JPH06258908A - カラー画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子写真式カラー画像形成装置において高画
質でしかも混色のないカラー画像形成方法を確立する。 【構成】 複数色のトナーを用いて帯電、露光、現像の
各工程を繰返し、感光体ドラム上に２色以上のトナーを
重ね合わせて多色像を形成したのち、転写材に一括転写
するカラー画像形成装置である。現像工程が非接触でＡ
Ｃ交番電界を用いた現像工程であると共に、感光体ドラ
ムの帯電電位Ｖ_Hと直流バイアス電圧Ｖ_DCとの電位差Ｈ
を、１色目の現像時に対し２色目以降の現像時の方を補
正し、その補正電位差Ｈ_Rが50〜250Ｖの範囲で高くなる
ように帯電電位Ｖ_Hを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機やプリンタ等の電
子写真式カラー画像形成装置の多色像形成時における高
画質と混色防止とを両立させるカラー画像形成法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子写真式カラー画像形成装置は
複写機等の場合、原稿を載置するプラテンと、その下方
に往復動する原稿照射ランプと反射ミラー及び固定され
た投影レンズと反射ミラーとで構成される走査光学系
と、帯電極によって所定の電位がチャージされて回転す
る感光体ドラムと、前記走査光学系によって前記感光体
ドラム面上に形成された静電潜像に複数のカラートナー
を重ね合わせて多色像を現像する現像器と、該感光体ド
ラム面の下方に向けて搬送される転写材である記録用紙
面上にトナー画像を転写する転写極と、分離極及び除電
極と、前記記録用紙面上に転写されたトナー画像を定着
する定着装置と、転写材の排出装置と、転写したのちの
前記感光体面上に残留するトナーや紙粉などを除去する
クリーニング装置とによって構成されている。

【０００３】また、カラープリンタの場合、前述の走査
光学系の代わりにプリンタとは別体の画像読取装置から
出力される色信号がプリンタ内のレーザ書込み系に入力
されると、半導体レーザによって感光体ドラム上に露光
して静電潜像が形成され、以下前述の複写機と同様にし
て転写材に多色像が記録されるようになっている。

【０００４】そして所定の搬送経路に従って間欠的に搬
送される転写材上に所要のカラー画像がつぎつぎに記録
されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】感光体ドラムの周面に
形成された静電潜像に例えばイエロー（Ｙ），マゼンタ
（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂ）の各カラートナ
ーを順次重ね合わせてカラー画像を現像する非接触の現
像法では、現像スリーブに交流バイアス電圧を印加する
と共に、直流バイアス電圧を重畳して印加し良好な現像
性を確保している。

【０００６】交流バイアス電圧の設定によりトナーを感
光体ドラム周面の近傍まで十分に飛翔させることがで
き、例えば解像力に代表される細線再現性をはじめとす
る画質レベルは著しく向上する。しかしながら交流バイ
アス電圧をこのような条件に設定すると、先に現像され
た感光体ドラム上のトナーも飛翔し各色が混り合う混色
現象が起り、転写材に記録される画像品質を著しく劣化
させてしまう欠点を有している。従来、良好な細線再現
性と混色防止との双方を両立するために帯電電位や直流
バイアス電圧を極めてシビアに設定したり、細線再現性
又は混色の何れか一方の品質を多少犠牲にするなどして
対応しているが未だ良い現像法を得るには至っていな
い。

【０００７】本発明はこのような問題点を解決して高画
質でしかも混色のないカラー画像を得ることのできるカ
ラー画像形成法の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的は、複数色の現
像剤を用いて帯電、露光、現像の各工程を繰返し、像担
持体上に２色以上の現像剤を重ね合わせて多色像を形成
したのち、転写材に一括転写するカラー画像形成装置に
おいて、前記現像工程が非接触でＡＣ交番電界を用いた
現像工程であると共に、像担持体の帯電電位と現像バイ
アス電圧との電位差を１色目の現像時に対し２色目以降
の現像時の方が50〜250Ｖの範囲で高くなるように帯電
電位を設定したことを特徴とするカラー画像形成方法に
よって達成される。

【０００９】

【実施例】本発明の１実施例を図１の高画質の形成と混
色防止とを両立するための帯電電位の補正を示す図と、
図２の現像バイアスの接続を示す側面図と、図３の実施
例と従来との各帯電電位により現像されたカラー画像の
評価を示すグラフと、図４のカラー画像形成装置の構成
を示す側断面図と、図５の画像形成システムを示すブロ
ック図とによって説明する。

