JP2784768B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般に、電子写真複写機の如き電子写真プ
ロセスを用いる画像形成装置に関し、特に潜像担持体と
して用いられる１個のアモルファスシリコンの電子写真
感光ドラム上に画像情報に応じて潜像を形成し、この潜
像を、該感光ドラムの周囲に配設された少なくとも２個
以上の現像器を用いて現像して可視画像化する際に、こ
れら少なくとも２個以上の現像器の配置位置の差による
暗減衰の影響を排除して現像することができ、この現像
された可視画像を転写材搬送装置により担持し搬送され
る転写材上に転写して画像を得るようにした画像形成装
置に関するものである。

本発明は、電子写真複写装置のみならずコンピュー
タ、ファクシミリ、CAD等の情報機器の端末装置として
用いられる種々のプリンタ等にて具現化し得るが、本明
細書では、電子写真を応用したレーザビームプリンタに
関連して説明する。

従来技術及びその問題点 近年、例えば電子写真プロセスを用いて画像を形成す
る画像形成装置として、レーザビームプリンタが提供さ
れるようになり、このレーザビームプリンタは、高画
質、高速度、低騒音といった多くのメリットを有してい
る。このようなレーザビームプリンタを用いて画像を形
成する際に、画像の色を黒色のみならず、赤色、青色等
のように種々の色彩を有する画像が要求されるようにな
ってきている。このように複数色を用いて画像を形成す
るこの種の画像形成装置では、所定のプロセスを介して
形成される潜像を担持する像担持体としての感光ドラム
を、通常では１個備えており、この感光ドラムの周囲に
は、該潜像を複数色の色にて現像するために現像器が少
なくとも２個以上配設されたものが知られている。例え
ば、従来、黒色現像剤を収納した黒現像器と赤色現像剤
を収納した赤現像器の２個の現像器を有する画像形成装
置としての複写機が知られており、このような複写機で
は、これら現像器を用いて、形成された潜像を黒色及び
赤色に形成して２色表示することができ、その結果、グ
ラフあるいは表などを明瞭に識別、表示することが可能
となり、これはユーザーにとって非常に便利なものであ
る。

また、感光ドラムにアモルァスシリコンを用いるよう
なアモルファスシリコン感光ドラムは、表面硬度が高
く、半導体レーザー（770nm〜800nm）などの長波長光に
高い感度を示し、しかも繰り返し使用による劣化も殆ど
認められないなどの特徴を有しており、特に、高速複写
機やLBP（レーザービームプリンター）などの電子写真
用感光体として賞用されている。

しかし、かかるアモルファスシリコン感光ドラムは、
多くのダングリングボンド（未結合手）を有しており、
局在準位が多く、暗減衰が大きいために、感光化のため
の帯電器と距離を異にして、２個以上の現像器を装置内
に配設する場合には、それぞれの現像位置での表面電位
に電位差が生じるため、第１の現像器と第２の現像器に
よる画像の画質に差が現われるという欠点があった。

この暗減衰量は、感光ドラムの温度、前露光波長・強
度によっても変化するため、アモルファスシリコン感光
ドラムを用いる電子写真複写装置などのような画像形成
装置においては、高精度の温調精度を有するドラムヒー
タ、あるいはLEDアレイによる前露光手段等を配設する
のが一般的である。

例えば、感光ドラム表面上に膜厚30μのアモルファス
シリコンを被膜したアモルファスシリコン感光ドラム
に、帯電器にて一様な帯電を行なったとき、この帯電器
に近い第１の現像器の位置で得た暗部電位480Vに対し、
第１の現像器より遠い位置の第２の現像器の位置で得ら
れる暗部電位は400Vであり、これら２つの現像器の間で
は60V〜80Vの電位差があるため、それぞれの現像器で現
像された画像の画質に差が現われる。また、画像におい
て、一定以上の画像濃度を得るためには、電位の低い第
２の現像器の位置での暗部電位により感光体に付与する
帯電量を決定する必要があり、そのため第１の現像器位
置での暗部電位が必要以上に高くなり、したがって、第
１の現像器を使用する場合に帯電量が必要以上に大きい
ばかりでなく、現像トナーの消費量も必要以上に多くな
る欠点があった。

