画像形成装置
【課題】媒体上に形成される画像のシャープさを損なわないで、像担持体としての感光体ドラムの長寿命化を図る手段を提供する。
【解決手段】感光層を被覆した像担持体を有し、異なる明度の有色の現像剤を用いて現像剤画像を形成する画像形成ユニットを複数直列に配置した画像形成装置であって、前記複数の画像形成ユニットのうち、所定の明度より高い明度の現像剤を用いる画像形成ユニットの像担持体は、他の画像形成ユニットの像担持体より膜厚の厚い前記感光層を有する。
【解決手段】感光層を被覆した像担持体を有し、異なる明度の有色の現像剤を用いて現像剤画像を形成する画像形成ユニットを複数直列に配置した画像形成装置であって、前記複数の画像形成ユニットのうち、所定の明度より高い明度の現像剤を用いる画像形成ユニットの像担持体は、他の画像形成ユニットの像担持体より膜厚の厚い前記感光層を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上に形成されたトナー画像を媒体に転写することにより媒体上に画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置としての電子写真方式のカラープリンタは、電荷輸送層の膜厚を１０μｍ〜２０μｍとした感光体ドラムを有する複数の画像形成ユニットを用紙の搬送方向に沿って直列に配置し、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーからなる各色の画像形成ユニットの感光体ドラム上に形成したトナー画像を用紙上に順次に重ね合せながら転写して用紙上にカラー画像を形成し、用紙上に転写されたカラー画像を定着器で定着して用紙にカラー画像を印刷している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような各色に対応する感光体ドラムは、一般的には生産性を高めるために同一の感光体ドラムが用いられ、各色の感光体ドラムの感光層の膜厚は同じ厚さになっている。
また、感光体ドラム上のトナー画像を用紙上に転写する際、感光体ドラム表面の電荷輸送層膜厚が薄いほどトナー画像の輪郭部のトナー飛散が起こりにくく、シャープな画像形成が可能であることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４-２１９６５４号公報（段落００１６、００２６−００３１、００４３−００４６、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、画像形成装置において、画像形成を繰返すうちに電荷輸送層が磨耗して膜厚が１０μｍ以下になると、白抜けや地肌汚れ等の画像不良を発生するので、上述した従来の技術のように、各色の感光体ドラムの電荷輸送層膜厚を同じ厚さとし、その膜厚を１０μｍ〜２０μｍとすると、各色の感光体ドラムの寿命が、全色とも短くなってしまうという問題がある。
【０００６】
また、感光体ドラムを長寿命化させるために、電荷輸送層膜厚を厚くすると画像形成ユニットの使用初期においてシャープな画像形成を実現することができないため、長寿命化を犠牲にしなければならないという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、媒体上に形成される画像のシャープさを損なわないで、像担持体としての感光体ドラムの長寿命化を図る手段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】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、感光層を被覆した像担持体を有し、異なる明度の有色の現像剤を用いて現像剤画像を形成する画像形成ユニットを複数直列に配置した画像形成装置であって、前記複数の画像形成ユニットのうち、所定の明度より高い明度の現像剤を用いる画像形成ユニットの像担持体は、他の画像形成ユニットの像担持体より膜厚の厚い前記感光層を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
これにより、本発明は、画像のシャープさを損なうことなく明度の高い現像剤を用いる画像形成ユニットの像担持体の寿命を長くすることができ、より印刷コストの低い画像形成装置を提供することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のプリンタの構成を示す説明図
【図２】実施例１の画像形成ユニットの構成を示す説明図
【図３】実施例１の感光体ドラムを示す説明図
【図４】実施例１のプリンタの制御回路を示す説明図
【図５】実施例１の感光体ドラムの電荷輸送層の膜厚を示す説明図
【図６】実施例１のシャープネスの評価パターンを示す説明図
【図７】実施例１のシャープネスのレベルを示す説明図
【図８】実施例１のシャープネスの評価結果を示す説明図
【図９】実施例２の帯電電圧供給部の構成を示す説明図
【図１０】実施例２の電荷輸送層膜厚換算テーブルを示す説明図
【図１１】実施例２の帯電電圧算出テーブルを示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照して本発明による画像形成装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１において、１は画像形成装置としてのプリンタである。本実施例のプリンタ１は、カラー画像を印刷する電子写真方式のカラープリンタである。
このプリンタ１には、図１に示すように、その装置筐体内下部に、印刷用の媒体としての用紙を収容する用紙カセット２が着脱自在に装着され、その外部の上面に、画像が印刷された用紙を集積するスタッカ３が配置され、これらの間は、図１に破線で示す、概ねＳ字状に形成された用紙搬送路４で接続されている。
【００１２】
用紙搬送路４と用紙カセット２との接続部には、用紙カセット２から用紙を用紙搬送路４へ１枚毎に分離して繰出すホッピングローラ６が設けられ、ホッピングローラ６の用紙の搬送方向（図１に矢印Ａで示す方向、用紙搬送方向という。）の下流側には、ホッピングローラ６から用紙搬送路４により搬送された用紙がレジストローラ７とこれを押圧するピンチローラ８により形成されたニップ部に到達したことを検知するレジストセンサ９が配置されている。
【００１３】
レジストローラ７の用紙搬送方向の下流側には、レジストローラ７とピンチローラ８に挟持されて搬送された用紙を搬送する、駆動ローラ１０ａとテンションローラ１０ｂの間に掛渡された搬送ベルト１０が配置され、その搬送ベルト１０の平行部の上面部には、搬送ベルト１０に沿って複数の画像形成ユニット１１が直列に配置されている。
【００１４】
これら各画像形成ユニット１１には、露光手段としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ヘッド１２が配置され、搬送ベルト１０を挟んだ各画像形成ユニット１１の反対側には、画像形成ユニット１１で形成された現像剤画像としてのトナー画像を用紙上に転写する転写手段としての転写ローラ１３が配置されている。
【００１５】
また、搬送ベルト１０の用紙搬送方向の下流側には、用紙に転写されたトナー画像を、加熱ヒータとしてのハロゲンヒータ１４ａを内蔵する定着ローラ１４による加熱および定着ローラ１４を押圧して定着ニップ部を形成する加圧ローラ１５による加圧により溶融させて用紙上に定着させる定着器１６が配置され、その用紙搬送方向の下流側には、定着器１６から排出された用紙をスタッカ３へ搬送する用紙搬送路４が配置されている。
【００１６】
本実施例のプリンタ１には、それぞれに設定された設定色、つまりブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の有色の現像剤としてのトナーを収容した４つの独立した画像形成ユニット１１ｋ、１１ｙ、１１ｍ、１１ｃが用紙搬送方向に沿ってトナー画像を形成する順に配置され、これら４つの画像形成ユニット１１はそれぞれ同一の構造であるため、以下にブラックの画像形成ユニット１１ｋについて説明する。
【００１７】
