JP2008089740A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写体の放電量が減少するよう機械およびサプライ条件を設定し、転写効率を向上させることによるトナー消費量高効率化ができる画像形成方法を提供する。
【解決手段】少なくとも、像担持体４００及びトナーとキャリアからなる二成分現像剤で像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像手段６１０を備えたユニット１８０を複数有し、各像担持体４００（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）に形成されたトナー像を順次中間転写体１００に転写する画像形成方法において、任意のユニットにおける現像電界に対するトナー付着量の傾きを、任意のユニットよりも前に転写が行われるユニット内のものよりも大きくすることで、任意のユニットよりも後に転写が行われるユニットの転写電界を小さくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの機能を備えた複合機等の電子写真方式を用いた画像形成方法及び画像形成装置に関し、より詳しくはトナー消費における高効率化に関する。

従来から電子写真方式を利用するデジタル複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置が広く使用されている。そのような画像形成装置では、像担持体となる感光体上にレーザビームで静電潜像を形成し、現像剤を構成するトナーで現像して、記録紙などの記録部材上に、直接的または中間転写体を介して間接的にトナー像を転写することによって画像を形成している。

近年、電子写真方式の画像形成方法において、省エネルギーの観点からトナー消費の高効率化が望まれている。一定量のトナーを無駄なく画像形成に用いることで、極端な例ではクリーニング機構が不要なシステムを構築でき、コスト削減にも繋がっていく。

このようにトナー消費高効率化が望まれているが、現在主流である感光体と記録紙との間に中間転写体を介在させる中間転写方式では、感光体から中間転写体、中間転写体から記録紙へと二度の転写行程を行うために転写残として画像形成に寄与しないトナーが発生する機会が多く、トナー消費の効率が落ちてしまうことがある。また、フルカラー画像を形成する画像形成方法のような、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーを中間転写体上に重ねる方式では、各色のトナーを備えた画像形成ユニットを中間転写体の移動方向に並列配置するので、下流側に位置するユニットでの放電により逆極性となったトナーが中間転写体から感光体へ移動する逆転写現象もあり、効率を下げている。

そこでトナー消費高効率化には、転写率、逆転写率ともに向上させることが必要となる。この問題に対し多くの提案がなされてきた。例えば、特許文献１では逆転写率が少ない感光体の表面電位を用いることを提案している。

特開２００２−３５７９３９

特許文献１では、逆転写率が少ない感光体の表面電位を用いることを提案しているが、トナーの帯電量変動に応じてトナーの逆転写量も変化するのに加え、電位設定も変えざるを得ないため、常に逆転写を少なくするのは困難であるという課題がある。

本発明は、中間転写体に順次転写を行う画像形成方法であって、中間転写体の放電量が減少するよう機械およびサプライ条件を設定し、転写効率を向上させることによるトナー消費量高効率化ができる画像形成方法及び画像形成装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、少なくとも、像担持体及びトナーとキャリアからなる二成分現像剤で前記像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像手段を備えたユニットを複数有し、各像担持体に形成されたトナー像を順次中間転写体に転写する画像形成方法において、任意のユニットにおける現像電界に対するトナー付着量の傾きを、任意のユニットよりも前に転写が行われるユニット内のものよりも大きくすることで、任意のユニットよりも後に転写が行われるユニットの転写電界を小さくすることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１記載の画像形成法において、現像電界に対するトナー付着量の傾きの調整を、転写されるトナーの帯電量を調整することで行うことを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１または２記載の画像形成方法において、ユニットが中間転写体の移動方向に並列配置されていることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項２記載の画像形成方法において、帯電量の調整を、トナーに添加する添加剤の比率を変化させて行うことを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項２記載の画像形成方法において、帯電量の調整を、トナーの粒径を変化させて行うことを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項２記載の画像形成方法において、帯電量の調整を、トナーと混合した際のキャリアの帯電特性を調整することで行うことを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項２記載の画像形成方法において、帯電量の調整を、トナーとキャリアの被覆率を調整することで行うことを特徴としている。

