JPH067281B2 - カラ−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〕

従来より関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案が種々なされてい
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象、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。実験の結果、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． 露光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点に起因していることがわかった。

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
像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＋ΔＶと表わされる。ΔＶ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
けるが、この時の露光パターンは一般に、既に形成され
ているトナー像のパターンとは必ずしも同一ではない。
すなわち、トナーの付着している領域が次の露光パター
ンにおいては非画像部（露光部）となる場合もあり得
る。このような場合、非トナー付着部の表面電位Ｖ_Ｐは
露光によって感光体上の帯電電荷が光導電体を通して逃
げるため急速に減衰するが、トナー付着部の表面電位Ｖ
_Ｔはトナーが光を遮ぎり感光体表面に十分光が到達しな
いため緩慢な減衰を示す。

第７図はこの様子を示す実験結果である。図中の上に凸
の曲線はＶ_Ｔ−Ｖ_Ｐ、即ちトナー付着部と非トナー付着
部の電位差の経時変化を表わしている。コロナ帯電によ
って大きな静電荷を帯びたトナーの，非トナー付着部に
対する電位は、露光位置を通過する際に破線のような経
路をたどることになる。この時トナーはより電位の低い
領域、即ち非トナー付着部へ向うクーロン力を受け、電
界がある値を越えた時このクーロン力によって飛び散
る。この現象はトナー付着部の縁端領域において特に著
しく、トナー像が空間周波数の大きな線画像を形成して
いる時、あるいはトナーの光吸収率が極端に大きい時に
は電界はさらに強大となるため、トナーは感光体表面か
ら外側の空間に向って放り出され、像が消失する場合も
ある。このようなトナー像の撹乱は、上述のようなカラ
ー画像形成方法の実用化の成否を決定する本質的な問題
であり、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に、２色目以降の作
像プロセスで既に形成されている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〕

本発明では、上記目的を達成するために、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静電潜像を形
成する工程および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順次
行な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
記静電潜像の形成工程は前記潜像保持体上に帯電と画像
露光とを同時に且つ同一位置で行なうことにより静電潜
像を形成するものであることを特徴とする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、静電潜像形成のための帯電および画像
露光を潜像保持体上に同時に且つ同一位置で行なうこと
によって、２色目以降の作像プロセスにおける帯電およ
び画像露光時に、先の作像プロセスで形成されたトナー
像におけるトナー付着部と非トナー付着部との間に大き
な電界が生じることが防止される。従って、２色目以降
の作像工程において既に形成されたトナー像が乱される
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。感光体１の表面電位Ｖ
_Ｐは、照射光量によって第２図中に示すように変化する
ものとする。

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３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。現像
直後にはトナーは負電荷、感光ドラム１は正電荷を帯び
ているが、これらの電荷は除電チャージャ１８の交流コ
ロナ放電によって除電され、第１の作像プロセスを終了
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。

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、特に露光位置におけるト
ナー飛散は皆無であった。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前述したよう
に帯電されたトナー像に光照射を行なった時、トナー付
着部と非トナー付着部との間に大きな電界が発生し、ト
ナーが飛散することに原因があった。これに対し、本発
明のように帯電と画像露光を同時に行なう方法によれ
ば、トナー付着部と非トナー付着部との間の電界を小さ
な値に抑えることが可能となる。

第２図はこの効果を説明するための実験結果を示したも
ので、転写，定着後の光学濃度が１．４となるような黒
のトナー像を表面に保持した感光ドラムに対し、上記の
条件で帯電と画像露光を同時に行なった時の感光ドラム
１の表面電位Ｖ_Ｔの変化を測定し、トナー付着部と非ト
ナー付着部との電位差Ｖ_Ｔ−Ｖ_Ｐをプロットしたもので
ある。図からわかるように、電位差Ｖ_Ｔ−Ｖ_Ｐは第７図
に示されている値に比べてはるかに小さくなっている。
このように電位差Ｖ_Ｔ−Ｖ_Ｐが小さくなる理由は、帯電
と同時に画像露光が行なわれることにより、帯電を先に
行なった場合に比較して特にトナー付着部における感光
ドラム１およびトナーの帯電が抑制されて、その表面電
位Ｖ_Ｔがより低く抑えられるからである。このようにト
ナー付着部と非トナー付着部との電位差Ｖ_Ｔ−Ｖ_Ｐが小
さく抑えられるため、両者間に生ずる電界は小さく、そ
の結果トナーが飛散する現象が抑制される。