画像形成ユニット１１ｋは、図２に示すように、ＬＥＤヘッド１２ｋによる露光により表面に静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム２０ｋ、感光体ドラム２０ｋを一様に帯電させる帯電手段としての帯電ローラ２１ｋ、その感光体ドラム２０ｋの表面の静電潜像にトナーを付着させて現像する現像剤担持体としての現像ローラ２３ｋ、現像ローラ２３ｋの表面にトナーを供給する現像剤供給手段としての供給ローラ２４ｋ、現像ローラ２３ｋの表面に供給されたトナーを均一な薄層にする現像剤層規制部材としての現像ブレード２５ｋ、供給ローラ２４ｋにトナーを供給する現像剤収容器としてのトナータンク２６ｋ、感光体ドラム２０ｋの表面に残留したトナーを掻き取って除去するクリーニング部材としてのクリーニングブレード２７ｋ等で構成され、トナータンク２６ｋには、設定色であるブラックトナーが収容されている。
【００１８】
また、感光体ドラム２０ｋは、その外周面が搬送ベルト１０に接触し、搬送ベルト１０を挟んで感光体ドラム２０ｋと対向する位置には、感光体ドラム２０ｋを押圧する転写ローラ１３ｋが配置され、感光体ドラム２０ｋとの間で転写ニップ部を形成している。更に、感光体ドラム２０ｋの上方には、ＬＥＤヘッド１２ｋが対向配置されている。
画像形成ユニット１１ｙ、１１ｍ、１１ｃは画像形成ユニット１１ｋと同様の構成であるが、トナータンク２６ｙ、２６ｍ、２６ｃに収容されているトナーが、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーである点で異なる。
【００１９】
本実施例の感光体ドラム２０ｋは、図３に示すように、導電性支持体としての円筒形のアルミ素管３０ｋの外周面を、電荷発生層３１ｋおよび電荷輸送層３２からなる感光層３３ｋで被覆して構成されている。
電荷輸送層３２ｋの表面は、帯電ローラ２１ｋによって帯電された後に、ＬＥＤヘッド１２ｋによって露光されると、露光された部分のみ除電される性質をもっている。この除電された部分が静電潜像部であり、静電潜像部は現像ローラ２３ｋ上に現像ブレード２５ｋにより薄層化されたトナーによって現像される。
【００２０】
感光体ドラム２０ｙ、２０ｍ、２０ｃも感光体ドラム２０ｋと同様の構造であるが、本実施例では、図５に示すように、感光体ドラム２０ｙのみ感光層３３ｙの電荷輸送層３２ｙの膜厚が３０μｍであり、他の感光体ドラム２０ｋ、２０ｍ、２０ｃの電荷輸送層３２ｋ、３２ｍ、３２ｃの膜厚が同じ１８μｍである点で異なる。
なお、各感光体ドラム２０のアルミ素管３０の肉厚は、それぞれ１．０ｍｍであり、感光層３３の電荷発生層３１の膜厚は、それぞれ１μｍ以下、例えば０．３〜０．５μｍである。
【００２１】
本実施例の制御系は、図４に示すように、画像処理部４１、機構制御部４２、高圧制御部４３等で構成される。
画像処理部４１は、パーソナルコンピュータ等の上位装置から受信したコマンドおよび画像データを処理する部位であり、プリンタ１全体を制御している。また、画像データの解釈とピットマップヘの展開を行って、ＬＥＤヘッド１２ｋ、１２ｙ、１２ｍ、１２ｃへ送信する。
【００２２】
機構制御部４２は、画像処理部４１からの指令に従い、レジストセンサ９の出力の監視、ハロゲンヒータ１４ａへ供給する電力の制御、高圧制御部４３への各高圧出力の指示を行う。また、機構制御部４２にはフラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ等で構成される記憶部４４が接続されており、そのフラッシュメモリには制御プログラムが格納されている。
【００２３】
高圧制御部４３は、帯電電圧供給部４５、現像電圧供給部４６、供給電圧供給部４７、転写電圧供給部４８の制御を行う。また、帯電電圧供給部４５は帯電電圧を各画像形成ユニット１１の帯電ローラ２１ｋ、２１ｙ、２１ｍ、２１ｃに、現像電圧供給部４６は現像電圧を現像ローラ２３ｋ、２３ｙ、２３ｍ、２３ｃに、供給電圧供給部４７は供給電圧を供給ローラ２４ｋ、２４ｙ、２４ｍ、２４ｃにそれぞれ供給し、転写電圧供給部４８は転写電圧を転写ローラ１３ｋ、１３ｙ、１３ｍ、１３ｃに供給している。
【００２４】
以下に、本実施例のプリンタ１の画像形成時の印刷動作について説明する。
プリンタ１の画像形成部４１は、上位装置から印刷用の画像データを受信すると、機構制御部４２へ動作指示を送信して印刷動作を開始する。
機構制御部４２は、受信した動作指示を基に、ハロゲンヒータ１４ａを制御して定着器１６の温度を、トナー画像を用紙に定着可能な定着温度範囲になるように制御する。
【００２５】
定着器１６の温度が定着温度範囲になると、機構制御部４２は、搬送ベルト１０の駆動ローラ１０ａおよび各画像形成ユニット１１の駆動を開始し、これと同時に高圧制御部４３に電圧供給指令を送信して、帯電電圧供給部４５、現像電圧供給部４６および供給電圧供給部４７をオンし、画像形成ユニット１１ｋ、１１ｙ、１１ｍ、１１ｃの各ローラに所定の高電圧を供給する。
【００２６】
このときの感光体ドラム２０上へのトナー画像の形成動作について、画像形成ユニット１１ｋを例に説明する。
帯電ローラ２１ｋには−１０００Ｖの帯電電圧が供給されて、感光体ドラム２０ｋの表面を−６００Ｖに帯電させる。また、現像ローラ２３ｋには−２００Ｖの現像電圧が、供給ローラ２４ｋには−２５０Ｖの供給電圧が供給される。
【００２７】
また、トナータンク２６ｋから供給されたトナーは、供給ローラ２４ｋと現像ローラ２３ｋに強く擦られてマイナス極性に摩擦帯電する。マイナス極性に摩擦帯電したトナーは、供給電圧と現像電圧との電位差によって現像ローラ２３ｋに付着する。現像ローラ２３ｋに付着したトナーは、現像ブレード２５ｋによって均一な厚さに薄層化されて、現像ローラ２３ｋの外周面にトナー層が形成される。現像ローラ２３ｋ上に形成されたトナー層は、現像ローラ２３ｋの回転によって感光体ドラム２０ｋとのニップ部に運ばれる。
【００２８】
一方、画像処理部４１は、受信した画像データを基にＬＥＤヘッド１２ｋを駆動して感光体ドラム２０ｋの表面を露光し、露光された部分を−５０Ｖに除電して静電潜像を形成する。この静電潜像は、感光体ドラム２０ｋの回転に伴って現像ローラ２３ｋと感光体ドラム２０ｋのニップ部に運ばれる。
このとき、現像ローラ２３ｋには−２００Ｖの現像電圧が印加されているので、マイナス極性に帯電しているトナーは静電潜像との電位差によって感光体ドラム２０ｋの静電潜像部にのみ付着し、ブラックのトナー画像が現像される。
【００２９】
画像形成ユニット１１ｙ、１１ｍ、１１ｃにおいても、画像形成ユニット１１ｋと同様のトナー画像の形成動作によって、感光体ドラム２０ｙ、２０ｍ、２０ｃ上にそれぞれの設定色のトナー画像が現像される。この場合に、画像形成ユニット１１ｙは、その感光体ドラム２０ｙの感光層３３ｙの電荷輸送層３２ｙの膜厚が３０μｍと、他色の感光体ドラム２０ｋ、２０ｍ、２０ｃの電荷輸送層３２ｋ、３２ｍ、３２ｃの膜厚よりも厚いため、帯電ローラ２１ｙには−１１５０Ｖの帯電電圧を供給して感光体ドラム２０ｙの表面を−６００Ｖに帯電させている。
【００３０】
機構制御部４２は、感光体ドラム２０ｋ、２０ｙ、２０ｍ、２０ｃ上へのトナー画像の形成開始のタイミングに合わせて、ホッピングローラ６を駆動して用紙カセット２から用紙を繰出し、レジストローラ７とピンチローラ８のニップ部に用紙を搬送し、感光体ドラム２０ｋ上に形成されたトナー画像が感光体ドラム２０ｋと転写ローラ１３ｋとの転写ニップ部に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ７を駆動して用紙を転写ニップ部へ搬送する。
【００３１】
用紙が搬送ベルト１０と感光体ドラム２０ｋのニップ部に到達すると、高圧制御部４３は転写電圧供給部４８をオンして転写ローラ１３ｋに転写電圧を供給し、感光体ドラム２０ｋ上に形成されたブラックのトナー画像を用紙に転写する。感光体ドラム２０ｙ、２０ｍ、２０ｃの転写ニップ部においても同様に用紙が各色の転写ニップ部に到達するタイミングに合わせて転写電圧を供給し、それぞれ転写ニップ部においてイエローのトナー画像、マゼンタのトナー画像、シアンのトナー画像が順次に重ね合せながら転写される。
【００３２】
転写工程が終了した用紙は、引続き搬送ベルト１０により定着器１６へ搬送され、用紙が定着器１６に到達すると、既に定着温度範囲に到達している加熱ローラ１４と、これを押圧する加圧ローラ１５との定着ニップ部に挟持されて搬送され、トナー画像が用紙に定着される。定着工程が終了した用紙は、用紙搬送路４により搬送されてスタッカ３上へ排出され印刷動作が完了する。
