JP2007127711A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の像担持体を有するシングルパス方式のカラー画像形成装置において、飛び散りや横白スジといった画像不良を防止する。
【解決手段】 像担持体の回転方向に対して転写手段の下流側で、かつクリーニング手段の上流側に像担持体を露光する帯電前露光手段を備えた画像形成装置において、転写材搬送方向に対し最下流に位置する画像形成部の前記帯電前露光手段からの像担持体上に照射される光量を、他の画像形成部よりも大きくする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置において、電子写真感光体、静電記録誘電体等の像担持体の帯電手段としては、コロナ帯電器が使用されてきた。近年は、低オゾン、低電力等の利点を有することから、接触帯電装置、即ち被帯電体に電圧を印加した帯電部材を当接させて被帯電体の帯電を行う方式の装置が実用化されてきている。特に、帯電部材として導電ローラを用いたローラ帯電方式の装置が帯電の安定化という点から好ましく用いられている。

ローラ帯電方式の接触帯電装置では、帯電部材としての導電性の弾性ローラを被帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印加することによって被帯電体を帯電処理する。具体的には、帯電は帯電部材から被帯電体への放電によって行われるため、ある閾値電圧以上の電圧を印加することによって帯電が開始される。

例を示すと、被帯電体としての厚さ15μmの電子写真OPC感光体に対して帯電ローラを加圧当接させて帯電処理を行わせる場合には、帯電ローラに対して約−560V程度の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き1次線形に感光体表面電位が増加する。以後、この閾値電圧を帯電開始電圧Ｖthと定義する。つまり、電子写真に必要とされる感光体表面電位Vd を得るためには帯電ローラには帯電電位：Vth＋Vd なるDC電圧を印加することが必要となる。このようにDC電圧のみを接触帯電部材に印加して被帯電体の帯電を行う接触帯電方式をDC帯電方式と称する。

しかし、このDC帯電を行った場合には、転写工程において、記録材の通紙によって感光ドラム上に電位履歴が発生し、例えば記録材の先後端から下流へ感光ドラム1周後に相当する位置、すなわち感光ドラム上で紙先後端と接触した位置に、幅方向に伸びた白くスジ状の画像不良（以下、「横白スジ」と呼ぶ）が発生する場合があった。この画像不良を防止するには、帯電工程前に、感光ドラムに光を照射して残留電位を除電する、いわゆる帯電前露光を行うことが効果的であることが知られている。

以下に「横白スジ」の発生メカニズムについて説明する。図７は、感光ドラム101と転写手段としての転写ローラ3のニップ近傍の拡大図である。図７(a)に示すように、記録材Pが転写ニップに突入するまでは、転写工程前の感光ドラム上の電位は、帯電手段としての帯電ローラ102によって帯電されてVdとなっている。そして、転写工程後の感光ドラム101上の電位は、転写電流によってVdよりも低いVtrに低下する。

次に、図７(b)に示すように、記録材Pの先端が感光ドラム101と転写ローラ3のニップ部に突入した瞬間、感光ドラム101と転写ローラ3が接触しないエアギャップ領域が発生する。この領域では、転写電流が流れ難くなるため、転写工程後の感光ドラム101の表面電位はVtrよりも高いVtr0になる。

さらに、図７(c)に示すように、記録材Pの先端が転写ニップを通過し出すと、転写ニップを過ぎた感光ドラム101上の電位は転写電流によって再びVtrとなる。電位Vtrは帯電ローラ102によって再び帯電されるとVdに戻るが、Vtr0の領域は、帯電工程前の電位がVtrよりも高いため、帯電工程後の電位もその分高くなってしまう。そのため、Vtr0前後の部分において均一な濃度のハーフトーン画像等を印字すると、Vtr0に相当する領域の表面電位は他の領域より高いためにトナーが載り難くなってしまう。その結果、画像上において幅方向にスジ状に伸びた白い領域「横白スジ」が発生してしまう。紙後端についても同様の原理により、「横白スジ」が発生してしまう。

そこで従来の画像形成装置では、特許文献１に示すように、転写工程終了後の感光ドラム101を、帯電工程の前までにLEDなどの光源を用いた帯電前露光手段により一様に露光して、残留電荷の履歴部分を無くす帯電前露光が提案されている。これにより、次回の画像形成における帯電工程で感光ドラム101を均一に帯電できるようになり、「横白スジ」といった残留電荷の履歴により発生する画像不良の発生を防止していた。
特開昭60-147780号公報

近年、電子写真方式の画像形成装置は、さらなる高速化、高機能化、カラー化が進んでおり、その1つとしてシングルパス方式の構成が実用化されている。シングルパス方式は、感光体、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置が一通り揃った画像形成部を複数の各色毎、例えばイエロー、マゼンダ、シアン、ブラック毎に有し、これらの画像形成部を直列に配置した構成となっている。この方式は、各色の画像形成部それぞれに設けられた感光体を同時駆動することによって、各感光体上に各色のトナー像を別々にほぼ同時に形成して順次搬送された記録材に多重転写し、カラー画像が形成される。

