JP2006220800A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中抜け現象の発生し易い文字・線画において、転写部で掛かる機械的な圧力を分散させることができ、中抜け現象の発生を防止することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】像担持体に対し、帯電、露光により静電潜像を形成し、帯電されたトナーを現像するための複数の着色トナーと、無色トナーを充填した複数の現像器を有し、無色トナーは着色トナーよりも先に像担持体に画像形成される画像形成装置において、無色トナーの画像域は、着色トナーの画像情報により、着色トナー像の非画像域において、その画像範囲を制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、像担持体上に形成したトナー像を一旦、中間転写ベルトに静電的に転写した後、中間転写ベルトから転写材に転写同時定着する画像形成装置に関するものであり、例えば電子写真方式或は静電記録方式の画像形成装置等に好適に応用し得る。

従来の電子写真方式の複数色又はフルカラーの画像形成装置として、近年では各色毎に応じて感光ドラムを１列に複数配置し、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（中間転写ベルト）上に順次重ね合わせてカラー画像を形成し、記録紙に一括で転写する、中間転写方式の画像形成装置が提案されている。

この中間転写方式では感光ドラム周囲に配置された帯電手段、露光手段、現像手段により感光ドラム上にトナー画像を形成し、一次転写部において転写手段により中間転写ベルトに静電的に転写する。カラー画像を形成する場合には、中間転写ベルトにトナー像を順次転写していくことで中間転写ベルト上にフルカラー画像を形成することができる。

中間転写ベルトに転写されたトナー像は、中間転写ベルトの回転により二次転写部に搬送され、記録媒体に二次転写される。このとき、一次転写部、二次転写部において、特に文字画像、或は線画像で且つその画像濃度が高い場合に、文字画像或は線画像の一部が転写されない『中抜け』と言われる問題が発生する場合がある。この中抜け現象は、文字・線画像がベタ画像に対して一次転写部、或は二次転写部のニップ内で機械的圧力を受けたときに、圧力を集中的に受けるために発生する現象であることが知られている。

この中抜け現象は、トナーの凝集度が高い、トナー像の高さが高い（＝載り量が多い）、画像幅が細い場合により不利な条件となることが知られている。

又、近年ではクリアトナーを使用することで定着前のトナー載り量を均一にすることで定着後の光沢度を上げる特許文献１に記載された技術が提案されている。

更に、特許文献２のように、クリアトナーをカラートナーに先立って感光体に画像形成して、被転写体に転写する際に、感光体とトナー像との付着力を小さくするような技術が提案されている。

特開平７−２４８６６２号公報 特開２００２−１８２４３８号公報

上記特許文献１の提案においては、定着後の光沢度を上げる効果を述べているが、定着前のトナー載り量を均一化する＝転写部におけるトナー載り量を均一化することができるのであれば、転写部におけるトナーの載り量は均一になるため、機械的な圧力を分散する効果は得られ、中抜け現象に対して有効の手段ともなり得る。

しかし、本提案においては、有色トナーの非画像域だけでなく、画像域に対してもクリアトナーが画像形成されるため、クリアトナーは常に全画像域に画像形成されることになる。

その結果、クリアトナーの消費量が他の着色トナーと比較して格段に多く、コストが高くなる問題や、クリアトナーカートリッジが頻繁に空になるため、ユーザーにトナーカートリッジの交換を頻繁に行わせなければならず、ユーザーの手を煩わせることになる。

又、特許文献２では、ビジネス文書、文字画像においては、先立って画像形成されたクリアトナーに重ねるように高濃度（＝高い載り量）のカラートナーが現像・転写されることになる。よって、転写部においては、カラートナーにクリアトナーが足された高さのトナー像が搬送されてくるため、カラートナーだけの時よりも多くの機械的圧力を受けることになる。つまりは、中抜け現象にとって、不利な条件となる。

更に、特許文献２に記載されているように、感光体から被転写体への転写時に感光体とトナー像との付着力を小さくすることができ、それが中抜け現象に対しても効果があったとしても、中間転写体を使用した形においては、二次転写部で被転写体である転写紙側に離形性の良いクリアトナーが、中間転写体側にはカラートナーが付着しているため、中抜け現象が生じ易い状況となる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、中抜け現象の発生し易い文字・線画において、転写部で掛かる機械的な圧力を分散させることができ、中抜け現象の発生を防止することができる画像形成装置を提供することにある。

上記課題は、像担持体に対し、帯電、露光により静電潜像を形成し、帯電されたトナーを現像するための、複数の着色トナーと、クリアトナーを充填した複数の現像器を有し、クリアトナーは着色トナーよりも先に像担持体に画像形成される画像形成装置において、クリアトナーの画像域は、有色トナーの画像情報により、有色トナー像の非画像域において、その画像範囲を制御することを特徴とする画像形成装置によって解消される。

