JPH08194349A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な機構で色重ねの際に起こるトナー層表
面電位の絶対値の上昇の影響を軽減し、逆現像を阻止す
ると共に、十分な濃度でしかも鮮明で有彩色性に優れた
画像を確実に形成する。 【構成】 帯電、露光、現像を繰り返すことにより像担
持体１上に複数の色成分トナー像を重ねて形成した後、
各色成分トナー像を像受容体６に一括転写するカラー画
像形成装置において、少なくとも２色目以降の画像形成
サイクルで用いられる帯電手段２として放電電極７及び
グリッド８を有するコロナ帯電器を用い、放電電極７に
は少なくとも交流電圧が印加される電極電源９を接続す
る一方、グリッド８には少なくとも放電電極７に印加さ
れる交流電圧と略同位相の交流電圧が印加されるグリッ
ド電源１０を接続すると共に、グリッド電源１０からの
交流電圧の周波数Ａ又はピークツウピーク間振幅Ｂを最
適範囲に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カラー画像形成装置
に係り、特に、像担持体上で帯電、露光、現像を複数回
繰り返すことにより複数のトナー像を重ねて形成した後
に、像受容体に一括転写するタイプのカラー画像形成装
置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、帯電、露光、現像を複数回繰
り返して像担持体上に色の異なる複数のトナー像を形成
した後、これらのトナー像を記録用紙に一括転写してカ
ラー画像を得るカラー画像形成装置が種々提案されてい
る（例えば特開昭６０−７６７６６号公報）。

【０００３】この種のカラー画像形成装置において使用
される帯電デバイスとしては、例えば図１６に示すよう
に、グリッド１０１を有するコロナ帯電器（スコロトロ
ン）１００のコロナワイヤ１０２に直流電源１０３を接
続すると共に、上記グリッド１０１には所定の制御バイ
アス電圧を印加し、像担持体１０４の帯電電圧をグリッ
ド１０１の制御バイアス電圧レベルに制御するようにし
たものが知られている。

【０００４】また、図１７に示すように、１色目の画像
形成サイクルの帯電を直流コロナ帯電器１０５で行い、
２色目の画像形成サイクルの帯電を交流コロナ帯電器１
０６で行うようにした２色画像形成装置も提供されてい
る（例えば特公平３−３６２３０号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のカラー画像形成装置にあっては、２色目以降の画像形
成サイクルにおいて像担持体上にトナー層が存在するこ
とになるが、トナー層が存在する状態で帯電を行うと、
トナー層自身の帯電電荷のためにトナー層の表面電位の
絶対値が大きく上昇してしまい、相対的に、トナー層が
乗っている像担持体自体の表面電位の絶対値が低下して
しまう。このため、例えば現像方式として反転現像方式
を採用するタイプにあっては、２色目以降の画像形成サ
イクルにおいて露光を行ったとしても、像担持体の表面
電位と露光部電位との差、すなわち、潜像コントラスト
電位を十分に確保するのが困難になり、その分、上層ト
ナーの現像が十分に行われず、色変わりの原因につなが
るという技術的課題が見い出された。

【０００６】このような技術的課題を解決する手段とし
ては、例えば直流コロナ帯電器を二つ連続して配設し、
像担持体に配分される電位を大きくし、潜像コントラス
ト電位を上昇させるようにした技術が既に提供されてい
る（例えば特開平３−２０９２７４号公報）。これは、
図１８に示すように、第１のコロナ帯電器１１１のコロ
ナワイヤ１１２に例えば帯電極性と同極性の直流電源１
１３を接続し、一方、第２のコロナ帯電器１１４のコロ
ナワイヤ１１５には帯電極性と逆極性の直流電源１１６
を接続し、第１のコロナ帯電器１１１により像担持体１
０４の表面電位の絶対値を現像に必要な帯電電位以上に
帯電し、その後、第２のコロナ帯電器１１４にて逆電荷
を与えることにより、予め設定された帯電電位に設定す
るものが既に提供されている。

【０００７】このタイプによれば、第１のコロナ帯電器
１１１によって注入される電荷が単一の帯電器を用いた
タイプよりも多く、また、第２のコロナ帯電器１１４に
よって注入される電荷は主としてトナー層表面の電荷を
中和し、トナー層表面の電荷を反転させる。このため、
トナー層自身が作る電界により、第１のコロナ帯電器１
１１によって注入された電荷は像担持体１０４表面近傍
に多く分布する傾向となり、像担持体１０４に配分され
る電位が大きく確保されるほか、トナー層表面の電荷は
像担持体１０４表面の電荷と反転したものになり、その
分、トナー層の表面トナーが静電的に像担持体１０４側
へ吸引される。従って、トナー層の厚みが厚くなったと
しても、像担持体の電位を十分大きく確保することがで
き、その分、色重ねにおける潜像電位コントラストの低
下を抑えることが可能になる。

【０００８】しかしながら、第１のトナー像に重ねて第
２のトナー像を作成する例えば色文字、色画像の場合、
第２の画像形成サイクルの露光プロセスにおいて、第１
のトナー像が第２の露光領域の周囲に飛散し（トナー飛
散現象）、像の先鋭度を低下させる等の不具合が生ずる
と共に、第２の画像形成サイクルの現像プロセスにおい
て第１のトナー像が第２の現像器内に転移してしまう
（逆現像現象）ことにより、濃度低下、色変わり、混色
といった技術的課題が発生する。これらのことは、第２
のコロナ帯電器による逆電荷放電により表面電位の高い
露光領域の周囲に飛散したり、第２の現像器の現像ロー
ルのバイアスにより逆現像されることに起因するもので
ある。