このようなカラー画像形成装置においては、近年小型化が進み、各色の画像部の間隔が非常に小さくなってきている。このため、隣接する上流の画像形成部における帯電前露光の漏れ光が、下流の画像形成部における転写前のトナー像を担持した感光ドラム表面領域に届き易くなっている。帯電前露光の漏れ光が隣接する転写前の感光ドラム表面に届くと、感光ドラム表面の非画像部が除電されることにより非画像部のトナーに対する排斥力が失われ、画像部のトナーが非画像部へ飛び散ってしまう「飛び散り」といった画像不良が発生しやすくなる。

先述の「横白スジ」を防止するためには帯電前露光量を大きくする必要があるが、同時に帯電前露光の漏れ光も大きくなって「飛び散り」が発生しやすくなってしまうといったように、従来の画像形成装置においては「横白スジ」の防止と「飛び散り」の防止の両立が困難であった。

本発明は上記課題を解決するものであり、複数の像担持体を有するシングルパス方式のカラー画像形成装置において、比較的簡易な構成で「飛び散り」や「横白スジ」といった画像不良を防止し、高品位な画像を得られるカラー画像形成装置の提供にある。また、比較的安価で容易な構成で画像品質を低下させることなくモノクロ画像の生産性をより一層向上させたカラー画像形成装置の提供にある。

上記課題を解決するための本発明は、異なる色のトナー像を形成する少なくとも２つ以上の画像形成部を有し、前記画像形成部は、少なくとも像担持体と、前記像担持体を所定の極性に帯電する帯電手段と、帯電された前記像担持体を露光して画像情報に応じた静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として顕像化させる現像手段と、前記トナー像を転写材もしくは中間転写体に転写する転写手段と、前記像担持体の回転方向に対して前記転写手段の下流側に設けられ、転写材もしくは中間転写体への転写後に前記像担持体上に残留している転写残トナーを除去するクリーニング手段とで構成され、前記像担持体の回転方向に対して転写手段の下流側で、かつクリーニング手段の上流側に前記像担持体を露光する帯電前露光手段を備えた画像形成装置において、転写材搬送方向もしくは画像形成部における中間転写体移動方向において最下流に位置する画像形成部の前記帯電前露光手段からの前記像担持体上に照射される光量は、他の画像形成部よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、帯電前露光手段を有するシングルパス方式のカラー画像形成装置において、比較的容易な構成で「横白スジ」や「転写メモリ」と、「飛び散り」の画像不良を防止することができ、高品位なカラー画像を得ることができる画像形成装置を安価で提供できる。また、フルカラー画像形成モードよりもプロセス速度が速いモノクロ画像形成モードを有する場合においても、カラー画像及びモノクロ画像の「横白スジ」や「転写メモリ」と、「飛び散り」の画像不良を防止できるので、画像品質を低下させることなく画像の生産性をより向上させた画像形成装置を提供できる。

以下に本発明の実施例について添付図面に基づき説明を行うが、本発明の実施形態はこれにより限定されるものではない。また主として、発明の特徴部分について説明を行う。

本実施例の画像形成装置は、シングルパス方式のカラー画像形成装置であり、後述の静電吸着搬送ベルトを用いて感光ドラムから記録材へトナー像を直接転写する構成を採用している。また、プロセス速度は120mm/secであり、1分間にA4サイズ紙20枚のフルカラー画像出力を達成している。

図１は本実施例のカラー画像形成装置の構成を示す概略断面図である。

静電吸着搬送ベルト（以下、転写ベルトと呼ぶ）1は、駆動ローラ6、吸着対向ローラ7、2本のテンションローラ8・9により張架され、図中の矢印Aで示す方向に回転駆動される。転写ベルト1の周面には異なる色の画像形成部100Y(イエロー)・100M（マゼンダ）・100C（シアン）・100K（ブラック）が、搬送方向に対し上流から順に垂直方向に直列配置されている。ここでは、これらの画像形成部を搬送方向に対し上流からそれぞれ第1、第2、第3、第4画像形成部と称すこととする。本発明では、ブラックの画像形成部を最下流に配置されている第４画像形成部100Ｋとしたことを特徴の1つとしている。

各画像形成部100は、像担持体としての感光ドラム101を有し、感光ドラム101は転写ベルト1を介して転写手段としての転写ローラ3に当接されている。また第1画像形成部100Yのさらに上流には、吸着ローラ5が吸着対向ローラ7に当接する形で配置されている。ここで転写材としての記録材Pは、吸着ローラ5と吸着対向ローラ6からなるニップ部を通過する際に、吸着ローラ5からバイアスを印加されることによって転写ベルト1に静電的に吸着され、図中の矢印Aで示した方向に搬送される。トナー像が転写された記録材Pは定着装置20に通され、記録材P上にトナー像が加熱処理されて定着される。

