JPH0922171A - 現像バイアス電源の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像バイアス電圧切り替え方式の現像装置に
おいて、トナー付着やキャリア付着のない現像バイアス
電源の制御装置を提供することにある。 【構成】 複数の現像装置を順次作動させて像担持体上
の潜像を現像し、記録媒体上に多色トナー像を形成する
画像形成装置に用いる現像バイアス電源の制御装置であ
って、バイアス電源７１，７２を各現像装置１４Ａ〜１
４Ｄを介して接続し、各現像装置１４Ａ〜１４Ｄの作動
に応じてスイッチ９１〜９４をオンして各現像装置１４
Ａ〜１４Ｄに所定のバイアス電圧を順次印加するととも
に、画像形成装置の作動開始時あるいは作像中に各現像
装置１４Ａ〜１４Ｄが非作動状態である所定の時期に前
記スイッチ９１〜９４をオンする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー画像形成装置で用
いられる現像バイアス電源の制御装置に関し、更に詳し
くは現像バイアス電位の制御に改良を施した現像バイア
ス電源の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の現像装置を順次作動させて像担持
体上の潜像を現像し、記録媒体上に多色トナー像を形成
する画像形成装置が提案されており、斯かる装置に用い
る現像バイアス電源の制御装置は各現像装置にスイッチ
を介して順に直列に接続されたＤＣ電圧とＡＣ電圧をバ
イアス電圧として印加すると共に、スイッチの切り替え
時にＡＣバイアス電圧はオフにする。斯かるようにスイ
ッチを切り替え制御することにより、ＡＣ電圧がオフに
なってから、スイッチをオフにするので、スイッチがオ
フになったときに、ＡＣ電圧のさまざまなタイミングの
波形が現像器に残留することがなくなる。スイッチオフ
時のＡＣ波形残留に起因するトナー付着やキャリア付着
を生じない。

【０００３】コストを削減するために、斯かる現像装置
にバイアス電圧を印加する現像バイアス電源の制御装置
として単一の現像バイアス電源から各々の現像装置に対
して、スイッチを介して順次スリーブに現像バイアスを
印加する方式が（特願平７−３８３４７号明細書）に提
案されている。

【０００４】図１５は作動中の現像装置に印加されるバ
イアス電圧と像担持体の表面電位との関係を示す図であ
る。

【０００５】交流バイアス電圧ＶＡＣは、直流バイアス
電位ＶＤＣを中心として上下にそれぞれＶａだけ振れて
いる。従って、現像スリーブの電位は、図の太い実線で
示す範囲で変動する。

【０００６】ここで、交流電圧ＶＡＣの振幅Ｖａを１４
００Ｖ、直流バイアス電位ＶＤＣを―６００Ｖとする
と、現像スリーブの電位は―２０００Ｖから＋８００Ｖ
まで変動する。一方、像担持体の帯電電位ＶＨを―７５
０Ｖ、露光後電位ＶＬを―５０Ｖとすると、現像間隙Ｄ
Ｓｄにかかる電位差の最大値は露光後電位ＶＬ部でＶｍ
ａｘ１は１９５０Ｖ、帯電電位ＶＨ部でＶｍａｘ２は１
５５０Ｖとなる。つまり、このような高い現像電位が現
像間隙ＤＳｄ（０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ）にかかること
になる。

【０００７】現像装置は、一般に２成分現像剤が撹拌ス
クリュウにより撹拌され、現像スリーブの周囲に現像剤
を供給する。現像剤は層形成手段によって現像スリーブ
上に１００μｍ〜６００μｍの層厚（現像剤）に規制さ
れて現像域へと搬送される。現像域における現像スリー
ブと像担持体との現像間隙ＤＳｄは層厚（現像剤）より
も大きく、この間に前述の条件の電圧値ＶＡＣのＡＣバ
イアスと、電圧値ＶＤＣのＤＣバイアスが重畳して印加
される。ＶＤＣとＶＨ、トナーの帯電は同極性であるた
め、ＶＡＣによってキャリアから離脱する契機を与えら
れたトナーは、ＶＤＣより電位の高いＶＨの部分には付
着せず、ＶＤＣより電位の低いＶＬ部分に付着し、顕像
化（反転現像）が行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たカラー画像形成装置は、例えば単色あるいは２色モー
ドで連続プリントしていると、長い間不作動状態にある
現像スリーブはスイッチ切り替え時に所望の電位に設定
したにも拘わらずその電位は減衰し、現像部を通過する
像担持体上のトナーが転移するあるいは現像スリーブ上
のキャリアが像担持体上に転移して付着するような電位
に至るようになる。

【０００９】図１６は現像スリーブからの放電時におけ
る過渡現象を示すグラフである。

【００１０】グラフは現像スリーブに−６００Ｖを印加
しつづけた状態から時刻０においてスイッチＳＷをオフ
した後における過渡現象を示したものである。約３００
ｓｅｃで０Ｖ付近に降圧することが示されている。この
ことは不作動状態に長時間放置すれば現像スリーブは０
Ｖ付近に降圧してしまうことを示している。

【００１１】一方、カラー画像形成装置は前述したよう
に像担持体の周辺に複数の現像装置を配置してあり、現
像スリーブを十分に充電し切っていない場合、現像スリ
ーブの電位は０Ｖ付近にあることになるので、電子写真
的現象として像担持体上の潜像電位と同一視できるの
で、像担持体に付着したトナーの転移現象を発生する。
斯かる現象が繰り返されていると、現像装置に異色トナ
ーが混入して彩度の低下をきたした画像が得られるとい
う事態まで発展する。

【００１２】また、長時間に亙って機械を停止していた
後でプリント動作を停止した後にプリント動作を行う一
般的な使用状況では、絶えず異色トナーの混入が繰り返
される。

【００１３】更に前述した現象は非接触反転現像方式を
採用するカラー画像形成プロセスを採用した画像形成装
置における問題として述べてあるが、これに限定される
現象でなく、正規現像や接触現像を採用するカラー画像
形成装置においても同様な課題がある。

【００１４】本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされ
たものであって、現像バイアス電圧切り替え方式の現像
装置において、トナー付着やキャリア付着のない現像バ
イアス電源の制御装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は以下の構成に
よって達成される。