【０００９】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ために為されたものであって、簡単な機構で色重ねの際
に起こるトナー層表面電位の絶対値の上昇の影響を軽減
し、逆現像を阻止すると共に、十分な濃度でしかも鮮明
で有彩色性に優れた画像を確実に形成することができる
カラー画像形成装置を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
図１に示すように、導電性基材上に感光媒体が形成され
た像担持体１と、各色成分画像形成サイクル毎に像担持
体１を帯電する帯電手段２と、各色成分画像形成サイク
ル毎に像担持体１上に各色成分画像に対応する静電潜像
を形成する露光手段３と、各色成分画像形成サイクル毎
に各色成分画像に対応する静電潜像をトナー現像する多
色現像手段４と、像担持体１上に形成された複数の各色
成分トナー像を像受容体６に一括転写する一括転写手段
５とを備えたカラー画像形成装置において、少なくとも
２色目以降の画像形成サイクルで用いられる帯電手段２
が放電電極７及びコロナイオン流制御用電圧が印加され
るグリッド８を有するコロナ帯電器からなり、前記放電
電極７には少なくとも交流電圧が印加される電極電源９
を接続する一方、前記グリッド８には少なくとも放電電
極７に印加される交流電圧と略同位相の交流電圧が印加
されるグリッド電源１０を接続すると共に、このグリッ
ド電源１０からの交流電圧の最適条件を新たに設定した
ものである。

【００１１】この発明において用いられるグリッド電源
１０からの交流電圧の最適条件としては、第一に、グリ
ッド電源１０からの交流電圧の周波数Ａを５０Ｈｚ以上
３．５ｋＨｚ以下に設定することであり、第二に、グリ
ッド電源１０からの交流電圧のピークツウピーク間振幅
Ｂを５０ＶP-P以上２ｋＶP-P以下に設定することであ
り、少なくともこれらのいずれかの条件を満足すること
が必要である。

【００１２】このような技術的手段としては、像担持体
１が各色成分画像形成サイクル毎に一回転するタイプで
あってもよいし、あるいは、複数あるいは全ての色成分
画像形成サイクル毎に一回転するタイプにも適用され得
る。また、前記露光手段３としては、各色成分画像形成
サイクル毎に個別に設けても差し支えないが、小型化、
低廉化を考慮すれば、複数若しくは全ての画像形成サイ
クル毎に共用するようにすることが好ましい。更に、多
色現像手段４としては、各色成分毎に個別に設けてもよ
いし、各色成分トナーが収容された現像ユニットを回転
自在に配した回転式のものでもよい。更にまた、前記一
括転写手段５は、少なくとも像担持体１上のトナー像を
像受容体６に転写させる機能が具備されていればよい
が、トナー像の転写性能を安定させるには、像担持体１
上のトナー像が極性を揃えた状態で帯電される転写前帯
電器を用いたり、転写工程後に像受容体６が像担持体１
から剥離される剥離器を用いたりすることが好ましく、
これらの要素が用いられる態様にあっては、本願の一括
転写手段５にこれらの要素が含まれる。

【００１３】また、前記帯電手段２の放電電極７として
は、ワイヤ電極、ノコギリ歯状やニードル状の各種形状
のピン電極あるいは沿面放電電極等適宜選定することが
できる。更に、帯電手段２の放電電極７、グリッド８に
印加する交流電圧としては、通常サイン波が用いられる
が、矩形波、三角波等を用いてもよいし、また、例えば
放電電極７にサイン波、グリッド８に矩形波等異なる形
状の交流電圧を印加させるようにしても差し支えない。
また、帯電能力向上等のためデューティ比を変えるよう
にしてもよい。

【００１４】また、放電電極７に直流電圧成分を重畳さ
せるか否かは任意であるが、帯電手段の小型化を企図す
るという観点からすれば、直流電圧成分を印加すること
が好ましい。これは、放電電極７に印加する電圧の直流
電圧成分がゼロに近いと、帯電能力を示す公知の帯電器
スロープ特性が低下してしまい、同等の性能を得るに
は、より大型の帯電器が必要になってしまうことによ
る。但し、例えば像担持体１の導電性基材に対し直流電
圧成分が印加される像担持体電源１１を接続する態様に
おいて、像担持体電源１１の直流電圧成分として放電電
極７への印加電圧と逆極性で同じ大きさのものを用いる
ようにすれば、電極電源９の直流電圧成分を省略して
も、放電電極７に直流電圧成分を相対的に印加すること
も可能である。

【００１５】更に、前記帯電手段２にて像担持体１を所
定電位に帯電するには、像担持体１の帯電電位レベルが
グリッド８への印加電圧レベル範囲内に含まれるよう
に、通常グリッド電源１０として直流電圧を重畳したも
のが用いられる。しかしながら、グリッド電源１０から
の電圧として必ず直流電圧成分を必要とするのでなく、
例えば像担持体１の導電性基材に対し直流電圧成分が印
加される像担持体電源１１を接続する態様において、像
担持体電源１１の直流電圧成分としてグリッド８への直
流印加電圧と逆極性で同じ大きさのものを用いるように
すれば、グリッド電源１０の直流電圧成分を省略したと
しても、グリッド８に直流電圧成分を相対的に印加する
ことも可能である。

【００１６】更にまた、像担持体１の導電性基材に対し
直流電圧成分が印加される像担持体電源１１を接続する
態様において、前記直流電圧成分を転写電圧と逆極性で
同じ大きさのものにすれば、一括転写手段５の転写電極
を接地することにより、一括転写手段５の転写電圧電源
を省略したとしても、転写電極に転写電圧を相対的に印
加することが可能である。

