JP2751098B2 - カラー電子写真装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、カラー電子写真装置に関する。 （従来技術） 従来、カラー電子写真装置の一種に、カラー写真画像
などを現像する場合のフルカラー現像機能に加えて、事
務用コピーの場合に多く見られる、黒，赤，青などの単
色ライン画像を主とする画像を現像する場合のモノカラ
ー現像機能を備えたカラー電子写真装置がある。 この種のカラー電子写真装置では、コピー画像のカラ
ーバランスを良くするため、静電潜像の現像条件として
階調再現性の優れた条件を設定している。この条件の主
なものとしては、たとえばエッジ効果の少ない導電性の
キャリアを使用すること、一般的な２成分現像方式で用
いる２〜３％の２倍以上にトナー濃度を設定すること、
および現像剤容量を大きくして用いることなどである。 これらの条件の設定されたカラー電子写真装置は、カ
ラー現像に特有のトナーの大量消費に対応できるととも
に、写真画像の再現性が向上するなどの利点を有してい
る。 しかしながら、上記従来のカラー電子写真装置は、上
記フルカラー現像を行なう場合の現像条件と、上記モノ
カラー現像を行う場合の現像条件とが同じであるため、
この現像条件を、フルカラー現像時のカラーバランスを
良くするように設定するとモノカラー現像時のコピー画
像が極めて軟調な画像となってコピー品質が低下し、こ
れとは逆にモノカラー現像時の画質を良くするよう設定
するとフルカラー現像時のコピー画像が極めて硬調な画
像となってしまう問題があった。 こうした問題を解消する方法の一つに、従来のカラー
電子写真装置に、モノカラー（たとえば白黒）コピー専
用の現像ユニットを搭載することも考えられるが、この
方法では、新たな現像ユニットを配置することにより他
の現像ユニットの設計自由度が低下し、その性能を低下
させる虞れがある。 （目的） 本発明の目的は、複雑な操作および構成の変更をする
ことなく、フルカラー現像時およびモノカラー現像時に
おける最適な現像条件を得ることのできるカラー電子写
真装置を提供することにある。 （構成） 本発明によるカラー電子写真装置は、複数の色の現像
剤をそれぞれ収容する複数の現像ユニットを有し、感光
体上の静電潜像を現像し、現像された像を被転写物上に
転写してモノカラー画像又はカラー写真画像等のフルカ
ラー画像を得るカラー電子写真装置において、上記モノ
カラー画像を得る時には、複数の上記現像ユニットのう
ちの何れか一つを用いて現像を行い、上記フルカラー画
像を得る時には、静電潜像の形成およびその現像を、現
像ユニットを変えて必要回数繰り返し、上記フルカラー
画像を得る時に使用される各現像ユニットの現像能力
を、モノカラー画像を得る時よりも低く設定することを
特徴とする。 以下、図示の実施例によって本発明を説明する。 本発明が実施されるカラー電子写真装置は、たとえば
第１図に示すように、感光体ドラム１、クリーニング装
置102、除電ランプ103、帯電チャージャ104、露光装置1
05、現像装置106、給紙装置107、転写装置108、分離搬
送装置109、定着装置110、排紙装置111などで構成され
ている。 ここで、現像装置106以外の各機器は本発明と直接的
な係りを有していないので、その詳細な構成および作用
等の説明を省略する。 現像装置106は、その占有スペース等を考慮し、たと
えば第２図に示すような回転型多色現像装置を使用する
ことが望ましい。 この回転型多色現像装置２は、回転体としての中空円
筒状のケーシング３が、軸０を中心に回転自在に設けら
れ、該ケーシング３は、図示を省略した駆動機構により
矢印Ｂ方向に回転される。また、上記ケーシング３の内
部側には、軸０から放射状に延出する４枚の仕切り板4
a,4b,4c,4dが設けられており、各仕切り板4a,4b,4c,4d
で仕切られる仕切り室5a,5b,5c,5dが画成されている。
そして、これら仕切り室5a,5b,5c,5dの内部に、シア
ン、マゼンタ、イエローおよび他の１色（通常は黒）の
各色現像用の現像ユニット6A,6B,6C,6Dがそれぞれ収容
されている。 以下、これらの各現像ユニットを第３図によって詳述
する。 各現像ユニット6A,6B,6C,6Dには、アルミニウム等か
らなる非磁性の円筒状スリーブ７が設けられている。こ
の各円筒スリーブ７は、上記ケーシング３に設けられた
各開口部８からその一部が外部に露出するように配置さ
れている。さらに、これら各円筒状スリーブ７の内部に
は、複数の異なる磁極が交互に配置されてなる磁石体９
が上記円筒状スリーブ７の内面側から一定間隔を隔てて
