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JP2004029056A - Image forming device - Google Patents

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JP2004029056A
JP2004029056A JP2002180665A JP2002180665A JP2004029056A JP 2004029056 A JP2004029056 A JP 2004029056A JP 2002180665 A JP2002180665 A JP 2002180665A JP 2002180665 A JP2002180665 A JP 2002180665A JP 2004029056 A JP2004029056 A JP 2004029056A
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JP
Japan
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image
black
color
transfer
toner
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Pending
Application number
JP2002180665A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeo Yamamoto
山本 武男
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Abstract

【課題】良好なフルカラー画像を高い生産性で形成し、またブラック画像を高い生産性、かつランニングコスト及びダウンタイムで形成する。
【解決手段】カラー画像形成用の感光ドラム1上に、イエロー,マゼンタ,シアンの現像器4Y,4M,4Cによって順次に形成したカラートナー像を中間転写ベルト5a上に順次に転写した後、これらトナー像を第1の転写部N1において記録材Pに転写する。また、ブラック画像形成用の感光ドラム9上に、ブラックの現像装置12によって形成したブラックトナー像を第2の転写部N2において記録材Pに転写する。カラートナー像は、磁性キャリヤと非磁性のカラートナーとを有する二成分現像剤により形成し、ブラックトナー像は、磁性のブラックトナーを有する一成分現像剤により形成する。
【選択図】   図1
An object of the present invention is to form a good full-color image with high productivity, and to form a black image with high productivity, running cost and downtime.
A color toner image sequentially formed on a photosensitive drum for color image formation by yellow, magenta, and cyan developing units (4Y, 4M, 4C) is sequentially transferred onto an intermediate transfer belt (5a). The toner image is transferred to the recording material P at the first transfer portion N1. Further, the black toner image formed by the black developing device 12 on the photosensitive drum 9 for forming a black image is transferred to the recording material P in the second transfer portion N2. The color toner image is formed by a two-component developer having a magnetic carrier and a non-magnetic color toner, and the black toner image is formed by a one-component developer having a magnetic black toner.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2個の像担持体を有し、2色以上のトナー像を形成する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置において、多色画像、フルカラー画像を形成する方法としては、大別して2つの方法が一般的である。なお、以下の説明において、
1つ目は図5に示すように、矢印R1方向に回転する1つの感光ドラム1の周囲に帯電装置2、露光装置3、現像器4C,4Y,4M,4B、転写装置5、転写ドラム21等のプロセス機器を配設したものである。感光ドラム1上に順次に形成した各色(シアン,イエロー,マゼンタ,ブラック)のトナー像を、矢印R5方向に回転する転写ドラム21上に担持された記録材Pに順次に転写して重ね合わせる。トナー像転写後の記録材Pは、定着装置(定着手段)20によって表面に定着される。この方法は、例えば、特開平4−156474号公報に実施例として記載されている方式であり、以下「1ドラム方式」という。なお、同図中の符号7aは、感光ドラム1上の不要なトナーを除去するクリーニング装置である。
【0003】
2つ目は、図6に示すように、転写ベルト22の移動方向(矢印R22方向)に沿って、ブラック,イエロー,マゼンタ,シアン用の4個の画像形成ユニットSB,SY,SM,SCを並べて配置したものである。各画像形成ユニットは、それぞれ感光ドラム1と、その周囲に配置した帯電装置2、露光装置3、現像装置4、転写装置5、クリーニング装置7等のプロセス機器とを有している。画像形成ステーションSB,SY,SM,SC上にそれぞれ形成したブラック,イエロー,マゼンタ,シアンのトナー像を、転写ベルト22表面に担持された記録材Pに順次に転写して重ね合わせる。トナー像転写後の記録材Pは、転写ベルト22から分離されて定着装置20に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面にトナー像が形成される。この方法は、例えば、特開平4−156474号公報に他の実施例として記載されている方式であり、以下「4ドラム方式」という。
【0004】
なお、上述の「1ドラム方式」の画像形成装置において、図7に示すように感光ドラム1上に、現像装置(現像ユニット)4の各色現像器4M,4Y,4C,4Bによって順次に形成した各色のトナー像を、逐次的に記録材P上に転写させずに、一旦中間転写ベルト5a上に転写ローラ(転写部材)5bの電界で順次に一次転写し、この中間転写ベルト5a上に転写された4色のトナー像を一括して二次転写ローラ6の電界によって記録材P上に転写した後、未定着トナー像の定着を行なう方法も、例えば、特開平3−192282号公報に記載されている。なお、同図中の符号4aは、各現像器を搭載した状態で回転する回転体、5cは駆動ローラ、6は二次転写ローラ、7aは感光ドラム1表面を清掃するクリーニング装置、7bは中間転写ベルト5a上を清掃する中間転写体クリーニング装置である。
【0005】
また、同様に「4ドラム方式」の画像形成装置においても、図8に示すように各画像形成ユニットSM,SC,SY,SBで形成される各色のトナー像を、記録材Pではなく中間転写ベルト5a上に各転写部で転写ブレード(転写部材)5bの電界によって一旦、一次転写し、その後この中間転写ベルト5a上の4色のトナー像を一括して二次転写ローラ6の電界によって記録材P上に転写した後、未定着トナー像の定着を行なう方法も、例えば、特開平3−191368号公報に記載されている。なお、同図中の符号Aは中間転写ベルト5aの移動方向である。また5dは従動ローラである。
【0006】
図7、図8に示す、中間転写ベルト5aを使用した方法は、図5の「1ドラム方式」の転写ドラム21を用いた場合、及び図6の「4ドラム方式」の搬送ベルト22上に記録材Pを保持、搬送し順次転写していく方法に比べて、画像形成装置内の各装置の配置の自由度が増大するため、画像形成装置の小型化、及び多種多様な記録材に対応可能といった観点から近年好まれて用いられており、カラー画像形成装置の主流となっている。
【0007】
ところで、前述の2つの方法のうち、前者の「1ドラム方式」の場合には、1つの感光ドラム1を用いて4色のトナー像を形成するため、各色毎の画像の形成位置を感光ドラム上で一致させることにより、感光ドラム1の回転にたとえ変動があったとしても、各色のトナー像には、感光ドラム1の回転変動の影響が同じように現れるため、感光ドラム1上における各色の画像形成位置を一致させることにより、感光ドラム1の回転変動に起因する現像濃度むらが発生しても色相の変化が現れ難いという特徴を有している。また、1つの感光ドラム1の周囲のプロセス機器のうち、現像装置以外は各色に対して同じものを使用することができるので、装置の構成を簡略化することができ、装置の小型化及び低コスト化が可能であるという特徴をも有している。
【0008】
しかしながら、「1ドラム方式」において、イエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの4色によりフルカラー画像を形成するには、通常のブラックのみ1色の画像を得る場合に比較して約4倍の時間を要し、単位時間当たりのフルカラー画像の生産性が低いという問題点を有している。
【0009】
一方、後者の「4ドラム方式」の場合、イエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの4色によりフルカラー画像を形成するには、各画像形成ユニットSY,SM,SC,SBにおいて各色に対応した感光ドラム1上に各色のトナー像の形成を並行して行うことができるため、フルカラー画像を得るのに要する時間は、ブラックのみの1色のトナー像を得るのに要する時間と比較して僅かしか増加せず、単位時間当たりのフルカラー画像の生産性が高いという利点を有している。
【0010】
しかしながら、この「4ドラム方式」の場合には、各色に対応した複数の感光ドラム1とその周囲にプロセス機器とが必要となるため、装置の構成が複雑となり大型化するととともに高コストとなるという問題点を有している。また、この「4ドラム方式」の場合には、各色のトナー像を形成する感光ドラム1が異なるため、各感光ドラム1の特性に起因する現像濃度むらが発生した場合には、色相の変化となって現れやすく、これを防止するためには、各感光ドラム1の特性が高度に安定している必要があるという問題点もあった。さらに、各感光ドラム1の転写位置が互いに離れているため、転写の際に画像の位置ずれが発生しやすく、また記録材Pが最初の転写位置から最後の転写位置まで移動する間、画像情報を蓄えておくための画像メモリを必要とするため、この点からも装置が高価となるという問題点を有している。さらに装置の大型化を招いてしまう。
【0011】
上述のような長所・短所を有するため、「1ドラム方式」の画像形成方式は、白黒画像との兼用を目的としたフルカラー機に採用されており、「4ドラム方式」の画像形成方式は、フルカラー画像を多量に必要とするフルカラー専用機に採用されているのが現状である。
【0012】
そこで、「1ドラム方式」及び「4ドラム方式」の画像形成方式が有する問題点を解決し得る技術としては、図9に示すように、両者の中間的な方式として、「2ドラム方式」が、例えば特開平4−204871号公報に記載されている。これは、それぞれ感光ドラム1,9を有する2つの画像形成ユニットS1,S2を設けたものである。各感光ドラム1,9の周囲には、それぞれ帯電装置2,10、露光装置3,11、現像装置4,12、転写装置5,13、クリーニング装置7,14等が配置されている。そして、各現像装置4,12には、それぞれ2個ずつの現像器が設けられている。なお同図中の符号5eは二次転写対向ローラである。
【0013】
また、図10に示すように、カラー画像形成部用の感光ドラム1とブラック画像形成部用の感光ドラム9とにわけた「2ドラム方式」も、例えば、特開平7−244414号公報に提案されている。この「2ドラム方式」は、フルカラー画像の生産性が「1ドラム方式」に比べてブラック画像形成時の1/2ないし1/3程度であって、しかも構成が簡単であって安価に提供することができ、さらにブラック画像形成時の生産性も通常の白黒複写機等と比較して遜色のない、また「4ドラム方式」に比べて、色ずれや感光ドラムの特性に起因する色むらのない高画質なフルカラー画像を得ることが可能である。なお、同図中の符号13は転写装置である。
【0014】
すなわち、「2ドラム方式」は「1ドラム方式」や「4ドラム方式」に比べて、その構成上、ブラック画像形成の比率が高く、かつ適度にフルカラー画像形成も行う場合に有用な方式であるといえる。また図10に示すように、ブラック画像形成部とカラー画像形成部とで、「2ドラム方式」を形成することで、ブラック画像形成部とカラー画像形成部の感光ドラム1,9をそれぞれ個別に交換し、またメンテナンスを実行できる。また一方の画像形成部が画像形成不能な状態になっても、残りの画像形成部で画像形成を続行できるという利点を有している。
【0015】
さらに、2つの感光ドラムを用いることによる画像の位置ずれも「4ドラム方式」に比べて軽微であるため、4ドラム方式ほど位置精度を高める必要がなく、2つの感光ドラム1,9を使用することによるコストアップを最小に抑えることが可能となる。また、同時に画像形成装置の小型化を実現できるという利点があり、近年注目されている。
【0016】
ところで、上述の「1ドラム方式」、「2ドラム方式」、及び「4ドラム方式」において、現像剤の現像方式としては、磁性キャリヤと非磁性トナーとからなる二成分現像剤による二成分現像方式が広く好まれて用いられている。これは特にカラートナーにおいては、磁性体自体の有する色のため、磁性トナーのカラー化が困難なためである。さらに非磁性一成分現像方式に比べ、濃度安定性、一様性に優れているためでもある。
【0017】
なお、図5〜図10において、同じ構成・作用の部材等については同じ符号を付して適宜重複説明は省略した。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の磁性キャリヤと非磁性トナーとからなる二成分現像剤を使用した二成分現像方式においては、使用が進むに連れて、磁性キャリヤが劣化するという現象が生じる。これは非磁性トナーは画像形成毎に消費され、逐次必要に応じて補給されるが、磁性キャリヤは画像形成毎には消費されず、また摩擦帯電により非磁性トナーに所定の電荷を付与する役割を有しているため、使用が進むに連れ、表面にトナー等の異物が付着したり、帯電付与能力が低下することとなる。このような状況下では、非磁性トナーが十分な電荷量を得られないため、結果として濃度薄や濃度むら、かぶり画像といった画像不良を生じる原因となる。
【0019】
このため、定期的に磁性キャリヤを交換することが必要となり、煩雑な作業が増えることになる。すなわち、例えばブラックの画像形成の比率が高い場合には、ブラック用の磁性キャリヤの交換を頻繁に行う必要があり、ランニングコストの増大や、ダウンタイムの増加といったユーザやサービスマンに負荷を与えることとなる。
