JP3636633B2

JP3636633B2 - 画像形成装置

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Application number: JP2000130423A
Authority: JP
Inventors: 篤志竹田; 史光五味; 義行小宮; 浩一橋本
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Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2020-04-28
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、たとえば、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置は、数多く提案さている。この画像形成装置の概略構成および動作について図１３を用いて説明する。
【０００３】
図１３に示した画像形成装置において、コピー開始信号が入力されると、プリンター部の感光ドラム１０１が帯電器１０３により所定の電位に帯電される。一方、リーダー部の図示しない原稿台上に置かれた原稿に対し、原稿照明用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサーが一体に構成されたユニットが原稿を照射しながら走査することにより、その照明走査光の原稿面反射光が、短焦点レンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサーに入射される。
【０００４】
ＣＣＤセンサーは受光部、転送部、出力部より構成されており、ＣＣＤ受光部において光信号が電荷信号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。このようにして得られたアナログ信号を周知の画像処理を行って、デジタル信号に変換してプリンター部に送る。
【０００５】
プリンター部においては、上記の画像信号を受けてＯＮ、ＯＦＦ発光される固体レーザー素子のレーザー光Ｌを高速で回転する多面鏡によって走査することにより、感光ドラム１０１の表面上に原稿画像に対応した静電潜像を形成する。ついで、感光ドラム１０１上の静電潜像を、現像装置１０４によってトナーと磁性キャリアとを混合した２成分現像剤を用いて現像して、潜像をトナー像として可視化する。
【０００６】
このようにして感光ドラム１０１上に形成されたトナー像は、転写帯電器１０５によって転写材Ｐ上に静電転写される。その後、転写材Ｐは分離帯電器１０６によって感光ドラム１０１から静電分離されて、図示しない定着器へ搬送され、そこでトナー像を熱定着して、プリント画像として出力される。トナー像転写後の感光ドラム１０１は、表面に付着した転写残りトナー等の付着汚染物をクリーナ１０７により除去した後、つぎの画像形成に繰り返し使用される。
【０００７】
フルカラー画像形成の場合は、高速プリントの観点から、上記の感光ドラム１０１とその周囲の帯電器１０３等の機器とを複数組配置した、いわゆるタンデム方式が採用され始めている。転写方式としては、樹脂ベルトもしくはゴムベルトからなる転写ベルト上に転写材を担持して、複数の感光ドラムに搬送し、感光ドラム上のトナー像を転写材に同期を取って順次転写する直接転写方式や、複数の感光ドラム上のトナー像を中間転写ベルトに同期を取って順次転写し、その後、ベルトから転写材に転写する中間転写体方式が採用され始めている。
【０００８】
ところで、近年では低オゾン、低電力等の利点を有することから、前述の感光ドラムの帯電手段として、電圧を印加した帯電部材を感光ドラム１０１に当接させて帯電する接触帯電装置が実用化されてきており、このうち磁気ブラシを接触帯電部材にしたものが、感光ドラムへの接触の安定性の点から、好ましく用いられている。
【０００９】
磁気ブラシ方式の接触帯電装置では、導電性の磁性粒子をマグネット上に、もしくはマグネットを内包したスリーブ上に磁気的に拘束して担持し、磁性粒子を停止あるいは回転しながら感光ドラムに接触させ、これに電圧を印加することによって感光ドラムを帯電するものである。
【００１０】
接触帯電部材としては、導電性の繊維をブラシ状に形成した導電ファーブラシや、導電性ゴムをローラ状にした導電ゴムローラも好ましく用いられている。