【００１０】しかし本発明は本実施例に限定されるもの
ではない。

【００１１】本発明の画像形成装置をカラープリンタを
例にして説明する。

【００１２】図４に示すようにカラー画像形成装置１は
レーザ書込み系ユニットＢ、画像形成部Ｃ、および給紙
部Ｄから構成されていて次のプロセスによりカラー画像
が記録されるようになっている。まず本実施例による多
色像の形成は図５の画像形成システムに従って遂行され
る。即ちオリジナル画像を撮像素子が走査するカラー画
像データ入力部（図５（イ））で得られたデータを、画
像データ処理部（図５（ロ））で演算処理して画像デー
タを作成し、これは一旦画像メモリ（図５（ハ））に格
納される。次いで該画像メモリは記録時に取り出されて
記録部（図５（ニ））である例えば図４で示したカラー
画像形成装置１へ入力される。即ち前記プリンタとは別
体の画像読取装置から出力される色信号がレーザ書込み
系ユニットＢに入力されるとこのレーザ書込み系ユニッ
トＢにおいては、半導体レーザ（図示せず）で発生され
たレーザビームは、駆動モータ51により回転されるポリ
ゴンミラー52により回転走査され、fθレンズ53を経て
ミラー54により光路を曲げられて、予め帯電手段たる帯
電器55によって所定の電荷に一様帯電させられた像担持
体である感光体ドラム30の周面上に投射され輝線を形成
する。

【００１３】一方、副走査方向に関して感光体ドラム30
の特定位置に設けられたインデックスをフォトセンサ
（いずれも図示せず）で検出して、この検出信号を基準
にして画像信号による半導体レーザの変調が開始されて
主走査方向が決定される。走査が開始されると主走査方
向に関して、レーザビームがインデックスセンサ（いず
れも図示せず）によって検出され、変調されたレーザビ
ームが感光体ドラム30の周面上を走査する。従って、レ
ーザビームによる主走査と感光体ドラム30の回転による
副走査とにより感光体ドラム30の周面上に第１の色に対
応する潜像が形成される。この潜像は、本実施例では複
数の並列して設けられた現像手段の内、例えばイエロー
（Ｙ）トナー（顕像媒体）が収容された現像器31Ｙによ
り現像されて、感光体ドラム30表面にＹトナー像が形成
される。得られたトナー像は、感光体ドラム30上に保持
されたまま、感光体ドラム30の周面上より離間している
清掃手段たるクリーニング装置59を通過し、引き続き第
２の色のコピーサイクルに入る。

【００１４】すなわち、Ｙトナー像が形成された感光体
ドラム30は、前記帯電器55により再び帯電され、次いで
画像読取装置から出力された第２の色信号が前記書込み
系ユニットＢに入力され、上述した第１の色信号の場合
と同様にして感光体ドラム30の表面への書込みが行なわ
れ、潜像が形成される。潜像は、第２の色として例えば
マゼンタ（Ｍ）トナーを収容した現像器31Ｍによって現
像される。このＭトナー像はすでに形成されている前述
のＹトナー像の現像下に形成される。

【００１５】同様にして、第３の画像信号により形成さ
れた潜像をシアン（Ｃ）トナーを収容した現像器31Ｃで
現像し再帯電後第４の画像信号により形成された潜像を
黒（Ｂ）トナーを収容し現像器31Ｂで現像し、感光体ド
ラム30周面上にＣトナー像およびＢトナー像を重ね合わ
せて、カラートナー像が感光体ドラム30の表面上に形成
される。

【００１６】これら各現像器31Ｙ，31Ｍ，31Ｃ，31Ｂの
スリーブには交流あるいはさらに直流のバイアスが印加
され、基体が接地された感光体ドラム30には非接触で反
転現像（ジャンピング現像）が行われるようになってい
る。なお、現像に関係しない現像器は、現像スリーブの
回転を止め、印加するバイアスをカットするなどして、
感光体ドラム30に形成されたトナー像の損傷を防ぎ、ま
た、不要なトナーを潜像に供給しないようにする。