【0020】
一方、磁性のトナーからなる一成分現像剤による一成分現像方式は、画像形成毎にトナーが消費され、必要に応じて適宜補給される。またトナーへの電荷付与手段としては、一般に、図3に示すような磁気ブレード方式が採用されている。磁気ブレード方式は、多極構成からなる現像マグネット41Bを内包したトナー担持体である現像スリーブ42B上に磁性トナーを磁気的に拘束させ、鉄等の強磁性体からなる磁性ブレード43Bにおいて、現像マグネット41B間との磁界により、トナーを摩擦帯電させ、かつ磁性ブレード43B上に所望の層厚に規制させるものである。
【0021】
この方式では直接、現像スリーブ42Bを摩耗させる要因がほとんどないため、長寿命化が可能であり、ランニングコストの低減やダウンタイムレスを実現するには、有用な方式であり、好まれて用いられている。
【0022】
ところで、上述の非磁性トナーと磁性トナーにおいては、その構造、例えば磁性体を内包する/しない、あるいは顔料の制約等で各々のトナーに付与される電荷量に差が生じてしまう。一般的には非磁性トナーに付与される電荷量が大きくなる傾向にある。トナーの製法において、付与される電荷量を等しくしようとすると、発色性や定着性といった他の問題を生じるため、実現は実質上不可能である。
【0023】
さらに、このトナーの電荷量と、良好な画像を得るための転写電界とには相関がある。詳しくはトナーに付与される電荷量が大きくなるほど、良好な画像を得るための転写電界は大きくする必要がある。また、転写電界が大きすぎてもトナーを逆極性に帯電してしまうため、良好な画像を得るための転写電界の上限も決まってしまう。つまり、トナーの電荷量に応じて、適正な転写電界の範囲が限定されることとなる。
【0024】
すなわち、前述の「1ドラム方式」「2ドラム方式」「4ドラム方式」のいずれにおいても、ブラックの現像剤として二成分現像剤を用いた場合は、黒色の画像形成比率が高い場合にはランニングコスト、ダウンタイムの増加を招いてしまう。
【0025】
一方、ブラックの現像剤として磁性トナーを用いた一成分現像方式を用いた場合、ブラックの画像形成比率が高い場合にもランニングコスト、ダウンタイムの低減は可能である。
【0026】
しかし中間転写体(中間転写ベルト)を用いる系においては、中間転写体から記録材への一括転写を実行する必要がある。その際、カラートナーとブラックトナーの電荷量が違う。例えばブラックトナーの電荷量が低いため、ブラックトナーを良好に記録材に転写するように転写電界を設定すると、カラートナーに対し転写不足の画像、例えばカラー画像の濃度薄を招いたりする。一方、カラートナーを良好に記録材に転写するように転写電界を設定すると、ブラックトナーに対し過剰の転写電界が作用する画像、例えばブラックのトナー像の飛び散りを招くこととなる。また両者の適正転写電界の中間に転写電界を設定したとしても、各々の欠点が若干低減されるだけで、フルカラー画像として良好な画像を得ることは困難であった。
【0027】
さらには、ブラックのトナー像においても中間転写体を用いるため2回の転写工程(一次転写と二次転写)が必要なため、感光ドラムに形成されたトナー像が記録材に転写される比率、転写効率が、感光ドラムから直接に記録材に転写する直接転写の系に比べて低くなってしまい、結果として所望の濃度を得るためにより過剰なトナーを使用する必要があり、このため現像剤の補給間隔を短縮してしまい、ランニングコストの増加につながっていた。
【0028】
そこで、本発明は、構成が簡単で小型化が容易であり、フルカラー画像形成については良好なフルカラー画像を高い生産性で形成することができ、またブラック画像形成については高い生産性で、かつランニングコスト及びダウンタイムの低減が可能な画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0029】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、画像形成装置において、第1の像担持体と複数のカラー現像手段と中間転写体とを有し、前記複数のカラー現像手段によって前記第1の像担持体上に形成されたカラートナー像を前記中間転写体を介して第1の転写部において記録材に転写するカラー画像形成部と、第2の像担持体とブラック現像手段とを有し、前記ブラック現像手段によって前記第2の像担持体上に形成されたブラックトナー像を第2の転写部において記録材に転写するブラック画像形成部と、記録材上に転写されたカラートナー像及びブラックトナー像を定着する定着手段と、を備え、前記カラー現像手段の現像方式と、前記ブラック現像手段の現像方式とが異なる、ことを特徴とする。
【0030】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記カラー現像手段は、磁性キャリヤと非磁性のカラートナーとを有する二成分現像剤による二成分現像方式を採用し、前記ブラック現像手段は、磁性のブラックトナーを有する一成分現像剤による一成分現像方式を採用する、ことを特徴とする。
【0031】
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記カラー現像手段は、非磁性のカラートナーを有する一成分現像剤による一成分現像方式を採用し、前記ブラック現像手段は、磁性のブラックトナーを有する一成分現像剤による一成分現像方式を採用する、ことを特徴とする。
【0032】
請求項4に係る発明は、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、前記第1の転写部において前記中間転写体から記録材にカラートナー像を転写する際の転写電解の強度と、前記第2の転写部において前記第2の像担持体から記録材にブラックトナー像を転写する際の転写電解の強度とが異なる、ことを特徴とする。
【0033】
請求項5に係る発明は、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の画像形成装置において、前記第1の転写部と前記第2の転写部との間の距離が、搬送方向長さが最小の記録材のその搬送方向長さ以下に設定されている、ことを特徴とする。
【0034】
請求項6に係る発明は、画像形成装置において、第1の像担持体とカラー現像手段とを有し、前記カラー現像手段によって前記第1の像担持体上に形成されたカラートナー像を第1の転写部において記録材に転写するカラー画像形成部と、第2の像担持体とブラック現像手段とを有し、前記ブラック現像手段によって前記第2の像担持体上に形成されたブラックトナー像を第2の転写部において記録材に転写するブラック画像形成部と、記録材上に転写されたカラートナー像及びブラックトナー像を定着する定着手段と、を備え、前記カラー現像手段の現像方式と、前記ブラック現像手段の現像方式とが異なる、ことを特徴とする。
【0035】
請求項7に係る発明は、請求項6に記載の画像形成装置において、前記カラー現像手段は、磁性キャリヤと非磁性のカラートナーとを有する二成分現像剤による二成分現像方式を採用し、前記ブラック現像手段は、磁性のブラックトナーを有する一成分現像剤による一成分現像方式を採用する、ことを特徴とする。
【0036】
請求項8に係る発明は、請求項6に記載の画像形成装置において、前記カラー現像手段は、非磁性のカラートナーを有する一成分現像剤による一成分現像方式を採用し、前記ブラック現像手段は、磁性のブラックトナーを有する一成分現像剤による一成分現像方式を採用する、ことを特徴とする。
【0037】
請求項9に係る発明は、請求項6ないし8のいずれか1項に記載の画像形成装置において、前記第1の転写部において前記第1の像担持体から記録材にカラートナー像を転写する際の転写電解の強度と、前記第2の転写部において前記第2の像担持体から記録材にブラックトナー像を転写する際の転写電解の強度とが異なる、ことを特徴とする。
【0038】
請求項10に係る発明は、請求項6ないし9のいずれか1項に記載の画像形成装置において、前記第1の転写部と前記第2の転写部との間の距離が、搬送方向長さが最小の記録材のその搬送方向長さ以下に設定されている、ことを特徴とする。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【0040】
<実施の形態1>
図1に、実施の形態1として、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式の(4色)フルカラーの画像形成装置であり、同図はその概略構成を模式的に示す縦断面図である。なお、画像形成装置としては、プリンタ,複写機,ファクシミリ等がある。
【0041】
同図に示す画像形成装置は、カラー画像(ブラック以外の色の画像)を形成するカラー画像形成部と、ブラック画像を形成するブラック画像形成部とを備えており、それぞれドラム形の電子写真感光体(以下「感光ドラム」という。)1,9を備えている。このうち感光ドラム1(第1の像担持体)1はカラー画像を形成するためのものであり、感光ドラム(第2の像担持体)9はブラック画像を形成するためのものである。なお、以下では、「カラー」といった場合には、ブラック(黒)を除く色のことをいい、ブラックも含める場合には「フルカラー」というものとする。これに従うと、「カラートナー」とはブラック以外の色のトナーのことをいうことになる。
【0042】
カラー画像形成用の感光ドラム1の周囲にはその回転方向(矢印R1方向)に沿ってほぼ順に、帯電ローラ(帯電装置)2、露光装置3、現像装置(カラー現像手段)4、中間転写ベルト(中間転写体)5a、転写ローラ(転写装置)5b、二次転写ローラ6、クリーニング装置7a、中間転写体クリーニング装置7b等が配設されている。
【0043】
帯電ローラ2は、感光ドラム1表面に当接されて感光ドラム1の矢印R1方向に回転に伴って矢印R2方向に従動回転する。帯電ローラ2には、帯電バイアス印加電源(不図示)によって帯電バイアスが印加され、これにより、感光ドラム1の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する。
【0044】
露光装置3は、レーザ書き込みユニットからイエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C)の各色の画像情報に応じて帯電後の感光ドラム1表面をレーザ光によって順次に照射し、照射部分の電荷を除去して静電潜像を形成するものである。
【0045】
現像装置4は、矢印R4方向に回転するロータリ4aと、これに搭載された3個のカラーの現像器4Y,4M,4Cとによって現像ユニットを構成している。イエローの現像器4Yは非磁性のイエロートナーと磁性キャリヤとを内包している。また、マゼンタの現像器4Mは非磁性のマゼンタトナーと磁性キャリヤとを内包している。さらにシアンの現像器4Cは非磁性のシアントナーと磁性キャリヤとを内包している。現像装置4は、感光ドラム1上の静電潜像の現像に供される色の現像器が、ロータリ4aの矢印R4方向の回転によって感光ドラム1表面に対向する現像位置に配置されるようになっている。上述の感光ドラム1上に順次に形成されるイエロー,マゼンタ,シアンの各色用の静電潜像は、上述の現像器4Y,4M,4Cに現像バイアス印加電源(不図示)によって現像バイアスが印加されることによって順次に各色のトナーが付着されて各色のカラートナー像として現像される。
【0046】
中間転写ベルト5aは、複数のローラに掛け渡されて、矢印R5方向に回転駆動される。中間転写ベルト5aの内側には一次転写ローラ5bが配設されていて、中間転写ベルト5aを感光ドラム1表面に押圧している。一次転写ローラ5bには、一次転写バイアス印加電源(不図示)から一次転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム1上の各色のカラートナー像が中間転写ベルト5a上に順次に転写されて重ね合わされる。
【0047】
二次転写ローラ6は、中間転写ベルト5a上のカラートナー像を紙等の記録材Pに転写するものであり、矢印R6方向に回転する。記録材Pは給紙カセット30に収納されていて給搬送手段(不図示)によって所定のタイミングで、中間転写ベルト5aと二次転写ローラ6との間の第1の転写部(転写ニップ部)N1に供給される。このとき二次転写ローラ6には、二次転写バイアス印加電源(不図示)から二次転写バイアスが印加され、これにより中間転写ベルト5a上の3色のカラートナー像は、記録材P上に一括で二次転写される。
【0048】
クリーニング装置7aは、感光ドラム1上のカラートナー像が中間転写ベルト5aに転写される際に、中間転写ベルト5aに転写されないで感光ドラム1上に残ったカラートナー(残留トナー)を除去するものである。
【0049】
中間転写体クリーニング装置7bは、中間転写ベルト5a上のカラートナー像が記録材Pに転写される際に、記録材Pに転写されないで中間転写ベルト5a上に残ったカラートナー(残留トナー)を除去するものである。
【0050】
一方、ブラック画像形成用の感光ドラム9の周囲にはその回転方向(矢印R9方向)に沿ってほぼ順に、帯電ローラ(帯電装置)10、露光装置11、現像装置(ブラック現像手段)12、転写ローラ(転写装置)13、クリーニング装置14等が配設されている。
【0051】
帯電ローラ10は、矢印R10方向に回転し、感光ドラム9表面を所定の極性・電位に一様の帯電するものである。露光装置11は、画像情報に応じて帯電後の感光ドラム9表面にレーザ光を照射して、ブラック用の静電潜像を形成する。現像装置12は、静電潜像にブラックトナーを付着させてブラックトナー像として現像する。転写ローラ13は、感光ドラム9表面に当接されて感光ドラム9との間に第2の転写部(転写ニップ部)N2を形成し、また矢印R13方向に回転する。上述の第1の転写部N1において表面にイエロー、マゼンタ、シアンの各色のカラートナー像が転写された記録材Pは、この第2の転写部N2において、転写ローラ13により感光ドラム9上のブラックトナー像が転写される。
【0052】
こうして4色のフルカラートナー像が転写された記録材Pは、定着装置20に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面に4色のフルカラートナー像が定着される。これにより、記録材P上に4色のフルカラー画像が形成される。一方、記録材Pに転写されないで感光ドラム9上に残ったブラックトナー(残留トナー)は、クリーニング装置14によって除去される。
【0053】
以下、上述の各装置や各部材について詳述する。
【0054】
[感光ドラム]
本実施の形態においては、カラー画像形成用の感光ドラム1としては直径80mm、またブラック画像形成用の感光ドラム9としては直径30mmのいずれもOPC(有機光半導体)感光体を用いている。それぞれアルミニウム等の導電性ドラム基体と、その外周面に形成された感光層(光導電層)で構成された負帯電極性の感光体(ネガ感光体)であり、それぞれ駆動手段(不図示)により矢印R1方向、矢印R9方向に150mm/secのプロセススピード(周速度)をもって回転駆動されている。
【0055】
[帯電ローラ(帯電装置)]
帯電ローラ2,10はともに中心の芯金と、その外周に同心一体にローラ状に形成された弾性導電層と、さらにその外周面に形成された抵抗層とを有する複合層構造のローラである。
【0056】
弾性導電層は、例えば、10Ω・cm以下の導電性ゴムなどの単層あるいは複合層で形成されている。抵抗層は10〜1011Ω・cm、厚さ100μm程度以下の導電性ゴム等の単層あるいは複合層である。
【0057】