【００１１】
特にこのような接触帯電部材を、通常の有機感光体上に導電性微粒子を分散した表層を有する感光ドラムや、アモルファスシリコン感光体を用いた感光ドラムに対して用いると、感光ドラム表面の帯電が注入帯電方式によって行われ、感光ドラム表面に接触帯電部材に印加した帯電バイアスの直流成分とほぼ同等の帯電電位を得ることが可能である。
【００１２】
この注入帯電方式は、コロナ帯電方式のような放電現象を利用しないので、感光ドラムの完全なオゾンレスかつ低電力消費型の帯電が可能となり、注目されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような接触帯電方式を用いた画像形成装置では、特に高湿下において感光ドラムの表面層の抵抗値の低下のため、露光後の電荷が拡散して電荷パターンがぼけ、たとえば高解像度を必要とする画像パターンを形成する場合、パターンの再現性が低下するということがあった。
【００１４】
一方、フルカラー複写機では、紙幣などの画像の偽造防止や出力画像の追跡を可能にすることが必要となっている。ここでいう追跡とは、出力画像から複写機の機種や機種の本体製造番号等を特定することである。これを実現するために、図１４に示すように、本来のオリジナル画像に影響が出ない程度にたとえばイエロートナーを用いて、画像に高解像度の追跡用のパターンを目立たないように書き込むことが行われる。したがって、高解像度パターンの再現性が低下すると、画像を出力した装置を特定するための出力画像の追跡ができなくなる可能性が生じる。
【００１５】
上述の電荷パターンがぼける要因は、感光ドラムを接触帯電したときに、わずかではあるが放電生成物（ＮＯｘ）等が感光ドラム表面に付着し、この放電生成物等が高湿下で低抵抗（ＨＮＯ₃）となり、露光後に感光ドラム表面に形成された電荷パターンの電荷が低抵抗物質のために移動して、電荷パターンが乱れる現象である。転写材としての紙中に含まれる填料のタルク、カオリン、炭酸カルシウム等が感光ドラム表面に付着すると、これらの付着物も高湿下で低抵抗となるので、これによっても電荷パターンの電荷が移動して、電荷パターンのぼけが生じる。
【００１６】
また、注入帯電方式では、潜像ぼけが発生する様式が異なり、帯電対象となる感光ドラムは表面層に抵抗層を持ち、たとえば表面層の直ぐ下に電荷輸送層がある場合、注入された電荷は表面層と電荷輸送層との境界面近くに移動し、したがって露光による潜像の電荷パターンは境界面近傍に形成される。高湿下、特に相対湿度も高い場合は、表面層の体積抵抗が小さくなり、電荷パターンによる電界で電荷が移動して潜像がぼける。
【００１７】
高湿下での表面層の抵抗値低下による問題を避けるために、表面層の抵抗値を高くしておくと、低湿下での抵抗値上昇により、注入帯電がしづらくなり、帯電不良を発生する不具合が生じる。
【００１８】
潜像のぼけ防止には、感光ドラムの内面に熱源を設置して加熱することにより、感光ドラム表面の湿度を低下させる方法があるが、感光ドラムを複数もつ場合には熱源も複数必要になり、コスト増加が避けられない。
【００１９】
したがって、本発明の目的は、装置特定用のトナー像を良好に形成することができる画像形成装置を提供することである。
【００２０】
本発明の他の目的は、以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、複数の像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電器と、前記像担持体上に静電像を形成する手段と、前記像担持体上のそれぞれの静電像を現像し、トナー像を形成する現像器とを有し、前記各像担持体上に形成されたトナー像は転写媒体に順次転写される画像形成装置において、
前記複数の像担持体のうち最も温度の高い像担持体に装置特定用のトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
本発明の一実施例における画像形成装置を示す断面図である。
【００２７】
本画像形成装置における画像形成プロセスについて述べると、まず、原稿台１０上に原稿Ｇを複写する面を下側にしてセットし、コピーボタンを押すことにより複写が開始される。リーダー部の原稿照明用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサーが一体に構成されたユニット９が、原稿を照射しながら走査することにより、その照明走査光の原稿面反射光が、短焦点レンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサーに入射される。