転写ベルト1としては、厚さ50〜200μｍ、体積抵抗率109〜1015Ωｃｍ程度のPVdF、ETFE、ポリイミド、PET、ポリカーボネート等の樹脂フィルムが好ましい。または、厚さ0.5〜2mm程度の、例えばEPDM等ゴムの基層の上に、例えばウレタンゴムにPTFEなどフッ素樹脂を分散したものを表層として設けたものを用いても良い。

本実施例においては、初期から耐久後まで表面の反射率が高い状態を維持するベルトとして、厚みが100μｍのPVdF基層の上に1μｍの厚さのアクリル樹脂をコーティングしたものを用いた。このベルトの光沢度は90%以上であり、非常に高い反射率を有する。なお、ベルトのグロス値は市販の光沢度計（日本電色製PG-3D）で測定した値である。

ここで、本実施例のカラー画像形成装置における画像形成プロセスについて説明する。まず、画像形成部100内の画像形成プロセスについて説明する。以下の説明は、主にイエローの第1画像形成部100Yを用いて行うが、他色の画像形成部100M・100C・100Kについても同様である。

図２に第1画像形成部100Yとその下流に位置する第2画像形成部100C近傍の概略断面図を示す。感光ドラム101Yは、帯電手段としての帯電ローラ102Yによって一様に帯電され、露光手段としてのスキャナユニット103Yからの走査光104Yにより露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は現像手段としての現像ローラ105Yによって現像されてトナー像として可視化され、感光ドラム101Y上にトナー像が形成される。後述する転写プロセスで転写されずに感光ドラム101Y表面に残った転写残トナーは、クリーニングブレード107Yにより掻き落とされ、廃トナー容器108Yに収容される。また、転写後の感光ドラム101Y表面は、後述する帯電前露光手段10Yにより、画像形成領域がほぼ均一に露光されて除電される。

次に、転写プロセスについて、図２を用いて説明する。一般的に用いられる反転現像方式において、感光ドラム101Yが例えば負極性のOPC感光体の場合、露光部を現像する際には負極性トナーが用いられる。したがって、転写ローラ3Yにはバイアス電源4Yより正極性の転写バイアスが印加される。実際の画像形成プロセスにおいては、転写ベルト1の移動速度と各画像形成部100における転写ローラ3の位置間の距離を考慮して、記録材P上に形成される各色のトナー像の位置が一致するタイミングで各画像形成部100での画像形成・転写プロセス・記録材Pの搬送を行う。そして、記録材Pが各画像形成部100を通過する間に記録材P上に各色のトナー像が転写される。

近年多色画像形成装置は小型化のために感光ドラムの径と間隔が非常に小さくなってきているため、帯電前の除電を行う露光手段を設置するスペースが非常に限られてきている。従来のようなライトガイドを画像形成部100の枠体109と転写ベルト1で挟まれた空間に設置する事は、搬送する転写材Pとの間隔が狭すぎて非常に困難である。そのため、本実施例ではライトガイドは設けず、図２に示すように、帯電前露光手段10を、感光ドラム101、転写ベルト１、感光ドラムのシャッター106、画像形成部100の枠体109で囲まれた部分を側方から照射する角度に設置している。帯電前露光手段10の光が感光ドラム101に横から直接照射する構成となっている。

次に、帯電前露光手段10について説明する。図３は、図２に示す画像形成部100を転写ローラ3側から感光ドラム101側へ向かって見た概略斜視図である。本実施例では、帯電前露光手段10YとしてLEDを用いている。このLEDの特性としては、感光ドラムの感光波長域内にピーク波長があり、指向角が絞られており、光度も大きいものが望ましい。本実施例では、東芝製のTLRE20TP型のLEDを用いた。このLEDはピーク波長が630nmで、指向角が7度と非常に狭く、光度は7000mcdという非常に高いものである。そのため、特別な集光手段を設ける事無しに、感光ドラムの長手全域を良好に照射することが可能である。

第1画像形成部100Yの帯電前露光手段10Yの光軸は、感光ドラム101Yの回転軸と平行に設定されており、帯電前露光手段10Yの光束は感光ドラム101上の転写ニップ下流側のエリアL1Yに照射される。帯電前露光手段10Yの光は、隣接する下流の第2画像形成部100Mの感光ドラム101M上の転写ニップ上流側のエリアを照射してしまうと、転写前のトナー像の「飛び散り」といった画像不良を引き起こすため、極力遮光する必要がある。本実施例では、本来プロセスカートリッジを取り外したときに感光ドラム101Yを遮光するシャッター部材106Yが帯電前露光手段10Yの光を遮る構造となっている。このシャッター部材106Yにより、帯電前露光手段10Yが通常の光量であれば「飛び散り」は発生しないが、光量が強い場合には漏れ光が生じ、漏れ光が転写ベルト1や記録材Pや装置内で反射して隣接する下流の第2画像形成部100Mの感光ドラム101Mに照射され易い。特に飛び散ったトナーが目立ちやすいブラックトナーの場合は「飛び散り」が顕在化するため、図２では不図示の第4画像形成部の上流に隣接する第3画像形成部の感光ドラムに隣接する帯電前露光手段の光量を設定する際は注意を要する。

