(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体ドラムと現像装置とを含む複数の画像形成ユニットが用紙搬送経路に沿って一列に配列され、前記複数の画像形成ユニットの各感光体ドラム上に現像されたトナー像が、転写ベルトにより搬送される転写紙に順次重ねて転写されることでカラー画像を形成するタンデム型のカラー画像形成装置であって、前記複数の感光体ドラム全てはフタロシアニン顔料を用いた単層型有機感光体であり、黒色に対応する画像形成ユニットの感光体の表面電位を、他色の画像形成ユニットの感光体の表面電位より１００〜１５０Ｖ低く設定することを特徴とするタンデム型カラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンデム型の複写機、プリンター等のカラー画像形成装置に係わり、詳しくは、黒色に対応する画像形成ユニットの感光体の表面電位を他色の画像形成ユニットの感光体表面電位より低くし、使用頻度の高い黒色に対応する画像形成ユニットの感光体の寿命を延ばし、他の色の画像形成ユニットの感光体と実用上同等とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の画像形成ユニットの感光体上に原稿画像を色分解し、記録情報毎に露光し、各色のトナーで現像して得られる顕像を転写ベルトにより搬送される転写紙に順次重ねて転写することで画像を形成するタンデム型のカラー画像形成装置が知られている。
通常、タンデム型フルカラー画像形成装置は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の画像形成ユニットを並べ、転写ベルトに順次重ねて現像を行い、一括して用紙に転写する方式と搬送ベルトに用紙を載置し、一色毎に転写してカラー画像形成を行う方式等がある。
これまでオフィスにおいても複写機やプリンター等の画像形成装置はモノクロタイプが主流でカラー機が僅かに存在する程度であったが、カラーのオリジナルの増加により、カラー画像形成装置に置き換わってきており、カラー画像形成装置を使用して通常の除湯のモノクロ出力することも増加してきている。
このようにカラー画像形成装置で黒色のみのオリジナルを出力する場合、使用しないシアン、マゼンタ、イエローの画像形成ユニットの感光体であっても、転写ベルトに押圧された状態で回転し続けると、感光体表面が磨耗し寿命が短くなるという問題が生じる。
この様な問題点を解決するためにシステム側の対応として、特開平３−２８８１７３、特開平６−２５８１９４、特開平６−１０２７７６、特開平１０−１８１９２７等で提案されているように、感光体の駆動を停止すると共に、黒色以外の画像形成ユニットの感光体を転写ベルトから離間する方法がとられている。
しかしながら、上記のような方法は、転写ベルトの感光体からの離接機構が必要となるだけでなく、モノクロとカラーのオリジナルが混在する場合は、転写ベルトの離間、圧接の切り換え時に、画像形成プロセスを一時中断する必要があり効率に問題があった。
【０００３】
一方、感光体側の対応としては、特開２００１−５１４６７に開示されているように黒色の画像形成に用いるユニットにのみ、有機感光体の感光層の膜厚を上げたり、分子量の大きい結着樹脂を用いることで削れを少なくしたり、更には特開平１０−３３３３９３、特開平１１−２４３５８、特開平１１−５２５９９に開示されているように削れにくいアモルファスシリコンやシリコンカーバイド感光体を用いること等が提案されている。
しかしながら、これらの方法においても、感光体の膜厚を変更するために製造条件法を変えたり、結着樹脂の分子量を変更するために新たな塗工液を必要とするため製造コストが上昇していた。又、シリコン系の感光体を用いる場合は、黒色に対応する画像形成ユニットのみ帯電や露光の条件を大きく変える必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するため、各色の画像形成ユニットの感光体の寿命を同一にし、同じ期間使用できるカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係わる発明は、感光体ドラムと現像装置とを含む複数の画像形成ユニットが用紙搬送経路に沿って一列に配列され、前記複数の画像形成ユニットの感光体ドラム上に現像されたトナー像が、転写ベルトにより搬送される転写紙に順次重ねて転写されることでカラー画像を形成するタンデム型のカラー画像形成装置であって、前記複数の感光体ドラム全てはフタロシアニン顔料を用いた単層型有機感光体であり、黒色に対応する画像形成ユニットの感光体の表面電位を、他色の画像形成ユニットの感光体の表面電位より１００〜１５０Ｖ低く設定することを特徴としている。
