JP3116187B2 - 画像形成方法 - Google Patents

画像形成方法

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JP3116187B2 JP04066169A JP6616992A JP3116187B2 JP 3116187 B2 JP3116187 B2 JP 3116187B2 JP 04066169 A JP04066169 A JP 04066169A JP 6616992 A JP6616992 A JP 6616992A JP 3116187 B2 JP3116187 B2 JP 3116187B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像形成方法、特に電子
写真法によるカラー画像形成方法の改良に関し、特に像
露光直前の感光体面の表面電位を、均一化する方法に関
する。
【0002】
【従来技術】電子写真法によるカラー画像形成方法とし
ては、色分解した光信号で一様帯電した感光体表面を、
分解色(通例は黒色を追加する)の数だけ繰り返し像露
光することによって、光信号を電気信号に変換する静電
潜像形成過程と、静電気やレオロジーを利用し、帯電し
た着色微粒子を静電潜像に付着させ、さらに紙などの上
に定着する可視画像形成過程とから構成されている。こ
のうち本発明と特に係わるものは、帯電、露光、現像で
ある。
【0003】従来、電子写真感光体として最も頻繁に採
用されて来たのは、セレンないしセレン合金を感光層と
するものである。しかるにここ数年、より高い導電性を
実現する金属の代替物として、電子写真用有機感光体
(OPC)が利用され始めた。ただし、この感光体は負
帯電動作のものが大部分で、現在までのところ、正帯電
動作のものの実用化された例は少ない。負帯電動作のO
PCの帯電には、帯電電位の均一性に優れるスコロトロ
ン帯電器が用いられる。
【0004】像露光や除電にはハロゲンランプ、LED
アレイ、LD(半導体レーザ)等が用いられ、現像法は
反転現像が一般的である。反転現像法とは、一様帯電さ
れた感光体表面を、原稿像の濃淡に対応した反射光の分
解色の像露光により、電荷の抜けた所に現像電極の助け
をかりて電場を形成し、この電場により一様帯電と同極
性に帯電したトナーを付着させる現像法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記したようにカラー
画像形成装置では、感光体の1回転で一様帯電、像露
光、反転現像を行いこれを複数回繰り返すが、この反転
現像においては得られるトナー像の濃度は、露光による
感光体表面電位の低下量に密接に関連する。従って、像
露光直前の感光体面の表面電位が均一化されていること
が望ましい。一方、ひとたび一様帯電、像露光、反転現
像が行われトナー像が付着した感光体では、再帯電後の
表面電位が不均一でトナー像部と非トナー像部の再帯電
後の電位差が大きく、次の像露光後の潜像ポテンシャル
が平滑でなく、現像性に差ができて色再現性が悪い。こ
れに対処する従来技術はあまりなく、僅かに特開昭60-7
6766で見られるが、この特開昭60-76766では感光体面の
反転現像後の電位を除電し過ぎており(約0V)、トナ
ーの極性まで変化させているので、転写性が悪くなって
いる。また感光体面上のトナーの電荷量が小さくなりす
ぎてしまうと、トナーと感光体表面との付着力が小さく
なり、トナー飛散、他の現像器への混色、トナー像の乱
れが生じてしまうことがあった。
【0006】
【課題を解決するための手段】感光体面でトナーを重ね
合わせる画像形成方法で、特に像露光直前の感光体表面
電位の均一化を図り、これによって同一現像性の出力に
たいしては感光体面のどこでも、常にトナー付着量を均
一にし、色再現を均一なものとすることにより、奇麗な
カラー画像を長期間にわたり得ることにより課題を解決
する。
【0007】
【実施例】