以上のようにして、本実施例の用紙カセット２から繰出された用紙へのカラー画像の印刷動作が実行される。
【００３３】
次に、本実施例における印刷動作、特に静電潜像の現像動作と用紙へのトナー画像の転写の詳細について説明する。
本実施例では、図５に示したように感光層３３ｙの電荷輸送層３２ｙのみ膜厚が３０μｍであり、他の電荷輸送層３２ｋ、３２ｍ、３２ｃの膜厚は１８μｍであるので、感光体ドラム２０ｋ、２０ｙ、２０ｍ、２０ｃ上のトナー画像を用紙に転写するときに、画像輪郭部のシャープネスが劣化することが懸念される。このためシャープネスの劣化具合と電荷輸送層膜厚との関係を、以下のようにして評価した。
【００３４】
シャープネスの評価は、図６に示す１/６００インチ×１/６００インチのドットを、１/３００インチピッチで１/６００インチ間隔の格子状に配置した評価パターンを用いておこなった。また、感光体ドラム２０は、電荷輸送層膜厚が１２μｍ、１８μｍ、２４μｍ、３０μｍの４水準のものを用い、トナーはブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色を用いた。
【００３５】
印刷後の評価パターンのシャープネスの評価は、そのドットを顕微鏡を用いて拡大観察することにより行い、図７に示すように、転写前のドットのシャープネス状態をレベル１０、個々のドットが完全判別不能なほど画像輪郭部のシャープネスが失われている状態をレベル１として、この間を８つに区分したレベル１０〜１によって行った。
【００３６】
電荷輸送層膜厚が１２μｍ、１８μｍ、２４μｍ、３０μｍの感光体ドラム２０について、シャープネスレベルを評価した結果は、図８に示すように、トナー色に関わらず、電荷輸送層膜厚が厚いほどシャープネスが劣化することが分かった。また、本実施例の電荷輸送層膜厚１２μｍの感光体ドラム２０ｋ、２０ｍ、２０ｃのシャープネスはレベル８であるが、電荷輸送層膜厚３０μｍの感光体ドラム２０ｙのシャープネスはレベル５である。すなわち、イエローのトナー画像のみ画像輪郭部のシャープネスの劣化が大きいことが分かった。
【００３７】
なお、感光体ドラム２０上の転写前のトナー画像のシャープネスは、電荷輸送層膜厚による差は見られなかった。
ところで、上記のような拡大観察による画像輪郭部のシャープネスの劣化は、必ずしも官能評価による画質レベルとは一致しない。
【００３８】
すなわち、ブラック、マゼンタ、シアンのトナー画像においては、拡大観察による画像輪郭部のシャープネスの劣化に伴って、目視による画像のシャープネスの印象も悪化する。しかしながら、イエローのトナー画像においては、シャープネスのレベルに関わらず、目視による画像のシャープネスの印象は変化しない。これは、イエローは明度が用紙の明度と近いために輸郭がはっきりしないことによる。
【００３９】
例えば、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系（ＪＩＳ−Ｚ−８７２９）で測定した明度Ｌ＊が９２の白色紙上でのイエローの明度Ｌ＊は、ベタ塗りの場合８５〜９５程度であって白色紙との明度Ｌ＊の差は１０以下であるのに対して、マゼンタ、シアンの明度Ｌ＊を同じ白色紙上で測定した場合は４０〜５５程度であって明度Ｌ＊の差は３０以上ある。また、ブラックの明度Ｌ＊は同様の測定条件下で２５以下であって明度Ｌ＊の差は６０以上である。このため、マゼンタ、シアン、ブラックに関しては、白色紙との明度差が充分にあるため輪郭がはっきりと見えるが、明度Ｌ＊が白色紙に非常に近いイエローに関しては画像輪郭部のシャープネスが低下しても、人間の眼には感じられない。従って、明度Ｌ＊の閾値を８０とし、この所定の明度以上のイエローに関しては電荷輸送層膜厚が１２μｍであっても３０μｍであっても、人間の眼には画像のシャープネスの差は感じられない。
【００４０】
また、感光体ドラム２０は、印刷動作を繰返すうちに電荷輸送層３２が磨耗して薄くなっていく。本実施例の電荷輸送層３２の場合はＡ４横送りの連続印刷換算で１００００枚の印刷で２μｍ磨耗する。電荷輸送層膜厚が１０μｍ以下となると白点等の画像不良が発生するため、マージンを考えて１２μｍを印刷可能な電荷輸送層膜厚の下限とすれば、感光体ドラム２０ｋ、２０ｍ、２０ｃはＡ４横送りの連続印刷換算で３００００枚の印刷が限界である。
【００４１】
ところが、感光体ドラム２０ｙの電荷輸送層膜厚は３０μｍであるので、１２μｍまで磨耗するのにＡ４横送りの連続印刷換算で９００００枚の印刷が可能である。すなわち、感光体ドラム２０ｙは感光体ドラム２０ｋ、２０ｍ、２０ｃの３倍の寿命を有することになる。従って、イエローの電荷輸送層膜厚のみを他色よりも厚くすることによって、画像のシャープさを損なうことなく感光体ドラム２０ｙの寿命を延ばすことができる。
【００４２】
なお、本実施例でいう、イエローとは、可視光領域においてトナーが波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に吸収ピークをもつ色のことをいい、マゼンダとは、可視光領域においてトナーが波長５００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲に吸収ピークをもつ色のことをいい、シアンとは、可視光領域においてトナーが波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲に吸収ピークをもつ色のことをいう。
【００４３】
以上説明したように、本実施例では、イエローの電荷輸送層の膜厚を３０μｍ、他色の電荷輸送層の膜厚を１８μｍとしたので、全色とも電荷輸送層の膜厚が１８μの画像形成装置に比べて、画像のシャープさを損なうことなくイエローの画像形成ユニットの感光体ドラムの寿命を長くすることができ、より印刷コストの低い画像形成装置を提供することができる。
【００４４】
なお、本実施例においては、イエローの電荷輸送層膜厚を３０μｍ、ブラック、マゼンタ、シアンの電荷輸送層膜厚を１８μｍとして説明したが、電荷輸送層膜厚はこれに限るものではない。要は、イエローの電荷輸送層膜厚をブラック、マゼンタ、シアンより厚くして長寿命化を図るものであれば、他の電荷輸送層膜厚の組合せでもよい。
【実施例２】
【００４５】
以下に、図９ないし図１１を用いて本実施例の画像形成装置について説明する。なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施例１では、イエローの電荷輸送層膜厚のみ他色の電荷輸送層膜厚より厚くすることで、画像のシャープさを損なうことなく長寿命化を図ることができることについて説明した。
【００４６】
しかしながら、電荷輸送層膜厚が３０μｍの感光体ドラム２０ｙを用いて寿命近くまで印刷動作を続けた場合、実施例１でも説明したように電荷輸送層膜厚は１２μｍ程度まで薄くなる。このため、帯電ローラ２１ｙによって感光体ドラム２０ｙの表面を帯電させたときの帯電電位が、寿命付近で非常に高くなってしまうという現象が生ずる。この感光体ドラム２０ｙの帯電電位が高くなりすぎると、余白部への逆帯電トナーの付着による地肌汚れ、いわゆるカブリが増加して画像品位が劣化するという問題が発生する。
【００４７】
このカブリによる画像品位の劣化の原因は、感光体ドラム２０ｙの帯電電位が高いために現像ローラ２３ｙとの間に形成される、逆帯電トナーを感光体ドラム２０ｙの表面側に移動させる電界がより強まることにある。
本実施例ではこのような課題を解決するために、実施例１の構成に加えて以下の構成を有する。
【００４８】
本実施例の帯電電圧供給部４５は、図９に示すように、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンそれぞれの画像形成ユニット１１ｋ、１１ｙ、１１ｍ、１１ｃの帯電ローラ２１ｋ、２１ｙ、２１ｍ、２１ｃにそれぞれの高電圧を出力する高圧生成部５１ｋ、５１ｙ、５１ｍ、５１ｃと、高圧生成部５１ｙの出力側に接続された、帯電ローラ２１ｙに供給される帯電電流値を検出する帯電電流検出手段５２ｙ等から構成されている。
【００４９】