設けられている。そして、上記磁石体９の磁力により、
円筒状スリーブ７の表面上に磁気ブラシ11が形成される
ようになっている。 この磁気ブラシ11は、円筒状スリーブ７および磁石体
９の少なくとも一方が回転することによって矢印Ｃ方向
に移動される。 また、上記円筒状スリーブ７および感光体ドラム１に
は、電源回路20により同極性の現像バイアス電圧が印加
されている（第３図参照）。そして、上記円筒状スリー
ブ７上の各磁気ブラシ11は、移動しながら静電潜像12が
形成された感光体ドラム１に接触して上記静電潜像12に
トナーを与え、顕像13を形成するようになっている。 なお、本実施例では、磁気ブラシ11を形成するキャリ
アとして、平均粒子径100μｍの樹脂コートキャリア40g
を用い、円筒状スリーブ７は、外形20mmのものが用いら
れ、磁石体９としては、円筒状スリーブ７の表面磁力が
約900ガウスとなるものが採用されている。これによっ
て、磁気ブラシ11の高さを0.3〜5mm好ましくは0.7〜2mm
とすることができる。 また、上記現像バイアスは、地汚れ防止と画像濃度調
整のために印加されるものであり、潜像電位が−800V、
地肌部電位が−50Vで、正規現像の場合−150V程度印加
するのが好ましく、また、反転現象の場合には、負帯電
性トナーを用いるとともに、−200〜−800V程度のバイ
アス電位を用いるのが適当である。最終的な現像バイア
ス値は、原稿濃度あるいは使用者の所望に応じて定めら
れることとなる。 さらに、現像を終えた後の磁気ブラシ11から残留トナ
ーを回収するトナー回収ローラ14が、各磁気ブラシ11と
接するように設けられている。この各トナー回収ローラ
14には、トナー剥離ブレード15が圧接されており、該ト
ナー剥離ブレード15により、トナー回収ローラ14上に付
着されるトナー粒子が掻き落されるようになっている。
掻き落とされたトナーは、後述するトナーホッパー16へ
戻されるようになっている。 また、上記トナー回収ローラ14には、電源回路21によ
って所定のトナー回収用のバイアス電圧が印加されてい
る（第３図参照）。このトナー回収用のバイアス電圧
は、磁気ブラシ11上に残留するトナーを回収するための
ものであり、現像ポテンシャルと同じレベルすなわち、
トナー回収ローラ14を潜像担持体とした場合に全面現像
しうるレベルになせば良い。本実施例ではトナー回収用
のバイアス電圧は−300V程度とすればよい。 また、トナー回収は、磁気ブラシ11に含まれるトナー
すべてを回収する必要はなく、磁気ブラシ11表面近傍の
トナーを選択的に回収することで足りる。つまり、その
最低条件は、現像によって生じた磁気ブラシ11上のトナ
ー濃度分布差をなくすことである。たとえば、黒部、ハ
ーフトーン部、地肌部でトナー消費に差が出たものを均
等になしてやればよい。 一般的には、２成分現像剤のトナー付着量は、単位面
積当り0.8〜1.0mgであり、前記感光体ドラム１と磁気ブ
ラシ11とは、約1:3の相対速度が与えられた状態で潜像1
2へトナー供給が行なわれている。すなわち、上記磁気
ブラシ11は、単位面積当り、0.27〜0.33mgのトナー供給
能力しか持たないこととなる。したがって、このトナー
供給能力を越えるようにトナーの回収を行なえば、磁気
ブラシ11上のトナー濃度分布は、均一化され、現像によ
る影響が完全にキャンセルされることとなる。 この点についてさらに詳細に説明すると、かさ比重
２、トナー濃度３％のごく一般的な２成分現像剤の特性
から、高さ1mmの磁気ブラシの重量は、単位面積当り0.2
gであり、その中に含まれるトナーは、6mgであるから、
実際に現像に寄与するトナーは、磁気ブラシ中の５％程
度でしかない。言い換えれば、この５％相当のトナーを
回収すれば良いのである。本実施例における磁気ブラシ
では、約0.3mg/cm²のトナーが後述するトナー供給ロー
ラによって磁気ブラシの表面近傍に偏在させられている
ので、トナー消費の差の解消は効果的に行なえる。 また、トナー回収ローラ14は、矢印Ｄ方向へ回転駆動
されている。これは、回収トナーが磁気ブラシ11へ再付
着することを防ぐためである。 さらにまた、トナー回収ローラ14の下流側部分には、
トナー供給ローラ17が、円筒状スリーブ７に対しギャッ
プ1mmにて磁気ブラシ11に接するように設置されてい
る。このトナー供給ローラ17は、図示を省略した回転駆
動機構によって矢印Ｅ方向に回転駆動されている。 また、上記トナー供給ローラ17には、トナー層規制ブ
レード18が圧接されている。このトナー層規制ブレード
18によって、トナー供給ローラ17上に保持されたトナー
が、均一薄層状化されながら摩擦帯電される。 さらに、前述したトナー剥離ブレード15および上記ト
