JP3970487B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する複写機，プリンタ等のカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置では、像担持体である感光体をコロナ帯電方法や接触帯電方法により帯電させている。
そのコロナ帯電方法には、コロトロン方式とグリッドを有するスコロトロン方式があり、金属板で遮蔽されたハウジングの中央に帳架されたタングステンやニッケルのチャージワイヤに、直流もしくは交流を重畳した直流電圧を印加することによりコロナ放電を起こし、感光体を帯電する。
【０００３】
しかしながら、このコロナ帯電方法の場合には、チャージワイヤに高電圧を印加するため、帯電の際にオゾンや窒素酸化物（ＮＯｘ）などの放電生成物が生成される。そして、その放電生成物は環境面ばかりでなく、感光体の表面に画像形成に悪影響を与える硝酸または硝酸塩の膜を形成してしまうことが知られている。
そのため、近年ではこのコロナ帯電方法に代わって、オゾンの発生が少なくて低電力で帯電ができる接触帯電方法が実用化されてきている。
【０００４】
ところで、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置では、像担持体上に形成したトナー像を転写材に転写した後に像担持体上には転写されなかった転写残トナーが残る。
その転写残トナーは、像担持体の表面を摺擦する例えばブレード状やブラシ状のクリーニング部材により像担持体上から掻き取って回収するのが一般的である。そして、その回収したトナーは、そのまま回収容器等に入れた状態のまま廃棄したり、再び現像装置に戻して現像に使用したりしている（トナーリサイクル）。
【０００５】
ところが、その回収したトナーを廃棄する場合には、そのようにするためのメンテナンスが必要であるため、それだけ手間がかかってしまうということがあった。また、トナーを廃棄するとなると、廃棄物の処理という点で社会的な問題が生じてしまうということがあった。
【０００６】
一方、トナーを回収して、それをリサイクルする場合には、その回収したトナーを貯蔵しておくためのスペースが必要であるため、その分だけ装置が大型化してしまうという問題点があった。
その場合、クリーニング手段で回収したトナーを現像装置に戻す機構を設けることにより、回収トナーを収納する容器を不要にすることもできるが、その場合にはトナーをクリーニング手段から現像装置へ搬送するための機構が必要となるため、構成が複雑になってコストアップになってしまうと共に、装置も大型化してしまう。
【０００７】
そこで、このような問題を解決するため、専用のクリーニング手段を設けることなしに、転写後に像担持体上に残った転写残トナーを現像装置で回収することによりクリーナレスとした画像形成装置が、モノクロ画像形成装置で提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなクリーナレスの画像形成装置の場合には、像担持体の表面を摺擦するブレード状やブラシ状のクリーニング部材を持たないため、帯電装置がコロナ放電を利用するものであるときには、問題が生じてしまうことがあった。
すなわち、帯電動作時に前述した放電生成物が生成されてそれが像担持体の表面に膜を形成してしまうと、それを掻き取る手段がないので、画像形成に悪影響を与えてしまうようになってしまうということがあった。
【０００９】
特に、カラーの画像形成装置の場合には、各色ごとの複数回の帯電行程があるため、モノクロの画像形成装置の場合に比べて帯電回数が多いだけ多くの放電生成物が生成されるので、これまではクリーナレスを実現するのが難しかった。
【００１０】
一方、カラーの画像形成装置におけるトナーのリサイクルは、像担持体から転写体（重ね合わせ画像を形成する中間転写体等）に転写されたトナーの中に、他の色の転写時に転写体から像担持体へ再転写してしまったトナーが存在したりすることもあるので、混色が生じて色調再現性が劣ってしまう恐れがあった。
このような理由により、従来はカラーの画像形成装置においては、事実上クリーナレス方式は採用されていなかった。
【００１１】
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、帯電動作回数がモノクロの画像形成装置に比べて多くなるカラーの画像形成装置であっても、放電生成物による悪影響を受けたりしないようにすることを目的とする。