また、本実施例の機構制御部４２の記憶部４４には、図１０に示す、イエローの帯電ローラ２１ｙに−１０００Ｖの帯電電圧を印加したときの帯電電流値からイエローの電荷輸送層膜厚を算出する電荷輸送層膜厚換算テーブル、および図１１に示す、算出された電荷輸送層３２ｙの膜厚から印刷動作時の帯電電圧値を算出する帯電電圧算出テーブルが格納されている。
なお、電荷輸送層膜厚換算テーブルおよび帯電電圧算出テーブルはいずれも実験的に求められた値である。また、帯電電圧算出テーブルを用いて算出される帯電電圧は、感光体ドラム２０ｙの表面を−６００Ｖに帯電するのに必要な印加電圧値である。
【００５０】
以下に、本実施例のプリンタ１の画像形成時の印刷動作について説明する。
プリンタ１は印刷用の画像データを受信すると、上記実施例１と同様の印刷動作を開始するが、本実施例では、印刷動作の開始時に感光体ドラム２０ｙの電荷輸送層膜厚検出動作が行われる。
【００５１】
すなわち、機構制御部４２は、定着器１６の温度が定着温度範囲になると、搬送ベルト１０の駆動ローラ１０ａおよび各画像形成ユニット１１の駆動を開始する。画像形成ユニット１１ｙが駆動され始めると、機構制御部４２は直ちに電荷輸送層３２ｙの膜厚検出動作を開始し、帯電電圧供給部４５に膜厚検出指令を送信し、高圧生成部５１ｙによって画像形成ユニット１１ｙの帯電ローラ２１ｙに−１０００Ｖの電圧を印加する。
このとき、機構制御部４２は、帯電電流検出手段５２ｙからの出力を読取って帯電電流値を検出し、記憶部４４の電荷輸送層膜厚換算テーブルを参照して、感光体ドラム２０ｙの電荷輸送層膜厚を算出する。
【００５２】
この電荷輸送層膜厚の算出は、検出した帯電電流値が電荷輸送層膜厚換算テーブルに記載されている各電流値の間に位置する場合は線形補間によって行う。例えば、検出された帯電電流値が６０μＡの場合は、その電流値は５６μＡと６８μＡの間であり、膜厚は２４μｍと２１μｍの間であるので（図１０参照）、
電荷輸送層膜厚＝｛（２１−２４）／（６８−５６）｝（６０−５６）＋２４
＝２３[μｍ] ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
と求められる。
【００５３】
この膜厚検出動作の各処理動作によって、本実施例のプリンタ１の電荷輸送層膜厚検出の機能手段が形成される。なお、電荷輸送層膜厚の算出は、必ずしも線形補問で行う必要はなく、他の方法、例えば検出された帯電電流値に最も近い電流値の膜厚を用いるようにしてもよい。
そして、電荷輸送層膜厚を算出した機構制御部４２は、記憶部４４の帯電電圧算出テーブルを参照して、上記で算出した電荷輸送層膜厚に応じた帯電電圧を算出する。
【００５４】
この帯電電圧の算出は、上記で算出した電荷輸送層膜厚が帯電電圧算出テーブルに記載された膜厚の間に位置する場合は上記と同様に線形補間によって行う。例えば、算出された電荷輸送層膜厚が２３μｍの場合は、その電荷輸送層膜厚は２１μｍと２４μｍの間であり、帯電電圧は−１０５０Ｖと−１０９０Ｖの間であるので（図１１参照）、
帯電電圧値＝｛（−l０９０＋１０５０）／（２４−２１）｝（２４−２３）
−１０５０＝−１０６３[Ｖ] ・・・・・・・・・（２）
と求められる。
【００５５】
なお、帯電電圧の算出は、必ずしも線形補問で行う必要はなく、他の方法、例えば算出された電荷輸送層膜厚に最も近い膜厚の帯電電圧を用いるようにしてもよい。
【００５６】
機構制御部４２は、上記各処理動作によって感光体ドラム２０ｙの電荷輸送層３２ｙの膜厚検出による帯電電圧値の算出を完了すると、高圧制御部４３に電圧供給指令を送信して、帯電電圧供給部４５、現像電圧供給部４６および供給電圧供給部４７をオンし、画像形成ユニット１１ｋ、１１ｙ、１１ｍ、１１ｃの各ローラに所定の高電圧を供給し、感光体ドラム２０上へのトナー画像の形成動作を開始する。この場合に、帯電電圧供給部４５からイエローの画像形成ユニット１１ｙの帯電ローラ２１ｙに供給される高電圧は、上記で算出した帯電電圧が供給され、感光体ドラム２０ｙの表面を−６００Ｖに帯電させる。
【００５７】
その後の処理動作は、上記実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
このようにして、検出した感光体ドラム２０ｙの電荷輸送層膜厚に応じて画像形成ユニット１１ｙの帯電ローラ２１ｙへの印加電圧を制御しながら、本実施例の用紙カセット２から繰出された用紙へのカラー画像の印刷動作が実行される。
【００５８】
上記のように、本実施例では、帯電電圧供給部４５の高圧生成部５１ｙに帯電電流検出手段５２ｙを設けたことで、感光体ドラム２０ｙの電荷輸送層膜厚の検出が可能となり、検出した電荷輸送層膜厚を基に帯電電圧算出テーブルを参照して帯電ローラ２１ｙへ印加する帯電電圧を算出することができ、電荷輸送層膜厚が磨耗で薄くなった場合であっても、常に感光体ドラム２０ｙの表面を−６００Ｖに近い電位に帯電させることができる。従って、感光体ドラム２０ｙの帯電電位が高くなりすぎてカブリが悪化する画質不良を抑制することができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、イエローの感光体ドラムの電荷輸送層膜厚の検出値に基づいて算出した帯電電圧をイエローの画像形成ユニットの帯電ローラへ印加するので、電荷輸送層膜厚が磨耗によって薄くなったとしても、イエローの帯電ローラへ最適な帯電電圧を供給してイエローの感光体ドラムの表面電位を常に最適に帯電させることができ、カブリの増加を抑制して良好な画像品位を得ることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１ プリンタ
２ 用紙カセット
３ スタッカ
４ 用紙搬送路
６ ホッピングローラ
７ レジストローラ
８ ピンチローラ
９ レジストセンサ
１０ 搬送ベルト
１０ａ 駆動ローラ
１０ｂ テンションローラ
１１、１１ｋ、１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ 画像形成ユニット
１２、１２ｋ、１２ｙ、１２ｍ、１２ｃ ＬＥＤヘッド
１３、１３ｋ、１３ｙ、１３ｍ、１３ｃ 転写ローラ
１４ 定着ローラ
１４ａ ハロゲンランプ
１５ 加圧ローラ
１６ 定着器
２０、２０ｋ、２０ｙ、２０ｍ、２０ｃ 感光体ドラム
２１ｋ、２１ｙ、２１ｍ、２１ｃ 帯電ローラ
２３ｋ、２３ｙ、２３ｍ、２３ｃ 現像ローラ
２４ｋ、２４ｙ、２４ｍ、２４ｃ 供給ローラ
２５ｋ、２５ｙ、２５ｍ、２５ｃ 現像ブレード
２６ｋ、２６ｙ、２６ｍ、２６ｃ トナータンク
３０、３０ｋ、３０ｙ、３０ｍ、３０ｃ アルミ素管
３１、３１ｋ、３１ｙ、３１ｍ、３１ｃ 電荷発生層
３２、３２ｋ、３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ 電荷輸送層
３３、３３ｋ、３３ｙ、３３ｍ、３３ｃ 感光層
４１ 画像形成部
４２ 機構制御部
４３ 高圧制御部
４４ 記憶部
４５ 帯電電圧供給部
４６ 現像電圧供給部
４７ 供給電圧供給部
４８ 転写電圧供給部
５１ｋ、５１ｙ、５１ｍ、５１ｃ 高圧生成部
５２ｙ 帯電電流検出手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上に形成されたトナー画像を媒体に転写することにより媒体上に画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置としての電子写真方式のカラープリンタは、電荷輸送層の膜厚を１０μｍ〜２０μｍとした感光体ドラムを有する複数の画像形成ユニットを用紙の搬送方向に沿って直列に配置し、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーからなる各色の画像形成ユニットの感光体ドラム上に形成したトナー画像を用紙上に順次に重ね合せながら転写して用紙上にカラー画像を形成し、用紙上に転写されたカラー画像を定着器で定着して用紙にカラー画像を印刷している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような各色に対応する感光体ドラムは、一般的には生産性を高めるために同一の感光体ドラムが用いられ、各色の感光体ドラムの感光層の膜厚は同じ厚さになっている。
