JPH0652444B2 - カラー画像形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、複写機等に使用されるカラー画像形成方法に
関し、更に詳しくは静電潜像の形成と現像を異なる色に
ついて順次行なうことにより潜像保持体上に多色のトナ
ー像を形成し、そのトナー像をトナー像担持体上に一度
に転写してカラー画像を得るカラー画像形成方法に関す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来より間接型電子写真技術を応用して普通紙上にカラ
ー画像を形成する方法についての考察が種々なされてい
るが、現在実用化されている例は数少ない。実用化に成
功した方法のうち、フルカラー記録の可能な方法はいず
れも転写ドラムに紙を巻付け、これに各色毎に順次トナ
ー像を転写する方法を用いているため、単色の電子写真
装置に比べて装置全体の大型化，複雑化，高価格化が不
可避の問題となっている。また、多層構造の特殊な感光
体を用いた２色カラープロセス（特公昭５５−７７９８
号公報）や、レーザービームを用いた２色プリンタ（保
志他：“２色印刷半導体レーザプリンタ”，画像電子学
会予稿集81,02,2,1981 ）等の試作もなされているが、
前者は感光体の構成の複雑さに伴う製造上の問題や信頼
性に係わる問題を、後者は記録速度が遅い等の問題をそ
れぞれ抱えており、さらにいずれの方法もフルカラー記
録への応用は容易でないという欠点がある。

これに対し、感光ドラムの全面帯電，色フィルタを介し
ての画像露光および現像の各工程からなる一連の作像プ
ロセスを各色について順次行ない、感光ドラム上に多色
のトナー像を形成した後、これを一度に普通紙に転写す
る方法が考案されている（特開昭５５−６９１６７号公
報等）。この方法によれば転写ドラムが不要となるた
め、前述の種々の問題を解決することが可能であり、ま
たフルカラー記録への応用も容易である。

しかしながら、この方法では感光ドラム上に形成された
トナー像が、それ以降の別の色についての作像プロセス
において乱されてしまうという重大な問題がある。実
際、発明者がこの方法について実験を試みたところ、先
に形成された色のトナー像は後の作像プロセスにおける
画像露光工程，現像工程および除電工程において特に著
しく撹乱されることが確認された。現像工程における撹
乱は磁気ブラシ等を感光ドラムに摺接せしめる，いわゆ
る接触型の現像法を用いた場合に生じるもので、この問
題は例えば特公昭４１−９４７５号公報等に記載された
いわゆる非接触型の現像法を適用することにより回避す
ることができる。

一方、画像露光工程および除電工程におけるトナー像の
撹乱は、線画像や、画像部の縁端がにじむといった現
像、さらにはトナーが感光ドラム表面より飛散し画像が
消失してしまうといった現象となって現われる。除電工
程では強力な光照射がなされるため、特にこの問題が顕
著である。除電工程におけるこの問題は トナー像を構成しているトナー粒子が、後の帯電工
程において過大な電荷を帯びること． 除電工程においてトナー粒子が照射光を吸収し、感
光ドラム表面に到達する光量を減少させること． の２点に起因しているものと思われる。

この問題をさらに詳しく説明すると、次の通りである。
前述した特開昭５５−６９１６７号公報等に記載された
カラー画像形成方法においては、コロナ帯電器による感
光体の全面帯電，色フィルタを介しての画像露光および
色トナーによる現像という一連の作像プロセスによって
第１の色のトナー像を感光体上に形成し、以下同様の作
動プロセスを残りの色についても行なうことにより、多
色のトナー像を形成した後、普通紙上に一度に転写し、
それを定着してカラー画像を得る。

ここで、２色目以降の作像プロセスにおいて、先に感光
体上に形成されているトナー像はコロナ帯電器による一
様な帯電を受け、極めて大きな静電荷を帯びる。コロナ
帯電器を通過した直後には、トナー像の付着している領
域の表面電位はトナー像の付着していない領域の表面電
位をＶ_０として、Ｖ_０＋△Ｖと表わされる。△Ｖはトナ
ーが獲得した静電荷に由来する表面電位の増加分であ
る。感光体およびトナー像はこの帯電後に画像露光を受
け、さらに現像工程を経て除電工程に至る。