帯電前露光手段10の光量設定について本実施例では、図４に示すように、帯電前露光手段であるLEDの前に、光量規制部材110を設けて調整を行った。光量規制部材の開口面積を調整することで、光量を調整することが出来ると同時に、LEDから周囲への光の拡散を抑制する効果も得られる。図５は、光量規制部材110をLEDの光軸の正面から見た模式図である。最大の光量に設定する場合は図中(a)に示す形状のように最大の開口面積とし、光量を落とす場合は図中(b)に示す形状のように開口面積を狭めるといったように、光量規制部材110の開口部の面積を調整することで光量を調整することができる。なお、光量調整で開口部の面積を小さくする際、光量規制部材110の開口部において、隣接する下流の画像形成部100の感光ドラム101に近い箇所を遮光するように開口部を狭めると、隣接する画像形成部100の感光ドラム１０１への漏れ光をより効果的に抑制することができる。帯電前露光手段10であるLEDの光量の設定は、入力する電流値を調整する方法で行ってもよい。また、ＬＥＤの発光輝度が異なるものを用いても良い。

次に、本発明の特徴である帯電前露光手段10の光量設定と画像不良との関係について説明する。まず帯電前露光量と「横白スジ」および「飛び散り」の関係について、第1から第4画像形成部の帯電前露光量を振りながら実際に各色イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの画像を出力してその変化を調べた。この時、帯電前露光量は、各画像形成部とも同一の値に揃えて変化させた。「横白スジ」については、各色の25％濃度のハーフトーン画像をそれぞれ20プリントし、出力された画像における「横白スジ」レベルを目視により次の３段階に分ける評価を行った。一方、「飛び散り」については、各色の文字が入ったテキスト画像を20プリントし、出力された画像における「飛び散り」レベルを目視により次の３段階に分ける評価を行った。表中の評価記号に関し、「○」は「横白スジ」もしくは「飛び散り」といった画像不良が確認されなかったことを示し、「△」は画像不良の発生が確認されたものの発生率、発生レベルとも許容レベルであったことを示し、「×」は画像不良の発生が確認され、許容出来ないレベルであったことを示す。

帯電前露光量は、アドバンテスト製オプティカルパワーメーターTQ8210を用い、帯電前露光手段10から最も遠い感光ドラム101表面上でパワーメーターの受光部を帯電前露光手段10に正対させて測定した値（μW）を用いた。この結果を表１に示す。

「横白スジ」のレベルは、帯電前露光量を増加させて行くに従って良化していく。そして100μＷから160μＷにかけて同一の帯電前露光量で比較した場合、ブラックの「横白スジ」は他色のイエロー、マゼンダ、シアンよりもワンランク悪く見えることが判明した。これは、「横白スジ」発生部はトナーが載らずに記録材の下地の色が見えてしまう現象であり、一般的な用紙の色である白色では、４色の中ではブラック画像で最もコントラストが高くなるため、ブラックは他色よりも目立ち易くなると考えられる。

「飛び散り」のレベルは、「横白スジ」とは逆に帯電前露光量を増加させて行くに従って悪化していく。そして130μＷから160μＷにかけて同一の帯電前露光量で比較した場合、ブラックの「飛び散り」は他色のマゼンダ、シアンと比較して最も悪く見えることが判明した。「飛び散り」は、トナーが非画像部の記録材の下地が見える領域に散ってしまう画像不良であり、「横白スジ」と同様の理由でブラックが目立ち易くなると考えられる。一方、イエローに関しては、帯電前露光量に関わらず、「飛び散り」の発生は無かった。この理由として、「飛び散り」は上流側の画像形成部の帯電前露光手段からの漏れ光により発生するものであるが、搬送方向最上流に位置するイエローの第１画像形成部では、上流に隣の画像形成部の帯電前露光手段が存在しないため、漏れ光の影響を全く受けないためである。また、イエロートナー自身、紙とのコントラストが小さく、仮に飛び散ったとしても他色のトナーより目立ち難いといったことも寄与していると考えられる。

以上の結果より、帯電前露光量の設定に対し、「横白スジ」と「飛び散り」は相反する関係にあるため、全部の画像形成部の帯電前露光量が同一設定であると、「横白スジ」と「飛び散り」が両立できないことが分かる。

そこで、第1から第３画像形成部と、第４画像形成部に分けて考える。表1より、第1から第3画像形成部の帯電前露光量は、イエロー、マゼンダ、シアンの「横白スジ」を許容レベル内に抑制するためには100μW以上に設定する必要があり、一方、マゼンダ、シアン、ブラックの「飛び散り」を許容レベル内に抑制するには130μW以下に設定する必要があることが分かる。そして、第4画像形成部の帯電前露光量は、ブラックの「横白スジ」を許容レベル内に抑制するために、160μW以上に設定する必要がある。なお、搬送方向最下流に位置するブラックの第4画像形成部の帯電前露光手段においては、仮に強い漏れ光が発生したとしても、下流に画像形成部が存在しないため、他の画像形成部の「飛び散り」に影響を及ぼさないので、帯電前露光量の上限側に制約は無く、他の画像形成部よりも帯電前露光量の設定に自由度がある。

