの周速度の設定をフルカラーモードと等しくしても、ブラック単色モードでの反転カブリと現像効率に問題は発生しない。しかし、使用頻度が高いブラック単色モードで高めの周速度の設定を用いると、消費電力増や現像剤劣化のためランニングコストが上昇し、現像器１Ｋの寿命低下やメンテナンス間隔の短縮等の問題を引き起すので好ましくない。
【００７９】
なお、ブラック以外の他色の画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃについては、ブラックトナーに比べてトナー抵抗が高いため、高目のピーク間電圧Ｖｐｐでも帯電極性が反転し難い傾向を持つ。そこで、現像剤劣化の抑制等の観点から、現像スリーブ３Ｋの周速度を遅めの１３０ｍｍ／ｓとし、ピーク間電圧Ｖｐｐは１．６ｋＶに設定している。
【００８０】
以上説明したように、画像形成装置１００の画像形成部１００Ｋは、帯電したトナーを担持させた現像スリーブ３Ｋに、交流成分を含む現像電圧を印加して感光ドラム２８Ｋに形成された静電像を現像してトナー像を形成する現像器１Ｙ及び現像器１Ｋと、移動する中間転写ベルト２４に対して、現像器１Ｙにより形成されたイエロートナー像、現像器１Ｋにより形成されたブラックトナー像の順番に、トナー像を静電気的に転写する一次転写ローラ２３Ｙ、２３Ｋとを有する。また、現像器１Ｙと現像器１Ｋの両方を用いて画像形成を行うフルカラーモードと、現像器１Ｙと現像器１Ｋのうち現像器１Ｋのみを用いて画像形成を行うブラック単色モードとを有する。そして、現像器１Ｋは、第１モードでは、第２モードよりも交流成分の振幅の一例であるピーク間電圧Ｖｐｐ振幅が小さい現像電圧にて現像可能である。
【００８１】
現像器１Ｋで用いるトナーは、カーボンを顔料に含むブラックトナーである。現像器１Ｋの現像スリーブ３Ｋは、感光ドラム２８Ｋと隙間を隔てて回転する円筒面にブラックトナーを担持する。実施例１のフルカラーモードでは、ブラック単色モードよりも感光ドラム２８Ｋと前記円筒面との相対速度が大きく設定される。
【００８２】
画像形成装置１００は、中間転写ベルト２４の循環経路に沿って、それぞれに感光ドラム２８、現像装置１、および一次転写ローラ２３Ｋを備えた複数の画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋが配置される。最も下流に配置された画像形成部１００Ｋが、ブラックトナーによる前記トナー像を形成する。第１モードは、複数の画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋから中間転写ベルト２４へ前記トナー像を転写するフルカラーモードである。第２モードは、最も下流に配置された画像形成部１００Ｋのみが前記トナー像を形成して中間転写ベルト２４へ転写するブラック単色モードである。
【００８３】
実施例１は、専用の回収装置等を設けることなく、既存の構成を用いた簡単な制御の追加（図１２参照）のみで、ブラックの反転カブリトナーが他色のトナー像の上に吸着転写される現象を解消する。他に弊害なく色純度の高い明るい高品質な画像形成を行うことができる。
【００８４】
なお、フルカラーモードとブラック単色モードとにおけるピーク間電圧Ｖｐｐと現像スリーブ３Ｋの周速度との設定値は、一例として挙げたものであり、上記数値に限定されるものではない。少なくとも、フルカラーモードにおけるブラック現像のピーク間電圧Ｖｐｐは、反転カブリが発生しなくなるようブラックモードにおけるピーク間電圧Ｖｐｐに比較して低めに設定すればよい。そして、ピーク間電圧Ｖｐｐを低めにした分の現像効率低下を補うように、現像スリーブ３Ｋの周速度をブラックモードよりも高めに設定すればよい。これにより、実施例１と同等の効果が得られる。
【００８５】
好ましくは、フルカラーモードにおけるブラック現像のピーク間電圧Ｖｐｐは、ブラックモードよりも２０〜４０％程度低く設定し、現像スリーブ３Ｋの周速度は、ブラックモードよりも２０〜４０％程度高めに設定する。これにより、フルカラーモードにおける現像性を損なうことなく、反転カブリを防止でき、ブラックモードにおける現像剤の劣化、現像器１Ｋの寿命低下を抑制できる。
【００８６】
以上説明したように、実施例１によれば、フルカラー画像を形成する画像形成装置１００において、他色のトナー像の上にブラックの反転カブリトナーが転写される反転カブリが抑制される。これにより、ブラックの反転カブリトナーによる混色や、色味変動の発生を防止できる。高速の印刷能力、イメージ画像印刷、機体寿命等を損なうことなく、印刷画質も高品質で高精細なフルカラー画像形成装置を提供できる。
【００８７】
なお、実施例１では、図１に示すように、ブラックの画像形成部１００Ｋが最下流に配置されたタンデム型中間転写方式の画像形成装置１００を用いて説明したが、実施例１の適用は、これに限定されない。フルカラーモードにおけるブラックトナー像の転写時に、他色のトナー像が中間転写ベルトもしくは記録材に載っている、ブラック単色モードとフルカラーモードとを持つ画像形成装置であれば、実施例１を適用して同様の効果が得られる。
【００８８】
また、実施例１では、非磁性トナーと磁性キャリアとを主成分とした２成分現像剤を用いる現像装置を説明した。しかし、非磁性トナー或いは磁性トナーを主成分とした１成分現像剤を用いる画像形成装置でも、実施例１を適用して同様の効果が得られる。
【００８９】
＜実施例２＞
図１２は実施例２の制御のフローチャートである。実施例２は、図１〜図１１を参照して説明した第１実施形態の画像形成装置１００を用いて、実施例１で説明した制御の一部分のみを変更している。実施例２では、フルカラーモードとブラック単色モードとで実施例１で説明した設定（表１）を適用するか否かを運転環境の湿度情報に応じて判断する。
【００９０】
実施例１で説明したように、ブラックトナーの反転カブリ現象は、現像スリーブ３Ｋに担持されて現像領域を通過するブラックトナー粒子へのポジ電荷注入によって発生する場合がある。そして、ブラックトナー粒子へのポジ電荷の注入のし易さはトナー（現像剤）抵抗に依存している。
【００９１】
ところが、現像剤抵抗は、装置本体の運転環境の絶対湿度に大きく依存する。例えば、運転環境が高湿度になると、同じ現像剤を用いている場合でも、現像剤が水分吸収することによって現像剤抵抗が低下する。このため、ある湿度以上の条件においてのみ反転カブリが発生して、それ以下の低湿環境では反転カブリが実使用上、問題にならない場合も存在する。
【００９２】
そこで、実施例２では、図２に示すように、装置本体における現像器１の現像スリーブ３の近傍に湿度センサー９を配置している。制御部３５は、湿度センサー９の出力を検知して絶対湿度を測定する。そして、絶対湿度が予め定めた水準以上に高い場合のフルカラーモードについて、画像形成部１００Ｋに実施例１の制御を適用する。
【００９３】
図１２に示すように、画像形成が開始されると（Ｓ１１）、制御部３５は、ブラック単色モードかフルカラーモードかを判別する（Ｓ１２）。そして、ブラック単色モードであれば（Ｓ１２のＹｅｓ）、制御部３５は、無条件に表１のブラック単色モードの設定を適用する（Ｓ１５）。しかし、フルカラーモードであれば（Ｓ１２のＮｏ）、制御部３５は、湿度センサー９の出力を検知して絶対湿度が７０％の水準以上か否かを判別する（Ｓ１３）。
【００９４】
そして、絶対湿度が７０％以上の場合（Ｓ１３のＹｅｓ）には、実施例１と同様に、表１のフルカラーモードの設定を適用する（Ｓ１４）。しかし、絶対湿度が７０％に満たない場合（Ｓ１３のＮｏ）、表１のブラック単色モードの設定を適用する（Ｓ１５）。
【００９５】
実施例２では、トナーの電気抵抗を低下させる湿度の指標を検知する湿度センサー９を有する。そして、湿度が予め定めた７０％の水準に達しない場合には、フルカラーモードとブラック単色モードとでピーク間電圧Ｖｐｐが等しく設定される。
【００９６】
実施例２では、高湿度に起因して反転カブリが発生し易くなる湿度７０％の水準以上の場合にのみ、実施例１で行ったフルカラーモードの制御を画像形成部１００Ｋで実施する。水準以上でないそれ未満の湿度では、ブラック現像のピーク間電圧Ｖｐｐと現像スリーブ３Ｋの周速度を実施例１のブラック単色モードの設定に合わせる。このような湿度判断を加えることで、実施例１と同様の効果が得られるのはもちろんのこと、反転カブリが実質的に発生しない環境で現像スリーブ３Ｋの周速度を高めなくて済むため、不必要な現像剤劣化を防ぐことができる。
