(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の色の異なる画像形成ユニットが転写体上に配列されたタンデム型カラー画像形成装置を用いた画像形成において、イエローのトナー像を視覚的に適正な濃度で形成することができるカラー画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体ドラムと、この感光体ドラムの表面を所定の露光前電位に帯電させる帯電装置と、帯電した感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置とを備えた画像形成ユニットが、転写体上に該転写体の移動方向に沿って複数配列され、複数の前記感光体ドラムのうち、イエローのトナー像を形成する感光体ドラムの露光前電位が、他の感光体ドラムの露光前電位よりも５０以上低く、かつイエローのトナー像を形成する現像装置の現像バイアス電位よりも高く設定されているカラー画像形成装置である。【選択図】図１
2005241884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体ドラムと、この感光体ドラムの表面を所定の露光前電位に帯電させる帯電装置と、帯電した感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置とを備えた画像形成ユニットが、転写体上に該転写体の移動方向に沿って複数配列され、各画像形成ユニットの感光体ドラムに形成された互いに色の異なるトナー像を前記転写体上に順に転写してカラー画像を形成するタンデム型カラー画像形成装置であって、
複数の前記感光体ドラムのうち、イエローのトナー像を形成する感光体ドラムの露光前電位が、他の感光体ドラムの露光前電位よりも５０Ｖ以上低く、かつイエローのトナー像を形成する現像装置の現像バイアス電位よりも高く設定されていることを特徴とする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、複数の画像形成ユニットが転写体上に配列された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関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法によるフルカラー画像を形成する装置では、例えばブラックトナー、シアントナー、マゼンダトナー、イエロートナーなどの各色のトナーによって感光体ドラム表面に形成されたトナー像を所定の転写紙上に順に転写することにより転写紙上にフルカラーの画像を形成し、さらにこの転写紙を転写ベルトの排紙側に配置された定着装置に導入し転写画像を転写紙に定着させることによって画像形成が行われる。
【０００３】
このようなフルカラー画像形成装置において、各色のトナー毎に専用の感光体ドラムを使用し、これらの感光体ドラムを転写ベルト上に配列した、いわゆるタンデム型フルカラー画像形成装置が用いられている。このタイプのフルカラー画像形成装置は、転写紙を転写ベルトによって連続的に搬送しながら画像形成を行うことができるという利点を有している（例えば、特許文献１）。
【０００４】
このタンデム型フルカラー画像形成装置では、各色のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像が形成されるため、各色のトナー像が適正な濃度で形成されることが必要である。しかしながら、上記各色のトナーのうち、イエロートナーは、他の色と比較して視覚的に判別しにくく濃淡がはっきりしないという特性を有している。このため、他の色と同じ感光体を使用して同じ条件でトナー像を形成した場合、イエロー画像が視覚的に目立ちにくく濃度不足であると感じられることがある。この現象は、特にハーフトーン（中間的な濃度）の画像において顕著である。
【特許文献１】特開２００３−４３７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、複数の色の異なる画像形成ユニットが転写体上に配列されたタンデム型カラー画像形成装置を用いた画像形成において、イエローのトナー像を視覚的に適正な濃度で形成することができるカラー画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、イエロートナーが他の色と比較して視覚的に判別しにくく濃淡がはっきりしないという濃度特性を有している一方で、多少の画像かぶりが生じても他の色と比較してそれが視覚的に目立ちにくいという濃度特性をも併せ持っている点に着目して鋭意研究を重ねた結果、イエローのトナー像を形成する感光体ドラムの露光前電位を他の感光体ドラムの露光前電位よりも、所定範囲の