JP2005181800A - カラー画像形成装置及びカラー画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高いクリーニング性能を維持し、画質を向上する目的でトナーに潤滑剤や研磨材等の外部添加剤を含有させることが行われるが、外部添加剤により帯電特性等が変化して、トナー飛散やカブリが発生するという問題を解決する。
【解決手段】 潤滑剤、研磨剤等を色毎に異なる量で添加し、その添加量に応じて現像剤のトナー濃度を異ならせる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、紙等の記録材にカラー画像を形成するカラー画像形成装置、特に、電子写真方式によりカラー画像を形成するカラー画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成プロセスにおいては、感光体等の像形成体がクリーニングされ繰り返し使用されて多数枚の画像が形成されるが、クリーニングには、一般にゴムブレードを用いたブレードクリーニング方式が用いられる。

しかるに、ブレードクリーニング方式は高いクリーニング性能を有する、構造が簡単である等の利点があるが、該方式では、トナーのすり抜けと称されるクリーニング不良対策、クリーニングエッジの摩耗に対する対策、像形成体の表面にトナーに含有される成分の薄い膜が形成されるフィルミング現象に対する対策などの各種対策が必要であるとされている。

たとえば、特許文献１（特開平５−１８８６４３号公報）では、像形成体に潤滑剤を供給して、ブレードクリーニングにおけるクリーニング不良を防止している。特許文献２（特開２００２−２９６８２９号公報）では、クリーニングブレードの設置角度の条件と、トナーの平均粒径及び形状の条件と、潤潤滑剤としての肪酸金属塩の平均粒径の条件との組み合わせによりトナーのすり抜けやトナーフィルミングを防止している。更に、特許文献２でも開示されているように、トナーに添加される外部添加剤として、研磨材を用いることにより、トナーフィルミングを防止することが知られている。

複写やコンピュータ出力の印刷における高画質化のニーズを満足する技術として、重合トナー、すなわち、粉砕工程を経ないでトナー粒子を形成する製造技術により製造されるトナーが使用されるようになっており、重合トナーを用いた画像形成においては、前記の対策は一層重要になってきている。

更に、電子写真方式の一つとして、像形成体上に形成した画像を中間転写体に転写し、中間転写体から紙等の記録材に画像を転写して記録材上に画像を形成する画像形成方式があり、このような画像形成方式は中間転写体上で複数の画像を重ねるカラー画像形成方法として有用であり広く使用されている。

中間転写体を用いた画像形成プロセスでは、前記の問題に対する対策、すなわち、クリーニング不良、クリーニングエッジの摩耗、トナーフィルミング等の問題に対する対策が中間転写体のクリーニングに対しても必要になる。

特許文献３（特開２００１−１６６６５９号公報）では、中間転写体上に、不定形粒子を供給することにより、像形成体や中間転写体のクリーニング性能を向上することが提案されている。
特開平５−１８８６４３号公報 特開２００２−２９６８２９号公報 特開２００１−１６６６５９号公報

カラー画像形成装置は、異なる色の単色画像を形成する複数の画像形成部を有するが、従来のカラー画像形成装置では、潤潤滑剤や大径外部添加剤を使用する場合に、これら外部添加剤を各色トナーに一様に添加するか、又は像形成体や中間転写体に直接塗布していた。

本発明の発明者は、各色画像の画像形成プロセスにおけるクリーニング不良等の問題について研究したが、その結果、次のことが判明した。

すなわち、第１には、トナーの帯電特性や帯電特性の経時変化において各色トナーが一様ではないことが判明した。

第２には、クリーニング不良に対する対策、フィルミングに対する対策等に関して、採りうる対策の範囲が各色トナーで異なることが判明した。

前記第１の事実から各色トナーに対して異なる対策を採ることが必要になり、前記第２の事実から対策の効果が各色画像形成部において異なることになる。

本発明は、このような発見から発想されたものであり、カラー画像形成において、前記の諸問題に対する対策が各色画像に対して適切に採られて、色再現性や色表現において優れた高い画質の画像を形成することが出来るカラー画像形成方法及びカラー画像形成装置を提供することを目的とする。