帯電ローラ2,10はその芯金の両端部を軸受け部材(不図示)によって回転自在に支持されるとともに、押圧手段(不図示)によって感光ドラム1,9表面に対して所定の押圧力をもって圧接されている。本実施の形態においては、感光ドラム1,9の矢印R1,R9方向の回転駆動に伴い、それぞれ矢印R2,R10方向に従動回転するようになっている。また帯電バイアス印加電源(不図示)によって帯電ローラ2,10の芯金に所定の帯電バイアスが印加されることにより、感光ドラム1,9の外周面(表面)が接触帯電方式で所定の極性(本実施の形態ではマイナス)・電位に一様に帯電処理される。
【0058】
[露光装置]
露光装置3は、イエロー,マゼンタ,シアンの各色の画像情報に基づいて、順次に帯電後の感光ドラム1表面にレーザ光を照射する。また露光装置11は、ブラックの画像情報に基づいて、帯電後の感光ドラム9表面にレーザ光を照射する。これらの画像情報は、原稿の画像を画像読取装置(不図示)によってイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの4色の画像情報として読み取った後、あるいはパソコン等から4色の画像情報が転送された後、これら4色の画像情報に画像処理部によって所定の画像処理を施したものである。これらのイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの4色の画像情報は、例えば、画像読取装置の読取り動作に同期して、レーザ書込みユニット(不図示)に送られるようになっている。
【0059】
[カラーの現像装置]
現像装置4のロータリ4aに搭載される3個のカラーの現像器4M,4Y,4Cはいずれも同じ構成を有していて、すべて二成分方式の現像方式を採用している。各現像器は、所定の比率で非磁性のカラートナーと磁性キャリヤとが混合された現像剤を収納していて、この現像剤は、マグネットを内包した現像スリーブ上に拘束されて現像を行うようになっている。
【0060】
図2にマゼンタの現像器4Mの拡大縦断面図を示す。マゼンタの現像器4Mは、二成分現像剤を収納する現像容器46Mを有している。マゼンタの二成分現像剤は、非磁性のマゼンタトナー(同図中の白丸)と磁性キャリヤ(同図中の黒丸)とが所定の比率で混合されたものであり、さらに必要に応じて外添剤等が混入されている。現像器4Mは、約500〜1000ガウスの磁力を有する6極(N1,S1,N2,S2,N3,S3)の円筒状のマグネット41Mと、それを内包する直径24mmの非磁性の現像スリーブ42Mと、N1極位置に対向する磁性ブレード43Mと、攪拌部材44M,45Mとを有している。この非磁性のマゼンタトナーは、攪拌部材44M,45Mによって攪拌される際に、磁性キャリヤと摩擦(摺擦)されて、所定の電荷量に帯電される。本実施の形態では、−18μC/mgの電荷量がマゼンタトナーに付与されている。
【0061】
電荷が付与されたマゼンタトナーと磁性キャリヤは、現像スリーブ42Mの矢印R4方向の回転により、マグネット41MのN1極と磁性ブレード43Mとの間で、磁気的に層厚が規制され非磁性の現像スリーブ42M上に一様にコーティングされる。また現像方式としては、カラー画像形成用の感光ドラム1(図1参照)に非接触で非磁性の現像スリーブ42Mが配置され、このときトナー及び磁性キャリヤのコーティング層がカラー画像形成用の感光ドラム1上に接触するようになっている。このように感光ドラム1に現像剤のコーティング層が接触した状態で、現像スリーブ42Mに対して、所定の交番電圧に直流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。
【0062】
本実施の形態では、ピーク間電圧Vpp1.5kV、周波数2.0kHzの矩形波からなる交番電圧に、−350Vの直流電圧を重畳した現像バイアスを非磁性スリーブ42Mに印加することで、カラー画像形成用の感光ドラム1上の静電潜像にマゼンタトナーを付着させて現像を行う二成分現像方式を用いた。
【0063】
なお、シアンの現像器4C、イエローの現像器4Yも上述のマゼンタの現像器4Mと同様の構成であり、カラートナーの色のみが異なっている。
【0064】
また、本実施の形態におけるカラートナーは、すべて負極性(ネガトナー)である。
【0065】
[ブラック(黒色)の現像器]
図3に示すように、ブラックの現像装置12は、磁性の一成分トナー(同図中の黒丸)を収納する現像容器46Bと、約1000ガウスの磁力を有する4極(S1,N1,S2,N2)のマグネット41Bと、このマグネット41Bを内包する直径20mmの非磁性の現像スリーブ42Bと、N1極位置に対向する磁性ブレード43Bとを有している。磁性トナーはマグネット41BのN1極と磁性ブレード43Bとの間で、磁気的拘束力、及び摩擦を受けることで、所定の電荷量に帯電される。本実施の形態では、−11μC/mgの電荷量がブラックトナーに付与されている。
【0066】
電荷が付与されたブラックトナーは、現像スリーブ42Bの矢印R12方向に回転により、マグネット41BのN1極と磁性ブレード43Bとの間で磁気的に層厚が規制され、非磁性の現像スリーブ42B上に一様にコーティングされる。また現像方式としては、ブラック画像形成用の感光ドラム9に非接触で非磁性の現像スリーブ42Bが配置され、かつトナーコーティング層もブラック画像形成用の感光ドラム9に接触しないように配置されている。この状態で現像スリーブ42Bには、所定の交番電圧に直流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。
【0067】
本実施の形態では、ピーク間電圧Vpp1.0kV、周波数1.8kHzの矩形波からなる交番電圧に、−500Vの直流電圧を重畳した現像剤バイアスを現像スリーブ42Bに印加することで、ブラック画像形成用の感光ドラム9上の静電潜像を現像する、一成分現像方式を用いた。
【0068】
また、本実施の形態ではブラックトナーは、ネガトナーである。
【0069】
[中間転写ベルト(中間転写体)]
図1に示すように、中間転写ベルト5aは上述のカラー画像形成用の感光ドラム1の転写部を含む領域に渡って平坦に保持された無端状のベルトである。この中間転写ベルト5aは、カラー画像形成用の感光ドラム1上に順次に形成された各色のカラートナー像が順次に一次転写されて重ね合わされる。この中間転写ベルト5aの周長は、カラー画像形成用の感光ドラム1の周長の整数倍(例えば、2〜5倍)となっている。本実施の形態では2×80×π(mm)の周長に設定されている。また、中間転写ベルト5aは単層の導電性ゴムで形成され、厚みが100μm、抵抗が1×10Ωで構成されている。また、この中間転写ベルト5aは、駆動機構(不図示)により駆動される駆動ローラを含む3本のローラによって、感光ドラム1の回転に同期してそのプロセススピード(周速度)と同一の速度で矢印R5方向に沿って循環移動可能となっている。
【0070】
中間転写ベルト5aの内側には、中間転写ベルト5aを感光ドラム1に押圧するようにして転写ローラ(一次転写ローラ)5bが配設されている。転写ローラ5bは、カラー画像形成用の感光ドラム1上に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト5a上に転写するためのものである。この転写ローラ5bは、中心の芯金と、その外周に同心一体にローラ状に形成した中抵抗の弾性層とからなる。本実施の形態における転写ローラ5bは、抵抗が5×10Ω、直径16mmの導電性ゴムローラである。
【0071】
この転写ローラ5bの芯金部に転写バイアス印加電源(不図示)からカラートナー像と逆極性の所定の転写バイアス(本実施の形態ではプラス)を印加することにより、感光ドラム1上の各色のカラートナー像を中間転写ベルト5a上に順次に一次転写してこれらカラートナー像を中間転写ベルト5a上で重ね合わせる。
【0072】
[転写ローラ]
転写ローラ(二次転写ローラ)6は、中間転写ベルト5aに一次転写されて担持されたカラートナー像を紙等の記録材Pに転写するものである。転写ローラ6は、中心の芯金と、その外周に同心一体にローラ状に形成した中抵抗の弾性層とからなる。本実施の形態における転写ローラ6は、抵抗が5×10Ω、直径16mmの導電性ゴムローラである。
【0073】
この転写ローラ6の芯金部に二次転写バイアス印加電源(不図示)によりカラートナー像と逆極性の所定の転写バイアス(本実施の形態ではプラス)を印加することによって、中間転写ベルト5a上の3色のカラートナー像が、記録材Pへ一括で二次転写される。
【0074】
一方、転写ローラ13は、ブラック画像形成用の感光ドラム9上に形成されたブラックトナー像を記録材Pに転写するものである。転写ローラ13は、転写ローラ6と同様に中心の芯金とその外周に同心一体にローラ状に形成された中抵抗の弾性層とからなる。本実施の形態における転写ローラ13は、抵抗が5×10Ω、直径16mmの導電性ゴムローラである。
【0075】
また、転写ローラ13は、転写ローラ6と同様に芯金部に転写バイアス印加電源(不図示)によりブラックトナー像と逆極性の所定のバイアス(本実施の形態ではプラス)が印加され、これにより、ブラック画像形成用の感光ドラム9上のブラックトナー像が記録材Pに転写される。
【0076】
ここで転写ローラ6と中間転写ベルト5aとの間に形成される第1の転写部N1と、転写ローラ13と感光ドラム9との間に形成される第2の転写部(第2の転写ニップ部)N2との距離Lは、搬送方向の長さが最小の記録材Pのその搬送方向長さよりも短く設定されている。本実施の形態では、官製はがきの短辺の距離、すなわち100mmが記録材Pの搬送方向長さの最小値であるため、Lを80mmに設定している。
【0077】
上述構成の画像形成装置では、次のようにして4色のフルカラー画像が形成されるようになっている。
【0078】
ここでは、まず、上記画像形成装置を用いてイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの4色のフルカラー画像を形成する場合について説明し、その後、ブラック画像のみを形成する場合について説明する。
【0079】
上述の画像形成装置では、図1に示すように、カラー画像形成用の感光ドラム1の表面が帯電ローラ2により一様に帯電された後、イエローの画像信号に応じて照射される露光装置3からのレーザ光によってイエロー用の露光がなされ、この感光ドラム1上には、イエロー用の静電潜像が形成される。感光ドラム1上に形成されたイエロー用の静電潜像は、現像装置4のイエローの現像器4Yにより現像されて、イエロートナー像となる。感光ドラム1上に形成されたイエロートナー像は、転写ローラ5bによって中間転写ベルト5a上に転写される。イエロートナー像の転写後、感光ドラム1の表面は、クリーニング装置7aにより清掃される。
【0080】
その後、上述と同様の画像形成プロセスにより、感光ドラム1上にマゼンタトナー像,シアントナー像を順次に形成し、これらトナー像を中間転写ベルト5a上に順次に重ねて転写する。
【0081】
次に、中間転写ベルト5a上に形成されたカラートナー像を所望の記録材Pに転写するために、ピックアップ手段(不図示)により、給紙カセット30から記録材Pが給紙される。給紙された記録材Pは、同期取り手段(不図示)により、所定のタイミング、すなわち記録材Pの所望の位置にトナー像を転写させるために第1の転写部N1へと搬送される。第1の転写部N1に搬送された記録材Pに対して、転写ローラ6に印加された転写バイアスにより中間転写ベルト5a上の各色のカラートナー像が一括で転写される。
【0082】
このとき、転写ローラ6には、転写電流として20μAの定電流が流されている。
【0083】
ところで、この転写電流については、本実施の形態の構成では以下の結果が筆者らの検討により得られた。転写電流が17μAを下回ると、転写性が悪くなって濃度が低下する。一方、23μAを超えると、トナーが逆極性に帯電されて、再転写と呼ばれる現象、すなわち部分的な画像の抜けや、線画の飛び散りが悪化する現象が発生する。
【0084】
カラートナー像転写後の中間転写ベルト5aは、表面に残った残留トナーが、中間転写体クリーニング装置7bによって除去される。なお、この中間転写体クリーニング装置7bは、中間転写ベルト5aに対して、所定のタイミングで接離できるようになっている。すなわち、3色のカラートナー像が記録材P上に転写された後に、中間転写ベルト5a表面に当接されるようになっている。
【0085】
カラートナー像転写後、記録材Pは、下流側の第2の転写部N2に向かって搬送される。
【0086】
ブラック画像形成用の感光ドラム9においては、ブラックトナー像の形成が行われる。このとき、上述のカラートナー像の最終色であるシアン用の静電潜像の、レーザ光による書込みに対して、ブラックトナー像が、記録材P上に既に転写されたカラートナー像に一致して転写されるように、時間を遅らせて感光ドラム9上にブラック用の画像信号に応じて照射されるレーザ光によってブラック用の静電潜像が形成される。つまり、上述のカラートナー像の最終色であるシアントナー像の形成が完全に終了してから、ブラック用の画像露光を開始するのではなく、記録材P上のカラートナー像に同期するようにブラック用の画像形成が開始されるようになっている。
【0087】
このため、前述の画像読取装置で読み取られた画像情報を処理する画像処理部は、ブラックの画像情報の全部又は一部を一時的に記憶する画像メモリを備えている。
【0088】
上述の感光ドラム9は、その帯電ローラ10により一様に帯電された後、上述したように、ブラックの画像信号に応じて露光装置11から照射されるレーザ光によってブラック用の露光がなされ、感光ドラム9上には、ブラック用の静電潜像が形成される。この静電潜像は、ブラックの現像器12により現像されて、ブラックトナー像となる。こうして感光ドラム9上に形成されたブラックトナー像は、転写ローラ13に転写バイアスが印加されることにより、第2の転写部N2において、記録材P上のカラートナー像に位置あわせされた状態で重なるように転写される。
【0089】
このとき、転写ローラ6には、転写電流として12μAの定電流が流されている。
【0090】
ところで、この転写電流については、本実施の形態の構成では以下の結果が筆者らの検討により得られた。転写電流が9μAを下回ると、転写性が悪くなって濃度が低下する。一方、15μAを超えると、トナーが逆極性に帯電されて、再転写と呼ばれる現象、すなわち部分的な画像の抜けや、線画の飛び散りが悪化する現象が発生する。
【0091】
ブラックトナー像転写後の感光ドラム9表面は、クリーニング装置14によって残留トナーが除去されて清掃される。
【0092】
その後、記録材P上に転写されたイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの4色のトナー像は、転写装置20によって記録材P上に定着されてる。これにより4色のフルカラー画像が形成され、画像形成工程が終了する。
【0093】
なお、この場合にブラックトナー像以外に形成される他のカラートナー像は、イエロー,マゼンタ,シアンの3色すべてに限定されるものではなく、これらの色を適宜1色選択、あるいは2色混合して得られる色であってもよいのはもちろんである。この場合の画像形成工程は、上記に説明したフルカラーの画像形成工程に準じて行われる。
【0094】
つづいて、上述構成の画像形成装置を用いてブラック画像のみを形成する場合について説明する。
【0095】
すなわち、上述の画像形成装置では、ブラック画像形成用の感光ドラム9の表面が帯電ローラ10により一様に帯電された後、ブラックの画像信号に応じて露光装置11から照射されるレーザ光によってブラック用の露光がなされ、感光ドラム9上には、ブラック用の静電潜像が形成される。この静電潜像は、上述した場合と同様に、ブラックの現像器12により現像されて、ブラックトナー像が形成される。