また、感光体ドラム上のトナー画像を用紙上に転写する際、感光体ドラム表面の電荷輸送層膜厚が薄いほどトナー画像の輪郭部のトナー飛散が起こりにくく、シャープな画像形成が可能であることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４-２１９６５４号公報（段落００１６、００２６−００３１、００４３−００４６、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、画像形成装置において、画像形成を繰返すうちに電荷輸送層が磨耗して膜厚が１０μｍ以下になると、白抜けや地肌汚れ等の画像不良を発生するので、上述した従来の技術のように、各色の感光体ドラムの電荷輸送層膜厚を同じ厚さとし、その膜厚を１０μｍ〜２０μｍとすると、各色の感光体ドラムの寿命が、全色とも短くなってしまうという問題がある。
【０００６】
また、感光体ドラムを長寿命化させるために、電荷輸送層膜厚を厚くすると画像形成ユニットの使用初期においてシャープな画像形成を実現することができないため、長寿命化を犠牲にしなければならないという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、媒体上に形成される画像のシャープさを損なわないで、像担持体としての感光体ドラムの長寿命化を図る手段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】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、感光層を被覆した像担持体を有し、異なる明度の有色の現像剤を用いて現像剤画像を形成する画像形成ユニットを複数直列に配置した画像形成装置であって、前記複数の画像形成ユニットのうち、所定の明度より高い明度の現像剤を用いる画像形成ユニットの像担持体は、他の画像形成ユニットの像担持体より膜厚の厚い前記感光層を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
これにより、本発明は、画像のシャープさを損なうことなく明度の高い現像剤を用いる画像形成ユニットの像担持体の寿命を長くすることができ、より印刷コストの低い画像形成装置を提供することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のプリンタの構成を示す説明図
【図２】実施例１の画像形成ユニットの構成を示す説明図
【図３】実施例１の感光体ドラムを示す説明図
【図４】実施例１のプリンタの制御回路を示す説明図
【図５】実施例１の感光体ドラムの電荷輸送層の膜厚を示す説明図
【図６】実施例１のシャープネスの評価パターンを示す説明図
【図７】実施例１のシャープネスのレベルを示す説明図
【図８】実施例１のシャープネスの評価結果を示す説明図
【図９】実施例２の帯電電圧供給部の構成を示す説明図
【図１０】実施例２の電荷輸送層膜厚換算テーブルを示す説明図
【図１１】実施例２の帯電電圧算出テーブルを示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照して本発明による画像形成装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１において、１は画像形成装置としてのプリンタである。本実施例のプリンタ１は、カラー画像を印刷する電子写真方式のカラープリンタである。
このプリンタ１には、図１に示すように、その装置筐体内下部に、印刷用の媒体としての用紙を収容する用紙カセット２が着脱自在に装着され、その外部の上面に、画像が印刷された用紙を集積するスタッカ３が配置され、これらの間は、図１に破線で示す、概ねＳ字状に形成された用紙搬送路４で接続されている。
【００１２】
用紙搬送路４と用紙カセット２との接続部には、用紙カセット２から用紙を用紙搬送路４へ１枚毎に分離して繰出すホッピングローラ６が設けられ、ホッピングローラ６の用紙の搬送方向（図１に矢印Ａで示す方向、用紙搬送方向という。）の下流側には、ホッピングローラ６から用紙搬送路４により搬送された用紙がレジストローラ７とこれを押圧するピンチローラ８により形成されたニップ部に到達したことを検知するレジストセンサ９が配置されている。
【００１３】
レジストローラ７の用紙搬送方向の下流側には、レジストローラ７とピンチローラ８に挟持されて搬送された用紙を搬送する、駆動ローラ１０ａとテンションローラ１０ｂの間に掛渡された搬送ベルト１０が配置され、その搬送ベルト１０の平行部の上面部には、搬送ベルト１０に沿って複数の画像形成ユニット１１が直列に配置されている。
【００１４】
これら各画像形成ユニット１１には、露光手段としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ヘッド１２が配置され、搬送ベルト１０を挟んだ各画像形成ユニット１１の反対側には、画像形成ユニット１１で形成された現像剤画像としてのトナー画像を用紙上に転写する転写手段としての転写ローラ１３が配置されている。
【００１５】
また、搬送ベルト１０の用紙搬送方向の下流側には、用紙に転写されたトナー画像を、加熱ヒータとしてのハロゲンヒータ１４ａを内蔵する定着ローラ１４による加熱および定着ローラ１４を押圧して定着ニップ部を形成する加圧ローラ１５による加圧により溶融させて用紙上に定着させる定着器１６が配置され、その用紙搬送方向の下流側には、定着器１６から排出された用紙をスタッカ３へ搬送する用紙搬送路４が配置されている。
【００１６】
本実施例のプリンタ１には、それぞれに設定された設定色、つまりブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の有色の現像剤としてのトナーを収容した４つの独立した画像形成ユニット１１ｋ、１１ｙ、１１ｍ、１１ｃが用紙搬送方向に沿ってトナー画像を形成する順に配置され、これら４つの画像形成ユニット１１はそれぞれ同一の構造であるため、以下にブラックの画像形成ユニット１１ｋについて説明する。
【００１７】
画像形成ユニット１１ｋは、図２に示すように、ＬＥＤヘッド１２ｋによる露光により表面に静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム２０ｋ、感光体ドラム２０ｋを一様に帯電させる帯電手段としての帯電ローラ２１ｋ、その感光体ドラム２０ｋの表面の静電潜像にトナーを付着させて現像する現像剤担持体としての現像ローラ２３ｋ、現像ローラ２３ｋの表面にトナーを供給する現像剤供給手段としての供給ローラ２４ｋ、現像ローラ２３ｋの表面に供給されたトナーを均一な薄層にする現像剤層規制部材としての現像ブレード２５ｋ、供給ローラ２４ｋにトナーを供給する現像剤収容器としてのトナータンク２６ｋ、感光体ドラム２０ｋの表面に残留したトナーを掻き取って除去するクリーニング部材としてのクリーニングブレード２７ｋ等で構成され、トナータンク２６ｋには、設定色であるブラックトナーが収容されている。
【００１８】
また、感光体ドラム２０ｋは、その外周面が搬送ベルト１０に接触し、搬送ベルト１０を挟んで感光体ドラム２０ｋと対向する位置には、感光体ドラム２０ｋを押圧する転写ローラ１３ｋが配置され、感光体ドラム２０ｋとの間で転写ニップ部を形成している。更に、感光体ドラム２０ｋの上方には、ＬＥＤヘッド１２ｋが対向配置されている。
画像形成ユニット１１ｙ、１１ｍ、１１ｃは画像形成ユニット１１ｋと同様の構成であるが、トナータンク２６ｙ、２６ｍ、２６ｃに収容されているトナーが、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーである点で異なる。
【００１９】
本実施例の感光体ドラム２０ｋは、図３に示すように、導電性支持体としての円筒形のアルミ素管３０ｋの外周面を、電荷発生層３１ｋおよび電荷輸送層３２からなる感光層３３ｋで被覆して構成されている。
電荷輸送層３２ｋの表面は、帯電ローラ２１ｋによって帯電された後に、ＬＥＤヘッド１２ｋによって露光されると、露光された部分のみ除電される性質をもっている。この除電された部分が静電潜像部であり、静電潜像部は現像ローラ２３ｋ上に現像ブレード２５ｋにより薄層化されたトナーによって現像される。
【００２０】
