JP2000235291A

JP2000235291A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000235291A
Application number: JP11035078A
Authority: JP
Inventors: Fumitake Hirobe; 文武廣部; Yuji Sakami; 裕二酒見
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】像担持体上の１色目のトナー像のトナーに所
定レベル以上の帯電量を付与することにより、２色目以
降の現像時に１色目のトナーの剥ぎ取りによる２色目以
降の現像器への混入を防止し、混色がない良好な多色画
像を得ることである。【解決手段】感光ドラム上の１色目のトナーに、第２
現像器への混入防止が可能な電荷量を付与するために、
１色目の現像時の現像バイアスとして、交流成分の１周
期において、トナーを感光ドラムから第１現像器の現像
スリーブに向かう方向に付勢する電位Ｖｍｉｎの時間Ｔ
２と、トナーを現像スリーブから感光ドラムに向かう方
向に付勢する電位Ｖｍａｘの時間Ｔ１の比が異なるデュ
ーティーバイアスを使用する。混入防止に必要なトナー
帯電量は−４５μＣ／ｇであり、デューティー比Ｔ１／
（Ｔ１＋Ｔ２）を２０％〜４０％にすることにより、１
色目のトナーに−４５μＣ／ｇ以上の帯電量を付与し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームプ
リンター、静電気録装置等とされる画像形成装置に関
し、特に多色印字が可能な画像形成装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、世に出ている画像には、複数色の
画像や、一紙面上に複数の情報を異なる色で表現したも
のが多く見られ、これに応じて複数の現像器を装備した
画像形成装置が市場に出ている。

【０００３】なかでも、像担持体の感光ドラムが１回転
する間に２個以上の現像器で多色現像し（多重現像）、
現像したトナー像を複数色分、同時に紙面に転写する手
法の画像形成装置が多く見られる。

【０００４】このような多重現像方式の画像形成装置で
は、潜像の現像により感光ドラム上に付着して１色目の
トナー像を形成したトナーが、後段の現像器内に混入し
やすく、これが原因で画像の混色が生じて、画像形成枚
数の増加とともに、得られる多色画像に色の濁りを招く
問題があった。

【０００５】特にこの問題は、後段の現像に２成分磁気
ブラシ現像法を用いた場合に顕著である。これは、後段
の現像時に、感光ドラム上の１色目のトナー像が、２成
分現像剤の磁気ブラシの穂の接触により機械的に剥ぎ取
られるためである。

【０００６】後段の現像器のトナーの混入防止、混色防
止技術としては、後段側の現像器ほど、用いるトナーの
粒径を大きくする（特開昭５８−８２２６３号）、トナ
ーの帯電量を大きくする（特開昭５８−１３７８４６
号）、あるいはトナーの質量、平均粒径および比重を大
きくする（特開昭６１−７８５２号、同６３−２９４５
７９号、同３−２９４５８０号）などが提案されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな措置を採っても、１色目のトナーの混入による画像
の混色が全くなくなるわけではない。

【０００８】すなわち、感光ドラム上の負極性の潜像の
現像により付着した負極性の１色目のトナーは、感光ド
ラムの回転にともない２色目の現像器が配置された現像
領域に達するのであるが、この１色目のトナーが２色目
のトナーと同極性であることから同じ挙動を示し、２色
目の現像時のＡＣバイアスにより、１色目のトナーが場
合によって感光ドラムから剥ぎ取られて、感光ドラムと
２色目の現像器の現像スリーブとの間を往復運動し、２
色目の現像器内に混入する。また２色目の現像時に、混
入した１色目のトナーが感光ドラムに付着して、画像の
混色により不明瞭にする。

【０００９】このような１色目のトナーの混入による画
像の混色は、２色目以降の現像時にも同様に生じる。

【００１０】本発明者らは、２色目以降の現像時に、感
光ドラム上の１色目のトナーの２色目以降の現像器へ混
入防止を行うべく検討を重ねたところ、感光ドラム上の
１色目のトナーがあるレベル以上の帯電量を有していれ
ば、１色目のトナーがたとえば２色目の現像器内へ混入
する量は少ないことが分かってきた。