請求項８の発明は、請求項１記載の画像形成方法において、各現像手段が、各像担持体に近接位置され、現像剤を担持する現像剤担持体をそれぞれ有し、現像電界に対するトナー付着量の傾き調整を、各現像剤担持体と各像担持体の間隔寸法を調整することで行うことを特徴としている。

請求項９の発明は、請求項１記載の画像形成方法において、各現像手段が、各像担持体に近接位置され、現像剤を担持する現像剤担持体と、各環像剤担持体と近接配置され、各環像剤担持体上の現像剤量を規制する規制部材をそれぞれ有し、現像電界に対するトナー付着量の傾き調整を、各環像剤担持体と各規制部材との間隔寸法を調整することで行うことを特徴としている。

請求項１０の発明は、請求項１記載の画像形成方法において、各現像手段が、各像担持体に近接位置され、現像剤を担持する現像剤担持体をそれぞれ有し、現像電界に対するトナー付着量の傾き調整を、各現像剤担持体と各像担持体の線速比を調整することで行うことを特徴としている。

請求項１１の発明は、請求項１乃至１０の何れかに記載の画像形成方法で画像形成を行うことを特徴としている。

中間転写体に転写されたトナーはその後、同転写体に他の色を転写するにあたり電荷注入によりその像担持体上に移動してしまい、これを逆転写と呼んでいるが、請求項１の発明によれば、任意のユニットにおける現像電界に対するトナー付着量の傾きを、任意のユニットよりも前に転写が行われるユニット内のものよりも大きくすることで、任意のユニットよりも後に転写が行われるユニットの転写電界を小さくするので、後に転写が行われるユニットの像担持体表面電位を低くすることで放電を抑制し、このときの中間転写体から該像担持体へのトナー逆転写量も低下することができ、画像形成に寄与しない無駄なトナー消費を削減できる。

請求項２の発明によれば、現像電界に対するトナー付着量の傾きの調整を、転写されるトナーの帯電量を調整することで行うので、任意のユニットよりも後に転写が行われるユニット内のトナーの帯電量を低くすることで転写に必要な電界を低下できるとともに、逆帯電も低下することができ、さらに無駄なトナー消費を削減できる。

逆転写量が多いと、同じトナー付着量を得るためには任意のユニットよりも前に転写が行われるユニットほど多くのトナーを中間転写体に乗せなくてはならないが、請求項３の発明によれば、ユニットが中間転写体の移動方向に並列配置されている場合でも、同画像面積においても位置によるトナー消費量のムラを低減することができる。

請求項４の発明によれば、帯電量の調整を、トナーに添加する添加剤の比率を変化させて行うので、任意のユニットよりも後に転写が行われるユニット内のトナーの帯電量を低くすることで転写に必要な電界を低下できるとともに、逆帯電も低下することができ、さらに無駄なトナー消費を削減できる。

請求項５の発明によれば、帯電量の調整を、トナーの粒径を変化させて行うので、任意のユニットよりも後に転写が行われるユニット内のトナーの帯電量を低くすることで転写に必要な電界を低下できるとともに、逆帯電も低下することができ、さらに無駄なトナー消費を削減できる。

請求項６の発明によれば、帯電量の調整を、トナーと混合した際のキャリアの帯電特性を調整することで行うので、任意のユニットよりも後に転写が行われるユニット内のトナーの帯電量を低くすることで転写に必要な電界を低下できるとともに、逆帯電も低下することができ、さらに無駄なトナー消費を削減できる。

請求項７の発明によれば、帯電量の調整を、トナーとキャリアの被覆率を調整することで行うので、現像能力を調整でき、任意のユニットよりも後に転写が行われるユニット内のトナーの帯電量を低くすることで転写に必要な電界を低下できるとともに、逆帯電も低下することができ、さらに無駄なトナー消費を削減できる。

請求項８の発明によれば、現像電界に対するトナー付着量の傾き調整を、各現像剤担持体と各像担持体の間隔寸法を調整することで行うので、現像能力を調整でき、後に転写が行われるユニットの像担持体表面電位を低くすることで放電を抑制し、このときの中間転写体から該像担持体へのトナー逆転写量も低下することができ、画像形成に寄与しない無駄なトナー消費を削減できる。

