(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を保持する感光体と、この感光体を帯電する帯電手段と、画像変調された光ビームによる露光を行うことにより前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、現像剤を前記静電潜像に供給して前記感光体上にトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を像担体上に転写する転写手段とを有し、前記感光体上に複数色のトナーを重ね現像した後に、前記像担体上に一括転写する電子写真装置において、
前記現像手段により前色トナー像を現像した後に、前記帯電手段により全面帯電を行い、しかる後に前記潜像形成手段により次色トナー像を形成する領域に選択露光した時に、非露光領域に存在する前色トナーであって、前記露光領域に近接する領域に存在し、且つ、近接する露光領域には前色トナーが存在しない状態における前色トナーに対して働く力が、前色トナー１個当たりの帯電量をｑ、全面帯電時の前色トナー表面電位Ｖｏと選択露光部の表面電位ＶＬとの差をΔＶ、前色トナーの半怪をＲ、前色トナー間の距離（表面間の距離）をＤ、前色トナーの比誘電率と屈折率をそれぞれεｔとｎｔ、前色トナーが存在する媒質の比誘電率と屈折率をそれぞれεｍとｎｍ、ボルツマン定数をｋ、絶対温度をＴ、真空の誘電率をεｏ、プランク定数をｈ、トナーの吸収振動数をｖｅとした時、以下の条件式
【数１】
0003602784.tif 000006
を満足する電子写真装置。
【請求項２】
前記条件式を満足するように、前記帯電手段のパワー、前記潜像形成手段の露光レベル、前記前色トナー１個当たりの帯電量ｑの内の少なくともひとつ以上を調整することにより前記条件式の左辺の値を設定し、また、前記前色トナーの半径Ｒと前記前色トナーの誘電率εｔと屈折率ｎｔと帯電量ｑの少なくともひとつ以上を調整することにより前記条件式の右辺の値を設定することを特徴とする請求項１に記載の電子写真装置。
【請求項３】
静電潜像を保持する感光体と、この感光体を帯電する帯電手段と、画像変調された光ビームによる露光を行うことにより前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、現像剤を前記静電潜像に供給して前記感光体上にトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を像担体上に転写する転写手段とを有し、前記感光体上に複数色のトナーを重ね現像した後に、前記像担体上に一括転写する電子写真装置を製造するに際し、
前記現像手段により前色トナー像を現像した後に、前記帯電手段により全面帯電を行い、しかる後に前記潜像形成手段により次色トナー像を形成する領域に選択露光した時に、非露光領域に存在する前色トナーであって、前記露光領域に近接する領域に存在し、且つ、近接する露光領域には前色トナーが存在しない状態における前色トナーに対して働く力が、前色トナー１個当たりの帯電量をｑ、全面帯電時の前色トナー表面電位Ｖｏと選択露光部の表面電位ＶＬとの差をΔＶ、前色トナーの半怪をＲ、前色トナー間の距離（表面間の距離）をＤ、前色トナーの比誘電率と屈折率をそれぞれεｔとｎｔ、前色トナーが存在する媒質の比誘電率と屈折率をそれぞれεｍとｎｍ、ボルツマン定数をｋ、絶対温度をＴ、真空の誘電率をεｏ、プランク定数をｈ、トナーの吸収振動数をｖｅとした時、以下の条件式
【数１】
0003602784.tif 000007
を満足するように、上記諸量の値を少なくともひとつ以上を調整する工程を有することを特徴とする電子写真装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿式の電子写真装置に係り、特に高画質画像を高速にプリントするための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラープリンタ技術の進展に伴い、高画質なカラー画像を高速に出力することが強く求められている。それに対して、インクジェット技術や昇華型プリンタ技術は高画質なカラー画像が得られるが、プリント速度が遅いという問題がある。一方、電子写真技術はインクジェット方式や昇華型に比べて高速プリントが可能である反面、必ずしも十分な画質のプリントができなかった。
