JPH08248736A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な機構で色重ねの際に起こるトナー層表
面電位の絶対値の上昇の影響を軽減し、逆現像を阻止す
ると共に、十分な濃度でしかも鮮明で有彩色性に優れた
画像を確実に形成し、更にオゾンの発生を回避する。 【構成】 帯電、露光、現像を繰り返すことにより像担
持体１上に複数の色成分トナー像を重ねて形成した後、
各色成分トナー像を像受容体６に一括転写するカラー画
像形成装置において、少なくとも二色目以降の画像形成
サイクルで用いられる帯電手段２として、誘電体９を挟
む放電電極対７，８及び生成イオンの通過量制御用のス
クリーン電極１０を具備させ、放電電極対７，８には少
なくとも交流電圧が印加される放電用電源１１を接続す
る一方、前記スクリーン電極１０には少なくとも交流電
圧が印加されるスクリーン用電源１２を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カラー画像形成装置
に係り、特に、像担持体上で帯電、露光、現像を複数回
繰り返すことにより複数のトナー像を重ねて形成した後
に、像受容体に一括転写するタイプのカラー画像形成装
置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、帯電、露光、現像を複数回繰
り返して像担持体上に色の異なる複数のトナー像を形成
した後、これらのトナー像を記録用紙に一括転写してカ
ラー画像を得るカラー画像形成装置が種々提案されてい
る（例えば特開昭６０−７６７６６号公報）。

【０００３】この種のカラー画像形成装置において使用
される帯電デバイスとしては、例えば図１６に示すよう
に、グリッド１０１を有するコロナ帯電器（スコロトロ
ン）１００のコロナワイヤ１０２に直流電源１０３を接
続すると共に、上記グリッド１０１には所定の制御バイ
アス電圧を印加し、像担持体１０４の帯電電圧をグリッ
ド１０１の制御バイアス電圧レベルに制御するようにし
たものが知られている。

【０００４】また、図１７に示すように、一色目の画像
形成サイクルの帯電を直流コロナ帯電器１０５で行い、
二色目の画像形成サイクルの帯電を交流コロナ帯電器１
０６で行うようにした二色画像形成装置も提供されてい
る（例えば特公平３−３６２３０号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のカラー画像形成装置にあっては、二色目以降の画像形
成サイクルにおいて像担持体上にトナー層が存在するこ
とになるが、トナー層が存在する状態で帯電を行うと、
トナー層自身の帯電電荷のためにトナー層の表面電位の
絶対値が大きく上昇してしまい、相対的に、トナー層が
乗っている像担持体自体の表面電位の絶対値が低下して
しまう。このため、例えば現像方式として反転現像方式
を採用するタイプにあっては、二色目以降の画像形成サ
イクルにおいて露光を行ったとしても、像担持体の表面
電位と露光部電位との差、すなわち、潜像コントラスト
電位を十分に確保するのが困難になり、その分、上層ト
ナーの現像が十分に行われず、色変わりの原因につなが
るという技術的課題が見い出された。

【０００６】このような技術的課題を解決する手段とし
ては、例えば直流コロナ帯電器を二つ連続して配設し、
像担持体に配分される電位を大きくし、潜像コントラス
ト電位を上昇させるようにした技術が既に提供されてい
る（例えば特開平３−２０９２７４号公報）。これは、
図１８に示すように、第一のコロナ帯電器１１１のコロ
ナワイヤ１１２に例えば帯電極性と同極性の直流電源１
１３を接続し、一方、第二のコロナ帯電器１１４のコロ
ナワイヤ１１５には帯電極性と逆極性の直流電源１１６
を接続し、第１のコロナ帯電器１１１により像担持体１
０４の表面電位の絶対値を現像に必要な帯電電位以上に
帯電し、その後、第二のコロナ帯電器１１４にて逆電荷
を与えることにより、予め設定された帯電電位に設定す
るものが既に提供されている。