請求項９の発明によれば、現像電界に対するトナー付着量の傾き調整を、各環像剤担持体と各規制部材との間隔寸法を調整することで行うので、現像剤担持体上の現像剤量が変化して現像能力を調整でき、後に転写が行われるユニットの像担持体表面電位を低くすることで放電を抑制し、このときの中間転写体から該像担持体へのトナー逆転写量も低下することができ、画像形成に寄与しない無駄なトナー消費を削減できる。

請求項１０の発明によれば、現像電界に対するトナー付着量の傾き調整を、各現像剤担持体と各像担持体の線速比を調整することで行うので、現像能力を調整することができ、後に転写が行われるユニットの像担持体表面電位を低くすることで放電を抑制し、このときの中間転写体から該像担持体へのトナー逆転写量も低下することができ、画像形成に寄与しない無駄なトナー消費を削減できる。

請求項１１記載の発明によれば、後に転写が行われるユニットの像担持体表面電位を低くすることで放電を抑制し、このときの中間転写体から該像担持体へのトナー逆転写量も低下することができ、画像形成に寄与しない無駄なトナー消費を削減できる。また現像能力を調整できるので、任意のユニットよりも後に転写が行われるユニット内のトナーの帯電量を低くすることで転写に必要な電界を低下できるとともに、逆帯電も低下することができ、さらに無駄なトナー消費を削減できる。

以下、図面を用いて本発明にかかる画像形成装置と画像形成方法について説明する。まず、画像形成装置の概略構成について説明する。
図１に示す画像形成装置３００は、複数の画像形成ユニット１８０が中間転写体となる中間転写ベルト１００の移動方向に並列配置されてタンデム形式を採用した電子写真方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置３００は、各画像形成ユニット１８０、各画像形成ユニット１８０が備える光導電層を有する像担持体となる各感光体ドラム４００、各帯電手段となる帯電ローラ６１３、各現像手段６１０、各感光体クリーニング装置６３０、および各画像形成ユニット１８０の感光体ドラム４００にそれぞれ対向して設ける各１次転写装置６２０の各符号の後に、それぞれブラックの場合はＢＫを、イエロの場合はＹを、マゼンタの場合はＭを、シアンの場合はＣを付して示す。各感光体ドラム４００は、直径６０ｍｍ程度のドラムで構成されていて、図示しない駆動モータによって回転駆動される。

中間転写ベルト１００は、各画像形成ユニット１８０の下方に配置された３つの支持ローラ１４０，１５０，１６０に巻き掛けられていて、何れかのローラが図示しない駆動モータによって回転駆動されることで、ここでは時計周り方向に移動する。第２の支持ローラ１５０の左には、画像転写後に中間転写ベルト１００上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７０が設けられている。本形態において、第１の支持ローラ１４０と第２の支持ローラ１５０間に張り渡した中間転写ベルト１００上には、その移動方向に沿って、イエロ，マゼンタ，シアン，ブラックの４つの画像形成ユニット１８０が横に並べて配置（並列配置）してタンデム型の画像形成装置３００を構成する。以下、イエロ，マゼンタ，シアン，ブラックの４つの画像形成ユニット１８０を便宜的に第１から第４の画像形成ユニットと称する場合がある。

中間転写ベルト１００の下方には２次転写装置２２０が配置されている。２次転写装置２２０は、図示の例では、２つのローラ２３０ａ，２３０ｂの間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４０を掛け渡して構成されていて、中間転写ベルト１００を介して第３の支持ローラ１６０に押し当てて配置され、中間転写ベルト１００上の画像を転写材となる記録紙Ｐに転写する。

２次転写装置２２０の横には、記録紙Ｐに転写されたトナー画像を定着する定着装置２５０が設けられている。

転写バイアスは、二次転写ベルト２４０の支持ローラ２３０ａに印加しても、中間転写ベルト１００のバックアップローラとなる第３の支持ローラ１６０に印加しても良いが、記録紙Ｐへの逃げ電流を考えると、二次転写ベルト２４０の支持ローラ２３０ａに印加することが望ましい。また、転写バイアスは定電流制御することで、ベルトや記録材の環境変動による抵抗値の変化を受けにくくなる。