【０００３】
電子写真技術を用いたカラー画像形成方法において、高速プリントを実現するひとつの手法として、タンデム方式が知られている。これは、感光体、帯電器、露光器、現像器などから構成される画像形成ユニットを、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して用意し、これら４つのユニットを並列に設置して、各色の現像が完了する毎に、順次、像担体（用紙等）上に転写する方法である。この場合、高速プリントが可能であるが、各色の位置合わせ精度を確保するのが難しく、高画質なカラー画像を得ることが困難であった。
【０００４】
これに対して、１個の感光体ドラムの周囲に４つの画像形成ユニットを配置し、感光体上に各色トナーを重ね現像した後に、一括して像担体上に転写する方法（以下、多重現像一括転写法と呼ぶ）が知られている。この方法では、感光体ドラムが１回転する間に、４色のカラー画像を形成できるため、タンデム方式と同等の高速プリントが実現できる。また、各色の位置合わせ精度を確保することも可能であり、高画質化も同時に達成し得るものである。
【０００５】
しかしながら、従来の粉体トナーを用いた乾式電子写真技術においては、上記の多重現像一括転写法を用い、感光体上に複数色の重ね現像をする場合、現像トナー像が飛散し、画質が低下してしまうという本質的な問題があった。これは、前色トナー像の現像終了後、次色形成を行うプロセスにおいて、前色トナー像が飛び散ってしまう現象であり、その原因は以下のように考えられる。
【０００６】
即ち、前色トナー像の現像後、全面帯電し、次色の画像形成領域に選択露光した時、露光領域と非露光領域との境界には、大きな電位差が生じ、横方向に大きな電界が形成される。この時、非露光領域のうち、露光領域に近接した領域に前色トナーが存在すると、この前色トナーは露光領域に向かって横方向の大きな静電力を受け、飛び散ってしまうのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の粉体トナーを用いた乾式の電子写真装置において、高画質カラー画像を高速で得ることを目指して、多重現像一括転写法を用いた場合、前色現像トナー像が、次色現像プロセスにおいて飛散することにより、所望の高画質画像が得られないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、多重現像一括転写法を用いた場合にも、高画質なカラー画像を高速で出力することができる電子写真装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明の特徴は、静電潜像を保持する感光体と、この感光体を帯電する帯電手段と、画像変調された光ビームによる露光を行うことにより前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、現像剤を前記静電潜像に供給して前記感光体上にトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を像担体上に転写する転写手段とを有し、前記感光体上に複数色のトナーを重ね現像した後に、前記像担体上に一括転写する電子写真装置において、前記現像手段により前色トナー像を現像した後に、前記帯電手段により全面帯電を行い、しかる後に前記潜像形成手段により次色トナー像を形成する領域に選択露光した時に、非露光領域に存在する前色トナーであって、前記露光領域に近接する領域に存在し、且つ、近接する露光領域には前色トナーが存在しない状態における前色トナーに対して働く力が、前色トナー１個当たりの帯電量をｑ、全面帯電時の前色トナー表面電位Ｖｏと選択露光部の表面電位ＶＬとの差をΔＶ、前色トナーの半怪をＲ、前色トナー間の距離（表面間の距離）をＤ、前色トナーの比誘電率と屈折率をそれぞれεｔとｎｔ、前色トナーが存在する媒質の比誘電率と屈折率をそれぞれεｍとｎｍ、ボルツマン定数をｋ、絶対温度をＴ、真空の誘電率をεｏ、プランク定数をｈ、トナーの吸収振動数をｖｅとした時、以下の条件式