【００１１】従って、本発明の目的は、上記の事実に鑑
み、像担持体上の１色目のトナー像のトナーに所定レベ
ル以上の帯電量を付与することにより、２色目以降の現
像時に１色目のトナーの剥ぎ取りによる２色目以降の現
像器への混入を防止し、さらに２色目以降のトナー像の
濃度を保証して、混色がなく濃度が良好な多色画像を得
ることを可能とした画像形成装置を提供することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、像担持体に対し帯電、像露光および現像を複数色分
繰り返し、得られた複数色の可視画像を転写材に一括転
写する画像形成装置において、少なくとも１色目の現像
時の現像バイアスとして、交流成分の１周期において、
現像剤を像担持体から現像器の像担持体に向かう方向に
付勢する電位Ｖｍｉｎの時間Ｔ２と、現像剤を現像器の
現像剤担持体から像担持体に向かう方向に付勢する電位
Ｖｍａｘの時間Ｔ１の比が異なるデューティバイアスを
使用したことを特徴とする画像形成装置である。

【００１３】本発明によれば、好ましくは、前記デュー
ティーバイアスは、デューティー比Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ
２）が２０％から４０％である。前記デューティーバイ
アスを２色目以降の後段の現像時の現像バイアスとして
使用することができ、前記デューティーバイアスの前記
デューティー比が、１色目の現像から後段の現像になる
ほど小さい。また、前記２色目の現像時のデューティー
バイアスは、前記ＶｍａｘからＶｍｉｎへは電位が実質
的に矩形的に移行し、前記ＶｍｉｎからＶｍａｘへは電
位が所定時間Ｔ３を要して傾斜して移行するようにする
ことができる。また、前記２色目の帯電用の帯電器は露
光器を備え、前記露光器を備えた帯電器により前記像担
持体の除電と同時に帯電を行うようにすることができ
る。前記像担持体に対する帯電、像露光および現像を２
色分繰り返し、前記転写材への一括転写により２色画像
を形成するようにすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に即
して詳細に説明する。

【００１５】実施例１図１は、本発明の多色画像形成装置の一実施例を示す概
略構成図である。本画像形成装置は２色電子写真装置に
構成されている。

【００１６】以下の実施例では、像担持体に対する帯
電、潜像形成、現像を２色分行い、２色分のトナー像を
一括して転写材に転写する２色多重現像方式の画像形成
装置について述べるが、本発明は、帯電、潜像形成、現
像を４色分繰り返し、４色分のトナー像を一括転写する
多重現像方式のフルカラー画像形成装置にも適用できる
ことはいうまでもない。

【００１７】図１に示すように、電子写真装置は、静電
潜像を形成するドラム状の電子写真感光体、すなわち感
光ドラム１を具備し、その周りに、感光ドラム１の表面
を約−６００Ｖの負の電位に帯電する第１の１次帯電器
２、第１レーザービーム３により感光ドラム１上に形成
された１色目の潜像を、２成分現像剤を用いて現像する
第１の現像器４、現像により１色目のトナー像が形成さ
れた感光ドラム１の表面を再度帯電する第２の１次帯電
器（再帯電器）５、第２レーザビーム６により感光ドラ
ム１上に形成された２色目の潜像を、１色目と色の異な
る１成分現像剤を用いて現像する第２の現像器７、感光
ドラム１上に形成された１色目、２色目のトナー像を転
写材９に一括して転写する転写帯電器８、感光ドラム１
に残留した転写残りのトナーを除去するクリーニング装
置１０を備えている。

【００１８】第１、第２のレーザービーム３、６は、半
導体レーザ１２、１３等を備えた露光装置により照射さ
れる。半導体レーザ１２、１３は第１、第２の画像信号
により変調したレーザービーム３、６を発生し、このレ
ーザービーム３、６を回転多面鏡１４により偏向し、レ
ーザービーム３の場合は、結合レンズ１５および反射鏡
１６を介して感光ドラム１の表面をラスタ走査し、レー
ザービーム６の場合は、結合レンズ１５を介して直接感
光ドラム１の表面をラスタ走査することにより、それぞ
れ感光ドラム１の表面に１色目、２色目の潜像を形成す
る。

【００１９】上記の電子写真装置における２色の画像形
成を、図２の感光ドラム表面電位を示す模式図を参照し
て説明する。まず、上記したように、帯電器２より感光
ドラム１の表面が−６００Ｖに帯電され（図２
（ａ））、ついで第１レーザービーム３を照射すること
により、感光ドラム１の光照射部の表面電位が−１００
Ｖに減衰して、−１００Ｖで１色目の静電潜像が形成さ
れる（図２（ｂ））。これを第１現像器４により、負に
帯電した赤色のトナーとフェライト粒子等の磁性キャリ
アからなる２成分現像剤を用いて反転現像し、１色目と
して赤トナー像を形成する（図２（ｃ））。その後、再
帯電器５により感光ドラム１の表面を−７００Ｖに再度
負に帯電して、これにより１色目のトナー像の電位を−
１００Ｖから−７００Ｖに引き上げる（図２（ｄ））。