この請求項１の発明によれば、同一の感光体を用いて黒色に対応する画像形成ユニットの感光体の表面電位を低電位に設定するだけで長寿命に使用することができる。
【０００６】
【発明の実施形態】
本発明を採用するタンデム型カラー画像形成装置を図１に基づいて説明する。同図においてこのタンデムカラー画像形成装置は、給紙手段０１、垂直搬送路２、レジストローラ対３、ベルト搬送手段４、第１の画像形成ユニット５、第２の画像形成ユニット６、第３の画像形成ユニット７、第４の画像形成ユニット８、定着手段９、排出搬送路１０、排出トレイ１１などから構成される。
本発明のタンデム型カラー画像形成装置は、各色の画像形成ユニットで現像したトナーを順次重ねあわせていくが、搬送ベルト上に載置された用紙に各色毎に転写して重ねあわせていく方式を用いている。
給紙手段１は、給紙カセット０１１、用紙積載手段０１２、給紙ローラ０１３などから構成され、給紙の信号に応じてこの用紙積載手段０１２に積載された
複数の用紙の１番上から１枚ずつ給紙される。ベルト搬送手段４は、駆動ローラ４１と、テンションローラ４２と、この２つのローラに渡って掛け渡されたベルト部材４３とからなり、ベルト部材４３の表面に用紙を吸着させるために、図示していないベルト帯電手段とで構成されている。ベルト部材４３は、駆動ローラ４１とテンションローラ４２に渡ってかけられ、適度なテンションを保ちながら用紙の搬送速度とほぼ同じ速度で回転移動する。
第１〜第４の画像形成ユニット５〜８はこの場合、全てほぼ同じ構成であり、この実施例においては用紙搬送方向の上流側から順にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの順に配列されているが、この順番は特に限定されるものでない。ここでは画像形成に関して代表して第１の画像形成ユニット５を用いて、図２にて説明を行う。
【０００７】
第１の画像形成ユニット５は、感光体５１、主帯電装置５２、ＬＰＨ（ＬＥＤＰＲＩＮＴ  ＨＥＡＤ）５３、現像装置５４、転写手段５５、クリーニング装置５６、除電ランプ５６から構成され、樹脂でできた筐体に組み付けることにより１つのユニットとなり、本体に取り付けられる。主帯電装置５２は感光体５１に向かって開口したシールドケース内に５０〜１００μｍの細いタングステン線をドラムに対して長手方向に張り、これに高圧を印可することにより前記第１の感光体５１を正極性に帯電させる。
この帯電した感光体５１の表面にＬＰＨ５３が画像情報に応じた光を照射することにより感光体５１の表面に静電潜像が形成される。
現像装置５４はここでは正帯電するトナーとキャリアからなる現像剤を用い、感光体５１の光が照射された部分の静電潜像に適用することにより感光体上にトナー像を形成するものである。
上記のように形成された静電潜像が現像されたトナー像は、前記転写手段５５とのニップに前記搬送ベルト４により搬送されてくる用紙に転写される。
前記転写手段５５は本実施例では転写ローラを用いており、前記感光体５１の表面電位とは逆極性の電圧が−１０００〜−２５００Ｖの範囲に設定され、印加されている。
感光体５１上の転写されなかったトナーは次のプロセスのクリーニング手段５６のゴムブレードにより掻き落とされて、表面の残留電位を下げて均一にすべく除電ランプ５７により除電されてその後は次の一連のプロセスに備える。
カラー画像形成装置は、上記第１の画像形成ユニット５と同様の方法で、第２〜第４の画像形成ユニット６〜８でシアン、マゼンタ、ブラックに対応する画像を感光体上に現像し、送られてくる用紙上に順次繰り返し、ずれなく転写することでフルカラー画像の形成を行う。
【０００８】
再び図１の戻り転写後の画像形成に関し説明する。定着手段９は、第１の定着ローラ９１、第１定着ヒータ９１１、第２の定着ローラ９２、第２定着ヒータ９２１からなっている。第１定着ヒータ９１１を内蔵することにより、定着に必要な所定の温度に制御されている。本実施例ではカラーの定着を行うため、第２定着ヒータ９２１を内蔵し、定着に必要な所定の温度に制御されている。
以下、実際に感光体を作製し、画像形成装置に装着して連続プリントした場合の結果を、実施例、比較例に沿って、詳細に説明する。
【０００９】
[感光体の作製] 電荷発生剤としてＸ型メタルフリーフタロシアニンを３．２重量部、電荷輸送剤として式（１）で表される正孔輸送剤を５０重量部、式（２）で表される電子輸送剤を４０重量部、結着樹脂として式（３）で表される平均粘度分子量（ＰＣ−Ａ換算）５万のポリカーボネート樹脂を均一にテトラフラン溶剤に分散させた粘度６０００ｃｐｓの塗工液に、導電性支持体を浸漬、所定の速度で引き上げた後、１００℃で３０分間熱処理を行い、膜厚３０μｍの単層感光体を作製した。