【０００７】このタイプによれば、第一のコロナ帯電器
１１１によって注入される電荷が単一の帯電器を用いた
タイプよりも多く、また、第二のコロナ帯電器１１４に
よって注入される電荷は主としてトナー層表面の電荷を
中和し、トナー層表面の電荷を反転させる。このため、
トナー層自身が作る電界により、第一のコロナ帯電器１
１１によって注入された電荷は像担持体１０４表面近傍
に多く分布する傾向となり、像担持体１０４に配分され
る電位が大きく確保されるほか、トナー層表面の電荷は
像担持体１０４表面の電荷と反転したものになり、その
分、トナー層の表面トナーが静電的に像担持体１０４側
へ吸引される。従って、トナー層の厚みが厚くなったと
しても、像担持体の電位を十分大きく確保することがで
き、その分、色重ねにおける潜像電位コントラストの低
下を抑えることが可能になる。

【０００８】しかしながら、第一のトナー像に重ねて第
二のトナー像を作成する例えば色文字、色画像の場合、
第二の画像形成サイクルの露光プロセスにおいて、第一
のトナー像が第二の露光領域の周囲に飛散し（トナー飛
散現象）、像の先鋭度を低下させる等の不具合が生ずる
と共に、第二の画像形成サイクルの現像プロセスにおい
て第一のトナー像が第二の現像器内に転移してしまう
（逆現像現象）ことにより、濃度低下、色変わり、混色
といった技術的課題が発生する。これらのことは、第二
のコロナ帯電器による逆電荷放電により表面電位の高い
露光領域の周囲に飛散したり、第二の現像器の現像ロー
ルのバイアスにより逆現像されることに起因するもので
ある。

【０００９】更に、従来のコロナ帯電器にあっては、オ
ゾンが発生し、オゾンを機外に出さないためのフィルタ
等が必要になり、その分コストが嵩むという技術的課題
も生ずる。

【００１０】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ために為されたものであって、簡単な機構で色重ねの際
に起こるトナー層表面電位の絶対値の上昇の影響を軽減
し、逆現像を阻止すると共に、十分な濃度でしかも鮮明
で有彩色性に優れた画像を確実に形成することができ、
更にオゾン発生のないカラー画像形成装置を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
図１に示すように、導電性基材上に感光媒体が形成され
た像担持体１と、各色成分画像形成サイクル毎に像担持
体１を帯電する帯電手段２と、各色成分画像形成サイク
ル毎に像担持体１上に各色成分画像に対応する静電潜像
を形成する露光手段３と、各色成分画像形成サイクル毎
に各色成分画像に対応する静電潜像をトナー現像する多
色現像手段４と、像担持体１上に形成された複数の各色
成分トナー像を像受容体６に一括転写する一括転写手段
５とを備えたカラー画像形成装置において、少なくとも
二色目以降の画像形成サイクルで用いられる帯電手段２
には、誘電体９を挟む放電電極対７，８及び放電電極対
７，８で生成されたイオンの通過量制御用のスクリーン
電極１０を具備させ、前記放電電極対７，８には少なく
とも交流電圧が印加される放電用電源１１を接続すると
共に、前記スクリーン電極１０には少なくとも交流電圧
が印加されるスクリーン用電源１２を接続したことを特
徴とする。

【００１２】このような技術的手段としては、像担持体
１が各色成分画像形成サイクル毎に一回転するタイプで
あってもよいし、あるいは、複数あるいは全ての色成分
画像形成サイクル毎に一回転するタイプにも適用され得
る。また、前記露光手段３としては、各色成分画像形成
サイクル毎に個別に設けても差し支えないが、小型化、
低廉化を考慮すれば、複数若しくは全ての画像形成サイ
クル毎に共用するようにすることが好ましい。更に、多
色現像手段４としては、各色成分毎に個別に設けてもよ
いし、各色成分トナーが収容された現像ユニットを回転
自在に配した回転式のものでもよい。更にまた、前記一
括転写手段５は、少なくとも像担持体１上のトナー像を
像受容体６に転写させる機能が具備されていればよい
が、トナー像の転写性能を安定させるには、像担持体１
上のトナー像が極性を揃えた状態で帯電される転写前帯
電器を用いたり、転写工程後に像受容体６が像担持体１
から剥離される剥離器を用いたりすることが好ましく、
これらの要素が用いられる態様にあっては、本願の一括
転写手段５にこれらの要素が含まれる。