【００１６】（１） 複数の現像装置を順次作動させて
像担持体上の潜像を現像し、記録媒体上に多色トナー像
を形成する画像形成装置に用いる現像バイアス電源の制
御装置であって、バイアス電源を前記各現像装置を介し
て接続し、前記各現像装置の作動に応じて前記スイッチ
をオンして各現像装置に所定のバイアス電圧を順次印加
するとともに、前記画像形成装置の作動開始時あるいは
作像中に前記各現像装置が非作動状態である所定の時期
に前記スイッチをオンすることを特徴とする現像バイア
ス電源の制御装置。

【００１７】（２） 像担持体を複数回周回する間に、
潜像形成工程と、複数の現像装置から一つの現像装置を
選択して反転現像を行なう現像工程とを複数回繰り返し
て、像担持体上に多色トナー像を形成する画像形成装置
に用いる現像バイアス電源の制御装置であって、バイア
ス電源を前記各現像装置を介して接続し、前記各現像装
置の作動に応じて前記スイッチをオンして各現像装置に
所定のバイアス電圧を順次印加するとともに、前記画像
形成装置の作動開始時あるいは作像中に前記各現像装置
が非作動状態である所定の時期に前記スイッチをオンす
ることを特徴とする現像バイアス電源の制御装置。

【００１８】（３） 前記現像バイアス電源は、前記各
現像装置の作動に応じて前記スイッチをオンするときに
はＤＣ電位にＡＣ電位を重畳するバイアス電圧を出力す
るとともに、前記各現像装置が非作動状態である所定の
時期に前記スイッチをオンするときにはＤＣ電圧のみを
出力することを特徴とする（１）及び（２）に記載の現
像バイアス電源の制御装置。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２０】図１は多色像一括転写方式カラー画像形成
装置の構成図である。

【００２１】カラー画像形成装置１００は、像担持体１
を一様帯電した後にコンピュータ又はスキャナからの多
値のディジタル画像濃度データをＤ／Ａ変換して得られ
たアナログ画像濃度信号と参照波信号とを差動増幅して
得られた変調信号に基づいてパルス幅変調したスポット
光により像担持体１上にドット状の静電潜像を形成し、
これをトナーにより反転現像してドット状のトナー画像
を形成する工程を基本としている。この基本工程である
前記帯電，露光及び反転現像工程を繰り返して行い、像
形成体である像担持体１上にカラートナー像を重ね合わ
せて形成し、このカラートナー像を記録紙上に転写後、
記録紙を像担持体１より分離し、定着してカラー画像を
得る。

【００２２】カラー画像形成装置１００は、矢印方向に
回動する像担持体１と、該像担持体１上に一様な電荷を
付与するスコロトロン帯電器２と、露光手段１０、イエ
ロー、マゼンタ、シアン及び黒トナーを装填した現像装
置１４Ａ〜１４Ｄ、転写ベルト装置３０、定着装置２
３、クリーニング装置１６とからなる。

【００２３】本実施例に用いられる像担持体１はフタロ
シアニンをＣＧＭとしたＣＧＬ／ＣＴＬからなる２層構
成ＯＰＣ感光層である。帯電器２は像担持体１の周面に
対し、電位ＶＨの一様な帯電を、電位ＶＧに保持された
グリッドとコロナ放電ワイヤによるコロナ放電によって
与える。

【００２４】本実施例ではカラートナー像を像担持体１
上に重ね合わせるので像露光手段１０からのビームがカ
ラートナー像により遮蔽されないように赤外側に分光感
度を有する感光層及び赤外の半導体レーザが用いられ
る。

【００２５】次に、本実施例のカラー画像形成装置にお
けるカラー画像形成プロセスを説明する。

【００２６】先ず、ＯＰＣ感光層を表面に塗布した像担
持体１は、一方向（図では時計回り方向）に７５ｍｍ／
ｓｅｃの線速で駆動回転され、発光ダイオード等を用い
た露光器（例えばＰＣＬ）１９による除電を行って前回
プリント時の帯電を除去される。これによって前プリン
トまでの感光層の履歴をなくすることができる。

【００２７】この後、帯電器２により周面に対し一様に
帯電され新たなプリントに備える。この一様帯電の後、
露光手段１０により画像信号に基づいた像露光が行われ
る。露光手段１０は後述するレーザ光源から発光される
レーザ光をポリゴンミラー１１により回転走査され、ｆ
θレンズ１２等を経て反射ミラー１３により光路を曲げ
られ、予め前記帯電がなされた像担持体１の周面上に投
射され像担持体１表面に潜像が形成される。ここでは、
文字部に対して露光を行ない、文字部の方が低電位ＶＬ
となるような反転潜像を形成する。

【００２８】像担持体１の周縁にはイエロー（Ｙ），マ
ゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒色（Ｋ）等のトナーと
磁性を有するキャリアとの混合剤で構成される現像剤を
それぞれ充填した現像装置１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１
４Ｄが設けられており、まず、１色目の現像がマグネッ
トを内蔵し現像剤を保持しつつ回転する現像スリーブ１
４１によって行われる。現像剤は、層形成棒によって現
像スリーブ１４１上に所定の厚さに規制されて現像域へ
と搬送される。露光された像担持体１面が現像装置１４
Ａに達すると、制御部８０は先ずリードスイッチ９１
（図４参照）をオンにする。この時点では、交流電源７
２の出力はオフである。リードスイッチ９１（図４参
照）がオンになった後に交流電源７２に制御信号を与え
てその出力をオンにする。これにより、像担持体１と現
像スリーブ１４１との間にはＡＣバイアス電圧ＶＡＣと
ＤＣバイアス電圧ＶＤＣとが重畳して印加される。ここ
で、現像域における現像スリーブ１４１と像担持体１と
の間隙（現像間隙）は層厚（現像剤）よりも大きい０．
２ｍｍ〜１．０ｍｍとして、像担持体１の露光された部
分の電位をＶＬ、露光部分以外の帯電された感光層表面
電位をＶＨとし、ＤＣバイアス電圧ＶＤＣを、｜ＶＨ｜
＞｜ＶＤＣ｜＞｜ＶＬ｜が成立するように設定する。Ｖ
ＤＣとＶＨ、トナーの帯電は同極性であるため、ＡＣバ
イアス電圧ＶＡＣによってキャリアから離脱するきっか
けを与えられたトナーはＶＤＣより電位の高いＶＨの部
分には付着せず、ＶＤＣより電位の低い電位ＶＬの露光
部分に付着し、顕像化（反転現像）され現像される。