第４図は除電位置における感光体上の電荷分布の変化を
模式的に示したものである。第４図（ａ）に示すよう
に、先の作像プロセスにおいて感光体４１上に付着した
トナー４２は、その次の作像プロセスにおける帯電工程
で大きな電荷を帯びており、除電工程の直前においては
図のごとく電荷が分布している。感光体４１の表面電荷
は画像露光工程において既に減衰しているが、一般に表
面電位で数十ボルトに相当する残留電荷が存在する。

この第４図（ａ）の状態で上方より除電光４３を照射す
ると、第４図（ｂ）に示すようにトナー４２の存在して
いない領域では感光体４１の表面電位が消失し、他方、
トナー４２の存在する領域ではトナー４２の遮光効果に
より感光体４１の表面電荷が残留するため、図中に破線
で示したごとく電気力線４４が発生する。

第４図（ａ）の状態から第４図（ｂ）の状態への移行は
除電光の下で極めて短時間に行われる。このため、トナ
ー４２には電気力線４４の発生と共にＦなるクローン力
が急激に作用し、その結果トナー４２は感光体４１の表
面から外側の空間に向って放り出されることになる。

このように、従来の方法では除電工程においてトナー像
が大きく乱されてしまうという問題があり、その解決策
が望まれていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、静電潜像形成工程と現像工程とを少な
くとも含む一連の作像プロセスを各色について順次行な
って多色のトナー像を形成する場合、各作像プロセスの
最後に行なわれる除電工程でトナー像が乱されるのを防
止して、良好なカラー画像の形成を可能とするカラー画
像形成方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

本願発明では、少なくとも光導電体を含んで構成された
潜像保持体上に帯電および画像露光により静電潜像を形
成する工程ならびに前記静電潜像を色トナーによって現
像する工程を含む一連の作像プロセスを各色について行
うことにより前記潜像保持体上に多色のトナー像を形成
し、このトナー像をトナー像担持体上に一度に転写して
カラー画像を得るカラー画像形成方法において、前記現
像工程より次の作像プロセスにおける前記静電潜像形成
工程に至る間に、交流電圧をコンデンサを介し印加した
コロナ放電によって発生するコロナイオンを前記潜像保
持体上に照射することにより前記潜像保持体上の潜像電
荷とトナーの保持電荷とを除電する工程を設けたことを
特徴とする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、除電工程において、同程度の量の正イ
オンと負イオンとを発生するように交流電圧をコンデン
サを介し印加したコロナ放電を用いて除電するので、除
電ランプを用いた場合と違ってトナーにより遮光される
部分にもコロナイオンを到達させることができるので、
トナーの保持電荷やトナーの下部に存在する潜像電荷も
同時に除電することができる。

しかも、本願発明では同時に発生される上記除電に供さ
れるコロナイオンとは逆の極性を有するコロナイオン
が、前記除電に供されるコロナイオンによって前記静電
潜像保持体が除電前とは逆の極性に帯電されることを制
御するので、確実に除電することが可能となる。

従って、光の照射のみによる除電工程の場合のように除
電時に電荷を保持したままのトナーに大きなクーロン力
が作用してトナー像が乱されるということがなく、画像
にじみのない良好なカラー画像を形成することが可能と
なる。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明によるカラー画像形成方法を適用した画
像形成装置の概略的な構成を示す図である。図におい
て、表面にセレン系光導電体層が設けられている潜像保
持体としての感光ドラム１は、矢印２の方向に回転す
る。コロナ帯電器３はこの実施例ではコロナワイヤ４
と、その両側に配置された金属側板５からなり、帯電と
同時に上方から図示しないフルカラーオリジナルよりの
反射光６を導入して画像露光を行なうことができる構造
となっている。反射光６は、矢印１０方向に移動して順
次選択される異なる色の色フィルタ７，８，９のいずれ
かを介してコロナ帯電器３に導入される。これにより感
光体１上に各色に対応した静電潜像が形成される。