【００１３】また、前記帯電手段２の放電電極対７，８
の形状、レイアウトについては、交流電圧印加時に正負
イオンが生成されるものであれば適宜選定することがで
きる。更に、帯電手段２の放電電極対７、８及びスクリ
ーン電極１０に印加する交流電圧としては、通常正弦波
が用いられるが、矩形波、三角波等を用いてもよいし、
また、例えば放電電極対７，８に正弦波、スクリーン電
極１０に矩形波等異なる形状の交流電圧を印加させるよ
うにしても差し支えない。また、帯電能力向上等のため
デューティ比を変えるようにしてもよい。

【００１４】更に、この発明において用いられるスクリ
ーン用電源１２からの交流電圧の最適条件としては、第
一に、スクリーン用電源１２からの交流電圧の周波数を
５０Ｈｚ以上３．５ｋＨｚ以下に設定することであり、
第二に、スクリーン用電源１２からの交流電圧のピーク
ツウピーク間振幅を５０ＶP-P以上２ｋＶP-P以下に設定
することであり、少なくともこれらのいずれかの条件を
満足することが好ましい。

【００１５】また、放電電極対７，８に直流電圧成分を
重畳させるか否かは任意であるが、帯電手段の小型化を
企図するという観点からすれば、直流電圧成分を印加す
ることが好ましい。これは、放電電極対７，８に印加す
る電圧の直流電圧成分がゼロに近いと、帯電能力を示す
公知の帯電器スロープ特性が低下してしまい、同等の性
能を得るには、より大型の帯電器が必要になってしまう
ことによる。但し、例えば像担持体１の導電性基材に対
し直流電圧成分が印加される態様において、当該像担持
体１側の直流電圧成分として放電電極対７，８への印加
電圧と逆極性で同じ大きさのものを用いるようにすれ
ば、前記放電用電源１１の直流電圧成分を省略しても、
放電電極対７，８に直流電圧成分を相対的に印加するこ
とも可能である。

【００１６】更に、前記帯電手段２にて像担持体１を所
定電位に帯電するには、像担持体１の帯電電位レベルが
スクリーン電極１０への印加電圧レベル範囲内に含まれ
るように、通常スクリーン用電源１２として直流電圧を
重畳したものが用いられる。しかしながら、スクリーン
用電源１２からの電圧として必ず直流電圧成分を必要と
するのでなく、例えば像担持体１の導電性基材に対し直
流電圧成分が印加される態様において、当該像担持体１
側の直流電圧成分としてスクリーン電極１０への直流印
加電圧と逆極性で同じ大きさのものを用いるようにすれ
ば、スクリーン用電源１２の直流電圧成分を省略したと
しても、スクリーン電極１０に直流電圧成分を相対的に
印加することも可能である。

【００１７】更にまた、像担持体１の導電性基材に対し
直流電圧成分が印加される態様において、前記直流電圧
成分を転写電圧と逆極性で同じ大きさのものにすれば、
一括転写手段５の転写電極を接地することにより、一括
転写手段５の転写電圧電源を省略したとしても、転写電
極に転写電圧を相対的に印加することが可能である。

【００１８】

【作用】上述したような技術的手段によれば、像担持体
１上で各色成分画像形成サイクル毎に帯電、露光、現像
が繰り返され、像担持体１上に複数のトナー像が形成さ
れた後、像受容体６に各トナー像が一括転写される。こ
のような画像形成サイクルにおいて、二色目以降の画像
形成サイクルにおいては、像担持体１上にトナー層が既
に形成されているため、トナー層を帯電手段２にて帯電
すると、たとえ、除電手段にて像担持体１上の残留電荷
を除去したとしても、トナー層部分にトナー自身が持つ
電荷が残留してしまう。ところが、上記帯電手段２は放
電電極対７，８から正帯電されたイオン（正電荷）、負
帯電されたイオン（負電荷）を生成し、スクリーン電極
１０と像担持体１との電位差に応じて正電荷、負電荷を
像担持体１側へ導く。