【００２９】前述のようにしてイエローに対応する静電
潜像は、現像装置１４Ａにより現像され、像担持体１上
に極めて鮮鋭度の高いドット状の第１のトナー像（イエ
ロートナー像）が形成される。このようにして１色目の
現像が終わった後、２色目（例えばマゼンタ）の画像形
成行程に入り、再び像担持体１が一様帯電され、２色目
の画像データによる潜像が露光手段１０によって形成さ
れる。２色目の画像データによる静電潜像が像露光手段
１０によって形成される。この時、１色目の画像形成工
程で行われた露光器１９による除電は、１色目の画像部
に付着したトナーが周囲の電位の急激な低下により飛び
散るため行わない。

【００３０】再び、像担持体１周面の全面にわたってＶ
Ｈの電位となった感光層のうち、１色目の画像のない部
分に対しては１色目と同様の静電潜像が作られ、現像が
行われるが、１色目の画像がある部分に対して再び現像
を行なう部分では、１色目の付着したトナーにより遮光
とトナー自身のもつ電荷によって電位ＶＭの静電潜像が
形成され、ＶＤＣとＶＭの電位差に応じた現像が行われ
る。この１色目と２色目の画像の重なりの部分では、１
色目の現像をＶＬの静電潜像を作って行なうと、１色目
と２色目とのバランスが崩れるため、１色目の露光量を
減らしてＶＨ＞ＶＭ＞ＶＬとなる中間電位とすることも
ある。

【００３１】この静電潜像は、現像装置１４Ｂにより現
像されて、第２のトナー像（マゼンタトナー像）が形成
される。前記と同様にして現像装置１４Ｃにより順次現
像されて、第３のトナー像（シアントナー像）が形成さ
れ、像担持体１上に順次積層された３色トナー像が形成
される。最後に第４のトナー像（黒トナー像）が形成さ
れ、像担持体１上に順次積層された４色トナー像が形成
される。これらの色毎のトナー像は、画像によっては３
〜４色の重なったものである。

【００３２】前記イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シ
アン（Ｃ），黒色（Ｋ）に各々トナーを供給するため、
４個のトナー補給装置４０が設けられ、現像装置１４Ａ
にはトナー補給管４４、現像装置１４Ｂにはトナー補給
管４５、現像装置１４Ｃにはトナー補給管４６、現像装
置１４Ｄにはトナー補給管４７を各々前記トナー補給装
置４０より補給するようように構成する。一方、給紙カ
セット２１より給紙機構２２によって給送された転写材
である記録紙Ｐは、転写ベルト３１を張架した転写ベル
ト装置３０によって像担持体１と転写ベルト３１との間
に形成されるニップ部（転写域）３５へと給送され、像
担持体１の周面上に形成された多色像が一括して記録紙
Ｐに転写される。ここで、転写ベルト３１の上流側保持
ローラ３２の軸３２ａに対して高電圧が印加され、この
軸３２ａに転写ベルト３１を挟んで対向する位置に設置
された導電性ブラシ３４は接地されており、給送されて
きた記録紙Ｐはブラシ３４と転写ベルト３１との間に進
入し、ブラシ３４より記録紙Ｐに注入される電荷により
転写ベルト３１に吸引されつつ転写域へ進入する。像担
持体１より分離した記録紙Ｐは、転写ベルト３１を張架
する下流側の保持ローラ３３の軸３３ｂを対向電極とし
て除電されながら転写ベルト３１から分離する。転写ベ
ルト３１に付着したトナーはクリーニングブレード３７
により除去する。なお、転写ベルト３１は多色像形成中
は下流側の保持ローラ３３の軸３３ｂを回動中心として
像担持体１より離間される。

【００３３】転写ベルト装置３０から分離した記録紙Ｐ
は、少なくとも一方の加熱用定着ローラ２３１の内部に
加熱用ヒータ２３２を有し、一対で構成した圧着ローラ
２３３で構成される定着装置２３へと搬送され、前記加
熱用定着ローラ２３１と、圧着ローラ２３３間で熱と圧
力とを加えられることにより記録紙Ｐの付着トナーは溶
融し、記録紙Ｐ上に定着された後、装置外へ搬出され
る。

【００３４】転写後の像担持体１周面上に残ったトナー
は除電器１５により除電を受けた後、クリーニング装置
１６に至り、像担持体１に当接したクリーニングブレー
ド１６ａによってクリーニング装置１６内に掻き落とさ
れ、スクリュウ等により搬出され回収ボックスに貯溜さ
れる。クリーニング装置１６により残留トナーを除去さ
れた像担持体１は露光器１１により除電された後、帯電
器２によって一様帯電を受け、次の画像形成サイクルに
入る。また、記録紙Ｐが前記転写ベルト３１から分離さ
れず像担持体１に巻き付いて除電器１５より上方に進入
すると、前記クリーニングブレード１６ａや電極ワイヤ
を破損させる恐れがあるため、この記録紙Ｐの巻き付き
を検出するジャムセンサ３６が除電器１５の近傍に装着
されている。

【００３５】次に、本実施例における複数の現像装置１
４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄにつき詳細に説明する。

【００３６】図２は現像装置の要部構成を示す断面図で
ある。

【００３７】複数の現像装置１４Ａ、現像装置１４Ｂ、
現像装置１４Ｃ、現像装置１４Ｄはいずれも同一の構成
であるので、現像装置１４Ａを代表して説明する。

【００３８】１４１は非磁性体よりなる現像スリーブ
で、現像用枠体１４２に回転自在に設けられ、現像スリ
ーブ１４１内に、Ｓ，Ｎで示した７極の磁極１４３より
なる固定磁石１４４が設けられている。現像スリーブ１
４１は導電性の金属管で、本実施例では、ステンレス材
が用いられ、外径１８ｍｍφのローラである。現像スリ
ーブ１４１は現像剤Ｄが安定して均一な搬送がなされる
よう平均粗さ３〜４μｍの間で用いられている。特に薄
層の場合は、１〜５μｍの間が適している。