【００１７】上述の如く感光体ドラム30の周面上に形成
されたカラートナー像は、転写手段として設けられた転
写極56において、前記給紙部Ｄより給紙ベルトにより供
給されタイミングローラにより前記カラートナー像とタ
イミングを合わせた記録媒体たる転写材に転写される。
この転写は、転写極56によってトナーと逆極性の高圧電
源を印加して行う。

【００１８】かくして、カラートナー像が転写された転
写材は、分離極57により感光体ドラム30表面から分離さ
れて、搬送ベルトを介して定着装置70に搬入されてカラ
ートナー像の定着が行われた後、排紙装置80に搬送され
トレー１Ａに排紙される。

【００１９】一方、転写材へカラートナー像の転写、分
離を終えた感光体ドラム30は、さらに時計方向に回転し
て、クリーニング装置59のブレード59Ａを圧接状態とし
て残留したトナーの除去、清掃が行われる。クリーニン
グ終了後は、再びブレード59Ａが感光体ドラム30から離
間して、新たなカラー画像形成のプロセスに入る。

【００２０】このようにして転写材上に所要のカラー画
像が記録される。

【００２１】次に本発明の高画質と混色防止との双方を
両立するカラー画像の現像法について説明する。

【００２２】図２に示すように各現像器31Ｙ，31Ｍ，31
Ｃ，31Ｂにはそれぞれ現像剤担持体である現像スリーブ
31Ｓが感光体ドラム30の周面と例えば0.5mmの間隔を有
して回転可能に設けられている。そして各現像スリーブ
31Ｓには図に示すように現像バイアス32が接続され接地
されている。

【００２３】なお図２は例えば現像器31Ｙの現像スリー
ブ31Ｓについてだけ現像バイアス32の接続を示してお
り、図示は省略するが他の各現像器31Ｍ，31Ｃ，31Ｂに
も全く同じ現像バイアス32が接続，接地されている。

【００２４】そして、現像バイアス32の33は交流バイア
ス電源で、安全抵抗35を介し現像スリーブ31Ｓに交流バ
イアス電圧を印加して基体部が接地されている感光体ド
ラム30との間に振動電界を発生させ、これによって現像
域における現像剤層から感光体ドラム30に対してトナー
の移行制御を行うようにしている。そして、34は直流バ
イアス電源で交流バイアス電圧に重畳して直流バイアス
電圧を印加し、感光体ドラム30の周面に形成される静電
潜像に現像スリーブ31Ｓの周面上のトナーが付着される
ようになっている。図に示すように感光体ドラム30の周
面と現像スリーブ31Ｓの周面とには前述したように約0.
5mmの間隙が設けられ非接触によって現像が行われてい
る。

【００２５】そして、例えば現像スリーブ31Ｓに印加す
る交流バイアス電圧は2.0ＫＶ（Peak to Peak）で周波
数は２〜５ＫＨｚの範囲に、直流バイアス電圧は−750
Ｖにそれぞれ設定されている。

【００２６】図１は本発明による１色目の帯電電位Ｖ_H
に対して２色目以降の帯電電位Ｖ_Hを補正した状態を示
すもので、図に示すように現像スリーブ31Ｓに印加する
交流バイアス電圧Ｖ_ACの上方ピークの電圧値を−1750
Ｖ、下方のピークを＋250Ｖに設定すると共にこのとき
の周波数は５ＫＨｚに設定されている。そして直流バイ
アス電圧Ｖ_DCは−750Ｖに、感光体ドラム30の露光電位
は−100Ｖとなるようにそれぞれ設定されている。

【００２７】そして図の左側に示す１色目の現像時の感
光体ドラム30の帯電電位Ｖ_Hを−850Ｖに設定し、このと
きの直流バイアス電圧Ｖ_DCとの電位差である直流側電位
差Ｈは100Ｖである。そして上方ピークの交流バイアス
電圧Ｖ_AC−1750Ｖと帯電電位Ｖ_Hとの電位差である交流
側電位差Ｈ₁は900Ｖである。現像スリーブ31Ｓ上のトナ
ーは矢印で示すように対向する感光体ドラム30の周面に
向けて飛翔する。この交流側電位差Ｈ₁が900Ｖ前後の比
較的大きな電位差を有しているとトナーが感光体ドラム
30に向けて十分飛翔するため細線再現性即ち、解像力は
極めて良好で例えばモノ黒の画像形成時には、高解像力
の良好な画像を形成する上で最適な現像条件といえる。