【００９７】
＜第２実施形態＞
特許文献２に示されるような画像形成装置でも、フルカラーモードとブラック単色モードとを実行可能とすれば、上述した実施例１または実施例２の制御を使用できる。これにより、フルカラーモードにおけるブラックトナーの反転カブリの抑制と、ブラック単色モードにおけるブラック現像器の現像スリーブの低速度化とを両立できる。
【００９８】
第２実施形態の画像形成装置は、イエロー、シアン、マゼンタの２成分現像剤を用いるロータリー現像器とブラックの磁性１成分現像剤を用いる固定現像器とを１つの感光ドラムに接している。そして、共通の感光ドラムに現像器を切り替えて順番に形成したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像は、中間転写ドラムに順番に一次転写して重ね合わせた後に、記録材へ一括二次転写される。
【００９９】
＜第３実施形態＞
特許文献３に示されるような画像形成装置でも、フルカラーモードとブラック単色モードとを実行可能とすれば、上述した実施例１または実施例２の制御を使用できる。これにより、フルカラーモードにおけるブラックトナーの反転カブリの抑制と、ブラック単色モードにおけるブラック現像器の現像スリーブの低速度化とを両立できる。
【０１００】
第３実施形態の画像形成装置は、記録材搬送ベルトの上向き直線区間にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部を直列に配置している。記録材搬送ベルトに吸着して搬送される記録材に対して、４つの画像形成部で各色トナー像が直接に転写して重ね合わせられる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】第１実施形態の画像形成装置の概略的な構成の説明図である。
【図２】画像形成部の構成の説明図である。
【図３】現像器を正面側から見た断面図である。
【図４】現像器の平断面図である。
【図５】２成分現像剤中のトナーの帯電量分布の説明図である。
【図６】潜像コントラストと現像コントラストの関係の説明図である。
【図７】感光ドラムに形成される反転カブリトナーと中間転写ベルトに一次転写された反転カブリトナーとを比較した説明図である。
【図８】現像電圧の交流成分のピーク間電圧と反転トナーの発生量との関係の説明図である。
【図９】現像電圧の交流成分のピーク間電圧と現像器の現像効率との関係の説明図である。
【図１０】現像スリーブの周速と現像効率との関係の説明図である。
【図１１】現像電圧の交流成分のピーク間電圧と現像効率と現像スリーブの周速との関係の説明図である。
【図１２】実施例２の制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 現像器
２ 現像容器
２Ａ 現像室
２Ｂ 攪拌室
２ａ 第１現像剤循環スクリュー
２ｂ 第２現像剤循環スクリュー
２ｃ 現像剤循環経路
３ 現像剤担持体（現像スリーブ）
５ トナーボトル
８ 搬送材
９ 検知手段（湿度センサー）
２１ 帯電器
２２ 露光装置
２３ 転写装置（一次転写ローラ）
２４ 中間転写ベルト
２６ ドラムクリーニング装置
２８ 像担持体（感光ドラム）
３５ 制御部
Ｐ 記録材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材又は中間転写体に複数のトナー像を重ねて転写する画像形成装置、詳しくは帯電極性が反転したトナーに起因する混色を軽減する制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体に形成した静電像を帯電したトナーで現像してトナー像を形成する電子写真方式又は静電写真方式の画像形成装置が実用化されている。画像形成装置の現像装置は、帯電したトナーを担持した現像剤担持体に、直流電圧と交流電圧とを重畳した転写電圧を印加することにより、トナーを現像剤担持体から飛翔させて像担持体の静電像に静電気的に付着させる。
【０００３】
中間転写体や記録材搬送体の循環経路に、それぞれ像担持体を設けた複数の画像形成部が配置されたフルカラー画像形成装置が実用化されている。１つの像担持体で順番に形成した複数のトナー像を記録材搬送体に担持された記録材又は中間転写体に順番に重ねて転写するフルカラー画像形成装置も実用化されている。画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を転写するフルカラーモードと、ブラックのトナー像のみを転写するブラック単色モードとを設けて、種々の運転条件や画像形成条件を最適化してある。
【０００４】
特許文献１には、トナーの帯電極性と同極性に帯電させた像担持体を走査露光して露光部分の帯電電位を低下させ、低下部分にトナーを付着させる反転現像方式の画像形成装置が示される。ここでは、逆極性に帯電した反転トナーが非露光部に静電気的に付着したいわゆる反転カブリトナーを除去することが課題とされている。そして、非露光部よりも高い電位に帯電させた回収ローラを現像面に接触させて、反転トナーを非露光部から回収ローラへ静電気的に移動させている。
【０００５】
特許文献２には、イエロー、シアン、マゼンタの２成分現像剤を用いるロータリー現像器とブラックの磁性１成分現像剤を用いる固定現像器とを１つの感光ドラムに接して配置した画像形成装置が示される。共通の感光ドラムに現像器を切り替えて順番に形成したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像は、中間転写ドラムに順番に一次転写して重ね合わせた後に、記録材へ一括二次転写される。
【０００６】
特許文献３には、記録材搬送ベルトの上向き直線区間にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部を直列に配置した画像形成装置が示される。記録材搬送ベルトに吸着して搬送される記録材に対して、４つの画像形成部で各色トナー像が直接に転写して重ね合わせられる。
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−２３０６９３号公報
【特許文献２】特開２００３−２５５６６３号公報
【特許文献３】特開２００１−１８８３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フルカラーモードの画像形成時、像担持体に付着したブラックのかぶりトナーが他色のトナー像に混色すると最終的な画像の輝度が低下する。輝度差の大きいイエローのトナー像にブラックのかぶりトナーが混色すると、わずかな量でも、混色しない部分との輝度差が視覚的に目立つ結果となる。このため、ブラックのかぶりトナーは極力減らす必要がある。
【０００９】
しかし、特許文献１に示される回収ローラは、現像面を一様に転がって反転トナーを回収するので、露光部に形成されたトナー像にも接触して、電気的、機械的に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１０】
また、像担持体としての感光ドラムは、近年、直径３０ｍｍ程度にまで小径化され、感光ドラムの周囲には、帯電装置、露光装置、現像装置等が隙間無く配置されるため、専用の回収ローラを配置することは困難である。種々の駆動機構が入り組んだ感光ドラムの軸端空間に、感光ドラムに追従して回収ローラを回転させるためのモーターや連動機構を配置することはさらに困難である。
【００１１】
また、後述するように、反転トナーは、従来考えられていたように、現像剤の容器内で発生するばかりでなく、かなりの割合で、現像スリーブに担持された後、現像領域を通過する際に発生することが確認された。
【００１２】
そして、この現像スリーブ上での反転トナーは、カーボンを含むブラックトナーを高湿度環境で使用した際に発生し易くなることが確認された。
【００１３】
