JPH0789244B2

JPH0789244B2 - カラ−電子写真装置

Info

Publication number: JPH0789244B2
Application number: JP62004366A
Authority: JP
Inventors: 肇山本; 祐二高島
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-01-12
Filing date: 1987-01-12
Publication date: 1995-09-27
Anticipated expiration: 2010-09-27
Also published as: JPS63172284A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、カラー複写機あるいはカラープリンタなどの
カラーハードコピー装置に利用できるカラー電子写真装
置に関するものである。

従来の技術近年、帯電・露光・現像を複数回繰り返して電子写真感
光体（以下、感光体という）上に色の異なる複数のトナ
ー像を形成した後、トナー像を紙に一括転写してカラー
画像を得るカラー電子写真方法が盛んに検討されてい
る。この方法は、従来のカラー電子写真法と異なり、転
写ドラムがなく装置を小型化できるというメリットを有
している。

この種のカラー電子写真装置として、例えば、特願昭60
−212927号明細書に提案した装置がある。この従来の装
置について、第２図を基にして説明する。

コロナ帯電器１で感光体２の初期電位を＋800Vに帯電し
た後、発光ダイオード３でイエロの画像信号を露光し、
ネガの静電潜像（画線部が露光されて感光体の表面電位
が減衰している静電潜像）を形成する。そして、Ｙトナ
ーの入っている現像器４で静電潜像をネガ・ポジ反転現
像し、感光体１上にイエロのトナー像を形成する。この
時、Ｙトナーの入っている現像器４には＋700Vの現像バ
イアスが印加されているが、その他の現像器５と６は接
地されトナーが飛しょうしない状態に調整されている。
Ｙトナーで現像した後、感光体２を除電ランプ７で全面
照射し、イエロの静電潜像を消去する。

次に、イエロのトナー像を形成した方法と同様の方法及
び条件（感光体の初期電位及び現像バイアスなど）によ
り、帯電・露光・現像・光除電の工程を繰り返し、感光
体１上にM,およびＣのトナー像をＹのトナー像の上に順
次形成する。全てのトナー像の形成が終了した後、除電
ランプ８で静電潜像を消去し、コロナ帯電器９でトナー
像を記録紙10に静電転写する方法であった。

発明が解決しようとする問題点前項で説明した方法では、感光体上に形成されたトナー
層を通して露光し、新たな静電像を形成するという、従
来の電子写真法にはなかった新しい工程を含んでいる。
このトナー層を通して露光する工程のため、従来の電子
写真方法では全く考えられなかった新たな課題が数多く
発生する。その原因は、感光体に付着するトナー層の厚
みが均一でないことや、トナーの形状が一定でなく不定
形であること等に起因している。以下、新たに発生した
問題点を整理して説明する。

これからの説明には、第３図に示すような光減衰特性を
もつ感光体を用いて、説明していく。この感光体におい
ては、0.8μJ/cm²の露光量で初期表面電位850Vが50Vま
で表面電位が低下する。