【００１７】

【作用】上述したような技術的手段によれば、像担持体
１上で各色成分画像形成サイクル毎に帯電、露光、現像
が繰り返され、像担持体１上に複数のトナー像が形成さ
れた後、像受容体６に各トナー像が一括転写される。こ
のような画像形成サイクルにおいて、２色目以降の画像
形成サイクルにおいては、像担持体１上にトナー層が既
に形成されているため、トナー層を帯電手段２にて帯電
すると、たとえ、除電手段にて像担持体１上の残留電荷
を除去したとしても、トナー層部分にトナー自身が持つ
電荷が残留してしまう。ところが、上記帯電手段２は放
電電極７から正帯電されたイオン（正電荷）、負帯電さ
れたイオン（負電荷）を生成し、グリッド８と像担持体
１との電位差に応じて正電荷、負電荷を像担持体１側へ
導く。

【００１８】このとき、グリッド８には放電電極７に印
加した交流電圧と略同位相の交流電圧が印加されるた
め、放電電極７が負極性になっている時にはグリッド８
はグリッド電源１０若しくは像担持体電源１１による直
流電圧成分よりも負極性側に偏寄した状態になり、トナ
ー層を含む像担持体１が大きく負帯電される。一方、放
電電極７が正極性になっている時にはグリッド８は前記
直流電圧成分よりも正極性側に偏寄した状態になり、大
きく負帯電されたトナー層を含む像担持体１の表面電位
が正電荷の放電にて積極的に低下する。この繰り返しに
よって、トナー層部分の帯電電位は小さく抑えられ、ト
ナー層を含む像担持体１の表面電位は所定の帯電電位に
略均一帯電される。従って、トナー層が乗っている像担
持体１の表面電位に配分される電位が相対的に大きくな
り、その分、露光による潜像コントラスト電位は十分大
きなものに確保される。

【００１９】更に、像担持体１上のトナー層の最上層に
は帯電手段２の放電電極７から生成される正負極性電荷
が繰り返し導かれるため、トナー層の最上層が完全に逆
極性になる事態は回避される。

【００２０】特に、この発明においては、グリッド電源
１０から交流電圧の周波数Ａが５０Ｈｚ以上３．５ｋＨ
ｚ以下に設定される。ここで、交流電圧の周波数Ａの下
限は、トナー層電位が急激に上昇して帯電ムラが目立つ
領域を除外し、一方、その上限は、トナー層電位が徐々
に上昇してトナー層の除電効果が不足する領域を除外し
たもので、後述する実施例の実験結果に基づいている。

【００２１】また、この発明においては、グリッド電源
１０からの交流電圧のピークツウピーク間振幅Ｂが５０
ＶP-P以上２ｋＶP-P以下に設定される。ここで、交流電
圧のピークツウピーク間振幅Ｂの下限は、トナー層電位
が急激に上昇してトナー層の除電効果が不足する領域を
除外し、一方、その上限は、像担持体１上に既に形成さ
れたトナー像からのトナーの飛散が目立つ領域を除外し
たもので、後述する実験結果に基づいている。

【００２２】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの
発明を詳細に説明する。 ◎実施例１ 図２はこの発明が適用されるカラー画像形成装置の実施
例１を示す。同図において、符号２０は例えば絶縁性の
表面コート層を有する有機感光体からなる像担持体とし
ての感光ドラム、２１は感光ドラム２０を帯電するスコ
ロトロンからなる帯電器、２２は各色成分（この実施例
ではイエロ、マゼンタ、シアン、ブラック）の静電潜像
を書き込む半導体レーザ等のレーザ走査ユニット、２３
〜２６はイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ト
ナーが夫々収容されて各色成分画像形成サイクル毎に例
えば感光ドラム２０上に形成された潜像の露光部を現像
（反転現像）する現像器、２７は感光ドラム２０上に形
成された各トナー像の帯電量を転写前に制御する例えば
スコロトロンからなる転写前帯電器、２８は像受容体と
しての記録用紙２９に感光ドラム２０上の各トナー像を
一括転写する例えばスコロトロンからなる転写用帯電
器、３０は記録用紙２９を転写部位へ保持搬送する誘電
性転写ベルト、３１は感光ドラム２０上の残留電荷を除
去する光除電器、３２は感光ドラム２０上の残留トナー
を除去する例えばブレードクリーニング方式のクリーナ
である。

【００２３】この実施例において、上記スコロトロンか
らなる帯電器２１は、例えば図３に示すように、感光ド
ラム２０面に対向して開口する断面コ字チャネル状のシ
ールド４１を配設すると共に、このシールド４１内に放
電ワイヤ４２（この実施例では一対）を張設し、更に、
シールド４１の開口面にコロナイオン流制御用のグリッ
ド４３を配設したものである。特に、この実施例におい
ては、上記放電ワイヤ４２には例えば１２ｋＶP-P、４
００Ｈｚのサイン波形の交流電源４４及び−１ｋＶの直
流電源４５が直列接続されている。一方、グリッド４３
には上記放電ワイヤ４２への交流電圧と同位相の５００
ＶP-Pの交流電源４６及び直流バイアス−６００Ｖの直
流電源４７が直列接続されている。

【００２４】次に、この実施例に係るカラー画像形成装
置の作動について説明する。まず、第１画像形成サイク
ルとして感光ドラム２０を光除電器３１で除電し、クリ
ーナ３２のクリーニングブレード（図示せず）を感光ド
ラム２０に当接させてクリーニングする。次に、帯電器
２１の放電ワイヤ４２に１２ｋＶP-P、４００Ｈｚの交
流電圧を印加すると共に、グリッド４３に直流バイアス
−６００Ｖが重畳された放電ワイヤ４２と同位相の５０
０P-Pの交流電圧をかけて、感光ドラム２０を一様に帯
電する。その後、レーザ走査ユニット２２により１回目
の像露光を施してイエロ画像の静電潜像を形成する。そ
して、イエロ現像器２３に例えば−５５０Ｖの現像バイ
アスを印加し、感光ドラム２０上にイエロトナーを付着
させる。