本発明は、この新たに発見された現像スリーブ上での反転トナーの発生を抑制することで、専用の回収装置を設けることなく、像担持体のかぶりトナーを実用レベルに減少させ得る画像形成装置を提供することを目的としている。また、像担持体のかぶりトナーを減らして、フルカラーモードにおけるブラックトナーの混色が目立たない画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の画像形成装置は、帯電したトナーを担持させた現像剤担持体に、交流成分を含む現像電圧を印加して像担持体に形成された静電像を現像してトナー像を形成する第１及び第２現像装置と、移動する転写媒体に対して、前記第１現像装置により形成されたトナー像、前記第２現像装置により形成されたトナー像の順番に、前記トナー像を静電気的に転写する転写装置とを有するものである。また、前記第１現像装置と前記第２現像装置の両方を用いて画像形成を行う第１モードと、前記第１現像装置と前記第２現像装置のうち前記第２現像装置のみを用いて画像形成を行う第２モードとを有する。そして、前記第２現像装置は、前記第１モードでは、前記第２モードよりも前記交流成分の振幅が小さい現像電圧にて現像可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の画像形成装置では、第１モードと第２モードとにおける反転トナーの転写環境の差を利用して、転写媒体へ転写される反転トナーを減少させる。転写装置は、本来、正規極性に帯電したトナーを像担持体から転写媒体へ静電気的に移動させるので、第２モードであれば、反転トナーは、同じ転写装置によって転写媒体へ静電気的には移動しない。反転トナーは、像担持体へ押し戻される方向に静電気的な力を受けるからである。
【００１６】
しかし、第１モードでは、転写媒体へ先に転写された正規極性に帯電したトナー像が反転トナーを静電気的に引き付けるので、両者が混ざり合って分離できなくなる。
【００１７】
そこで、第２モードでは、現像剤担持体から像担持体への反転トナーの移動は無視して、相対的に高い交流電圧を用いることにより、正規極性のトナーに対する高い現像効率を享受する。しかし、転写媒体へトナー像を重ねる第１モードでは、正規極性のトナーに対する多少の現像効率低下は我慢して、相対的に低い交流電圧を用いることにより、現像剤担持体から像担持体への反転トナーの移動量を大きく減らすことができる。後述するように、現像に用いる交流電圧を少し低下させることで、反転トナーの発生率は、正規極性のトナーの現像効率よりも劇的に低下するからである。
【００１８】
また、後述するように、正規極性のトナーの現像効率の低下は、現像剤担持体と像担持体との相対速度を高めることで、十分に相殺可能だからでもある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、現像に用いる交流電圧の振幅を低下させて像担持体に付着する反転トナーを減少させる限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００２０】
本発明は、中間転写体や記録材搬送体に沿って複数の画像形成部を配置した画像形成装置のみならず、１つの像担持体に沿って各色現像器を配置した画像形成装置でも実施できる。なお、中間転写体や記録材は、像担持体からトナー像を転写される物体と見なして、転写媒体と総称する。
【００２１】
本実施形態では、トナー像の形成に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を付加して、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００２２】
なお、特許文献１に示される画像形成装置の構成部材、電源、装置機器、制御等に関する一般的事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００２３】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の概略的な構成の説明図、図２は画像形成部の構成の説明図である。画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋを、中間転写ベルト２４の直線区間に配列した電子写真方式タンデム型フルカラープリンタである。画像形成装置１００は、接続された原稿読取装置又は通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じて、４色フルカラー画像を記録用紙、プラスチックフィルム、布等の記録材Ｐに形成する。
【００２４】
図１に示すように、画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を形成し、中間転写ベルト２４に連続的に転写して重ね合わせる。
【００２５】
中間転写体の一例である中間転写ベルト２４は、駆動ローラ２９、従動ローラ３３、および二次転写内ローラ３０に掛け渡して支持され、駆動ローラ２９に駆動されて図中矢印方向に循環する。二次転写外ローラ３１は、中間転写ベルト２４と搬送材８とを介して二次転写内ローラ３０に圧接して、中間転写ベルト２４と搬送材８との間に二次転写部を形成する。搬送材８は二次転写部を通過する不図示の循環経路で循環し、記録材Ｐを表面に吸着させて二次転写部を通過した後に、記録材Ｐを確実に中間転写ベルト２４から分離させる。
【００２６】
中間転写ベルト２４上のトナー像にタイミングを合わせて、不図示の記録材収納カセットから記録材Ｐが１枚ずつ取り出され、供給ローラ３２、搬送材８により二次転写部へ送り込まれる。電源Ｄ３１が二次転写外ローラ３１へ二次転写電圧を印加することにより、中間転写ベルト２４上の４色のトナー像は、重ねて挟持搬送される記録材Ｐの表面に一括二次転写される。４色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、搬送材８によって定着装置２５に搬送され、定着装置２５で加熱加圧されて、表面にフルカラー画像を定着される。
【００２７】
画像形成装置１００の装置本体に配置された画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋは、現像色が異なることを除いて、実質的に同一の構成を有する。従って、いずれの画像形成部に属するかを表すための添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して構成部材に参照符号を付した図２を参照して総括的に説明する。
【００２８】
図２に示すように、画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋは、図中矢印方向に回転駆動される円筒形の電子写真感光体であって、像担持体の一例である感光ドラム２８を有する。回転する感光ドラム２８の周囲には、帯電器２１、露光装置２２、現像器１、一次転写ローラ２３、ドラムクリーニング装置２６が固定して配置される。第１実施形態では、帯電させた感光ドラム２８の表面を露光して露光部分の電位を低下させ、電位が低下した部分に選択的にトナーを付着させる反転現像方式を採用している。
【００２９】
帯電手段の一例である帯電器２１は、電源Ｄ２１から負極性の駆動電圧を供給されて感光ドラム２８の表面を一様な負極性に帯電する。
【００３０】
露光手段の一例である露光装置２２（レーザースキャナ）は、半導体レーザー素子から出力させたレーザービームを回転ミラーで走査して感光ドラム２８の表面を軸方向に走査露光する。入力された画像信号に応じて半導体レーザー素子をＰＷＭ変調することにより、各色の分解画像における高濃度の画素は大きな面積が露光され、低濃度の画素は小さな面積が露光される。これにより、感光ドラム２８の表面には、各色の分解画像においてトナーが付着すべき部分の電位を低下させた静電像が形成される。
【００３１】
現像装置の一例である現像器１は、現像剤担持体の一例である現像スリーブ３の円筒面に、負極性に帯電したトナーを担持させて、感光ドラム２８の表面に形成された静電像を現像する。
【００３２】
現像スリーブ３は、制御部３５によって回転数が二段階に設定されるモータＭ３に駆動されて、感光ドラム２８と僅かな隙間を隔てて回転する。現像スリーブ３には、電源Ｄ３から負極性の直流電圧と交流電圧とを重畳した現像電圧が印加される。このとき、交流電圧に応答して現像スリーブ３から飛散した負極性のトナーが、直流電圧よりも正極性側に帯電した静電像の部分（図６参照）に付着する。これにより、感光ドラム２８の露光部分に正規極性のトナーが付着して反転現像されたトナー像が形成される。
【００３３】