また、色の異なるトナーが混ざり合う混色によって色調再現性が劣ってしまうようなことがないようにすることも目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、感光層の外周面に電荷注入層を有する表面保護層が形成された像担持体と、その像担持体に接触した状態で電圧が印加されることにより像担持体を注入帯電する帯電部材と、その像担持体上に形成された静電潜像を現像する複数の現像装置とを有し、上記現像装置が、その現像装置により現像したトナー像の転写体への転写後に像担持体上に残った転写残トナーを回収する機能も備え、上記複数の現像装置が、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの各色のトナーで上記像担持体上の静電潜像を１色ずつ現像する現像装置であり、現像に使用する色のうち１色目の現像は、イエロー，シアン，マゼンタの何れかの現像装置により行って、その３色のカラートナーの現像後に黒色トナーの現像装置で現像を行い、上記１色目に現像したカラートナーの転写残トナーは、その１色目に使用した現像装置が回収するようにし、２色目、３色目に現像したカラートナーの転写残トナーと、最後に現像した黒色トナーの転写残トナーは、黒色トナーの現像装置により回収するようにしたカラー画像形成装置を提供する。
【００１４】
そのカラー画像形成装置において、上記１色目の現像に使用するカラートナーの現像装置を、周期的に他のカラートナーの現像装置に変えるようにするとよい。
【００１５】
また、上記帯電部材に蓄積されたトナーを定期的に像担持体上に排出し、その像担持体上に排出されたトナーを黒色トナーの現像装置により回収するようにするとよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の一実施形態例であるカラー画像形成装置の作像部を示す概略構成図、図２は同じくそのカラー画像形成装置に設けられている像担持体である感光体ドラムを構成する各層を模式的に示す模式図である。
【００１７】
図１に示すカラー画像形成装置は、電子写真方式により静電潜像を像担持体であり矢示Ａ方向に回転する感光体ドラム１の表面に形成し、それを反転現像法により現像して、その１つの感光体ドラム１上に形成した静電潜像を複数色のトナーで現像を行なうものである。
【００１８】
そのカラー画像形成装置の感光体ドラム１は、図２に模式図を示すように、導電性基体１０上に感光層１１を設け、その感光層１１の外周面（外側）に電荷注入層を有する表面保護層１２を形成している。
図１に示したカラー画像形成装置は、感光体ドラム１に接触した状態で電源２から電圧が印加されることにより感光体ドラム１を注入帯電する帯電部材である磁性ローラ５を有する接触帯電方式の帯電装置３と、感光体ドラム１上に形成された静電潜像を現像する４個の現像装置６，７，８及び９とを有している。
【００１９】
現像装置６は、シアンのカラートナーを使用する現像装置であり、現像装置７はイエローのカラートナーを使用する現像装置であり、現像装置８はマゼンタのカラートナーを使用する現像装置であり、現像装置９は黒色のトナーを使用する現像装置である。
【００２０】
これらの現像装置で使用する現像剤は、１成分でも２成分のいずれのものでもよく、トナーも非磁性、磁性を問わない。
この現像装置６〜９は、いずれも感光体ドラム１上の転写残トナーを回収するクリーニング機能を備えており、トナー像の転写後に感光体ドラム１上に残存するカラートナー及び黒色トナーをクリーニングして回収することができる。
【００２１】
また、感光体ドラム１の表面に接触するように中間転写ベルト１３を３個のローラ２１，２２，２３の間に張装して設け、その中間転写ベルト１３の最下部に、その中間転写ベルト１３に対向するようにバックアップローラ１４を対向配置し、それにより中間転写ベルト１３上に担持したトナー像を転写紙Ｐへ転写する転写部を形成している。
【００２２】
また、中間転写ベルト１３の表面に対向するようにクリーニングユニット１５を設け、そのクリーニングユニット１５により中間転写ベルト１３上に形成したトナー像を転写紙Ｐに転写した後に中間転写ベルト１３に残った転写残トナーのクリーニングを行うようにしている。
【００２３】
バックアップローラ１４の転写紙搬送方向下流側には、転写部を通過した転写紙Ｐを搬送するための搬送ベルト装置１６を矢示Ｂ方向に回動可能に設けている。
帯電装置３の図１で左方には、除電ランプ１７を設けている。また、感光体ドラム１の表面の帯電装置３に対して図１で右方に、露光装置１８からの露光（レーザ，ＬＥＤ等）を当てることにより、帯電装置３により帯電された帯電面に静電潜像を形成するようにしている。