前記した本発明の目的は、下記の発明により達成される。
１．
像形成体、
該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、
形成された静電潜像を現像する現像手段、
一次転写手段及び
前記像形成体の表面をクリーニングする像形成体クリーニング手段、
をそれぞれ有する複数の画像形成部、
前記複数の画像形成部に対向して配置された中間転写体、
前記中間転写体から記録材に画像を転写する二次転写手段並びに、
クリーニングブレードを有し、転写後の前記中間転写体をクリーニングする中間転写体クリーニング手段を有するカラー画像形成装置において、
前記現像手段の少なくとも一つである特定現像手段は、潤滑剤の含有量が他と異なるトナーを含有する現像剤を収容するとともに、潤滑剤含有量の異なる前記現像剤のトナー濃度を、他の前記現像手段に収容されている現像剤のトナー濃度と異なるように制御する制御手段を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
２．
像形成体、
該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、
形成された静電潜像を現像する現像手段、
一次転写手段及び
前記像形成体の表面をクリーニングする像形成体クリーニング手段
をそれぞれ有する複数の画像形成部、
前記複数の画像形成部に対向して配置された中間転写体、
前記中間転写体から記録材に画像を転写する二次転写手段並びに、
クリーニングブレードを有し、転写後の前記中間転写体をクリーニングする中間転写体クリーニング手段を有するカラー画像形成装置において、
前記現像手段の少なくとも一つである特定現像手段は、一次粒子の粒径が１５０ｎｍ〜２０００ｎｍの大径外部添加剤の含有量が他と異なるトナーを含有する現像剤を収容するとともに、大径外部添加剤含有量の異なる前記現像剤のトナー濃度を、他の前記現像手段に収容されている現像剤のトナー濃度と異なるように制御する制御手段を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
３．
前記特定現像手段はイエロートナーで現像する前記現像手段を含むことを特徴とする前記１又は前記２に記載のカラー画像形成装置。
４．
前記特定現像手段はブラックトナーで現像する前記現像手段を含むことを特徴とする前記１又は前記２に記載のカラー画像形成装置。
５．
前記潤滑剤はステアリン酸カルシウム及び／又はステアリン酸亜鉛からなることを特徴とする前記１、３又は４のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
６．
チタン酸ストロンチウムの添加量を変えることにより、前記大径外部添加剤の含有量を異ならせたことを特徴とする前記２〜４のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
７．
無機有機複合微粒子の添加量を変えることにより、前記大径外部添加剤の含有量を異ならせたことを特徴とする前記２〜４のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
８．
前記トナーが重合トナーからなることを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
９．
前記現像剤は、体積平均粒径が４．０μｍ〜７．０μｍの前記トナー及び体積平均粒径が２０μｍ〜５０μｍのキャリアを含有することを特徴とする前記１〜８に記載のカラー画像形成装置。
１０．
像形成体、
該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、
形成された静電潜像を現像する現像手段及び、
前記像形成体の表面をクリーニングする像形成体クリーニング手段
をそれぞれ有する複数の画像形成部において複数の単色画像を形成し、
形成した該複数の単色画像を中間転写体に転写して該中間転写体上にカラー画像を形成し、形成した該カラー画像を記録材に転写し、転写後の前記中間転写体を少なくともクリーニングブレードでクリーニングするカラー画像形成方法において、
前記単色画像の少なくとも一つは、潤滑剤の含有量が他と異なるトナーを含有し、他と異なるトナー濃度の現像剤を用いて形成されることを特徴とするカラー画像形成方法。
１１．
像形成体、
該像形成体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段、
形成された静電潜像を現像する現像手段及び、
前記像形成体の表面をクリーニングするクリーニング手段
をそれぞれ有する複数の画像形成部において複数の単色画像を形成し、
形成した該複数の単色画像を中間転写体に転写して該中間転写体上にカラー画像を形成し、形成した該カラー画像を記録材に転写し、転写後の前記中間転写体を少なくともクリーニングブレードでクリーニングするカラー画像形成方法において、
前記単色画像の少なくとも一つは、一次粒子の粒径が１５０ｎｍ〜２０００ｎｍの大径外部添加剤の含有量が他と異なるトナーを含有し、他と異なるトナー濃度の現像剤を用いて形成されることを特徴とするカラー画像形成方法。

請求項１、３〜５、８〜１０のいずれかの発明により、中間転写体のフィルミングが防止される結果、高いクリーニング性能が長期間にわたって維持され、クリーニング手段を構成するクリーニングブレードの耐久性が向上する。それにより、カブリが無く鮮明な画像を長期間にわたって形成するカラー画像形成装置が実現される。

請求項２、３、５、６、７〜９又は１１のいずれかの発明により、中間転写体のフィルミングが良好に防止され、カブリの発生やトナー飛散の発生が良好に防止されたカラー画像形成装置が実現される。