電位分だけ低く設定しておくことにより、他の色と比較して濃度不足であると視覚的に認識されず、かつ、画像かぶりとして視覚的に問題とならないという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明のカラー画像形成装置は、感光体ドラムと、この感光体ドラムの表面を所定の露光前電位に帯電させる帯電装置と、帯電した感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置とを備えた画像形成ユニットが、転写体上に該転写体の移動方向に沿って複数配列され、各画像形成ユニットの感光体ドラムに形成された互いに色の異なるトナー像を前記転写体上に順に転写してカラー画像を形成するタンデム型カラー画像形成装置であって、複数の前記感光体ドラムのうち、イエローのトナー像を形成する感光体ドラムの露光前電位が、他の感光体ドラムの露光前電位よりも５０Ｖ以上低く、かつイエローのトナー像を形成する現像装置の現像バイアス電位よりも高く設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の感光体ドラムのうち、イエローのトナー像を形成する感光体ドラムの露光前電位が、他の感光体ドラムの露光前電位よりも上記範囲内で低く設定されているので、露光後電位も低くなり、他の色と比較して視覚的に適正な濃度のイエロー画像を得ることができる。特に、ハーフトーンのイエロー画像を鮮明に出力することができる。また、感光体ドラムの露光前電位を低くすることで感光体ドラムへ流れ込む電流量を少なくできるので、感光体ドラムに悪影響を及ぼすＮＯｘ、Ｏ3等の放電生成物の発生量を低減することができる。これにより、帯電電位を安定化するとともに、感光体ドラムを長寿命化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を詳細に説明する。図１は、４つの画像形成ユニットが転写搬送ベルト（転写体）上に配列されたタンデム型（直接転写タンデム方式）のカラー画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【００１０】
図１に示すように、この画像形成装置におけるハウジング１０内には、一対のローラ１２，１２’に張架されて走行する転写搬送ベルト１１が配設され、この転写搬送ベルト１１の上にはトナー像転写の順にブラック、イエロー、シアン、マゼンダの各画像形成ユニット１０１，１０２，１０３，１０４が配設されている。
【００１１】
各画像形成ユニット１０１，１０２，１０３，１０４は、感光体ドラム６１，６２，６３，６４の周囲に、これらの感光体ドラム６１，・・・，６４の表面を所定の露光前電位に帯電させる４つの帯電装置１、帯電した各感光体ドラム６１，・・・，６４の表面に静電潜像を形成する４つの露光装置２、各感光体ドラム６１，・・・，６４の表面にトナーを供給してトナー像を形成する４つの現像装置３、未転写のトナーを感光体ドラム６１，・・・，６４の表面から除去するクリーニング手段５がそれぞれ配設された構造を有している。
【００１２】
感光体ドラム６１，・・・，６４は、転写搬送ベルト１１上に、その移動方向に沿って順に配列されている。本発明の画像形成装置における感光体としては、導電性基体上に少なくとも電荷発生剤および電荷輸送剤を含有する有機感光層を備えた有機感光体、またはアモルファスシリコン層、非晶質シリコン層、Ｓｅ系感光層、ＺｎＯ感光層、ＣｄＳ系感光層等を備えた無機感光体を用いることができる。
【００１３】
図２は、画像形成ユニット１０１を拡大した拡大断面図である。この画像形成ユニット１０１は、磁石３１ａをスリーブ３１ｂに固定内蔵した現像スリーブ３１と、スパイラル状の撹拌部材３２とを備え、現像スリーブ３１の右上方部には、現像部へ搬送される現像剤量を規制するとともに摩擦帯電を付与するブレード３３が配設されている。また、撹拌部材３２の上方にはトナーホッパー３４が設けられている。このトナーホッパー３４内には、トナーＴ１（ブラックトナー）が収容されている。他の画像形成ユニット１０２，１０３，１０４の構成も画像形成ユニット１０１と同様である。これらの画像形成ユニット１０２，１０３，１０４におけるトナーホッパー３４内には、トナーＴ２（イエロートナー），Ｔ３（シアントナー），Ｔ４（マゼンダトナー）がそれぞれ収容されている。
【００１４】
次に、上記画像形成装置の画像形成工程を説明する。画像形成ユニット１０１を例に挙げると、まず、感光体ドラム６１の表面が帯電装置１により正極性に一様に帯電する（帯電工程）。ついで、露光装置２で感光体ドラム６１の表面に静電潜像を形成する（露光工程）。
【００１５】
