(57)【要約】      （修正有）【課題】中間転写体上の高トナー付着部に対してはトナー像電位を抑えるようにし、低トナー付着部に対してはトナー像電位がそのまま保持して、良好な二次転写画像が得られる除電手段を設ける。【解決手段】中間転写体７に沿った一次転写手段５ＫＲとその下流側に位置した二次転写手段５Ａとの間にはスコロトロン形式の除電手段９を設け、除電手段９の放電電極９１にはトナーと逆極性の直流電圧を印加し、グリッド９２には中間転写体７上の最大トナー付着量部のトナー像表面電位と、トナーが付着していない部分の中間転写体７表面電位との間の電位に設定して画像形成する。【選択図】図１
2006078630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を形成する画像形成部と、
中間転写体と、
前記画像形成部で形成されたトナー像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
前記一次転写手段で転写されたトナー像を転写材に転写する二次転写手段とを有する画像形成装置において、
放電電極と、前記放電電極と前記中間転写体との間にあるグリッドと、前記放電電極及び前記グリッドに印加する電圧を制御する除電制御手段とから成り、前記中間転写体上のトナー像に電圧を印加する除電手段を有し、
前記除電制御手段は、放電電極にはトナーと逆極性の直流電圧を印加し、グリッドには前記中間転写体に付着する最大トナー付着量部のトナー像表面電位と、トナーが付着していない部分の中間転写体表面電位との間の電位となる電圧を印加することを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
複数の画像形成部及び一次転写手段を有し、二次転写手段は重ね合わされたトナー像を転写するものであって、
中間転写体上のトナー像の表面電位を検知する表面電位検知手段と、
中間転写体上にトナーなし部分及び重ね合わせトナー像部分を含む所定パターンを形成するパターン形成手段と、
前記表面電位検知手段で検知された前記パターン形成手段で形成された所定パターンの電位に基づき、前記グリッド及び前記放電電極に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの機能を併せ持つ電子写真方式を用いたカラー画像形成装置に関わり、特に中間転写体を有していて、該中間転写体上にカラートナー像を重ね合わすようにしたカラー画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
中間転写体を用いた電子写真方式のカラー画像形成装置では、感光体である像担持体上に形成したトナー像を中間転写体上に転写し、その中間転写体上のトナー像を転写材（記録紙又は用紙ともいう）上に転写するものが知られている。かかるカラー画像形成装置では、像担持体上に順次形成された所定極性に帯電しているトナー像を静電気力を利用して中間転写体に重ね合わせて転写した後、その中間転写体上のトナー像を静電気力を利用して転写材上に一括して転写している。
【０００３】
トナー１粒子当たりの帯電量はほぼ均一であることから、中間転写体上の電位は所定面積内でのトナー付着量によって決まり、カラー画像形成装置では中間転写体上のトナー像のうち複数色のトナーが重ね合わされた部分の帯電電位は、１色のトナーのみが付着している部分の帯電電位よりも大きくなる。
【０００４】
一次転写後の中間転写体上の電位のバラツキが大きいと、二次転写時に様々な画像不良が生じ易い、特許文献１，２では、二次転写前に中間転写体上のトナー像を帯電することにより、中間転写体上のトナーの帯電量を均一化して、均一な二次転写を行うことが提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２７４８９２号公報
【特許文献２】特開平１１−１４３２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２では、中間転写体上のトナーの帯電量が大きい値に均一化されているので、低湿環境や、両面コピーモードでの２面目での転写時で、用紙の抵抗が高い場合には、用紙の電位上昇による放電での画像不良が生じ易く、かかる画像不良を防ぐために転写電圧を低く抑えると、トナー層総電荷の大きい部分は転写電界不足となり、濃度むらや画像周りへのトナー飛散が発生してしまう。
【０００６】
トナー層総電荷が大き過ぎることによる転写不良を防止するために、先行技術としてコロナ放電によって全ての画像部に対してトナー像電位と反対極性の均一な放電もなされているが、この場合にはトナー付着量の多い部分はトナー像電位が適正に抑えられて良好な画像が得られるが、ハーフトーン部などのトナー付着量の少ない画像部はトナー像電位が低下しすぎ、場合によっては電位が反転してしまい、画像荒れ、トナー飛散などの画像不良が発生してしまう。