転写装置の一例である一次転写ローラ２３は、中間転写ベルト２４を介して感光ドラム２８に圧接する。一次転写ローラ２３は、電源Ｄ２３から正極性の直流電圧（転写電圧）を印加されることにより、感光ドラム２８の表面の負極性のトナー像を引き付けて中間転写ベルト２４に移動させる。
【００３４】
制御手段の一例である制御部３５は、これらの部材、電源、装置を制御して第１モードの一例であるフルカラーモードと、第２モードの一例であるブラック単色モードとによる画像形成を実行する。
【００３５】
画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム２８の表面が帯電器２１によって一様に帯電される。次いで、感光ドラム２８は、露光装置２２から発せられる画像信号に対応したレーザー光により露光される。感光ドラム２８上の静電像は、現像器１によって顕像化され、可視像のトナー像となる。感光ドラム２８上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ２３に転写電圧を印加して、中間転写ベルト２４上に一次転写される。一次転写後に感光ドラム２８表面に残ったトナー（転写残トナー）はドラムクリーニング装置２６によってクリーニングされる。
【００３６】
フルカラーモードでは、この動作を画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋで順次行い、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を中間転写ベルト２４に一次転写して重ね合わせる。そして、二次転写内ローラ３０に二次転写電圧を印加することにより、中間転写ベルト２４上の４色のトナー像を、搬送材８上に担持されている記録材Ｐ上に一括二次転写する。
【００３７】
次いで、記録材Ｐは、搬送材８から分離され、定着手段としての定着装置２５に搬送される。定着装置２５によって、加熱、加圧されることで、記録材Ｐ上の４色のトナー像は溶融、混合されて、フルカラーの永久画像となる。その後、記録材Ｐは機外に排出される。二次転写部で転写しきれずに中間転写ベルト２４に残留したトナーは、ベルトクリーニング装置１８により除去される。これにより、一連の動作が終了する。
【００３８】
ブラック単色モードでは、画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃはトナー像を形成せず、画像形成部１００Ｋで形成したブラックのトナー像のみが中間転写ベルト２４に一次転写される。その後は、フルカラーモードと同様に記録材Ｐに二次転写されて定着される。
【００３９】
＜現像器＞
図３は現像器を正面側から見た断面図、図４は現像器の平断面図、図５は２成分現像剤中のトナーの帯電量分布の説明図である。現像器１には、非磁性トナ−と磁性キャリアとからなる２成分現像剤が収容されており、初期状態の現像剤中のトナー濃度は７％である。この値は、トナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成等で適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に限られるものではない。
【００４０】
図３に示すように、現像装置の一例である現像器１は、感光ドラム２８に対向した位置に形成された開口部２ｄに一部露出させて、感光ドラム２８に現像剤を搬送する現像スリーブ３を回転可能に配置している。第１実施形態では、第１現像装置はイエローの現像器１Ｙ、第２現像装置はブラックの現像器１Ｋに対応している。従って、現像器１Ｙと現像器１Ｋとの両方を用いて画像形成を行う第１モードはフルカラーモードに、現像器１Ｙと現像器１Ｋとのうち現像器１Ｋのみを用いて画像形成を行う第２モードはブラック単色モードに対応している。
【００４１】
現像剤担持体の一例である現像スリーブ３は、磁界発生手段である固定のマグネット４を内包すると共に非磁性材料で構成され、現像動作時には矢印方向に回転する。固定のマグネット４の隣接した同極性の磁極の一つである現像剤層厚規制極に対向させて、磁性体からなるドクターブレード１３が、現像スリーブ３と所定間隙をもって配置される。現像スリーブ３は、現像容器２内の２成分現像剤を、ドクターブレード１３によって層厚規制した層状に保持しながら現像領域に担持搬送する。現像スリーブ３は、マグネット４の磁極に応答して穂立ちして磁気ブラシに形成された２成分現像剤を感光ドラム２８と対向する現像領域に供給して、感光ドラム２８に接触させて、静電像を現像する。静電像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ３の回転にしたがって搬送され、現像剤収納部である現像容器２内に回収される。
【００４２】
現像時の現像スリーブ３には、上述した現像電圧として、交流電圧に直流電圧を重畳した振動バイアスが印加される。すなわち、現像スリーブには、交流成分を含む現像電圧が印加される。感光ドラム２８上に形成された潜像の暗部電位（非露光部電位）と明部電位（露光部電位）は、振動バイアス電圧の最大電位と最小電位の間に位置している。これによって、現像領域には、向きが交互に変化する交番電界が形成され、磁気ブラシに形成された現像剤のトナーとキャリアが激しく振動する。そして、トナーが現像スリーブ３およびキャリアの静電拘束力を振り切って、感光ドラム２８の静電像に潜像電位に対応した量で付着することにより、静電像が現像される。なお、ここで言う交流成分とは、一般的な交流電圧以外に、直流電圧を所定の周期でON/OFFスイッチングして得られる電圧の形態も含む。
【００４３】
振動バイアスの振幅（最大値と最小値の差であるピーク間電圧Ｖｐｐ）は、現像効率すなわち上記潜像電位をトナー電荷で埋める効率に大きく関連する。ピーク間電圧Ｖｐｐを大きくすると、電荷をもつトナーには、トナーとキャリア間の静電拘束力に勝る電界の力が加わり、キャリアから飛翔したトナーが多く存在できるため現像効率が上がる。逆にＶｐｐが下げると、上記静電拘束力によってトナーがキャリアに拘束される割合が高まって、現像に寄与できるトナー数が減るため現像効率が下がる。現像効率が下がると、濃度変動等の画像弊害が発生するため、一般にＶｐｐは良好な現像効率が得られる値に設定される場合が多い。本実施形態でのピーク間電圧Ｖｐｐの設定については、本出願に重要に関わる箇所であり、後に詳細に述べる。
【００４４】
現像容器２は、現像スリーブ３に沿って区画された現像スリーブ３に近い第１室である現像室２Ａと、現像スリーブ３から遠い第２室である攪拌室２Ｂとを備える。現像室２Ａには第１現像剤循環スクリュー２ａを、攪拌室２Ｂには第２現像剤循環スクリュー２ｂを配置して、現像スリーブ３と共通の駆動源であるモータＭ３によって駆動して回転させている。これにより、図４に示すように、２成分現像剤が現像剤循環経路２ｃを循環して混合攪拌される。循環方向は、攪拌室２Ｂ側（第２現像剤循環スクリュー２ｂ側）では手前側から奥側に向かう方向であり、現像室２Ａ側（第１現像剤循環スクリュー２ａ側）では奥側から手前側に向かう方向である。第２現像剤循環スクリュー２ｂ、第１現像剤循環スクリュー２ａは，シール壁１９によって回転自在に支持される。外壁２０の外側に第２現像剤循環スクリュー２ｂ、第１現像剤循環スクリュー２ａを現像スリーブ３と一体に回転させる歯車列が配置される。
【００４５】
図３に示すように、トナーボトル５には、補充用の未帯電トナーが充填されている。不図示の磁気センサーによって検知される２成分現像剤のトナー濃度が所定水準を割り込むと、供給スクリュー５ａが回転して、トナー供給口６から未帯電トナーを取り込み、図４に示される攪拌室２Ｂ側の補給場所へ供給する。未帯電トナーは、第２現像剤循環スクリュー２ｂによって現像剤と攪拌混合され、現像室２Ａ側へ移行する。現像室２Ａの２成分現像剤におけるトナー粒子の帯電量は、図５に分布Ｂとして示すように、ある一定の分布を持って広がっている。トナーボトル５から供給される未帯電トナー粒子の帯電量は、分布Ｃとして示した。未帯電トナーの帯電分布は、帯電量０近傍にピークをもつ分布Ｃを示しており、第２現像剤循環スクリュー２ｂによるキャリアとの攪拌混合により、分布Ｂと略同等の帯電分布に帯電される必要がある。
【００４６】