本実施例においてはコロナ帯電器３における金属側板５
間の距離を１８mm，コロナワイヤ４と感光ドラム１間の
距離を１１mm，コロナワイヤ４の径を８０μｍ，感光ド
ラム１の回転周速を１００mm／sec とし、またコロナワ
イヤ４に対しては帯電時に画像露光を同時に行なう関係
から、従来技術における印加電圧（通常、＋６ｋＶ程
度）より若干高い＋８ｋＶのＤＣ電圧を印加した。な
お、コロナ帯電器２の感光ドラム１側の開口幅は１２mm
であり、露光幅はこの開口幅に一致している。なお、コ
ロナ帯電器３の開口幅，露光幅とは、それぞれ感光ドラ
ム１の回転方向２における開口および露光領域の寸法を
いう。

第１の作像プロセスにおいては、フルカラーオリジナル
からの反射光６は青色のフィルタ７によって色分解さ
れ、コロナ帯電器３を介して感光ドラム１の表面に照射
される。このようにして感光ドラム１の表面に形成され
た静電潜像は、第１の現像装置１１によって青色の補色
である黄色のトナーにより現像され可視化される。この
トナー像のトナーは電荷を帯びているが、このトナーの
保持電荷は感光ドラム１上の潜像電荷と共に、除電チャ
ージャ１８の交流コロナ放電によって発生されるコロナ
イオンの照射により除電される。こうして第１の作像プ
ロセスを終了する。なお、この第１の作像プロセスにお
いて他の現像装置１２，１３は例えば現像ローラを停止
させるか、または現像ローラに潜像の現像が不可能な電
圧のバイアスを印加するか、あるいは現像装置全体を感
光ドラム１から離しておく等の手段により、実質的に現
像機能を持たない状態に維持されているものとする。

以下、第２の作像プロセスにおいてはコロナ帯電器３に
よる帯電と緑色のフィルタ８を介しての画像露光により
静電潜像が形成された後、第２の現像装置１２によって
マゼンタトナーにより現像され、また第３の作像プロセ
スにおいてはコロナ帯電器３による帯電と赤色のフィル
タ９を介しての画像露光により静電潜像が形成された
後、第３の現像装置１３によってシアントナーにより現
像が行なわれる。なお、現像装置１１〜１３としては特
開昭５９−４５４６８号報に開示されている一成分非磁
性型の現像装置を用いることができる。これら第２，第
３の作像プロセスにおいても、現像後におけるトナーの
保持電荷および感光ドラム１上の潜像電荷は、除電チャ
ージャ１８からの交流コロナ放電によるコロナイオンの
照射により除電される。

このようにして感光ドラム１上に形成されたフルカラー
のトナー画像は転写チャージャ１４によって一度にトナ
ー担持体としての普通紙１５上に転写され、さらに定着
器１６により定着されて全作像プロセスを終了する。こ
の後、感光ドラム１上の残留トナーはクリーニング装置
１７により除去される。

なお、本実施例においては除電チャージャ１８のコロナ
ワイヤ１９には、実効値６ｋＶ，周波数５０Hzの交流電
圧を容量０．０３μＦの高耐圧コンデンサを介して印加
した。交流コロナ放電によって発生するコロナイオンは
一般に負イオンが過剰であるが、上記のようにコンデン
サを介して給電を行なえば正負のイオンをほぼ等量にす
ることができる。従って、被除電体（トナー，感光体ド
ラム）の電荷はその極性にかかわらず実質上完全に消去
される。

この方法によって得られたフルカラー画像は画像にじみ
の少ない高品質なものであり、特に除電工程におけるト
ナー飛散はほとんど見られなかった。画像にじみが解消
される理由は次のように説明できる。