【0096】
次に、感光ドラム9上に形成されたブラックトナー像を所望の記録材Pに転写するために、ピックアップ手段(不図示)により、給紙カセット30から記録材Pが給紙される。感光ドラム11上のブラックトナー像は、第2の転写部N2に導入された記録材Pに対して、転写ローラ13に印加された転写バイアスにより転写される。
【0097】
このとき、転写ローラ13に印加される転写バイアスは、フルカラー画像形成時と同様に、転写電流として12μAの定電流を流すようなバイアスである。
【0098】
ブラックトナー像転写後、記録材Pは定着装置20に搬送されて、表面にブラックトナー像が定着される。これにより、ブラック画像が形成されて、ブラックのみの画像形成工程が終了する。
【0099】
このように、本実施の形態に係る画像形成装置の場合には、白黒兼用フルカラー機に要求される安定したブラック画像を得ることができるとともに、多数(3個以上)の感光ドラムを使用する方式での課題であるところの色ずれや感光ドラムの特性に起因する色むらのない高画質なフルカラー画像を得ることが可能である。
【0100】
また、2個の感光ドラム1,9を用いることによる画像の位置ずれについても、カラー画像に対するブラック画像だけであるので、2個の感光ドラム1,9に対し2個ずつの現像器を配置する従来の方法(図9に示す画像形成装置)に比べて緩い位置精度で済むため、2個の感光ドラム1,9を使用することによるコストアップを最小に抑えることが可能となる。
【0101】
また、第1の転写部N1と第2の転写部N2との距離を最小記録材の長さ以下とすることで、特別な搬送路を必要としないため、画像形成装置全体の大型化、及びコストアップを招くことなく、ブラック画像形成の生産性を向上させ、かつ良好なカラー画像形成が可能である。
【0102】
また、ブラックトナー像をブラック画像形成用の感光ドラム9上から記録材Pへの直接転写する方式とすることで、より少量の現像剤で所望の画像濃度(ブラック画像の濃度)を得ることができ、ランニングコストの低減も可能となる。さらには、ブラック画像形成時にはカラー画像形成部を動作させないため、カラー画像形成部は必要最小限の動作ですむこととなり、結果として同様にランニングコストを低減させることが可能である。
【0103】
また、安価でかつコンパクトでありながら、ブラック画像の生産性に対してフルカラー画像の生産性が約1/3となる安定したフルカラー画像を得ることができる。
【0104】
さらには、記録材Pに対する、カラートナー像とブラックトナー像の転写位置を、図1に示すように、第1の転写部N1と第2の転写部N2とに分けることで、それぞれのトナー像に対して最適な転写電界(転写バイアス)を印加することが可能となり、カラー画像形成時及びブラック画像形成時の双方において、濃度薄やトナー飛び散りといった、転写電界の強さに依存する画像不良を解消することができ、常に良好な画像を提供することが可能である。
【0105】
さらには、ブラック画像形成部に磁性の一成分トナーを用いることで、例えば画像形成比率がブラックに偏ったとしても、磁性キャリヤの交換等が必要ないため、ランニングコストの低減、及びダウンタイムの低減を実現することが可能である。
【0106】
<実施の形態2>
図4に実施の形態2に係る画像形成装置の概略構成を示す。
【0107】
本実施の形態においては、カラー画像形成部を1色のみの構成としている。すなわち、前述の実施の形態1の図1に示す画像形成装置では、カラー画像形成部においてイエロー,マゼンタ,シアンの3色のカラートナー像を形成していたのに代えて、本実施の形態では、カラー画像形成部において、マゼンタ一色のみのカラートナー像を形成するようにした。これに伴って、実施の形態1では必要であった、中間転写ベルト5a及び転写ローラ5bを省略している。
【0108】
次に本実施の形態におけるマゼンタとブラックの2色のトナー像成時の動作について説明する。
【0109】
図4に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置は、カラー画像形成用の感光ドラム1の表面が帯電ローラ2により一様に帯電された後、マゼンタの画像信号に応じて露光装置3Mから照射されるレーザ光によってマゼンタ用の露光がなされ、これにより感光ドラム1上に、マゼンタ用の静電潜像が形成される。この静電潜像は、マゼンタの現像器4Mにより現像されて、マゼンタトナー像となる。このとき、記録材Pは給紙カセット30からピックアップ手段(不図示)及び同期取り手段(不図示)により、所定のタイミング、すなわち記録材Pの所望の位置にマゼンタトナー像を転写させるために第1の転写部N1へと導入される。第1の転写部N1に導入された記録材Pに対し、転写ローラ6に印加された転写バイアスにより、感光ドラム1上のマゼンタトナーが転写される。
【0110】
このとき、転写ローラ6には、転写電流として20μAの定電流が流される。
【0111】
なお、この転写電流については、実施の形態1と同様に、転写電流が17μAを下回ると、転写性が悪くなって濃度が低下する。一方、23μAを超えると、トナーが逆極性に帯電されて、再転写と呼ばれる現象、すなわち部分的な画像の抜けや、線画の飛び散りが悪化する現象が発生することがわかっている。
【0112】
第1の転写部N1においてマゼンタトナー像が転写された記録材Pは、下流側の第2の転写部N2に向けて搬送される。
【0113】
一方、マゼンタトナー像転写後の感光ドラム1は、その表面がクリーニング装置7aによって清掃され、残留トナーが除去される。
【0114】
ブラック画像形成用の感光ドラム9においては、ブラックトナー像の形成が行われる。このとき、ブラックトナー像が、記録材P上に転写されたマゼンタトナー像に一致して転写されるように、上述のレーザ光によるマゼンタ用の静電潜像の書込みに対して、時間を遅らせて感光ドラム9上にブラックの画像信号に応じて照射されるレーザ光によってブラック用の静電潜像が形成される。つまり、マゼンタトナー像の形成が完全に終了してから、ブラック用の画像露光を開始するのではなく、記録材P上のマゼンタトナー像に同期するようにブラックトナー像の形成が開始されるようになっている。
【0115】
このため、上述した画像読取装置で読み取られた画像情報を処理する画像処理部は、ブラックの画像情報の全部又は一部を一時的に記憶する画像メモリを備えている。
【0116】
感光ドラム9は、その帯電ローラ10により一様に帯電された後、上述したように、ブラックの画像信号に応じて露光装置11から照射されるレーザ光によってブラック用の露光がなされ、感光ドラム9上には、ブラック用の静電潜像が形成される。この静電潜像は、ブラックの現像器12により現像されて、ブラックトナー像となる。こうして感光ドラム9上に形成されたブラックトナー像は、転写ローラ13に印加される転写バイアスによって、第2の転写部N2において、記録材P上に、マゼンタトナー像と一致して互いに重なるように転写される。
【0117】
このとき、転写ローラ6には、転写電流として12μAの定電流が流される。
【0118】
これも実施の形態1と同様に、転写電流が9μAを下回ると、転写性が悪くなって濃度が低下する。一方、15μAを超えると、トナーが逆極性に帯電されて、再転写と呼ばれる現象、すなわち部分的な画像の抜けや、線画の飛び散りが悪化する現象が発生するからである。
【0119】
ブラックトナー像転写後の感光ドラム11は、表面に残った残留トナーがクリーニング装置14によって除去される。
【0120】
一方、ブラックトナー像転写後の記録材Pは、定着装置20によって定着され、これにより、マゼンタとブラックによる画像形成が終了する。
【0121】
なお、ブラックトナーのみによる画像形成については、前述の実施の形態1と同様なので説明は省略する。
【0122】
本実施の形態の構成においては、2色(マゼンタとブラック)の画像形成装置においても、実施の形態1と同様に、ブラック画像形成時の生産性向上、ランニングコストの低下、ダウンタイムの低減を図りながら、マゼンタ及びブラックの画像形成時においても、カラー画像形成用の感光ドラム1上から記録材Pへの直接転写を実行しているため、このときもより少量のカラー用のトナー(本実施の形態ではマゼンタ)で所望の濃度を得ることができ、ランニングコストの低下が実現可能である。
【0123】
なお、本実施の形態においては、マゼンタトナーを使用して、カラー画像形成を行ったが、これに限定されるものではなく、ブラック以外であれば任意の色のトナーを使用することができるのはもちろんである。
【0124】
<実施の形態3>
上述の実施の形態1,2においては、カラーの現像方式として磁性キャリヤと非磁性カラートナーからなる二成分現像方式について実施形態の説明を行ったが、本実施の形態ではカラーの現像方式を二成分現像方式ではなく、公知技術である非磁性の一成分現像方式とした。
【0125】
すなわち、カラーの現像剤としては、非磁性のカラートナーのみを用いる方式である。この方式によると、現像装置におけるマグネット(例えば、図2の41M)を必要としないため、より安価な構成でカラー画像形成を実行できる。また現像スリーブへのトナーの層厚規制、コーティングは磁性ブレードの代わりに、現像スリーブに接触して非磁性のカラートナーを摩擦帯電し、静電的にコーティングさせるためのシリコンゴム等からなる弾性ブレードを配することで実現できるものである。
【0126】
上述の実施の形態1〜3に係る画像形成装置は、画像読取部と一体となった複写機ばかりでなく、画像読取部を有しないプリンタとしても同様に構成することができる。
【0127】
また、それぞれの構成要素は、上述の実施の形態に示したものに限られるものではない。例えば、実施の形態1〜3では画像書き込み手段としてレーザ光を使用しているが、ダイオードアレイなど他の書き込み手段を用いてもよく、帯電手段としては帯電ローラではなくコロナ帯電器など他の帯電手段を用いてもよく、転写手段としては転写ローラではなく、コロナ転写など他の転写手段を用いてもよい。
【0128】
また、各種バイアス設定、プロセススピード等は、本実施の形態に限定されるものではなく、技術的思想を逸脱することのない態様を包含するものである。
【0129】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ブラック画像形成時において、生産性を落とすことなく、ブラック画像形成が可能である。また、ブラック画像形成部は第1の像担持体から記録材への直接転写であるため、中間転写体を用いる方式にくらべ、より少量の現像剤で所望の濃度を得ることができ、ランニングコストの低減が可能である。しかも、色ずれや像担持体の特性に起因する色むらのない高画質なフルカラー画像を形成することが可能である。
【0130】
さらには、カラー画像形成部とブラック画像形成部の記録材への転写部を分けることにより、それぞれ最適な転写電界を選択することができ、一成分現像剤と二成分現像剤が混在する方式においても、転写電界の過不足のない、常に良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1に係る画像形成装置の縦断面を模式的に示す図である。
【図2】二成分現像剤によって現像を行うカラーの現像器の構成を示す縦断面図である。
【図3】一成分現像剤によって現像を行うブラックの現像器の構成を示す縦断面図である。
【図4】実施の形態2に係る画像形成装置の縦断面を模式的に示す図である。
【図5】従来の画像形成装置(1ドラム方式/転写ドラム方式)の概略構成を示す図である。
【図6】従来の画像形成装置(4ドラム方式/転写ベルト方式)の概略構成を示す図である。
【図7】従来の画像形成装置(1ドラム方式/中間転写方式)の概略構成を示す図である。
【図8】従来の画像形成装置(4ドラム方式/中間転写方式)の概略構成を示す図である。
【図9】従来の画像形成装置(2ドラム方式)の概略構成を示す図である。
【図10】従来の画像形成装置(他の2ドラム方式)の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
1     第1の像担持体(カラー画像形成用の感光ドラム)
4     カラー現像手段(カラーの現像装置)
4C    シアンの現像器
4M    マゼンタンの現像器
4Y    イエローの現像器
5a    中間転写体(中間転写ベルト)
9     第2の像担持体(ブラック画像形成用の感光ドラム)
12    ブラック現像手段(ブラックの現像装置)
20    定着手段(定着装置)
L     第1の転写部と第2の転写部との距離
N1    第1の転写部(第1の転写ニップ部)
N2    第2の転写部(第2の転写ニップ部)
P     記録材
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus that has two image carriers and forms toner images of two or more colors.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming a multicolor image and a full-color image in an electrophotographic image forming apparatus, there are generally two general methods. In the following description,
First, as shown in FIG. 5, a charging device 2, an exposure device 3, developing devices 4C, 4Y, 4M, 4B, a transfer device 5, a transfer drum 21 are arranged around one photosensitive drum 1 rotating in the direction of arrow R1. And other process equipment. The toner images of each color (cyan, yellow, magenta, and black) sequentially formed on the photosensitive drum 1 are sequentially transferred and superimposed on the recording material P carried on the transfer drum 21 rotating in the direction of arrow R5. The recording material P after the transfer of the toner image is fixed on the surface by a fixing device (fixing unit) 20. This method is, for example, a method described as an example in JP-A-4-156474, and is hereinafter referred to as a "one-drum method". Reference numeral 7a in the figure denotes a cleaning device for removing unnecessary toner on the photosensitive drum 1.