感光体ドラム２０ｙ、２０ｍ、２０ｃも感光体ドラム２０ｋと同様の構造であるが、本実施例では、図５に示すように、感光体ドラム２０ｙのみ感光層３３ｙの電荷輸送層３２ｙの膜厚が３０μｍであり、他の感光体ドラム２０ｋ、２０ｍ、２０ｃの電荷輸送層３２ｋ、３２ｍ、３２ｃの膜厚が同じ１８μｍである点で異なる。
なお、各感光体ドラム２０のアルミ素管３０の肉厚は、それぞれ１．０ｍｍであり、感光層３３の電荷発生層３１の膜厚は、それぞれ１μｍ以下、例えば０．３〜０．５μｍである。
【００２１】
本実施例の制御系は、図４に示すように、画像処理部４１、機構制御部４２、高圧制御部４３等で構成される。
画像処理部４１は、パーソナルコンピュータ等の上位装置から受信したコマンドおよび画像データを処理する部位であり、プリンタ１全体を制御している。また、画像データの解釈とピットマップヘの展開を行って、ＬＥＤヘッド１２ｋ、１２ｙ、１２ｍ、１２ｃへ送信する。
【００２２】
機構制御部４２は、画像処理部４１からの指令に従い、レジストセンサ９の出力の監視、ハロゲンヒータ１４ａへ供給する電力の制御、高圧制御部４３への各高圧出力の指示を行う。また、機構制御部４２にはフラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ等で構成される記憶部４４が接続されており、そのフラッシュメモリには制御プログラムが格納されている。
【００２３】
高圧制御部４３は、帯電電圧供給部４５、現像電圧供給部４６、供給電圧供給部４７、転写電圧供給部４８の制御を行う。また、帯電電圧供給部４５は帯電電圧を各画像形成ユニット１１の帯電ローラ２１ｋ、２１ｙ、２１ｍ、２１ｃに、現像電圧供給部４６は現像電圧を現像ローラ２３ｋ、２３ｙ、２３ｍ、２３ｃに、供給電圧供給部４７は供給電圧を供給ローラ２４ｋ、２４ｙ、２４ｍ、２４ｃにそれぞれ供給し、転写電圧供給部４８は転写電圧を転写ローラ１３ｋ、１３ｙ、１３ｍ、１３ｃに供給している。
【００２４】
以下に、本実施例のプリンタ１の画像形成時の印刷動作について説明する。
プリンタ１の画像形成部４１は、上位装置から印刷用の画像データを受信すると、機構制御部４２へ動作指示を送信して印刷動作を開始する。
機構制御部４２は、受信した動作指示を基に、ハロゲンヒータ１４ａを制御して定着器１６の温度を、トナー画像を用紙に定着可能な定着温度範囲になるように制御する。
【００２５】
定着器１６の温度が定着温度範囲になると、機構制御部４２は、搬送ベルト１０の駆動ローラ１０ａおよび各画像形成ユニット１１の駆動を開始し、これと同時に高圧制御部４３に電圧供給指令を送信して、帯電電圧供給部４５、現像電圧供給部４６および供給電圧供給部４７をオンし、画像形成ユニット１１ｋ、１１ｙ、１１ｍ、１１ｃの各ローラに所定の高電圧を供給する。
【００２６】
このときの感光体ドラム２０上へのトナー画像の形成動作について、画像形成ユニット１１ｋを例に説明する。
帯電ローラ２１ｋには−１０００Ｖの帯電電圧が供給されて、感光体ドラム２０ｋの表面を−６００Ｖに帯電させる。また、現像ローラ２３ｋには−２００Ｖの現像電圧が、供給ローラ２４ｋには−２５０Ｖの供給電圧が供給される。
【００２７】
また、トナータンク２６ｋから供給されたトナーは、供給ローラ２４ｋと現像ローラ２３ｋに強く擦られてマイナス極性に摩擦帯電する。マイナス極性に摩擦帯電したトナーは、供給電圧と現像電圧との電位差によって現像ローラ２３ｋに付着する。現像ローラ２３ｋに付着したトナーは、現像ブレード２５ｋによって均一な厚さに薄層化されて、現像ローラ２３ｋの外周面にトナー層が形成される。現像ローラ２３ｋ上に形成されたトナー層は、現像ローラ２３ｋの回転によって感光体ドラム２０ｋとのニップ部に運ばれる。
【００２８】
一方、画像処理部４１は、受信した画像データを基にＬＥＤヘッド１２ｋを駆動して感光体ドラム２０ｋの表面を露光し、露光された部分を−５０Ｖに除電して静電潜像を形成する。この静電潜像は、感光体ドラム２０ｋの回転に伴って現像ローラ２３ｋと感光体ドラム２０ｋのニップ部に運ばれる。
このとき、現像ローラ２３ｋには−２００Ｖの現像電圧が印加されているので、マイナス極性に帯電しているトナーは静電潜像との電位差によって感光体ドラム２０ｋの静電潜像部にのみ付着し、ブラックのトナー画像が現像される。
【００２９】
画像形成ユニット１１ｙ、１１ｍ、１１ｃにおいても、画像形成ユニット１１ｋと同様のトナー画像の形成動作によって、感光体ドラム２０ｙ、２０ｍ、２０ｃ上にそれぞれの設定色のトナー画像が現像される。この場合に、画像形成ユニット１１ｙは、その感光体ドラム２０ｙの感光層３３ｙの電荷輸送層３２ｙの膜厚が３０μｍと、他色の感光体ドラム２０ｋ、２０ｍ、２０ｃの電荷輸送層３２ｋ、３２ｍ、３２ｃの膜厚よりも厚いため、帯電ローラ２１ｙには−１１５０Ｖの帯電電圧を供給して感光体ドラム２０ｙの表面を−６００Ｖに帯電させている。
【００３０】
機構制御部４２は、感光体ドラム２０ｋ、２０ｙ、２０ｍ、２０ｃ上へのトナー画像の形成開始のタイミングに合わせて、ホッピングローラ６を駆動して用紙カセット２から用紙を繰出し、レジストローラ７とピンチローラ８のニップ部に用紙を搬送し、感光体ドラム２０ｋ上に形成されたトナー画像が感光体ドラム２０ｋと転写ローラ１３ｋとの転写ニップ部に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ７を駆動して用紙を転写ニップ部へ搬送する。
【００３１】
用紙が搬送ベルト１０と感光体ドラム２０ｋのニップ部に到達すると、高圧制御部４３は転写電圧供給部４８をオンして転写ローラ１３ｋに転写電圧を供給し、感光体ドラム２０ｋ上に形成されたブラックのトナー画像を用紙に転写する。感光体ドラム２０ｙ、２０ｍ、２０ｃの転写ニップ部においても同様に用紙が各色の転写ニップ部に到達するタイミングに合わせて転写電圧を供給し、それぞれ転写ニップ部においてイエローのトナー画像、マゼンタのトナー画像、シアンのトナー画像が順次に重ね合せながら転写される。
【００３２】
転写工程が終了した用紙は、引続き搬送ベルト１０により定着器１６へ搬送され、用紙が定着器１６に到達すると、既に定着温度範囲に到達している加熱ローラ１４と、これを押圧する加圧ローラ１５との定着ニップ部に挟持されて搬送され、トナー画像が用紙に定着される。定着工程が終了した用紙は、用紙搬送路４により搬送されてスタッカ３上へ排出され印刷動作が完了する。
以上のようにして、本実施例の用紙カセット２から繰出された用紙へのカラー画像の印刷動作が実行される。
【００３３】
次に、本実施例における印刷動作、特に静電潜像の現像動作と用紙へのトナー画像の転写の詳細について説明する。
本実施例では、図５に示したように感光層３３ｙの電荷輸送層３２ｙのみ膜厚が３０μｍであり、他の電荷輸送層３２ｋ、３２ｍ、３２ｃの膜厚は１８μｍであるので、感光体ドラム２０ｋ、２０ｙ、２０ｍ、２０ｃ上のトナー画像を用紙に転写するときに、画像輪郭部のシャープネスが劣化することが懸念される。このためシャープネスの劣化具合と電荷輸送層膜厚との関係を、以下のようにして評価した。
【００３４】
シャープネスの評価は、図６に示す１/６００インチ×１/６００インチのドットを、１/３００インチピッチで１/６００インチ間隔の格子状に配置した評価パターンを用いておこなった。また、感光体ドラム２０は、電荷輸送層膜厚が１２μｍ、１８μｍ、２４μｍ、３０μｍの４水準のものを用い、トナーはブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色を用いた。
【００３５】
印刷後の評価パターンのシャープネスの評価は、そのドットを顕微鏡を用いて拡大観察することにより行い、図７に示すように、転写前のドットのシャープネス状態をレベル１０、個々のドットが完全判別不能なほど画像輪郭部のシャープネスが失われている状態をレベル１として、この間を８つに区分したレベル１０〜１によって行った。
【００３６】
電荷輸送層膜厚が１２μｍ、１８μｍ、２４μｍ、３０μｍの感光体ドラム２０について、シャープネスレベルを評価した結果は、図８に示すように、トナー色に関わらず、電荷輸送層膜厚が厚いほどシャープネスが劣化することが分かった。また、本実施例の電荷輸送層膜厚１２μｍの感光体ドラム２０ｋ、２０ｍ、２０ｃのシャープネスはレベル８であるが、電荷輸送層膜厚３０μｍの感光体ドラム２０ｙのシャープネスはレベル５である。すなわち、イエローのトナー画像のみ画像輪郭部のシャープネスの劣化が大きいことが分かった。