そこで、第1から第3の画像形成部を100から130μＷの範囲で、最下流の第4の画像形成部の帯電前露光量を160μW以上に、変化させて、「横白スジ」と「飛び散り」の評価を行った。この結果を表２に示す。

表２より、いずれの帯電前露光量の組合わせにおいても「横白スジ」は許容レベル以上に抑制されていることが分かる。一方、「飛び散り」についても、イエロー・マゼンダ・シアンの第1から第3の各画像形成部の前露光の光量を比較的小さく設定できたため、「飛び散り」レベルを許容レベルに抑制できていることが分かる。このように、ブラックの画像形成を最下流の第4画像形成部とし、かつ第4画像形成部の帯電前露光を第1〜第3画像形成部よりも大きくすることで、「横白スジ」防止と「飛び散り」防止の両立を図ることができる。

本実施例においては、第１から第3画像形成部の帯電前露光量については同一の設定としたが、これに限るものではなく、第4画像形成部の帯電前露光量を超えない範囲で個別に調整しても良い。

以上のようにシングルパス方式のカラー画像形成装置において、最下流に位置する画像形成部の帯電前露光量を他の部よりも大きくすることにより、感光ドラム上の電位履歴による「横白スジ」防止しつつ、上流の画像形成部の前露光からの漏れ光による「飛び散り」を最小限に防止することができるので、比較的簡易な構成で高品位な画像を得ることができる。また「横白スジ」や「飛び散り」が他色に比べて目立ちやすいブラックの画像形成部を最下流に位置させることで、前述の効果をより効果的に実現することができる。

本発明の第２の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の構成は図１から図５に示した実施例１の構成と同様である。実施例１と同様の構成・作用をするものは同一の番号を付し説明は略す。

本実施例の画像形成装置の特徴は、フルカラー画像形成モードの時よりもプロセス速度が速いモノクロ画像形成モードを有していることである。一般に画像形成装置のプロセス速度は定着性で律速となることが多く、4色のトナーを使うフルカラー画像に対してモノクロ画像はブラックのトナー1色のみであり、モノクロ画像の単位面積あたりのトナー量はフルカラー画像に比べて少なくて済むため、モノクロ画像形成モードのプロセス速度は比較的容易に速めることができる。本実施例の画像形成装置では、フルカラー画像形成時のプロセス速度は実施例１と同様に120mm/secとし、1分間にA4サイズ紙20枚のフルカラー画像出力を達成しているが、モノクロ画像形成モード時のプロセス速度を150mm/secに速め、1分間にA4サイズ紙25枚のモノクロ画像出力を達成している。

本実施例の構成では、ブラックの第4画像形成部は、画像形成モードに応じて2つのプロセス速度で動作することになる。そこで、モノクロ画像形成モード時の「横白スジ」を許容レベル内に抑制できる帯電前露光量を調べるため、第4画像形成部をプロセス速度150mm/secで動作させて、帯電前露光量を変化させながらブラックの「横白スジ」レベルの変化を実施例１と同様に調べた。この結果を表３に示す。また合わせて、フルカラー画像形成モード時のプロセス速度である120mm/secの結果も表３に示した。

表３より、モノクロ画像形成モードのプロセス速度である150mm/secで「横白スジ」を許容レベル内に抑制するには、帯電前露光量は220μW以上に設定する必要があることが判明した。これは、同一の帯電前露光量においてはプロセス速度が速い分、感光ドラム表面における単位面積あたりの帯電前露光量が減少するためである。

そこで本実施例では、表３に示したモノクロ画像形成モード時の「横白スジ」防止の観点から、第4画像形成部の帯電前露光量は220μＷもしくは250μＷ以上とした。また本実施例の画像形成装置では、実施例1と同様に、ブラックの第4画像形成部は他の画像形成部に対し最下流に配置してあるため、帯電前光量を大きくしても下流の画像形成部の「飛び散り」を悪化させるといった弊害が発生しない。また、第１から第３画像形成部の帯電前露光量は、実施例１におけるフルカラー画像形成モード時の「横白スジ」および「飛び散り」防止の観点から、実施例１と同様に100もしくは130μＷとした。以上に述べた各画像形成部の帯電前露光量の設定を組合わせて、「横白スジ」と「飛び散り」を実施例１と同様の方法で評価した。この結果を表4に示す。

フルカラー画像形成モード時において、第1から第3画像形成部の帯電前露光量は実施例1と同一設定であるため、イエロー、マゼンダ、シアンの各「横白スジ」は、実施例1同様に許容レベル内に抑制できている。またブラックの「横白スジ」も、第4画像形成部の帯電前露光量を大きくしたので、実施例１よりもさらに効果的に発生の無いレベルに抑制できている。一方、「飛び散り」は、漏れ光が他の画像形成部に影響を及ぼさない最下流の第4画像形成部の帯電前露光量のみを大きくしただけなので、全色ともレベルの悪化は無く、実施例１同様に許容レベル内に抑制することが出来ている。