ここで、トナー粒子の帯電量は、ホソカワミクロン（株）のＥｓｐａｒｔアナライザーにて測定した。Ｅｓｐａｒｔアナライザーは、電場と音響場を同時に形成させた検知部（測定部）に試料粒子を導入し、レーザードップラー法で粒子の移動速度を測定して、粒径と帯電量を測定する装置である。装置の測定部に入った試料粒子は、音響場と電場の影響を受け、水平方向に偏倚しながら落下し、この水平方向の速度のビート周波数がカウントされる。カウント値は、コンピュータに割り込みで入力され、リアルタイムでコンピュータ画面に粒子径分布あるいは単位粒径当たりの帯電量分布が示される。そして、所定の個数分の帯電量が測定されると画面は停止し、その後、帯電量と粒子径の３次元分布や粒径別の帯電量分布、平均帯電量（クーロン／重量）などが画面に表示される。Ｅｓｐａｒｔアナライザーの測定部に試料粒子としてトナーを導入することで、トナーの帯電量を測定し、トナーの帯電性能から粒径と帯電量の関係を評価できる。
【００４７】
２成分現像剤中のトナーの帯電分布を測定する場合、測定対象となる２成分現像剤を電磁石等に保持させ、適正な強さのエアを吹きかけて、２成分現像剤中からトナーのみを分離した。これにより、キャリアとトナーが混合されている２成分現像剤中から試料粒子としてトナーのみをＥｓｐａｒｔアナライザーの測定部に導入できる。エア圧は、２成分現像剤中のキャリアを電磁石から分離させることなく、キャリアからトナーを分離させる適正水準に調整した。
【００４８】
未帯電トナーの帯電分布を測定する場合、測定対象となる未帯電トナーを薬さじに所定個数（Ｅｓｐａｒｔ測定個数、本実験では３０００個）以上載せ、適正な圧力のエアを吹きかけた。これにより、Ｅｓｐａｒｔアナライザーの測定部に未帯電トナーを試料粒子として導入できる。
【００４９】
＜フルカラーモードにおけるブラックトナーの混色現象＞
図６は潜像コントラストと現像コントラストの関係の説明図、図７は感光ドラムに形成される反転カブリトナーと中間転写ベルトに一次転写された反転カブリトナーとを比較した説明図である。図６には、感光ドラム２８に形成された静電像の画像部／非画像部の電位と、現像スリーブ３に印加する現像電圧の直流成分の絶対値をそれぞれ模式的に表している。上述したように、第１実施形態では、ネガ帯電された感光ドラム２８を露光して電位を低下させた部分にネガトナーを付着させてトナー像に可視化している。静電像の画像部／非画像部の電位差が潜像コントラストである。そして、潜像コントラストのうち、画像部側における現像電圧の直流成分との電位差が現像コントラストとなり、非画像部側における現像電圧の直流成分との電位差がかぶり取り電位となる。
【００５０】
一様にネガ極性を持つ正常な帯電分布（図５の分布Ｂ）のトナーは、画像部では、現像コントラストＶｃｏｎｔにより、感光ドラムへ押し付けられる方向に力を受け、現像動作が行われる。現像コントラストは、現像スリーブ３から露光部へ正常な帯電分布のトナーを移動させる駆動力となる。
【００５１】
一方、非画像部では、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋを受けることで、感光ドラム２８から引き離されて現像スリーブ３に戻される方向の力を受ける。このため、正常な帯電分布のトナーは、非画像部に対するトナー付着（所謂かぶり）が発生しづらい。
【００５２】
しかし、現像スリーブ３に担持されるトナーの帯電分布は、図５に示す分布Ａのようなポジ帯電も含んだ帯電分布になる場合がある。このような反転トナー（第１実施形態ではポジ）が発生した場合、図６に示すかぶり取り電位Ｖｂａｃｋによって、正常なネガトナーとは逆の方向に力を受ける。すなわち、反転トナー（ポジトナー）は、かぶり取り電位によって現像スリーブ３から分離して感光ドラム２８へ押し付けられる力を受けて、非画像部にトナー付着（いわゆる反転カブリ）が発生する。反転カブリが生じると、第１実施形態のように、各色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する際に混色問題が生じる。
【００５３】
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順にトナー像を一次転写する画像形成装置１００で、画像形成部１００Ｋの現像器１Ｋで反転カブリが発生した場合を想定する。このとき、ブラックのトナー像を中間転写ベルト２４に転写する際、中間転写ベルト２４上のイエローのトナー像に感光ドラム２８Ｋ上の非画像部が重なった部分で、イエローのトナー像にブラックの反転カブリトナーが混色する可能性がある。この理由は、以下による。
【００５４】
一次転写ローラ２３Ｋに印加される転写電圧は、正常な帯電状態のトナーを感光ドラム２８Ｋから分離して中間転写ベルト２４へ移動させ、反転トナーを中間転写ベルト２４から分離して感光ドラム２８Ｋへ移動させる。これにより、感光ドラム２８Ｋの画像部に付着したブラックのトナー像は、中間転写ベルト２４に一次転写され、非画像部に付着した反転カブリトナーは、感光ドラム２８Ｋに止まって中間転写ベルト２４には転写されない。
【００５５】
しかし、中間転写ベルト２４上にイエローのトナー像が存在している場合、感光ドラム２８Ｋの非画像部に付着した反転カブリトナーは、重ねて挟持搬送されるイエローのトナー像と極性が逆になっている。このため、クーロン力によって両者が一体に混ざり合うと一次転写ローラ２３Ｋに印加される転写電圧では分離できなくなる。イエローのトナー像のうち感光ドラム２８Ｋの非画像部に重なる部分にだけうっすらと反転カブリトナーが転写される結果、意図しない輝度境界が形成された混色画像が顕在化する。
【００５６】
上記の現象は、例にあげたイエローのトナー像上のブラックの反転トナーが視覚的に一番目立ちやすく問題になるが、マゼンタのトナー像やシアンのトナー像に対しても同様に発生している。図７の（ａ）、（ｂ）は、現像電圧の直流成分の設定に応じて感光ドラム２８に形成されるかぶりトナーと、中間転写ベルト２４に一次転写されるかぶりトナーがどのように変化するかを示している。横軸はかぶり取り電位Ｖｂａｃｋである。図７の（ａ）に示すように、感光ドラム２８Ｋ上に形成されるかぶりトナーは、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋの小さい領域では、低帯電トナーに起因する地かぶりと反転トナーに起因する反転カブリとが混在している。しかし、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋが、ある一定値を超えると、反転カブリが顕著に表れてくる。
【００５７】
図７の（ｂ）に示すように、ブラック単色モードでは、反転カブリトナーが中間転写ベルト２４に転写されないので、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋを大きくしても、かぶり現象は顕在化しない。
【００５８】
しかし、フルカラーモードにおいて、上流の画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃで形成されたトナー像上のかぶりは、破線で示すように、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋが大きくなるにつれて増えている。これは、ネガ性を持つトナー像に、ポジ性を持つ反転カブリトナーが静電的に吸着混在した状態で、中間転写ベルト２４に転写されることに起因する。ネガ性を持つトナー像に混在した反転カブリトナーは、二次転写部でも分離されることなく、一体に記録材Ｐへ二次転写されてしまう。しかし、反転カブリを回避するために、単純にかぶり取り電位Ｖｂａｃｋを小さめに設定すると、図７の（ｂ）に示すように、当然地かぶりが顕著に発生してしまう。
【００５９】
＜実施例１＞
図８は現像電圧の交流成分のピーク間電圧と反転トナーの発生量との関係の説明図、図９は現像電圧の交流成分のピーク間電圧と現像器の現像効率との関係の説明図である。図１０は現像スリーブの周速と現像効率との関係の説明図、図１１は現像電圧の交流成分のピーク間電圧と現像効率と現像スリーブの周速との関係の説明図である。
【００６０】
実施例１では、反転カブリが画像上に顕在化してしまう画像の重ね合わせを必要とするフルカラーモードと、画像の重ね合わせのないブラック単色モードとで現像器１の制御を切り替えている。これにより、特許文献１に示されるような専用の回収装置を設けることなく、反転カブリトナーが正常なトナー像の上に吸着転写される現象を解消して、良好な画像形成を可能にしている。