【００１９】このとき、前記スクリーン電極１０には交
流電圧が印加されているため、スクリーン電極１０ある
いは像担持体１に印加される直流電圧成分よりも正極性
側あるいは負極性側に偏寄した状態になる。従って、前
記放電電極対７，８からは正負両イオンが常に生成され
ており、前記スクリーン電極１０が負極性側へ偏寄した
状態では、放電電極対７，８で生成された負極性イオン
が像担持体１側へ向かい、トナー層を含む像担持体１が
大きく負帯電される。一方、前記スクリーン電極１０が
正極性に偏寄した状態では、放電電極対７，８で生成さ
れた正極性イオンが像担持体１側へ向かい、大きく負帯
電されたトナー層を含む像担持体１の表面電位が正電荷
の放電にて積極的に低下する。この繰り返しによって、
トナー層部分の帯電電位は小さく抑えられ、トナー層を
含む像担持体１の表面電位は所定の帯電電位に略均一帯
電される。従って、トナー層が乗っている像担持体１の
表面電位に配分される電位が相対的に大きくなり、その
分、露光による潜像コントラスト電位は十分大きなもの
に確保される。

【００２０】更に、像担持体１上のトナー層の最上層に
は帯電手段２の放電電極対７，８から生成される正負両
極性電荷が繰り返し導かれるため、トナー層の最上層が
完全に逆極性になる事態は回避される。

【００２１】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの
発明を詳細に説明する。 ◎実施例１ 図２はこの発明が適用されるカラー画像形成装置の実施
例１を示す。同図において、符号２０は例えば絶縁性の
表面コート層を有する有機感光体からなる像担持体とし
ての感光ドラム、２１は感光ドラム２０を帯電する帯電
器、２２は各色成分（この実施例ではイエロ、マゼン
タ、シアン、ブラック）の静電潜像を書き込む半導体レ
ーザ等のレーザ走査ユニット、２３〜２６はイエロ、マ
ゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーが夫々収容され
て各色成分画像形成サイクル毎に例えば感光ドラム２０
上に形成された潜像の露光部を現像（反転現像）する現
像器、２７は感光ドラム２０上に形成された各トナー像
の帯電量を転写前に制御する例えばスコロトロンからな
る転写前帯電器、２８は像受容体としての記録用紙２９
に感光ドラム２０上の各トナー像を一括転写する例えば
スコロトロンからなる転写用帯電器、３０は記録用紙２
９を転写部位へ保持搬送する誘電性転写ベルト、３１は
感光ドラム２０上の残留電荷を除去する光除電器、３２
は感光ドラム２０上の残留トナーを除去する例えばブレ
ードクリーニング方式のクリーナである。

【００２２】この実施例において、前記帯電器２１は、
例えば図３及び図４に示すように、長方形状の誘電体基
板４１の一側面（図中上側面）には当該誘電体基板４１
の長手方向に沿って所定間隔毎に配列される上側放電電
極４２を設けると共に、前記誘電体基板４１の他側面
（図中下側面）には前記上側放電電極４２に対して例え
ば８０゜程度右上がりに斜め配置され且つ所定間隔毎に
配列されるＵ字形状の下側放電電極４３を設け、この下
側放電電極４３と上側放電電極４２との交叉部にイオン
生成部を形成したものである。更に、前記イオン生成部
の感光ドラム２０側には誘電体からなるスペーサ４４を
介してスクリーン電極４５が配設されており、このスク
リーン電極４５には前記イオン生成部に対応して透孔４
６が形成されている。一方、前記誘電体基板４１上の上
側放電電極４２は誘電体からなる保護層４７で被覆され
ている。尚、この実施例では、前記誘電体基板４１は例
えばセラミックスで構成され、また、放電電極４２，４
３はニッケルメッキを施したタングステンで構成されて
いる。

【００２３】更に、この実施例では、図３〜図５に示す
ように、上記上側放電電極４２及び下側放電電極４３に
は−６００Ｖの直流電源５１が接続され、両放電電極４
２，４３には例えば２ｋＶP-P、１ＭＨｚのサイン波形
の交流電源５２が接続されている。また、前記スクリー
ン電極４５には−６００Ｖの直流電源５３及び５００Ｖ
P-P，４００Ｈｚのサイン波形の交流電源５４が接続さ
れている。