モノカラー画像形成モード時においては、帯電前露光量を増やした結果、モノカラー画像形成モード時にプロセス速度をより早くした場合においてもブラックの「横白スジ」レベルを全て許容レベル内に抑制することができた。なお、モノクロ画像形成モード時は、上流に位置する第1から第3画像形成部の帯電前露光は行わないため、基本的にブラックの「飛び散り」の懸念は無い。

以上のように、モノクロ画像形成モードのプロセス速度がフルカラー画像形成モードよりも速いシングルパス方式のカラー画像形成装置において、本発明により「横白スジ」や「飛び散り」といった画像不良を効果的に抑制することが可能となり、比較的安価で容易な構成で画像品質を低下させることなく生産性を向上させた画像形成装置を提供できる。

本発明の第３の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の構成は図１から図５に示した実施例１の構成と同様である。実施例１と同様の構成・作用をするものは同一の番号を付し説明は略す。

本実施例の画像形成装置の特徴は、最下流に位置する第4画像形成部における感光ドラム101Kの感光層の膜厚を、他の画像形成部よりも厚く設定することを特徴とする。帯電前露光により感光ドラム101の表面電位の履歴による「横白スジ」は防止できる。しなしながら、帯電前露光の光量が大きいほど、より0Ｖ近傍に一様に馴らされた暗部電位から感光ドラム101表面を再帯電することになるため、必要な帯電電流が増加する。その結果、第4画像形成部の感光ドラム101Ｋの表面に設けられた感光層が削れ易くなり、感光ドラム101Ｋの寿命を早めてしまう問題がある。

本実施例の感光ドラム101の層構成について、図６を用いて説明する。図６(a)は、本実施例の有機光感光体を用いた感光ドラム101の層構成を示す概略断面図である。感光ドラム101は、アルミニウムやステンレス等からなる導電性支持体201上に積層型感光層204を形成している。積層型感光層204は、電荷発生層202と電荷輸送層204で構成される。電荷発生層202は、フタロシアニン等の電荷発生材料をバインダー樹脂中に分散させたもので、光が照射されると正負の電荷が発生する機能を有する。電荷輸送層203は、トリアリールアミン系化合物などの電荷輸送材料をバインダー樹脂中に分散させたもので、先の電荷発生層202で発生したプラス電荷のみを輸送する機能を有する。図６(b)に示すように、電荷発生材料と電荷輸送材料とを一つのバインダー樹脂中に分散させて単層の感光層204を形成しても良い。

帯電電流により削れていくのは感光層204であるので、第４画像形成部における感光層204の膜厚を、他の画像形成部の感光ドラム101Y・101M・101Cよりも厚く設定する。積層型感光層の場合、特に最表層の電荷輸送層203が削れ易いので、この層を厚くすると良い。

感光層204の膜厚アップ量は一義的に決定されるものではなく、装置構成、前露光の照射強度、帯電バイアス、感光ドラムの材質、プロセス速度、使用環境等によって変化するため、これらを考慮して決定する必要がある。

以上のようにシングルパス方式のカラー画像形成装置において、帯電前露光量が最も大きい最下流の画像形成部における感光体の感光層の膜厚を他の画像形成部よりも厚く設定することにより、感光ドラムの寿命を短くすることなく、「横白スジ」や「飛び散り」といった画像不良を防止でき、比較的容易な構成で高品位な画像を得ることができる。

本実施例では、中間転写体方式を用いた画像形成装置における、本発明の適用例を示す。

図８は、本実施例のカラー画像形成装置の構成を示す概略断面図である。なお、上記した実施例１〜３と同一機能を有する部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施例では、４つの各感光ドラム上に形成された各色のトナー像を中間転写体としての中間転写ベルト上に順次重ね合わせ、２次転写部にて一括して記録材上に転写する構成のカラー画像形成装置に、実施例１〜３で述べた発明を適用したものである。また、フルカラー画像形成時のプロセス速度は実施例２と同様に120mm/secとし、1分間にA4サイズ紙20枚のフルカラー画像出力を達成しているが、モノクロ画像形成モード時のプロセス速度を150mm/secに速め、1分間にA4サイズ紙25枚のモノクロ画像出力を達成している。

中間転写ベルト31は、駆動ローラ6、２次転写対向ローラ7、2本のテンションローラ8・9により張架され、図中の矢印Aで示す方向に回転駆動される。中間転写ベルト31の周面には異なる色の画像形成部100Y(イエロー)・100M（マゼンダ）・100C（シアン）・100K（ブラック）が、搬送方向に対し上流から順に垂直方向に直列配置されている。ここでは、これらの画像形成部を中間転写ベルト31の移動方向に対し上流からそれぞれ第1、第2、第3、第4画像形成部と称すこととする。本発明では、ブラックの画像形成部を最下流に配置されている第４画像形成部100Ｋとしたことを特徴の1つとしている。