【００３７】
なお、感光体ドラム２０上の転写前のトナー画像のシャープネスは、電荷輸送層膜厚による差は見られなかった。
ところで、上記のような拡大観察による画像輪郭部のシャープネスの劣化は、必ずしも官能評価による画質レベルとは一致しない。
【００３８】
すなわち、ブラック、マゼンタ、シアンのトナー画像においては、拡大観察による画像輪郭部のシャープネスの劣化に伴って、目視による画像のシャープネスの印象も悪化する。しかしながら、イエローのトナー画像においては、シャープネスのレベルに関わらず、目視による画像のシャープネスの印象は変化しない。これは、イエローは明度が用紙の明度と近いために輸郭がはっきりしないことによる。
【００３９】
例えば、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系（ＪＩＳ−Ｚ−８７２９）で測定した明度Ｌ＊が９２の白色紙上でのイエローの明度Ｌ＊は、ベタ塗りの場合８５〜９５程度であって白色紙との明度Ｌ＊の差は１０以下であるのに対して、マゼンタ、シアンの明度Ｌ＊を同じ白色紙上で測定した場合は４０〜５５程度であって明度Ｌ＊の差は３０以上ある。また、ブラックの明度Ｌ＊は同様の測定条件下で２５以下であって明度Ｌ＊の差は６０以上である。このため、マゼンタ、シアン、ブラックに関しては、白色紙との明度差が充分にあるため輪郭がはっきりと見えるが、明度Ｌ＊が白色紙に非常に近いイエローに関しては画像輪郭部のシャープネスが低下しても、人間の眼には感じられない。従って、明度Ｌ＊の閾値を８０とし、この所定の明度以上のイエローに関しては電荷輸送層膜厚が１２μｍであっても３０μｍであっても、人間の眼には画像のシャープネスの差は感じられない。
【００４０】
また、感光体ドラム２０は、印刷動作を繰返すうちに電荷輸送層３２が磨耗して薄くなっていく。本実施例の電荷輸送層３２の場合はＡ４横送りの連続印刷換算で１００００枚の印刷で２μｍ磨耗する。電荷輸送層膜厚が１０μｍ以下となると白点等の画像不良が発生するため、マージンを考えて１２μｍを印刷可能な電荷輸送層膜厚の下限とすれば、感光体ドラム２０ｋ、２０ｍ、２０ｃはＡ４横送りの連続印刷換算で３００００枚の印刷が限界である。
【００４１】
ところが、感光体ドラム２０ｙの電荷輸送層膜厚は３０μｍであるので、１２μｍまで磨耗するのにＡ４横送りの連続印刷換算で９００００枚の印刷が可能である。すなわち、感光体ドラム２０ｙは感光体ドラム２０ｋ、２０ｍ、２０ｃの３倍の寿命を有することになる。従って、イエローの電荷輸送層膜厚のみを他色よりも厚くすることによって、画像のシャープさを損なうことなく感光体ドラム２０ｙの寿命を延ばすことができる。
【００４２】
なお、本実施例でいう、イエローとは、可視光領域においてトナーが波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に吸収ピークをもつ色のことをいい、マゼンダとは、可視光領域においてトナーが波長５００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲に吸収ピークをもつ色のことをいい、シアンとは、可視光領域においてトナーが波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲に吸収ピークをもつ色のことをいう。
【００４３】
以上説明したように、本実施例では、イエローの電荷輸送層の膜厚を３０μｍ、他色の電荷輸送層の膜厚を１８μｍとしたので、全色とも電荷輸送層の膜厚が１８μの画像形成装置に比べて、画像のシャープさを損なうことなくイエローの画像形成ユニットの感光体ドラムの寿命を長くすることができ、より印刷コストの低い画像形成装置を提供することができる。
【００４４】
なお、本実施例においては、イエローの電荷輸送層膜厚を３０μｍ、ブラック、マゼンタ、シアンの電荷輸送層膜厚を１８μｍとして説明したが、電荷輸送層膜厚はこれに限るものではない。要は、イエローの電荷輸送層膜厚をブラック、マゼンタ、シアンより厚くして長寿命化を図るものであれば、他の電荷輸送層膜厚の組合せでもよい。
【実施例２】
【００４５】
以下に、図９ないし図１１を用いて本実施例の画像形成装置について説明する。なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施例１では、イエローの電荷輸送層膜厚のみ他色の電荷輸送層膜厚より厚くすることで、画像のシャープさを損なうことなく長寿命化を図ることができることについて説明した。
【００４６】
しかしながら、電荷輸送層膜厚が３０μｍの感光体ドラム２０ｙを用いて寿命近くまで印刷動作を続けた場合、実施例１でも説明したように電荷輸送層膜厚は１２μｍ程度まで薄くなる。このため、帯電ローラ２１ｙによって感光体ドラム２０ｙの表面を帯電させたときの帯電電位が、寿命付近で非常に高くなってしまうという現象が生ずる。この感光体ドラム２０ｙの帯電電位が高くなりすぎると、余白部への逆帯電トナーの付着による地肌汚れ、いわゆるカブリが増加して画像品位が劣化するという問題が発生する。
【００４７】
このカブリによる画像品位の劣化の原因は、感光体ドラム２０ｙの帯電電位が高いために現像ローラ２３ｙとの間に形成される、逆帯電トナーを感光体ドラム２０ｙの表面側に移動させる電界がより強まることにある。
本実施例ではこのような課題を解決するために、実施例１の構成に加えて以下の構成を有する。
【００４８】
本実施例の帯電電圧供給部４５は、図９に示すように、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンそれぞれの画像形成ユニット１１ｋ、１１ｙ、１１ｍ、１１ｃの帯電ローラ２１ｋ、２１ｙ、２１ｍ、２１ｃにそれぞれの高電圧を出力する高圧生成部５１ｋ、５１ｙ、５１ｍ、５１ｃと、高圧生成部５１ｙの出力側に接続された、帯電ローラ２１ｙに供給される帯電電流値を検出する帯電電流検出手段５２ｙ等から構成されている。
【００４９】
また、本実施例の機構制御部４２の記憶部４４には、図１０に示す、イエローの帯電ローラ２１ｙに−１０００Ｖの帯電電圧を印加したときの帯電電流値からイエローの電荷輸送層膜厚を算出する電荷輸送層膜厚換算テーブル、および図１１に示す、算出された電荷輸送層３２ｙの膜厚から印刷動作時の帯電電圧値を算出する帯電電圧算出テーブルが格納されている。
なお、電荷輸送層膜厚換算テーブルおよび帯電電圧算出テーブルはいずれも実験的に求められた値である。また、帯電電圧算出テーブルを用いて算出される帯電電圧は、感光体ドラム２０ｙの表面を−６００Ｖに帯電するのに必要な印加電圧値である。
【００５０】
以下に、本実施例のプリンタ１の画像形成時の印刷動作について説明する。
プリンタ１は印刷用の画像データを受信すると、上記実施例１と同様の印刷動作を開始するが、本実施例では、印刷動作の開始時に感光体ドラム２０ｙの電荷輸送層膜厚検出動作が行われる。
【００５１】
すなわち、機構制御部４２は、定着器１６の温度が定着温度範囲になると、搬送ベルト１０の駆動ローラ１０ａおよび各画像形成ユニット１１の駆動を開始する。画像形成ユニット１１ｙが駆動され始めると、機構制御部４２は直ちに電荷輸送層３２ｙの膜厚検出動作を開始し、帯電電圧供給部４５に膜厚検出指令を送信し、高圧生成部５１ｙによって画像形成ユニット１１ｙの帯電ローラ２１ｙに−１０００Ｖの電圧を印加する。
このとき、機構制御部４２は、帯電電流検出手段５２ｙからの出力を読取って帯電電流値を検出し、記憶部４４の電荷輸送層膜厚換算テーブルを参照して、感光体ドラム２０ｙの電荷輸送層膜厚を算出する。
【００５２】
この電荷輸送層膜厚の算出は、検出した帯電電流値が電荷輸送層膜厚換算テーブルに記載されている各電流値の間に位置する場合は線形補間によって行う。例えば、検出された帯電電流値が６０μＡの場合は、その電流値は５６μＡと６８μＡの間であり、膜厚は２４μｍと２１μｍの間であるので（図１０参照）、
電荷輸送層膜厚＝｛（２１−２４）／（６８−５６）｝（６０−５６）＋２４
＝２３[μｍ] ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
と求められる。
【００５３】