【００２５】次に、感光ドラム２０からクリーナ３２を
リトラクトさせて非作動状態に設定し、第２画像形成サ
イクルに入る。そして、第１画像形成サイクルと同一条
件にて帯電器２１を作動させ、感光ドラム２０を一様に
帯電する。その後、レーザ走査ユニット２２により２回
目の像露光を施してマゼンタ画像の静電潜像を形成し、
マゼンタ現像器２４に−５５０Ｖの現像バイアスを印加
し、感光ドラム２０上にマゼンタトナーを付着させる。

【００２６】更に、第３画像形成サイクル、第４画像形
成サイクルとして、第２画像形成サイクルと同様な工程
を繰り返し、シアン、ブラックの像を形成する。その
後、転写前帯電器２７で転写に必要な帯電量を各トナー
に与える。そして、最後に転写用帯電器２８にて感光ド
ラム２０に付着しているトナーを転写ベルト３０により
搬送される記録用紙２９に一括転写する。

【００２７】更に、感光ドラム２０より剥離された記録
用紙２９は定着器（図示せず）を通過することで、記録
用紙２９上の各色成分トナー像が定着される。一方、感
光ドラム２０上の残留トナー及び残留電荷（帯電の履
歴）をクリーナ３２及び光除電器３１により引続き除去
することにより、本画像形成サイクルが終了する。

【００２８】このような画像形成サイクルにおいて、上
記帯電器２１の働きを図４、図５に基づいて説明する。
図４において、帯電器２１の放電ワイヤ４２に接続され
た１２ｋＶP-Pの交流電源４４により、略同量の正負極
性電荷が放電される。但し、±３ｋＶ以下の電圧では放
電ワイヤ４２周辺の電界強度が小さいため放電しない。
一方、帯電器２１のグリッド４３には、直流バイアス−
６００Ｖを中心として５００ＶP-Pの交流電圧が放電ワ
イヤ４２の印加交流電圧と同位相で（同期して）印加さ
れる。このような状況下において、例えば図５のｔ2で
示すように、放電ワイヤ４２が負極性になっている時に
はグリッド４３の印加電圧は直流バイアスよりも負極性
側に偏寄した状態になり、感光ドラム２０の表面部（ト
ナー層を含む）電位が０〜−８５０Ｖである間、感光ド
ラム２０の表面部には負電荷４７が多く導かれる。一
方、例えば図５のｔ1又はｔ3で示すように、放電ワイヤ
４２が正極性になっている時にはグリッド４３の印加電
圧は直流バイアスよりも正極性側に偏寄した状態にな
り、感光ドラム２０の表面部電位が−３５０Ｖより負極
性側に偏寄している間、感光ドラム２０の表面部には正
電荷４８が導かれる。この繰り返しにより、感光ドラム
２０上のトナー層電位は負電荷４７、正電荷４８の中和
により十分に低く抑えられ、感光ドラム２０の表面部電
位はグリッド４３の直流バイアス−６００Ｖに略均一帯
電される。

【００２９】この実施例に係る帯電器２１の性能を評価
する上で、図６に示すように、グリッド４３に対し交流
電圧の印加を停止させ、直流バイアス（この例では−６
００Ｖ）のみを印加させた帯電器２１’にて感光ドラム
２０を帯電したところ、感光ドラム２０の表面部電位が
−６００Ｖに至るまでの間、放電ワイヤ４３から生成さ
れる正電荷４８の一部は感光ドラム２０の表面部へ導か
れるが、そのほとんどがグリッド４３にトラップされて
しまい（図７（ａ）参照）、放電ワイヤ４３から生成さ
れる負電荷４７が主として感光ドラム２０の表面部に導
かれる（図７（ｂ）参照）。従って、このタイプにあっ
ては、感光ドラム２０の表面部には多くの負電荷４８が
集中して導かれることから、感光ドラム２０のトナー層
電位は高くなってしまう。

【００３０】次に、この実施例に係るカラー画像形成装
置の性能を各比較例１〜３と対比する。ここで、比較例
１はこの実施例に係る帯電器２１の代わりに図１６に示
す帯電器１００を用いたもの、比較例２はこの実施例に
係る帯電器２１の代わりに図１７の帯電器１０５，１０
６を用いたもの、比較例３は実施例に係る帯電器２１の
代わりに図１８に示す帯電器１１１、１１４を用いたも
のである。そして、実施例及び各比較例１〜３におい
て、現像量（トナー層厚に相当）とトナー層電位との関
係を図８に、トナー層電位による色変わり、トナー層の
逆帯電によるトナー飛散現象、逆現像現象に関する評価
（○：発生なし、×：発生）を以下の表１に示す。尚、
図８のトナー層電位は、１色現像後において再帯電を行
った後に全面露光した際のトナー層上の電位を測定した
ものである。

【００３１】

【表１】

【００３２】先ず、実施例にあっては、図８に実線で示
すように、現像量（トナー層厚に相当）が増加したとし
ても、トナー層電位はそれ程上昇せず、この結果、トナ
ー層の乗っている感光ドラム２０の表面電位の絶対値が
相対的に高く確保され、その分、露光による潜像コント
ラスト電位を十分に大きく確保することが可能になり、
上層トナーの現像が確実に行われ、トナー層電位による
色変わり現象は有効に回避される。更に、トナー層の最
上層は負電荷と正電荷とが渾然一体になっていることか
ら、トナー層の最上層がトナー極性と逆に帯電する事態
はなくなり、トナー層の逆帯電によるトナーの飛散現
象、逆現像現象は全く見られなかった。