【００１０】
【化１】
0003643326.tif 000002
【００１１】
電荷発生材としては、Ｘ型メタルフリーフタロシアニン以外にも、τ型メタルフリーフタロシアニン、α型チタニルフタロシアニン、Ｙ型チタニルフタロシアニン、Ｉ型チタニルフタロシアニン、アモルファスチタニルフタロシアニン、バナジウムフタロシアニン、特開２００１−１８１５３１記載のチタニルフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン等が使用できる。
また、導電性基盤と感光層の間に下引き層を設けても良い。
上記作製した感光体の各膜厚における帯電電位を８００Ｖ、７００Ｖ、６７５Ｖ、６５０Ｖに設定した場合の、露光後の電位を図３に示すが、当然ながら設定表面電位が高いと露光後電位も高くなる。又、膜厚が厚いほど高感度で露光後電位が低くなり、膜厚が薄いほど露光後電位が高くなっている。このことは、感光体を使用し膜厚が削れることにより減少していくと、感度が低下し露光後電位が上昇していくことを示すものである。
【００１２】
【実施例１】
上記方法で作製した単層感光体を前記タンデム型のカラー画像形成装置を用いて、カラー画像（イエロー、マゼンタ、シアンの各色ともトナーカバレッジ５％）を２枚、黒色画像（トナーカバレッジ５％）１枚をプリントする方法で、連続プリントのテストを行った。この時、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応する画像形成ユニットの感光体の表面電位は８００Ｖ、現像バイアスは６００Ｖ、ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体の表面電位は６７５Ｖ、現像バイアスは５００Ｖに設定した。
連続プリントの初期において、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応する画像形成ユニットの感光体の露光後電位は１２５Ｖ、ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体の露光後電位は１００Ｖであった。
上記設定で２００００枚の連続プリントを行ったが、特に画像不具合は発生しなかった。連続プリント後、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応する画像形成ユニットの感光体は１０．０μｍの削れがあり、膜厚は２０．０μｍであった。一方、ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体は１５．５μｍの削れがあり、膜厚は１４．５μｍであった。又それぞれの感光体の露光後電位は、膜厚の削れに対応して上昇し、ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体は１４０Ｖ、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応する画像形成ユニットの感光体は１５０Ｖであった。
【００１３】
【実施例２】
ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体の表面電位を７００Ｖ、現像バイアスは５２５Ｖに設定する以外は、実施例１と同様な設定で２００００枚の連続プリントを行った。  連続プリントの初期において、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応する画像形成ユニットの感光体の露光後電位は１２５Ｖ、ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体の露光後電位は１０５Ｖであった。
上記設定で２００００枚の連続プリントを行ったが、特に画像不具合は発生しなかった。連続プリント後、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応する画像形成ユニットの感光体は１０．０μｍの削れがあり、膜厚は２０．０μｍであった。一方、ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体は１５．５μｍの削れがあり、膜厚は１４．５μｍであった。又それぞれの感光体の露光後電位は、膜厚の削れに対応して上昇し、ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体は１５０Ｖ、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応する画像形成ユニットの感光体は１５０Ｖであった。
【００１４】
【実施例３】
ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体の表面電位は６５０Ｖ、現像バイアスは４７５Ｖに設定する以外は、実施例１と同様な設定で２００００枚の連続プリントを行った。  連続プリントの初期において、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応する画像形成ユニットの感光体の露光後電位は１２５Ｖ、ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体の露光後電位は９５Ｖであった。
上記設定で２００００枚の連続プリントを行ったが、特に画像不具合は発生しなかった。連続プリント後、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応する画像形成ユニットの感光体は１０．０μｍの削れがあり、膜厚は２０．０μｍであった。一方、ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体は１５．５μｍの削れがあり、膜厚は１４．５μｍであった。又それぞれの感光体の露光後電位は、膜厚の削れに対応して上昇し、ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体は１３０Ｖ、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応する画像形成ユニットの感光体は１５０Ｖであった。
【００１５】
【比較例１】
上記方法で作製した感光体を前記カラー画像形成装置を用いて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックいずれのユニットに対応する感光体も表面電位８００Ｖ、現像バイアス電位６００Ｖに設定し、実施例と同様な連続プリントのテストを行った。
連続プリント初期において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する画像形成ユニットの感光体の露光後電位は１２５Ｖであった。
２００００枚の連続プリントを行ったところ、１６０００枚あたりから黒色画像において、画像濃度の低下が発生した。
連続プリント後、実施例と同様イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応する画像形成ユニットの感光体の膜厚は２０．０μｍ、ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体の１４．５μｍであった。又イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応する画像形成ユニットの感光体の露光後電位は、膜厚の削れに対応して上昇し１５０Ｖ、ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体の露光後電位は１９０Ｖであった。これは、露光後電位が上昇することでバイアス電位と露光後電位の差であるコントラスト電位が小さくなり、濃度ダウンしたものである。
【００１６】
【比較例２】
ブラックに対応する画像形成ユニットの感光体の表面電位を６００Ｖ、現像バイアスは４２５Ｖに設定したところ、露光後電位は８０Ｖであり、この場合、コントラスト電位が不足し、初期画像において画像濃度が１．３５と１．４をクリアしなかった。
実施例、比較例においてブラックに対応する画像形成ユニットの感光体は、他色の画像形成ユニットの感光体の１．６倍の削れがあり、それに対応して感度低下が大きかった。
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明は、使用頻度の多い黒色に対応する画像形成ユニットの感光体を低電位に設定することにより、各色とも同じ期間使用することがで、かつコストの低いカラー画像形成装置を提供することができる。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を採用するタンデムカラープリンタの概略図である。
【図２】本発明を採用するタンデムカラープリンタの第１の画像形成ユニットにおいて画像形成を説明する図である。
【図３】本発明で使用した単層感光体の各膜厚における露光後電位を示す。
【符号の説明】
５；第１の画像形成ユニット（イエロー）
６；第２の画像形成ユニット（シアン）
７；第３の画像形成ユニット（マゼンタ）
８；第４の画像形成ユニット（ブラック）
４３；転写ベルト
５１；感光体
５５；転写ローラ
【図１】
0003643326.tif 000003
【図２】
0003643326.tif 000004
【図３】
0003643326.tif 000005