【０００７】
本発明は、中間転写体上のトナー層総電荷の大きい箇所に対してはトナー像電位を抑えるようにし、ハーフトーン部などの低トナー付着量部にはトナー像電位がそのまま保持されて、二次転写が良好に行われ、画像荒れやトナー飛散が生じない、良好な二次転写画像が得られる除電手段を設けたカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的は、下記の請求項１，２に記載の発明により達成される。
（請求項１）
トナー像を形成する画像形成部と、
中間転写体と、
前記画像形成部で形成されたトナー像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
前記一次転写手段で転写されたトナー像を転写材に転写する二次転写手段とを有する画像形成装置において、
放電電極と、前記放電電極と前記中間転写体との間にあるグリッドと、前記放電電極及び前記グリッドに印加する電圧を制御する除電制御手段とから成り、前記中間転写体上のトナー像に電圧を印加する除電手段を有し、
前記除電制御手段は、放電電極にはトナーと逆極性の直流電圧を印加し、グリッドには前記中間転写体に付着する最大トナー付着量部のトナー像表面電位と、トナーが付着していない部分の中間転写体表面電位との間の電位となる電圧を印加することを特徴とするカラー画像形成装置。
（請求項２）
複数の画像形成部及び一次転写手段を有し、二次転写手段は重ね合わされたトナー像を転写するものであって、
中間転写体上のトナー像の表面電位を検知する表面電位検知手段と、
中間転写体上にトナーなし部分及び重ね合わせトナー像部分を含む所定パターンを形成するパターン形成手段と、
前記表面電位検知手段で検知された前記パターン形成手段で形成された所定パターンの電位に基づき、前記グリッド及び前記放電電極に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のカラー画像形成装置では、二次転写手段の上流にスコロトロン形式の二次転写前除電手段（以後単に除電手段ともいう）を設け、放電電極にはトナーと逆極性の放電が行われる直流電圧を印加し、グリッドにはトナーと同極性の電圧を印加し、ある設定されたトナー像表面電位より高い電位の画像部のみ選択的にトナー像表面電位を低下させ、設定されたトナー像表面電位より低い画像部はトナー像表面電位をほぼ変化させないような電圧をグリッドに印加するようにした。これにより、トナー付着量の多い部分の濃度むら、放電跡の発生が抑えられると共に、ハーフトーンなどのトナー低付着量部は除電する前のトナー像電位が保持されているため、画像荒れやトナー飛散が生じない、良好な二次転写画像が得られることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明を実施の形態を用いて説明するが、本発明は以下に説明する実施の形態に限られない。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係るカラー画像形成装置を示す図である。
【００１２】
このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋと、中間転写ユニットと、給紙搬送装置及び定着装置８を有する。
【００１３】
イエロー色の画像を形成する画像形成部２０Ｙは、像担持体としての感光体１Ｙの周囲に配置された帯電装置２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写手段５Ｙ及びクリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部２０Ｍは、像担持体としての感光体１Ｍの周囲に配置された帯電装置２Ｍ、露光装置３Ｍ、現像装置４Ｍ、一次転写手段５Ｍ及びクリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部２０Ｃは、像担持体としての感光体１Ｃの周囲に配置された帯電装置２Ｃ、露光装置３Ｃ、現像装置４Ｃ、一次転写手段５Ｃ及びクリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部２０Ｋは、像担持体としての感光体１Ｋの周囲に配置された帯電装置２Ｋ、露光装置３Ｋ、現像装置４Ｋ、一次転写手段５Ｋ及びクリーニング手段６Ｋを有する。
【００１４】
半導電性であり、ベルト状の中間転写体７は、複数のローラにより巻回され、循環移動可能に支持される。
【００１５】