【００２８】
ＣＣＤセンサーは受光部、転送部、出力部より構成されており、ＣＣＤ受光部において光信号が電荷信号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。このようにして得られたアナログ信号を周知の画像処理を行って、デジタル信号（画像信号）に変換してプリンター部に送る。
【００２９】
プリンター部においては、上記の画像信号を受けて以下のようにして静電潜像を形成する。感光ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）は、中心支軸を中心に所定の周速度で矢印Ａ方向に回転駆動され、その回転過程で矢印Ｂ方向に回転駆動される磁気ブラシ帯電器３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）により、負極性の一様な帯電処理を受け、その一様帯電された表面に上記画像信号に対応してＯＮ、ＯＦＦ発光されるＬＥＤ露光器２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）により、原稿画像に対応した静電潜像を形成する。
【００３０】
さらに、本実施例では、ＬＥＤにより原稿画像に対応した静電潜像と重なるように追跡用の静電潜像を形成する構成となっている。
【００３１】
本実施例では、解像度６００ｄｐｉ、波長６８０μｍ、感光ドラム上静止スポット径約５０μｍ（ガウス分布近似でピーク値光量の１／ｅ²の光量となる値）の露光系を用いた。
【００３２】
本発明において、感光ドラム１は通常の有機感光体等を用いることができるが、有機感光体上に抵抗が１０⁹〜１０¹⁴Ωｃｍの材料の表面層を設けたものや、アモルファスシリコン感光体が好ましく、このような感光ドラムを用いれば、注入帯電を実現でき、オゾンの発生防止および消費電力の低減を達成し、また帯電性の向上も可能になる。
【００３３】
本実施例では、負帯電性の有機感光体（ＯＰＣ）で、直径３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体上に、下から第１〜第５の５つの層を積層した感光層を設けた感光ドラムを使用した。図２を用いて説明する。
【００３４】
第１層は下引き層３２で、アルミニウムのドラム基体３１表面の欠陥等をならすために設けた厚さ２０μｍの導電層からなる。第２層は正電荷注入防止層３３であり、ドラム基体から注入された正電荷が感光ドラム表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって形成された、体積抵抗率１０⁶ Ωｃｍ程度に抵抗調整した厚さ１μｍの中抵抗層からなっている。
【００３５】
第３層は電荷発生層３４であり、ジアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの層で、露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。第４層は電荷輸送層３５であり、ポリカーボネート樹脂にヒドラゾンを分散して形成されたｐ型の半導体層である。したがって、感光ドラムに与えられた負電荷はこの層を移動することができず、電荷発生層で発生した正電荷のみを感光ドラム表面に輸送することができる。
【００３６】
第５層は電荷注入層３６であり、絶縁性樹脂のバインダー３６ａにＳｎＯ₂超微粒子３６ｂを分散した塗工層である。より詳しくは、光透過性の絶縁フィラーであるアンチモンをドーピングして、低抵抗化（導電化）した粒径約０．０３μｍのＳｎＯ₂粒子を絶縁性樹脂に対して約７０重量％分散した材料の塗工層である。電荷注入層は、上記材料の塗工液を調製して、ディッピング塗工法、スプレー塗工法、ロール塗工法、ビーム塗工法との適当な塗工法で、厚さ約４μｍに塗工して形成した。
【００３７】