実施例1 以下、本発明を図示の実施例を参照して詳細に説明す
る。
【0008】図1は本発明の方法を実施する記録装置の
一例を示す構成概要図、図2は像露光のためのレーザビ
ームスキャナの構成概要図、図3は現像器の一例を示す
部分断面図、図4及び図5はそれぞれ本発明の方法の実
施フローチャートである。
【0009】図1の記録装置において1は矢示方向に回
転する有機感光体OPC(以下感光体と略称する)、2
は感光体1の表面を一様帯電する帯電器スコロトロン、
4は露光光、5〜8はイエロー、マゼンタ、シアン、黒
と云ったそれぞれ異なる色のトナーが現像剤として用い
られている現像器、9及び10は感光体1上に複数の色ト
ナー像が重ね合わされて形成されたカラー画像を記録体
Pに転写し易くするためにそれぞれ必要に応じて設けら
れる転写前帯電器及び転写前露光ランプ、11は転写器、
12は記録体Pに転写されたトナー像を定着させる定着
器、13はスコロトロン除電器、14は感光体1のカラー画
像を転写した後の表面に接触して表面の残留トナーを除
去し、第1回の現像が行われた表面が到達するときまで
には感光体1の表面から離れるクリーニングブレードや
ファーブラシを有するクリーニング装置である。
【0010】ここで、帯電器2には、既に帯電している
感光体1の表面に重ねて帯電するものには特に先の帯電
の影響が少なく安定した帯電を与えることができるスコ
ロトロンコロナ放電器を用いることが好ましい。また、
この記録装置にあっては露光手段は図2に示したような
レーザビームスキャナが好ましいが、その他に、LE
D,CRT,あるいは液晶等電気信号で入力される画像
情報で像露光を行う露光手段が使用される。
【0011】図2のレーザビームスキャナは波長780nm
の半導体レーザ21からでたレーザビームをパルス幅変調
法によりON/OFF変調して、回転多面鏡からなるミ
ラースキャナ23により偏向させ、結像用f−θレンズ24
を通して感光体1の表面を低速度で走査する露光光4を
形成する。なお、25、26はミラー、27は感光体1上での
ビームの直径を小さくするために結像用f−θレンズ24
に入射するビームの直径を拡大するためのレンズであ
る。露光手段として図2のようなレーザビームスキャナ
を用い、各画像形成工程において、単一半導体レーザに
より、同一波長の光で露光を行う。しかし、このような
カラー画像の記録はレーザビームによるドット露光に限
られるものではなく、例えばLEDやCRTあるいは液
晶デバイスによっても可能である。
【0012】現像器5〜8には図3に示したような構造
のものが好ましい。図3において、31はアルミニウムや
ステンレス鋼等の非磁性材料から成る現像スリーブ、32
は現像スリーブ31の内部に設けられた周方向に複数の磁
極を有する磁石体、33は現像スリーブ31上に形成される
現像剤層の厚さを規制する層厚規制ブレード、34は現像
スリーブ31上から現像後の現像剤層を除去するスクレー
パブレード、35は現像剤溜まり36の現像剤を撹拌する撹
拌回転体、37はトナーホッパー、38は表面にトナーの入
り込み凹みを有し、トナーホッパー37から現像剤溜まり
36にトナーを補給するトナー補給ローラ、39は保護抵抗
40を介して現像スリーブ31に、場合によっては振動電圧
成分を含むバイアス電圧を印加し、現像スリーブ31と感
光体1の間におけるトナーの運動を制御する電界を形成
するための電源であり、図は現像スリーブ31と磁石体32
がそれぞれ矢示方向に回転するものであることを示して
いるが、現像スリーブ31が固定であっても、磁石体32が
固定であっても、あるいは現像スリーブ31と磁石体32が
同方向に回転するようなものであっても良い。磁石体32
を固定する場合は、通常、感光体1に対向する磁極の磁
束密度を他の磁極の磁束密度よりも大きくするために、
磁化を強くしたり、そこに同極あるいは異極の2個の磁
極を近接させて設けたりすることが行われる。
【0013】このような現像器は、現像スリーブ内部に