【００２４】
帯電装置３は、窒素酸化物の発生量が少ない接触帯電方式の帯電装置であり、磁気ブラシを使用する帯電方式である。
この磁気ブラシ帯電方式では、磁石のＳ，Ｎ極を交互に配置したマグネットローラに、アルミニウムやベークライトなどの非磁性材のスリーブを被覆して構成した磁性ローラ５を用いる。
なお、この磁性ローラ５とその表面に形成される磁気ブラシが、この実施の形態では帯電部材として機能する。
【００２５】
そして、その磁性ローラ５上に２０〜１５０μｍ程度の球形もしくはほぼ球形のフェライト，酸化マンガン，γ酸化第２鉄などの磁性微粒子、もしくはそれらにポリエステル樹脂やフッ素樹脂などの流動性改善や保護層等を目的として微粒子を１から５mm程度の厚さで被覆して層形成する。
上記微粒子の抵抗値は、通常１０５Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍの範囲のものを使用する。なお、その抵抗値は、低い方が電荷注入性は良好となる。
【００２６】
このように、この実施の形態では、磁気ブラシ帯電方式の帯電装置３を使用することにより、感光体ドラム１と帯電装置３の帯電部材との空隙をできるだけ減らして密な接触を図り、さらに電源２から適正な電圧を印加することにより、放電を伴わずに感光体ドラム１を均一に帯電することができる。
【００２７】
図２で説明した感光体ドラム１の表面保護層１２は、水素を含有するダイヤモンド状カーボン若しくは非結晶カーボン構造である。
また、感光体ドラム１の導電性基体１０としては、例えばＡｌ、Ｆｅ，Ｃｕ，Ａｕなどの導電体の金属、あるいはそれらの合金の他に、ポリエステル、ポリカーボネート，ポリイミド，ガラス等の絶縁性基体上にＡｌ，Ａｇ，Ａｕ等の金属を導電処理をしたもの、あるいはＩｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂ 等の導電材料の薄膜を形成したもの等を使用する。
【００２８】
なお、この実施の形態では、感光体がドラム状をしている場合の例を示したが、その感光体はベルト状のものであってもよい。また、感光層１１は、単層型でも積層型であってもよい。
【００２９】
図１に示したカラー画像形成装置は、画像形成動作を開始すると感光体ドラム１が図１の矢示Ａ方向に回転し、電源２から帯電装置３の磁性ローラ５に−５００Ｖの電圧を印加して、それにより感光体ドラム１の表面を電荷注入帯電により略−５００Ｖに一様に帯電する。
【００３０】
このとき、現像装置６のシアン色の現像剤は感光体ドラム１に接触しているが、それ以外の３色（イエロー，マゼンタ，ブラック）の各現像装置７，８，９のそれぞれの現像剤は、その現像装置の退避や現像剤の穂切りにより感光体ドラム１に対して非接触の状態にある。
感光体ドラム１上の帯電された帯電面は、露光装置１８により光書き込みが行われてそこに１色目のシアン画像に対応する静電潜像が形成され、それが現像装置６によりシアンのカラートナーで現像されて、１色目のシアン画像のトナー像となる。
【００３１】
その感光体ドラム１上のシアン画像は、中間転写ベルト１３に転写されるが、その際に未転写の転写残トナーが感光体ドラム１に残る。
そのため、ここでその感光体ドラム１上にシアンの転写残トナーが残ったままシアン現像剤を接触させた状態で感光体ドラム１を一周以上帯電し、そのときは露光をせず、さらに現像装置６に現像バイアスを印加しないことで、感光体ドラム１上に付着しているシアンの転写残トナーを現像装置６で回収してクリーニングする。
【００３２】
ここで、中間転写で転写残トナーが受ける物理的作用について、図３を参照して説明する。
上述した中間転写プロセスでは、バックアップローラ１４から中間転写ベルト１３にトナーと逆極性（プラス）の電荷が付与され、クーロン力によりトナーが中間転写ベルト１３側に移動する。
【００３３】
このとき、中間転写ベルト１３に付与された電荷の一部がトナーに注入されることがある。したがって、画像転写後に感光体ドラム１上に残留した転写残トナー（中間転写残トナー）は正規の電荷を有するトナー粒子（マイナス極性）と、中間転写により極性が転換されたトナー粒子（プラス極性）とを含むようになる（図３のａ，ｂ部を参照）。
【００３４】
このような転写残トナーに対し、帯電装置３から電荷を与えることにより、そのプラスに帯電されたトナー粒子をマイナスに極性を揃える（帯電装置３を通過したｃ部のトナーを参照）。
このため、感光体ドラム１の帯電極性とトナーの正規の帯電極性は同じ極性である必要がある。
【００３５】