【数２】
0003602784.tif 000002
を満足するように、上記諸量の値を少なくともひとつ以上を調整して構成されることにある。
【００１０】
請求項２の発明の特徴は、前記条件式を満足するように、前記帯電手段のパワー、前記潜像形成手段の露光レベル、前記前色トナー１個当たりの帯電量ｑの内の少なくともひとつ以上を調整することにより前記条件式の左辺の値を設定し、また、前記前色トナーの半径Ｒと前記前色トナーの誘電率εｔと屈折率ｎｔと帯電量ｑの少なくともひとつ以上を調整することにより前記条件式の右辺の値を設定することにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の電子写真装置の一実施形態に係る構成を示した模式図である。電子写真装置は所謂、液体現像剤を用いる湿式で、回転可能に支持された感光体ドラム１の周囲に、クリーナ８、帯電器２−１、現像器４−１、帯電器２−２、現像器４−２、帯電器２−３、現像器４−３、帯電器２−４、現像器４−４及び転写装置５が配置されている。この転写装置５は中間転写ローラ（中間転写体）６と、この中間転写ローラ６に用紙９を介して押圧力を与える加圧ローラ７で構成されている。更に、各帯電器２−１〜２−４と各現像器４−２〜４−４はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応して設けられており、これら帯電器と現像器の間の感光体ドラム１の面上には画像変調された露光ビーム３−１〜３−４が入射される。  次に本実施形態の動作について説明する。感光体ドラム１は、導電性基体の上に、有機系あるいはアモルファスＳｉなどの無機系の感光層を設けたドラムである。この感光体ドラム１の感光層は周知のコロナ帯電器（コロトロン帯電器あるいはスコロトロン帯電器）２−１によって均一に帯電された後、画像変調されたレーザーあるいはＬＥＤなどによる露光ビーム３−１を受け、表面に静電潜像が形成される。しかる後に、液体現像剤を収納する現像装置４−１によって静電潜像の可視像化が行われる。
【００１２】
ここで、本実施形態においては、引き続き第２の帯電器２−２と第２の露光ビーム３−２により、第２の静電潜像を形成し、第１の現像装置４−１に収納されている液体現像剤とは異なる色の第２の現像剤を収納する第２の現像装置４−２によって、これを現像する。従って、第２の現像後には感光体ドラム１上にはイエローとマゼンタの２色のトナー像が形成されている。同様にして、第３、第４の現像を行って、更にシアン、ブラックの２色のトナー像を形成することにより、感光体ドラム１の面上にフルカラーのトナー像を形成する。
【００１３】
その後、感光体ドラム１上に形成されたトナー像は転写装置５によって用紙９に一括転写されるが、その際には直接用紙に一括転写しても良いし、あるいは図１に例示するように、中間転写ローラ６を介して用紙９に一括転写しても良い。感光体ドラム１から中間転写ローラ６への転写、および中間転写ローラ６から用紙９への転写においては、いずれも電界による転写、あるいは圧力による転写（オフセット転写）のいずれかを用いることができる。
【００１４】
液体現像剤は一般に室温で用紙９に定着できるものも多いが、加圧ローラー７などを加熱して、熱による定着を行っても良い。その後、フルカラーのトナー像の転写を終えた感光体ドラム１上の残存トナーはクリーナ８によって除去される。  筆者らは、このような電子写真装置用いて、多重現像一括転写法によりカラー画像を形成する場合に、前色現像トナー像が次色現像プロセスにおいて飛散することなく、所望の高画質画像を得るための手法について鋭意検討を行った。その結果、次色トナー像形成プロセスにおいて、全面帯電した後、図２に示すように選択露光を行った場合、非露光領域２００のうち、露光領域１００に近接した領域に存在し、且つ、近接する露光領域１００には前色トナーが存在しない場合に、前色トナー２１が最も飛散し易いことが明らかになった。即ち、図２の状態にある前色トナー像の飛散が抑制できれば、他の如何なる状態の前色トナー像の飛散も必然的に低減できることになる。
【００１５】