まず、最初の問題点は、細線部やベタのエッジ部に於
て、色重ねが困難になることである。感光体上で色重ね
する方法では、ベタのエッジ部や細線部、特に画線幅が
100μｍ以下の線画において、２色重ねが困難となり色
むらがでやすいという問題点が発生する。この原因を調
べるために、用いたトナーの分光透過率（約10μｍ）を
測定した（第４図）。図に示すようにイエロ、マゼンタ
ともに、発光ダイオードの発光波長670nmでは、85％以
上透過している。従って、イエロあるいはマゼンタトナ
ーの上から露光して、感光体を残留電位にまで低下させ
るのに必要な光量は、トナー無しの場合の20％増程度の
1.0μJ/cm²にすれば、計算上は十分のはずである。とこ
ろが、実際にプリントすると、ベタ部は色重ねできたの
であるが、細線部やベタ部のエッジ部は色重ねできずム
ラになったのである。この理由を探るため、この非接触
現像法によって感光体に現像されたトナー層の付着の様
子を観察した。その観察図を第５図に示す。そこにおい
て、細線画部およびベタのエッジ部（第５図Ｂ）には、
電子写真方法特有のエッジ効果により、ベタ部（第５図
Ａ）にくらべて1.5〜３倍程度のトナーが付着し、その
部分だけ特別にトナー層厚が厚くなっていることがわか
った。そのために、画線のエッジ部は光の透過が悪く、
その下の感光体は光量不足になり電位が下がらず、エッ
ジ部には色重ねするトナーが現像され難くなっていたの
である。この画線のエッジ部においてトナー付着量が多
くなる現象は、この従来例で用いた現像法においては現
像ローラの表面速度と、感光体の表面速度に差が現れた
ときには特徴的に強調されて現れる。ここで現像器を当
初、できるだけ画線のエッジ強調が発生しないように回
転速度を調整しておいても、現像器内部に入っているト
ナー量が減っていくにしたがって、また回転軸にトナー
が入り込み回転負荷が増える等のトラブルの発生に伴っ
て、現像ローラの回転数が変動すると、たちどころにエ
ッジの強調現象となって画像に現れてくるのである。こ
のように、このエッジ部が強調されると、副作用として
色重ねが困難となり、色ムラが発生してしまうのであ
る。また、他の問題点として、1,2倍程度の少ない露光
量の場合には、良く観察すると画線の周囲にトナーが飛
び散りにじみが発生していることが分かった。この原因
を調べてみると次のことが分かった。裸の感光体部にお
いては、当然のことながら、必要光量の1.2倍の光量で
感光体の電位は十分に減衰し約50Vになる。ところが、
トナー層の付着した感光体は、トナー層による光量の減
衰の為、感光体の電位は、少ししか減衰しない。例え
ば、第３図に示した感光体の場合においては、エッジ部
のようにトナー層が厚く付着していると、おおよそ400V
になっていると考えられる。この状態では、第６図に示
すように、画線周辺部に於て裸の感光体（50V）とトナ
ー層の付着した感光体（400V）との間に350Vの電位差が
生じ、新たに発生した電気力線に沿って感光体上でトナ
ーは横方向に飛び散ってしまう（第７図）のである。そ
のため、先に述べた色重ねが困難になるという問題だけ
でなく、トナー像のにじみという新たな問題点が発生し
たのである。

このような光量の不足に対しては、光源の光量を増やす
方策が考えられるが、単に感光体に過大な光量を与えれ
ばよいというものでも無いことがわかった。例えば、光
源の光量を増やすと、当然の事ながら光源の寿命が短く
なり、装置の信頼性を損なう。またそれ以上に、他に画
像品質上の問題をも発生するのである。これを第８図を
用いて説明する。

例えば５μJ/cm²の露光量（必要露光量の約12倍）で感
光体を照射すると、細線部等の感光体に厚くトナーが付
着した部分の色重ね部に於て、画線の太りが発生した。
例えば、赤色で100μｍに再現すべき画線が200μｍ近く
に太り、明朝体で書かれた漢字などが完全に潰れてい
た。この原因を調べると次のことがわかった。これは、
用いたトナーが不定形であることに第１の原因があっ
た。トナーが不定形でかつ粒度が色々異なることのため
に、入射光がトナー層内で散乱し露光或が広がって静電
潜像が太り、その結果上から重ねるトナーが前の部分よ
り幅広く付着し、線画が太ってしまうのであった。

また、裸の感光体にこのような強烈な光量を直接照射す
ると、感光体にメモリー効果が現れ、次の静電潜像の形
成に支障をきたすことも分かった。

この様に、感光体上で直接トナー層を重ねてカラー画像
を得る電子写真方法に於て、露光という工程は極めて難
しい工程であることが分かったのである。

本発明の目的は、細線画の色重ねが良好なカラー画像を
得るカラー電子写真装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段本発明は、帯電・露光・現像のサイクルを複数回繰り返
して色の異なる複数のトナー像を感光体上に形成するカ
ラー電子写真装置において、像露光する光源の光量が、
裸の感光体の処理表面電位から500V低下させるに要する
光量の1.6倍の以上の光量であることを特徴とするカラ
ー電子写真装置である。