【００２０】ついで、第２レーザービーム６の照射によ
り、感光ドラム１の表面に−１００Ｖで２色目の静電潜
像を形成し（図２（ｅ））、第２現像器７により負に帯
電した黒の磁性トナーを用い、現像スリーブ７ａに感光
ドラム１との間で直流電圧に交流電圧を重畳した現像バ
イアスを印加して、潜像をジャンピング現像方式により
反転現像し、２色目として黒トナー像を形成する（図２
（ｆ））。

【００２１】その後、転写帯電器８によって１色目、２
色目のトナー像を転写材９に一括転写し、図示しない定
着装置でトナー像を転写材９に定着すれば、２色のプリ
ント画像が得られる。

【００２２】さて、前述したように、感光ドラム１上の
１色目のトナーは、２色目の現像時、第２現像器７内へ
の混入を起こすことがあるが、これについて詳述する。

【００２３】上記の感光ドラム１上に負のトナーを用い
て反転現像により形成された１色目のトナー像は、反転
現像のために、トナーがクーロン力等の静電力が弱い状
態で感光ドラム１に付着している。この状態で、感光ド
ラム１上の１色目のトナー像は、感光ドラム１の回転に
より再帯電器５の領域に達し、感光ドラム１ごと再帯電
を受ける。

【００２４】本例で使用した再帯電器５を図３に示す。
再帯電器５は、シールド２２内にコロナワイヤ２０を備
え、シールド２２の感光ドラム１に対向した開口部にグ
リッド線２１を備える。このグリッド線２１は外径１０
０μｍのＳＵＳ製で、上下方向に１ｍｍの間隔で感光ド
ラム１の軸方向に沿って配設されている。グリッド線２
１の感光ドラム１との間隔は約１ｍｍとしてある。コロ
ナワイヤ２０には、約−７００μＡの定電流が流れるよ
うに、高圧電源Ｅ１により高圧を印加した。

【００２５】再帯電器５のシールド２２およびグリッド
線２１に外部電源Ｅ２およびＥ３で−７００Ｖを印加す
ることにより、再帯電器５から感光ドラム１方向への電
流が、感光ドラム１上の１色目のトナー像にも流れ、１
色目のトナーが負方向に帯電されて電荷量が増加する。

【００２６】再帯電後、レーザービーム６の照射により
形成された２色目の潜像が、感光ドラム１の回転により
第２現像器７のところに搬送されて現像を受けるが、そ
のとき感光ドラム１上の１色目のトナー像は、第２現像
器７による２色目の現像が非接触現像であるので、機械
的な剥ぎ取りはない。しかし、１色目のトナーは２色目
のトナーと帯電極性が同じであるため同様な挙動をし、
感光ドラム１と現像スリーブ７ａとの間を２色目のトナ
ーと同じように往復移動して、１色目のトナーが第２現
像器７へ混入することになる。

【００２７】しかし、感光ドラム１上での１色目のトナ
ーの電荷量が大きいと、感光ドラム１に対する鏡映力が
大きくなって剥がれづらくなるので、１色目のトナー像
が第２現像器７の現像領域に到達しても、第２現像器７
内へ混入することが抑制される。

【００２８】再帯電後の感光ドラム１上の１色目のトナ
ーの帯電量と、２色目の現像時の第２現像器への１色目
のトナーの混入率との関係を調べた結果を図４に示す。
感光ドラム上に形成した１色目のトナー像は黒のベタ画
像で、トナーの混入率は、このベタ画像を１０枚分形成
したときの第２現像器内への混入トナー量を測定して、
これを１０枚分のベタ画像のトナー量に対する重量パー
セントとして表した。

【００２９】図４に示されるように、第２現像器への１
色目のトナーの混入を防止するためには、再帯電後の感
光ドラム１上の１色目のトナー電荷量を−４５μＣ／ｇ
以上にする必要があることが分かる。

【００３０】図５に、再帯電による感光ドラム上トナー
の帯電量のドラム方向電流に対する変化を、４種類のト
ナーについて調べた結果を示す。図５に示されるよう
に、トナーの種類の違い（外添剤の処方等による）によ
り、再帯電した感光ドラム上トナーの電荷量やその上昇
の傾きは異なり、帯電量を高くしづらいトナーがある。