各画像形成ユニット１８０は、各感光体ドラム４００の周囲に帯電ローラ６１３、現像手段６１０、クリーニング装置６３０等が配置されている。また各感光体ドラム４００は現像手段６１０とクリーニング装置６３０の間で、中間転写ベルト１００に当接されている。図１において符号Ｌ１からＬ４は、各感光体ドラムに対する図示しない露光手段からの画像露光を示す。

各１次転写装置６２０は、各感光体ドラム４００に対して中間転写ベルト１００を介在させて対向配置されていて、各感光体上に形成される単色のトナー画像をそれぞれ中間転写ベルト１００上に転写する１次転写バイアスを付与する。これら各１次転写装置６２０と各感光体の対向する部位が１次転写部（中間転写部）を構成し、支持ローラ２３０ａと第３の支持ローラ１６０との対向部が２次転写部を構成している。

現像行程について説明する。各現像手段６１０はトナーとキャリアからなる二成分を収容した現像容器に、各感光体ドラム４００に近接位置され、現像剤を担持する現像剤担持体となる現像スリーブ６１１と、各現像スリーブ６１１と近接配置され、各現像スリーブ６１１上の現像剤量を規制する規制部材としての各ドクタブレード６１２と、各攪拌スクリュー６１４を備えている。

各現像スリーブ６１１は、少なくとも現像時は、各感光体ドラム４００に対して近接して配置され、現像剤が感光体ドラム４００に接触する状態で現像できる様に設定されている。各現像スリーブ６１１は駆動モータによって回転駆動される。
本形態で用いた二成分現像剤は、粉砕法によって製造した平均粒径６〜７μｍのネガ帯電トナーと平均粒径が３５μｍの磁性キャリアを混合して構成されている。また現像時には、各現像スリーブ６１１に現像バイアスとして、本形態ではでは一５００Ｖが印加されて現像が行われる。

次に画像形成装置のカラー画像形成のプロセスについて説明する。カラー画像の形成時には、まずイエロの画像形成ユニット１８０Ｙにおいて、回転する感光体ドラム４００Ｙの表面に帯電ローラ６１３Ｙによって均一に電荷が付与されて、約６５０Ｖに均一帯電が行われる。その後露光装置であるレーザ光学系によって画像露光Ｌ１を施し、感光体ドラム４００Ｙの表面の光導電層上に静電潜像を形成する。そしてその静電潜像に現像手段６１０Ｙに備えられた現像スリーブ６１１Ｙからイエロ現像剤を用いて現像が行われ、潜像をイエロートナー像として可視化する。イエロと同様な工程で、マゼンタ，シアン，ブラックのトナー像も各感光体ドラム表面に形成される。

感光体ドラム４００Ｙ表面上に可視化されたトナー像は、中間転写ベルト１００に転写され、その後、マゼンタ，シアン，ブラックの画像形成ユニットの順に中間転写ベルト１００へ各トナー像の転写が行われ、これにより中間転写ベルト上に色重ねした像が形成される。

ここで、各感光体ドラム４００上に現像されたトナー量と中問転写ベルト１００に転写されたトナー量の比率を転写率と呼ぶ。加えて、任意の画像形成ユニットの１次転写部から中間転写ベルト１００に転写されたトナーが、任意の画像形成ユニットよりも後に転写が行われる画像形成ユニット、すなわち、任意の画像形成ユニットよりも下流に位置する画像形成ユニットの１次転写部での電荷注入を主な原因として感光体ドラム上に戻される現象を逆転写と呼び、ベルト上に存在していたトナーに対する逆転写トナーの量の比率を逆転写率と呼んでいる。