ナー層規制ブレード18と、前記仕切り板４とによって、
所定のスペースを備えてなるトナーホッパー16（第２図
に示す仕切室5a,5b,5c,5dに該当する。）がそれぞれ画
成されている。この各トナーホッパー16内には、各色の
トナーが収容されており、上記トナー供給ローラ17は、
現像位置に置かれたときに、約半分にわたる部分がトナ
ーの内部に埋もれるように配置されている。 これにより、トナーホッパー16内に貯えられた各色ト
ナーが薄層化されながら、しかも漏れなく磁気ブラシ11
側へ送られていく。この場合、トナー供給ローラ17は、
磁気ブラシ11の穂の高さを均一に規制する機能を備える
こととなり、画像濃度むらの解消に寄与する。 さらに、磁気ブラシ11の穂の高さを均一に規制する機
能をより発揮させるために、トナー供給ローラ17と接触
する位置と現像域との間にブレード、ローラ等の規制部
材を円筒状スリーブ７と近接するようにして設けてもよ
い。 さらにまた、上記トナー供給ローラ17には、電源回路
22による所定のトナー供給用のバイアス電圧が印加され
ており、このトナー供給用のバイアス電圧により、トナ
ーが磁気ブラシ11へ良好に転移されることとなる（第３
図参照）。上記トナー供給用のバイアス電圧は、帯電ト
ナーと同極性で、＋200Vに設定される。 さらに、トナーを摩擦帯電する機能をより発揮させる
ために、トナー供給ローラ17に接触する帯電補助部材19
がそれぞれ設けられている。 また、前記現像バイアス電圧を与える電源回路20に
は、出力電位を４ビットに分割して信号化するエンコー
ダが備えられており、現像バイアス電圧の出力値を表わ
す信号が図示しない制御回路に印加されている。制御回
路には、現像バイアス電圧値に対応する適正なトナー供
給用のバイアス電圧値を算出する演算回路が備えられて
いる。そして、上記制御回路の出力信号は、トナー供給
用のバイアス電圧を与える電源回路に与えられており、
これによって、トナー供給用のバイアス電圧値が定めら
れている。たとえば、両バイアス電圧の差が常に一定と
なるように制御されている。トナー回収ローラ14および
トナー供給ローラ17の材質は、円筒状スリーブ７との間
に電気的なバイアス効果が得られるものであればよく、
金属や導電性ゴム等を採用することができる。また、両
ローラ14,17は、磁気ブラシ11の高さの50％〜100％を占
める割合で接触するように配置することが可能である。
しかし、エアージャップの絶対値が、1mm以下であれば1
00％を越えて設置することもできる。この場合には、電
気的バイアス手段の併用が必須となる。 さらに、両ローラ14,17の外径は、任意に選定しうる
が、小型化の要請により、円筒状スリーブ７の外径の80
％以下、あるいは絶対値として５〜60mm、好ましくは、
８〜40mmとすることがよい。磁気ブラシ11へのトナー供
給量は、磁気ブラシ11と供給ローラ17との相対速度によ
っても決定されるので、トナーの供給量を、供給ローラ
17の回転数を可変することによって制御してもよい。す
なわち、既知のセンサー手段でトナー濃度を検出して、
供給ローラ17の回転数を検出し、供給ローラ17の回転数
を制御することができる。トナー濃度検出の一例として
は、トナー回収ローラ14上のトナーの反射濃度を検出し
て算出する手段がある。 上述のように構成された各現像ユニット6A,6B,6C,6D
は、各仕切り室5a,5b,5c,5d内に収容された、シアン、
マゼンタ、イエロー、および他の１色（通常は黒）の各
色の現像剤（トナー＋キャリア）を、感光体ドラム１に
対して供給および回収して、静電潜像12の現像を行な
う。 すなわち、上記ハイブリッド型の現像装置は、感光体
ドラム１に対応した現像ユニット内のトナーが、トナー
供給ローラ17および帯電補助部材19の回転によってトナ
ー供給ローラ17に保持される。このトナーは、トナー層
規制ブレード18により均一薄層化されながら摩擦帯電さ
れる。 このトナーが供給された磁気ブラシ11は、感光体ドラ
ム１側に移送され、感光体ドラム１上に形成された静電
潜像12に付着して所定の色の可視像を形成する。 ここで、現像完了後、磁気ブラシ11には、画像に対応
したトナー濃度差（むら）が生じることになるが、この
磁気ブラシ11上の残留トナーは、トナー回収用のバイア
ス電圧力によってトナー回収ローラ14側に移行、回収さ
れる。これによって磁気ブラシ11のトナー濃度差は解消
され均一濃度となる。つまり、トナー回収後の磁気ブラ
シ11は、キャリアのみの状態、あるいはトナー濃度分布
が均一な状態でトナー回収ローラ14から離れていき、再
びトナー供給側に進んでいく。一方、電源回路22により