【００３１】このようなことから、トナーの種類によっ
ては、再帯電によりトナーに混入防止に必要な−４５μ
Ｃ／ｇの帯電量を得るために、感光ドラム１の表面電位
をたとえば１０００Ｖ以上に高くしてしまうような再帯
電を行わねばならなくなり、実用上不可能である。

【００３２】そこで、本実施例では、１色目のトナーに
第２現像器７への混入を防止可能な電荷量を付与するた
めに、１色目の現像時の現像バイアスとして、図６に示
すようなデューティーバイアスを使用した。このデュー
ティーバイアスは、交流成分の１周期において、トナー
を感光ドラム１から第１現像器４の現像スリーブ４ａに
向かう方向に付勢する電位Ｖｍｉｎの時間Ｔ２と、トナ
ーを現像スリーブ４ａから感光ドラム１に向かう方向に
付勢する電位Ｖｍａｘの時間Ｔ１の比が異なるバイアス
である。

【００３３】デューティーバイアスのデューティー比、
すなわちＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２）を０％（ＤＣ現像）から
５０％までいくつか変更した場合の、感光ドラム上のト
ナーの帯電量の変化を表１に示す。

【００３４】

【表１】表１に示されるように、デューティー比を２０％〜４０
％にしたとき、感光ドラム上トナーに混入防止に必要な
−４５μＣ／ｇ以上の帯電量を付与でき、特に３０％の
ときにトナー帯電量を−５５μＣ／ｇにできることが分
かった。

【００３５】そこで、本実施例では、１色目の現像時、
現像バイアスとしてデューティーバイアスを使用し、そ
のデューティー比を２０％〜４０％にした。これによ
り、２色目の現像時、１色目のトナーが第２現像器７へ
混入するのを防止できた。

【００３６】以上では、１色目の現像で使用するデュー
ティーバイアスは、デューティー比を２０％〜４０％と
規定したが、これは一例であって、使用する１色目のト
ナーに応じて、混入防止に必要な帯電量を得ることがで
きることを観点として、デューティー比を適宜定めれば
よい。

【００３７】実施例２本実施例では、１色目の現像器だけでなく、２色目以降
の後段の現像器にも現像バイアスとしてデューティーバ
イアスを使用し、それらのデューティー比を、１色目の
現像器から後段の現像器になるほど小さくした。

【００３８】図１の２色画像形成装置に適用した場合に
ついて示す。本実施例では、第１現像器４のデューティ
ーバイアスのデューティー比を４０％、第２現像器７の
デューティーバイアスのデューティー比を３０％とし
た。

【００３９】これは、２色目の現像時のデューティーバ
イアスの電位Ｖｍｉｎの時間Ｔ２を小さくして、２色目
の現像時における感光ドラム１からの１色目のトナーの
剥ぎ取り力を弱めるためである。これにより、１色目の
現像時のデューティーバイアスによりトナーの帯電量を
増加して、１色目のトナーを剥ぎ取りにくくすることと
相俟って、２色目の現像時に、１色目のトナーが第２現
像器７内へ混入するのを防止する効果をより向上するこ
とができる。

【００４０】本実施例によれば、１色目のトナーの第２
現像器７への混入量をさらに低減することが可能となっ
た。

【００４１】実施例３実施例２では、２色目の現像時、第２現像器７の現像ス
リーブ７ａから感光ドラム１へ２色目のトナーが向かう
時間Ｔ１が短くなるため、２色目のトナー像の濃度が下
がる恐れがある。

【００４２】そこで、本実施例３では、２色目の現像時
に現像バイアスとして使用するデューティーバイアス
を、図７に示すように、電位ＶｍａｘからＶｍｉｎへは
実質的に矩形的に移行し、電位ＶｍｉｎからＶｍａｘへ
は時間Ｔ３の傾斜を持たせて移行させるバイアス（スロ
ープバイアス）とした。

【００４３】このようなスロープバイアスによれば、電
位ＶｍａｘからＶｍｉｎへの移行を速やかにして、すな
わち感光ドラム１からの２色目のトナーの現像スリーブ
７ａへの引き戻しを速やかにして、２色目のトナーの剥
がれを起こりづらくでき、電位ＶｍｉｎからＶｍａｘへ
の移行に時間をかけて、すなわち現像スリーブ７ａから
の２色目のトナーの感光ドラム１への飛翔に時間をかけ
て、２色目のトナーを十分に飛翔させることができるの
で、２色目のトナー像を十分な濃度で現像できる。