中問転写ベルト１００上に色重ねをして形成されたトナー像は、２次転写ベルト２４０により記録紙Ｐに転写が行われ、その後定着装置２５０によりトナー像は記録紙Ｐに熱定着されて、画像が図示しない排紙部に出力される。ここで各感光体ドラム４００上にあるトナー量と中間転写ベルト１００に転写されたトナー量の比を転写率と呼び、１００％に近ければ近いほど無駄なトナーが無く、トナー消費効率が良い。また、中間転写ベルト１００上に転写されたトナーが下流の画像形成ユニットで他の色を転写する際に放電が起き、逆に感光体ドラム上に移動する現象を逆転写と呼び、中間転写ベルト上のトナー量に対する感光体ドラム上に移動したトナー量の割合を逆転写率と呼んでいる。０％に近ければ近いほど無駄なトナーが無く、トナー消費効率が良い。

画像濃度制御について説明する。電子写真方式では現像ポテンシャルを段階的に変化させて現像されるトナー量を光学素子による検知量から計算すると、現像ポテンシャルと付着量との関係は線形性を示す。その傾きを現像γ、現像されるトナー量が０となるときの現像ポテンシャルの値を現像開始電圧：Ｖｋと呼ぶ。この現像γとＶｋの値から、望みのトナー付着量が得られる環像ポテンシャルを計算し、帯電ローラに与える電位である帯電電位:Ｖｃ、現像電位ＩＶｂ、レーザ光量をあらかじめ設定してあるテーブルから選択する方法が取られている。

現像能力について説明する。現像能力とはある現像ポテンシャルに対するトナー付着量を表すものである。これは、上述する現像γおよび現像開始電圧ＩＶｋに依存しており、この現像能力で上述した電位テーブルを選択している。

現像能力を変化させる要因としては様々なものが存在しているが、その例を挙げるとサプライとしては現像剤の帯電量、機械的なものとしては感光体ドラムと現像スリーブの間隔である現像ギャップや現像スリーブとドクタブレードの間隔であるドクタギャップ、作像条件としては感光体ドラムと現像スリーブの速度比等が挙げられる。
トナーの帯電量は転写率にも寄与が大きく、転写率が大きく、逆転写率が小さくなる最適な転写電流の値はトナー帯電量が低いほど低くて済む。

図１９は、転写残と逆転写残に関し、現像されたトナーが中間転写ベルト１００に転写される際（Ａ部）に、感光体ドラム上に残るのが転写残トナーＴ１であり、中間転写ドラム１００に転写されたトナーＴが次の画像形成ユニットで感光体ドラム上に移動してしまうのが逆転写トナーである。
（検討１）
感光体ドラムの帯電電位を画像形成ユニットの下流ほど低くなるように作像条件を設定し、その上で転写電流を下流ほど低くなるように設定し、転写効率を改善することでトナー消費量の効率を上げる検討を行った。そのときの感光体ドラム表面電位（Ｖｄ）と転写率と逆転写率の関係について説明する。

図２は感光体ドラム表面電位（Ｖｄ）を変化させたときの転写率および下流転写部での逆転写率に関するもので、互いに隣接する２つの画像形成ユニットにて、それぞれ上流と下流の感光体ドラム表面電位の条件のみを変化させたときの、任意の画像形成ユニットでの転写率と、任意の画像形成ユニットの下流側に位置する画像形成ユニットでの逆転写率の測定結果を示す。感光体ドラム表面電位が低いときは転写時の放電が少ないため転写率が高く、感光体ドラム表面電位が高くなるに従い放電が多くなり転写率が低下している。また、逆転写率においても感光体ドラム表面電位が低いほど良い値を示している。

このことから感光体ドラム表面電位（＝Ｖｄ）を低くすることで転写時には転写率が向上し、同様に下流の画像形成ユニットを極力低い感光体ドラム表面電位Ｖｄとすることで逆転写率を向上することができる。また、下流の画像形成ユニットの感光体ドラム表面電位Ｖｄを低くすることで１次転写部での転写電流を上流よりも低く設定することができることがわかる。

ここで選択できる電位は、感光体ドラムの帯電電位とレーザ光量を最大として照射したときの電位である残留電位との間の幅しか用いることができないため、感光体ドラム表面電位Ｖｄを低く用いるには自ずと現像ポテンシャルを低くする必要がある。即ち現像能力を上げる必要がある。