【００２８】しかし、２色目以降の現像時に１色目と同
じ帯電電位Ｖ_H（−850Ｖ）で現像すると前述したように
トナーの飛翔力が強いため先に感光体ドラム30の周面に
現像されたカラートナー画像と混色する。一方、トナー
の混色を防ぐためには例えば交流バイアス電圧Ｖ_ACを低
くして前述した交流側電位差Ｈ₁を小さくするか、或は
感光体ドラム30の帯電電位Ｖ_Hを高くして直流側電位差
Ｈを大きくするかの何れかの手段が知られている。

【００２９】本発明はこの点に着目し図１の左側に示す
１色目の帯電電位Ｖ_H（−850Ｖ）に対し、交流バイアス
電圧Ｖ_AC（−1750Ｖ）と直流バイアス電圧Ｖ_DC（−750
Ｖ）とは変えずに、２色目以降の帯電電位Ｖ_Hを50〜250
Ｖの範囲で高くなるように補正する。従って２色目以降
の直流側電位差Ｈは150〜350Ｖとなる。このときの１色
目と２色目以降との帯電電位Ｖ_Hの図に示す補正電位差
Ｈ_Rは50〜250Ｖの範囲である。

【００３０】従って、交流バイアス電圧Ｖ_ACと帯電電位
Ｖ_Hとの差が小さくなることは感光体ドラム30と現像ス
リーブ31Ｓとの間に電界強度が弱くなるため現像スリー
ブ31Ｓ上のトナーの飛翔力も弱められる。このことは先
に感光体ドラム30の周面に現像されたトナー画像との混
色が抑制されることになるが、一方細線再現性は１色目
に対して劣化するようになる。本発明の発明者らは解像
力のよい高画質な画像形成と、混色防止との双方を両立
するために下記の条件を基に実験を行い実施例と従来と
のカラー画像を評価比較して最適な現像条件を設定し
た。

【００３１】図３は従来の帯電電位Ｖ_Hによって現像し
たカラー画像の画像評価を示すと共に、本発明の実施例
による１色目の帯電電位Ｖ_Hに対して２色目以降の帯電
電位を高くする方向に補正して現像したときの画像評価
を示し、同時に両者を比較したものである。即ち、下記
の実験条件と画像評価基準とによって図３に示す実験デ
ータを得た。

【００３２】１）実験の条件 １−１）現像スリーブ31Ｓの直径は20mm，その回転数は
300r.p.m １−２）現像スリーブ31Ｓと感光体ドラム30との間隙
0.5mm １−３）現像スリーブ31Ｓの現像剤搬送量 ７〜10mg/c
m² １−４）交流バイアス電圧 2.0ＫＶ（Peak to Peak） 周波数 ２〜５ＫＨｚの範囲 直流バイアス電圧 −750Ｖ １−５）従来は、１色目及び２色目以降共に帯電電位Ｖ
_Hは変えずに−850〜−1200Ｖの間を６段階に分割してデ
ータを取る。

【００３３】１−６）本発明の実施例は、１色目の帯電
電位Ｖ_Hを−850Ｖに、２色目以降を−900〜−1200Ｖの
範囲の異る帯電電位Ｖ_Hに設定し−850Ｖを含め従来と同
電圧値の６段階に分割してデータを取る。

【００３４】２）画像評価基準 ２−１）画像評価項目は混色状態と細線再現性との２項
目について評価する。

【００３５】２−２）混色状態の評価基準は画像をルー
ペ判定する。

【００３６】○は極めて少量，△はやや混色，×は目視
でも混色を認める ２−３）細線再現性は空間周波数で評価し細線は色重ね
して得られる２次色（ブルー，レッド，グリーン）で作
像した。

【００３７】○は解像力 6.3本／mm以上 △は解像力 5〜6.3本／mm ×は解像力 5本／mm以下 とする。

【００３８】そして図３に示すように従来の画像評価で
は混色状態と細線再現性との双方が○又は○，△の組合
せとなる画像評価を得る帯電電位Ｖ_Hの箇所はなく僅か
に−900Ｖの１箇所だけが双方共△の評価が得られてい
るに過ぎない。従ってこのデータからも明らかなように
双方を両立させることは極めて難かしく、例えば混色又
は細線再現性の何れか一方を犠牲にした帯電電位Ｖ_Hを
設定せざるを得ないことが判る。