また、第３図は上記実施例の構成で感光ドラム１を４段
階の異なる速度で回転させた時の帯電・露光時間と感光
ドラム１の表面電位との関係を測定した結果を示したも
のである。横軸の帯電・露光時間は感光ドラム１上の一
点がコロナ帯電器３の位置、すなわち帯電・露光領域を
通過するのに要する時間であり、従ってこの図は感光ド
ラム１上の一点が帯電・露光領域を通過する際にたどる
表面電位の時間的変化を表わしている。この第３図の実
験結果からも、トナー付着部と非トナー付着部との表面
電位Ｖ_Ｔ−Ｖ_Ｐが小さく抑えられていることが明らかで
ある。

次に、本発明の他の実施例を説明する。第１図に示した
実施例においては、コロナ帯電器３はコロナワイヤ４と
金属側板５のみからなっており、上方からの画像露光の
幅はコロナ帯電器３の感光ドラム１側の開口幅に一致し
ている。この一致は潜像形成を行なう上で極めて重要で
あり、このように設定されていない場合、例えば前者の
画像露光幅より後者の開口幅の方が大きい場合には、露
光された後にも感光ドラム１の表面にコロナイオンが降
り注ぐため、、潜像のコントラストやシャープネスが低
下してしまう。しかしながら、コロナ帯電器３の開口幅
と画像露光幅とを一致させるためには高度な機械精度が
要求され、特にコロナ帯電器３の側板５と感光ドラム１
との間隙から露光領域外へコロナイオンが漏れることを
防止するため、この間隙を極めて小さな値に設定しなけ
ればならないという困難さがある。

第４図に示す実施例はこの問題を解消したもので、コロ
ナ帯電器３の開口端部にグリッドワイヤ２１を架設した
点に特徴がある。グリッドワイヤ２１に接地電圧もしく
は負の電圧（コロナワイヤ４に印加されている電圧とは
逆極性の電圧）を適宜印加すると、その電圧が印加され
たグリッドワイヤ２１の近傍に到達したコロナイオンは
グリッドワイヤを通して吸収され、感光ドラム１の表面
へは到達しない。このようにしてコロナ帯電器３の実質
的な開口幅を制御することにより、良好な潜像の形成を
容易に行なうことが可能となる。この場合、露光幅はコ
ロナ帯電器３の実質的な開口幅より広くなることがある
が、それはなんら問題ない。

また、第５図に示すようにグリッドワイヤ２２をコロナ
帯電器３の開口幅全体にわたって架設し、グリッドワイ
ヤ２２に印加する電圧を適宜選択すれば、コロナ帯電器
３の実質的な開口幅を広範囲にわたって制御することが
でき、より良質な潜像形成を行なうことが可能となる。

さらに、第６図に示すようにコロナ帯電器３の開口端部
に透明なイオンシールド部材２３を設けることにより、
コロナ帯電器３の実質的開口幅と露光幅との関係をより
簡単に規定することもできる。イオンシールド部材２３
は導電性であることが望ましいが、ポリエステルフィル
ム等の絶縁性材料より構成してもほぼ同等の効果が得ら
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図は
本発明に係るカラー画像形成方法の２色目以降の作像プ
ロセスにおける帯電・露光時の露光量と感光ドラム上の
トナー付着部および非トナー付着部の表面電位ならびに
その電位差との関係を示す図、第３図は同じく帯電・露
光時間と感光ドラム上のトナー付着部および非トナー付
着部の表面電位ならびにその電位差との関係を示す図、
第４図〜第６図は本発明の他の実施例を説明するための
画像形成装置の要部断面図、第７図は従来のカラー画像
形成方法の２色目以降の作像プロセスにおける帯電・露
光時の露光量と感光ドラム上のトナー付着部および非ト
ナー付着部の表面電位ならびにその電位差との関係を示
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、１１，１
２，１３…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、２１，２２…グリ
ッド、２３…イオンシールド部材。

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
   像保持体上に静電潜像を形成する工程および前記静電潜
   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順次行な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、前記静電潜像の形成工程は前記
   潜像保持体上に帯電と画像露光とを同時に且つ同一位置
   で行なうことにより静電潜像を形成するものであること
   を特徴とするカラー画像形成方法。