【００４４】その結果、本実施例によれば、実施例１、
２よりも良好な２色画像が得られた。

【００４５】実施例４本実施例では、図８に示すように、再帯電器５を感光ド
ラム１の回転方向に沿った２つの部分５ａ、５ｂに分割
し、上流側の再帯電器部分５ａの帯電ワイヤ２３の背後
に図示しない露光器を設けて、この露光器を設けた再帯
電器５により１色目のトナー像を形成した感光ドラム１
の表面の除電を行い、同時に再帯電を行った。本例で
は、露光器として簡易的にフューズランプを用いた。Ｌ
ＥＤ、レーザ等を用いても構わない。

【００４６】このように、感光ドラム１の除電と帯電と
を同時に行うことにより、再帯電器５からのドラム方向
電流を増やして、感光ドラム１上の１色目のトナーの電
荷量を増大することができる。その結果、１色目のトナ
ーの感光ドラム１に対する鏡映力を増大できるので、広
いラチチュードの現像システムが可能となり、２色目の
現像時、第２現像器７内への１色目のトナーの混入を完
全に防止できる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１色目の現像時の現像バイアスとしてデューティーバイ
アスを用いたので、現像により像担持体上に形成した１
色目のトナー像のトナー帯電量を十分に増大して、２色
目以降の現像時に、２色目以降の現像器に混入するのを
防止でき、混色がない良好な多色画像を得ることができ
る。また２色目以降の現像時の現像バイアスとして、デ
ューティーバイアスのスロープバイアスを使用した場合
は、２色目以降のトナー像の濃度を確実に保証でき、濃
度が十分で混色がない一層良好な多色画像を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図２】図２の画像形成装置における２色画像形成を説
明するための感光ドラム表面電位を示す模式図である。

【図３】図１の画像形成装置で用いた再帯電器を示す断
面図である。

【図４】再帯電後の感光ドラム上の１色目のトナーの帯
電量と２色目の現像時の第２現像器への１色目のトナー
の混入率との関係を示す説明図である。

【図５】再帯電による感光ドラム上トナーの帯電量のド
ラム方向電流に対する変化を４種類のトナーについて示
す説明図である。

【図６】本発明の一実施例で現像バイアスとして用いた
デューティーバイアスを示す波形図である。

【図７】本発明の他の一実施例で現像バイアスとして用
いたデューティーバイアスを示す波形図である。

【図８】本発明のさらに他の一実施例で用いた再帯電器
を示す断面図である。

【符号の説明】

１感光ドラム２第１一次帯電器４第１現像器５第２一次帯電器（再帯電器）７第２現像器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/16 Ｇ０３Ｇ 15/16 ２Ｈ０７３ 21/08 21/00 ３４２Ｆターム(参考） 2H003 BB11 BB14 CC01 EE00 2H027 EA05 EB06 ED03 ED24 ED26 2H030 AA04 AD02 BB23 BB34 BB56 DD12 DD14 DD15 2H032 AA15 CA13 2H035 AA08 AB03 2H073 AA05 BA04 BA06 BA13 CA03 CA14 CA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体に対し帯電、像露光および現像
を複数色分繰り返し、得られた複数色の可視画像を転写
材に一括転写する画像形成装置において、少なくとも１色目の現像時の現像バイアスとして、交流
成分の１周期において、現像剤を像担持体から現像器の
現像材担持体に向かう方向に付勢する電位Ｖｍｉｎの時
間Ｔ２と、現像剤を現像器の現像剤担持体から像担持体
に向かう方向に付勢する電位Ｖｍａｘの時間Ｔ１の比が
異なるデューティバイアスを使用したことを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】前記デューティーバイアスは、デューテ
ィー比Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）が２０％から４０％である
請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記デューティーバイアスを２色目以降
の後段の現像時の現像バイアスとして使用する請求項１
の画像形成装置。
【請求項４】前記デューティーバイアスの前記デュー
ティー比が、１色目の現像から後段の現像になるほど小
さい請求項３の画像形成装置。
【請求項５】前記２色目の現像時のデューティーバイ
アスは、前記ＶｍａｘからＶｍｉｎへは電位が実質的に
矩形的に移行し、前記ＶｍｉｎからＶｍａｘへは電位が
所定時間Ｔ３を要して傾斜して移行する請求項３の画像
形成装置。
【請求項６】前記２色目の帯電用の帯電器は露光器を
備え、前記露光器を備えた帯電器により、前記像担持体
の除電と同時に帯電を行う請求項１〜５のいずれかの項
に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記像担持体に対する帯電、像露光およ
び現像を２色分繰り返し、前記転写材への一括転写によ
り２色画像を形成する請求項１〜６のいずれかの項に記
載の画像形成装置。