請求項８又は請求項９の発明により、高解像度であり、鮮鋭性に優れたカラー画像を形成することが可能となる。

本発明においては、トナーに外部添加剤としての潤滑剤及び／又は大径外部添加剤を添加したトナーが使用される。

なお、本明細書においては、トナー母体、すなわち、着色粒子をトナー素材と言い。該着色粒子に外部添加剤が添加され、画像形成装置に投入されるトナーをトナーと言う。

トナーとしては、例えば、イエロートナー、アゼンタトナー、シアントナー及びブラックトナーのように、複数色のトナーが用いられ、複数色のトナーの重ね合わせによりカラー画像が形成される。これら複数色のトナーの少なくとも一つには、潤滑剤又は研磨材が他のトナーと異なる量で含有される。

潤滑剤又は研磨材は、トナー素材に対して外部添加剤として添加され、トナー素材と混合されてトナー粒子の表面に付着する。

これら外部添加剤により、トナーの帯電特性、現像性等が改善され、また、トナーフィルミングが防止される。本発明においては、色の異なるトナーの少なくとも一つが、外部添加剤の含有量において他と異なっており、これにより、良好な色再現性等優れた画質の画像が形成される。

本発明においては、更に、外部添加剤含有量の異なるトナーを含有する現像剤のトナー濃度が他と異なるように制御され、これにより高画質の画像が形成される。
＜現像剤＞
本発明において用いられるトナーは、バインダー、着色剤及び外部添加剤を含有する。

バインダーを構成する樹脂としては、従来周知のものが用いられるが、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン等からなるスチレン系樹脂、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート等からなるアクリル系樹脂、スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系単量体と、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート等のアクリル系単量体との共重合体であるスチレン・アクリル系共重合体、ジメチルアミノメタクリレート、ジエチルアミノメタクリレート、ビニルピリジン等を含有する含窒素樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂等が挙げられる。

着色剤としては、従来周知のものが用いられ、例えば、次のような具体例が挙げられる。

黒色トナーの着色剤としては、チャネルブラック・ファーネスブラック・アセチレンブラック・サーマルブラック・ランプブラック等のカーボンブラック、磁性体、チタンブラック等の黒色顔料、ニグロシン等の染料等が使用可能である。

イエロートナーの着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１９、同４４、同７７、同７９、同８１、同８２、同９３、同９８、同１０３、同１０４、同１１２、同１６２等の染料、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４、同１７、同９３、同９４、同１３８等の顔料等を挙げることができる。

マゼンタトナーの着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド１、同４９、同５２、同５８、同６３、同１１１、同１２２等の染料、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５、同４８：１、同５３：１、同５７：１、同１２２、同１３９、同１４４、同１４９、同１６６、同１７７、同１７８、同２２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１、同４３等の顔料等を用いることができる。

シアントナーの着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー２５、同３６、同６０、同７０、同９３、同９５等の染料、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、同６０等の顔料等を用いることができる。

また、特別色のトナーの着色剤としては、上記着色剤の混合物を用いることも可能である。染料、顔料の数平均一次粒子径は種類により多様であるが、概ね数平均粒径が１０〜２００ｎｍ程度が好ましい。

本発明には、重合トナーが好ましく用いられる。

重合トナーは、懸濁重合法や、必要な添加剤の乳化液を加えた液中にて単量体を乳化重合し、微粒の重合粒子を作製し、その後に、有機溶媒、凝集剤等を添加して会合する方法で作製することが出来る。会合の際にトナーの構成に必要な離型剤や着色剤等の分散液と混合して会合させて調製する方法や、単量体中に離型剤や着色剤等のトナー構成成分を分散した上で乳化重合する方法等があげられる。ここで会合とは樹脂粒子及び着色剤粒子が複数個融着することを示す。

即ち、重合性単量体中に着色剤や必要に応じて離型剤、荷電制御剤、さらに重合開始剤等の各種構成材料を添加し、ホモジナイザー、サンドミル、サンドグラインダー、超音波分散機等で重合性単量体に各種構成材料を溶解或いは分散させる。この各種構成材料が溶解或いは分散された重合性単量体を分散安定剤を含有した水系媒体中にホモミキサーやホモジナイザー等を使用しトナーとしての所望の大きさの油滴に分散させる。その後、撹拌機構が撹拌翼を備えた反応装置へ移し、加熱することで重合反応を進行させる。反応終了後、分散安定剤を除去し、濾過、洗浄し、さらに乾燥することでトナーを調製する。

尚、本発明に於ける水系媒体とは、少なくとも水が５０質量％以上含有されたものを示す。

重合トナーは例えば、特開２００１−２７２８１５号公報、特開２００１−２８１９０７号公報、特開２００２−３５１１４２号公報、特開２００３−６６６４８号公報等に記載された方法で製造される。