そこで、図３に示した例の場合には、感光体ドラム１の帯電特性がマイナスであり、現像装置６（説明の簡略化のため現像装置７〜９の図示は省略している）中のトナーの電荷極性はマイナスであり、バックアップローラ（転写装置）１４で中間転写材に付与される電荷の極性はプラスである。
【００３６】
そして、上述したように、現像装置６による転写残トナーのクリーニング時には、露光装置１８による露光を行わず、現像バイアス（０Ｖ）も印加しない。この状態を、感光体ドラム１が１周する間続けると、そのとき現像装置６に達したトナーは、感光体ドラム１の表面電位と、現像バイアス０Ｖとの電位差により現像装置６に回収される。
【００３７】
次に、図４を参照して転写残トナーの現像装置による回収について、さらに詳しく説明する。
いま感光体ドラム１上の静電潜像の非露光部の電位ＶH が−５００Ｖで、露光部の電位ＶL が−１００Ｖであるとき、画像形成時には現像装置（図１の６〜９）には現像バイアスＶB として−３５０Ｖを印加する。
【００３８】
そして、感光体ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト１３に転写した後に、その感光体ドラム１上に残った転写残トナーが帯電装置３を通過することにより上述したように正規のマイナス極性に戻されたときには、その転写残トナーには｜ＶH −ＶB（＝０Ｖ)｜＝５００Ｖだけポテンシャルの低い現像装置側に移動しようとする静電気力が作用する。
したがって、その転写残トナーはその静電気力により現像装置に回収される。
【００３９】
このようにして、１色目のシアンのトナーによる現像が、図１に示した現像装置６により行われると共に、その現像装置６によりシアンの転写残トナーの回収が行われる。
そして、この１色目のシアン画像の中間転写ベルト１３への転写が完了すると、続いてイエロー、マゼンタ、黒色トナーに対応する各トナー像を順次中間転写ベルト１３上に形成していき、その都度各色のトナー像を中間転写ベルト１３上に画像の位置合わせをしながら重ね合わせていく中間転写を行う。
【００４０】
その４色の重ね合わせのトナー像は、転写紙Ｐ上に４色のトナー像を同時に一括して転写し、フルカラー画像を形成する。
なお、現像装置７によるイエロー画像の現像時、及び現像装置８によるマゼンタ画像の現像時、さらには現像装置９による黒画像の現像時のいずれの工程においても、上述した現像装置６によるシアン画像の現像時と同様に、それぞれの色のトナー画像の中間転写後に、イエローの転写残トナーは現像装置７により、マゼンタの転写残トナーは現像装置８により、黒画像の転写残トナーは現像装置９により回収を行う。
【００４１】
なお、現像装置７〜９においても、現像剤は現像及びクリーニングする時にだけ感光体ドラム１に接触させるようにし、現像終了後に現像剤を接触させた状態で感光体ドラム１を一周以上させる間帯電を行ない、その間は露光装置１８による露光はせずに感光体ドラム１上を各現像装置でクリーニングした後に現像剤を非接触状態にする。
【００４２】
以上説明したように、このカラー画像形成装置は動作するので、カラーの画像形成装置でありながら、感光体ドラム１上の転写残トナーをクリーニングする専用のクリーニング装置を設けることなしに、現像装置６〜９によりその転写残トナーを回収することができるクリーナレスが実現でき、その回収したトナーをリサイクルすることができる。
【００４３】
ところで、このように現像装置が転写残トナーを回収するクリーニング装置も兼ねるクリーナレス方式を採用するためには、帯電時に放電生成物を発生させないようにして、感光体の表面に画像形成に悪影響を与える硝酸または硝酸塩の膜が放電生成物によりできないようにする必要がある。
そのためには、低オゾンの帯電が不可欠である。
【００４４】
そこで、図１に示したカラー画像形成装置では、感光体ドラム１へ電荷の直接注入による帯電方式を採用することにより、ほとんど放電現象を伴わずに、印加電圧に対して略１対１の帯電を可能にしている。そのため、従来の接触帯電方式と比べると、低電力でオゾンや窒素酸化物の発生量が極めて少ない。
したがって、放電生成物による硝酸または硝酸塩の膜が感光体ドラム１上にできないので、上述したようにクリーナレス方式を採用しても良好な画像が得られる。
【００４５】
図５はこの発明によるカラー画像形成装置の第２の実施形態における転写残トナーの回収を説明するためのブロック図である。
なお、この実施の形態におけるカラー画像形成装置の各部の構成は、図１で説明したカラー画像形成装置と同様であるため、必要に応じてその図１に使用した符号を使用して説明する。
【００４６】