作用本発明によれば、画線エッジ部にトナーが多く付着して
いても、光源の光量を裕度を持って照射するので、トナ
ーの下の感光体の電位は十分に低下し、更にこの上から
別の色のトナーを正確に重ね現像することができる。ま
た過大な光量を与えることによる画線の太りや、にじみ
の発生等の弊害も発生しない。

実施例本発明では、感光体と非接触にして直接電界で現像する
現像法を用いるが、この現像法で、感光体上に十分な量
のトナーを現像しようとすると、感光体の画線部と、非
画線部のコントラスト電位は、おおよそ500V以上必要で
ある。従って、感光体の電位は、初期表面電位から500V
低下することが、必要不可欠になる。このとき、この現
像法により感光体上に付着してトナー量を調べたとこ
ろ、細線画やベタ部のエッジ部においてはベタ部の付着
量の1.5〜３倍となっていた。このトナー層を透過し
て、感光体を現像に必要な500V分のコントラスト電位を
得るまで減衰させようとすると、感光体を露光する光源
の光量は、トナーの付着しない感光体が初期表面電位か
ら500V低下するに要する光量の1.6倍以上の光量が必要
である。しかし、この光源の光量があまり多すぎると、
感光体に強いメモリー効果をひきおこし、画像に前の画
像のメモリーを生じることになる。従って、光源の光量
は10倍以下に抑えることが望ましい。前述のように、ベ
タ部においてはトナー付着量はそれほど多くなく、その
ため光量は裸部の1.1倍程度でよいので、光量を1.6倍以
上にしなければならない部分は、基本的には画線と非画
線部の境界領域部のみでも良いわけである。また，本発
明では感光体と現像ローラが非接触であり、現像ローラ
と感光体との間に直流電圧を印加しトナーを飛しょうさ
せ現像する現像手段の場合に特に効果的である。そのと
き、現像条件としては、現像ローラ上のトナーの厚みが
100μｍ以下で、現像ローラと感光体表面との間隙が300
μｍ以下にしてプリントした画像に対し特に効果的であ
る。また、この現像法において現像ローラの回転方向
が、感光体と逆方向、即ち、感光体表面と現像ローラ表
面が同進行方向のときで、かつ現像ローラの移動速度が
感光体の移動速度の0.7倍から1.3倍の範囲にしたときに
は画像を著しいエッジ効果が現れないので特に効果を発
揮する。本発明では、トナーの上から感光体を露光しな
ければならないため強力な光源が望ましく、発光ダイオ
ード（波長670nm）や半導体レーザ（波長800nm）が好ま
しい。このとき、これら光源の波長を透過しないトナー
は、その作像プロセスを色重ね順の後ろにしなければな
らない。従って、帯電・露光・現像する順番は、イエロ
・マゼンタ・シアンの順か、または、マゼンタ・イエロ
・シアンの順番であることが必要である。もちろん、黒
トナーを用いるときには、色重ねの必要はないので、黒
トナーはどの順番にもってきてもよいことは言うまでも
ない。

具体的実施例１以下、本発明の具体的実施例について第１図を用いて詳
細に説明する。

現像器11,12,13は直流電界でトナーを飛しょうさせる非
接触型の非磁性の１成分現像器で、アルミニウム製の現
像ローラ14,15,16上に、ブレード17によりトナーの薄層
を形成する構成になっている。現像器11にはイエロ
（Ｙ）、現像器12にはマゼンタ（Ｍ）、現像器13にはシ
アン（Ｃ）の絶縁性トナーが入っている。そして現像ロ
ーラ14,15,16と感光体18との間隙（現像ギャップ）を一
定にして各現像器を感光体18の周辺に対向設置した。各
現像器は現像時には感光体に近接し、非現像時には離間
する離接機構が取り付けられている。現像器の仕様及び
現像条件並びにトナーの物性を以下に示す。