【００３９】現像スリーブ１４１を前述の表面粗さにす
るには、サンドブラスト処理が好ましく用いられ、アル
ミ材の場合はアルマイト加工が施されている事が望まし
い。現像スリーブ１４１は２２５ｍｍ／ｓｅｃの周速度
で回転し、図３に示す現像領域Ｄ１に新しい現像剤Ｄを
供給される。この供給量は、像担持体１の移動速度に関
係し、不足すると現像不足（アンダ）の現像しか行なわ
れない。又現像スリーブ１４１の回転数が高いとトナー
が飛散しやすい条件となる。そして現像用枠体１４２に
形成された現像用穴１４５より現像スリーブ１４１の一
部を露出させ、像担持体１と対峙させる。現像剤Ｄは、
前記のようにイエロー（Ｙ）のトナーと磁性体よりなる
キャリアより構成される。現像剤Ｄは、下記の組成から
なるもので、 スチレン−メタクリル酸ブチル（７５：２５）共重合体樹脂 １００重量部 着色剤 １０重量部 バリファースト（オリエント化学社製） ０．２重量部 軟化点１２０℃のポリプロピレン ２重量部 上記組成物を溶融，練肉，冷却，粉砕，粉糾し重量平均
粒径１４μｍ径のトナーとしたもので、一般には５〜１
５μｍ径の間が好ましく用いられる。

【００４０】トナーに用いられる樹脂としては、スチレ
ン系樹脂，ビニル系樹脂，エチル系樹脂，ロジン系樹
脂，アクリル系樹脂，ポリアミド樹脂，エポキシ樹脂，
ポリエステル樹脂等が挙げられ、それにカーボン等の着
色剤や必要に応じて定着性向上剤、帯電制御剤等を加え
て、更にトナー粒子がスプレードライ法、或いは粒子化
後の球形化処理によって球形化されたものであると、現
像剤の流動性が向上して凝集しにくくなり、キャリアと
の均一混合性、搬送性及び帯電性も向上する。

【００４１】トナー用の着色剤としては、一般に染料及
び顔料が用いられるが、耐侯堅牢度が高い顔料が広く用
いられる。顔料としては、カーボンブラック（黒色），
ベンジンイエロー（黄），ローダミン（マゼンタ），銅
フタロシアニン（シアン）等が用いられる。これら有機
及び無機顔料は所望に応じて単独又は複数を選択併用し
て、求める色調に調えられる。又顔料の添加量は樹脂に
対し約３から１５部が好ましく選択される。

【００４２】磁性キャリアは、重量平均粒径４０μｍの
球形フェライト粒子にスチレン樹脂の０．５μ厚の被覆
層を設けて形成した。磁性キャリアの平均粒径が大きい
と、現像スリーブ１４１上に形成される現像剤層の状態
が荒くなり、振動電界で振動を与えてもトナー像にムラ
が現れ易く、現像剤層におけるトナー濃度が低くなるの
で、高濃度の現像が困難になる。又キャリアの平均粒径
が小さい場合、キャリア粒子が細か過ぎると、トナー粒
子と共に感光層面への付着、飛散を起こし易くなる。こ
れらの現象は、現像条件としてのキャリア粒子に作用さ
せる磁界の強さ、それに応ずるキャリア粒子の磁化の強
さに関係し、重量平均粒径が２０〜１００μｍ、磁界５
００エルステット下での磁化率が２０〜５０ｅｍｕ／ｇ
の磁性キャリアが好ましく用いられる。

【００４３】現像剤は、磁性キャリアに対してトナーが
９ｗｔ％となるよう混合すると共に疎水性シリカを０．
５ｗｔ％となるよう加えて現像剤としたものが多く用い
られる。

【００４４】そして前記のように、現像剤はイエロー
（Ｙ）のトナーと磁性体よりなるキャリアより構成され
る。現像スリーブ１４１は１０点平均粗さ（Ｒ_Ｚ）３〜
４μｍの表面粗さで形成されている。そして現像剤Ｄを
撹拌するため、現像用枠体１４２内に２本の撹拌部材１
４６，１４７が回動自在に設けられている。撹拌部材１
４６，１４７で撹拌された現像剤Ｄは補給ローラ１４８
にて現像スリーブ１４１方向に搬送される。１４９は現
像スリーブ１４１面に磁極１４３で常時吸着され、現像
スリーブ１４１の回転により現像剤Ｄを薄層で形成し搬
送させる現像剤層形成部材で、該現像剤層形成部材１４
９の一端に設けた係止部材１５０で、現像用穴１４５の
近傍に現像用枠体１４２内に係止する。

【００４５】図３は現像スリーブと現像剤層形成部材と
の配置関係を示した断面図である。

【００４６】現像剤層形成部材１４９は現像スリーブ１
４１の略全幅に渡って設けられ、且つ、現像スリーブ１
４１面に対峙している対峙面１４９Ａが円弧状に形成さ
れている。そして磁極１４３がＮの場合は、現像剤層形
成部材１４９はＳ極となり、矢示方向に吸着されてい
る。前記現像剤層形成部材１４９を硬度化するため、表
面にビッカース硬度２００以上のハードクロムメッキを
施す。又セラミック材で形成してもよい。

【００４７】この種の画像形成装置では、反転現像を行
うために直流電圧ＶＤＣと交流電圧ＶＡＣの直列接続さ
れた電圧が現像装置に印加される。

【００４８】現像装置は以上のように構成されており、
次に作用を説明する。

【００４９】図３に示すように、現像時には駆動源（図
示せず）により矢示方向に現像スリーブ１４１面に現像
剤Ｄを磁極１４３で吸着させながら像担持体１方向に搬
送を開始する。現像スリーブ１４１の回転に従って現像
剤Ｄは現像スリーブ１４１面と現像剤層形成部材１４９
間に、磁極１４３の磁力に打ち勝って進入し、現像スリ
ーブ１４１面上を０．５７ｍｍ以下の現像剤層を形成し
ながら現像領域Ｄ１に搬送し、像担持体１に形成した静
電潜像を現像して、現像剤Ｄにより可視像とする。