今、前色トナーに作用する横方向の力としては、図３に示すような４つの力、即ち（１）前色トナー間のファンデルワールスの力（Ｆｖ）、（２）前色トナー間の静電反発力（Ｆｒ）、（３）選択露光により生じる横方向電界による静電力（Ｆｅ）、（４）感光体との付着による摩擦力（Ｆｆ）が代表的であり、これらの力の大小関係が、前色トナー層の飛散の有無を決定することになる。
【００１６】
ここで、図３の状態にある前色トナー像に対して、ＦｖとＦｒはそれぞれ数式（１）、（２）のように表される。
【００１７】
【数３】
0003602784.tif 000003
但し、Ｒは前色トナーの半径、Ｄは前色トナー間の距離（表面間の距離）、εｔとｎｔはそれぞれ前色トナーの比誘電率と屈折率、εｍとｎｍはそれぞれ前色トナーが存在する媒質の比誘電率と屈折率、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、εｏは真空の誘電率、ｈはプランク定数、ｖｅはトナーの吸収振動数である。
【００１８】
一方、ＦｅとＦｆは定量化が困難であるため、ＦｅとＦｆの代わりに以下に示す数式（３）で定義した実効的な静電力（Ｆｅｆｆ）を指標とし、ＦｅｆｆとＦｖ＋Ｆｒの大小関係と前色トナー像の飛散との相関関係を、Ｆｅｆｆを数式（３）の如く定義して数量化し、実験的に鋭意検討した。尚、Ｆｖ＋Ｆｒは数式（１）、（２）で数量化されることは言うまでもない。
【００１９】
【数４】
0003602784.tif 000004
但し、ｑは前色トナー１個当たりの帯電量、ΔＶは全面帯電時のトナー表面電位（Ｖｏ）と選択露光部の表面電位（ＶＬ）との差である。
【００２０】
この実験的検討の結果、上記電子写真装置においては、トナー粒径やトナー帯電量を制御し、Ｆｅｆｆ≦Ｆｖ＋Ｆｒ…数式（４）としたところ、前色トナー層の飛散が大幅に抑制され、高画質なカラー画像が得られることが確認された。
【００２１】
（４）式に（１），（２），（３）式を代入すると、
【数５】
0003602784.tif 000005
となる。ここで、ΔＶ＝（全面帯電時のトナー表面電位（Ｖｏ））−（選択露光部の表面電位（ＶＬ））であることから、図１の帯電器２−１〜２−４のパワーと露光ビーム３−１〜３−４のレベルによりΔＶを調整し、更に、前色トナー１個当たりの帯電量（ｑ）を調整することにより、式（５）の左辺の値を調整することができる。また、トナーの半径（Ｒ），トナーの誘電率（εｔ）と屈折率（ｎｔ）、トナーの帯電量（ｑ）を調整することにより、式（５）の右辺の値を調整することができるため、上記した諸量を旨く調整することにより、式（５）を満足させることができる。
【００２２】
以下に、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００２３】
（実施例１）
本発明の実施例においては、アクリル系樹脂にシアン顔料を添加し、これを炭化水素系溶剤であるアイソパーＬ（エクソン化学製）に分散した液体現像剤を用いた。ここで、平均トナー粒径（直径）は０．８μｍ、比電荷は１００μＣ／ｇ、密度は１．４ｇ／ｃｍ３  である。この液体現像剤を用い、図１に示した電子写真装置により、まず、感光体上に５ｍｍ×５ｍｍ四方のパターンを１０個現像した。その後、全面帯電した後に、前記の１０個のパターンを除く領域にのみ選択露光を行い、トナー画像の飛散量の定量評価を行った。
【００２４】
ここで、全面帯電時のトナー表面電位（Ｖｏ）が６００Ｖ、選択露光部の電位（ＶＬ）が１００Ｖになるように帯電器と露光器を調整した。より具体的には、まず、基準サンプルとして、５ｍｍ×５ｍｍ四方のパターン１０個を感光体上に現像し、この時点で感光体上からトナー画像をテープ剥離し、１０個のパターンを取り出した。そして、これら１０個のパターンの面積を光学的に読み取り、基準面積（Ｓｏ）を求めた。一方、評価サンプルとして、上記のように５ｍｍ×５ｍｍ四方のパターン１０個を感光体上に現像した後、全面帯電と選択露光を行った場合のトナー画像を、基準サンプルの場合と同様にテープ剥離し、評価サンプルの面積（Ｓ）を求めた。
【００２５】
そして、Ｊ＝１００×（Ｓ−Ｓｏ）／Ｓｏを計算することにより、トナー画像の飛散量を算出した。その結果、本実施例においてはＪ＝１であり、トナー画像の飛散が極めて少ないことが確認された。
【００２６】