[0003]
Second, as shown in FIG. 6, the four image forming units SB, SY, SM, and SC for black, yellow, magenta, and cyan are moved along the moving direction of the transfer belt 22 (the direction of arrow R22). They are arranged side by side. Each image forming unit has a photosensitive drum 1 and process devices such as a charging device 2, an exposure device 3, a developing device 4, a transfer device 5, and a cleaning device 7 arranged around the photosensitive drum 1. The black, yellow, magenta, and cyan toner images formed on the image forming stations SB, SY, SM, and SC are sequentially transferred and superimposed on the recording material P carried on the surface of the transfer belt 22. The recording material P after the transfer of the toner image is separated from the transfer belt 22 and conveyed to the fixing device 20, where it is heated and pressed to form a toner image on the surface. This method is a method described as another embodiment in, for example, JP-A-4-156474, and is hereinafter referred to as a "four-drum method".
[0004]
In the above-described "one-drum type" image forming apparatus, the color developing units 4M, 4Y, 4C, and 4B of the developing device (developing unit) 4 sequentially form the photosensitive drum 1, as shown in FIG. Rather than sequentially transferring the toner images of each color onto the recording material P, the toner images are temporarily primary-transferred onto the intermediate transfer belt 5a by an electric field of a transfer roller (transfer member) 5b, and then transferred onto the intermediate transfer belt 5a. A method of fixing the unfixed toner image after collectively transferring the four color toner images onto the recording material P by the electric field of the secondary transfer roller 6 is also described in, for example, JP-A-3-192282. Have been. Reference numeral 4a in the figure denotes a rotating body that rotates with each developing device mounted thereon, 5c denotes a driving roller, 6 denotes a secondary transfer roller, 7a denotes a cleaning device for cleaning the surface of the photosensitive drum 1, and 7b denotes an intermediate device. This is an intermediate transfer member cleaning device for cleaning the transfer belt 5a.
[0005]
Similarly, in the “four-drum type” image forming apparatus, the toner images of the respective colors formed by the image forming units SM, SC, SY, and SB are not transferred to the recording material P but to the intermediate transfer, as shown in FIG. Primary transfer is performed once by the electric field of the transfer blade (transfer member) 5b at each transfer portion on the belt 5a, and thereafter, the four color toner images on the intermediate transfer belt 5a are collectively recorded by the electric field of the secondary transfer roller 6. A method of fixing an unfixed toner image after transfer onto the material P is also described in, for example, JP-A-3-191368. Note that reference numeral A in the figure indicates the moving direction of the intermediate transfer belt 5a. 5d is a driven roller.
[0006]
The method using the intermediate transfer belt 5a shown in FIG. 7 and FIG. 8 is performed when the transfer drum 21 of the “1-drum type” in FIG. 5 is used and on the transport belt 22 of the “4-drum type” in FIG. Compared to the method of holding, transporting, and sequentially transferring the recording material P, the degree of freedom of arrangement of each device in the image forming apparatus is increased, so that the image forming apparatus can be downsized and various kinds of recording materials can be handled. In recent years, it has been used favorably from the viewpoint of possibility, and has become the mainstream of color image forming apparatuses.
[0007]
In the case of the former “one-drum method” of the above two methods, four toner images are formed using one photosensitive drum 1. By matching the above, even if the rotation of the photosensitive drum 1 fluctuates, the effect of the rotation fluctuation of the photosensitive drum 1 appears in the toner image of each color in the same manner. By matching the image forming positions, there is a feature that a change in hue is unlikely to appear even when uneven development density occurs due to fluctuations in the rotation of the photosensitive drum 1. In addition, among the process devices around one photosensitive drum 1, the same device can be used for each color except for the developing device, so that the configuration of the device can be simplified, and the device can be reduced in size and cost. It also has the feature that cost reduction is possible.
[0008]
However, in the “one-drum method”, it takes about four times as long to form a full-color image using four colors of yellow, magenta, cyan, and black as compared to a case where an image of only one color is obtained with normal black. However, there is a problem that productivity of a full-color image per unit time is low.
[0009]
On the other hand, in the case of the latter "four-drum system", in order to form a full-color image using four colors of yellow, magenta, cyan, and black, the photosensitive drum 1 corresponding to each color in each of the image forming units SY, SM, SC, and SB. Since the formation of toner images of each color can be performed in parallel, the time required to obtain a full-color image is slightly increased as compared with the time required to obtain a single-color toner image of black only. And has the advantage that the productivity of full-color images per unit time is high.
[0010]
However, in the case of the "four-drum system", a plurality of photosensitive drums 1 corresponding to each color and a process device are required around the photosensitive drums 1. Therefore, the configuration of the apparatus is complicated, the size is increased, and the cost is increased. Has problems. Further, in the case of the “four-drum system”, since the photosensitive drums 1 for forming the toner images of the respective colors are different, if the development density unevenness caused by the characteristics of the respective photosensitive drums 1 occurs, the change of the hue and There is also a problem that the characteristics of each photosensitive drum 1 need to be highly stable in order to prevent this. Further, since the transfer positions of the respective photosensitive drums 1 are separated from each other, image misalignment is likely to occur during transfer, and image information is transferred while the recording material P moves from the first transfer position to the last transfer position. This requires an image memory for storing the image data, so that there is a problem that the apparatus becomes expensive also from this point. Further, the size of the device is increased.
[0011]
Because of the advantages and disadvantages described above, the “one-drum method” image forming method is used in full-color machines that are also used for black and white images. Currently, it is used in full-color dedicated machines that require a large amount of full-color images.
[0012]
Therefore, as a technique that can solve the problems of the “one-drum method” and the “four-drum method”, as shown in FIG. 9, a “two-drum method” is an intermediate method between the two. For example, it is described in JP-A-4-204871. This is provided with two image forming units S1 and S2 having photosensitive drums 1 and 9, respectively. Around the photosensitive drums 1, 9, charging devices 2, 10, exposure devices 3, 11, developing devices 4, 12, transfer devices 5, 13, cleaning devices 7, 14, and the like are arranged, respectively. Each of the developing devices 4 and 12 is provided with two developing units. Reference numeral 5e in the figure is a secondary transfer facing roller.
[0013]
As shown in FIG. 10, a "two-drum system" in which a photosensitive drum 1 for a color image forming unit and a photosensitive drum 9 for a black image forming unit are divided is also proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-244414. Have been. The "two-drum system" provides a full-color image at about 1/2 to 1/3 the productivity of a "one-drum system" when forming a black image. In addition, the productivity at the time of forming a black image is not inferior to that of an ordinary black-and-white copying machine or the like. It is possible to obtain a high-quality full-color image. Note that reference numeral 13 in the figure is a transfer device.
[0014]
In other words, the "two-drum system" is a system useful in the case where the ratio of black image formation is high and the full-color image formation is performed appropriately, compared with the "one-drum system" or the "four-drum system". It can be said that. Further, as shown in FIG. 10, the black image forming unit and the color image forming unit form the “two-drum system”, so that the photosensitive drums 1 and 9 of the black image forming unit and the color image forming unit are individually formed. Can replace and perform maintenance. Also, there is an advantage that even if one of the image forming units becomes incapable of forming an image, image formation can be continued in the remaining image forming units.
[0015]
Further, since the positional deviation of the image due to the use of the two photosensitive drums is small as compared with the “four-drum method”, it is not necessary to increase the position accuracy as in the four-drum method, and the two photosensitive drums 1 and 9 are used. This can minimize the cost increase. In addition, there is an advantage that the size of the image forming apparatus can be reduced at the same time.
[0016]
Incidentally, in the above-described "one-drum system", "two-drum system", and "four-drum system", the developing system of the developer is a two-component developing system using a two-component developer including a magnetic carrier and a non-magnetic toner. Is widely preferred and used. This is because, in the case of color toners in particular, it is difficult to colorize the magnetic toner because of the color of the magnetic substance itself. This is also because the density stability and the uniformity are superior to those of the non-magnetic one-component developing system.
[0017]
5 to 10, members having the same configuration and operation are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted as appropriate.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described two-component developing method using a two-component developer composed of a magnetic carrier and a non-magnetic toner, a phenomenon occurs in which the magnetic carrier deteriorates as the use progresses. This is because the non-magnetic toner is consumed every time an image is formed and is replenished as needed, but the magnetic carrier is not consumed every time an image is formed, and a role of applying a predetermined charge to the non-magnetic toner by frictional charging. Therefore, as the use proceeds, foreign matter such as toner adheres to the surface, and the charging ability is reduced. Under such circumstances, the non-magnetic toner cannot obtain a sufficient amount of charge, and as a result, image defects such as low density, uneven density, and fogged images may occur.
[0019]
For this reason, it is necessary to periodically replace the magnetic carrier, and the number of complicated operations increases. That is, for example, when the ratio of black image formation is high, it is necessary to frequently change the magnetic carrier for black, which increases the running cost and increases the downtime, which imposes a load on the user and the service person. It becomes.
[0020]
On the other hand, in a one-component developing method using a one-component developer made of a magnetic toner, the toner is consumed every time an image is formed, and is appropriately replenished as needed. In general, a magnetic blade system as shown in FIG. 3 is used as a means for applying electric charge to the toner. In the magnetic blade system, the magnetic toner is magnetically constrained on a developing sleeve 42B, which is a toner carrier containing a developing magnet 41B having a multi-pole configuration, and a magnetic blade 43B made of a ferromagnetic material such as iron is used as a developing magnet. The toner is frictionally charged by the magnetic field between the magnetic blades 41B and is regulated to a desired layer thickness on the magnetic blade 43B.
[0021]
In this method, since there is almost no cause for directly abrading the developing sleeve 42B, it is possible to extend the service life, and it is a useful method for realizing reduction of running cost and downtimeless, and is used favorably. I have.
[0022]
By the way, in the above-described non-magnetic toner and magnetic toner, there is a difference in the amount of electric charge applied to each toner due to the structure, for example, whether or not a magnetic material is included, or a limitation of a pigment. Generally, the amount of charge applied to the non-magnetic toner tends to increase. In the toner manufacturing method, if it is attempted to equalize the amount of charge applied, other problems such as color developability and fixability occur, so that it is practically impossible.
[0023]
Further, there is a correlation between the charge amount of the toner and the transfer electric field for obtaining a good image. Specifically, as the amount of charge applied to the toner increases, the transfer electric field for obtaining a good image needs to be increased. Further, even if the transfer electric field is too large, the toner is charged to the opposite polarity, so that the upper limit of the transfer electric field for obtaining a good image is determined. That is, the range of the appropriate transfer electric field is limited according to the charge amount of the toner.
[0024]
That is, in any of the above-described “one-drum system”, “two-drum system”, and “four-drum system”, when a two-component developer is used as the black developer, the running is performed when the black image formation ratio is high. This will increase costs and downtime.
[0025]
On the other hand, when a one-component developing method using a magnetic toner as a black developer is used, running costs and downtime can be reduced even when the black image formation ratio is high.
[0026]
However, in a system using an intermediate transfer member (intermediate transfer belt), it is necessary to execute batch transfer from the intermediate transfer member to a recording material. At that time, the charge amounts of the color toner and the black toner are different. For example, since the charge amount of the black toner is low, if the transfer electric field is set so as to transfer the black toner satisfactorily to the recording material, an image which is insufficiently transferred to the color toner, for example, the density of a color image is reduced. On the other hand, if the transfer electric field is set so as to transfer the color toner to the recording material satisfactorily, an image in which an excessive transfer electric field acts on the black toner, for example, a black toner image will be scattered. Further, even if the transfer electric field is set in the middle of the appropriate transfer electric field between the two, it is difficult to obtain a good image as a full-color image, because each defect is slightly reduced.
[0027]
Furthermore, since the intermediate transfer member is also used for the black toner image, two transfer steps (primary transfer and secondary transfer) are required, so that the ratio at which the toner image formed on the photosensitive drum is transferred to the recording material, The transfer efficiency is lower than that of the direct transfer system in which the image is directly transferred from the photosensitive drum to the recording material. As a result, it is necessary to use an excessive amount of toner to obtain a desired density. The replenishment interval was shortened, leading to an increase in running costs.
[0028]
Therefore, the present invention has a simple configuration and is easy to miniaturize, and can form a good full-color image with high productivity for full-color image formation, and high productivity and running for black image formation. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of reducing cost and downtime.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is an image forming apparatus, comprising: a first image carrier, a plurality of color developing units, and an intermediate transfer member, wherein the plurality of color developing units are provided on the first image carrier. A color image forming unit configured to transfer the formed color toner image to a recording material at a first transfer unit via the intermediate transfer body; a second image carrier; and a black developing unit; A black image forming section for transferring the black toner image formed on the second image carrier to the recording material in the second transfer section, and fixing the color toner image and the black toner image transferred on the recording material. And a developing method of the color developing means and a developing method of the black developing means.
[0030]
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the color developing unit adopts a two-component developing method using a two-component developer having a magnetic carrier and a non-magnetic color toner. The black developing means adopts a one-component developing method using a one-component developer having a magnetic black toner.