【００５０】本発明に実施された現像装置１４Ａ，１４
Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄにより現像する時の静電潜像形成条
件と、現像条件を下記表１に示す。

【００５１】

【表１】

【００５２】前記表１において、像担持体１面の電位Ｖ
Ｈは−６５０±３０Ｖ、トナー濃度は、スタート時９±
０．１５％、稼働中の変動±１．５％、現像バイアス
は、ＡＣ周波数８．１±０．１ＫＨＺ、ＤＣ−５００±
３Ｖで現像を行う。又表中Ｄｓｄは像担持体１面と現像
スリーブ間を表す。

【００５３】図４は本実施例の現像バイアス電源の制御
回路を示すブロック図である。

【００５４】現像バイアス電源の制御回路は、現像スリ
ーブ１４１に現像バイアス電圧ＶＤＣ＋ＶＡＣを供給す
るものであり、直流電源７１と交流電源７２と制御部８
０と異常検知回路８１と出力遮断回路８２とリードスイ
ッチ９１〜９４とから構成する。

【００５５】直流電源７１は制御部８０内の＋２４Ｖ電
源からＤＣ／ＤＣコンバータにより高圧交流電圧を発生
させた後、整流器により直流に変換した直流バイアス電
圧ＶＤＣを発生するものであり、直流電圧ＶＤＣを交流
電源７２に印加してある。直流電源７１はＤＣ＿ＣＯＮ
Ｔ，ＤＣ＿ＳＥＬによりその出力をオンオフできるよう
になっている。

【００５６】交流電源７２は制御部８０内の＋２４Ｖ電
源からＤＣ／ＡＣコンバータにより高圧交流電圧を発生
させて交流バイアス電圧ＶＡＣを発生する。直流電源７
１及び交流電源７２は直列に接続され、現像バイアス電
圧ＶＤＣ＋ＶＡＣをリードスイッチ９１〜９４に印加し
てある。交流電源７２は、制御部８０からの制御信号Ａ
Ｃ＿ＣＯＮＴ，ＡＣ＿ＳＥＬ，ｆ＿ＳＥＬによりその出
力をオンオフにすることができるようになっている。

【００５７】交流電源７２から出力される現像バイアス
電圧ＶＤＣ＋ＶＡＣは、電流制限抵抗Ｒ１を介してそれ
ぞれのリードスイッチ９１〜９４に入力されている。リ
ードスイッチ９１はＹ現像装置用のリードスイッチであ
り、リードスイッチ９２はＭ現像装置用のリードスイッ
チであり、リードスイッチ９３はＣ現像装置用のリード
スイッチであり、リードスイッチ９４はＫ現像装置用の
リードスイッチである。これらリードスイッチは、図４
に示すように励磁コイルとリレー接点より構成されてお
り、励磁コイルに励磁電流が流れるとリレー接点を直流
電圧又は現像用バイアス電圧ＶＤＣ＋ＶＡＣのいずれか
をオンにする。これらリードスイッチ９１〜９４の出力
は、それぞれ対応する現像装置１４Ａ〜１４Ｄに印加さ
れる。

【００５８】制御部８０は、例えばＣＰＵから構成し、
リードスイッチ９１〜９４の切り替えタイミングを制御
するためにリードスイッチ９１をオンオフ制御するＹ＿
ＣＯＮＴ、リードスイッチ９２をオンオフ制御するＭ＿
ＣＯＮＴ信号、リードスイッチ９３をオンオフ制御する
Ｃ＿ＣＯＮＴ、リードスイッチ９４をオンオフ制御する
Ｋ＿ＣＯＮＴを出力する他、交流電源７２の出力を例え
ば、“０”レベルでオン、“１”レベルでオフとなるよ
うに制御するＡＣ＿ＣＯＮＴ，交流電源７２の出力電圧
を例えば２Ｖ入力で―５００Ｖ、３Ｖ入力で―１０００
Ｖの出力を発生するように制御するＡＣ＿ＳＥＬ、交流
電源７２の出力周波数を設定するｆ＿ＳＥＬ、直流電源
の出力を例えば“０”レベルでオンし、“１”レベルで
オフするＤＣ＿ＣＯＮＴ、直流電源７１の出力電圧を例
えば２Ｖ入力で―３００Ｖ、３Ｖ入力で―６００Ｖに直
流電源７１の出力レベルを制御するＤＣ＿ＳＥＬ、電源
をパワーグランドするＰＧＮＤを出力することにより、
現像バイアス電源全体の動作を制御する。

【００５９】異常検知回路８１は、特に現像時の放電時
に交流電源７２から出力されるモニタシグナル電源回路
に流れる過電流を検出する。出力遮断回路８２は、該異
常検知回路８１の出力を受けて、現像バイアス電源の出
力をオフにするものであり、その制御信号出力は直流電
源７１に送出すると共に制御部８０にもエラー信号とし
て送出する。このエラー信号は、異常検知回路８１の出
力を抵抗Ｒ２、Ｒ３よりなる分圧回路で分圧したもの
を、トランジスタＱ１のオープンコレクタで受ける形
で、制御部８０に与えられる。

【００６０】なお、現像中に現像スリーブ１４１と像担
持体１の間に放電が発生すると、直流電源７１及び交流
電源７２には過大な電流が流れ、正常な現像が不可能に
なる。異常検知回路８１は、交流電源７２から出力され
ているモニタシグナルによりこの異常を発生すると、制
御部８０にエラー信号として与えると共に、出力遮断回
路８２に異常検知信号を与える。出力遮断回路８２は、
直流電源７１に制御信号を与え、直流電源７１及び交流
電源７２の出力を遮断する。一方、制御部８０はこのエ
ラー信号を受けると、リードスイッチ９１〜９４にそれ
ぞれのＣＯＮＴ信号を与えて、リレー接点をオフにする
と共に、直流電源７１及び交流電源７２にそれぞれの出
力制御信号ＤＣ＿ＣＯＮＴ“１”レベル、ＡＣ＿ＣＯＮ
Ｔ“１”レベルを与えて、出力をオフにする。また、装
置の表示部に“異常発生”等のエラー表示を行なう。