【００３３】これに対し、比較例１にあっては、図８に
太破線で示すように、現像量が増加すると、トナー層電
位がかなり上昇してしまうため、相対的に、トナー層の
乗っている感光ドラム２０の表面電位の絶対値が小さく
なり、その分、露光による潜像コントラスト電位を十分
大きく確保できず、トナー層電位の上昇に伴う色変わり
現象が生じてしまう。但し、トナー層の逆帯電は生じな
いため、トナー層の逆帯電によるトナーの飛散現象、逆
現像現象は全く見られなかった。

【００３４】また、比較例２にあっては、図８に細破線
で示すように、現像量が増加すると、比較例１に比べれ
ば少ないもののトナー層電位が上昇してしまう（比較例
２では逆極性の電荷が感光ドラム２０側へ一部導かれる
分、トナー層電位の上昇率が比較例１よりも少ない）た
め、相対的に、トナー層の乗っている感光ドラム２０の
表面電位の絶対値が小さくなり、その分、露光による潜
像コントラスト電位を十分大きく確保できず、トナー層
電位の上昇に伴う色変わり現象が生じてしまう。但し、
トナー層の逆帯電は生じないため、トナー層の逆帯電に
よるトナーの飛散現象、逆現像現象は全く見られなかっ
た。

【００３５】更に、比較例３にあっては、図８に一点鎖
線で示すように、現像量が増加したとしても、トナー層
電位はそれ程上昇せず、この結果、トナー層の乗ってい
る感光ドラム２０の表面電位の絶対値が相対的に高く確
保され、その分、露光による潜像コントラスト電位を十
分に大きく確保することが可能になり、上層トナーの現
像が確実に行われ、トナー層電位による色変わり現象は
有効に回避される。ところが、この比較例３にあって
は、トナー層の最上層がトナー極性と逆極性に帯電され
てしまうため、トナー層の逆帯電によるトナーの飛散現
象、逆現像現象が見られた。

【００３６】また、この実施例において、帯電器２１の
グリッド４３に印加する交流電圧の周波数に対するトナ
ー層電位の関係を図９に示す。同図によれば、トナー層
電位は印加する交流電圧の周波数に対して最低値（１ｋ
Ｈｚ付近）を持ち、周波数が５０Ｈｚ未満で急激に上昇
し、また、３．０ｋＨｚを越える当たりから徐々に上昇
を始め、更に、３．５ｋＨｚを越えると多重トナー部分
の色再現が不十分であることが分かった。尚、図９中の
「ＤＣスコロトロン帯電」は同じスコロトロンにＤＣ電
圧を印加した際のトナー層電位を示す。

【００３７】また、帯電ムラ及びトナー層の除電効果を
調べたところ、以下の表２のようになった。

【００３８】

【表２】

【００３９】表２によれば、５０Ｈｚよりも低い周波数
になると、交流帯電に起因する帯電ムラが目立つように
なった。この帯電ムラは周波数を上げるに連れて解消し
た。一方、トナー層の除電効果については、上記のよう
に、３．５ｋＨｚを越えるところでトナー層電位の除電
効果が不足して色再現性に影響することから、３．５ｋ
Ｈｚ以下であることが望ましい。実験結果から言えば、
トナー層電位をより低減できるという点で、１００Ｈｚ
から２．０ｋＨｚの範囲にあることがより望ましい。ま
た、周波数が高いと電源の大型化が避けられず、この意
味からも上記の周波数であることは低コストの帯電手段
を供給する上で望ましい。

【００４０】また、この実施例において、帯電器２１の
グリッド４３に印加した４００Ｈｚの交流電圧成分のピ
ークツウピーク間振幅（Ｖｐ-ｐ）に対する、トナー層
電位の関係を図１０に示す。同図によれば、トナー層電
位は、前記振幅（Ｖｐ-ｐ）が５０Ｖを下回るところで
急激に上昇したものになっており、振幅の増大に対して
低下を始め、５０Ｖを越える当たりから略一定になるこ
とが判明した。

【００４１】更に、感光ドラム２０上に既に形成された
トナーの飛散及びトナー層の除電効果を調べたところ、
以下の表３のようになった。

【００４２】

【表３】

【００４３】表３によれば、前記振幅（Ｖｐ-ｐ）が２
ｋＶよりも高い振幅になると、トナーの飛散が目立つよ
うになった。このトナーの飛散は振幅を下げることで解
消した。一方、トナー層電位の除電効果については、上
記のように、５０Ｖを下回るところでトナー層電位が急
激に上昇を始め、トナー層電位の除電効果が不足して色
再現性が不足することが判明した。このように、前記振
幅（Ｖｐ-ｐ）が５０Ｖから２ｋＶの範囲で良好な結果
が得られた。さらに望ましくは２００Ｖから、１ｋＶの
範囲でより良好な結果が得られた。また、振幅が大きい
と電源の大型化が避けられず、この意味からも、上記の
振幅であることは低コストの帯電手段を供給する上で望
ましい。

【００４４】更にまた、本実施例においては放電ワイヤ
４２に直流電圧成分を重畳させたため、帯電能力を示す
帯電器スロープ特性が良好に保たれる。このため、直流
電圧成分がゼロ近傍あるいはゼロであるタイプの場合に
は前記帯電器スロープ特性が低下する分装置の大型化が
必要になるが、帯電器２１を大型化することなく帯電性
能が維持される。

【００４５】◎実施例２ この実施例に係るカラー画像形成装置で用いられる帯電
器２１を図１１に示す。同図において、帯電器２１の基
本的構成は実施例１と略同様であるが、実施例１と異な
り、放電ワイヤ４２には矩形波状の交流電圧が印加され
る交流電源５１及び所定の直流電圧成分印加用の直流電
源５２を設け、前記交流電源５１にはデューティ比変更
回路５３を付設し、このデューティ比変更回路５３に
て、例えば、各色成分画像形成サイクルで感光ドラム２
０の帯電極性と同極性側、逆極性側が同時間となる様に
交流電圧のデューティ比を設定するようにしたものであ
る。尚、この実施例では、実施例１と同様に、グリッド
４３には前記放電ワイヤ４２への交流電圧と同位相の交
流電源（この実施例では矩形波状の交流電圧電源）５４
及び例えば感光ドラム２０の帯電電位に対応する直流バ
イアス印加用の直流電源５５が直列接続されている。