一方、トナー物性値や現像プロセス条件の値を用いて、前記のＦｖ，Ｆｒ，Ｆｅｆｆの算出を試みた。ここで、トナー半径Ｒ＝０．４（μｍ）、トナー間距離（表面間の距離）Ｄ＝０．４（ｎｍ）、トナーの比誘電率εｔ＝４、トナーの屈折率ｎｔ＝１．４７９、アイソパーＬの比誘電率εｍ＝２、アイソパーＬの屈折率ｎｍ＝１．４２８、トナー１個当たりの帯電量ｑ＝３．７５×１０Ｅ−１７（Ｃ）（この値は上記の比電荷と密度から算出した）であり、これらの値を用いると、Ｆｖ＝２．１×１０Ｅ−１０（Ｎ）、Ｆｒ＝１．０×１０Ｅ−１１（Ｎ）、Ｆｅｆｆ＝１．９×１０Ｅ−１０（Ｎ）となる。このように、本実施例においてはＦｅｆｆ＜Ｆｖ＋Ｆｒとなり、トナー粒子間の付着力が優勢となることにより、トナー層の飛散が大幅に低減されることが確認された。
【００２７】
（比較例１）
本比較例１においては、スチレン−アクリル系樹脂にシアン顔料を付着させた粉体トナーを用いること以外は、実施例１と同様の手法でトナー画像の飛散量の評価を行った。ここで、平均トナー粒径（直径）は１０μｍ、比電荷は１５μＣ／ｇ、密度は１．４ｇ／ｃｍ３  である。本比較例１においては、トナー画像の飛散量を表すＪ値はＪ＝１８であり、トナー画像が著しく飛散することが確認された。
【００２８】
一方、トナー物性値や現像プロセス条件の値を用いて、前記のＦｖ，Ｆｒ，Ｆｅｆｆの算出を試みた。ここで、トナー半径Ｒ＝５（μｍ）、トナー間距離（表面間の距離）Ｄ＝１．０（ｎｍ）、トナーの比誘電率εｔ＝４、トナーの屈折率ｎｔ＝１、４７９、空気の比誘電率εｍ＝１、空気の屈折率ｎｍ＝１、トナー１個当たりの帯電量ｑ＝１．１×１０Ｅ−１４（Ｃ）（この値は上記の比電荷と密度から算出した）であり、これらの値を用いると、Ｆｖ＝２．７×１０Ｅ−８（Ｎ）、Ｆｒ＝−１．１×１０Ｅ−８（Ｎ）、Ｆｅｆｆ＝５．５×１０Ｅ−８（Ｎ）となる。このように、本比較例においてはＦｅｆｆ＞Ｆｖ十Ｆｒとなり、横方向に発生した電界による実効静電力に比べて、トナー粒子間の付着力が十分に大きくないために、トナー層の飛散が顕著になると考えられる。
【００２９】
本実施形態によれば、次色トナー形成プロセスにおいて、全面帯電した後の選択露光プロセスで生じる横方向の大きな電界による静電力を受けても、前色トナーが飛散しないようにしたため、多重現像一括転写法によって、高画質なカラー画像を高速に得ることができる。しかも、乾式に対する湿式電子写真の主な利点であるサブミクロンサイズの極めて微細なトナーを用いることができるため、上記のように高画質を実現できること、少量のトナーで十分な画像濃度が得られるため、経済的である上に、印刷並みの質感を実現できること、比較的低温でトナーを用紙に定着できるため省エネルギー化を実現できることなどの効果を得ることができる。
【００３０】
尚、以上の実施例においては、湿式電子写真の場合について述べたが、乾式電子写真においても、現像特性を大幅に劣化させない範囲内で、粒径や帯電量を制御できるのであれば、本発明の手法で同様の効果は得られることは明らかである。  また、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の電子写真装置によれば、次色トナー形成プロセスにおいて、全面帯電した後の選択露光プロセスで生じる横方向の大きな電界による静電力を受けても、前色トナーが飛散しないようにしたため、多重現像一括転写法を用いた場合にも、高画質なカラー画像を高速で出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子写真装置の一実施形態に係る構成を示した模式図である。
【図２】図１における感光体ドラム上の前色トナーの状態を説明する模式図である。
【図３】図１における感光体ドラム上の前色トナーに、次色トナー形成プロセスの露光時にかかる力関係を説明する模式図である。
【符号の説明】
１  感光体ドラム
２−１〜２−４  帯電器
３−１〜３−４  露光ビーム
４−１〜４−４  現像器
５  転写装置
６  中間転写ローラ
７  加圧ローラ
８  クリーナ
９  用紙
【図１】
0003602784.tif 000008
【図２】
0003602784.tif 000009
【図３】
0003602784.tif 000010