本発明によれば、中抜け現象の発生し易い文字・線画において、転写部で掛かる機械的な圧力を分散させることができ、中抜け現象の発生を防止することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る画像形成装置（本実施の形態では、電子写真方式のインライン型のフルカラー画像形成装置）を示す概略構成図である。この画像形成装置は、中間転写体を用いた電子写真画像形成装置である。以下、本発明の画像形成装置について詳しく説明する。

画像形成装置本体内には矢印Ｘ方向に走行する無端状の中間転写体８１が配設している。この中間転写体８１は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等のような耐熱性誘電体樹脂によって構成されている。本実施の形態では、体積抵抗率１×１０⁹Ω・ｃｍ（ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用し、印加電圧５００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃ）、厚みｔ＝８０μｍの導電性ポリイミドシームレスベルトを採用したが、他の材料、体積抵抗率及び厚みのものでも構わない。又、表層に弾性層、或は離型層が必要な場合には、フッ素ゴム、シリコーンゴム等と２層構成にすることも可能である。

給紙カセット６０から取り出された記録紙Ｐは、ピックアップローラ３０を経て上述の搬送ローラ２８に供給され、更に同図左方に搬送される。

中間転写ベルト８１の上方には、ほぼ同構成の５個の画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅが直列状に配置されている。画像形成部Ｐａを例に図２を用いて説明する。

画像形成部Ｐａは、回転可能に配置されたドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と言う）１ａを備えている。感光ドラム１は、アルミニウム等の導電性基体１ｂと、その外周に形成された光導電層１ａを基本構成とする円筒状の電子写真感光体である。その中心には支軸１ｃを有し、この支軸１ｃを中心として矢印Ｒ１方向に、不図示の駆動手段によって回転駆動されるようになっている。

感光ドラム１ａの周囲には、一次帯電器２ａ、現像器４ａ等のプロセス機器が配置されている。一次帯電装置２は、感光ドラム１表面に接してこの表面を所定の極性、電位に一様均一に帯電するものであり、全体としてローラ状に構成されている（以下、「帯電ローラ２」と言う）帯電ローラ２は、中心に配置された導電体ローラ（芯金）２ａと、その外周に形成された導電層２ｂとから成り、芯金２ａの両端部が不図示の軸受部材によって回転自在に支持されるとともに、感光ドラム１に対して平行に配置されている。これら両端部の軸受部材は不図示の押圧手段によって感光ドラム１向けて付勢されており、これにより、帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に所定の押圧力を持って圧接されている。

帯電ローラ２は、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ローラ２の芯金２ａには、電源１０に接続された電気接触子に接触されている。帯電ローラ２は、電源１０によってバイアス電圧が印加され、これにより、感光ドラム１表面を一様均一に接触帯電するようになっている。

露光手段３の下流側に配置された現像器４は、二成分現像剤１１９を収容した現像容器１１６を有し、その容器１１６の感光ドラム１０１に面した開口部内に現像スリーブ１１１が回転自在に設置され、現像スリーブ１１１内には現像スリーブ１１１上に現像剤を担持させるマグネットローラ１１２が、現像スリーブ１１１の回転に対して非回転に固定配置されている。

現像容器１１６の現像スリーブ１１１の上方位置には、現像スリーブ１１１上に担持された現像剤を規制して薄層の現像剤層に形成する規制ブレード１１５が設置されている。現像容器１１６内の奥側には、その略下半部に仕切り壁１１７により区画された現像室Ｒ1 及び撹拌室Ｒ２が設けられ、その上方の略上半部には補給用のトナー１１８を収容した補給室Ｒ３が設けられている。補給室Ｒ３の下端部内には、トナー１１８を補給する補給ローラ１２０が設置されている。現像剤１１９はトナーと磁性体であるキャリアとを主体として成っており、トナーは負帯電性であり、キャリアは正帯電性である。

先ず、現像スリーブ１１１の回転に伴いマグネットローラ１１２の磁極Ｎ２によって現像室Ｒ１内の現像剤が汲み上げられ、現像スリーブ１１１上に担持される。その現像剤は、マグネットローラ１１２の回転により搬送され、それまでの搬送過程においてトナーが負に帯電されると共に、現像剤が現像スリーブ１１１に対し垂直に配置された規制ブレード１１５により規制され、薄層の現像剤層に形成される。

薄層の現像剤層に形成された現像剤は、感光ドラム１０１と対向した現像領域へ搬送されると、マグネットローラ１１２の現像領域に位置された現像主極の磁気力によって穂立ちし、現像剤の磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシで感光ドラム１の面上を擦ると共に、現像スリーブ１１１にバイアス電源１２１により現像バイアス電圧を印加することにより、磁気ブラシの穂を構成するキャリアに付着しているトナーが静電潜像の可視部（レーザ光による露光部）に付着して現像し、感光ドラム１上にトナー像が形成される。感光ドラム１の下方には、ローラ状の転写装置６（以下、「転写ローラ６」と言う）が配設されている。