固定配置された磁石体32の磁極が通常500〜1500ガウス
の磁束密度に磁化されていて、その磁力によって現像ス
リーブ31の表面に現像剤溜まり36の現像剤を吸着してい
る。吸着された現像剤は、現像スリーブ31の回転に伴い
層厚規制ブレード33によって厚さを規制されて現像剤層
を形成、その現像剤層が感光体1の回転矢示方向と同方
向あるいは逆方向(図では同方向)に移動して、現像ス
リーブ31の表面が感光体1の表面に対向した現像域にお
いて感光体1の静電像を現像する。その後スクレーパブ
レード34によって現像スリーブ31の表面から外されて現
像剤溜まり36に戻されるようになるものである。そし
て、現像は、色トナー像を重ね合わせるために繰り返さ
れる少なくとも第2回以降の現像については、先の現像
で感光体1に付着したトナーを後の現像でずらしたりす
ること等がないように、非接触ジャンピング現像条件に
よることが好ましい。図3は非接触ジャンピング現像条
件によって現像する状態を示している。
【0014】更に、現像器5〜8には、トナーの帯電制
御が容易にできる非磁性トナーと磁性キャリヤとの混合
からなる所謂二成分現像剤を用いることが好ましい。特
に、磁性キャリヤがスチレン系樹脂、ビニル系樹脂、エ
チレン系樹脂、ロジン変性樹脂、アクリル系樹脂、ポリ
アミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂
に四三酸化鉄、γ−酸化第二鉄、二酸化クロム、酸化マ
ンガン、フェライト、マンガン−銅系合金等の強磁性体
乃至は常磁性体の微粒子を分散含有させたもの、あるい
はそれら磁性体の粒子の表面を上述のような樹脂で被覆
したものから成り、抵抗率が108Ωcm以上、好ましくは1
013Ωcm以上の絶縁性キャリヤであることが好ましい。
【0015】また、キャリヤは、平均粒径が5μm未満
では磁化が弱くなりすぎ、80μmを越えると画像があれ
易い。又比較的抵抗率の低い(108Ωcm〜1012Ωcm)キ
ャリヤの場合ブレークダウンや放電が起こり易く、高電
圧が印加できなくなる傾向を生ずるので、平均粒径が5
μm以上80μm以下であることが好ましく特に20μm〜
50μmが更に好ましい。必要に応じ、疎水性シリカ等の
流動化剤等が添加剤として適当に加えられる。
【0016】トナーは、樹脂に各種顔料及び必要に応じ
て帯電制御剤を加えた平均粒径が1〜20μmのものが好
ましく、平均粒径が1μmを下回るとキャリヤから離れ
にくくなり、20μmを越えると画像の解像度が低下する
ようになる。更には4μm〜8μmが現像やクリーニン
グのプロセス問題の影響が少なく更に好ましい。
【0017】以上のような絶縁性キャリヤとトナーとの
混合からなる現像剤を用いると、図3の現像スリーブ31
に印加するバイアス電圧を、トナーが十分に静電潜像に
付着して、しかもかぶりが生じないように設定すること
が、リークを起こす惧れなく容易に行われるようにな
る。尚、このようなバイアス電圧の印加によるトナーの
現像移動制御がより効果的に行われるように、トナーに
色の鮮明性が損なわれない範囲で磁性キャリヤに用いら
れるような磁性体を含有させても良い。
【0018】本実施例では負帯電動作の有機感光体(O
PC)1を、帯電器2においてスコロトロン方式(DC
負コロナ放電)により、スコロトロン7.0KV,グリッ
ド電位−820Vで帯電する。放電ワイヤーは、線径0.06m
mの2本の酸化被膜タングステンより成り、グリッドワ
イヤーは線径0.1mmのステンレス製14本を使用している。
像露光は波長780nmの半導体レーザを用い、画像信号
用の光源に用いているレーザをパルス幅変調し、1ドッ
トを多値化して256階調/画素としている。
【0019】次いで、白部電位VH=−800V、黒部電位
L=−50Vの反転現像法を用いるが、使用する2成分
現像剤は、フェライトコアを樹脂コーティングした重量
平均粒径35μmの+極性のキャリヤ、及び重量平均粒径
6μmの−極性のトナーとする。この非接触現像時に