この膜厚検出動作の各処理動作によって、本実施例のプリンタ１の電荷輸送層膜厚検出の機能手段が形成される。なお、電荷輸送層膜厚の算出は、必ずしも線形補問で行う必要はなく、他の方法、例えば検出された帯電電流値に最も近い電流値の膜厚を用いるようにしてもよい。
そして、電荷輸送層膜厚を算出した機構制御部４２は、記憶部４４の帯電電圧算出テーブルを参照して、上記で算出した電荷輸送層膜厚に応じた帯電電圧を算出する。
【００５４】
この帯電電圧の算出は、上記で算出した電荷輸送層膜厚が帯電電圧算出テーブルに記載された膜厚の間に位置する場合は上記と同様に線形補間によって行う。例えば、算出された電荷輸送層膜厚が２３μｍの場合は、その電荷輸送層膜厚は２１μｍと２４μｍの間であり、帯電電圧は−１０５０Ｖと−１０９０Ｖの間であるので（図１１参照）、
帯電電圧値＝｛（−l０９０＋１０５０）／（２４−２１）｝（２４−２３）
−１０５０＝−１０６３[Ｖ] ・・・・・・・・・（２）
と求められる。
【００５５】
なお、帯電電圧の算出は、必ずしも線形補問で行う必要はなく、他の方法、例えば算出された電荷輸送層膜厚に最も近い膜厚の帯電電圧を用いるようにしてもよい。
【００５６】
機構制御部４２は、上記各処理動作によって感光体ドラム２０ｙの電荷輸送層３２ｙの膜厚検出による帯電電圧値の算出を完了すると、高圧制御部４３に電圧供給指令を送信して、帯電電圧供給部４５、現像電圧供給部４６および供給電圧供給部４７をオンし、画像形成ユニット１１ｋ、１１ｙ、１１ｍ、１１ｃの各ローラに所定の高電圧を供給し、感光体ドラム２０上へのトナー画像の形成動作を開始する。この場合に、帯電電圧供給部４５からイエローの画像形成ユニット１１ｙの帯電ローラ２１ｙに供給される高電圧は、上記で算出した帯電電圧が供給され、感光体ドラム２０ｙの表面を−６００Ｖに帯電させる。
【００５７】
その後の処理動作は、上記実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
このようにして、検出した感光体ドラム２０ｙの電荷輸送層膜厚に応じて画像形成ユニット１１ｙの帯電ローラ２１ｙへの印加電圧を制御しながら、本実施例の用紙カセット２から繰出された用紙へのカラー画像の印刷動作が実行される。
【００５８】
上記のように、本実施例では、帯電電圧供給部４５の高圧生成部５１ｙに帯電電流検出手段５２ｙを設けたことで、感光体ドラム２０ｙの電荷輸送層膜厚の検出が可能となり、検出した電荷輸送層膜厚を基に帯電電圧算出テーブルを参照して帯電ローラ２１ｙへ印加する帯電電圧を算出することができ、電荷輸送層膜厚が磨耗で薄くなった場合であっても、常に感光体ドラム２０ｙの表面を−６００Ｖに近い電位に帯電させることができる。従って、感光体ドラム２０ｙの帯電電位が高くなりすぎてカブリが悪化する画質不良を抑制することができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、イエローの感光体ドラムの電荷輸送層膜厚の検出値に基づいて算出した帯電電圧をイエローの画像形成ユニットの帯電ローラへ印加するので、電荷輸送層膜厚が磨耗によって薄くなったとしても、イエローの帯電ローラへ最適な帯電電圧を供給してイエローの感光体ドラムの表面電位を常に最適に帯電させることができ、カブリの増加を抑制して良好な画像品位を得ることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１ プリンタ
２ 用紙カセット
３ スタッカ
４ 用紙搬送路
６ ホッピングローラ
７ レジストローラ
８ ピンチローラ
９ レジストセンサ
１０ 搬送ベルト
１０ａ 駆動ローラ
１０ｂ テンションローラ
１１、１１ｋ、１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ 画像形成ユニット
１２、１２ｋ、１２ｙ、１２ｍ、１２ｃ ＬＥＤヘッド
１３、１３ｋ、１３ｙ、１３ｍ、１３ｃ 転写ローラ
１４ 定着ローラ
１４ａ ハロゲンランプ
１５ 加圧ローラ
１６ 定着器
２０、２０ｋ、２０ｙ、２０ｍ、２０ｃ 感光体ドラム
２１ｋ、２１ｙ、２１ｍ、２１ｃ 帯電ローラ
２３ｋ、２３ｙ、２３ｍ、２３ｃ 現像ローラ
２４ｋ、２４ｙ、２４ｍ、２４ｃ 供給ローラ
２５ｋ、２５ｙ、２５ｍ、２５ｃ 現像ブレード
２６ｋ、２６ｙ、２６ｍ、２６ｃ トナータンク
３０、３０ｋ、３０ｙ、３０ｍ、３０ｃ アルミ素管
３１、３１ｋ、３１ｙ、３１ｍ、３１ｃ 電荷発生層
３２、３２ｋ、３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ 電荷輸送層
３３、３３ｋ、３３ｙ、３３ｍ、３３ｃ 感光層
４１ 画像形成部
４２ 機構制御部
４３ 高圧制御部
４４ 記憶部
４５ 帯電電圧供給部
４６ 現像電圧供給部
４７ 供給電圧供給部
４８ 転写電圧供給部
５１ｋ、５１ｙ、５１ｍ、５１ｃ 高圧生成部
５２ｙ 帯電電流検出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光層を被覆した像担持体を有し、異なる明度の有色の現像剤を用いて現像剤画像を形成する画像形成ユニットを複数直列に配置した画像形成装置であって、
前記複数の画像形成ユニットのうち、所定の明度より高い明度の現像剤を用いる画像形成ユニットの像担持体は、他の画像形成ユニットの像担持体より膜厚の厚い前記感光層を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記所定の明度より高い明度の現像剤は、イエローの現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、
前記感光層は電荷輸送層を有し、
前記電荷輸送層の膜厚を、前記他の画像形成ユニットの像担持体より厚くしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において、
前記電荷輸送層の膜厚を厚くした画像形成ユニットの像担持体の前記膜厚を検出する電荷輸送層膜厚検出手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記画像形成ユニットは帯電手段を有し、
前記電荷輸送層膜厚検出手段によって検出された前記電荷輸送層の膜厚に基づいて、前記帯電手段へ印加する電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
感光層を被覆した像担持体を有し、異なる明度の有色の現像剤を用いて現像剤画像を形成する画像形成ユニットを複数直列に配置した画像形成装置であって、
前記複数の画像形成ユニットのうち、所定の明度より高い明度の現像剤を用いる画像形成ユニットの像担持体は、他の画像形成ユニットの像担持体より膜厚の厚い前記感光層を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記所定の明度より高い明度の現像剤は、イエローの現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、
前記感光層は電荷輸送層を有し、
前記電荷輸送層の膜厚を、前記他の画像形成ユニットの像担持体より厚くしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において、
前記電荷輸送層の膜厚を厚くした画像形成ユニットの像担持体の前記膜厚を検出する電荷輸送層膜厚検出手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記画像形成ユニットは帯電手段を有し、
前記電荷輸送層膜厚検出手段によって検出された前記電荷輸送層の膜厚に基づいて、前記帯電手段へ印加する電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−５０５６０（Ｐ２０１３−５０５６０Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８００７（Ｐ２０１１−１８８００７）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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