感光体ドラム表面電位Ｖｄを低くするための各条件（現像能力調整の説明）
ここから現像能力を調整するための各条件と、実施した例を説明する。

図３は、各画像形成ユニット１８０のＰＧ設定に関する図である。図中、数字は第１の画像形成ユニットでの設定値を基準としたときの比率を示す。図３において、ＰＧとは現像スリーブと感光体ドラムの距離であるが、この距離を小さくすることで現像能力は上がる方向である。ここで下流の画像形成ユニットに行くに従いＰＧを小さくし、現像能力を上げて結果的に感光体ドラム表面電位Ｖｄが下流ほど低くなるように設定した。

図４は、各画像形成ユニットのＤＧ設定に関するもので、図中、数字は第１の画像形成ユニットでの設定値を基準としたときの比率を示す。ＤＧとは、現像スリーブ上の現像剤量を規制しているドクタブレードと現像スリーブの表面との間隔寸法（ギャップ距離）を示す。ＤＧを広げることで現像スリーブ上の現像剤量が増え、現像能力が上がる傾向にある。ここでは下流の画像形成ユニットほどＤＧを広げ、現像能力を上げて結果的に感光体ドラム表面電位Ｖｄが下流ほど低くなるように設定した。

図５は、各画像形成ユニットのＶｓ／Ｖｐ設定に関するものである。図中、数字は第１の画像形成ユニットでの設定値を基準としたときの比率を示す。

現像スリーブの線速をＶｓ、感光体ドラムの線速をＶｐとしたときに、その比率であるＶｓ／Ｖｐを上げることで感光体ドラムへの現像剤の供給量が増え、その結果、現像能力は上がる傾向にある。ここでは下流の画像形成ユニットほどＶｓ／Ｖｐを上げ、現像能力を上げて結果的に感光体ドラム表面電位Ｖｄが下流ほど低くなるように設定した。

図６は、各条件での画像形成ユニットでの感光体ドラム表面電位Ｖｄの違いに関するもので、下流の画像形成ユニットほど現像条件が上がるように条件を設定した結果、感光体ドラム表面電位Ｖｄが下流ほど下がっていることが確認できる。

図７は、各画像形成ユニットでの転写電流比設定を示すものである。図中、数字は第１の画像形成ユニットでの設定値を基準としたときの比率を示す。設定した転写電流を基準とした第１の画像形成ユニットとの比率で示す。図７に示すように、帯電電位が低く設定できたことから、転写効率を上げるため下流の画像形成ユニットほど転写電流を下げた。以上の条件で画像面積率を各色一定として実際に通紙によるトナー消費量の測定を行った。評価はトナーボトル１本で印刷できる枚数にて比較している。その結果を図８に示す。図８では、トナー１本につき印刷される枚数を示すものであり、今回の検討において各条件のどの画像形成ユニットとも１本あたりの印刷可能な枚数は増えており、効果が確認できた。
（検討２）
検討１では機械的な作像条件を調整することで現像能力の調整を行い、結果としてトナー消費を効率よく行うことができた。そこで次の検討として、サプライ条件を調整し、トナー帯電量を調整することで現像能力の調整を行い、検討１と同様にトナー消費を効率よく行えるかの検討を行った。

図９を用いてトナー帯電量による転写率および逆転写率変化について説明する。図９はトナーの帯電量の水準を振ったときの転写率と逆転写率を測定した結果である。図９からトナーの帯電量によって転写率と逆転写率のバランスが良い最適な転写電流値が異なり、帯電量が低くなるにつれて最適な転写電流値も低くなることがわかる。更に現像剤の帯電量を低くすると現像能力が上がることで、用いる現像ポテンシャルも低く設定できることから、感光体ドラム表面電位Ｖｄも低く設定することができる。即ち検討１の結果からわかるように、この点からもトナー消費効率を上げることができる。