は、図示しない電源からバイアス電位VDC=−600Vの
直流成分に、バイアス電位VP-P=1.8KV、周波数F=
4KHZの交流成分を重畳させた現像バイアスが、前記現
像スリーブ31に印加され、その結果、現像当接部におけ
る現像スリーブ31上の現像剤は、トナーのみが選択的に
移行して前記静電潜像の面に付着する。
【0020】図4及び図5は本発明の実施例を示すフロ
ーチャートであり、これらの実施例は上に説明した記録
装置を用いて、実施することができる。なお図4及び図
5は総て第2回の現像が行われた段階までを示してい
る。
【0021】図4は静電潜像のイエロー、マゼンタ、シ
アンのトナー像が感光体1の別々の位置に形成される場
合であり、初期(除電)は図1における除電器13によっ
て、除電し、クリーニング装置14でクリーニングするこ
とによって、感光体1上にトナーが存在せず、かつ、そ
の表面電位がゼロである初期状態を示している。初期状
態にある感光体1の表面に、1回転目に帯電器2によっ
て一様帯電を施し、その帯電面に図2のレーザビームス
キャナによるドット露光を行って静電潜像部の電位が略
0となる第1回ドット露光を行い、得られた静電潜像を
現像器5のイエロートナーによって第1回現像する。こ
の現像後、通常は第2回目の一様帯電を行なうのだが、
本発明では第1回現像のイエロートナー像の有無によっ
て、次のカラートナー付着量に差が出ないように、第2
回目の再帯電前(第1回現像後)に感光体1の表面電位
を均一に平滑化し、略イエロートナー像層の表面電位に
揃えるべく、感光体1の表面電位を除電によって低下さ
せる。この除電はACコロナ除電、あるいは更にこれに
DCを重畳したものでも良いし、又、DC除電でも良
い。本実施例では第1回の現像後VS(1)=−120Vの
電位で除電を行い、感光体1の表面電位をVT(1色)
=−100V(±30V)とした。次に、第2回一様帯電を
行った後も感光体1の表面電位は当然ながら略均一化し
ている。この状態で第2回像露光の後、マゼンタトナー
による現像を行えば、同一現像性の静電潜像ポテンシャ
ルは均一平滑だから色再現性に優れている。この際マゼ
ンタ静電潜像は、イエロートナー像と重ならないとして
いるから、第2回の除電電位及び除電後の感光体1の表
面電位は第1回の場合と全く同様であり、以下3色目も
同様で、4色目は除電なし(除電しても良い)で転写工
程へ移行する。
【0022】図5は例えばイエロートナー像とマゼンタ
トナー像の様に2色が重なる場合である。初期状態後の
第1回帯電、第1回露光、につぐ第1回現像後の第1回
の除電はVS(1)=−120Vで行い感光体1の表面電位
を略イエロートナー像層の表面電位VT(1色)=−100
V(±30V)に揃える。第2回の除電時にはVS(2)
=−230Vで除電する。第2回現像後のイエロートナー、
マゼンタトナーの重ね像の表面電位はVT(2色重ね)
=−220V(±40V)となる。
【0023】一般には、イエロー、マゼンタ、シアンの
トナー像のどの2つも重ならない、2色重ねである、3
色重ねであるそれぞれの場合において、除電後のトナー
像の表面電位はVT(1色)=−100V(±30V)、VT
(2色重ね)=−220V(±40V)、VT(3色重ね)=
−350V(±50V)である。現像後の除電電位は1色目、
2色目、3色目の後の除電時にそれぞれVS(1)=−1
20V、VS(2)=−230V、VS(3)=−350Vの電位
で除電する。この除電電位の切り替えは、除電スコロト
ロンのグリッド電位を可変とすることで調整する。
【0024】実施例2 実施例1では帯電→像露光→現像の後に、非トナー像部
(非画像部)のACコロナ除電を行った。実施例2では
同じ目的のために異なる手段を取る。つまり実施例1の
ACコロナ除電の操作に替えて、トナー付着していない
部分すなわち未受光部である非画像部のみに弱い露光
(像露光と比較して)を行なう露光手段を用いる。デジ
タルカラー複写機やカラープリンターなどにおいてイエ