また、従来から感光ドラム上の潜像電位を電位センサ
で計測し、この計測結果に基づいて、主帯電器の帯電
能力の環境変動・ワイヤーの汚れ、光学系の汚れ等に起
因する潜像電位の変動を修正し、絶えず安定した画質を
確保すること、原稿に所定の露光量を与えその表面電
位から適正露光量を割だし自動的に設定すること等がな
されており、特に安定した特性を有するアモルファスシ
リコン感光体ドラムとの組み合わせにおいて、きわめて
高い安定性を得る事が可能となっている。

しかし、上記したように、１個の感光ドラムの周囲に
２個の現像器を配置するという配置方式において、感光
ドラムとしてアモルファスシリコン感光ドラムを用いた
場合に、アモルファスシリコン感光ドラムは、前述した
ように、暗減衰が非常に大きいために、第１現像器と第
２現像器の電位差が約60V〜80Vも生じてしまい、したが
って、第２現像器の位置で電位を設定すると、第１現像
器位置での電位が高すぎてしまうためにカブリが生じて
しまうというような弊害もあった。

そのため特開昭61−20962号、特開昭61−120175号に
開示されているように、第１現像器及び第２現像器の位
置にて同一電位にするために、主帯電出力を調整する必
要があり、この調整を行なうため、電位制御システムに
より第２現像器選択時には第１現像器選択時よりも出力
を多くするように制御しなければならないと言う問題が
あった。また、一方、赤色現像剤のようなカラートナー
には非磁性トナーを使用するために、感光ドラムが高速
回転になるほど、トナー飛散が一層発生して、光学系や
帯電器等の汚れを誘発し、良好な画像が得られなくなる
ばがりでなく磁性、非磁性トナー双方を良好にクリーニ
ングするためのクリーナ構成の最適化の検討も要求され
るという問題がある。

発明が解決しようとする課題 したがって、本発明の目的は、アモルファスシリコン
感光ドラムが像担持体として用いられる画像形成装置に
おいて、該アモルファスシリコン感光ドラム上に所定の
潜像形成プロセスを介して形成される潜像を、複数色の
現像剤にて可視画像化するために、異なる位置に配置さ
れる少なくとも２個以上の現像器により現像する際、略
一定の帯電電流を用いても、アモルファスシリコン特有
の大きな暗減衰の影響を排除し、カブリのない現像を行
なって無駄な現像剤の消費を防止すると共に、安定した
コントラスト及び良好な画質を得ることができる画像形
成装置を提供することである。

課題を解決するための手段 上記目的は本発明の画像形成装置により達成される。
すなわち、要約すれば本発明は、アモルファスシリコン
を主成分とする光導電層を有する感光体と、前記感光体
をその移動径路に沿って帯電する主帯電器と、帯電及び
露光工程を介して前記感光体に形成された潜像を、複数
色の現像剤にて可視画像化するために、異なる位置に配
置され、選択的に使用される少なくとも２個以上の現像
器とを備えた画像形成装置であって、前記主帯電器の前
記感光体への帯電電流値を同一とし、且つ、前記複数の
現像器は、黒トナーを収容した現像器を前記感光体の回
転方向最下流側に、カラートナーを収容した現像器を上
流側に配置し、前記主帯電器から前記カラートナーを収
容した現像器までの前記感光体の回転速度を、前記主帯
電器から前記黒トナーを収容した現像器までの前記感光
体の回転速度より遅くして、前記感光体の前記主帯電器
から前記各現像器に至る移動時間を略同一とし、それに
よって前記各現像器の現像電位を同一電位とすること特
徴とする画像形成装置である。