【００６１】
まず、反転カブリを引き起す反転トナーの発生原因について詳細に述べる。図４に示すように、未帯電トナーは、現像剤循環経路２ｃを経てキャリアに攪拌混合されることで、図５の分布Ｂに示す正常な帯電分布を付与されている。そして、現像スリーブ３Ｋによって現像領域へ運ばれる２成分現像剤に通常とは逆の極性をもった帯電不良トナーを含んでしまう多くの場合、現像器１Ｋの長期間の運転によってキャリアの帯電能が劣化し、攪拌によるトナーへの摩擦帯電が十分に機能していない。また、初期の現像剤では反転トナーの問題が発生する頻度は低く、キャリア寿命末期とみなして現像器１Ｋごと交換することで反転トナーの問題は十分に解消されていた。
【００６２】
しかし、本発明者の鋭意検討の結果、ブラック顔料として抵抗の低いカーボンを利用したブラックトナーを用いた場合、現像剤循環経路２ｃ以外でも反転トナーが発生し得ることが判明した。現像電圧の印加条件によっては、現像スリーブ３Ｋに担持された２成分現像剤中のネガトナーが現像領域を通過する過程でポジ反転する場合もあることが判明した。現像スリーブ３に対して感光ドラム２８の電位が相対的にマイナスになる電界（引き戻し現像電界）に晒されると、一様にネガ帯電されているトナーにポジ電荷が注入されて、一部にポジ側の極性をもつトナー（反転トナー）が発生する場合がある。
【００６３】
現像領域でポジ電荷が注入される現象は、現像電圧の交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐが大きい場合に顕著になり、その結果、ポジ反転するトナー量が増えて、反転カブリが目立ってくる。現像電圧として、直流成分に交流成分を重畳した矩形バイアスを用いる場合、直流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを大きくすると反転トナーが増加する。ピーク間電圧Ｖｐｐを大きく設定すると、現像領域でポジ反転するトナーが増加して、かぶり取り電位Ｖｂａｃｋを大きくした場合の反転カブリ量が増えてしまう。逆に、ピーク間電圧Ｖｐｐを小さく設定すると、現像スリーブ３に担持された状態では、ポジ反転トナー量が少ないため、同じかぶり取り電位Ｖｂａｃｋでも反転カブリはほとんど発生しない。
【００６４】
図８にピーク間電圧Ｖｐｐの設定値と反転カブリ量についてのデータを示す。ここで、反転カブリ量は、Ｅｓｐａｒｔアナライザーを用いて測定した全トナー中の反転トナーの個数の割合（％）を示す。このデータ測定時、ドラム周速は、１００ｍｍ／ｓ、スリーブ周速を１３０ｍｍ／ｓに設定している。
【００６５】
図８に示すように、ピーク間電圧Ｖｐｐを１．２ｋＶ以下にすると、反転トナー量が著しく減少するので、中間転写ベルト２４上のトナー像と反転カブリトナーとの静電吸着による反転カブリは、ほとんど発生しない。なお、図８の測定結果は、スリーブ周速１３０ｍｍ／ｓ時のデータであるが、スリーブ周速を２００ｍｍ／ｓ程度まで高めてもほぼ同様の結果であった。現像領域の現像剤へ交流成分を印加することにより発生する反転カブリは、ポジ電荷注入によって起きるため、現像電圧の交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐとトナーの抵抗値に大きく依存する。
【００６６】
図９にピーク間電圧Ｖｐｐの設定値と現像器１の現像効率と測定した結果を示す。ここでは、測定時のドラム周速は１００ｍｍ／ｓ、スリーブ周速度は１３０ｍｍ／ｓに設定している。ピーク間電圧Ｖｐｐの大きさによって現像効率が左右されるので、ピーク間電圧Ｖｐｐは、良好な現像効率が得られる範囲に設定される。
【００６７】
図９に示すように、ピーク間電圧Ｖｐｐを上げるほど現像効率が高くなる。従って、図８の測定結果に基いてピーク間電圧Ｖｐｐの設定を低下させて、反転カブリの原因である現像領域におけるポジ電荷の流入を抑えると、いくぶん現像効率が損なわれる結果となる。
【００６８】
なお、現像効率の測定方法としては、まず、感光ドラム２８の画像部電位Ｖｌを測定し、その後、現像後のトナー電位Ｖｔを測定した。そして、画像部電位Ｖｌとトナー電位Ｖｔとの差分を、現像コントラストＶｃｏｎｔで除した比率を現像効率としている。従って、例えば現像後のトナー電位Ｖｔが、現像バイアスのＶｄｃに収束していれば、Ｖｌ−Ｖｔ＝Ｖｃｏｎｔになるため、現像効率（Ｖｌ−Ｖｔ）／Ｖｃｏｎｔは１００％になる。感光ドラム２８Ｋの表面電位、および現像したトナー像の表面電位は、Ｔｒｅｋ社製の表面電位計ＭＯＤＥＬ３４４と専用の測定プローブとを用いて測定した。
【００６９】
図１０は、感光ドラム２８Ｋの周速度を１００ｍｍ／ｓに固定して、現像スリーブ３Ｋの周速度を１１０〜１８０ｍｍ／ｓに変更して現像効率を測定した結果である。現像電圧の交流成分は１２ｋＨｚの矩形波、そのピーク間電圧Ｖｐｐは１．２ｋＶとした。
【００７０】
図１０に示すように、現像スリーブ３Ｋの周速度を上げると現像効率が上がることがわかる。この結果は、現像スリーブ３Ｋの周速度を上げると、現像領域に運ばれる単位時間当たりのトナー量が増えるため、同じピーク間電圧Ｖｐｐでも現像に寄与できる飛翔トナー数が増える分、現像効率を高めていると理解できる。また、この結果は、現像効率に関与するピーク間電圧Ｖｐｐの設定を下げても、その分、現像スリーブ３Ｋの周速度を高めて現像に関与するトナー量を補えば、現像効率を損なわないで済むことを意味している。
【００７１】
図１１は、現像スリーブ３Ｋの周速度を１３０ｍｍ／ｓから１６０ｍｍ／ｓに高めて、同様に、ピーク間電圧Ｖｐｐを変更して現像効率を測定した結果である。
【００７２】
図１１に示すように、現像スリーブ３Ｋの周速度が１３０ｍｍ／ｓのとき、ピーク間電圧Ｖｐｐを１．６ｋＶから１．２ｋＶに下げると、現像効率が１００％から９０％程度まで低下する。しかし、その分、現像スリーブ３Ｋの周速度を１６０ｍｍ／ｓに上げることで、現像効率がピーク間電圧Ｖｐｐを下げる前の１００％まで回復できることが理解される。
【００７３】
実施例１では、図８、図１１の特性を利用している。フルカラーモードとブラック単色モードとにおいて、現像器１の現像電圧のピーク間電圧Ｖｐｐと現像スリーブ３Ｋの周速度とを表１のように切り替えて設定する。これにより、現像効率の低下や現像剤の早期劣化等の弊害を生じることなく、反転カブリに起因する画像品質低下を抑制している。
【００７４】
【表１】
【００７５】
ブラックトナーは、顔料に抵抗の低いカーボンを用いているために現像時のトナー極性が反転しやすい傾向を持つ。そこで、反転トナーが中間転写ベルト２４上のトナー像に静電吸着されて反転カブリが目立ち易いフルカラーモードでは、現像電圧の交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを１．２ｋＶに設定した。これにより、ブラックの現像器１Ｋの現像スリーブ３Ｋが現像領域を通過する際のトナーの極性反転を抑制して、反転カブリを発生させないことを優先させた。そして、ブラック単色モードに比較して、ピーク間電圧Ｖｐｐを低下させたことによる転写効率の低下は、現像スリーブ３Ｋの周速度を１６０ｍｍ／ｓに高めて相殺した。
【００７６】
しかし、ブラック単色モードでは、現像領域で反転トナーがいくら発生しても中間転写ベルト２４にはほとんど転写されない。感光ドラム２８Ｋに反転カブリが発生しても、上述したように、一次転写に際して極性反転したポジトナーは感光ドラム２８Ｋへ戻る方向に力を受けるからである。このため、現像電圧の交流成分のピーク間電圧Ｖｐｐを高めの１．６ｋＶに設定して、転写効率を高め、現像スリーブ３Ｋの周速度を１３０ｍｍ／ｓに据え置くことを優先した。
【００７７】
フルカラーモードに比べてピーク間電圧Ｖｐｐを高めに設定しているため、現像スリーブ３Ｋの周速度が１３０ｍｍ／ｓでも現像効率はフルカラーモード時と同等を維持できる。更に現像スリーブ３Ｋの周速度を低く設定することで、画像一枚を出力する際に必要な現像スリーブ３Ｋの回転数が少なくなり、現像スリーブ３Ｋとドクターブレード（１３：図３）との隙間での摺擦に伴う現像剤劣化を軽減できる。
【００７８】