トナーの平均粒径は体積平均粒径で４．０μｍ〜７．０μｍが好ましい。

前記体積平均粒径は、「コールターマルチサイザーII」（コールター社製）を用いて測定された体積基準のの平均粒径である。

本発明のトナーは潤滑剤を含有する。潤滑剤は、クリーニングブレード等のクリーニング手段のクリーニング性を良好に保ち、クリーニングブレードの摩耗を防止するものである。

本発明において用いられる潤滑剤の具体例としては、高級脂肪酸の金属塩を挙げることができる。かかる高級脂肪酸の金属塩の具体例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属塩；オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸銅、オレイン酸マグネシウム等のオレイン酸金属塩；パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸カルシウム等のパルミチン酸金属塩；リノール酸亜鉛、リノール酸カルシウム等のリノール酸金属塩；リシノール酸亜鉛、リシノール酸カルシウムなどのリシノール酸金属塩等が挙げられる。

上記の潤滑剤のトナーへの添加方法としては、後述する外添剤のトナーへの添加と同様に実施することが出来、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、Ｖ型混合機などの種々の公知の混合装置を使用することができる。

本発明において使用される複数の色トナーの少なくとも一つは大径外部添加剤を含有する。該大径外部添加剤により、中間転写体のフィルミングが防止され、長期間に亘って高画質が維持される。

例えば、イエロー、マゼンタ、シアン及び黒の４色のトナーにおいて少なくとも一つが、一次粒子径が１５０ｎｍ〜２０００ｎｍの大径外部添加剤を含有する。大径外部添加剤の一次粒子径としては、１５０ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲にあるものが用いられるが、２８０ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲のものが好ましい。

大径外部添加剤の含有量は、０．０６質量％〜５．０質量％の範囲に入ることが好ましい。

本発明に係る大径外部添加剤としては、無機粒子、樹脂粒子（有機微粒子ともいう）、無機有機複合粒子が好ましく用いられる。以下に具体的に説明する。

無機微粒子を構成する無機材料としては、各種無機酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物等が好適に用いられる。例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、酸化アンチモン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化チタン、窒化ホウ素等が挙げられる。また、上記化合物に疎水化処理を施したものを用いてもよい。

有機粒子としては、例えばシリコーン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニル、ポリ四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリ四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリエチレン−三フッ化エチレン共重合体、ポリ四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ステアリン酸金属塩、ポリメチルメタクリレート又はメラミン等を挙げることができる。

また、次のような無機有機複合粒子を用いることもできる。上記の無機粒子と有機粒子とが、容易に分離しない程度に一体に形成されておればよく、その種類、構成等は特に限定されない。この複合粒子としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等の重合体粒子の存在下、アルコキシシラン、アルミニウムアルコキシド、チタンアルコキシド等を重縮合させ、重合体粒子の少なくとも表面に、ポリシロキサン等が結合されてなるものを使用してもよい。このような無機有機複合微粒子としては、例えば、特許第３３２１６７５号明細書に記載されているものを用いることができる。

尚、生成する重縮合体は、重合体粒子が有する官能基に直接結合されていてもよいし、シランカップリング剤等を介して結合されていてもよい。

また、アルコキシシラン等に代えてシリカ粒子、アルミナ粒子等を用いることもできる。これらはポリシロキサン等と絡み合って保持されていてもよいし、それらが有するヒドロキシル基等の官能基により重合体粒子に化学的に結合されていてもよい。

更に、複合粒子として、符号の異なるゼータ電位を有する無機粒子と有機粒子とを含む水分散体において、これら粒子が静電力により結合されてなるものを使用することもできる。

前記潤滑剤及び大径外部添加剤は、着色粒子からなるトナー素材に添加され、混合されて着色粒子の表面に付着する。

現像剤としては、トナーとキャリアを含有する二成分現像剤が用いられるが、キャリアとしては、従来公知の任意のものを用いることができ、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、金属酸化物、これらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の磁性粒子を用いることができる。特にＬｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯの少なくとも一種を含有するＦｅ２Ｏ３からなる磁性粒子が好ましい。上記磁性粒子の体積平均粒径としては、２０μｍ〜５０μｍである。また、キャリアは、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂、フッ素含有重合体系樹脂等の公知の樹脂により前記磁性粒子の表面が被覆されてなることが好ましい。

前記キャリアの粒径も前記に多トナーと同様の方法で測定された体積基準の平均粒径である。
＜カラー画像形成装置＞
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。