【００２４】次に、この実施例に係るカラー画像形成装
置の作動について説明する。まず、第一画像形成サイク
ルとして感光ドラム２０を光除電器３１で除電し、クリ
ーナ３２のクリーニングブレード（図示せず）を感光ド
ラム２０に当接させてクリーニングする。次に、帯電器
２１の放電電極対４２，４３には直流バイアス−６００
Ｖが重畳された２ｋＶP-P、１ＭＨｚの交流電圧を印加
すると共に、スクリーン電極４５には直流バイアス−６
００Ｖが重畳された５００ＶP-P，４００Ｈｚの交流電
圧を印加し、感光ドラム２０を一様に帯電する。その
後、レーザ走査ユニット２２により一回目の像露光を施
してイエロ画像の静電潜像を形成する。そして、イエロ
現像器２３に例えば−５５０Ｖの現像バイアスを印加
し、感光ドラム２０上にイエロトナーを付着させる。

【００２５】次に、感光ドラム２０からクリーナ３２を
リトラクトさせて非作動状態に設定し、第二画像形成サ
イクルに入る。そして、第一画像形成サイクルと同一条
件にて帯電器２１を作動させ、感光ドラム２０を一様に
帯電する。その後、レーザ走査ユニット２２により二回
目の像露光を施してマゼンタ画像の静電潜像を形成し、
マゼンタ現像器２４に−５５０Ｖの現像バイアスを印加
し、感光ドラム２０上にマゼンタトナーを付着させる。

【００２６】更に、第三画像形成サイクル、第四画像形
成サイクルとして、第二画像形成サイクルと同様な工程
を繰り返し、シアン、ブラックの像を形成する。その
後、転写前帯電器２７で転写に必要な帯電量を各トナー
に与える。そして、最後に転写用帯電器２８にて感光ド
ラム２０に付着しているトナーを転写ベルト３０により
搬送される記録用紙２９に一括転写する。

【００２７】更に、感光ドラム２０より剥離された記録
用紙２９は定着器（図示せず）を通過することで、記録
用紙２９上の各色成分トナー像が定着される。一方、感
光ドラム２０上の残留トナー及び残留電荷（帯電の履
歴）をクリーナ３２及び光除電器３１により引続き除去
することにより、本画像形成サイクルが終了する。

【００２８】このような画像形成サイクルにおいて、上
記帯電器２１の働きを図５、図６に基づいて説明する。
図５において、帯電器２１の上側放電電極４２及び下側
放電電極４３には−６００Ｖの直流バイアスを重畳した
２ｋＶP-P、１ＭＨｚの交流電圧が印加され、上側放電
電極４２と下側放電電極４３との交叉部に対応するイオ
ン生成部からは正負両極性電荷が放電される。一方、帯
電器２１のスクリーン電極４５には、直流バイアス−６
００Ｖを中心として５００ＶP-P、４００Ｈｚの交流電
圧が印加される。このような状況下において、例えば図
６のｔ2で示すように、スクリーン電極４５の印加電圧
が直流バイアス（−６００Ｖ）よりも負極性側に偏寄し
た状態になると、感光ドラム２０の表面部（トナー層を
含む）電位が０〜−８５０Ｖである間、感光ドラム２０
の表面部には負電荷５５が多く導かれる。一方、例えば
図６のｔ1又はｔ3で示すように、スクリーン電極４５の
印加電圧が直流バイアス（−６００Ｖ）よりも正極性側
に偏寄した状態になると、感光ドラム２０の表面部電位
が−３５０Ｖより負極性側に偏寄している間、感光ドラ
ム２０の表面部には正電荷５６が導かれる。この繰り返
しにより、感光ドラム２０上のトナー層電位は負電荷５
５、正電荷５６の中和により十分に低く抑えられ、感光
ドラム２０の表面部電位はスクリーン電極４５の直流バ
イアス−６００Ｖに略均一帯電される。

【００２９】次に、この実施例に係るカラー画像形成装
置の性能を各比較例１〜３と対比する。ここで、比較例
１はこの実施例に係る帯電器２１の代わりに図１６に示
す帯電器１００を用いたもの、比較例２はこの実施例に
係る帯電器２１の代わりに図１７の帯電器１０５，１０
６を用いたもの、比較例３は実施例に係る帯電器２１の
代わりに図１８に示す帯電器１１１、１１４を用いたも
のである。そして、実施例及び各比較例１〜３におい
て、現像量（トナー層厚に相当）とトナー層電位との関
係を図７に、トナー層電位による色変わり、トナー層の
逆帯電によるトナー飛散現象、逆現像現象に関する評価
（○：発生なし、×：発生）を以下の表１に示す。尚、
図７のトナー層電位は、一色現像後において再帯電を行
った後に全面露光した際のトナー層上の電位を測定した
ものである。