つまり、ブラック現像のピーク間電圧Ｖｐｐおよび現像スリーブ３Ｋの周速度の設定をフルカラーモードと等しくしても、ブラック単色モードでの反転カブリと現像効率に問題は発生しない。しかし、使用頻度が高いブラック単色モードで高めの周速度の設定を用いると、消費電力増や現像剤劣化のためランニングコストが上昇し、現像器１Ｋの寿命低下やメンテナンス間隔の短縮等の問題を引き起すので好ましくない。
【００７９】
なお、ブラック以外の他色の画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃについては、ブラックトナーに比べてトナー抵抗が高いため、高目のピーク間電圧Ｖｐｐでも帯電極性が反転し難い傾向を持つ。そこで、現像剤劣化の抑制等の観点から、現像スリーブ３Ｋの周速度を遅めの１３０ｍｍ／ｓとし、ピーク間電圧Ｖｐｐは１．６ｋＶに設定している。
【００８０】
以上説明したように、画像形成装置１００の画像形成部１００Ｋは、帯電したトナーを担持させた現像スリーブ３Ｋに、交流成分を含む現像電圧を印加して感光ドラム２８Ｋに形成された静電像を現像してトナー像を形成する現像器１Ｙ及び現像器１Ｋと、移動する中間転写ベルト２４に対して、現像器１Ｙにより形成されたイエロートナー像、現像器１Ｋにより形成されたブラックトナー像の順番に、トナー像を静電気的に転写する一次転写ローラ２３Ｙ、２３Ｋとを有する。また、現像器１Ｙと現像器１Ｋの両方を用いて画像形成を行うフルカラーモードと、現像器１Ｙと現像器１Ｋのうち現像器１Ｋのみを用いて画像形成を行うブラック単色モードとを有する。そして、現像器１Ｋは、第１モードでは、第２モードよりも交流成分の振幅の一例であるピーク間電圧Ｖｐｐ振幅が小さい現像電圧にて現像可能である。
【００８１】
現像器１Ｋで用いるトナーは、カーボンを顔料に含むブラックトナーである。現像器１Ｋの現像スリーブ３Ｋは、感光ドラム２８Ｋと隙間を隔てて回転する円筒面にブラックトナーを担持する。実施例１のフルカラーモードでは、ブラック単色モードよりも感光ドラム２８Ｋと前記円筒面との相対速度が大きく設定される。
【００８２】
画像形成装置１００は、中間転写ベルト２４の循環経路に沿って、それぞれに感光ドラム２８、現像装置１、および一次転写ローラ２３Ｋを備えた複数の画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋが配置される。最も下流に配置された画像形成部１００Ｋが、ブラックトナーによる前記トナー像を形成する。第１モードは、複数の画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋから中間転写ベルト２４へ前記トナー像を転写するフルカラーモードである。第２モードは、最も下流に配置された画像形成部１００Ｋのみが前記トナー像を形成して中間転写ベルト２４へ転写するブラック単色モードである。
【００８３】
実施例１は、専用の回収装置等を設けることなく、既存の構成を用いた簡単な制御の追加（図１２参照）のみで、ブラックの反転カブリトナーが他色のトナー像の上に吸着転写される現象を解消する。他に弊害なく色純度の高い明るい高品質な画像形成を行うことができる。
【００８４】
なお、フルカラーモードとブラック単色モードとにおけるピーク間電圧Ｖｐｐと現像スリーブ３Ｋの周速度との設定値は、一例として挙げたものであり、上記数値に限定されるものではない。少なくとも、フルカラーモードにおけるブラック現像のピーク間電圧Ｖｐｐは、反転カブリが発生しなくなるようブラックモードにおけるピーク間電圧Ｖｐｐに比較して低めに設定すればよい。そして、ピーク間電圧Ｖｐｐを低めにした分の現像効率低下を補うように、現像スリーブ３Ｋの周速度をブラックモードよりも高めに設定すればよい。これにより、実施例１と同等の効果が得られる。
【００８５】
好ましくは、フルカラーモードにおけるブラック現像のピーク間電圧Ｖｐｐは、ブラックモードよりも２０〜４０％程度低く設定し、現像スリーブ３Ｋの周速度は、ブラックモードよりも２０〜４０％程度高めに設定する。これにより、フルカラーモードにおける現像性を損なうことなく、反転カブリを防止でき、ブラックモードにおける現像剤の劣化、現像器１Ｋの寿命低下を抑制できる。
【００８６】
以上説明したように、実施例１によれば、フルカラー画像を形成する画像形成装置１００において、他色のトナー像の上にブラックの反転カブリトナーが転写される反転カブリが抑制される。これにより、ブラックの反転カブリトナーによる混色や、色味変動の発生を防止できる。高速の印刷能力、イメージ画像印刷、機体寿命等を損なうことなく、印刷画質も高品質で高精細なフルカラー画像形成装置を提供できる。
【００８７】
なお、実施例１では、図１に示すように、ブラックの画像形成部１００Ｋが最下流に配置されたタンデム型中間転写方式の画像形成装置１００を用いて説明したが、実施例１の適用は、これに限定されない。フルカラーモードにおけるブラックトナー像の転写時に、他色のトナー像が中間転写ベルトもしくは記録材に載っている、ブラック単色モードとフルカラーモードとを持つ画像形成装置であれば、実施例１を適用して同様の効果が得られる。
【００８８】
また、実施例１では、非磁性トナーと磁性キャリアとを主成分とした２成分現像剤を用いる現像装置を説明した。しかし、非磁性トナー或いは磁性トナーを主成分とした１成分現像剤を用いる画像形成装置でも、実施例１を適用して同様の効果が得られる。
【００８９】
＜実施例２＞
図１２は実施例２の制御のフローチャートである。実施例２は、図１〜図１１を参照して説明した第１実施形態の画像形成装置１００を用いて、実施例１で説明した制御の一部分のみを変更している。実施例２では、フルカラーモードとブラック単色モードとで実施例１で説明した設定（表１）を適用するか否かを運転環境の湿度情報に応じて判断する。
【００９０】
実施例１で説明したように、ブラックトナーの反転カブリ現象は、現像スリーブ３Ｋに担持されて現像領域を通過するブラックトナー粒子へのポジ電荷注入によって発生する場合がある。そして、ブラックトナー粒子へのポジ電荷の注入のし易さはトナー（現像剤）抵抗に依存している。
【００９１】
ところが、現像剤抵抗は、装置本体の運転環境の絶対湿度に大きく依存する。例えば、運転環境が高湿度になると、同じ現像剤を用いている場合でも、現像剤が水分吸収することによって現像剤抵抗が低下する。このため、ある湿度以上の条件においてのみ反転カブリが発生して、それ以下の低湿環境では反転カブリが実使用上、問題にならない場合も存在する。
【００９２】
そこで、実施例２では、図２に示すように、装置本体における現像器１の現像スリーブ３の近傍に湿度センサー９を配置している。制御部３５は、湿度センサー９の出力を検知して絶対湿度を測定する。そして、絶対湿度が予め定めた水準以上に高い場合のフルカラーモードについて、画像形成部１００Ｋに実施例１の制御を適用する。
【００９３】
図１２に示すように、画像形成が開始されると（Ｓ１１）、制御部３５は、ブラック単色モードかフルカラーモードかを判別する（Ｓ１２）。そして、ブラック単色モードであれば（Ｓ１２のＹｅｓ）、制御部３５は、無条件に表１のブラック単色モードの設定を適用する（Ｓ１５）。しかし、フルカラーモードであれば（Ｓ１２のＮｏ）、制御部３５は、湿度センサー９の出力を検知して絶対湿度が７０％の水準以上か否かを判別する（Ｓ１３）。
【００９４】
そして、絶対湿度が７０％以上の場合（Ｓ１３のＹｅｓ）には、実施例１と同様に、表１のフルカラーモードの設定を適用する（Ｓ１４）。しかし、絶対湿度が７０％に満たない場合（Ｓ１３のＮｏ）、表１のブラック単色モードの設定を適用する（Ｓ１５）。
【００９５】
実施例２では、トナーの電気抵抗を低下させる湿度の指標を検知する湿度センサー９を有する。そして、湿度が予め定めた７０％の水準に達しない場合には、フルカラーモードとブラック単色モードとでピーク間電圧Ｖｐｐが等しく設定される。
【００９６】
実施例２では、高湿度に起因して反転カブリが発生し易くなる湿度７０％の水準以上の場合にのみ、実施例１で行ったフルカラーモードの制御を画像形成部１００Ｋで実施する。水準以上でないそれ未満の湿度では、ブラック現像のピーク間電圧Ｖｐｐと現像スリーブ３Ｋの周速度を実施例１のブラック単色モードの設定に合わせる。このような湿度判断を加えることで、実施例１と同様の効果が得られるのはもちろんのこと、反転カブリが実質的に発生しない環境で現像スリーブ３Ｋの周速度を高めなくて済むため、不必要な現像剤劣化を防ぐことができる。
【００９７】