本実施例で用いた磁気ブラシ帯電器３は、図３に示すように、外径１６ｍｍの回転自在な非磁性スリーブ２２上に磁性粒子２３を、内部に非回転に配置したローラ状マグネット２１の磁力によって担持し、ブラシ状に形成したもので、ブラシ状の磁性粒子２３が感光ドラム１の表面に接触する。そして、スリーブ２２に帯電電圧を印加し、スリーブ２２の回転により感光ドラム１の表面に接触した磁性粒子２３を搬送しながら、感光ドラム１の表面を帯電するように使用される。感光ドラム１の表面には磁性粒子２３から電荷が注入され、帯電電圧に対応した電位に帯電される。
【００３８】
本実施例では、非磁性スリーブ２２を感光ドラム１の回転に対してカウンター方向に回転し、スリーブ２２の回転速度を感光ドラム１の回転速度１００ｍｍ／秒に対し１５０ｍｍ／秒とした。非磁性スリーブ２２の回転速度が速いほど、感光ドラム１の帯電の均一性が良好になる傾向がある。
【００３９】
帯電部材の磁性粒子（磁性キャリア）２３は、平均粒径が１０〜１００μｍ、飽和磁化が２０〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ³、抵抗（体積抵抗率）が１０²〜１０¹⁰Ωｃｍのものが好ましく、ピンホールのような感光ドラムの絶縁欠陥の存在を考慮すると、抵抗は１０⁶Ωｃｍ以上がより好ましい。帯電性能を良好にするには、できるだけ抵抗の小さいものを用いる方がよいので、本実施例では、平均粒径２２μｍ、飽和磁化２００ｅｍｕ／ｃｍ³、体積抵抗率５×１０⁶Ωｃｍの磁性粒子を使用した。
【００４０】
磁性粒子の抵抗値は、底面積が２２８ｍｍ²の金属セルに磁性粒子を２ｇ入れ、これを６．６ｋｇｆ／ｃｍ²で加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定した。
【００４１】
磁性粒子としては、樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化および抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリア、あるいはフェライト等のマグネタイト単体表面を酸化、還元処理して抵抗調整したもの、あるいはフェライト等のマグネタイト単体表面を樹脂でコーティングして抵抗調整したもの等が用いられる。
【００４２】
磁性粒子２３の磁気ブラシが感光ドラム１に対して形成するニップ幅は、約６ｍｍになるように調整した。非磁性スリーブ２２には、直流電圧−７００Ｖに矩形状の交流電圧１０００Ｈｚ、７００Ｖを重畳した帯電バイアスを印加した。これにより、感光ドラム１を良好に帯電することができた。
【００４３】
本実施例で用いた現像器４（４ａ〜４ｄ）を図４により説明する。本現像器４は２成分磁気ブラシ法を採り、図４に示すように、基本的に、ネガトナーと磁性キャリアとを混合した２成分現像剤４６を収容した現像容器４１に、現像剤を担持して感光ドラム１と対向した現像部に搬送する現像スリーブ４２と、現像スリーブ４２内に非回転に配置したマグネットローラ４３と、現像剤を現像容器４１内で循環するとともに現像スリーブ４２に供給する攪拌スクリュー４４および４５と、現像スリーブ４２上の現像剤を規制して薄層に形成する規制ブレード４７とを設けてなっている。
【００４４】
現像スリーブ４２は、感光ドラム１に対し最近接領域が約５００μｍの間隔となるように配置され、現像スリーブ４２上に担持した現像剤が感光ドラム１に接触した状態で現像できるように設定されている。現像スリーブ４２は感光ドラム１の回転方向に対して順方向に回転させた。
【００４５】
本実施例では、２成分現像剤４６のトナーには、粉砕法によって製造した平均粒径６μｍのネガ帯電トナーを、これに平均粒径５０ｎｍのＳｉＯ₂および平均粒径２０ｎｍの酸化チタンを重量比で各０．７％外添して使用した。２成分現像剤４６の磁性キャリアには、飽和磁化１５０ｅｍｕ／ｃｍ³、平均粒径３５μｍの樹脂重合性キャリアを用いた。これは、従来のフェライトキャリアでは、現像で感光ドラム１に対する電荷注入が発生し、画像のかぶりもしくは濃度薄を発生させるからである。現像剤４６におけるトナーと磁性キャリアの混合比は重量比で６：９４とした。
【００４６】
現像容器４１内の２成分現像剤４６は、回転する現像スリーブ４２上にマグネットローラ４３の磁極Ｎ３の磁力により汲み上げられ、磁極Ｎ３→Ｓ２→Ｎ１と搬送される過程で、現像スリーブ４２に対して垂直に配置された規制ブレード４７により層厚を規制されて、現像スリーブ４２に現像剤の薄層が形成される。この薄層に形成された現像剤は、現像スリーブ４２の回転にともない現像部に搬送され、マグネットローラ４３の現像主極Ｓ１の近くでその磁力により、現像スリーブ４２の表面で穂立ちして磁気ブラシに形成される。