現像装置３では、撹拌部材３２の右側側壁に設置されているトナーセンサ３５によりトナー量の不足が検知されると、補給ローラ３６が回転してトナーホッパー３４から撹拌部材３２側にトナーＴ１が供給される。供給されたトナーＴ１は撹拌部材３２によってキャリアと撹拌混合されて現像スリーブ３１に順次供給される。供給されたトナーＴ１とキャリアは現像スリーブ３１上に現像剤層を形成する。現像スリーブ３１の現像剤は、現像スリーブ３１の回転によって感光体ドラム６１の対向位置（現像部）に送られる。このとき、現像部に送られる現像剤量がブレード３３によって制御されるとともにトナーＴ１に摩擦帯電が付与される。そして、この帯電したトナーＴ１が感光体ドラム６１上の静電潜像に付着して、静電潜像が可視像化（現像）されトナー像が形成される。他の画像形成ユニット１０２，１０３，１０４においても上記と同様の流れで感光体ドラム６２，６３，６４上の静電潜像が可視像化されトナー像がそれぞれ形成される（現像工程）。
【００１６】
一方、ハウジング１０内の下部に設けられた給紙カセット１３から搬送されてきた転写紙８１は、転写搬送ベルト１１上を図１に矢印で示すように右から左方向へ移動する。このとき、転写搬送ベルト１１を介して感光体ドラム６１，・・・，６４と対向して設けられた転写ローラ４にトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電荷を印加して、転写搬送ベルト１１上を搬送されてきた転写紙８１に、感光体ドラム６１，・・・，６４上に形成された各色のトナー像が、上流側の感光体ドラム６１から順に転写される（転写工程）。
【００１７】
感光体ドラム６１，・・・，６４上の転写されなかったトナーはクリーニング手段５によりそれぞれ除去される。転写紙８１上に転写されたフルカラー画像は、定着ローラ７１と下定着ローラ７２とを備えた定着手段７において熱及び圧力が加えられて転写紙８１上に溶融定着された後、この転写紙８１がハウジング１０の上方に排出される。
【００１８】
上記のようなカラー画像形成装置において、本発明では、複数の感光体ドラム６１，・・・，６４のうち、イエローのトナー像を形成する感光体ドラム６２の露光前電位（Ｖy）が、ブラックトナー、シアントナーおよびマゼンダトナーの感光体ドラム６１，６３，６４の露光前電位（Ｖb，Ｖc，Ｖm）よりもΔＶ（Ｖ）低く設定されている。本発明では、ΔＶを５０Ｖ以上とし、かつ露光前電位（Ｖy）がイエローのトナー像を形成する現像装置３の現像バイアス電位よりも高くなるように設定される。したがって、例えばＶb，Ｖc，Ｖmが４００Ｖで、イエローの現像装置３の現像バイアス電位が２９０Ｖの場合、ΔＶは５０〜１００Ｖ程度とするのがよい。
【００１９】
このため、露光装置２により露光された各感光体ドラム表面は、イエローのトナー像を形成する感光体ドラム６２の露光後電位（Ｖy’）が他の感光体ドラム６１，６３，６４の露光後電位（Ｖb’，Ｖc’，Ｖm’）よりもΔＶ’だけ低くなる。このように、イエローの感光体ドラムの露光前電位を上記範囲内で低く設定することで、イエロー画像、特にハーフトーンのイエロー画像が視覚的に濃度不足と認識されるのを防止して鮮明なカラー画像を得ることができる。各露光前電位は帯電装置１の出力を調節して感光体ドラムに付与する電荷量を変えることにより制御できる。
【００２０】
図３は、本発明の他の実施形態にかかるカラー画像形成装置を示す概略断面図である。この画像形成装置は、４つの画像形成ユニットが中間転写ベルト（転写体）上に配列されたタンデム型（間接転写タンデム方式）のカラー画像形成装置であり、ローラ４１，４２，４３に張架されて走行する中間転写ベルト４５を備えており、この中間転写ベルト４５上に、トナー像転写の順に画像形成ユニット１０１，１０２，１０３，１０４が配列されている。
【００２１】
この画像形成装置では、中間転写ベルト４５の表面に、感光体ドラム６１，６２，６３，６４上に可視像化されたトナー像が、上流側の感光体ドラム６１から順に転写される。そして、この中間転写ベルト４５上に転写されたフルカラー画像は、給紙カセット１３からロール４１と転写ロール４４との間に搬送されてきた転写紙８１に転写される。中間転写ベルト４５上の転写されなかったトナーはクリーニング手段４６により除去される。転写紙８１上に転写されたフルカラー画像は、定着ローラ７３と定着ローラ７４とを備えた定着手段７’において熱および圧力が加えられて転写紙８１上に溶融定着された後、この転写紙８１がハウジング１０の上方に排出される。他の部位については、図１と同じ符号を付して説明を省略する。
【００２２】