【００６１】以下に前述した現像スリーブへの好ましい
充電時間を図５〜図７に基づいて説明する。

【００６２】図５はカラー画像形成装置における現像系
を示す概念図であり、図６は図５に示す現像系の等価回
路である。

【００６３】図５に示す現像系は図６に示すように等価
回路として表すことができる。ＶＤＣは図５に示す直流
電源７１であり、ＶＡＣは図５に示す交流電源７２であ
り、Ｒ₁は直流電源７１と交流電源７２とからなる電源
回路の内部抵抗であり、スイッチＳＷは図５に示すスイ
ッチＳＷであり、Ｒ₂は現像スリーブと接地との間の抵
抗であり、Ｃ₁は現像スリーブと接地間の容量であり、
Ｃ₂は現像スリーブと像担持体との間の容量であり、Ｖ_S
は像担持体の表面電位である。

【００６４】図７は現像スリーブの充電時における過渡
現象を示すグラフである。

【００６５】前述した現像系が不作動状態に長時間あれ
ば、現像バイアスの投入前は現像スリーブ１４１の表面
電位は０Ｖに接地された状態である。従って、スイッチ
ＳＷをオンして−６００Ｖを印加すれば、現像スリーブ
は約１００ｍｓ経過した時点で−６００Ｖに充電され
る。なお、現像スリーブの構成する材料や現像条件によ
って時間は異なるが、ここでは飽和するまでに所定のオ
ン時間が必要であることを示している。

【００６６】次の本実施例の画像形成装置における画像
形成プロセスと現像バイアス電源の制御回路の動作タイ
ミングとの関係を説明する。

【００６７】図８は本実施例のフルカラーモードにおけ
る全体の動作を示すタイムチャートである。

【００６８】縦軸に各種プロセス部材を配置しており、
ｃｈａｒｇｅｒは帯電器２を示し、ｅｘｐｏｓｕｒｅは
露光手段１０を示し、Ｙ ｄｅｖｅｌｏｐｅｒは現像装
置１４Ａを示し、Ｍ ｄｅｖｅｌｏｐｅｒは現像装置１
４Ｂを示し、Ｃ ｄｅｖｅｌｏｐｅｒは現像装置１４Ｃ
を示し、Ｋ ｄｅｖｅｌｏｐｅｒは現像装置１４Ｄを示
し、ｔｒａｎｓｆｅｒは転写ベルト装置３０を示し、ｃ
ｌｅａｎｉｎｇはクリーニング装置１６を示し、ＲＬ−
Ｙ，ＲＬ−Ｍ，ＲＬ−Ｃ，ＲＬ−Ｋは現像スリーブの充
電を示しており、ＶＡＣは交流電源７２を示しており、
ＶＤＣは直流電源７１を示している。横軸に時間経過を
示し前記の各種プロセス部材のオンオフ状態を示してい
る。

【００６９】このタイムチャートによれば、先ず時間差
をもってすべての現像スリーブ１４１に直流バイアスＶ
ＤＣによる充電を行い、続いてクリーニング装置１６に
よるクリーニングが行われる。後述するタイミングで現
像装置１４Ａが動作し、以下同様に現像装置１４Ｂが動
作→現像装置１４Ｃが動作→現像装置１４Ｄが動作→
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの一括転写が行われている様子がわか
る。前述の現像動作は先ずリードスイッチ９１がオンに
なり、次にＡＣバイアス電圧がオンになり、斯かる現像
工程が終わると先ずＡＣバイアス電圧がオフになり、次
にリードスイッチ９１がオフになっていることがわか
る。この動作タイミングは他の現像動作でも同様であ
る。帯電器２（ｃｈａｒｇｅｒ）は、一括転写時のみオ
フで、それ以外の現像シーケンス時には常時オンになっ
ている。

【００７０】図９は図８に示すタイムチャートの要部動
作タイミングを示す図である。

【００７１】図９（ａ）はＤＣバイアス電圧のオンオフ
を示しており、図９（ｂ）はＡＣバイアス電圧のオンオ
フを示しており、図９（Ｃ）はリードスイッチ９１のオ
ンオフを示しており、図９（ｄ）はリードスイッチ９２
のオンオフを示しており、図９（ｅ）はリードスイッチ
９３のオンオフを示しており、図９（ｆ）はリードスイ
ッチ９４のオンオフをそれぞれ示している。

【００７２】時刻ｔ１１で装置の電源がオンになると、
制御部８０はＡＣ＿ＣＯＮＴ信号“１”レベルを出力し
て交流電源７２をオフにする。一方、制御部８０はＤＣ
＿ＣＯＮＴ信号“０”レベルを出力して直流電源７１を
常時オン状態になる。次に、制御部８０は時刻ｔ１２で
Ｙ＿ＣＯＮＴ信号を出力してリードスイッチ９１をオン
し、時刻ｔ１３でＭ＿ＣＯＮＴ信号を出力してリードス
イッチ９２をオンし、時刻ｔ１４でＣ＿ＣＯＮＴ信号を
出力してリードスイッチ９３をオンし、時刻ｔ１５でＫ
＿ＣＯＮＴ信号を出力してリードスイッチ９４をオン
し、いずれのリードスイッチも約１００ｍｓｅｃだけ経
過した時点でオフにする。これによって図７に示したよ
うに現像スリーブ１４１は直流電圧ＶＤＣ−６００Ｖま
で充電することになる。