図示の例は、イエロー画像形成部１０Ｙ、マゼンタ画像形成部１０Ｍ、シアン画像形成部１０Ｃ及び黒画像形成部１０Ｋにより、各色の画像を中間転写体６上に重ねて形成することにより、中間転写体６上にカラー画像を形成し、形成されたカラー画像を中間転写体６から紙等の記録材Ｐに転写し、定着手段２３により定着するカラー画像形成装置である。

各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、それぞれ感光体１、帯電手段２、露光手段３、現像手段４、一次転写手段５及び像形成体クリーニング手段８を有する。

感光体１は非感光性の誘電体、ＯＰＣ感光体、ａＳｉ感光体等の像形成体の一例であるドラム状のＯＰＣ感光体からなる。

帯電手段２及び露光手段３は潜像形成手段を構成し、像形成体が非感光性の誘電体の場合は、針電極のように、像形成体に対して像様の電荷を付与するものが潜像形成手段として用いられる。

像形成体クリーニング手段８には、ゴムブレードからなるクリーニングブレード、ブラシ、あるいはこれらを併用することができる。

中間転写体６はバックアップローラ７Ｂ及び支持ローラ７Ｃに張架され、矢印のように循環移動する。

転写ローラ７Ａとバックアップローラ７Ｂとは二次転写手段を構成し、中間転写体６上に形成されたカラー画像を記録材Ｐに転写する。

９は中間転写体クリーニング手段であり、ゴムブレードからなるクリーニングブレードを用いて中間転写体６をクリーニングする。中間転写体クリーニング手段９には、クリーニングブレードに加えて、クリーニングブラシ等の補助クリーニング手段を設けることが出来る。

紙等の記録材Ｐは給紙トレイ２０に収納されており、給紙手段２１により給紙され、搬送手段２２により搬送されて転写部に供給される。転写ローラ７Ａとバックアップローラ７Ｂとからなる二次転写手段によりカラー画像が記録材Ｐに転写され、定着手段２３により定着される。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおいてそれぞれイエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像及び黒画像が形成され、中間転写体６上に転写され、中間転写体６上で重なってカラー画像が形成される。

形成されたカラー画像は、記録材Ｐに転写され定着される。

感光体１は一次転写手段５を通過した後に、像形成体クリーニング手段８によりクリーニングされて繰り返し使用され、中間転写体６は転写ローラ７Ａ及びバックアップローラ７Ｂからなる二次転写手段を通過した後に中間転写体クリーニング手段９によりクリーニングされて繰り返し使用される。

図２は、図１に示したカラー画像形成装置の制御系のブロック図である。

画像形成部１０Ｙの現像手段４にはトナー濃度センサＳＹが、画像形成部１０Ｍの現像手段４には、トナー濃度センサＳＭが、画像形成部１０Ｃの現像手段４には、トナー濃度センサＳＣが、画像形成部１０Ｋの現像手段４には、トナー濃度センサＳＫがそれぞれ設けられる。

センサＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫには、コイルからなり、現像剤の透磁率を測定することにより、トナー濃度を検知する透磁率センサが好ましく用いられる。また、画像形成部１０には、イエロートナーを補給するトナー補給手段ＦＹが、画像形成部１０Ｍには、マゼンタトナーを補給するトナー補給手段ＦＭが、画像形成部１０Ｃには、シアントナーを補給するトナー補給手段ＦＣが、画像形成部１０Ｋには、黒トナーを補給するトナー補給手段ＦＫがそれぞれ設けられ、現像手段４にトナーを補給する。制御手段ＣＲは、トナー濃度センサＳＹ、ＳＭ、ＳＣ及びＳＫの濃度検知信号に基づいて、トナー補給手段ＦＹ、ＦＭ，ＦＣ及びＦＫを作動させてトナー補給を行う。

具体的には、センサＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫが各色トナーについて設定されている制御目標値以下にトナー濃度が低下したことを検知した検知信号に基づいて、制御手段ＣＲがトナー補給手段ＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＫを起動してトナー補給を行う補給制御が行われる。