この実施の形態によるカラー画像形成装置では、２色目に現像したイエローのカラートナーと、３色目に現像したマゼンタのカラートナーのそれぞれの転写残トナーと、最後に現像した黒色トナーの転写残トナーを、いずれも黒色トナーの現像装置９で回収するようにしている。
このように、複数色のカラートナーを使用するカラー画像形成装置では、そのカラートナーを現像装置で回収してリサイクルする場合には、そのカラートナーに異なる色のトナーが混ざることによって混色が生じて、現像装置による色調の再現性が劣ってしまう恐れがある。
【００４７】
すなわち、トナーをリサイクルするようにしている図１で説明したようなカラーの画像形成装置の場合には、２色目以降に感光体ドラム１から中間転写ベルト１３へトナー像を転写する際には、その中間転写ベルト１３上には既にトナー像が担持されているので、そのトナー像の一部が中間転写ベルト１３から感光体ドラム１へ再転写してしまうトナーがあると、そのトナーを現像装置で回収してリサイクルするためトナーに本来の色と異なる色のトナーが混ざることによって混色し、そのトナーで現像をしたときに画像の色調再現性が劣ってしまうようになる恐れがある。
【００４８】
具体的に説明すると、１色目に現像されるシアン色のトナー画像は、中間転写時に感光体ドラム１上にシアン色のトナーしか存在しないので、それを現像装置６で回収して、その回収トナーを再使用しても混色は起きない。したがって、そのシアンの転写残トナーは、前述した方法により現像装置６で回収しても問題が生じることはない。
【００４９】
しかしながら、２色目に現像するイエロー色のトナーのリサイクルでは、中間転写時に中間転写ベルト１３上にシアン色のトナーが存在し、そのシアン色トナーの一部が感光体ドラム１に再転写することがあるため、その際にイエロー色のトナーを扱う現像装置７で、そのイエロー色のトナーの転写残トナーを回収すると、現像装置７内のイエロー色のトナーにシアン色のトナーが混じって混色が生じてしまう。
同様に、３色目に現像するマゼンタ色のトナーのリサイクルでも、現像装置８内のマゼンタ色のトナーに他の色トナーが混じって混色が生じてしまうようになる。
【００５０】
しかしながら、この実施の形態によるカラー画像形成装置では、２色目以降の現像に使用するイエロー色とマゼンタ色のトナーの他の色のトナーとの混色を防ぐため、２色目以降の現像に使用するカラートナーの転写残トナーの回収には、図５に示したようにイエロー色のトナーを使用する現像装置７、及びマゼンタ色のトナーを使用する現像装置８をいずれも使用せずに、黒色トナー用の現像装置９を使用する。
【００５１】
このようにすると、その現像装置９には、シアン，マゼンタ，イエローの各カラー残トナーが混入するようになるが、その３色を混合すると黒色になり、その混入量も少ないので、黒色トナーとしての色調に問題が生じることはない。
したがって、リサイクルトナーの混色による色調再現性劣化を生じないクリーナレスで、しかもトナーリサイクルを行うカラー画像形成装置を実現することができる。
【００５２】
それにより、一般的に感光体表面に対するトナーの離型性は、温湿度の環境要因や、トナーの経時的な材料特性の変化により変わるものであるため、長期に亘って安定した状態で混色を防ぐことは難しいものであるが、この実施の形態によるカラー画像形成装置によれば、それを解決することができる。
【００５３】
図６はこの発明によるカラー画像形成装置の第３の実施形態における転写残トナーの回収を説明するためのブロック図である。
なお、この実施の形態によるカラー画像形成装置の各部の構成は、図１で説明したカラー画像形成装置と同様であるため、必要に応じてその図１に使用した符号を使用して説明する。
【００５４】
この実施の形態によるカラー画像形成装置では、１色目に現像するカラートナーの現像装置を、周期的に他のカラートナーの現像装置に変えるようにしている。それにより、シアンとイエローとマゼンタの３色のカラートナーのリサイクル量を略均等にすることができる。
【００５５】
すなわち、図５で説明したように、カラートナーの混色を防止するため２色目以降に現像するカラートナーの転写残トナーを黒色トナー用の現像装置９で全て回収するようにすると、２色目以降に現像を行うイエローとマゼンタ用トナーの現像装置７と８にはリサイクルトナーが戻ってこなくなる。
そのため、１色目のシアン色トナーに比べ、イエローとマゼンタ用トナーは共に現像装置７内と現像装置８内のそれぞれトナー量が少なくなってしまう。
【００５６】
そこで、このカラー画像形成装置では、１色目に現像するカラートナーを、周期的にシアンからイエローに変えたり、マゼンタに変えたりして、回収するカラートナーを周期的に変える。