帯電装置２Ｙ、露光装置３Ｙ及び現像装置４Ｙからなる像形成手段により、帯電、露光及び現像が感光体１Ｙに対して行われ、感光体上にイエロートナー像が形成される。同様に、帯電装置２Ｍ、露光装置３Ｍ及び現像装置４Ｍからなる像形成手段により、マゼンタトナー像が感光体１Ｍ上に形成され、帯電装置２Ｃ、露光装置３Ｃ及び現像装置４Ｃからなる像形成手段により、シアントナー像が感光体１Ｃ上に形成され、帯電装置２Ｋ、露光装置３Ｋ及び現像装置４Ｋからなる像形成手段により、黒トナー像が感光体１Ｋ上に形成される。これらの単色トナー像は転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより中間転写体７に転写され、重ね合わされて多色トナー像が形成される。
【００１６】
感光体１としては、ＯＰＣ感光体やａＳｉ感光体等の周知のものが用いられるが、ＯＰＣ感光体が好ましく、特に、負帯電性のＯＰＣ感光体が好ましく本実施の形態では、負帯電性のＯＰＣが用いられる。
【００１７】
帯電装置２としては、スコロトロン、コロトロン等のコロナ放電装置が用いられるが、スコロトロン放電装置が好ましく用いられる。
【００１８】
露光装置としては、レーザ、ＬＥＤアレイ等、画像データに従って発光する発光素子が用いられる。
【００１９】
現像装置４としては、キャリアとトナーとを主成分とする二成分現像剤を用いる現像装置又はキャリアの含まず、トナーを主成分とする一成分現像剤を用いる現像装置が用いられるが、小粒径トナーを用いた二成分現像装置が好ましい。また、正規現像で現像を行うもの又は反転現像を行うものを現像装置に用いることができるが、現像スリーブ４ａに感光体１の帯電と同極性の現像バイアスを印加し、感光体の帯電と同極性に帯電されたトナーで現像を行う反転現像が好ましく、本実施の形態では、負帯電トナーを用いた反転現像により現像が行われる。
【００２０】
小粒径トナーとしては、体積平均粒径が３〜６μｍのものが好ましい。
【００２１】
体積平均粒径は、体積基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターＴＡ−ＩＩ」又は「コールターマルチサイザー」（いずれもコールター社製）により測定した値である。
【００２２】
このような小粒径トナーにより高解像力を有する高画質の画像を形成することができる。体積平均粒径が６μｍより大のトナーでは、高画質の特徴が弱まる。
【００２３】
体積平均粒径が３μｍよりも小さいトナーを用いた場合、かぶり等による画質の低下が起きやすくなる。
【００２４】
また、本発明においては、球形トナーが望ましく、その球形化度が０．９４以上、０．９８以下であることが望ましい。
【００２５】
球形化度＝（粒子投影像と同一面積の円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）
前記球形化度は、５００個の樹脂粒子について、走査型電子顕微鏡又はレーザ顕微鏡により５００倍に拡大した樹脂粒子の写真を撮影し、画像解析装置「ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＩＭＡＧＥ ＡＮＡＬＹＳＥＲ」（日本電子社製）を使用して写真画像の解析を行って円形度を測定し、その算術平均値を求めることにより算出することができる。また簡便な測定方法としては、「ＦＰＩＡ−１０００」（東亜医用電子株式会社製）により測定することができる。
【００２６】
球形化度が０．９４より小の場合は、現像装置内で強いストレスを受ける結果、粉砕され、カブリやトナー飛散が発生し易くなる。また、球形化度が０．９８よりも大の場合には、クリーニング性能を高く維持することが困難になる場合がある。
【００２７】
前記のような小粒径、且つ、球形化度の高いトナーには重合トナーを用いることが望ましい。
【００２８】
重合トナーは、トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状がバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られるトナーを意味する。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られるトナーを意味する。重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。
【００２９】
具体的には懸濁重合法により作製されるものや、乳化液を加えた水系媒体の液中にて単量体を乳化重合して微粒の重合粒子を製造し、その後に、有機溶媒、凝集剤等を添加して会合する方法で製造することができる。会合の際にトナーの構成に必要な離型剤や着色剤などの分散液と混合して会合させ調製する方法や、単量体中に離型剤や着色剤などのトナー構成成分を分散した上で乳化重合する方法などがあげられる。ここで会合とは樹脂粒子および着色剤粒子が複数個融着することをいう。
【００３０】
５Ａは二次転写手段であり、導電性のゴムローラからなる転写ローラ５ＡＲ及び電源５ＡＥからなる。