すなわち、アモルファスシリコン感光ドラムを用いた
画像形成装置において、使用される現像器の主帯電器に
対する遠近に応じてアモルファスシリコン感光ドラムの
回転速度を変化させ、各現像器位置までの暗減衰量を同
一にさせることにより、主帯電電流値を一定のままで、
主帯電器から遠近異なる場所に設置された各現像器位置
でも同一の電位を得させることができ、現像剤によるカ
ブリのない、均一な現像像を得ることが可能となるばか
りでなく、第１現像器使用時のアモルファスシリコン感
光ドラムの回転速度を遅くすることによって赤色現像剤
のようなカラートナーの飛散を防止することが可能とな
り、長期にわたり安定したコントラスト、画質等を確保
することができる。

実施例 以下、本発明を、その一実施例に基づいて添付図面を
参照しつつ説明する。

第１図を参照すると、２個の現像器を有する画像形成
装置に本発明を実施した概略側面断面図が示されてお
り、この２色現像を行なう画像形成装置は、主にアモル
ファスシリコンから成る光導電層を有する、感光体とし
てのアモルファスシリコン感光ドラム１を備えており、
このアモルファスシリコン感光ドラム１は、直径約108m
mの円筒形状をしており、矢印方向に回転する。アモル
ファスシリコン感光ドラム１の周囲には、その回転方向
に沿って、主帯電器２、潜像形成手段３、表面電位セン
サー11、赤色現像剤を収容している第１の現像器4a、黒
色現像剤を収容している第２の現像器4b、転写材給紙ロ
ーラ10、転写帯電器５、分離帯電器６、クリーナ７、徐
電露光器８が、それぞれ、配設されている。

このような構成にて、電子写真プロセスに基づいて、
まず、帯電、露光、現像、転写が行なわれる。すなわ
ち、主帯電器２により、アモルファスシリコン感光ドラ
ム１の表面上を一様に帯電した後、潜像形成手段３にて
アモルファスシリコン感光ドラム１上を露光して、原稿
情報に応じた潜像をアモルファスシリコン感光ドラム１
上に形成し、現像器4a、4bを選択的に使用して、すなわ
ち現像器4aの現像剤にて、そして次の潜像形成プロセス
の後には現像器4bの現像剤にて、この潜像を現像して可
視画像化し、この可視画像を、転写材給紙ローラ10によ
って供給されてくる転写材に転写帯電器５にて転写し、
可視画像が転写された転写材は、分離帯電器６にて分離
される。

その後、分離された転写材は、分離帯電器６の後段に
配置される転写材搬送装置９上に載置されて、図示しな
い定着装置へ搬送され、定着装置にて転写材上に転写さ
れた可視画像は永久画像として定着される。

一方、アモルファスシリコン感光ドラム１上の可視画
像を転写材に転写する際に、アモルファスシリコン感光
ドラム１上に残留した現像剤は、クリーニング装置７に
てクリーニングされ、次の画像形成プロセスに備え、上
記工程を繰り返す。

このときの本発明による上記画像形成プロセスを第２
図ａ、第２図ｂ及びこれらの図に基づく実験例を参照し
て、さらに説明する。

第２図ａは、第１図に示した２色現像を行なう画像形
成装置において、アモルファスシリコン感光ドラム上の
表面電位を測定するために、主帯電器２、表面電位セン
サ11、第１現像器4a、第２現像器4bの配置関係を示した
図であり、これらは、主帯電器２の配置位置を０度とし
たとき、表面電位センサ11は44度の位置にあり、第１現
像器4aは、63度の位置にあり、そして第２現像器4bは、
115度の位置にあるように配置される。

第２図ｂは、第２図ａに示した主帯電器２、表面電位
センサ11、第１現像器4a、第２現像器4bの配置関係にお
いて、アモルファスシリコン感光ドラム１を回転させた
場合に、これらの位置関係（角度）を横軸に取り、アモ
ルファスシリコン感光ドラム上に設けたセンサーにより
測定された表面電位を縦軸に取り、アモルファスシリコ
ン感光ドラム表面上の電位の減衰状態を示したものであ
る。