【００３０】

【表１】

【００３１】先ず、実施例にあっては、図７に実線で示
すように、現像量（トナー層厚に相当）が増加したとし
ても、トナー層電位はそれ程上昇せず、この結果、トナ
ー層の乗っている感光ドラム２０の表面電位の絶対値が
相対的に高く確保され、その分、露光による潜像コント
ラスト電位を十分に大きく確保することが可能になり、
上層トナーの現像が確実に行われ、トナー層電位による
色変わり現象は有効に回避される。更に、トナー層の最
上層は負電荷と正電荷とが渾然一体になっていることか
ら、トナー層の最上層がトナー極性と逆に帯電する事態
はなくなり、トナー層の逆帯電によるトナーの飛散現
象、逆現像現象は全く見られなかった。

【００３２】これに対し、比較例１にあっては、図７に
太破線で示すように、現像量が増加すると、トナー層電
位がかなり上昇してしまうため、相対的に、トナー層の
乗っている感光ドラム２０の表面電位の絶対値が小さく
なり、その分、露光による潜像コントラスト電位を十分
大きく確保できず、トナー層電位の上昇に伴う色変わり
現象が生じてしまう。但し、トナー層の逆帯電は生じな
いため、トナー層の逆帯電によるトナーの飛散現象、逆
現像現象は全く見られなかった。

【００３３】また、比較例２にあっては、図７に細破線
で示すように、現像量が増加すると、比較例１に比べれ
ば少ないもののトナー層電位が上昇してしまう（比較例
２では逆極性の電荷が感光ドラム２０側へ一部導かれる
分、トナー層電位の上昇率が比較例１よりも少ない）た
め、相対的に、トナー層の乗っている感光ドラム２０の
表面電位の絶対値が小さくなり、その分、露光による潜
像コントラスト電位を十分大きく確保できず、トナー層
電位の上昇に伴う色変わり現象が生じてしまう。但し、
トナー層の逆帯電は生じないため、トナー層の逆帯電に
よるトナーの飛散現象、逆現像現象は全く見られなかっ
た。

【００３４】更に、比較例３にあっては、図７に一点鎖
線で示すように、現像量が増加したとしても、トナー層
電位はそれ程上昇せず、この結果、トナー層の乗ってい
る感光ドラム２０の表面電位の絶対値が相対的に高く確
保され、その分、露光による潜像コントラスト電位を十
分に大きく確保することが可能になり、上層トナーの現
像が確実に行われ、トナー層電位による色変わり現象は
有効に回避される。ところが、この比較例３にあって
は、トナー層の最上層がトナー極性と逆極性に帯電され
てしまうため、トナー層の逆帯電によるトナーの飛散現
象、逆現像現象が見られた。

【００３５】また、この実施例において、帯電器２１の
スクリーン電極４５に印加する交流電圧の周波数に対す
るトナー層電位の関係を図８に示す。同図によれば、ト
ナー層電位は印加する交流電圧の周波数に対して最低値
（１ｋＨｚ付近）を持ち、周波数が５０Ｈｚ未満で急激
に上昇し、また、３．０ｋＨｚを越える当たりから徐々
に上昇を始め、更に、３．５ｋＨｚを越えると多重トナ
ー部分の色再現が不十分であることが分かった。尚、図
８中の「ＤＣスコロトロン帯電」はスコロトロンにＤＣ
電圧を印加した際のトナー層電位を示す。

【００３６】また、帯電ムラ及びトナー層の除電効果
（○：良好、×：不良）を調べたところ、以下の表２の
ようになった。

【００３７】

【表２】

【００３８】表２によれば、５０Ｈｚよりも低い周波数
になると、交流帯電に起因する帯電ムラが目立つように
なった。この帯電ムラは周波数を上げるに連れて解消し
た。一方、トナー層の除電効果については、上記のよう
に、３．５ｋＨｚを越えるところでトナー層電位の除電
効果が不足して色再現性に影響することから、３．５ｋ
Ｈｚ以下であることが望ましい。実験結果から言えば、
トナー層電位をより低減できるという点で、１００Ｈｚ
から２．０ｋＨｚの範囲にあることがより望ましい。ま
た、周波数が高いと電源の大型化が避けられず、この意
味からも上記の周波数であることは低コストの帯電手段
を供給する上で望ましい。