【００３１】
６Ａは中間転写体７をクリーニングする中間転写体クリーニング手段、８は転写材Ｐにトナー像を定着する定着装置である。
【００３２】
中間転写体７は、ポリアミド等を材料とする単層又は多層ベルトで、体積抵抗率１０7〜１０12Ωｃｍ、本実施例では１０9Ωｃｍのものが用いられている。
【００３３】
一方、転写ローラ５Ａにより転写材Ｐに二次転写後、中間転写体７は、中間転写体クリーニング手段６Ａを通過し、クリーニングされる。
【００３４】
本発明においては、中間転写体７に沿った一次転写手段５Ｋと二次転写手段５Ａとの間にグリッド機能をもったスコロトロン形式の二次転写前除電手段９が設けられている。該除電手段９は放電電極９１，グリッド９２，サイドプレート９３より成り、グリッド９２は中間転写体７のベルト面と１ｍｍの間隔をもって対向していて、中間転写体７の背後には接地した支持ローラ７１が設けられている。そして、サイドプレート９３はグリッド９２と同電位に接続されている。
【００３５】
放電電極９１にはトナーと逆極性の放電がなされる直流のバイアス電圧、本実施例においては＋５ｋＶの直流電圧が印加され、グリッド９２には中間転写体７上の最大トナー付着量部のトナー像表面電位と、トナーが付着していない部分の中間転写体表面電位との間の電位、本実施例においては−１００Ｖの電位になるようバアイス電圧を設定している。
【００３６】
図２に示すのは、バイアス電圧が印加された除電手段９を通過前後での中間転写体７上のトナー層電位の変化を示す模式図である。トナー付着量電位の高いフルカラー部分の電位は低下するが、トナー付着量電位の低いハーフトーン部分の電位はそのまま維持されることを示している。
【００３７】
本実施例においては、除電手段９を通過後のトナー像に対して二次転写手段５Ａに＋３ｋＶの転写バイアスを印加することによって、用紙上には良好な二次転写画像が得られている。
【００３８】
図３は、電気制御系の概要を示すブロック図である。１１０は演算制御処理を行うＣＰＵで、ＲＯＭ１１１，ＲＡＭ１１２，不揮発メモリ１１３が接続されている。ＲＯＭ１１１には、演算基礎データをはじめ、画像形成モードプログラム、二次転写前除電条件設定プログラム等を記憶していて、不揮発メモリ１１３には、テストプリント用の画像パターンや除電条件設定用のルックアップテーブルが格納されている。ＣＰＵ１１０はインターフェース１２０を介して外部機器に接続されている。
【００３９】
インターフェース１２０の入力側には、中間転写体７の表面電位を検出する電位検出手段としての表面電位計１１等が入力ポートに接続されている。また、インターフェース１２０り出力側には、画像形成手段のほか、除電手段９の放電電極９１電源，グリッド９２電源，二次転写手段５Ａ電源等の各々が出力ポートに接続されている。
【００４０】
図１に示したカラー画像形成装置には、操作・表示部が設けられていて、使用記録紙のサイズやプリント枚数を入力したのち、プリント動作の開始を指示するスタート釦を押釦すると、ＣＰＵ１１０はＲＯＭ１１１から画像形成モードプログラムを呼び出して、メモリに記録された画像データについて設定枚数の画像形成が行われる。
【００４１】
本発明による除電手段９の放電電極９１とグリッド９２に印加するバイアス電圧は、カラー画像形成装置設置時期等にサービスマンによりマニュアル入力することもなされるが、またＲＯＭ１１１に記憶された二次転写前除電条件設定プログラムを呼び出してバイアス電圧を設定することも行われる。
【００４２】
図４に示すのは、二次転写前除電条件設定プログラムによって放電電極９１，グリッド９２にそれぞれ印加するバイアス電圧設定の行程を示すフローチャートである。
【００４３】
二次転写前除電条件設定モードが設定されると、ＣＰＵ１１０は最大画像濃度部と非画像部とを有したテストプリント用画像パターンを呼び出して画像形成を行い、中間転写体７上にテストプリントのトナー像を形成する（Ｓ１）。
【００４４】
表面電位計１１によって、中間転写体７上の最大トナー付着量部の電位と、非画像部の電位とを読み取る（Ｓ２）。
【００４５】
ＣＰＵ１１０は、ルックアップテーブルを呼び出し、最大トナー付着量部の電位と、非画像部の電位とから、放電電極９１に印加するバイアス電圧と、グリッド９２に印加するバイアス電圧とを求め、求めたバイアス電圧を画像形成に当たって除電手段９に印加する（Ｓ３）。
【００４６】
本実施例では、テストパターンのトナー像から表面電位計１１によって最大トナー付着量部の電位−２０５Ｖ、非画像部電位−１０Ｖを計測し、ルックアップテーブルによって放電電極９１に＋５ｋＶ、グリッドに−１００Ｖを設定・印加している。画像形成に当たって、除電手段９にかかるバイアス電圧の設定を行うことによって、画像荒れやトナー飛散のない良好な二次転写画像が得られる。
【００４７】
（テスト）