それにより、シアンとイエローとマゼンタの３色のカラートナーのリサイクル量を略均一にすることができるので、３色のカラートナーのイールドをほぼ均等に延ばすことができる。
【００５７】
なお、カラートナーの現像順を変えるには、感光体ドラム１に接触させる現像剤の順番を変え、それに合わせて図１で説明した帯電装置３と露光装置１８の動作タイミングを各色ごとに変えるように制御すればよい。そして、このようにする場合でも、黒色トナーは常に４色目に現像する。
【００５８】
図７はこの発明によるカラー画像形成装置の第４の実施形態を簡略化して示す概略構成図である。
この実施の形態によるカラー画像形成装置では、帯電装置３の磁性ローラ（帯電部材）５に蓄積されたトナーを定期的に感光体ドラム１上に排出し、その感光体ドラム１上に排出されたトナーを黒色トナーの現像装置９により回収するようにしている。
【００５９】
それは、感光体の表面をクリーニングする専用のクリーニング装置を持たないクリーナレスで接触帯電方式の画像形成装置の場合には、前述した感光体上の転写残トナーが帯電装置３に混入するようになって不都合を生じるようになるため、それを回避するためである。
【００６０】
この実施の形態のカラー画像形成装置は、帯電装置３に混入したトナーを感光体ドラム１上に定期的に排出し、その排出したトナーを黒色トナー用の現像装置９で回収する。
そして、その感光体ドラム１上に排出したトナーは、カラー画像形成装置の場合には混色しているため、シアン用の現像装置６やイエロー用の現像装置７やマゼンタ用の現像装置８ではトナーの混色による色調再現性劣化が生じるので回収しない。
【００６１】
このように、転写残トナーを黒色トナー用の現像装置９で回収するのは、前述したようにシアン，イエロー，マゼンタのカラー３色を混合させると黒色になり、しかもその混入する量は小量であるために黒色現像装置９において回収した混色トナーは黒色としての色調に問題を生じさせないためである。
その帯電装置３に蓄積したトナーの感光体ドラム１上への排出は、非画像形成時に行い、磁性ローラ５に印加する直流バイアス成分と感光体ドラム１の表面電位間の電位コントラストを画像形成時よりも大きくすることにより行う。
【００６２】
その電位コントラストは、感光体ドラム１を帯電する前に、感光体ドラム１を除電ランプ１７で除電露光処理することで大きくすることができる。これは除電により帯電位置における感光体ドラム１の暗抵抗が減少し、帯電能力が低下するためであり、除電の度合を増加させることで電位コントラストは増加していく。
【００６３】
そこで、このカラー画像形成装置では、上述したように非画像形成時に除電露光処理を行って除電の露光量等を制御することにより電位コントラストを調整し、帯電装置３に蓄積したトナーを感光体ドラム１上に定期的に排出させる。
それにより、帯電装置３にトナーが混入して蓄積しても、そのトナーは非画像形成時に感光体ドラム１上へ排出されるので、帯電装置３のトナー混入による帯電不良を防止することができる。したがって、長期に亘って安定した良好な画像が得られる。
【００６４】
ところで、上述した各実施の形態におけるカラー画像形成装置が有する感光体ドラム１は、図２で説明したように外周面に電荷注入層を有する表面保護層１２を有しているが、その表面保護層１２は、水素を含有するダイヤモンド炭素構造もしくは非晶質カーボン構造にするとよい。
そうすれば、表面保護層１２は耐摩耗性及び画像特性が共に向上するので良好な注入帯電が可能になり、長期に亘って安定した画像形成を行うことができる。
【００６５】
すなわち、近年では感光体への電荷の直接注入による帯電方式が、例えば特開平０６−００３９２１号公報に開示されており、そのものでは電荷注入層は、樹脂中に酸化すずなどの金属酸化物を分散させたものを用いている。
このように金属酸化物と樹脂で構成される電荷注入層は、金属酸化物の分散ムラなどにより、感光体表面の帯電ムラが生じやすく、さらに、接触帯電部やトナー現像部、転写部での接触による耐久性が劣る欠点がある。
【００６６】
しかしながら、表面保護層１２を、水素を含有するダイヤモンド炭素構造もしくは非晶質カーボン構造にすれば、その表面保護層１２は耐摩耗性及び画像特性が共に向上することにより、長期に亘って安定した画像形成が得られる。
【００６７】
図８及び図９はこの発明によるカラー画像形成装置に使用可能なそれぞれ異なる構成の感光体ドラムの例を示す図２と同様な模式図である。