すなわち、従来技術における画像にじみは第４図を用い
て説明したように、除電工程においてトナー像に光照射
を行なった時、感光体上のトナー付着部と非トナー付着
部との間、すなわちトナー像を構成しているトナーと感
光体ドラム表面との間に大きな電界が発生し、クーロン
力によってトナーが飛散することに原因があった。これ
に対し，本発明のようにコロナイオンの照射によって電
気的に除電を行なうと、トナーの付着していない感光体
ドラム表面の電荷（潜像電荷）のみならず、トナーの保
持電荷も良く除電されるため、除電時にトナーに作用す
るクーロン力は小さく、その飛散が抑制されるのであ
る。

従来技術における光照射のみによる除電と、本発明にお
けるコロナイオンの照射による除電を行なった後の感光
ドラム各部の表面電位を測定した結果を次表に示す。

この結果から、従来のように光照射のみによる除電を行
なった場合は、トナー付着部と非トナー付着部との間に
８０Ｖの電位差が生じ、これがトナー飛散の原因となっ
ているのに対し、本発明に基づくコロナイオンの照射に
よる除電を行なった場合は、非トナー付着部は勿論、特
にトナー付着部の電荷が従来よりもはるかに良く除電さ
れるため、両者の電位差は僅か５Ｖに抑えられており、
それによってトナーの飛散が抑制されることがわかる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。第２図に示す実
施例は除電チャージャ１８の後に除電ランプ２０を配置
し、コロナイオンの照射による除電後、さらに従来技術
と同様の光照射による除電を行なうようにしたものであ
る。この実施例によれば除電、特に潜像電荷の除電をよ
り確実に行なうことができる。なお、この実施例におい
て除電ランプ２０が除電チュージャ１８の後に配置され
ていることは、本発明において極めて重要である。両者
の配置を逆にすると、従来と全く同様に除電ランプによ
る除電によってトナーの飛散が発生してしまうからであ
る。

第３図に示す実施例は除電チャージャ１８の上方を開口
し、この開口を通して除電ランプ２０からの光を感光ド
ラム１上に照射するようにしたものであり、このように
コロナイオンの照射による除電と光の照射による除電と
を同時に行なっても、第２図の実施例と同等の除電効果
が得られる。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例
えば上記実施例ではカラー複写機への適用を考えてオリ
ジナルからの反射光で画像露光を行なうと説明したが、
画像露光をレーザビーム等の光学走査系によって行なう
ことにより、いわゆるプリンタを構成することもでき
る。その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形
実施が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るカラー画像形成方法を
説明するための画像形成装置の概略的構成図、第２図お
よび第３図は本発明の他の実施例の係る画像形成方法を
説明するための画像形成装置の概略構成図、第４図
（ａ）（ｂ）は従来のカラー画像形成方法の除電工程に
おける問題点を説明するための感光体上の電荷分布の変
化を模式的に示す図である。 １……感光ドラム（潜像保持体）、３……コロナ帯電
器、４……コロナワイヤ、５……金属側板、６……フル
カラーオリジナルからの反射光、７，８，９……フィル
タ、１１，１２，１３……現像装置、１４……転写チャ
ージャ、１５……普通紙（トナー像担持体）、１６……
定着器、１７……クリーニング装置、１８……除電チャ
ージャ、１９……コロナワイヤ、２０……除電ランプ。

フロントページの続き (72)発明者 上原 勤 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−76766（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも光導電体を含んで構成された潜
   像保持体上に帯電および画像露光により静電潜像を形成
   する工程ならびに前記静電潜像を色トナーによって現像
   する工程を含む一連の作像プロセスを各色について行う
   ことにより前記潜像保持体上に多色のトナー像を形成
   し、このトナー像をトナー像担持体上に一度に転写して
   カラー画像を得るカラー画像形成方法において、前記現
   像工程より次の作像プロセスにおける前記静電潜像形成
   工程に至る間に、交流電圧をコンデンサを介し印加した
   コロナ放電によって発生するコロナイオンを前記潜像保
   持体上に照射することにより前記潜像保持体上の潜像電
   荷とトナーの保持電荷とを除電する工程を設けたことを
   特徴とするカラー画像形成方法。