第２図ｂにおいて、曲線Ａはアモルファスシリコン感
光ドラム１の回転速度、すなわち第１図の矢印Ａ方向へ
移動する回転速度が340mm/secの時のアモルファスシリ
コン感光ドラムを暗減衰カーブを表わし、曲線Ｂはアモ
ルファスシリコン感光ドラム１の回転速度が340mm/sec
固定のままで、従来の電位制御により第１現像器位置の
電位を400Vにしたときの暗減衰カーブである。また、曲
線Ｃは本発明によるアモルファスシリコン感光ドラム１
の回転速度を260mm/secにコントロールして、第１現像
器位置の電位を400Vにしたときの暗減衰カーブである。
本発明は、主帯電器等を用いた所定の潜像形成プロセス
により形成された潜像を現像するために用いられる各現
像器までのアモルファスシリコン感光ドラムの回転速度
を異ならせるようにして、主帯電器により一様に帯電さ
れたアモルファスシリコン感光ドラムの各現像器位置に
おける暗減衰を揃えるようにして、各現像器位置におい
て暗部電位を同一電位となるようにしている。すなわ
ち、アモルファスシリコン感光ドラムの帯電するための
主帯電器から、使用される各現像器までに要する感光体
としてのアモルファスシリコン感光ドラムの移動時間が
略同一となるようにアモルファスシリコン感光ドラムの
移動速度を変化させるものである。

なお、上記実施例では、感光体としてドラム形状のも
のについて述べたが、本発明は、これに限らず、ベルト
形状のものについても適用できることは言うまでもな
い。

（実験例１） 第１図に示した画像形成装置において、像担持体に用
いられる感光ドラムとして、直径約108mmの円筒状アル
ミニウム基板上に、厚さが約30μのアモルファスシリコ
ン感光層を成膜したアモルファスシリコン感光ドラムを
用い、このアモルファスシリコン感光ドラム上に、前述
した所定の潜像形成プロセスを介して形成される潜像を
現像して、複数色の可視画像を得るために、第２現像器
（黒現像剤）を使用するときにはアモルファスシリコン
感光ドラム１の回転速度を340mm/secで矢印Ａ方向（第
１図参照）に回転させ、第１現像器（カラートナーとし
ての赤現像剤）を使用するときはアモルファスシリコン
感光ドラム１の回転速度を260mm/secで矢印Ａ方向（第
１図参照）に回転させ、各現像器でそれぞれ連続１万枚
の耐久を行なった結果、現像剤によるカブリ、飛散等の
画像欠陥のない高品質の画像を得ることができた。

なお、カラートナーは、アモルファスシリコン感光ド
ラムが高速回転になると、飛散が発生し易くなるので、
上記したように、カラートナー使用時は第１現像位置で
低速回転となるように使用することが効果的で、かつ容
易なカラートナーの飛散防止対策である。また、通常に
使用される場合には、カラートナーとしての赤現像剤
は、黒現像剤の使用頻度に比較して略２％の割合である
ことから、第１現像器の赤現像剤を用いるためにアモル
ファスシリコン感光ドラムの回転速度を低下しても画
質、コピー生産性等には何等悪影響を及ぼさない。

（実験例２） 比較例として、実験例１にて用いたアモルファスシリ
コン感光ドラム１を、第１図の矢印Ａ方向へ回転させる
際、その回転速度を340mm/secに固定し、第２現像器の
位置で暗部電位が400Vになるように主帯電電流値を設定
すること以外は、実験例１の耐久と同様の実験を行なっ
た結果、第１現像器にて形成される赤画像は電位が取れ
過ぎてカブリが発生した。また、アモルファスシリコン
感光ドラム１の回転速度が340mm/secと高速のために、
非磁性カラートナーに発生し易い飛散が生じてしまい、
長期間にわたり良好な画像を取り続けることが困難であ
った。