【００７３】制御部８０は時刻ｔ１でＡＣ＿ＣＯＮＴ信
号“１”レベルを出力して交流電源７２をオフにし、Ｄ
Ｃ＿ＣＯＮＴ信号“０”レベルを出力して直流電源７１
を常時オン状態にする。像担持体１表面に、帯電器２に
より電位ＶＨの一様帯電が行われる。この一様電位ＶＨ
にレーザビームでＹ画像に応じた露光を行なうと露光さ
れた部分は露光後電位のＶＬになる。露光された像担持
体１面が現像装置１４Ａに達すると、制御部８０は時刻
ｔ２でＹ＿ＣＯＮＴ信号を出力してリードスイッチ９１
をオンにする。リードスイッチオン時にはチャクリング
が発生し、その接点が完全にオンになるには、時間がか
かるので、余裕時間Δｔ１を持たせ、Δｔ１が経過した
後の時刻ｔ３に初めてＡＣ＿ＣＯＮＴ信号“０”レベル
を出力して交流電源７２をオンにする。

【００７４】リードスイッチ９１がオンになっている間
（約３．０秒）にイエロートナーの現像工程が終了す
る。この現像工程が終了したら、制御部８０は時刻ｔ４
にＡＣ＿ＣＯＮＴ信号“１”レベルを出力して交流電源
７２をオフにする。交流電源７２は、オフにしてもしば
らくは出力が０にならないから、余裕時問Δｔ２を持た
せ、Δｔ２が経過して交流電圧が完全に０になった後の
時刻ｔ５にＹ＿ＣＯＮＴ信号を出力して初めてリードス
イッチ９１をオフにする。このようなタイミング制御を
行なうことにより、交流バイアス電圧ＶＡＣが完全に０
になってからリードスイッチ９１をオフにするので、ト
ナー付着やキャリア付着は発生しない。

【００７５】現像装置１４Ａの現像工程が終了すると、
制御回路８０は時刻ｔ６にＹ＿ＣＯＮＴ信号を出力して
リードスイッチ９２をオンにし、次に制御回路８０は時
刻ｔ７にＡＣ＿ＣＯＮＴ信号“１”レベルを出力してＡ
Ｃバイアス電圧をオンにする。制御部８０がこのような
切り替えタイミング制御を行なうことにより、リードス
イッチ９１の接点がオンオフする過渡期には、ＡＣ電圧
は０であるので、トナーの現像装置１４Ａへの付着、キ
ャリアの付着といった問題は発生しない。現像装置１４
Ｂ〜現像装置１４Ｄの動作タイミングも同様であるの
で、トナーの現像装置への付着、キャリアの付着といっ
た問題は発生しない。

【００７６】次に不作動状態にある現像装置における現
像スリーブ動作を説明する。

【００７７】図１０は不作動状態にある現像装置におけ
る現像スリーブの電位の変位を示すグラフである。

【００７８】図１０（ａ）は図１０（ｂ）に示すチャー
ジ動作による現像スリーブの表面電位の推移を示してお
り、図１０（ｂ）はリードスイッチ９１のオンタイミン
グを示したグラフである。

【００７９】フローティング状態にある現像スリーブ電
位を所定の時間間隔で充電することにより−６００Ｖ付
近に充電することにより不作動状態にある現像スリーブ
にトナーやキャリア付着を生じない電位制御してある様
子がうかがえる。

【００８０】以下、同様の操作を繰り返し、現像装置１
４Ｄまでの現像工程を行なう。この現像工程で、ＡＣバ
イアス電圧ＶＡＣは、オン時問約３．０秒、オフ時問約
１．５秒のシーケンスを繰り返す。

【００８１】図１１は本実施例のモノモードにおける全
体の動作を示すタイムチャートである。

【００８２】縦軸に各種プロセス部材を配置しており、
ｃｈａｒｇｅｒは帯電器２を示し、ｅｘｐｏｓｕｒｅは
露光手段１０を示し、Ｙ ｄｅｖｅｌｏｐｅｒは現像装
置１４Ａを示し、Ｍ ｄｅｖｅｌｏｐｅｒは現像装置１
４Ｂを示し、Ｃ ｄｅｖｅｌｏｐｅｒは現像装置１４Ｃ
を示し、Ｋ ｄｅｖｅｌｏｐｅｒは現像装置１４Ｄを示
し、ｔｒａｎｓｆｅｒは転写ベルト装置３０を示し、ｃ
ｌｅａｎｉｎｇはクリーニング装置１６を示し、ＲＬ−
Ｙ，ＲＬ−Ｍ，ＲＬ−Ｃ，ＲＬ−Ｋは現像スリーブの充
電を示しており、ＶＡＣは交流電源７２を示しており、
ＶＤＣは直流電源７１を示している。横軸に時間経過を
示し前記の各種プロセス部材のオンオフ状態を示してい
る。このタイムチャートは図８と反対の論理レベレを正
論理で示してある。

【００８３】このタイムチャートによれば、電源オンと
同時に直流電源７１はオンされた以後オン状態を維持す
るようにしてある。現像工程に先立ち時間差をもってす
べての現像スリーブに直流バイアスによる充電を行い、
続いてリードスイッチ９１がオンになり、次にＡＣバイ
アス電圧がオンになり、斯かる現像工程が終わると先ず
ＡＣバイアス電圧がオフになり、次にリードスイッチ９
１がオフになっている現像装置１４Ａが動作して転写が
行われる。斯かる転写工程を含む現像工程期間以外の期
間にすべての現像スリーブにリードスイッチ９１〜９４
をオンして直流電源７１から充電をする。以上のシーケ
ンスを繰り返すことにより連続プリントがなされてい
る。

【００８４】図１２は本実施例のモノモードにおける全
体の動作を示すタイムチャートである。

【００８５】図１２に示すタイムチャートは図１１に示
すタイムチャートと略同様であり、現像スリーブを直流
電源７１で充電するタイミングが異なっている。図１１
に示す実施例では現像工程期間以外の期間で時間差を持
って現像スリーブ１４１の充電動作を実施したが、図１
２に示すタイムチャートでは現像工程期間以外の期間で
すべての現像スリーブ１４１を同時に充電している。斯
かるタイミングにおいても図１１に示すタイミングと同
様の効果が得られる。

【００８６】上述の実施例では、像担持体を複数回周回
させる間に、潜像形成工程と現像工程を現像装置の数だ
け繰り返した後、多色トナーを記録紙に一括転写する方
式の画像形成装置の場合を例にとって説明したが、本発
明はこれに限るものではない。以下に示す方式の画像形
成装置にも同様に適用できる。