図３に示す画像形成装置においても上記と同様に、複数の感光体ドラム６１，・・・，６４のうち、イエローのトナー像を形成する感光体ドラム６２の露光前電位（Ｖy）が、ブラックトナー、シアントナーおよびマゼンダトナーの感光体ドラム６１，６３，６４の露光前電位（Ｖb，Ｖc，Ｖm）よりも前記したΔＶの範囲で低く設定され、かつ露光前電位（Ｖy）がイエローのトナー像を形成する現像装置３の現像バイアス電位よりも高くなるように設定される。これにより、イエロー画像、特にハーフトーンのイエロー画像が視覚的に濃度不足と認識されるのを防止して鮮明なカラー画像を得ることができる。
【００２３】
本発明では、現像剤として、非磁性トナー若しくは磁性粉が樹脂中に分散された磁性トナーからなる一成分現像剤、または非磁性若しくは磁性のトナーと磁性キャリヤ（例えば鉄粉やフェライト）とからなる二成分現像剤を使用できる。トナーの体積平均粒径は、一成分現像剤および二成分現像剤を問わず、５〜１０μｍ、好ましくは７〜９μｍの範囲にあるのがよい。トナーは、少なくとも結着樹脂と着色剤とからなり、必要に応じて研磨剤として無機酸化物が外添される。
【００２４】
結着樹脂としては、その種類は特に制限されるものではなく、例えばポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、Ｎ−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。また、結着樹脂として、熱可塑性樹脂に加えて熱硬化性樹脂を一部使用することもできる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂やシアネート系樹脂等が挙げられる。
【００２５】
着色剤としては、黒色顔料として、アセチレンブラック、ランブラック、アニリンブラック等のカーボンブラック；黄色顔料として、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマンネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ；橙色顔料として、赤口黄鉛、モリブテンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ；赤色顔料として、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ；紫色顔料として、マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ；青色顔料として、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ；緑色顔料として、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンＧ；白色顔料として、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛；白色顔料として、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等を使用できる。これらの着色剤は結着樹脂１００質量部当り２〜２０質量部、特に５〜１５質量部の範囲で使用するのが好ましい。
【００２６】
トナーに研磨剤として外添する無機酸化物としては、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウムなどが使用できる。無機酸化物の体積平均径は、０．０２〜１．０μｍ、好ましくは０．１〜０．３μｍであるのがよい。無機酸化物の体積平均径が０．０２μｍ未満になると、感光体表面を研磨する能力が低下するとともに凝集しやすくなるおそれがある。一方、体積平均径が１．０μｍを超えると、無機酸化物がトナーから離脱しやすくなるおそれがある。
【００２７】
なお、各感光体ドラム上の静電潜像を現像する方法は正現像法および反転現像法のいずれでもよく、また現像方式としては現像剤層と感光体ドラムが接触する接触現像方式および両者が接触しないジャンピング現像方式のいずれでもよい。
【００２８】
さらに、上記実施形態では、現像スリーブ３１に内蔵した磁石３１ａは固定されており、円筒上のスリーブ３１ｂが回転する構造になっているが、内蔵磁石３１ａを回転させてスリーブ３１ｂを固定する構造、あるいは内部磁石３１ａおよびスリーブ３１ｂの双方を回転させる構造（回転方向は同方向・逆方向のいずれでもよい）であっても構わない。
【００２９】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３０】
図１に示すような構造の京セラミタ（株）製のタンデム型カラー画像形成装置（型番： FS-C5016N改造機）を用いて、感光体ドラム表面に露光した光量と露光後電位との関係を、露光前電位を変えて評価した。この画像形成装置における感光体ドラムとしては、導電性基体上に膜厚３０μｍの単層型有機感光体層が形成されたものを用いた。結果を図４のグラフに示す。