[0031]
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the color developing unit employs a one-component developing method using a one-component developer having a non-magnetic color toner, and the black developing unit includes And a one-component developing method using a one-component developer having a magnetic black toner.
[0032]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, transfer of a color toner image from the intermediate transfer body to a recording material in the first transfer portion is performed. The strength of the electrolysis is different from the strength of the electrolysis when the black toner image is transferred from the second image carrier to the recording material in the second transfer portion.
[0033]
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects, a distance between the first transfer unit and the second transfer unit is a length in a transport direction. Is set to be equal to or less than the minimum length of the recording material in the conveyance direction.
[0034]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus, the image forming apparatus includes a first image carrier and a color developing unit, and transfers the color toner image formed on the first image carrier by the color developing unit to a first image carrier. A color image forming unit for transferring to a recording material in a first transfer unit, a second image carrier, and black developing means; and a black toner formed on the second image carrier by the black developing means. A black image forming unit for transferring an image to a recording material in a second transfer unit; and a fixing unit for fixing the color toner image and the black toner image transferred on the recording material, and a developing method of the color developing unit. And the developing method of the black developing means is different.
[0035]
The invention according to claim 7 is the image forming apparatus according to claim 6, wherein the color developing means adopts a two-component developing method using a two-component developer having a magnetic carrier and a non-magnetic color toner, The black developing means adopts a one-component developing method using a one-component developer having a magnetic black toner.
[0036]
The invention according to claim 8 is the image forming apparatus according to claim 6, wherein the color developing unit adopts a one-component developing method using a one-component developer having a non-magnetic color toner, and the black developing unit is And a one-component developing method using a one-component developer having a magnetic black toner.
[0037]
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the sixth to eighth aspects, a color toner image is transferred from the first image carrier to a recording material in the first transfer unit. Wherein the strength of the transfer electrolysis at the time of transfer is different from the strength of the transfer electrolysis when the black toner image is transferred from the second image carrier to the recording material in the second transfer portion.
[0038]
According to a tenth aspect, in the image forming apparatus according to any one of the sixth to ninth aspects, a distance between the first transfer unit and the second transfer unit is a length in a transport direction. Is set to be equal to or less than the minimum length of the recording material in the conveyance direction.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the components denoted by the same reference numerals have the same configuration or operation, and a repeated description thereof will be omitted as appropriate.
[0040]
<Embodiment 1>
FIG. 1 shows, as Embodiment 1, an example of an image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus shown in FIG. 1 is an electrophotographic (four color) full-color image forming apparatus, and FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a schematic configuration thereof. Note that the image forming apparatus includes a printer, a copying machine, a facsimile, and the like.
[0041]
The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes a color image forming unit that forms a color image (an image of a color other than black) and a black image forming unit that forms a black image. (Hereinafter referred to as “photosensitive drum”) 1 and 9. The photosensitive drum 1 (first image carrier) 1 is for forming a color image, and the photosensitive drum (second image carrier) 9 is for forming a black image. In the following, "color" means a color other than black (black), and "black" includes "full color". According to this, “color toner” means toner of a color other than black.
[0042]
A charging roller (charging device) 2, an exposing device 3, a developing device (color developing means) 4, an intermediate transfer belt are provided around the photosensitive drum 1 for forming a color image substantially in the rotation direction (direction of arrow R1). (Intermediate transfer member) 5a, transfer roller (transfer device) 5b, secondary transfer roller 6, cleaning device 7a, intermediate transfer member cleaning device 7b, and the like are provided.
[0043]
The charging roller 2 is in contact with the surface of the photosensitive drum 1 and is driven to rotate in the direction of the arrow R2 as the photosensitive drum 1 rotates in the direction of the arrow R1. A charging bias is applied to the charging roller 2 by a charging bias application power supply (not shown), and thereby the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged to a predetermined polarity and potential.
[0044]
The exposure device 3 sequentially irradiates the charged surface of the photosensitive drum 1 with laser light from a laser writing unit in accordance with image information of each color of yellow (Y), magenta (M), and cyan (C) by laser light. The charge is removed to form an electrostatic latent image.
[0045]
The developing device 4 comprises a rotary unit 4a rotating in the direction of arrow R4 and three color developing units 4Y, 4M and 4C mounted on the rotary 4a. The yellow developing unit 4Y contains a non-magnetic yellow toner and a magnetic carrier. The magenta developing unit 4M contains a non-magnetic magenta toner and a magnetic carrier. Further, the cyan developing device 4C contains a non-magnetic cyan toner and a magnetic carrier. The developing device 4 is arranged such that a developing device of a color to be used for developing the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 is arranged at a developing position facing the surface of the photosensitive drum 1 by rotation of the rotary 4a in the direction of arrow R4. Has become. A developing bias is applied to the developing units 4Y, 4M, and 4C by a developing bias applying power source (not shown) to the electrostatic latent images for yellow, magenta, and cyan colors sequentially formed on the photosensitive drum 1 described above. As a result, the toner of each color is sequentially attached and developed as a color toner image of each color.
[0046]
The intermediate transfer belt 5a is wound around a plurality of rollers and is driven to rotate in the direction of arrow R5. A primary transfer roller 5b is disposed inside the intermediate transfer belt 5a, and presses the intermediate transfer belt 5a against the surface of the photosensitive drum 1. A primary transfer bias is applied to the primary transfer roller 5b from a primary transfer bias application power source (not shown), whereby the color toner images of each color on the photosensitive drum 1 are sequentially transferred onto the intermediate transfer belt 5a and superimposed. Is done.
[0047]
The secondary transfer roller 6 transfers the color toner image on the intermediate transfer belt 5a to a recording material P such as paper, and rotates in the direction of arrow R6. The recording material P is stored in a paper feed cassette 30 and supplied at a predetermined timing by a feeding / conveying means (not shown) to a first transfer portion (transfer nip portion) between the intermediate transfer belt 5a and the secondary transfer roller 6. N1. At this time, a secondary transfer bias is applied to the secondary transfer roller 6 from a secondary transfer bias application power source (not shown), whereby the three color toner images on the intermediate transfer belt 5a are formed on the recording material P. The secondary transfer is performed at once.
[0048]
The cleaning device 7a removes color toner (residual toner) remaining on the photosensitive drum 1 without being transferred to the intermediate transfer belt 5a when the color toner image on the photosensitive drum 1 is transferred to the intermediate transfer belt 5a. It is.
[0049]
When the color toner image on the intermediate transfer belt 5a is transferred to the recording material P, the intermediate transfer body cleaning device 7b removes the color toner (residual toner) remaining on the intermediate transfer belt 5a without being transferred to the recording material P. It is to be removed.
[0050]
On the other hand, a charging roller (charging device) 10, an exposing device 11, a developing device (black developing means) 12, and a transfer device around the photosensitive drum 9 for forming a black image are arranged in this order along the rotation direction (the direction of arrow R9). A roller (transfer device) 13, a cleaning device 14, and the like are provided.
[0051]
The charging roller 10 rotates in the direction of arrow R10, and uniformly charges the surface of the photosensitive drum 9 to a predetermined polarity and potential. The exposure device 11 irradiates the charged photosensitive drum 9 surface with laser light in accordance with image information to form an electrostatic latent image for black. The developing device 12 develops a black toner image by attaching black toner to the electrostatic latent image. The transfer roller 13 is in contact with the surface of the photosensitive drum 9 to form a second transfer portion (transfer nip portion) N2 between the transfer roller 13 and the photosensitive drum 9, and rotates in the direction of arrow R13. The recording material P on which the yellow, magenta, and cyan color toner images have been transferred to the surface in the above-described first transfer portion N1 is transferred to the black on the photosensitive drum 9 by the transfer roller 13 in the second transfer portion N2. The toner image is transferred.
[0052]
The recording material P onto which the four full-color toner images have been transferred in this manner is conveyed to the fixing device 20, where it is heated and pressed to fix the four full-color toner images on the surface. Thus, four full-color images are formed on the recording material P. On the other hand, the black toner (residual toner) remaining on the photosensitive drum 9 without being transferred to the recording material P is removed by the cleaning device 14.
[0053]
Hereinafter, each device and each member described above will be described in detail.
[0054]
[Photosensitive drum]
In the present embodiment, an OPC (organic optical semiconductor) photosensitive member having a diameter of 80 mm as the photosensitive drum 1 for forming a color image and a diameter of 30 mm as the photosensitive drum 9 for forming a black image is used. Each is a negatively charged photoconductor (negative photoconductor) composed of a conductive drum base made of aluminum or the like and a photoconductive layer (photoconductive layer) formed on the outer peripheral surface thereof. It is driven to rotate at a process speed (peripheral speed) of 150 mm / sec in the directions of the arrows R1 and R9.
[0055]
[Charging roller (charging device)]
Each of the charging rollers 2 and 10 is a roller having a composite layer structure including a center metal core, an elastic conductive layer formed concentrically and integrally with the outer periphery of the roller, and a resistance layer formed on the outer peripheral surface thereof. .
[0056]
The elastic conductive layer is, for example, 10 4 It is formed of a single layer or a composite layer of a conductive rubber of Ω · cm or less. The resistance layer is 10 7 -10 11 It is a single layer or a composite layer of a conductive rubber or the like having a thickness of about Ω · cm and about 100 μm or less.
[0057]
The charging rollers 2 and 10 are rotatably supported at both ends of the metal core by bearing members (not shown), and are pressed against the surfaces of the photosensitive drums 1 and 9 with a predetermined pressing force by pressing means (not shown). Have been. In the present embodiment, the photosensitive drums 1 and 9 are driven to rotate in the directions of the arrows R2 and R10, respectively, as the photosensitive drums 1 and 9 are driven to rotate in the directions of the arrows R1 and R9. When a predetermined charging bias is applied to the metal cores of the charging rollers 2 and 10 by a charging bias application power supply (not shown), the outer peripheral surfaces (surfaces) of the photosensitive drums 1 and 9 have a predetermined polarity (contact surface charging method). In the present embodiment, the charging process is performed uniformly to a minus potential.
[0058]
[Exposure equipment]
The exposure device 3 sequentially irradiates the charged photosensitive drum 1 surface with laser light based on image information of each color of yellow, magenta, and cyan. Further, the exposure device 11 irradiates the charged photosensitive drum 9 surface with laser light based on the black image information. These pieces of image information are obtained by reading an image of a document as image information of four colors of yellow, magenta, cyan, and black by an image reading device (not shown), or transferring image information of four colors from a personal computer or the like. The image information of the four colors is subjected to predetermined image processing by an image processing unit. The image information of the four colors of yellow, magenta, cyan and black is sent to a laser writing unit (not shown) in synchronization with, for example, the reading operation of the image reading device.
[0059]
[Color developing device]
The three color developing units 4M, 4Y, and 4C mounted on the rotary 4a of the developing device 4 all have the same configuration, and all employ a two-component developing system. Each developing device contains a developer in which a non-magnetic color toner and a magnetic carrier are mixed at a predetermined ratio, and the developer is restrained on a developing sleeve containing a magnet so as to perform development. It has become.
[0060]
FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of the magenta developing device 4M. The magenta developing device 4M has a developing container 46M for storing a two-component developer. The magenta two-component developer is a mixture of a non-magnetic magenta toner (open circles in the figure) and a magnetic carrier (black circles in the figure) at a predetermined ratio. Agents etc. are mixed. The developing device 4M includes a six-pole (N1, S1, N2, S2, N3, S3) cylindrical magnet 41M having a magnetic force of about 500 to 1000 Gauss, and a non-magnetic developing sleeve 42M having a diameter of 24 mm and including the magnet 41M. , A magnetic blade 43M facing the N1 pole position, and stirring members 44M and 45M. When the nonmagnetic magenta toner is stirred by the stirring members 44M and 45M, the nonmagnetic magenta toner is rubbed (sliding) with the magnetic carrier and charged to a predetermined charge amount. In the present embodiment, a charge amount of −18 μC / mg is given to the magenta toner.
[0061]
The magenta toner and the magnetic carrier to which the charge is applied are magnetically regulated between the N1 pole of the magnet 41M and the magnetic blade 43M by the rotation of the developing sleeve 42M in the direction of the arrow R4. Coated uniformly on 42M. As a developing method, a non-contact, non-magnetic developing sleeve 42M is disposed on the color image forming photosensitive drum 1 (see FIG. 1), and at this time, the coating layer of the toner and the magnetic carrier is used for the color image forming photosensitive drum. 1. In the state where the coating layer of the developer is in contact with the photosensitive drum 1, a developing bias in which a DC voltage is superimposed on a predetermined alternating voltage is applied to the developing sleeve 42M.
[0062]
In the present embodiment, color image formation is performed by applying a developing bias in which a DC voltage of -350 V is superimposed on an alternating voltage composed of a rectangular wave having a peak-to-peak voltage Vpp of 1.5 kV and a frequency of 2.0 kHz to the non-magnetic sleeve 42M. A two-component developing method in which magenta toner is adhered to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 for development to perform development.
[0063]
The cyan developing unit 4C and the yellow developing unit 4Y have the same configuration as the above-described magenta developing unit 4M, and differ only in the color of the color toner.
[0064]
Further, all the color toners in the present embodiment have negative polarity (negative toner).