各画像形成部100は、像担持体としての感光ドラム101を有し、感光ドラム101は中間転写ベルト31を介して転写手段としての１次転写ローラ3に当接され、１次転写部を形成している。また、２次転写対向ローラ7は、中間転写ベルト31を介して２次転写ローラ30と当接され、２次転写部を形成している。

また、中間転写ベルト31の外側の２次転写対向ローラ7近傍には、中間転写ベルト31表面に残った２次転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置32が設置されている。また、２次転写部の記録材Ｐの搬送方向下流側には、定着装置20が設置されている。

各感光ドラム101Y・101M・101C・101K上に形成されたトナー像はそれぞれに配置された１次転写ローラ3Y・3M・3C・3Kにおいて重畳転写され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を各１次転写部にて順次重ね合わせて、フルカラーのトナー像を中間転写ベルト31上に形成する。

そして、中間転写ベルト31上のフルカラーのトナー像先端が２次転写部に移動されるタイミングに合わせて、記録材Pを２次転写部に搬送して、この記録材Ｐに、図不示の手段により２次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された２次転写ローラ30によりフルカラーのトナー像が一括して２次転写される。フルカラーのトナー像が形成された記録材Ｐは定着装置20に搬送されて、フルカラーのトナー像を加熱、加圧して記録材Ｐ表面に熱定着した後に外部に排出して、一連の画像形成動作を終了する。

次に、本発明の特徴である帯電前露光手段10の光量設定と画像不良との関係について説明する。実施例１〜３においては、「横白スジ」および「飛び散り」を用いて説明した。これは静電吸着搬送ベルトを用いたカラー画像形成装置においては、「横白スジ」が光量の小さい場合における画像不良として、発生のし易い画像不良であったからである。本実施例においては、１次転写部における記録材Pの搬送がないため、感光ドラム101と転写ローラ3が接触しないエアギャップ領域は発生しない。よって、「横白スジ」の発生は無い。

しかしながら、転写後の感光体ドラム電位の違いを帯電手段によって均一にしきれないことに起因する所謂「転写メモリ」については、帯電前露光の光量が小さい場合には同様に発生じやすくなってしまう。

一方で、実施例１〜３において説明した、「飛び散り」においては、実施例１〜３と同様の理由により帯電前露光の光量が大きい場合に発生しやすくなってしまう。

よって、本実施例のように、中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置においても本発明を適用することができ、同様の効果が得られる。

以下に、本実施例における発明の効果について説明する。

まず帯電前露光量と「転写メモリ」および「飛び散り」の関係について、第1から第4画像形成部の帯電前露光量を振りながら実際に各色イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの画像を出力してその変化を調べた。この時、帯電前露光量は、各画像形成部とも同一の値に揃えて変化させた。「転写メモリ」については、メモリ評価用の画像を20枚プリントし、出力された画像における「転写メモリ」レベルを目視により次の３段階に分ける評価を行った。一方、「飛び散り」については、各色の文字が入ったテキスト画像を20プリントし、出力された画像における「飛び散り」レベルを目視により次の３段階に分ける評価を行った。表中の評価記号に関し、「○」は「転写メモリ」もしくは「飛び散り」といった画像不良が確認されなかったことを示し、「△」は画像不良の発生が確認されたものの発生率、発生レベルとも許容レベルであったことを示し、「×」は画像不良の発生が確認され、許容出来ないレベルであったことを示す。

帯電前露光量は、実施例１と同様の方法で測定した値（μW）を用いた。この結果を表５に示す。

「転写メモリ」のレベルは、実施例１〜３と同様に、帯電前露光量を増加させて行くに従って良化し、ブラックは他色のイエロー、マゼンダ、シアンよりもワンランク悪く見える傾向にあった。

また、「飛び散り」のレベルについても実施例１〜３と同様に帯電前露光量を増加させて行くに従って悪化し、ブラックは他色のマゼンダ、シアンと比較してワンランク悪く見える傾向にあった。

以上の結果のとおり、帯電前露光量の設定に対し、「転写メモリ」と「飛び散り」は相反する関係にあるものの、全部の画像形成部の帯電前露光量を130μWとすることで、「転写メモリ」と「飛び散り」が許容範囲以内となることが分かる。ただし、依然として軽微な発生比率、軽微な画像不良レベルでは発生してしまっている事が分かる。

本実施例においては、実施例２と同様に、ブラックの第4画像形成部は、画像形成モードに応じて2つのプロセス速度で動作する。

モノクロ画像形成モード（プロセス速度150mm/sec）時の「転写メモリ」と、フルカラー画像形成モード時のプロセス速度である120mm/secの結果を表６に示す。

表６より、モノクロ画像形成モードのプロセス速度である150mm/secで「転写メモリ」を許容レベル内に抑制するには、帯電前露光量は160μW以上に設定する必要があることが判明した。これは、同一の帯電前露光量においてはプロセス速度が速い分、感光ドラム表面における単位面積あたりの帯電前露光量が減少するためである。逆に、先述のフルカラー画像形成モードにおける帯電前露光量を130μWでは、モノクロ画像形成モードでの「転写メモリ」を許容レベル内にできない。