制御目標値には、後に説明するように必ずしも一定値ではなく、各色トナーに対して特有な値であり、画像形成枚数や環境値（温度又は湿度）に応じた値が用いられる。

このような制御目標値は、あらかじめ制御手段ＣＲ内にルックアップテーブルとして格納されている。

（１）実施例１
次の条件で画像形成を行った。
・感光体及び中間転写体の移動速度：２２０ｍｍ／ｓｅｃ
・感光体：直径６０ｍｍのドラム感光体、フタロシアニン顔料をポリカーボネートに分散させた負帯電型有機感光体、感光層の膜厚：２５μｍ
・感光体帯電電位：電位センサを用いたフィードバック制御（制御可能範囲−５００Ｖ〜−９００Ｖ）、最大露光電位：０Ｖ〜−５０Ｖ
・露光：半導体レーザ（パワー：３００μＷ）を用いた走査露光
・中間転写体：シームレス半導電性樹脂ベルト（材質ポリイミド、表面抵抗率：１×１０¹¹Ω／□、体積抵抗率：１×１０⁸Ω・ｃｍ）
・一次転写手段：発泡樹脂ローラ（直径２０ｍｍ、抵抗：１×１０⁶Ω）
・一次転写バイアス：温度及び画像形成枚数に対応して変化するバイアスを印加
・中間転写体張力：５×１０ー5Ｐａ
・一次転写手段圧力：５×１０^-3Ｐａ
・二次転写手段：中間転写体をバックアップローラと転写ローラで挟み込む、
転写ローラ及びバックアップローラの抵抗値はともに、１×１０⁷Ω、
・二次転写：温度及び画像形成枚数に対応して変化するバイアスを印加
・中間転写体クリーニング手段のクリーニングブレード：自由長が９ｍｍ、厚さが２ｍｍのゴムブレードを当接角度１７度でカウンター方向に当接
・ベルト駆動ローラ：直径３０ｍｍ
・現像剤：乳化重合による重合トナー及び樹脂コーティングキャリアを含有する二成分現像剤
潤滑剤は、クリーニング性能を向上しクリーニングブレードの摩耗を防止することが分かっている。

最初に、潤滑剤のトナー帯電量に対する影響について調べた。

すなわち、表１に示すように潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛を添加しないトナーを用いて画像形成試験を行い帯電量（Ｑ／Ｍ：単位質量のトナー帯電量）の推移を見た。

なお、表１における大径シリカ、大径チタニア及びＨＦＰが大径外部添加剤であり、以下に示す表等においても、大径外部添加剤＝大径シリカ＋大径チタニア＋（ＨＦＰ ｏｒ チタン酸ストロンチウム）である。

なお、ＨＦＰは、樹脂微粒子の表面にシリカ微粒子を固着させた無機有機複合微粒子である。

その結果、図３に示すような帯電量の変化が見られた。

図３から明らかなように、イエロートナーの帯電量が、画像形成枚数の増加に従って低下した。

また、実際の画像形成試験でも、イエローのカブリの発生やイエロートナーの飛散が観察された。

従って、図３の結果を改善する目的で、表２に示す外部添加剤の処方でトナーを調製し、画像形成を行った。

すなわち、イエロートナーでは、ステアリン酸亜鉛を０．１５質量％、ブラックトナーでは、０．０５質量％添加した。

その結果、図４に示すように、イエロートナーは全画像形成工程において、ほぼ一定した帯電量を示したが、マゼンタトナー及びシアントナーの帯電量の低下が見られ、トナー飛散やカブリが発生しやすくなっている。

これを改善するには、マゼンタトナー、及びシアントナーの潤滑剤含有量を増やすことが考えられるが、そうすると、感光体や中間転写体のフィルミングが発生しやすくなる等の潤滑剤による望ましくない現象が生ずる可能性がある。。

本実施例では、このような問題を現像剤のトナー濃度を変えることにより解決した。

図５は、マゼンタトナー及びシアントナーについて、トナー濃度を低い値に設定して画像形成を行った実験におけるトナー濃度の推移を示す。

トナー濃度は一定値ではなく、画像形成枚数に従って、変化する値に設定されるが、図示のように、制御カーブをマゼンタトナー及びシアントナーについて低く設定した。

図６は、図５に示したトナー濃度制御の結果得られたトナーの帯電量の推移を示す。

図６から明らかなように、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー及び黒トナー全てについて、全画像形成行程にわたって、均一な帯電量が測定された。

このようなトナーを用いることにより、カブリ及びトナー飛散が少ない画像形成が可能となり、前記のトナー濃度制御と、現像バイアス制御、現像剤担持体の速度制御等の周知の画像濃度制御とを組み合わせることにより、高画質のカラー画像を形成することができた。

前記した実施例では、イエロートナーの帯電量が他のトナーと異なっているが、各色トナーの帯電特性は、用いられる色素により変わりうる。従って、各色トナー素材に添加される潤滑剤の量は、各色トナーの処方により個々に決定され、また、潤滑剤の添加に対応したトナー濃度制御の条件も同様に各色トナーの処方に応じて個々に設定される。
（２）実施例２
連続画像形成により、感光体や中間転写体上にトナーの成分が付着して薄い膜を形成するフィルミング現象が知られており、感光体及び中間転写体で起こるフィルミング、特に中間転写体上のフィルミングにより、中間転写体の抵抗値が場所により異なる値となることが原因となって、転写率の不均一による画像スジの発生等の画像欠陥が発生することが判明している。また、このような画像欠陥を、トナー素材にチタン酸ストロンチウム、ＨＦＰ等の研磨材からなる大径外部添加剤を添加することにより防止出来ることが分かっている。