【００３９】また、この実施例において、帯電器２１の
スクリーン電極４５に印加した４００Ｈｚの交流電圧成
分のピークツウピーク間振幅（Ｖｐ-ｐ）に対する、ト
ナー層電位の関係を図９に示す。同図によれば、トナー
層電位は、前記振幅（Ｖｐ-ｐ）が５０Ｖを下回るとこ
ろで急激に上昇したものになっており、振幅の増大に対
して低下を始め、５０Ｖを越える当たりから略一定にな
ることが判明した。

【００４０】更に、感光ドラム２０上に既に形成された
トナーの飛散及びトナー層の除電効果（○：良好、×：
不良）を調べたところ、以下の表３のようになった。

【００４１】

【表３】

【００４２】表３によれば、前記振幅（Ｖｐ-ｐ）が２
ｋＶよりも高い振幅になると、トナーの飛散が目立つよ
うになった。このトナーの飛散は振幅を下げることで解
消した。一方、トナー層電位の除電効果については、上
記のように、５０Ｖを下回るところでトナー層電位が急
激に上昇を始め、トナー層電位の除電効果が不足して色
再現性が不足することが判明した。このように、前記振
幅（Ｖｐ-ｐ）が５０Ｖから２ｋＶの範囲で良好な結果
が得られた。さらに望ましくは２００Ｖから、１ｋＶの
範囲でより良好な結果が得られた。また、振幅が大きい
と電源の大型化が避けられず、この意味からも、上記の
振幅であることは低コストの帯電手段を供給する上で望
ましい。

【００４３】更に、この実施例に係る帯電器２１のオゾ
ン発生量について調べた。実験方法は、ガラス管内に対
象帯電器２１を入れて放電させ、オゾン発生量を測定す
るものであるが、この測定の結果、従来のスコロトロン
帯電器では１２０ｐｐｍであるのに対し、本実施例にお
ける帯電器では０．０ｐｐｍであることが確認された。

【００４４】また、本帯電器２１においてはスクリーン
電極４５に印加する電圧の変化に対して得られるイオン
量の変化は線形ではない。このことを示すベア・プレー
ト電流測定結果を図１０に示す。尚、同図において、横
軸ＶP（Ｖ）がスクリーン電極４５へ印加する直流バイ
アスであり、縦軸Ｉ（μＡ／ｃｍ）がイオン量に相当す
る電流値（ベア・プレート電流値）を示す。しかし、本
帯電器より得られるイオン量は感光ドラム２０を所望の
電位にまで帯電するのに十分であるため、正負イオン量
の調整の目的でスクリーン電圧のデューティ比を電圧値
によって変化させる必要はない。

【００４５】また、上記帯電器２１から得られるイオン
量は従来のスコロトロン帯電器等他種の帯電器に比べて
豊富であるため、カラー画像形成工程の高速化に対して
も適性が高い。すなわち、上記実施例における帯電器と
同程度の大きさ（例えば幅３ｃｍ）のスコロトロンを比
較例とし、実施例、比較例のプロセススピードの適性比
較（○：良好、×：不良）を表４に示す。

【００４６】

【表４】

【００４７】表４によれば、比較例の方はせいぜいプロ
セススピードが２００ｍｍ／ｓｅｃ程度までしか帯電特
性が良好に保たれないが、実施例の方はプロセススピー
ドが２００〜８００ｍｍ／ｓｅｃ程度に高速化しても、
帯電特性が良好に保たれることが判明した。

【００４８】更に、この実施例では、前記上側放電電極
４２に対して下側放電電極４３を斜め方向に配置してい
るため、上側放電電極４２と下側放電電極４３とが略直
交配置されているタイプに比べて、感光ドラム２０を主
走査方向（軸方向に相当）にむらなくより一様に帯電す
ることが可能である。

【００４９】◎実施例２ この実施例に係るカラー画像形成装置で用いられる帯電
器２１を図１１に示す。同図において、帯電器２１の基
本的構成は実施例１と略同様であるが、実施例１と異な
り、放電電極４２，４３間の交流電源５１にデューティ
比変更回路５７を付設し、このデューティ比変更回路５
７にて交流電圧のデューティ比を適宜調整するようにし
たものである。尚、実施例１と同様な構成要素について
は実施例１と同様な符号を付してここではその詳細な説
明を省略する。