ローY、マゼンタM、シアンC情報を各々ページメモリ
に一時記憶させてこの情報に基づいて感光体1に像露光
を行わせ少なくともY,M,C,(ブラックBK)トナ
ーによるカラー記録を行なう際、各色トナーによる現像
後、各ページメモリに収納されている同じ色情報を適当
な信号処理回路にて出力を反転させることにより非画像
部のみに、先の同じ色情報を書き込んだ像露光強度より
も弱い露光を行なう。このブロック図を図6に示す。た
だし図7で示した、4色7回転プロセス最終色であるB
Kトナー現像後は再露光しない場合、4色8回転プロセ
スでは、像露光兼除電用のLDパワーは像露光時1.5mW
とし、非画像部の除電時LDパワーは0.8mWとすること
により、感光体の露光部電位を略トナー層電位とするこ
とができる。更に3色4色のトナーが重なる場合には各
々LDパワーを制御すると良い。図8で示した4色4回
転プロセスでは、像露光には現像器群の下流位置に像露
光に用いたものとは別の半導体レーザビームスキャナを
用いる場合である。また、非画像部の露光にはLEDア
レイ又は液晶デバイス装置などを用いることもある。
【0025】
【発明の効果】トナー層のある部分、トナー層のない部
分の両者で再帯電後の電位を均一化することにより、次
の像露光による電位低下を均一化できる。従って両場所
で次の現像で等量のトナーが付着し、色再現が改良でき
る。再帯電時のコロナ電流を極端に大きくする事なく電
位が均一化できる。特開昭60-76766に比べ適正な除電が
行われているので、転写性も良好であり転写後の色再現
性も良い。
【0026】また、トナー像の略電位に除電するので、
トナーと感光体との付着力を大幅に低下させることがな
く、トナー飛散や混色が防止できる。従って長期間にわ
たり、高画質、色再現性の高いカラー画像を再現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】感光体周辺の構成概要図
【図2】ドット露光を行う露光手段としてのレーザビー
ムスキャナの構成概要図
【図3】現像器の一例を示す部分断面図
【図4】本発明の方法の実施説明フローチャート図
【図5】本発明の方法の実施説明フローチャート図
【図6】本発明の方法の実施説明ブロック図
【図7】実施例2説明図
【図8】実施例2説明図
【符号の説明】
1 感光体 2 帯電器 4 露光光 5 現像器 6 現像器 7 現像器 8 現像器 10 転写前露光ランプ 11 転写器 12 定着器 13 除電器 14 クリーニング装置 P 記録体 21 レーザ 22 音響光学変調器 23 ミラースキャナ 25 ミラー 26 ミラー 27 レンズ 31 現像スリーブ 32 磁石体 33 層厚規制ブレード 34 スクレーパブレード 35 撹拌回転体 36 現像剤溜まり 37 トナーホッパー 38 トナー補給ローラ 39 電源 40 保護抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/00 303 G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 21/00 370 - 540

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一様帯電、ページメモリに記憶された色
    情報に基づく像露光、反転現像を複数回繰り返して、感
    光体上にイエロートナー、マゼンタトナーおよびシアン
    トナーの重なったカラー画像を形成する画像形成方法で
    あって、像露光、反転現像に引き続き、像露光のための
    前記ページメモリに記憶された色情報に基づいて、前記
    感光体上の非画像部のみを、前記像露光時よりも弱い強
    度の光で露光し、感光体上の表面電位を均一化する工程
    を設けたことを特徴とする画像形成方法。
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