現像器の仕様及び現像条件現像ローラの直径:16mm 現像ローラの周速:130mm/s 現像ローラの回転方向：感光体と逆方向現像ローラの上のトナー層厚:30μｍ現像ローラの回転方向：感光体18と逆方向現像ギャップ：現像時150μｍ、非現像時700μｍトナーの物性トナー電荷量：＋３μC/g 平均粒径:10μｍ感光体として赤外領域に長波長増感した直径100mmの無
定型Se−Te感光体ドラム18を用い、周速150mm/sで回転
させた。この感光体18を帯電器19（コロナ電圧：＋7k
V）により表面電位＋800Vに帯電させた。次に、出力5m
W、波長780nmの半導体レーザ20を発光させた。このと
き、感光体面でのレーザ光の強度は、2mWであった。こ
のとき、裸の感光体18表面電位＋800Vから＋50Vに電位
低下させるには、感光体面で0.8mWあれば十分であっ
た。従って、レーザの光量は、必要光量の2.5倍用いて
いる。この半導体レーザ20をもちいて、感光体18上にネ
ガのイエロ信号を露光し、静電潜像を形成した。前記潜
像を現像ローラ14に＋700Vを印加した現像状態のイエロ
の現像器11で反転現像した後、感光体18を非現像状態の
マゼンタ現像器12とシアン現像器13に通過させ、イエロ
のトナー像を形成した。このとき感光体上のイエロのト
ナー層厚は１層から２層であった。

次に、再びコロナ帯電器19で感光体18を＋850Vに帯電し
た。そののち感光体18に半導体レーザ20によりマゼンタ
に対応する信号光を露光しマゼンタの静電潜像を形成し
た。次に、感光体18を非現像状態のイエロ現像器11、現
像ローラ15＋800Vを印加した現像状態のマゼンタの現像
器12および非現像状態のシアン現像器13に通過させてマ
ゼンタのトナー像を形成した。このとき感光体上で重な
った、イエロとマゼンタのトナー層厚は、２層から４層
であった。

次に、再びコロナ帯電器19によって感光体18を＋950Vに
帯電した。その後、半導体レーザ20によりシアンに対応
する信号光を露光しシアンの静電潜像を形成した。ここ
で、Ｍトナー像の上に形成された画線部の表面電位は＋
100V、ＹトナーとＭトナーが重ね合わされた像の上に形
成された画線部の表面電位は＋200Vで、前記潜像のコン
トラスト電位は750Vであった。次に、感光体18を非現像
状態のイエロ現像器11およびマゼンタの現像器12、現像
ローラ16に＋900Vを印加した現像状態のシアンの現像器
13に通過させてシアンのトナー像を形成した。

こうして感光体18上に得られたカラートナー像を転写帯
電器21によって紙22に転写した後、熱定着した。一方、
転写後感光体18の表面を、ファーブラシ23を感光体18に
圧接しクリーニングした。

その結果、赤、緑、青のベタ部の合成色の色濃度が1.5
以上で、しかも線画像も正確に色が重なった鮮明なカラ
ー画像が得られた。

比較例１第１図に説明した装置を用い、半導体レーザ20の出力を
2mW（感光体面上）から感光体18の必要露光量より10％
増の0.9mWに落としたところ、ベタのエッジ部および100
μｍ以下の細線画において、赤・緑・青紫の重ねが困難
になり、画線に色ムラが発生した。