（実験例３） また、他の比較例として、第１現像器を黒現像器、第
２現像器を赤現像器に置き換え、実験例１と同様の実験
を行なったところ、第２現像器により形成される赤現像
器においては、アモルファスシリコン感光ドラム１の回
転速度が340mm/secと高速回転による飛散が発生し、良
好な画像は得られなかった。

（実験例４） さらに、他の比較例として、実験例３と同様に第１現
像器を黒現像器、第２現像器を赤現像器に置き換え、実
験例２と同様の実験を行なったところ、第１現像器とし
て黒現像器を設置したために第２現像器の赤現像器にて
赤現像像を形成する場合に若干第１現像器の黒トナーが
混入して、黒トナーの混色が発生してしまい、黒ずんだ
赤色の画像になり、鮮明な赤色の画像を得ることができ
なかった。

発明の効果 以上説明したように、本発明の画像形成装置によれ
ば、所定の潜像形成プロセスを介してアモルファスシリ
コン感光ドラム上に形成される潜像を複数色にて現像す
るために配置される複数個の現像器に対し、使用される
現像器の主帯電器に対する遠近位置に応じて、アモルフ
ァスシリコン感光ドラムの移動速度、すなわち回転速度
を変化させることにより、例えば第１現像器のカラート
ナーを使用するときは、第２現像器の黒トナーを使用す
るときよりも、アモルファスシリコン感光ドラムの回転
速度を遅くさせることにより、第１、第２現像器位置迄
に至るアモルファスシリコン感光ドラムの暗減衰量を揃
えることが可能となり、したがって、暗部電位を同一に
することができ、その結果、略同一帯電電流で本発明の
画像形成装置の使用が可能となって、安定したコントラ
スト及び良好な画質を確保することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるアモルファスシリコン感光ドラ
ムを用いた画像形成装置の一実施例の概略側面断面図で
ある。 第２図ａは、第１図に示した画像形成装置において、ア
モルファスシリコン感光ドラム上の表面電位を測定する
ために、アモルファスシリコン感光ドラムの周囲に配設
される主帯電器、表面電位センサ、第１現像器、第２現
像器の配置関係図である。 第２図ｂは、第２図ａに示した主帯電器、表面電位セン
サ、第１現像器、第２現像器の配置関係において、アモ
ルファスシリコン感光ドラムを回転させた場合のアモル
ファスシリコン感光ドラム表面上の電位の減衰状態を示
した図である。 1:アモルファスシリコン感光ドラム 2:主帯電器 3:潜像形成手段 4a:第１現像器 4b:第２現像器 5:転写帯電器 6:分離帯電器

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−155860（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−43672（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−20962（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−117572（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−81667（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−229052（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−186448（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 13/01 G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 - 540 G03G 15/02 - 15/02 103 G03G 13/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アモルファスシリコンを主成分とする光導
   電層を有する感光体と、前記感光体をその移動径路に沿
   って帯電する主帯電器と、帯電及び露光工程を介して前
   記感光体に形成された潜像を、複数色の現像剤にて可視
   画像化するために、異なる位置に配置され、選択的に使
   用される少なくとも２個以上の現像器と、を備えた画像
   形成装置であって、 前記主帯電器の前記感光体への帯電電流値を同一とし、
   且つ、前記複数の現像器は、黒トナーを収容した現像器
   を前記感光体の回転方向最下流側に、カラートナーを収
   容した現像器を上流側に配置し、前記主帯電器から前記
   カラートナーを収容した現像器までの前記感光体の回転
   速度を、前記主帯電器から前記黒トナーを収容した現像
   器までの前記感光体の回転速度より遅くして、前記感光
   体の前記主帯電器から前記各現像器に至る移動時間を略
   同一とし、それによって、前記各現像器の現像電位を同
   一電位とすることを特徴とする画像形成装置。