このような知見に基づいて、トナー素材にチタン酸ストロンチウムを添加して画像形成実験を行った。ところが、チタン酸ストロンチウムの添加によって、現像性が変化することが判明した。

表３は、イエロートナー素材にチタン酸ストロンチウムを添加して現像性を評価した結果である。表３における現像効率は次の方法で測定された値である。

図７に示すように、電極Ｅ１、Ｅ２を間隔０．５ｍｍをもって平行に対向配置し、両電極間に、ＤＣ：１ｋＶ、ＡＣ：４ｋＶ（ｐ−ｐ電圧、ピークツーピーク電圧）、周波数２ｋＨｚ、ｓｉｎ波、のバイアス電圧を印加するとともに、電極Ｅ２の背後で、磁石ＭＧを移動させて、電極Ｅ１、Ｅ２間に介在させた二成分現像剤ＤＥＶ中のトナーＴを電極Ｅ１に転移させ、電極Ｅ１に付着したトナー量を計測した。

表３の現像効率は、実験前の二成分現像剤中のトナー量で電極Ｅ１に付着したトナーの量を割った値に１００を乗じた値である。

表３から明らかなように、チタン酸ストロンチウムの添加により、トナーの帯電量が低下し、現像効率が上昇する。

このことからチタン酸ストロンチウムの添加によりカブリやトナー飛散が発生しやすくなることが分かった。

表４は、チタン酸ストロンチウムをイエロートナー素材にのみ添加した処方の例であり、図８は表４の処方のトナーを用いて画像形成を行ったときの各色トナーの帯電量の推移を示す。図８に示すように、チタン酸ストロンチウムを含有するトナーの帯電量が低下している。なお、実施例２における画像形成は、前記に説明した実施例１における各種条件の下で行った。

この問題に対する対策としては、イエロートナー素材にチタン酸ストロンチウムを添加する又は他よりも添加量を大きくすると言う手段が有力である。

すなわち、イエロートナーでカブリやトナー飛散が起こっても目立たないので、イエロトナーに対するカブリやトナー飛散の防止の観点からの制限は比較的緩やかになる。

本実例においては、イエロートナーにチタン酸ストロンチウムを含有させるとともに、チタン酸ストロンチウムの添加による帯電量の低下を、トナー濃度制御により補正している。

図９は画像形成枚数に対応してトナー濃度を変化させて画像形成を行った画像形成試験におけるトナー濃度の推移を示す。×印の値を結んだ曲線Ｌ１はマゼンタトナー、シアントナー及び黒トナーのトナー濃度の推移を示し、◇印の値を結んだ曲線Ｌ２はイエロートナーのトナー濃度の推移を示す。

図９に示したトナー濃度制御を行った時に、各色トナーの帯電量の推移を図１０に示す。

図１０から明らかなように、図９に示すようにトナー濃度を下げることにより、イエロートナーの帯電量が増加し、その結果全ての色トナーの帯電量がほぼ一定した値に推移し、安定した現像性が得られた。また、カブリ及びトナー飛散が良好に防止された。

図１０の結果は、イエロートナー以外のトナー、すなわち、マゼンタトナー、シアントナー又は黒トナーに対して同様なチタン酸ストロンチウム添加とトナー濃度制御を行っても、フィルミングの防止と大径外部添加剤の添加により発生しやすくなるカブリやトナー飛散を防止することができることを示している。

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。 図１に示すカラー画像形成装置の制御系のブロック図である。 潤滑剤を含有しないトナーの帯電量の推移を示すグラフである。 潤滑剤を含有するイエロートナーを用いた画像形成におけるトナー帯電量の推移を示すグラフである。 マゼンタトナー及びシアントナーについて、トナー濃度を低い値に設定して画像形成を行った実験におけるトナー濃度の推移を示すグラフである。 図５に示したトナー濃度制御の結果得られたトナーの帯電量の推移を示す図である。 現像効率を測定する装置を示す図である。 チタン酸ストロンチウムを含有するイエロートナーを用いて行った画像形成におけるトナー帯電量の推移を示すグラフである。 イエロートナーについて、トナー濃度を低い値に設定して画像形成を行った実験におけるトナー濃度の推移を示すグラフである。 図９に示したトナー濃度制御の結果得られたトナーの帯電量の推移を示す図である。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電手段
３ 露光手段
４ 現像手段
５ 一次転写手段
６ 中間転写手段
７Ａ 転写ローラ
７Ｂ バックアップローラ
８ 像形成体クリーニング手段
９ 中間転写体クリーニング手段
ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫ トナー濃度センサ
ＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＫ トナー補給手段
ＣＲ 制御手段