【００４７】
この磁気ブラシに形成された現像剤は、感光ドラム１の表面に接触して静電潜像を現像し、現像を終えた現像剤は現像スリーブ４２によって現像容器４１内に戻され、マグネットローラ４３の磁極Ｎ２、Ｎ３が形成する反発磁界によって現像スリーブ４２から剥離され、現像容器４１内に回収される。
【００４８】
現像時、現像スリーブ４２には、図示しない現像電源から直流電圧Ｖdc＝−５００Ｖに周波数Ｖｆ＝２０００Ｈｚ、ピークツウピーク電圧Ｖpp＝１５００Ｖの交流電圧を重畳した現像バイアスを印加した。
【００４９】
一般に２成分現像法では、交流電圧を印加すると現像効率が増加し、画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生しやすくなる危険がある。このため、通常、現像バイアスの直流電圧と感光ドラム１の表面電位との間に電位差を設けることにより、かぶりを防止することを実現している。
【００５０】
潜像を現像して得られたトナー像は、転写装置７により記録材Ｐに転写される。転写装置７は、無端状の転写ベルト７１を駆動ローラ７２および従動ローラ７３間に懸架してなっており、転写ベルト７１は図中矢印Ｄ方向に回動される。転写装置７はさらに転写帯電ブレード７４（７４ａ〜７４ｄ）を備え、この各転写帯電ブレード７４は、転写ベルト７１の内側から感光ドラム１方向に加圧力を発生しつつ、図示しない高圧電源（転写電源）から転写バイアスが印加され、これにより転写ベルト７１上の記録材Ｐの裏面側からトナーと逆極性の帯電を行い、各感光ドラム１上のトナー像を記録材Ｐ上に順次重ね合わせて転写する。
【００５１】
記録材Ｐは、給紙搬送装置から感光ドラム１の回転と同期を取って転写ベルト７１に供給され、各感光ドラム１と転写ベルト７１との対向部が作る各転写部に適正なタイミングで搬送される。
【００５２】
本実施例では、転写ベルト７１として厚さ７５μｍのポリイミド樹脂のフィルムを用いた。転写ベルト７１の材料はポリイミド樹脂に限定されるものでなく、ポリカーボネート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリウレタン樹脂などの樹脂、さらにはフッ素系ゴム、シリコン系ゴムなどのゴムを好適に用いることができる。厚さも大略２５〜２０００μｍ、好ましくは５０〜１５０μｍとすることができる。
【００５３】
転写帯電ブレード７は、抵抗が１０⁵〜１０⁷Ωで、厚さが２ｍｍ、長さが３０６ｍｍの板を用いた。この転写帯電ブレード７４に定電流電源により＋１５μＡの転写バイアスを印加して転写を行った。
【００５４】
このようにして感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐに転写されるが、フルカラー画像の場合には、上述したように、各感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上に順次重ね合わせて転写される。トナー像が転写された記録材Ｐは、その後定着器６へ搬送され、そこでトナー像が熱定着されて、プリント画像として出力される。
【００５５】
一方、トナー像を転写後の感光ドラム１の表面には、転写残りのトナーが残留している。従来、感光ドラム上の潜像の現像と同時に転写残りトナーを現像器に回収する現像同時クリーニング方式が知られているが、転写残りトナーは転写時の剥離放電等により帯電極性が反転してしまうことが多く、極性反転したトナーは現像同時クリーニングをすることが困難である。
【００５６】
そこで、感光ドラム１の回転にともない磁気ブラシ帯電器３による帯電領域に到達した転写残りトナーを磁気ブラシに取り込み、磁気ブラシとの摺擦により正規の帯電極性（本実施例ではマイナス極性）に戻す。このとき、磁気ブラシに直流電圧のみを印加したのでは、磁気ブラシへのトナーの取り込みは十分に行えないが、交流電圧を磁気ブラシに印加すると、感光ドラム１と帯電器３間の電界による振動効果で、トナーを磁気ブラシへ容易に取り込むことができ、トナーを磁気ブラシとの摺擦により正規の極性に帯電できる。同時に、取り込んだトナーを感光ドラム１へ吐き出し、かぶり取り電界とメカニカルな摺擦力で、現像器４により現像と同時に残りトナーの回収が可能となる。