【００３９】一方、実施例の実験データで、１色目の帯
電電位Ｖ_Hが−850Ｖにおける画像評価は当然のことなが
ら細線再現性は6.3本／mm以上と極めて良好であるが、
混色状態の項目では目視でも混色が認められ、双方共に
相反する評価となつている。しかしながら、２色目以降
の帯電電位Ｖ_Hを１色目に対して−900〜−1200Ｖの範囲
で逐次高くして交流バイアス電圧Ｖ_ACに近づけると混合
状態は−1000Ｖ以降は極めて少量の混色で良好な評価が
得られている。

【００４０】一方、これと対応する帯電電位Ｖ_Hでの細
線再現性は１色目の−850Ｖと共に２色目以降の−900〜
−1100Ｖまでは6.3本／mm以上又は５〜6.3本／mmの良好
な画像評価を示し、２色目以降の細線再現性の良好な範
囲が従来に較べ大幅に廣くなっている。このことは１色
目の高解像力の画像が形成されていることによって２色
目以降の解像力の良さに大きく寄与している。しかし帯
電電位Ｖ_Hが−1150〜−1200Ｖになると混色状態は良好
であるが、細線再現性は５本／mm以下に落ちて画質は劣
化する。

【００４１】図から明らかなように従来に比して実施例
の実験における画像評価では混色状態と細線再現性との
双方が両立する○，○及び○，△の組合せとなる良好な
画像評価の範囲が−900〜−1100Ｖと廣くなって、１色
目に対して２色目以降の各帯電電位Ｖ_Hが、50〜250Ｖの
範囲の大きい補正電位差Ｈ_Rを有しているので帯電電位
Ｖ_Hが極めて容易に設定することができると共に、高画
質と混色のない現像法が確立された。このような本発明
の実施例は図３に示す評価項目以外に例えばカラー画像
の階調性や、色調、等も従来に比して著しく改良されよ
り高画質となっている。

【００４２】従って１色目と２色目以降とを異なる帯電
電位Ｖ_Hに設定して現像するようにしたので、高画質と
共に混色のない画像の双方を両立できると共に、帯電電
位Ｖ_Hの設定範囲が廣くなったため該帯電電位Ｖ_Hに例え
ば10％前後の変動があっても感光体ドラム30に形成され
るカラー画像に悪影響を及ぼすことがないため転写材に
は常に良好なカラー画像が記録される。

【００４３】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、感光体ドラムの帯電電位と現像バイアス電位との電
位差を１色目の現像時に対して２色目以降の現像時の方
を50〜250Ｖの範囲で高くなるように帯電電位を補正し
設定したことで、高解像力でカラー階調性の優れた高画
質を得ると共に、混色のないカラー画像を現像すること
ができるようになった。また２色目以降の帯電電位の設
定範囲が50〜250Ｖと比較的広いために、帯電電位の変
動があっても感光体ドラムに形成されるカラー画像に悪
影響を及ぼすことがないため転写材には常に良好なカラ
ー画像が記録される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例による高画質の形成と混色防
止とを両立するための帯電電位の補正を示す図。

【図２】現像バイアスの接続を示す側面図。

【図３】本発明の実施例と従来との各帯電電位により現
像されたカラー画像の評価を示すグラフ。

【図４】カラー画像形成装置の構成を示す側断面図。

【図５】画像形成システムを示すブロック図。

【符号の説明】

１ カラー画像形成装置 30 感光体ドラム 31Ｓ 現像スリーブ 31Ｙ，31Ｍ，31Ｃ，31Ｂ 現像器 32 現像バイアス 33 交流バイアス電源 34 直流バイアス電源 Ｖ_AC 交流バイアス電圧 Ｖ_DC 直流バイアス電圧 Ｖ_H 帯電電位 Ｈ 直流側電位差 Ｈ₁ 交流側電位差 Ｈ_R 補正電位差

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数色の現像剤を用いて帯電、露光、現
   像の各工程を繰返し、像担持体上に２色以上の現像剤を
   重ね合わせて多色像を形成したのち、転写材に一括転写
   するカラー画像形成装置において、前記現像工程が非接
   触でＡＣ交番電界を用いた現像工程であると共に、像担
   持体の帯電電位と現像バイアス電圧との電位差を１色目
   の現像時に対し２色目以降の現像時の方が50〜250Ｖの
   範囲で高くなるように帯電電位を設定したことを特徴と
   するカラー画像形成方法。