図１０は、第１の画像形成ユニットで転写されたトナーの各下流側の画像形成ユニットにおける帯電量と逆転写率の転写電流現状条件を、図１１は、第１の画像形成ユニットで転写されたトナーの各下流画像形成ユニットにおける帯電量と逆転写率の転写電流を下流側の画像形成ユニットほど低くした場合を示す。

転写電流を各画像形成ユニット同一とした条件と、下流側のユニットほど低くした条件で、第１の画像形成ユニットで転写されたトナーの各画像形成ユニット通過後の帯電量と逆転写率を測定した結果を図１０、図１１に示す。転写電流を各画像形成ユニットで同一とすると、転写されたトナーが各下流の画像形成ユニットを通過する度に放電の影響で帯電量が低下し、逆転写率が大きくなっている。ここで下流の画像形成ユニットほど転写電流を小さくすることで放電量を少なくなり、帯電量の低下が抑制されることで逆転写率が改善することが確認できた。

ここで現像能力を調整するために、トナー帯電量を変化させる各条件と、実施した例を説明する。

図１２は、各画像形成ユニットでのトナー添加剤比率を示す。図中、数字は第１の画像形成ユニットを基準としたときの比率を示す。トナー表面に添加する添加剤としては、シリカや酸化チタンが主に使用されており、その比率によりトナーの帯電量が変化する。ここでは下流ほどトナー帯電量が低くなるように添加剤の量を調整した。

図１３は、各画像形成ユニットでのトナー粒径比率を示す。図中、数字は第１の画像形成ユニットを基準としたときの比率を示す。図１３によると、表面積が変化することから、トナー粒径により単位重量当たりの帯電量が変化し、大きくなるにつれて単位重量当たりの帯電量は小さくなる。ここでは下流側の画像形成ユニットほど帯電量が低くなるようにトナーの粒径を大きくなるように設定した。

図１４は、各画像形成ユニットでのキャリア帯電量に関するもので、図中、数字は標準トナーと混合したときの帯電量を示す。図１４によると、キャリアの帯電能力を変化させることで、トナーの帯電量を調整できる。ここでは下流側の画像形成ユニットほどトナー帯電量が低くなるように、使用するキャリアの帯電能力を下流側のユニットほど下げた。

図１５は、各画像形成ユニットでのキャリア被覆率に関するもので、図中、数字は被覆率の狙い（％）を示す。図１５によると、キャリアとトナーが接触することにより帯電するが、キャリアがトナーに被覆される比率により接触機会が変化し、その結果、帯電量を調整することができる。ここでは下流側の画像形成ユニットほど被覆率を上げてトナー帯電量を下げた。

図１６は、各条件でのトナー帯電量に関するもので、図中の値は標準トナーと攪拌した際の帯電量を示す。図１６から帯電量が下流側の画像形成ユニット低くなっていることが確認できる。

図１７は、転写電流設定に関するもので、図中、数字は第１の画像形成ユニットでの転写電流の設定値を基準としたときの比率である。検討１と比較してみると、検討１の場合よりも転写性が上がるため、若干低目の設定とした。

以上の条件で画像面積率を各色一定として実際に通紙によるトナー消費量の測定を行った。図１８は、トナー１本につき印刷される枚数に関するものである。評価はトナーボトル１本で印刷できる枚数にて比較している。図１８の結果、それぞれの画像形成ユニットによるトナー消費量の差を小さくでき、トナー消費効率を向上させることが確認できた。