具体的実施例２次に具体的実施例１の装置を用いて、光源に半導体レー
ザ20の代わりに、発光ダイオードアレイ（出力１ドット
７μＷ）をロッドレンズアレイ（日本板硝子株式会社
製、セルフォックレンズアレイ、SLA−20）と組み合わ
せて用いた実施例を説明する。感光体面での露光エネル
ギー量は、2.2μJ/cm²であった。この波長において、感
光体を残留電位にまで電位低下させるに必要な露光エネ
ルギーは、0.4μJ/cm²である。従って、５倍の露光量を
与えた。この条件で、プリントしたところ、赤、緑、青
のベタ部の合成色の色濃度が1.5以上、またY,M,C3色重
ね濃度が1.7以上で、しかも線画像も色が重なった鮮明
なカラー画像が得られた。

比較例２具体的実施例２の装置を用いて、光源に同じく発光ダイ
オードアレイ（１ドット７μＷ）を用い、今度は、より
解像度の高い、しかし暗いロッドレンズアレイ（日本板
硝子株式社製、セルフォックレンズアレイ、SLA−９）
と組み合わせて用いた。感光体面の露光エネルギー量
は、0.4μJ/cm²であった。これは、感光体が裸であれば
完全に電位が低下する露光量である。この条件で、プリ
ントしたところ、ベタのエッジ部及び100μｍ以下の細
線画において、赤・緑・青紫の重ねが困難になり、画線
に色ムラが発生した。

発明の効果本発明によれば、ベタ部のみでなく細線画においても色
重ねでき、合成色の色濃度の高いカラー画像が安定して
得られるカラー電子写真装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例におけるカラー電子写真装
置の原理図、第２図は従来例のカラー電子写真装置の原
理図、第３図は本発明で用いた感光体の光減衰特性を示
した特性図、第４図は本発明で用いたトナーの分光透過
率を測定した特性図、第５図は本発明のベタ部のトナー
付着の様子を模式的に表した図、第６図及び第７図は少
ない露光量時の画線のにじみを説明した図、第８図は過
剰の露光量を用いたときの画線の太りを説明した図であ
る。 11、12、13……現像器、14、15、16……現像ローラ、18
……感光体、19……帯電器、20……光源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯電・露光・現像のサイクルを複数回繰り
返して色の異なる複数のトナー像を感光体上に形成する
カラー電子写真方法に用いる装置であって、前記感光体
上のトナー像を通し像露光するときの光量が裸の感光体
の初期表面電位を500V低下させるに必要な光量の1.6倍
以上である光源であることを特徴とするカラー電子写真
装置。
【請求項２】必要光量が10倍以下である特許請求の範囲
第１項記載のカラー電子写真装置。
【請求項３】現像が、トナーの薄層を担持した現像ロー
ラ間と感光体との間に直流電圧を印加して前記トナーを
飛しょうさせる直流電界飛しょう型の非接触現像法であ
る特許請求の範囲第１項及び第２項記載のカラー電子写
真装置。
【請求項４】現像ローラ上のトナーの厚みが100μｍ以
下で、現像ローラと感光体表面との関隙が、300μｍ以
下である特許請求の範囲第３項記載のカラー電子写真装
置。
【請求項５】現像ローラの回転方向が感光体と逆方向
で、かつ、前記現像ローラの移動速度が前記感光体の移
動速度の0.7倍から1.3倍の範囲である特許請求の範囲第
３項記載のカラー電子写真装置。
【請求項６】光源が、半導体レーザである特許請求の範
囲第１項または第２項記載のカラー電子写真装置。
【請求項７】光源が、発行ダイオードである特許請求の
範囲第１項または第２項記載のカラー電子写真装置。
【請求項８】帯電・露光・現像のサイクルが、イエロ・
マゼンタ・シアンの順番である特許請求の範囲第６項ま
たは第７項記載のカラー電子写真装置。
【請求項９】帯電・露光・現像のサイクルが、マゼンタ
・イエロ・シアンの順番である特許請求の範囲第６項ま
たは第７項記載のカラー電子写真装置。