【００４６】従って、この実施例では、交流電圧のデュ
ーティ比を適宜調整することにより、放電ワイヤ４２か
ら生成される正電荷、負電荷量のバランスを微調整する
ことが容易になり、トナー層電位の除電効果の最適化を
より簡単に実現することが可能である。

【００４７】また、この実施例において、例えば前記デ
ューティ比変更回路４８にて、１色目の画像形成サイク
ルで感光ドラム２０の帯電極性と同極性側が長時間、逆
極性側が短時間となる様に交流電圧のデューティ比を設
定し、２色目以降の画像形成サイクルで感光ドラム２０
の帯電極性と同極性側、逆極性側が同時間となる様に交
流電圧のデューティ比を設定することも可能である。

【００４８】この場合、２色目以降の画像形成サイクル
では前述したのと同様な作用を奏するが、１色目の画像
形成サイクルでは放電ワイヤ４２に感光ドラム２０の帯
電極性と同極性の電圧が長時間印加されるため、放電ワ
イヤ４２からは感光ドラム２０の帯電極性と同極性の電
荷が多く生成され、この電荷が感光ドラム２０側へ導か
れることになり、１色目の画像形成サイクルの感光ドラ
ム２０に対する初期帯電効率が高まる。

【００４９】◎実施例３ 図１２はこの発明に係るカラー画像形成装置の実施例３
を示す。尚、実施例１と同様な構成要素については実施
例１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省
略する。同図において、この実施例に係るカラー画像形
成装置は実施例１と略同様であるが、実施例１と異な
り、帯電器２１の放電ワイヤ４２には１２ｋＶP-P、４
００Ｈｚのサイン波形の交流電源４４のみが接続され、
グリッド４３には前記放電ワイヤ４２の交流電圧と同位
相の５００ＶP-P、４００Ｈｚの交流電源４６及び直流
バイアス＋１００Ｖの直流電源４７が接続されている。
また、感光ドラム２０はアルミニウム等の導電性基体上
に光導電性感光層を設けたものであるが、この感光ドラ
ム２０の導電性基体には例えば＋７００Ｖの直流電源６
１が接続され、また、各色の現像器２３〜２６の現像バ
イアスの直流成分は＋１５０Ｖに設定されている。

【００５０】次に、この実施例に係るカラー画像形成装
置の作動について説明する。まず、第１画像形成サイク
ルとして感光ドラム２０を光除電器３１で除電し、クリ
ーナ３２のクリーニングブレード（図示せず）を感光ド
ラム２０に当接させてクリーニングする。次に、帯電器
２１の放電ワイヤ４２に１２ｋＶP-P、４００Ｈｚの交
流電圧を印加すると共に、グリッド４３に直流バイアス
＋１００Ｖ（｛感光ドラム２０の帯電電位−６００Ｖ｝
＋｛感光ドラム２０の導電性基体電位＋７００｝に相
当）が重畳された放電ワイヤ４２と同位相の５００P-P
の交流電圧をかけて、感光ドラム２０を一様に帯電す
る。その後、レーザ走査ユニット２２により１回目の像
露光を施してイエロ画像の静電潜像を形成する。そし
て、イエロ現像器２３に例えば＋１５０Ｖ（｛実施例１
で用いられた現像バイアス−５５０Ｖ｝＋｛感光ドラム
２０の導電性基体電位＋７００｝に相当）の現像バイア
スを印加し、感光ドラム２０上にイエロトナーを付着さ
せる。

【００５１】次に、感光ドラム２０からクリーナ３２を
リトラクトさせて非作動状態に設定し、第２画像形成サ
イクルに入る。そして、第１画像形成サイクルと同一条
件にて帯電器２１を作動させ、感光ドラム２０を一様に
帯電する。その後、レーザ走査ユニット２２により２回
目の像露光を施してマゼンタ画像の静電潜像を形成し、
マゼンタ現像器２４に＋１５０Ｖ（−５５０Ｖ＋７００
Ｖ）の現像バイアスを印加し、感光ドラム２０上にマゼ
ンタトナーを付着させる。

【００５２】更に、第３画像形成サイクル、第４画像形
成サイクルとして、第２画像形成サイクルと同様な工程
を繰り返し、シアン、ブラックの像を形成する。その
後、転写前帯電器２７で転写に必要な帯電量を各トナー
に与える。そして、最後に転写用帯電器２８にて感光ド
ラム２０に付着しているトナーを転写ベルト３０により
搬送される記録用紙２９に一括転写する。

【００５３】更に、感光ドラム２０より剥離された記録
用紙２９は定着器（図示せず）を通過することで、記録
用紙２９上の各色成分トナー像が定着される。一方、感
光ドラム２０上の残留トナー及び残留電荷（帯電の履
歴）をクリーナ３２及び光除電器３１により引続き除去
することにより、本画像形成サイクルが終了する。

【００５４】この実施例によれば、実施例１と同様に、
従来問題であったトナー層電位の上昇、下層トナーの飛
び散り、トナー像の現像器内への転移が有効に防止され
ることが確認された。

【００５５】特に、この実施例では、上記感光ドラム２
０の導電性基体に＋７００Ｖの直流電圧が印加されてい
ることから、放電ワイヤ４２に直流電源を接続しなくて
も、−７００Ｖの直流電圧成分が相対的に重畳されるこ
とになり、帯電器スロープ特性は良好に保たれる。ま
た、グリッド４３へ印加する直流バイアスは＋１００Ｖ
で済み、更に、各現像器２３〜２６へ印加する現像バイ
アスも＋１５０Ｖで済むため、これらのための直流電源
容量は少なくて済む。