【００５７】
しかしながら、磁気ブラシの磁性粒子や非磁性スリーブ２２に、現像剤に含まれるＳｉＯ₂や酸化チタンなどの外添剤が付着したり、トナーの樹脂が付着すると、磁気ブラシの抵抗値が上昇して、感光ドラム１の帯電阻害を生じる。これは特に低湿時に顕著になる。
【００５８】
この状態で感光ドラムの帯電性を維持するための要因に、感光ドラム１の表面層である電荷注入層３６の抵抗値がある。本発明者らの実験、研究によれば、温度２３℃、相対湿度５％の環境でＡ４サイズ、画像比率６％の画像を３万枚形成する耐久試験において、電荷注入層の抵抗値は少なくとも１０¹⁴Ωｃｍ以下が好ましく、本実施例においては５×１０¹²Ωｃｍであった。
【００５９】
感光ドラムの電荷注入層が、温度２３℃、相対湿度５％の環境で５×１０¹²Ωｃｍになるように抵抗調整をすると、環境の水分混合比（空気１ｋｇ中の水分の重さ）に対する電荷注入層の抵抗値変化は、実測により図５のようになる。２３℃、６０％は水分混合比１０．５ｋｇ／ｋｇであり、混合比がこれ以上になると抵抗値が下がっていることがわかる。３０℃、８０％は混合比２１．６ｋｇ／ｋｇであり、抵抗値は３×１０¹⁰Ωｃｍであった。
【００６０】
図６は、紙幣などの偽造防止のための追跡用の画像パターンの再現性と感光ドラム表層の抵抗値との関係を示したものである。上の破線Ａが望ましい再現性を得られる閾値を示し、下の破線Ｂが実用上問題ない再現性を得られる限界値を示す。図６から、感光ドラム（感光体）の表層の抵抗は、少なくとも１０⁹Ωｃｍ以上必要なことがわかり、好ましくは１０¹¹Ωｃｍ以上である。
【００６１】
図７は、環境の水分混合比が２１．６ｇ／ｋｇでの感光ドラムの温度変化に対する感光ドラム表層の抵抗値変化を示したものである。感光ドラムの温度は、感光ドラム表面の温度を熱電対またはサーミスタを用いて測定した。図７から、温度上昇により抵抗値が上昇することがわかり、抵抗値が１０¹¹Ωｃｍ以上となるのは温度３５℃以上（ただし相対湿度６０％）である。したがって、水分混合比２１．６ｇ／ｋｇの環境であっても、温度が３５℃以上であれば、追跡用の画像パターンの望ましい再現性が得られることがわかる。
【００６２】
図８は、３０℃、８０％の環境（水分混合比２１．６ｇ／ｋｇ）での画像形成装置本体電源投入時からの各感光ドラム表面の温度変化の例を示した図である。図１の定着器６に近い感光ドラムからＡ（感光ドラム１ｄ）、Ｂ（感光ドラム１ｃ）、Ｃ（感光ドラム１ｂ）、Ｄ（感光ドラム１ａ）で示した。定着器には６００Ｗのヒーター６ａ、６ｂが配設されており、サーミスター６ｃにより１９０℃に温調されている。画像形成のための各機器の準備が終了した状態で、複写動作が行われるまでの待機中の間、定着器のヒーターが熱源となり、装置本体内が昇温する。この図からわかるように、定着器に最も近い感光ドラムＡ（１ｄ）の温度が一番高く３６℃であった。
【００６３】
図９は、３０℃、８％の環境での複数の転写材に連続して画像形成動作をするときの各感光ドラムの温度変化を示した図で、横軸は連続画像形成している時間を示しており、曲線の符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの意味は図８と同じである。この場合も、定着器に近い感光ドラムが一番昇温し、３９℃であった。
【００６４】
なお、各感光ドラム表面の温度は、図１中でＴで示す位置において、熱電対またはサーミスタにより測定したものである。測定条件が各感光ドラムに対して同じであるならば、温度測定位置はこれに限られず適宜変更してもよい。
【００６５】
本発明で規定する「感光ドラム表面の温度」とは、少なくとも定着器の温度調整が終了し、画像形成のために各機器の準備が終了した後の温度を意味している。
【００６６】
先の図７に示したように、３０℃、８０％の水分混合比２１ｇ／ｋｇの環境において、３５℃以上では感光ドラム表面層の抵抗値は１０¹¹Ωｃｍとなり、定着器に近い作像位置では、電源投入直後を除いて追跡用の画像パターンの望ましい再現性が得られる条件となることがわかる。一方、その他の感光ドラムでは、連続使用の頻度にもよるが、３５℃を下回る条件となる場合があり、望ましい再現性を安定して得ることはできなかった。
【００６７】
