JPS6180165A - カラ−画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、複写Ｉ幾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。

〔発明の技術的背理とその問題点〕

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１ヒが
不可避の１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５５−７７
９８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パ１画ｍ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１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ｅ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、画像部の縁端か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１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ＶＯとして、ＶＯ＋ΔＶと表わされる。Δ■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Ｖｐ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ＶＴ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。図中の破線は
ＶＴ−Ｖｐ　、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敗る。この現象はトナー付着
部の縁端領域において待に箸しく、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−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。

〔発明の概要） 本発明によれば上記目的は、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静電潜像を形成する工程と
、この静電潜像を色トナーによって現像する工程とを含
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
得るに際して、特に静電潜像の形成工程において潜像保
持体上に帯電と画像露光とを同時に行なって静電潜像を
形成することにより達成される。

〔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
露光を同時に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Ｖｐ
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１８ｓ、コロナワイヤ４と感光ドラム１間の
距離を１１１ｎＩｎ、コロナワイヤ４の径を８０μｍ、
感光ドラム１０回転周速を１００＃／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、＋６
に■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１
２繭であり、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は青色のフィルタフ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象され、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
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！９Ｉ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ＶＴ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ＶＴ−Ｖｐをプロットしたも
のである。

図かられかるように、電位差ＶＴ−Ｖｐ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ＶＴ−Ｖｐ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ＶＴ
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ＶＴ−Ｖｐ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ｌＩ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ＶＴ−Ｖｐ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＃４滅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
逆橘性の電圧）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に当たっ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圓することが
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礪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１１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Ｎ伶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ｆｉ　１１１
１＋仮、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、２１．
２２・・・グリッド、２３・・・イオンシールド部材。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 ｇＩｅ−（ｒ　（７ｕｘ−ｓｅｅ） 第３図 帯で・霧丸崎Ｍ（式・） 第４図 第７図 １１量（１ｕｘ−ｓｅｃ　）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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と、この静電潜像を色トナーに
   よって現像する工程と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
   に帯電と画像露光を同時に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。