[0065]
[Black (black) developing unit]
As shown in FIG. 3, the black developing device 12 includes a developing container 46B for storing a magnetic one-component toner (black circles in FIG. 3) and four poles (S1, N1, S2, An N2) magnet 41B, a non-magnetic developing sleeve 42B having a diameter of 20 mm and enclosing the magnet 41B, and a magnetic blade 43B facing the N1 pole position are provided. The magnetic toner is charged to a predetermined charge by receiving a magnetic binding force and friction between the N1 pole of the magnet 41B and the magnetic blade 43B. In the present embodiment, a charge amount of −11 μC / mg is given to the black toner.
[0066]
The thickness of the black toner to which the charge is applied is magnetically regulated between the N1 pole of the magnet 41B and the magnetic blade 43B by the rotation of the developing sleeve 42B in the direction of arrow R12, and the black toner is placed on the non-magnetic developing sleeve 42B. Uniformly coated. In the developing method, a non-magnetic developing sleeve 42B is provided in non-contact with the photosensitive drum 9 for forming a black image, and the toner coating layer is also disposed so as not to contact the photosensitive drum 9 for forming a black image. . In this state, a developing bias in which a DC voltage is superimposed on a predetermined alternating voltage is applied to the developing sleeve 42B.
[0067]
In this embodiment, black image formation is performed by applying a developer bias in which a DC voltage of -500 V is superimposed on an alternating voltage formed of a rectangular wave having a peak-to-peak voltage Vpp of 1.0 kV and a frequency of 1.8 kHz to the developing sleeve 42B. A one-component developing system for developing an electrostatic latent image on a photosensitive drum 9 was used.
[0068]
In the present embodiment, the black toner is a negative toner.
[0069]
[Intermediate transfer belt (intermediate transfer body)]
As shown in FIG. 1, the intermediate transfer belt 5a is an endless belt that is held flat over a region including the transfer portion of the photosensitive drum 1 for forming a color image. On the intermediate transfer belt 5a, color toner images of each color sequentially formed on the photosensitive drum 1 for forming a color image are sequentially primary-transferred and superimposed. The circumference of the intermediate transfer belt 5a is an integral multiple (for example, 2 to 5 times) of the circumference of the photosensitive drum 1 for forming a color image. In the present embodiment, the circumference is set to 2 × 80 × π (mm). The intermediate transfer belt 5a is formed of a single layer of conductive rubber, has a thickness of 100 μm, and has a resistance of 1 × 10 9 Ω. The intermediate transfer belt 5a is driven by three rollers including a drive roller driven by a drive mechanism (not shown) at the same speed as the process speed (peripheral speed) in synchronization with the rotation of the photosensitive drum 1. It can be circulated along the direction of arrow R5.
[0070]
A transfer roller (primary transfer roller) 5b is provided inside the intermediate transfer belt 5a so as to press the intermediate transfer belt 5a against the photosensitive drum 1. The transfer roller 5b is for transferring the toner image of each color formed on the photosensitive drum 1 for forming a color image onto the intermediate transfer belt 5a. The transfer roller 5b includes a central metal core and a medium-resistance elastic layer formed concentrically and integrally with the outer periphery of the core metal. The transfer roller 5b in the present embodiment has a resistance of 5 × 10 6 Ω, a conductive rubber roller having a diameter of 16 mm.
[0071]
By applying a predetermined transfer bias (positive in the present embodiment) having a polarity opposite to that of the color toner image from a transfer bias application power supply (not shown) to the core metal portion of the transfer roller 5b, The color toner images are sequentially and primarily transferred onto the intermediate transfer belt 5a, and these color toner images are superimposed on the intermediate transfer belt 5a.
[0072]
[Transfer roller]
The transfer roller (secondary transfer roller) 6 transfers a color toner image primarily transferred and carried on the intermediate transfer belt 5a to a recording material P such as paper. The transfer roller 6 includes a central core metal and a medium-resistance elastic layer formed concentrically and integrally with the outer periphery of the core metal. The transfer roller 6 in the present embodiment has a resistance of 5 × 10 8 Ω, a conductive rubber roller having a diameter of 16 mm.
[0073]
By applying a predetermined transfer bias (positive in the present embodiment) having a polarity opposite to that of the color toner image to the core portion of the transfer roller 6 by a secondary transfer bias application power source (not shown), the intermediate transfer belt 5a is applied. The three color toner images are collectively and secondarily transferred to the recording material P.
[0074]
On the other hand, the transfer roller 13 transfers the black toner image formed on the photosensitive drum 9 for forming a black image onto the recording material P. The transfer roller 13, like the transfer roller 6, includes a central metal core and a medium-resistance elastic layer formed concentrically and integrally with the outer periphery of the metal core. The transfer roller 13 in the present embodiment has a resistance of 5 × 10 8 Ω, a conductive rubber roller having a diameter of 16 mm.
[0075]
In the transfer roller 13, similarly to the transfer roller 6, a predetermined bias (positive in the present embodiment) having a polarity opposite to that of the black toner image is applied to the metal core by a transfer bias application power supply (not shown). Then, the black toner image on the photosensitive drum 9 for forming a black image is transferred to the recording material P.
[0076]
Here, a first transfer portion N1 formed between the transfer roller 6 and the intermediate transfer belt 5a, and a second transfer portion (second transfer nip) formed between the transfer roller 13 and the photosensitive drum 9 The distance L from the recording medium P is set shorter than the length of the recording material P having the minimum length in the conveyance direction. In the present embodiment, L is set to 80 mm because the distance of the short side of the postcard made by government, that is, 100 mm is the minimum value of the length of the recording material P in the transport direction.
[0077]
In the image forming apparatus having the above-described configuration, four full-color images are formed as follows.
[0078]
Here, first, a case of forming a full-color image of four colors of yellow, magenta, cyan, and black using the image forming apparatus will be described, and then, a case of forming only a black image will be described.
[0079]
In the above-described image forming apparatus, as shown in FIG. 1, after the surface of a photosensitive drum 1 for forming a color image is uniformly charged by a charging roller 2, the exposure device 3 is irradiated with a yellow image signal. Exposure for yellow is performed by the laser light from, and an electrostatic latent image for yellow is formed on the photosensitive drum 1. The yellow electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 is developed by the yellow developing device 4Y of the developing device 4 to become a yellow toner image. The yellow toner image formed on the photosensitive drum 1 is transferred onto the intermediate transfer belt 5a by the transfer roller 5b. After the transfer of the yellow toner image, the surface of the photosensitive drum 1 is cleaned by the cleaning device 7a.
[0080]
Thereafter, a magenta toner image and a cyan toner image are sequentially formed on the photosensitive drum 1 by the same image forming process as described above, and these toner images are sequentially superimposed and transferred onto the intermediate transfer belt 5a.
[0081]
Next, in order to transfer the color toner image formed on the intermediate transfer belt 5a to a desired recording material P, the recording material P is fed from the sheet feeding cassette 30 by a pickup unit (not shown). The fed recording material P is conveyed to a first transfer unit N1 by a synchronization unit (not shown) at a predetermined timing, that is, at a desired position on the recording material P to transfer the toner image. The color toner images of the respective colors on the intermediate transfer belt 5a are collectively transferred to the recording material P conveyed to the first transfer portion N1 by the transfer bias applied to the transfer roller 6.
[0082]
At this time, a constant current of 20 μA is passed through the transfer roller 6 as a transfer current.
[0083]
By the way, with respect to this transfer current, the following results were obtained by the present inventors in the configuration of the present embodiment. When the transfer current is lower than 17 μA, the transferability is deteriorated and the concentration is reduced. On the other hand, when the current exceeds 23 μA, the toner is charged to the opposite polarity, and a phenomenon called retransfer, that is, a phenomenon in which partial image omission or scattering of line images is deteriorated occurs.
[0084]
The residual toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 5a after the transfer of the color toner image is removed by the intermediate transfer body cleaning device 7b. Note that the intermediate transfer body cleaning device 7b can come in contact with and separate from the intermediate transfer belt 5a at a predetermined timing. That is, after the three color toner images are transferred onto the recording material P, the three color toner images are brought into contact with the surface of the intermediate transfer belt 5a.
[0085]
After the transfer of the color toner image, the recording material P is conveyed toward the second transfer portion N2 on the downstream side.
[0086]
On the photosensitive drum 9 for forming a black image, a black toner image is formed. At this time, when the electrostatic latent image for cyan, which is the final color of the above-described color toner image, is written by the laser beam, the black toner image matches the color toner image already transferred on the recording material P. An electrostatic latent image for black is formed on the photosensitive drum 9 by a laser beam irradiated according to an image signal for black with a delay so that the image is transferred. In other words, instead of starting the image exposure for black after the formation of the cyan toner image, which is the final color of the above-described color toner image, is completed, the image is synchronized with the color toner image on the recording material P. The image formation for black is started.
[0087]
Therefore, the image processing unit that processes the image information read by the above-described image reading apparatus includes an image memory that temporarily stores all or a part of the black image information.
[0088]
After the photosensitive drum 9 is uniformly charged by the charging roller 10, as described above, the photosensitive drum 9 is exposed to the black light by the laser beam emitted from the exposure device 11 in accordance with the black image signal, and On the drum 9, an electrostatic latent image for black is formed. This electrostatic latent image is developed by the black developing device 12 to become a black toner image. The black toner image thus formed on the photosensitive drum 9 is aligned with the color toner image on the recording material P in the second transfer portion N2 by applying a transfer bias to the transfer roller 13. Transcribed so as to overlap.
[0089]
At this time, a constant current of 12 μA is passed through the transfer roller 6 as a transfer current.
[0090]
By the way, with respect to this transfer current, the following results were obtained by the present inventors in the configuration of the present embodiment. When the transfer current is lower than 9 μA, the transferability is deteriorated and the density is reduced. On the other hand, if it exceeds 15 μA, the toner is charged to the opposite polarity, and a phenomenon called retransfer, that is, a phenomenon in which partial image omission or scatter of line drawing worsens occurs.
[0091]
After the transfer of the black toner image, the surface of the photosensitive drum 9 is cleaned by removing the residual toner by the cleaning device 14.
[0092]
Thereafter, the four color toner images of yellow, magenta, cyan, and black transferred on the recording material P are fixed on the recording material P by the transfer device 20. Thus, four full-color images are formed, and the image forming process is completed.
[0093]
In this case, the other color toner images formed besides the black toner image are not limited to all three colors of yellow, magenta, and cyan, and one of these colors may be appropriately selected or two colors may be mixed. Needless to say, the color may be obtained by the following method. The image forming process in this case is performed according to the above-described full-color image forming process.
[0094]
Subsequently, a case where only the black image is formed using the image forming apparatus having the above-described configuration will be described.
[0095]
That is, in the above-described image forming apparatus, after the surface of the photosensitive drum 9 for forming a black image is uniformly charged by the charging roller 10, the black image is formed by the laser beam emitted from the exposure device 11 in accordance with the black image signal. Is performed, and a black electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 9. This electrostatic latent image is developed by the black developing device 12 to form a black toner image, as in the case described above.
[0096]
Next, in order to transfer the black toner image formed on the photosensitive drum 9 to a desired recording material P, the recording material P is fed from the paper feed cassette 30 by a pickup unit (not shown). The black toner image on the photosensitive drum 11 is transferred to the recording material P introduced into the second transfer portion N2 by a transfer bias applied to the transfer roller 13.
[0097]
At this time, the transfer bias applied to the transfer roller 13 is such that a constant current of 12 μA flows as the transfer current, as in the case of full-color image formation.
[0098]
After the transfer of the black toner image, the recording material P is conveyed to the fixing device 20, and the black toner image is fixed on the surface. As a result, a black image is formed, and the black-only image forming process ends.
[0099]
As described above, in the case of the image forming apparatus according to the present embodiment, it is possible to obtain a stable black image required for a black-and-white full-color machine and to use a large number (three or more) of photosensitive drums. Therefore, it is possible to obtain a high-quality full-color image free from color shift and color unevenness caused by the characteristics of the photosensitive drum.
[0100]
Also, regarding the image misregistration due to the use of the two photosensitive drums 1 and 9, only the black image for the color image is used, so two developing units are arranged for each of the two photosensitive drums 1 and 9. As compared with the conventional method (the image forming apparatus shown in FIG. 9), the positional accuracy is looser, so that the cost increase due to the use of the two photosensitive drums 1 and 9 can be minimized.
[0101]
Further, by setting the distance between the first transfer portion N1 and the second transfer portion N2 to be equal to or less than the minimum length of the recording material, a special conveyance path is not required. It is possible to improve the productivity of black image formation and to form a good color image without increasing the cost.
[0102]
Further, by adopting a method of directly transferring the black toner image from the photosensitive drum 9 for forming a black image to the recording material P, a desired image density (black image density) can be obtained with a smaller amount of developer. And the running cost can be reduced. Furthermore, since the color image forming section is not operated during the formation of the black image, the color image forming section requires only a minimum necessary operation, and as a result, the running cost can be similarly reduced.
[0103]
Further, it is possible to obtain a stable full-color image in which the productivity of a full-color image is about 1/3 of the productivity of a black image, while being inexpensive and compact.
[0104]
Further, the transfer positions of the color toner image and the black toner image on the recording material P are divided into a first transfer portion N1 and a second transfer portion N2 as shown in FIG. It is possible to apply an optimal transfer electric field (transfer bias) to the image, and to prevent image defects depending on the strength of the transfer electric field such as low density and toner scattering at both color image formation and black image formation. It is possible to always provide a good image.
[0105]
Furthermore, by using a magnetic one-component toner in the black image forming unit, even if the image forming ratio is biased toward black, for example, there is no need to replace the magnetic carrier, thereby reducing running costs and downtime. Can be realized.
[0106]
<Embodiment 2>
FIG. 4 shows a schematic configuration of an image forming apparatus according to the second embodiment.