本発明者らは、図１に示したカラー画像形成装置を用い、下記の比較テストを行い、本発明の二次転写前除電手段９の効果の確認を行っている。
【００４８】
比較テストに際しては、下記の共通した条件下でテストを行っている。
【００４９】
テストは、低温低湿環境（１０℃，２０％（ＲｅＨ））でテストを行っている。
【００５０】
現像は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色ともに二成分現像剤によって現像を行い、トナーは何れも体積平均粒径が３〜６μｍの重合トナーを用いている。中間転写体７上の除電手段９上流で計測した付着トナーのトナー電荷量は−４７μＣ／ｇであった。
【００５１】
テスト用用紙としては、用紙の抵抗値が大きい場合に画像荒れや放電跡が発生し易いことから、斤量８０ｇ／ｍ2のカラー用ペーパを用い、第１面にベタ画像を形成・定着した用紙の第２面に対して、テストプリント用の画像パターンの二次転写後のトナー像部分についての画像評価を行っている。
【００５２】
比較テストに用いるテストプリント用の画像パターンは、フルカラー部（最高画像濃度部分）、２色カラー部、単色部、白紙部（非画像部）の５段階の段階状に設けた画像パターンである。
【００５３】
画像パターンによる中間転写体７上に形成されたトナー像部分の電位は、表面電位計１１を用いて測定している。本テストでは、相互間の測定値の調整がなされた２組の表面電位計１１を用い、中間転写体７上の除電手段９に近接した上流側と下流側に設け、各トナー付着部分について除電手段９通過前と、除電手段９通過後の表面電位を２組の表面電位計１１によって測定している。
【００５４】
除電手段９通過後の中間転写体７上のテストパターンのトナー像は、それぞれに適切とするバイアス電圧を印加した二次転写手段によって前記のテスト用用紙の第２面に転写を行い、転写を終えた用紙上のトナー像についてそれぞれ評価を行っている。
【００５５】
なお、中間転写体７上での非画像部の電位は約−１０Ｖである。
〈本発明〉
除電手段９の放電電極９１に対し、ＤＣ＋５ｋＶのバイアス電圧を印加し、グリッド９２に対して−１００Ｖのバイアス電圧を印加してテストを行っている。
【００５６】
【表１】
2006078630.tif 000003
【００５７】
除電手段９の除電によりトナー層電位の高い画像部のトナー帯電量が低下している。これにより、放電跡発生のない低い二次転写電圧でも濃度むらや画像周辺への飛び散りの無い均一な画像が得られた。また、低電位画像部のトナー層電位は除電前とほとんど変わらず、ハーフトーン部の画像荒れの発生も無い。したがって、全てのトナー付着量の画像部分において良好な画像が得られた。
〈比較例１〉
放電電極９１，グリッド９２共にバイアス電圧を印加しない除電出力ＯＦＦの状態でテストを行っている。
【００５８】
【表２】
2006078630.tif 000004
【００５９】
二次転写手段１１に印加するバイアス電圧に、放電跡発生のない二次転写電圧として＋３ｋＶに設定すると、転写電界不足となり、高トナー付着量部で濃度むらおよび画像部周辺へのトナー飛散が発生する。トナー高付着量部の濃度むらおよび画像部周辺へのトナー飛散を防ぐために二次転写電圧を＋４ｋＶに設定すると、放電跡が発生した。
〈比較例２〉
除電電極９１に（ＡＣ：４ｋＶ＋ＤＣ：＋１．５ｋＶ）を印加し、グリッドを取り除いたコロトロン型式での除電を行うテストを行っている。
【００６０】
【表３】
2006078630.tif 000005
【００６１】
二次転写手段１１に印加するバイアス電圧に、放電跡発生のない二次転写電圧として＋３ｋＶに設定すると、トナー電荷の除電により高トナー付着量部の濃度むらおよび画像部周辺へのトナー飛散は改善したが、ハーフトーン部のトナー層電位低下が大きく、画像荒れが発生した。二次転写電圧を＋４ｋＶに設定すると、放電跡が発生し、低トナー付着部では画像荒れが発生した。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】カラー画像形成装置の構成図。
【図２】除電手段通過前後のトナー層電位の変化を示す模式図。
【図３】電気制御系の概要を示すブロック図。
【図４】除電手段のバイアス電圧設定行程を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６３】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ  感光体
５Ａ  二次転写手段
７  中間転写体
９  除電手段
１１  表面電位計
９１  放電電極
９２  グリッド
【図１】
2006078630.tif 000006
【図２】
2006078630.tif 000007
【図３】
2006078630.tif 000008
【図４】
2006078630.tif 000009