そこで本実施例では、表６に示したモノクロ画像形成モード時の「転写メモリ」防止の観点から、第4画像形成部の帯電前露光量は160μＷもしくは220μＷ以上とした。本実施例の画像形成装置においても、実施例１〜３と同様に、ブラックの第4画像形成部は他の画像形成部に対し最下流に配置してあるため、帯電前光量を大きくしても下流の画像形成部の「飛び散り」を悪化させるといった弊害が発生しない。また、第１から第３画像形成部の帯電前露光量は、実施例１におけるフルカラー画像形成モード時の「転写メモリ」および「飛び散り」防止の観点から、実施例１〜３と同様に100もしくは130μＷとした。以上に述べた各画像形成部の帯電前露光量の設定を組合わせて、「転写メモリ」と「飛び散り」を実施例２と同様の方法で評価した。この結果を表７に示す。

表７に示すように、本発明を用いることで、フルカラー画像形成モード時においても、モノカラー画像形成モード時においても、「転写メモリ」と「飛び散り」が許容範囲以内、さらには全く発生なしとすることができた。

以上のように、中間転写体方式を用いた画像形成装置においても、本発明を適用することにより「転写メモリ」や「飛び散り」といった画像不良を効果的に抑制することが可能となり、比較的安価で容易な構成で画像品質を低下させることなく生産性を向上させた画像形成装置を提供できる。

本発明の第１の実施例に係る画像形成装置を説明する横断面模式図。 本発明の第１の実施例に係る画像形成部近傍を説明する横断面模式図。 本発明の第１の実施例に係る画像形成部近傍を説明する概略斜視図。 本発明の第１の実施例に係る画像形成部近傍を説明する概略斜視図。 本発明の第１の実施例に係る光量規制部材の開口部を説明する模式図。 本発明の第３の実施例に係る感光体の層構成を説明する断面模式図。 従来の画像形成装置における「横白スジ」の発生メカニズムを説明する図。 本発明の第４実施例に係る画像形成装置を説明する横断面模式図。

符号の説明

1 転写ベルト（静電吸着搬送ベルト）
3 （１次）転写ローラ（転写手段）
4、16 バイアス電源
5 吸着ローラ
6 駆動ローラ
7 吸着対向ローラ
8、9 テンションローラ
20 定着器
30 ２次転写ローラ
31 中間転写ベルト（中間転写体）
32 ベルトクリーニングブレード
P 記録材（転写材）
10 LED（帯電前露光手段）
100Y、100M、100C、100K 第1、第2、第3、第4画像形成部
101 感光ドラム（像担持体）
102 帯電ローラ（帯電手段）
103 露光光学系（露光手段）
104 露光手段からの走査光
105 現像ローラ（現像手段）
106 シャッター部材
107 クリーニングブレード（クリーニング手段）
108 廃トナー容器
109 プロセスカートリッジの枠
110 光量規制部材
L1Y、L1M 第1、第2画像形成部の感光ドラム上の前露光照射される領域
201 導電性支持体
202 電荷発生層
203 電荷輸送層
204 感光層

Claims (4)

1. 異なる色のトナー像を形成する少なくとも２つ以上の画像形成部を有し、前記画像形成部は、少なくとも像担持体と、前記像担持体を所定の極性に帯電する帯電手段と、帯電された前記像担持体を露光して画像情報に応じた静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として顕像化させる現像手段と、前記トナー像を転写材もしくは中間転写体に転写する転写手段と、前記像担持体の回転方向に対して前記転写手段の下流側に設けられ、転写材もしくは中間転写体への転写後に前記像担持体上に残留している転写残トナーを除去するクリーニング手段とで構成され、前記像担持体の回転方向に対して転写手段の下流側で、かつクリーニング手段の上流側に前記像担持体を露光する帯電前露光手段を備えた画像形成装置において、転写材搬送方向もしくは画像形成部における中間転写体移動方向において最下流に位置する画像形成部の前記帯電前露光手段からの前記像担持体上に照射される光量は、他の画像形成部よりも大きいことを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 転写材搬送方向もしくは画像形成部における中間転写体移動方向において最下流に位置する画像形成部は、ブラックのトナー像を形成するブラック画像形成部であ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。
3. 少なくとも２つ以上の画像形成部を用いて、第１のプロセス速度で、少なくとも２つ以上の像担持体上に形成されたそれぞれの現像剤像を転写材もしくは中間転写体に転写する第１の画像形成モードと、ブラック画像形成部以外の像担持体上に現像剤像を形成することなく、前記第１のプロセス速度よりも速い第２のプロセス速度で、ブラック画像形成部の像担持体上に形成された現像剤像を転写材もしくは中間転写体に転写する第２の画像形成モードを有することを特徴とする請求項２に記載のカラー画像形成装置。
4. 前記像担持体は導電性部材からなる基材の外周面に有機感光体からなる感光層を有する回転体であって、転写媒体移動方向に対し最下流に位置する画像形成部における像担持体の前記感光層の膜厚は、他の画像形成部よりも厚いことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカラー画像形成装置。

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