【００５６】更に、この実施例において、感光ドラム２
０の導電性基本に印加する直流電圧、が現像バイアスの
直流成分や帯電器２１のグリッド直流電圧成分をキャン
セル（０Ｖ）するものであれば、これらの直流電源をも
省略することが可能になり、より低コスト化が図れる。

【００５７】◎実施例４ 図１３はこの発明が適用されたカラー画像形成装置の実
施例４を示す。同図において、この実施例に係るカラー
画像形成装置は実施例３と略同様であるが、実施例３と
異なり、感光ドラム２０の転写部位には接地された転写
ロール６２が対向配置されている。尚、実施例３と同様
な構成要素については実施例３と同様な符号を付してこ
こではその詳細な説明を省略する。

【００５８】この実施例によれば、実施例３と同様な作
像プロセスを経て感光ドラム２０上にイエロ、マゼン
タ、シアン、ブラックの各トナー像を形成する。その
後、転写前帯電器２７で帯電に必要な帯電量を各トナー
像に与える。しかる後、接地された転写ロール６２によ
り感光ドラム２０に付着している各色トナー像を記録用
紙２９に一括転写する。本実施例の転写工程において
は、感光ドラム２０の導電性基体に印加された直流電圧
により、感光ドラム２０と転写ロール６２との間に転写
に必要なバイアスが印加されることになるため、従来必
要であった転写用電源が不要になる。

【００５９】更に、この実施例において、例えば感光ド
ラム２０に代えてベルト状の像担持体を用い、帯電・現
像・転写の各工程実行部位を離間配置するようにすれ
ば、現像工程と他の工程とで、像担持体の導電性基体に
印加する直流電圧を切換選択するように設計してもよ
い。

【００６０】◎実施例５ この実施例に係るカラー画像形成装置の基本的構成は、
図１４に示すように、前記各実施例と略同様であるが、
各実施例と異なり、１色目の画像形成サイクルにて用い
られる第１の帯電器２１ａと、２色目以降の画像形成サ
イクルにて用いられる第２の帯電器２１ｂとを備えてい
る。尚、図１２中、前記各実施例と共通する構成要素に
ついては共通の符号を付してここではその詳細な説明を
省略する。

【００６１】この実施例において、第１の帯電器２１ａ
及び第２の帯電器２１ｂは、図１５に示すように、シー
ルド４１内に放電ワイヤ４２を設けると共に、シールド
４１の開口部分にグリッド４３を配設したものである
が、第１の帯電器２１ａは、その放電ワイヤ４３に感光
ドラム２０の帯電極性の電荷生成用の直流電源７１を接
続すると共に、上記グリッド４３には直流バイアス（こ
の実施例では感光ドラム２０の帯電電位に相当）用の直
流電源７２を接続したものであるのに対し、第２の帯電
器２１ｂは、その放電ワイヤ４３に正負両極性の電荷生
成用の交流電源７３及び所定の直流電圧成分重畳用の直
流電源７４を接続すると共に、上記グリッド４３には直
流バイアス（この実施例では感光ドラム２０の帯電電位
に相当）印加用の直流電源７５及び上記放電ワイヤ４２
への交流電圧と同位相の交流電圧印加用の交流電源７６
を直列接続したものであり、交流電源７６からの交流電
圧条件（周波数、ピークツウピーク間振幅）を実施例１
と同様の範囲に設定したものである。

【００６２】この実施例によれば、１色目の画像形成サ
イクルにて第１の帯電器２１ａが働き、２色目以降の画
像形成サイクルにて第２の帯電器２１ｂが働く。このた
め、２色目以降の画像形成サイクルにあっては、前記各
実施例と同様の作用を奏するが、１色目の画像形成サイ
クルでは帯電器２１ａの放電ワイヤ４２に直流電源７１
からの直流電圧が印加されるため、放電ワイヤ４２から
は感光ドラム２０の帯電極性と同極性の電荷のみが生成
され、この電荷が感光ドラム２０側へ導かれることにな
り、１色目の画像形成サイクルの感光ドラム２０に対す
る初期帯電効率がより高まる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、帯電、露光、現像を繰り返し、像担持体上に複数
の色成分トナー像を形成した後に、像受容体に一括転写
させるカラー画像形成装置において、少なくとも２色目
以降の画像形成サイクルで用いられる帯電デバイスとし
てスコロトロン帯電器を用い、かつ、グリッドへ印加す
る交流電圧条件の最適化を図ることにより、像担持体上
のトナー層電位の上昇を極力抑え且つトナー層の最上層
の逆帯電現象を回避するようにしたので、トナー像の色
重ねを実行しても、高い潜像コントラスト電位による現
像を行うことが可能になり、しかも、トナー層の最上層
の逆帯電現象に起因するトナーの飛散現象や逆現像現象
を有効に回避することが可能になる。従って、トナー像
の色重ねを実行したとしても、有彩色性に優れ、しか
も、乱れのない画像品質の良好なカラー画像を得ること
ができる。また、この発明によれば、既存の帯電デバイ
スの構成をそのまま踏襲するという簡単な機構で済むた
め、装置構成が不必要に複雑化するという懸念はない。

【００６４】また、グリッドへ印加する直流電圧条件を
最適に設定するようにすれば、像担持体を所望の帯電電
位レベルに簡単に帯電することができる。更に、像担持
体の導電性基体に直流電圧印加用の像担持体電源を接続
するようにすれば、例えば像担持体電源の直流電圧とし
て、スコロトロン帯電器の放電電極又はグリッドへ重畳
する直流電圧成分と逆極性で同じ大きさのものを設定す
ることにより、放電電極又はグリッドの直流電源を省略
することができる。そして、像担持体の導電性基体に直
流電圧印加用の像担持体電源を接続するタイプにおい
て、更に、一括転写手段の転写電極を接地すると共に、
前記像担持体電源の直流電圧として転写バイアスに対応
したものを選定するようにすれば、転写用電源を省略す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係るカラー画像形成装置の構成を
示す説明図である。