したがって、本実施例では、定着器６に近い感光ドラム１ｄおよびその帯電器３ｄ等の作像手段を追跡画像パターン作成用の作像手段を兼ねさせた。具体的には、イエロー画像の作像手段を追跡画像パターン作成用の作像手段とした。定着器６に近い作像手段以外の作像手段は、マゼンタ、シアン、ブラックの作像手段とした。
【００６８】
以上の方法により得られた出力画像（図１４）から、スキャナー等を用いて装置特定用パターン（追跡用パターン）を抽出することで、違法なコピーを行った画像形成装置の機種、製造番号等を特定することができる。
【００６９】
なお、画像形成装置とパーソナルコンピュータ等とネットワークを介して接続し、上記コンピュータ等から上記画像形成装置に印刷命令を出す形態の場合、装置特定用パターンに、出力した画像形成装置を特定する情報の他に、上記コンピュータ等の装置を特定する情報を付与する構成としてもよい。
【００７０】
もちろん、コンピュータ等の装置を特定する情報のみを装置特定用パターンに付与する構成としてもよい。
【００７１】
実施例２
図１０は、本発明の他の実施例における画像形成装置を示す断面図である。本画像形成装置は、装置全体の雰囲気を上昇させるヒータ−１５０を設置してあり、本実施例では、ヒーター１５０を転写ベルト７の下方位置に配置した。ヒーター１５０の定格ワット量は３０Ｗである。電源供給のためのコンセントに装置本体が接続された状態で、本ヒーターは、画像形成装置の本体メインスイッチがＯＦＦ時に稼動され、装置全体を昇温させるものである。
【００７２】
実施例１では、温度３０℃、湿度８０％の環境の場合、本体電源投入後、昇温するまでは、定着器に近い感光ドラムでも、表面層の抵抗値は１０¹¹Ωｃｍ以下であり、望ましい再現性をやや下回ることになるが、本実施例では、この不具合を解消できる。
【００７３】
図１１は、３０℃、８０％の環境において、本体メインスイッチのＯＦＦ後にヒーター１５０を使用した場合の感光ドラムの温度変化を示した図である。曲線の符号Ａ〜Ｄの意味は前と同じである。この場合も、定着器に最も近い感光ドラムの温度が一番高く、３５℃であった。
【００７４】
したがって、本実施例では、定着器６に最も近い感光ドラム１ｄおよびその帯電器３ｄ等の作像手段、つまりイエローの作像手段を追跡画像パターン作成用の作像手段とした。定着器６に近い作像手段以外の作像手段は、マゼンタ、シアン、ブラックの作像手段とした。
【００７５】
実施例３
実施例１、２では、２成分現像剤のトナーを粉砕法で製造したトナーとしたが、本実施例では、懸濁重合法で製造した平均粒径６μｍの球形トナーとし、実施例１〜２と同様、これに平均粒径５０ｎｍのＳｉＯ₂および平均粒径２０ｎｍの酸化チタンを重量比で各０．７％外添して使用した。２成分現像剤の磁性キャリアは、実施例１〜２と同様、飽和磁化１５０ｅｍｕ／ｃｍ³、平均粒径３５μｍの樹脂重合性キャリアを用いた。現像剤のトナーと磁性キャリアの混合比も、同様に重量比で６：９４である。
【００７６】
重合法で生成したトナーは球形に近い形状であるため、トナーに外添剤を均一にコートでき、トナーの離型性が極めてよい。
【００７７】
たとえば、上記のような粉砕トナーと重合トナーとの転写効率（感光ドラム上の単位面積あたりのトナー量に対する転写材上に転写された単位面積あたりのトナー量の比）を比べた場合、粉砕トナーが９０％であったのに対し、重合トナーでは９７％と高効率であった。したがって、磁気ブラシ帯電器３に回収されるトナーおよび外添剤量も少なくなり、粉砕トナーの場合よりも低湿環境下での寿命延長を図ることができる。
【００７８】
本発明者らの実験、研究によれば、温度２３℃、相対湿度５％の環境でＡ４サイズ、画像比率６％の画像を５万枚形成する耐久試験において、電荷注入層の抵抗値が１０¹⁴Ωｃｍ以下、好ましくは５×１０¹²Ωｃｍで、画像不良のない良好な帯電が維持できた。
【００７９】
以上の実施例１〜３において、本発明を、転写ベルトにより担持搬送される転写材（転写媒体）に各感光ドラムからトナー像を順次転写する画像形成装置に適用する例について説明してきたが、これに限られず以下に説明する中間転写体（転写媒体）を用いた画像形成装置にも適用することができる。
【００８０】
図１２に中間転写体を用いた画像形成装置の概略図を示す。なお、図１と同様な機能を有する部材には同符号を付し説明を省略する。
【００８１】