Claims (11)

1. 像形成体、
   該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、
   形成された静電潜像を現像する現像手段、
   一次転写手段及び
   前記像形成体の表面をクリーニングする像形成体クリーニング手段、
   をそれぞれ有する複数の画像形成部、
   前記複数の画像形成部に対向して配置された中間転写体、
   前記中間転写体から記録材に画像を転写する二次転写手段並びに、
   クリーニングブレードを有し、転写後の前記中間転写体をクリーニングする中間転写体クリーニング手段を有するカラー画像形成装置において、
   前記現像手段の少なくとも一つである特定現像手段は、潤滑剤の含有量が他と異なるトナーを含有する現像剤を収容するとともに、潤滑剤含有量の異なる前記現像剤のトナー濃度を、他の前記現像手段に収容されている現像剤のトナー濃度と異なるように制御する制御手段を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 像形成体、
   該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、
   形成された静電潜像を現像する現像手段、
   一次転写手段及び
   前記像形成体の表面をクリーニングする像形成体クリーニング手段
   をそれぞれ有する複数の画像形成部、
   前記複数の画像形成部に対向して配置された中間転写体、
   前記中間転写体から記録材に画像を転写する二次転写手段並びに、
   クリーニングブレードを有し、転写後の前記中間転写体をクリーニングする中間転写体クリーニング手段を有するカラー画像形成装置において、
   前記現像手段の少なくとも一つである特定現像手段は、一次粒子の粒径が１５０ｎｍ〜２０００ｎｍの大径外部添加剤の含有量が他と異なるトナーを含有する現像剤を収容するとともに、大径外部添加剤含有量の異なる前記現像剤のトナー濃度を、他の前記現像手段に収容されている現像剤のトナー濃度と異なるように制御する制御手段を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
3. 前記特定現像手段はイエロートナーで現像する前記現像手段を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカラー画像形成装置。
4. 前記特定現像手段はブラックトナーで現像する前記現像手段を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカラー画像形成装置。
5. 前記潤滑剤はステアリン酸カルシウム及び／又はステアリン酸亜鉛からなることを特徴とする請求項１、３又は４のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
6. チタン酸ストロンチウムの添加量を変えることにより、前記大径外部添加剤の含有量を異ならせたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
7. 無機有機複合微粒子の添加量を変えることにより、前記大径外部添加剤の含有量を異ならせたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
8. 前記トナーが重合トナーからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
9. 前記現像剤は、体積平均粒径が４．０μｍ〜７．０μｍの前記トナー及び体積平均粒径が２０μｍ〜５０μｍのキャリアを含有することを特徴とする請求項１〜８に記載のカラー画像形成装置。
10. 像形成体、
    該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、
    形成された静電潜像を現像する現像手段及び、
    前記像形成体の表面をクリーニングする像形成体クリーニング手段
    をそれぞれ有する複数の画像形成部において複数の単色画像を形成し、
    形成した該複数の単色画像を中間転写体に転写して該中間転写体上にカラー画像を形成し、形成した該カラー画像を記録材に転写し、転写後の前記中間転写体を少なくともクリーニングブレードでクリーニングするカラー画像形成方法において、
    前記単色画像の少なくとも一つは、潤滑剤の含有量が他と異なるトナーを含有し、他と異なるトナー濃度の現像剤を用いて形成されることを特徴とするカラー画像形成方法。
11. 像形成体、
    該像形成体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段、
    形成された静電潜像を現像する現像手段及び、
    前記像形成体の表面をクリーニングするクリーニング手段
    をそれぞれ有する複数の画像形成部において複数の単色画像を形成し、
    形成した該複数の単色画像を中間転写体に転写して該中間転写体上にカラー画像を形成し、形成した該カラー画像を記録材に転写し、転写後の前記中間転写体を少なくともクリーニングブレードでクリーニングするカラー画像形成方法において、
    前記単色画像の少なくとも一つは、一次粒子の粒径が１５０ｎｍ〜２０００ｎｍの大径外部添加剤の含有量が他と異なるトナーを含有し、他と異なるトナー濃度の現像剤を用いて形成されることを特徴とするカラー画像形成方法。

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