[0107]
In the present embodiment, the color image forming section has a configuration of only one color. That is, in the image forming apparatus shown in FIG. 1 of the first embodiment, instead of forming the three color toner images of yellow, magenta, and cyan in the color image forming unit, In the color image forming section, a color toner image of only one color of magenta is formed. Accordingly, the intermediate transfer belt 5a and the transfer roller 5b, which are required in the first embodiment, are omitted.
[0108]
Next, the operation of the present embodiment when forming two color toner images of magenta and black will be described.
[0109]
As shown in FIG. 4, the image forming apparatus according to the present embodiment is configured such that after the surface of a photosensitive drum 1 for forming a color image is uniformly charged by a charging roller 2, an exposure device is provided in accordance with a magenta image signal. Exposure for magenta is performed by the laser light emitted from the 3M, whereby an electrostatic latent image for magenta is formed on the photosensitive drum 1. This electrostatic latent image is developed by a magenta developing unit 4M to become a magenta toner image. At this time, the recording material P is picked up by the pickup means (not shown) and the synchronizing means (not shown) from the paper feeding cassette 30 at a predetermined timing, that is, at a desired position on the recording material P to transfer the magenta toner image. 1 is transferred to the transfer section N1. The magenta toner on the photosensitive drum 1 is transferred to the recording material P introduced into the first transfer portion N1 by the transfer bias applied to the transfer roller 6.
[0110]
At this time, a constant current of 20 μA flows through the transfer roller 6 as a transfer current.
[0111]
As for the transfer current, as in the first embodiment, when the transfer current is lower than 17 μA, the transferability deteriorates and the density decreases. On the other hand, if it exceeds 23 μA, it is known that the toner is charged to the opposite polarity, and a phenomenon called retransfer, that is, a phenomenon in which partial image omission or scatter of line drawing worsens occurs.
[0112]
The recording material P on which the magenta toner image has been transferred at the first transfer portion N1 is transported toward the second transfer portion N2 on the downstream side.
[0113]
On the other hand, the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the magenta toner image is cleaned by the cleaning device 7a to remove the residual toner.
[0114]
On the photosensitive drum 9 for forming a black image, a black toner image is formed. At this time, the writing of the electrostatic latent image for magenta by the laser light is delayed so that the black toner image is transferred in accordance with the magenta toner image transferred onto the recording material P. As a result, a black electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 9 by a laser beam irradiated according to a black image signal. In other words, instead of starting the image exposure for black after the formation of the magenta toner image is completely completed, the formation of the black toner image is started in synchronization with the magenta toner image on the recording material P. It has become.
[0115]
Therefore, the image processing unit that processes the image information read by the above-described image reading apparatus includes an image memory that temporarily stores all or a part of the black image information.
[0116]
After the photosensitive drum 9 is uniformly charged by the charging roller 10, as described above, the photosensitive drum 9 is exposed to the black light by the laser light emitted from the exposure device 11 in accordance with the black image signal. An electrostatic latent image for black is formed thereon. This electrostatic latent image is developed by the black developing device 12 to become a black toner image. The black toner image thus formed on the photosensitive drum 9 is overlapped with the magenta toner image on the recording material P in the second transfer portion N2 by the transfer bias applied to the transfer roller 13. Transcribed.
[0117]
At this time, a constant current of 12 μA flows through the transfer roller 6 as a transfer current.
[0118]
As in the first embodiment, when the transfer current is lower than 9 μA, the transferability deteriorates and the density decreases. On the other hand, if it exceeds 15 μA, the toner is charged to the opposite polarity, and a phenomenon called retransfer, that is, a phenomenon in which partial image omission or scattering of line images worsens occurs.
[0119]
The cleaning device 14 removes the residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum 11 after the transfer of the black toner image.
[0120]
On the other hand, the recording material P after the transfer of the black toner image is fixed by the fixing device 20, whereby the image formation by magenta and black is completed.
[0121]
The image formation using only the black toner is the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
[0122]
In the configuration of the present embodiment, in the two-color (magenta and black) image forming apparatus, as in the first embodiment, it is possible to improve the productivity at the time of forming a black image, reduce running costs, and reduce downtime. While the magenta and black images are being formed, direct transfer from the photosensitive drum 1 for forming a color image to the recording material P is being performed. In the embodiment, a desired density can be obtained with magenta, and a reduction in running cost can be realized.
[0123]
In the present embodiment, a color image is formed using magenta toner. However, the present invention is not limited to this, and any color toner other than black can be used. Of course.
[0124]
<Embodiment 3>
In the first and second embodiments, the two-component developing method including the magnetic carrier and the non-magnetic color toner has been described as the color developing method. However, in the present embodiment, the color developing method is a two-component developing method. Instead of the component development system, a non-magnetic one-component development system known in the art was used.
[0125]
In other words, the color developer uses only non-magnetic color toner. According to this method, since a magnet (for example, 41M in FIG. 2) in the developing device is not required, color image formation can be performed with a cheaper configuration. In addition, instead of the magnetic blade, the elastic blade made of silicon rubber or the like is used to frictionally charge the non-magnetic color toner in contact with the developing sleeve and coat it electrostatically instead of the magnetic blade. Can be realized by arranging them.
[0126]
The image forming apparatuses according to the first to third embodiments can be similarly configured not only as a copier integrated with an image reading unit but also as a printer having no image reading unit.
[0127]
Further, each component is not limited to those described in the above embodiments. For example, in Embodiments 1 to 3, a laser beam is used as an image writing unit. However, other writing units such as a diode array may be used, and a charging unit such as a corona charger instead of a charging roller may be used as a charging unit. Means may be used, and other transfer means such as corona transfer may be used as the transfer means instead of the transfer roller.
[0128]
In addition, various bias settings, process speeds, and the like are not limited to the present embodiment, but include modes that do not depart from the technical idea.
[0129]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a black image can be formed at the time of forming a black image without reducing productivity. Further, since the black image forming section is a direct transfer from the first image bearing member to the recording material, it is possible to obtain a desired density with a smaller amount of developer and to reduce the running cost as compared with the method using an intermediate transfer member. Can be reduced. In addition, it is possible to form a high-quality full-color image without color unevenness due to color misregistration and characteristics of the image carrier.
[0130]
Furthermore, by separating the transfer portion of the color image forming portion and the black image forming portion onto the recording material, it is possible to select an optimum transfer electric field, and in a system in which a one-component developer and a two-component developer are mixed. Also, it is possible to always obtain a good image without excessive or insufficient transfer electric field.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view schematically showing a longitudinal section of an image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view illustrating a configuration of a color developing device that performs development using a two-component developer.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view illustrating a configuration of a black developing device that performs development with a one-component developer.
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a longitudinal section of an image forming apparatus according to a second embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of a conventional image forming apparatus (one-drum type / transfer drum type).
FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a conventional image forming apparatus (four-drum type / transfer belt type).
FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a conventional image forming apparatus (one-drum type / intermediate transfer type).
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional image forming apparatus (four-drum type / intermediate transfer type).
FIG. 9 is a diagram illustrating a schematic configuration of a conventional image forming apparatus (two-drum type).
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional image forming apparatus (another two-drum system).
[Explanation of symbols]
1. First image carrier (photosensitive drum for color image formation)
4. Color developing means (color developing device)
4C cyan developer
4M magentan developer
4Y yellow developer
5a Intermediate transfer body (intermediate transfer belt)
9 Second image carrier (photosensitive drum for black image formation)
12 Black developing means (black developing device)
20 fixing means (fixing device)
L Distance between the first transfer unit and the second transfer unit
N1 First transfer portion (first transfer nip portion)
N2 Second transfer part (second transfer nip part)
P recording material

Claims (10)

第1の像担持体と複数のカラー現像手段と中間転写体とを有し、前記複数のカラー現像手段によって前記第1の像担持体上に形成されたカラートナー像を前記中間転写体を介して第1の転写部において記録材に転写するカラー画像形成部と、
第2の像担持体とブラック現像手段とを有し、前記ブラック現像手段によって前記第2の像担持体上に形成されたブラックトナー像を第2の転写部において記録材に転写するブラック画像形成部と、
記録材上に転写されたカラートナー像及びブラックトナー像を定着する定着手段と、を備え、
前記カラー現像手段の現像方式と、前記ブラック現像手段の現像方式とが異なる、
ことを特徴とする画像形成装置。
A first image carrier, a plurality of color developing means, and an intermediate transfer body, wherein the color toner image formed on the first image carrier by the plurality of color developing means is passed through the intermediate transfer body; A color image forming section for transferring to a recording material in a first transfer section;
A black image forming apparatus including a second image carrier and a black developing unit, wherein a black toner image formed on the second image carrier by the black developing unit is transferred to a recording material in a second transfer unit; Department and
Fixing means for fixing the color toner image and the black toner image transferred on the recording material,
The developing system of the color developing unit is different from the developing system of the black developing unit.
An image forming apparatus comprising:
前記カラー現像手段は、磁性キャリヤと非磁性のカラートナーとを有する二成分現像剤による二成分現像方式を採用し、前記ブラック現像手段は、磁性のブラックトナーを有する一成分現像剤による一成分現像方式を採用する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
The color developing means adopts a two-component developing method using a two-component developer having a magnetic carrier and a non-magnetic color toner, and the black developing means adopts a one-component developing method using a one-component developer having a magnetic black toner. Adopt the method,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
前記カラー現像手段は、非磁性のカラートナーを有する一成分現像剤による一成分現像方式を採用し、前記ブラック現像手段は、磁性のブラックトナーを有する一成分現像剤による一成分現像方式を採用する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
The color developing unit employs a one-component developing system using a one-component developer having a non-magnetic color toner, and the black developing unit employs a one-component developing system using a one-component developer having a magnetic black toner. ,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
前記第1の転写部において前記中間転写体から記録材にカラートナー像を転写する際の転写電解の強度と、前記第2の転写部において前記第2の像担持体から記録材にブラックトナー像を転写する際の転写電解の強度とが異なる、
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
The strength of transfer electrolysis when the color toner image is transferred from the intermediate transfer member to the recording material in the first transfer portion, and the black toner image from the second image carrier to the recording material in the second transfer portion The strength of the transfer electrolysis when transferring
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
前記第1の転写部と前記第2の転写部との間の距離が、搬送方向長さが最小の記録材のその搬送方向長さ以下に設定されている、
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
The distance between the first transfer unit and the second transfer unit is set to be equal to or less than the length of the recording material having the minimum length in the transport direction in the transport direction.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
第1の像担持体とカラー現像手段とを有し、前記カラー現像手段によって前記第1の像担持体上に形成されたカラートナー像を第1の転写部において記録材に転写するカラー画像形成部と、
第2の像担持体とブラック現像手段とを有し、前記ブラック現像手段によって前記第2の像担持体上に形成されたブラックトナー像を第2の転写部において記録材に転写するブラック画像形成部と、
記録材上に転写されたカラートナー像及びブラックトナー像を定着する定着手段と、を備え、
前記カラー現像手段の現像方式と、前記ブラック現像手段の現像方式とが異なる、
ことを特徴とする画像形成装置。
A color image forming apparatus including a first image carrier and a color developing unit, wherein a color toner image formed on the first image carrier by the color developing unit is transferred to a recording material in a first transfer unit; Department and
A black image forming apparatus including a second image carrier and a black developing unit, wherein a black toner image formed on the second image carrier by the black developing unit is transferred to a recording material in a second transfer unit; Department and
Fixing means for fixing the color toner image and the black toner image transferred on the recording material,
The developing system of the color developing unit is different from the developing system of the black developing unit.
An image forming apparatus comprising:
前記カラー現像手段は、磁性キャリヤと非磁性のカラートナーとを有する二成分現像剤による二成分現像方式を採用し、前記ブラック現像手段は、磁性のブラックトナーを有する一成分現像剤による一成分現像方式を採用する、
ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
The color developing means adopts a two-component developing method using a two-component developer having a magnetic carrier and a non-magnetic color toner, and the black developing means adopts a one-component developing method using a one-component developer having a magnetic black toner. Adopt the method,
The image forming apparatus according to claim 6, wherein:
前記カラー現像手段は、非磁性のカラートナーを有する一成分現像剤による一成分現像方式を採用し、前記ブラック現像手段は、磁性のブラックトナーを有する一成分現像剤による一成分現像方式を採用する、
ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
The color developing unit employs a one-component developing system using a one-component developer having a non-magnetic color toner, and the black developing unit employs a one-component developing system using a one-component developer having a magnetic black toner. ,
The image forming apparatus according to claim 6, wherein:
前記第1の転写部において前記第1の像担持体から記録材にカラートナー像を転写する際の転写電解の強度と、前記第2の転写部において前記第2の像担持体から記録材にブラックトナー像を転写する際の転写電解の強度とが異なる、
ことを特徴とする請求項6ないし8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
The strength of the transfer electrolysis when the color toner image is transferred from the first image carrier to the recording material in the first transfer unit, and the strength of the transfer electrolysis from the second image carrier to the recording material in the second transfer unit. The strength of the transfer electrolysis when transferring the black toner image is different,
The image forming apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein:
前記第1の転写部と前記第2の転写部との間の距離が、搬送方向長さが最小の記録材のその搬送方向長さ以下に設定されている、
ことを特徴とする請求項6ないし9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
The distance between the first transfer unit and the second transfer unit is set to be equal to or less than the length of the recording material having the minimum length in the transport direction in the transport direction.
The image forming apparatus according to any one of claims 6 to 9, wherein:
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