本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。 像担持体表面電位と転写率と逆転写率の関係を示す図である。 各画像形成ユニットにおける像担持体と現像剤担持体との間隔寸法の関係を示す図である。 各画像形成ユニットにおける現像剤担持体と規定部材との間隔寸法の関係を示す図である。 各画像形成ユニットにおける像担持体と現像剤担持体との線速比の関係を示す図である。 各画像形成ユニットでの像担持体表面電位の違いを示す図である。 各画像形成ユニットにおける転写電流比の関係を示す図である。 画像形成装置のハード面の各条件を調整したときのトナー消費量の測定結果を示す図である。 トナー帯電量による転写率と逆転写率の変化率の関係を示す数である。 第１の画像形成ユニットで転写されたトナーの各下流の画像形成ユニットにおけるトナー帯電量と逆転写率の関係を示す図である。 転写電流を下流ほど低くしたときの、第１の画像形成ユニットで転写されたトナーの各下流の画像形成ユニットにおけるトナー帯電量と逆転写率の関係を示す図である。 各画像形成ユニットにおけるトナー添加剤比率の関係を示す図である。 各画像形成ユニットにおけるトナー粒径比率の関係を示す図である。 各画像形成ユニットにおけるキャリア帯電量の関係を示す図である。 各画像形成ユニットにおけるキャリア被覆率の関係を示す図である。 各画像形成ユニットにおけるトナー帯電量の関係を示す図である。 各画像形成ユニットにおける転写電流の設定関係を示す図である。 画像形成装置のサプライ面の各条件を調整したときのトナー消費量の測定結果を示す図である。 転写残トナーと逆転写残トナーの関係を説明する図である。

符号の説明

１００ 中間転写体
１８０（Ｙ,Ｍ,Ｃ,ＢＫ） 画像形成ユニット
３００ 画像形成装置
４００（Ｙ,Ｍ,Ｃ,ＢＫ） 像担持体
６１０（Ｙ,Ｍ,Ｃ,ＢＫ） 現像手段
６１１（Ｙ,Ｍ,Ｃ,ＢＫ）現像剤担持体
６１２（Ｙ,Ｍ,Ｃ,ＢＫ）規制部材
ＰＧ 現像剤担持体と像担持体の間隔寸法
ＤＧ 環像剤担持体と各規制部材との間隔寸法
Ｖｐ 像担持体の線速
Ｖｓ 現像剤担持体の線速

Claims (11)

1. 少なくとも、像担持体及びトナーとキャリアからなる二成分現像剤で前記像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像手段を備えたユニットを複数有し、各像担持体に形成されたトナー像を順次中間転写体に転写する画像形成方法において、
   任意のユニットにおける現像電界に対するトナー付着量の傾きを、任意のユニットよりも前に転写が行われるユニット内のものよりも大きくすることで、任意のユニットよりも後に転写が行われるユニットの転写電界を小さくすることを特徴とする画像形成方法。
2. 前記現像電界に対するトナー付着量の傾きの調整は、転写されるトナーの帯電量を調整することで行うことを特徴とした請求項１記載の画像形成法。
3. 前記ユニットは、前記中間転写体の移動方向に並列配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
4. 前記帯電量の調整は、前記トナーに添加する添加剤の比率を変化させて行うことを特徴とする請求項２記載の画像形成方法。
5. 前記帯電量の調整は、前記トナーの粒径を変化させて行うことを特徴とする請求項２記載の画像形成方法。
6. 前記帯電量の調整は、前記トナーと混合した際の前記キャリアの帯電特性を調整することで行うことを特徴とする請求項２記載の画像形成方法。
7. 前記帯電量の調整は、前記トナーと前記キャリアの被覆率を調整することで行うことを特徴とする請求項２記載の画像形成法。
8. 前記各現像手段は、各像担持体に近接位置され、前記現像剤を担持する現像剤担持体をそれぞれ有し、
   前記現像電界に対するトナー付着量の傾き調整は、各現像剤担持体と各像担持体の間隔寸法を調整することで行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
9. 前記各現像手段は、各像担持体に近接位置され、前記現像剤を担持する現像剤担持体と、各環像剤担持体と近接配置され、各環像剤担持体上の現像剤量を規制する規制部材をそれぞれ有し、
   前記現像電界に対するトナー付着量の傾き調整は、各環像剤担持体と各規制部材との間隔寸法を調整することで行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
10. 前記各現像手段は、各像担持体に近接位置され、前記現像剤を担持する現像剤担持体をそれぞれ有し、
    前記現像電界に対するトナー付着量の傾き調整は、各現像剤担持体と各像担持体の線速比を調整することで行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
11. 請求項１乃至１０の何れかに記載の画像形成方法で画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。

Images