図８に示す感光体ドラム１′は、感光層３１が電荷発生層（ＣＧＬ）３２と電荷輸送層（ＣＴＬ）３３により構成される機能分離型タイプのものであり、その電荷輸送層３３の外側に電荷注入層を有する表面保護層１２が形成されている。また、電荷発生層３２の内側には導電性基体１０が形成されている。
【００６８】
図９に示す感光体ドラム１″は、導電性基体１０と電荷発生層３２と電荷輸送層３３とからなる機能分離型タイプの感光層３１との間に下引き層２５を設けたものである。
このように、この発明によるカラー画像形成装置は、上述した感光体ドラム１′，１″を使用しても、図１で説明したカラー画像形成装置と同様の作用効果を奏する。
なお、導電性基体１０上に感光層３１と表面保護層１２を少なくとも有していれば、その他の上述した各層及び感光層のタイプは任意に組み合わせが可能である。
【００６９】
図１０乃至図１３はこの発明によるカラー画像形成装置の帯電装置として適用可能な磁気ブラシ帯電方式以外の他の方式の帯電装置を示す概略図である。
図１０に示すものは、導電性ブラシ４４を使用した帯電装置４３である。また、図１１に示すものは、導電性のソフトローラ５５を使用したローラ帯電方式の帯電装置５３である。
さらに、図１２に示すものは、固定式のブレード６５を使用したブレード方式の帯電装置６３である。また、図１３に示すものは、２本のローラ７６，７７の間に導電性ベルト７５を張装したベルト方式の帯電装置７３である。
【００７０】
このような図１０〜図１３に示したような方式の異なる各種の帯電装置を使用しても、この発明によるカラー画像形成装置は、図１で説明したカラー画像形成装置と同様の作用効果を奏することができる。
【００７１】
以上、この発明によるカラー画像形成装置の各種の実施形態について説明したが、その各カラー画像形成装置の現像装置で使用する現像剤は、一成分あるいは二成分のいずれの現像剤であっても、感光体ドラム１上の転写残トナーの現像装置への回収を静電気力を利用して行うことができるが、その際に回収作用を効果的に行うために、現像剤（またはトナー）を感光体ドラム１の表面に接触させながら行なうようにすることが好ましい。
【００７２】
なお、各現像装置には、ＤＣ成分だけでなく様々な波形のＡＣ成分を有する現像バイアスを印加するようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、フルカラーを行う際のカラートナーの現像順を、シアン，イエロー，マゼンタの順で行う場合の例について説明したが、それに限るものではなく、シアン，マゼンタ，イエローの順にしてもよいし、それ以外の現像順にしてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のカラー画像形成装置によれば、次に記載する効果を奏する。
まず、像担持体の外周面の電荷注入層を有する表面保護層に帯電部材を接触させた状態でその像担持体を低電圧で注入帯電するので、オゾンや窒素酸化物の発生を抑えることができる。したがって、画像形成に悪影響を与える放電生成物が生成されないので、カラー画像形成装置であっても長期に亘って安定した画像形成を行うことができる。
【００７４】
また、現像装置が像担持体上の転写残トナーを回収する機能も備えているので、像担持体の表面をブレード状のクリーニング部材等でクリーニングする専用のクリーニング装置を不要にするクリーナレスのカラー画像形成装置が実現できる。
そして、クリーナレスであっても、像担持体を注入帯電で帯電させるため放電生成物が生成されないので、モノクロ機に比べて帯電動作回数が多くなるカラー画像形成装置であっても、放電生成物による膜が像担持体の表面に形成されるようなことがないので、良好な画像が得られる。
【００７５】
また、１色目の現像はイエロー，シアン，マゼンタの何れかの現像装置により行って、そのカラートナーの転写残トナーは、その１色目に使用した現像装置が回収するので、その１色目の転写残トナーを混色させずに現像装置に回収することができる。したがって、１色目のカラートナーの混色による色調再現性劣化を防止することができながら、そのカラートナーを回収してサイクルすることができる。
【００７６】
また、２色目、３色目に現像したカラートナーの転写残トナーと黒色トナーの転写残トナーとを黒色トナーの現像装置により回収するが、シアンとマゼンタとイエローを混合させたものが黒色になるので、黒色トナーとしての色調に問題は生じない。
したがって、クリーナレスのカラー画像形成装置でありながら、混色による色調再現性劣化を生じさせることなしに、トナーのリサイクルを行うことができる。
【００７７】