【００３１】
図４に示すように、露光前電位を変えることで露光後電位にも差が生じることがわかる。また、感光体ドラム表面の光量が強いときには露光後電位に生じる差は小さいが、光量が弱いとき（例えばドラム面光量０．３μＪ／ｃｍ2のとき）には露光後電位に大きな差が生じている。具体的には、露光時の光量を０．３μＪ／ｃｍ2とした場合、露光前電位を４００Ｖとすると露光後電位は１２６Ｖとなり、露光前電位を３５０Ｖとすると露光後電位は１１０Ｖとなり、露光前電位を３００Ｖとすると露光後電位は９８Ｖとなる。
【００３２】
次に、以下のようにして二成分現像剤を作製した。まず、結着樹脂としてポリエステル樹脂（花王製）を１００質量部、ワックスとしてカルバナワックス（東亜化成製）を５質量部、着色剤を５質量部、帯電制御剤として４級アンモニウム塩化合物（オリエント化学製）を３質量部それぞれヘンシェルミキサーに投入・混合した後、二軸押し出し機で溶融混練してドラムフレーカーで冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した。ついで機械式ミルで微粉砕し、風力分級機を用いて分級して体積平均径９．０μｍのブラックトナーおよびイエロートナーを作製した。なお、黒色顔料としてはカーボンブラック、イエロー顔料としてはＣ．Ｉ．ｐｉｇｍｅｎｔ ｙｅｌｌｏｗ１７をそれぞれ使用した。これらのトナーには、トナー１００質量部に対して、酸化チタン（体積平均径０．２５μｍ）と、疎水性シリカ（体積平均径０．０１２μｍ）０．８質量部とを外添した。ついで、作製したトナー７質量部とフェライトキャリア（パウダーテック社製）９３質量部とを混合して現像剤をそれぞれ得た。
【００３３】
上記したカラー画像形成装置および現像剤を用いて、イエロートナーとブラックトナーのハーフトーン画像（ドラム面光量０．３μＪ／ｃｍ2のときの画像）を出力し、得られた画像の濃度および画像状態（画像かぶり）の評価を行った。露光前電位と現像バイアスの設定については、ブラックトナー像を形成する感光体ドラムの露光前電位を４００Ｖとし、ブラックおよびイエロートナーの現像装置の現像バイアス値を２９０Ｖとした。そして、イエロートナー像を形成する感光体ドラムの露光前電位を、ブラックトナー像を形成する感光体ドラムの露光前電位よりも表１に示す電位（ΔＶ）の分だけ低くなるように設定した。また、出力画像は図５に示すようなイエロー画像Ｙとブラック画像Ｂｋが交互に配置された幾何学模様とした。この出力画像におけるイエローとブラックのコントラストを比較することで、イエロー画像が視覚的に満足できる濃度であるか否かを評価した。結果を表１に示す。
【表１】
2005241884.tif 000003
【００３４】
表１に示すように、ΔＶが５０以上で、かつイエローの露光前電位がイエローの現像装置における現像バイアス値よりも高い範囲内にあるときに、ブラックと比較して視覚的に満足できるイエロートナーの濃度が得られるとともに、イエロートナーによる画像かぶりが生じない良好な画像を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のフルカラー現像剤を好適に使用できるタンデム型カラー画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置における画像形成ユニットを拡大した拡大断面図である。
【図３】本発明のフルカラー現像剤を好適に使用できるタンデム型カラー画像形成装置の他の例を示す概略断面図である。
【図４】実施例において、感光体ドラム表面に露光した光量と露光後電位との関係を、露光前電位を変えて評価した結果を示すグラフである。
【図５】実施例においてイエロートナーの画像とブラックトナーの画像を比較するために用いた幾何学模様からなる出力画像である。
【符号の説明】
【００３６】
１  帯電装置
２  露光装置
３  現像装置
４  転写ローラ
５  クリーニング手段
７，７’  定着手段
１０  ハウジング
１１  転写搬送ベルト（転写体）
１２，１２’  ローラ
１３  給紙カセット
３１  現像スリーブ
３２  撹拌部材
４１，４２，４３  ローラ
４４  転写ローラ
４５  中間転写ベルト（転写体）
４６  クリーニング手段
６１，６２，６３，６４  感光体ドラム
７１  上定着ローラ
７２  下定着ローラ
７３，７４  定着ローラ
１０１，１０２，１０３，１０４  画像形成ユニット
【図１】
2005241884.tif 000004
【図２】
2005241884.tif 000005
【図３】
2005241884.tif 000006
【図４】
2005241884.tif 000007
【図５】
2005241884.tif 000008