転写ローラ６は、電源１１に接続された導電体ローラ軸６ａと、その外周面に円筒状に形成された導電層６ｂとによって構成されている。転写ローラ６の導電層６ｂとしては、その抵抗値が１０⁵〜１０⁸Ω・ｃｍ程度であり、単泡性或は連泡性のＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＢＲ等が望ましい。転写ローラ６は、両端部が不図示のスプリング等の押圧部材によって感光ドラム１に向けて付勢されており、これにより転写ローラ６の導電層６ｂは、所定の押圧力で感光ドラム１側に中間転写ベルトを挟み込むように圧接され転写ニップ部Ｎが形成される。

他の画像形成部Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅは、画像形成部Ｐａと同様の構成を備えており、これら画像形成Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅの異なる点は、それぞれがクリア、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する点である。

各画像形成部に配置した現像器にはそれぞれクリアトナー、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー及びブラックトナーが収納されているものとする。

クリアトナーに関しては、着色トナーに対して樹脂に着色剤が入らないことが特徴で、樹脂は着色トナーと同等のものを使用し、定着後に透明となるものが好ましい。

クリアトナーの粒径、形状に関しては、転写性、コスト等の観点から、本発明の効果を損なわない限りは、有色トナーと異なるものを使用しても構わない。

本実施の形態の系では、クリア、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーは平均粒径が６μｍの粉砕トナーを使用した。

原稿のイエロー成分色による画像信号がポリゴンミラー（不図示）等を介して感光ドラム１ａ上に投射されて静電潜像が形成され、これに現像器からイエロートナーが供給されて静電潜像がイエロートナー像となる。このトナー像が感光ドラム１ａの回転に伴って、感光ドラム１ａと中間転写ベルト８１とが当接する転写部位に到来すると、第１の転写部材６ａによって、印加される第１の転写バイアスによって、前記イエロートナー像が中間転写体８１へ転写される。イエロートナー像を担持した中間転写体８１は、画像形成部Ｐｂに搬送されると、このときまでに、画像形成部Ｐｂにおいて、前記と同様の方法で感光ドラム１ｂ上に形成されたマゼンタトナー像が前記イエロートナー像上へ転移される。

クリアトナーの画像形成は上記イエロートナーの画像形成に先駆けて行われ、原稿画像データ中の所定位置近傍の画像種類を判別する画像域判別手段により、画像が文字・線画か、写真等を含む中間調画像かの判別が行われ、原稿画像の文字・線画に関しては、そのライン太さまで判別を行い、クリアトナーの画像域が決定される。

決定された画像信号に応じて上記イエロートナー画像形成時と同様に感光ドラム上に静電潜像が形成され、現像後、中間転ベルトにクリアトナー像が転写される。

図３は本発明で使用されるクリアトナーを使用しない場合のライン画像の太さと中抜けレベルの関係を示したグラフである。グラフ中の画像太さは１ドットラインから２０ドットラインまで１ドットずつラインを太らしたもので、中抜けレベルは５段階評価で５が悪い、１が良いものとした（５段階評価中、２まで中抜けが存在する。２〜５は程度差）。

グラフに示した通り、中抜けレベルはライン太さが太くなればなるほど良くなっていることが分かる。これは、ラインが細くなればなるほど、ラインの凸部の頂点（中央部）に機械的圧力が集中し、トナー間凝集力が増大してしまうためである。逆にラインが太くなればなるほど、中央部に掛かる機械的圧力は長手方向に分散するため、中央部での機械的圧力の集中は防ぐことができる。

図中、ドット太さが１２ドットラインから中抜けレベルが１のレベルに達していることが分かる。

よって、１〜１１ドットラインの線画を１２ドットラインにまで太らせることができれば中抜け現象を防止できることから、本発明の特徴的な部分としては、クリアトナーをカラートナーの周辺に画像形成することで、カラートナー像のラインを太らせ中抜け現象を防止するものである。

よって、
・１ドットラインの画像に対しては、クリアトナーを１１ドットライン、１ドットライン近傍に画像形成させる。

・２ドットラインの画像に対しては、クリアトナーを１０ドットライン、２ドットライン近傍に画像形成させる。
というように、クリアトナー画像域が決定される。

決定された画像信号に従って、有色トナーに先立ってクリアトナーの画像形成（帯電−潜像−現像）が行われ、中間転写体上にクリアトナー像が転写される。

クリアトナー転写後に、有色トナーの画像形成が行われ、中間転写体上のクリアトナー像の非画像域に感光ドラム上の有色トナーが転写される。

このとき、一次転写部においてはＩＴＢ上のクリアトナー、感光体上の有色トナーで文字・線画は１２ドットライン以上は確保できるため、ラインに対する機械的な圧力の集中による、トナーの凝集力アップは防止することができ、結果として中抜け現象を防止することができる。