また、１色目に現像するカラートナーの現像装置を周期的に他のカラートナーの現像装置に変えれば、シアン，マゼンタ，イエローの３色のカラートナーのリサイクル量を平均的にすることができる。
したがって、３色のカラートナーのイールドをほぼ均等に延ばすことができるので、カラートナーイールドの長いカラー画像形成装置が実現できる。
【００７８】
また、帯電部材に蓄積されたトナーを定期的に像担持体上に排出し、その像担持体上に排出されたトナーを黒色トナーの現像装置により回収するようにすれば、帯電装置の帯電部材にトナーが蓄積されても、そのトナーは感光体ドラム上へ排出されることにより帯電部材がトナーで汚れないので、帯電部材がトナーによって汚れることにより生じる帯電不良を防止することができる。そのため、長期に亘って安定した良好な画像が得られる。
【００７９】
また、像担持体の表面保護層を、水素を含有するダイヤモンド炭素構造もしくは非晶質カーボン構造とすれば、長期的に安定した画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態例であるカラー画像形成装置の作像部を示す概略構成図である。
【図２】同じくそのカラー画像形成装置に設けられている像担持体である感光体ドラムを構成する各層を模式的に示す模式図である。
【図３】図１のカラー画像形成装置において中間転写で転写残トナーが受ける物理的作用を説明するための説明図である。
【図４】転写残トナーの現像装置による回収時の現像部におけるポテンシャルを説明するための説明図である。
【図５】この発明によるカラー画像形成装置の第２の実施形態における転写残トナーの回収を説明するためのブロック図である。
【図６】この発明によるカラー画像形成装置の第３の実施形態における転写残トナーの回収を説明するためのブロック図である。
【図７】この発明によるカラー画像形成装置の第４の実施形態を簡略化して示す概略構成図である。
【図８】機能分離型タイプの感光体ドラムの一例を示す図２と同様な模式図である。
【図９】同じくその機能分離型タイプの異なる感光体ドラムの一例を示す図２と同様な模式図である。
【図１０】導電性ブラシを使用した帯電装置の例を示す概略図である。
【図１１】導電性のソフトローラを使用した帯電装置の例を示す概略図である。
【図１２】固定式のブレードを使用した帯電装置の例を示す概略図である。
【図１３】２本のローラ間に導電性ベルトを張装したベルト方式の帯電装置の例を示す概略図である。
【符号の説明】
１，１′，１″：感光体ドラム（像担持体） ２：電源
３，４３，５３，６３，７３：帯電装置
６，７，８，９：現像装置
１１，３１：感光層 １２：表面保護層

Claims (3)

1. 感光層の外周面に電荷注入層を有する表面保護層が形成された像担持体と、該像担持体に接触した状態で電圧が印加されることにより前記像担持体を注入帯電する帯電部材と、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像する複数の現像装置とを有し、
   前記現像装置は、該現像装置により現像したトナー像の転写体への転写後に前記像担持体上に残った転写残トナーを回収する機能も備え、
   前記複数の現像装置は、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの各色のトナーで前記像担持体上の静電潜像を１色ずつ現像する現像装置であり、現像に使用する色のうち１色目の現像は、イエロー，シアン，マゼンタの何れかの現像装置により行って、その３色のカラートナーの現像後に黒色トナーの現像装置で現像を行い、前記１色目に現像したカラートナーの転写残トナーは、その１色目に使用した現像装置が回収するようにし、
   ２色目、３色目に現像したカラートナーの転写残トナーと、最後に現像した黒色トナーの転写残トナーは、黒色トナーの現像装置により回収するようにしたことを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記１色目の現像に使用するカラートナーの現像装置を、周期的に他のカラートナーの現像装置に変えるようにしたことを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
3. 帯電部材に蓄積されたトナーを定期的に像担持体上に排出し、その像担持体上に排出されたトナーを黒色トナーの現像装置により回収するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のカラー画像形成装置。

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