画像形成プロセスを簡単に説明すると、各感光ドラム１ａ〜１ｄに形成される各色のトナー像を、各転写帯電ブレード７４ａ〜７４により中間転写体としての中間転写ベルト１０１に順次重ねて静電的に１次転写する。その後、中間転写ベルト上のトナー像を同期をとって搬送される転写材に、転写ローラ２００により静電的に一括して２次転写される。そして、転写材上のトナー像は定着器６により熱定着され、機外に排出される。
【００８２】
この図１２に示す画像形成装置においても、実施例１〜３と同様に、紙幣などの偽造防止のための追跡用の画像パターンを最も表面温度が高い、すなわち、定着器６に最も近い感光ドラム１ａに形成することで、上記パターンを高解像度に再現することができる。
【００８３】
また、感光体の接触帯電手段には、以上の実施例において説明した磁気ブラシ帯電器に限らず、導電性ファーブラシ帯電器、さらには導電性ゴムや導電性スポンジを用いた帯電ローラを用いることができる。また現像器が感光ドラムクリーナを兼ねる画像形成装置においては、接触帯電手段は、回転せずに静止したまま使用する構成のものを用いることができる。接触帯電手段の前にクリーニング手段が配置されていても可能である。
【００８４】
また現像法は２成分現像法についてのみ述べたが、他の現像方法でも可能である。好ましくは、現像剤が感光体に対して接触状態で現像を行う１成分接触現像法や２成分接触現像法が、現像時の転写残りトナーの同時回収率を高めるのに効果がある。現像剤中のトナーとして、実施例３のような重合トナーを用いた場合には、１成分接触現像法や２成分接触現像法はもちろん、１成分非接触現像法や２成分非接触現像法など、他の現像方法でも十分な回収効果が得られる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の像担持体と、像担持体を帯電する帯電器と、像担持体上に静電像を形成する手段と、像担持体上のそれぞれの静電像を現像し、トナー像を形成する現像器とを有し、各像担持体上に形成されたトナー像は転写媒体に順次転写される画像形成装置において、複数の像担持体のうち最も温度の高い像担持体に装置特定用のトナー像を形成することにより、低湿下での帯電不良を起こすことなく、高湿下でもコスト上昇をすることなく、追跡機能に支障をきたさない画像出力を維持することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における画像形成装置を示す断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に設置された感光ドラムの感光層を示す断面図である。
【図３】図１の画像形成装置に設置された磁気ブラシ帯電器を示す断面図である。
【図４】図１の画像形成装置に設置された現像装置を示す断面図である。
【図５】環境の水分混合比と感光ドラムの表面層の抵抗値との関係を示す図である。
【図６】感光ドラムの表面層の抵抗値と追跡用画像パターンの再現性との関係を示す図である。
【図７】水分混合比２１ｇ／ｋｇの環境における感光ドラムの温度と感光ドラムの表面層の抵抗値との関係を示す図である。
【図８】装置本体電源投入時からの各感光ドラムの温度変化を示す図である。
【図９】連続複写時の各感光ドラムの温度変化を示す図である。
【図１０】本発明の他の一実施例における画像形成装置を示す断面図である。
【図１１】図１１の装置の本体電源のＯＦＦ後にヒーターを使用した場合の感光ドラムの温度変化を示す図である。
【図１２】本発明の他の適用例を示す図である。
【図１３】従来の画像形成装置を示す断面図である。
【図１４】追跡用パターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
１感光ドラム
３磁気ブラシ帯電器
４現像器
６定着器
７転写装置
２１マグネット
２２非磁性スリーブ
２３磁性粒子
１０１中間転写ベルト
１５０ヒーター
２００転写ローラ

Claims

複数の像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電器と、前記像担持体上に静電像を形成する手段と、前記像担持体上のそれぞれの静電像を現像し、トナー像を形成する現像器とを有し、前記各像担持体上に形成されたトナー像は転写媒体に順次転写される画像形成装置において、
前記複数の像担持体のうち最も温度の高い像担持体に装置特定用のトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。