【００８７】図１３は転写ドラムを用いたカラー画像形
成装置を示す概念図である。

【００８８】転写ドラム方式のカラー画像形成装置は、
以下に述べる画像形成工程によりカラー画像を得る。

【００８９】像担持体７を一次帯電器１により帯電した
後、像露光装置２による像露光によりカラー画像を構成
する各色の画像に対応した静電潜像を形成し、当該潜像
に応じた色の現像剤を収納した現像装置３〜６により現
像してトナー像として可視像化する。前述の工程の間に
カセット１１から給紙された転写材は転写ドラム９の周
面上に静電吸着乃至機械的手段により１周に亙って巻き
付けて保持してある。当該転写材に対して像担持体７上
に形成したトナー像が転写される。以上の工程を繰り返
すことにより、転写ドラム９上の転写材に対するトナー
像を像担持体７上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラ
ックの各色のトナー像を重ね合わせてなるカラー画像を
得る。

【００９０】図１４はベルト中間転写を用いたカラー画
像形成装置を示す概念図である。

【００９１】ベルト中間転写体方式のカラー画像形成装
置は、以下の画像形成工程によりカラー画像を得る。

【００９２】一様に帯電した像担持体４上に像露光して
カラー画像を構成する各色の画像に対応した静電潜像を
形成し、当該潜像に応じた色の現像剤を収納した現像装
置８〜１０により現像してトナー像として可視像化す
る。像担持体４上に現像したトナー像は圧着によりベル
ト帯電チャージャ１４にて帯電された転写ベルト１１上
に転写する。斯かる一連の工程を繰り返すことにより転
写ベルト１１上にイエロー、マゼンタ、シアンの加色混
合によりフルカラートナー像が形成される。

【００９３】なお、上述した実施例において、現像スリ
ーブを充電するために直流電圧を用いたがこれに限定さ
れるものでなく、キャリア付着、トナー転移、トナー逆
転移が起きない条件、範囲内であればよい。

【００９４】なお、導電性キャリアを用いて接触現像を
採用する画像形成装置は、現像スリーブの電位は速く減
衰することになるので、フルカラーモードにおいても図
１１、図１２に示した単色モードと同様にページ毎に現
像スリーブを充電することが好ましい。

【００９５】なお、上述した実施例において、現像スリ
ーブは現像工程を開始するために予め直流電圧を印加し
て充電するようにしている。これはリードスイッチのオ
フ時に交流電圧の波形位相により現像スリーブの電位が
不定となるためである。従って、交流電圧をなくすか、
実質的に問題の起きない程度に交流電圧の振幅を下げる
ことによってもよい。

【００９６】

【発明の効果】本発明によれば、上記構成を備えること
により、現像工程に先立って現像スリーブを所定電位に
充電するので、長時間不作動状態にある現像装置に像担
持体からトナーが転移することがなく、異色のトナー混
入による彩度の低下した画像再生を防止することができ
た。又、キャリア付着、トナー逆転移を防止することが
できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】多色像一括転写方式カラー画像形成装置の構成
図である。

【図２】現像装置の要部構成を示す断面図である。

【図３】現像スリーブと現像剤層形成部材との配置関係
を示した断面図である。

【図４】本実施例の現像バイアス電源の制御回路を示す
ブロック図である。

【図５】カラー画像形成装置における現像系を示す概念
図である。

【図６】図５に示す現像系の等価回路である。

【図７】現像スリーブの充電時における過渡現象を示す
グラフである。

【図８】本実施例のフルカラーモードにおける全体の動
作を示すタイムチャートである。

【図９】図８に示すタイムチャートの要部動作タイミン
グを示す図である。

【図１０】不作動状態にある現像装置における現像スリ
ーブの電位の変位を示すグラフである。

【図１１】本実施例のモノモードにおける全体の動作を
示すタイムチャートである。

【図１２】本実施例のモノモードにおける全体の動作を
示すタイムチャートである。

【図１３】転写ドラムを用いたカラー画像形成装置を示
す概念図である。

【図１４】ベルト中間転写を用いたカラー画像形成装置
を示す概念図である。

【図１５】作動中の現像装置に印加されるバイアス電圧
と像担持体の表面電位との関係を示す図である。

【図１６】現像スリーブからの放電時における過渡現象
を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 像担持体 ２ 帯電器 １４Ａ〜１４Ｄ 現像装置 ７１ 直流電源 ７２ 交流電源 ８０ 制御部 ９１〜９４ リードスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小片 智史 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の現像装置を順次作動させて像担持
   体上の潜像を現像し、記録媒体上に多色トナー像を形成
   する画像形成装置に用いる現像バイアス電源の制御装置
   において、バイアス電源を前記各現像装置を介して接続
   し、前記各現像装置の作動に応じて前記スイッチをオン
   して各現像装置に所定のバイアス電圧を順次印加すると
   ともに、前記画像形成装置の作動開始時あるいは作像中
   に前記各現像装置が非作動状態である所定の時期に前記
   スイッチをオンすることを特徴とする現像バイアス電源
   の制御装置。
2. 【請求項２】 像担持体を複数回周回する間に、潜像形
   成工程と、複数の現像装置から一つの現像装置を選択し
   て反転現像を行なう現像工程とを複数回繰り返して、像
   担持体上に多色トナー像を形成する画像形成装置に用い
   る現像バイアス電源の制御装置において、バイアス電源
   を前記各現像装置を介して接続し、前記各現像装置の作
   動に応じて前記スイッチをオンして各現像装置に所定の
   バイアス電圧を順次印加するとともに、前記画像形成装
   置の作動開始時あるいは作像中に前記各現像装置が非作
   動状態である所定の時期に前記スイッチをオンすること
   を特徴とする現像バイアス電源の制御装置。
3. 【請求項３】 前記現像バイアス電源は、前記各現像装
   置の作動に応じて前記スイッチをオンするときにはＤＣ
   電位にＡＣ電位を重畳するバイアス電圧を出力するとと
   もに、前記各現像装置が非作動状態である所定の時期に
   前記スイッチをオンするときにはＤＣ電圧のみを出力す
   ることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の現像
   バイアス電源の制御装置。