与えられるトナー供給用のバイアス電圧値は、電源回路
20により与えられる現像バイアス電圧値に基づいて制御
されているので、磁気ブラシ11には、現像によるトナー
消費量に応じた分だけの新たな量のトナーが供給され
る。したがって、これにより、トナーの消費量と供給量
とは、常時バランスがとられ、トナーの供給過多や供給
不足をなくすことができる。 上述のような現像工程を、各現像ユニット毎に、感光
体ドラム１との対応位置を変えながら行なうことによっ
て、カラー現像を行なうことができる。 ところで、上述のように構成された回転型多色現像装
置を用いて、各現像ユニットとも同一条件で感光体ドラ
ム１上の静電潜像12を現像した結果、各色とも、トナー
付着量が0.8〜1.0mg/cm²となった。この場合の顕像13
は、マゼンタ、シアン、黒の各色（イエローは色が薄く
モノカラーには不向きであった）のみの単色現像による
モノカラーコピー（事務用コピー）としては十分に満足
し得るものであったが、イエロー、マゼンタ、シアンの
各色トナーを重ね合せたフルカラーコピーにおいては、
コピー上の付着トナーが多すぎて極めて硬調な画像とな
った。 そこで、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーを収容
した各現像ユニットのトナー供給ローラ17の回転数を、
他の１色のトナーを収容した現像ユニットのトナー供給
ローラ17の回転数の1/2に下げて同様の現像を行なった
ところ、イエロー、マゼンタ、シアンの各トナーの付着
量は、0.4〜0.5mg/cm²に半減され、この条件下で得られ
たフルカラーコピーは写真再現性に優れた軟調な画像と
なり、かつ上記モノカラーコピーにおいても、十分満足
できるものであった。これは、モノカラーコピーの場合
に画像の多くを占める上記フルカラーコピー用のトナー
以外のトナー（黒色）の付着量が、従来通り0.8〜1.0mg
/cm²に保たれることによる。 したがって、上述のように各トナー供給ローラの回転
数をフルカラーコピー用とモノカラーコピー用とで異な
った回転数に設定、すなわち、上記フルカラー現像を行
なう現像ユニットにおける現像剤（シアン、マゼンタ、
イエローの各色トナー）の供給速度を、上記モノカラー
現像を行なう現像ユニットにおける現像剤（上記各トナ
ー以外の他の色のトナー）の供給速度よりも遅くするこ
とにり、フルカラーコピーおよびモノカラーコピーとも
均質なコピーを得ることができる。 ここで、上述のような現像能力を低くする手段として
は、たとえば、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー
が収容される各現像ユニットのトナー供給ローラの駆動
系を他の現像ユニットのトナー供給ローラの駆動系に対
して異なった緒元とするもの、もしくは、円筒状スリー
ブ上での磁気ブラシの移動速度をフルカラーコピー用の
磁気ブラシとモノカラーコピー用の磁気ブラシとで変化
させるものなどがある。 （効果） 上述のように、本発明によるカラー電子写真装置は、
フルカラー画像を得る時には、静電潜像の形成およびそ
の現像を、現像ユニットを変えて必要回数繰り返し、フ
ルカラー画像を得る時に使用される各現像ユニットの現
像能力を、モノカラー画像を得る時よりも低く設定する
ことにより、複雑な操作および機構の変更をすることな
く、フルカラー現像時およびモノカラー現像時における
最適な現像条件を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示すカラー電子写真装置の
概略図、第２図は上記カラー電子写真装置における現像
装置の断面図、第３図は上記現像装置の説明図である。 ２……現像装置、７……円筒状スリーブ、９……磁石、
11……磁気ブラシ、14……トナー回収ローラ、17……ト
ナー供給ローラ。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．複数の色の現像剤をそれぞれ収容する複数の現像ユ
   ニットを有し、 感光体上の静電潜像を現像し、現像された像を被転写物
   上に転写してモノカラー画像又はカラー写真画像等のフ
   ルカラー画像を得るカラー電子写真装置において、 上記モノカラー画像を得る時には、複数の上記現像ユニ
   ットのうちの何れか一つを用いて現像を行い、 上記フルカラー画像を得る時には、静電潜像の形成およ
   びその現像を、現像ユニットを変えて必要回数繰り返
   し、上記フルカラー画像を得る時に使用される各現像ユ
   ニットの現像能力を、モノカラー画像を得る時よりも低
   く設定することを特徴とするカラー電子写真装置。