【図２】 実施例１に係るカラー画像形成装置の構成を
示す説明図である。

【図３】 実施例１に係る帯電器の詳細を示す説明図で
ある。

【図４】 実施例１に係る帯電器の放電ワイヤ及びグリ
ッドへの印加電圧を示す説明図である。

【図５】 実施例１に係る帯電器の動作状態を示す説明
図である。

【図６】 実施例１に係る帯電器のグリッドへの印加電
圧を変化させた例を示す説明図である。

【図７】 図６の条件下での帯電器の動作状態を示す説
明図である。

【図８】 実施例１及び比較例１〜３における現像量と
トナー層電位との関係を示すグラフ図である。

【図９】 実施例１で用いられる帯電器のグリッドへ印
加する交流電圧の周波数と暗所でのトナー層電位との関
係を示すグラフ図である。

【図１０】 実施例１で用いられる帯電器のグリッドへ
印加する交流電圧のピークツウピーク間振幅と暗所での
トナー層電位との関係を示すグラフ図である。

【図１１】 実施例２に係るカラー画像形成装置で用い
られる帯電器の詳細を示す説明図である。

【図１２】 実施例３に係るカラー画像形成装置の構成
を示す説明図である。

【図１３】 実施例４に係るカラー画像形成装置の構成
を示す説明図である。

【図１４】 実施例５に係るカラー画像形成装置の構成
を示す説明図である。

【図１５】 実施例５に係る帯電器の詳細を示す説明図
である。

【図１６】 従来のカラー画像形成装置で用いられる帯
電デバイスの一例を示す説明図である。

【図１７】 従来のカラー画像形成装置で用いられる帯
電デバイスの他の例を示す説明図である。

【図１８】 従来のカラー画像形成装置で用いられる帯
電デバイスの更に他の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…像担持体，２…帯電手段，３…露光手段，４…多色
現像手段，５…一括転写手段，６…像受容体，７…放電
電極，８…グリッド，９…電極電源，１０…グリッド電
源，１１…像担持体電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 拓人 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 難波 治之 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性基材上に感光媒体が形成された像
   担持体（１）と、各色成分画像形成サイクル毎に像担持
   体（１）を帯電する帯電手段（２）と、各色成分画像形
   成サイクル毎に像担持体（１）上に各色成分画像に対応
   する静電潜像を形成する露光手段（３）と、各色成分画
   像形成サイクル毎に各色成分画像に対応する静電潜像を
   トナー現像する多色現像手段（４）と、像担持体（１）
   上に形成された複数の各色成分トナー像を像受容体
   （６）に一括転写する一括転写手段（５）とを備えたカ
   ラー画像形成装置において、 少なくとも２色目以降の画像形成サイクルで用いられる
   帯電手段（２）は放電電極（７）及びコロナイオン流制
   御用電圧が印加されるグリッド（８）を有するコロナ帯
   電器からなり、 前記放電電極（７）には少なくとも交流電圧が印加され
   る電極電源（９）を接続する一方、 前記グリッド（８）には少なくとも放電電極（７）に印
   加される交流電圧と略同位相の交流電圧が印加されるグ
   リッド電源（１０）を接続すると共に、このグリッド電
   源（１０）からの交流電圧の周波数（Ａ）を５０Ｈｚ以
   上３．５ｋＨｚ以下に設定したことを特徴とするカラー
   画像形成装置。
2. 【請求項２】 導電性基材上に感光媒体が形成された像
   担持体（１）と、各色成分画像形成サイクル毎に像担持
   体（１）を帯電する帯電手段（２）と、各色成分画像形
   成サイクル毎に像担持体（１）上に各色成分画像に対応
   する静電潜像を形成する露光手段（３）と、各色成分画
   像形成サイクル毎に各色成分画像に対応する静電潜像を
   トナー現像する多色現像手段（４）と、像担持体（１）
   上に形成された複数の各色成分トナー像を像受容体
   （６）に一括転写する一括転写手段（５）とを備えたカ
   ラー画像形成装置において、 少なくとも２色目以降の画像形成サイクルで用いられる
   帯電手段（２）は放電電極（７）及びコロナイオン流制
   御用電圧が印加されるグリッド（８）を有するコロナ帯
   電器からなり、 前記放電電極（７）には少なくとも交流電圧が印加され
   る電極電源（９）を接続する一方、 前記グリッド（８）には少なくとも放電電極（７）に印
   加される交流電圧と略同位相の交流電圧が印加されるグ
   リッド電源（１０）を接続すると共に、このグリッド電
   源（１０）からの交流電圧のピークツウピーク間振幅
   （Ｂ）を５０ＶP-P以上２ｋＶP-P以下に設定したことを
   特徴とするカラー画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のものにおいて、グ
   リッド電源（１０）は、像担持体（１）の帯電電位レベ
   ルがグリッド（８）への印加電圧レベル範囲内に含まれ
   るように直流電圧を重畳したものであることを特徴とす
   るカラー画像形成装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載のものにおいて、前
   記電極電源（９）又はグリッド電源（１０）は放電電極
   （７）又はグリッド（８）に交流電圧成分のみを印加す
   るものであり、像担持体（１）の導電性基材に対し直流
   電圧成分が印加される像担持体電源（１１）を接続した
   ことを特徴とするカラー画像形成装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載のものにおいて、一括転写
   手段（５）の転写電極を接地することを特徴とするカラ
   ー画像形成装置。