又、中間転写体から記録紙への転写が行われる二次転写部においても同様な効果が得られる。

図４は本実施の形態の系でカラートナーの周辺にクリアトナーを画像形成した場合のライン画像の太さと中抜けレベルの関係を示したグラフである。図から分かるように、中抜けレベルの悪かった１２ドットライン以下のラインに対しても中抜けレベルは改善されている。

このように、カラートナー周辺にクリアトナー像を形成することで中抜け現象を防止することができる。

本実施の形態における文字・線画は縦ラインだけではなく、横ライン・斜めラインであったとしても、本発明と同等の効果を得ることができる。

又、本実施の形態においては、インライン型のフルカラー画像形成装置で説明してきたが、本実施の形態と同様の効果が得られるならば、本実施の形態の系に制限されるものではない。

更には、本実施の形態では、クリアトナーで説明してきたが、定着後の画像で文字・線画周辺の光沢感が気になるのであれば、光沢感を抑えた白色トナーを使用しても同様の効果を得ることができる。

＜実施の形態２＞
本実施の形態は、実施の形態１に加えて、トナーの載り量に応じてクリアトナーのトナー載り量を制御しようとしたものである。

図５は５ドットライン画像形成時のトナー載り量と中抜けレベルを示したものである。図示のようにトナー載り量が増えることにより中抜けレベルが悪くなることは実施の形態１で説明した通りである。

よって、実施の形態１においては、トナーの載り量に関係無くクリアトナーを画像形成したが、本実施の形態では中抜けレベルが悪くなるトナー載り量からクリアトナーの画像形成を始めることを特徴とする。

これにより、実施の形態１に対してクリアトナーの使用量をより抑えることができる。

図より中抜けレベルは載り量０．３ｍｇ／ｃｍ²から悪くなることから、０．３ｍｇ／ｃｍ²以上の載り量の文字・線画に対してクリアトナーを使用するようにする。クリアトナーの使用量は、トナーの載り量によって制御することもでき、文字・線画の太さによってクリアトナー使用量のテーブルを持つことで、更にクリアトナーの使用量を抑えることができる。

更には、有色トナーの載り量に対するクリアトナーの載り量は１００％（有色トナーとクリアトナーが同じ載り量）に限定される訳ではなく、有色トナーの載り量の９０％から中抜けに効果があるのであれば、９０％の載り量にすることでクリアトナーの消費量を抑えつつ、本発明と同様の効果が得られる。

本発明に係る画像形成装置の概略断面図である。 本発明に係る画像形成装置の画像形成部を示した概略断面図である。 本発明の実施の形態１におけるクリアトナー使用前のライン太さと中抜けの関係を示した図である。 本発明の画像形成装置を使用した場合のライン太さと中抜けの関係を示した図である。 本発明の実施の形態２を使用した場合のライン太さと中抜けの関係を示した図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光手段
４ 現像器
６ 転写ローラ
８１ 中間転写体
Ｐａ〜Ｐｅ 画像形成部

Claims (10)

1. 像担持体に対し、帯電、露光により静電潜像を形成し、帯電されたトナーを現像するための複数の着色トナーと、無色トナーを充填した複数の現像器を有し、無色トナーは着色トナーよりも先に像担持体に画像形成される画像形成装置において、
   無色トナーの画像域は、着色トナーの画像情報により、着色トナー像の非画像域において、その画像範囲を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 第１の像担持体に対し、帯電、露光により静電潜像を形成し、帯電されたトナーを現像するための複数の着色トナーと、無色トナーを充填した複数の現像器を有し、無色トナーは着色トナーよりも先に像担持体に画像形成し、第２の像担持体上で無色トナーと着色トナーを順次重ね合わせてフルカラー画像を得る画像形成装置において、
   無色トナーの画像域は、着色トナーの画像情報により、着色トナー像の非画像域において、その画像範囲を制御することを特徴とする画像形成装置。
3. 無色トナーは、着色トナーで且つライン画像部の非画域に画像形成され、無色トナーの画像形成幅は着色トナーのライン画像幅により制御されることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 無色トナーは、着色トナーの像担持上におけるトナーの載り量に対応して、その画像形成領域を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
5. 無色トナーは着色トナーの像担持上におけるトナーの載り量又は画像幅に対応して、そのトナー載り量を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
6. 無色トナーは、透明トナーであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
7. 無色トナーは、白色トナーであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
8. ライン画像は、縦ラインであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
9. ライン画像は、横ラインであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
10. ライン画像は、斜めラインであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。

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