＜第２実施形態＞
特許文献２に示されるような画像形成装置でも、フルカラーモードとブラック単色モードとを実行可能とすれば、上述した実施例１または実施例２の制御を使用できる。これにより、フルカラーモードにおけるブラックトナーの反転カブリの抑制と、ブラック単色モードにおけるブラック現像器の現像スリーブの低速度化とを両立できる。
【００９８】
第２実施形態の画像形成装置は、イエロー、シアン、マゼンタの２成分現像剤を用いるロータリー現像器とブラックの磁性１成分現像剤を用いる固定現像器とを１つの感光ドラムに接している。そして、共通の感光ドラムに現像器を切り替えて順番に形成したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像は、中間転写ドラムに順番に一次転写して重ね合わせた後に、記録材へ一括二次転写される。
【００９９】
＜第３実施形態＞
特許文献３に示されるような画像形成装置でも、フルカラーモードとブラック単色モードとを実行可能とすれば、上述した実施例１または実施例２の制御を使用できる。これにより、フルカラーモードにおけるブラックトナーの反転カブリの抑制と、ブラック単色モードにおけるブラック現像器の現像スリーブの低速度化とを両立できる。
【０１００】
第３実施形態の画像形成装置は、記録材搬送ベルトの上向き直線区間にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部を直列に配置している。記録材搬送ベルトに吸着して搬送される記録材に対して、４つの画像形成部で各色トナー像が直接に転写して重ね合わせられる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】第１実施形態の画像形成装置の概略的な構成の説明図である。
【図２】画像形成部の構成の説明図である。
【図３】現像器を正面側から見た断面図である。
【図４】現像器の平断面図である。
【図５】２成分現像剤中のトナーの帯電量分布の説明図である。
【図６】潜像コントラストと現像コントラストの関係の説明図である。
【図７】感光ドラムに形成される反転カブリトナーと中間転写ベルトに一次転写された反転カブリトナーとを比較した説明図である。
【図８】現像電圧の交流成分のピーク間電圧と反転トナーの発生量との関係の説明図である。
【図９】現像電圧の交流成分のピーク間電圧と現像器の現像効率との関係の説明図である。
【図１０】現像スリーブの周速と現像効率との関係の説明図である。
【図１１】現像電圧の交流成分のピーク間電圧と現像効率と現像スリーブの周速との関係の説明図である。
【図１２】実施例２の制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 現像器
２ 現像容器
２Ａ 現像室
２Ｂ 攪拌室
２ａ 第１現像剤循環スクリュー
２ｂ 第２現像剤循環スクリュー
２ｃ 現像剤循環経路
３ 現像剤担持体（現像スリーブ）
５ トナーボトル
８ 搬送材
９ 検知手段（湿度センサー）
２１ 帯電器
２２ 露光装置
２３ 転写装置（一次転写ローラ）
２４ 中間転写ベルト
２６ ドラムクリーニング装置
２８ 像担持体（感光ドラム）
３５ 制御部
Ｐ 記録材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電したトナーを担持させた現像剤担持体に、交流成分を含む現像電圧を印加して像担持体に形成された静電像を現像してトナー像を形成する第１及び第２現像装置と、
移動する転写媒体に対して、前記第１現像装置により形成されたトナー像、前記第２現像装置により形成されたトナー像の順番に、前記トナー像を静電気的に転写する転写装置と、を有し、
前記第１現像装置と前記第２現像装置の両方を用いて画像形成を行う第１モードと、
前記第１現像装置と前記第２現像装置のうち前記第２現像装置のみを用いて画像形成を行う第２モードと、を有する画像形成装置において、
前記第２現像装置は、前記第１モードでは、前記第２モードよりも前記交流成分の振幅が小さい現像電圧にて現像可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体は、前記像担持体と隙間を隔てて回転する円筒面に前記トナーを担持し、
前記第２現像装置は、前記第１モードでは、前記第２モードよりも前記像担持体と前記円筒面との相対速度が大きい条件にて現像可能であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
装置本体が置かれた環境の湿度を検知する検知手段を有し、
前記検知された湿度が予め定めた水準に達しない場合には、前記第２現像装置において、前記第１モードと前記第２モードとで前記振幅を等しく設定し、
前記検知された湿度が前記水準以上の場合には、前記第２現像装置において、前記第１モードにおける前記振幅を、前記第２モードにおける振幅よりも小さく設定することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２現像装置で用いられるトナーは、カーボンを顔料に含むブラックトナーであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１現像装置で用いられるトナーは、色トナーであり、
前記第１モードは、カラーモードであり、
前記第２モードは、ブラック単色モードであることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項１】
帯電したトナーを担持させた現像剤担持体に、交流成分を含む現像電圧を印加して像担持体に形成された静電像を現像してトナー像を形成する第１及び第２現像装置と、
移動する転写媒体に対して、前記第１現像装置により形成されたトナー像、前記第２現像装置により形成されたトナー像の順番に、前記トナー像を静電気的に転写する転写装置と、を有し、
前記第１現像装置と前記第２現像装置の両方を用いて画像形成を行う第１モードと、
前記第１現像装置と前記第２現像装置のうち前記第２現像装置のみを用いて画像形成を行う第２モードと、を有する画像形成装置において、
前記第２現像装置は、前記第１モードでは、前記第２モードよりも前記交流成分の振幅が小さい現像電圧にて現像可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体は、前記像担持体と隙間を隔てて回転する円筒面に前記トナーを担持し、
前記第２現像装置は、前記第１モードでは、前記第２モードよりも前記像担持体と前記円筒面との相対速度が大きい条件にて現像可能であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
装置本体が置かれた環境の湿度を検知する検知手段を有し、
前記検知された湿度が予め定めた水準に達しない場合には、前記第２現像装置において、前記第１モードと前記第２モードとで前記振幅を等しく設定し、
前記検知された湿度が前記水準以上の場合には、前記第２現像装置において、前記第１モードにおける前記振幅を、前記第２モードにおける振幅よりも小さく設定することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２現像装置で用いられるトナーは、カーボンを顔料に含むブラックトナーであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１現像装置で用いられるトナーは、色トナーであり、
前記第１モードは、カラーモードであり、
前記第２モードは、ブラック単色モードであることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１９７４６４（Ｐ２００８−１９７４６４Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３５９８（Ｐ２００７−３３５９８）
【出願日】平成１９年２月１４日（２００７．２．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１４日（２００７．２．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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