【００５０】従って、この実施例では、交流電圧のデュ
ーティ比を適宜調整することにより、放電電極４２，４
３から生成される正電荷、負電荷量のバランスを微調整
することが容易になり、トナー層電位の除電効果の最適
化をより簡単に実現することが可能である。

【００５１】また、この実施例において、例えば前記デ
ューティ比変更回路５７にて、一色目の画像形成サイク
ルで感光ドラム２０の帯電極性と同極性側が長時間、逆
極性側が短時間となる様に交流電圧のデューティ比を設
定し、二色目以降の画像形成サイクルで感光ドラム２０
の帯電極性と同極性側、逆極性側が適宜比率で生成され
るように交流電圧のデューティ比を設定することも可能
である。

【００５２】この場合、一色目の画像形成サイクルでは
放電電極４２，４３に感光ドラム２０の帯電極性と同極
性の電圧が長時間印加されるため、放電電極４２，４３
からは感光ドラム２０の帯電極性と同極性の電荷が多く
生成され、この電荷が感光ドラム２０側へ導かれること
になり、一色目の画像形成サイクルの感光ドラム２０に
対する初期帯電効率が高まる。

【００５３】◎実施例３ 図１２はこの発明に係るカラー画像形成装置の実施例３
を示す。尚、実施例１と同様な構成要素については実施
例１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省
略する。同図において、この実施例に係るカラー画像形
成装置は実施例１と略同様であるが、実施例１と異な
り、帯電器２１の放電電極４２，４３には直流バイアス
−１００Ｖの直流電源５１及び２ｋＶP-P、１ＭＨｚの
サイン波形の交流電源５２が接続され、スクリーン電極
４５には直流バイアス＋１００Ｖの直流電源５３及び５
００ＶP-P、４００Ｈｚの交流電源５４が接続されてい
る。また、感光ドラム２０はアルミニウム等の導電性基
体上に光導電性感光層を設けたものであるが、この感光
ドラム２０の導電性基体には例えば＋７００Ｖの直流電
源６１が接続され、また、各色の現像器２３〜２６の現
像バイアスの直流成分は＋１５０Ｖに設定されている。

【００５４】次に、この実施例に係るカラー画像形成装
置の作動について説明する。まず、第１画像形成サイク
ルとして感光ドラム２０を光除電器３１で除電し、クリ
ーナ３２のクリーニングブレード（図示せず）を感光ド
ラム２０に当接させてクリーニングする。次に、帯電器
２１の放電電極４２，４３に−１００Ｖの直流バイアス
重畳の２ｋＶP-P、１ＭＨｚの交流電圧を印加すると共
に、スクリーン電極４５に直流バイアス＋１００Ｖ
（｛感光ドラム２０の帯電電位−６００Ｖ｝＋｛感光ド
ラム２０の導電性基体電位＋７００｝に相当）が重畳さ
れた５００ＶP-P，４００Ｈｚの交流電圧を印加し、感
光ドラム２０を一様に帯電する。その後、レーザ走査ユ
ニット２２により一回目の像露光を施してイエロ画像の
静電潜像を形成する。そして、イエロ現像器２３に例え
ば＋１５０Ｖ（｛実施例１で用いられた現像バイアス−
５５０Ｖ｝＋｛感光ドラム２０の導電性基体電位＋７０
０｝に相当）の現像バイアスを印加し、感光ドラム２０
上にイエロトナーを付着させる。

【００５５】次に、感光ドラム２０からクリーナ３２を
リトラクトさせて非作動状態に設定し、第二画像形成サ
イクルに入る。そして、第一画像形成サイクルと同一条
件にて帯電器２１を作動させ、感光ドラム２０を一様に
帯電する。その後、レーザ走査ユニット２２により二回
目の像露光を施してマゼンタ画像の静電潜像を形成し、
マゼンタ現像器２４に＋１５０Ｖ（−５５０Ｖ＋７００
Ｖ）の現像バイアスを印加し、感光ドラム２０上にマゼ
ンタトナーを付着させる。

【００５６】更に、第三画像形成サイクル、第四画像形
成サイクルとして、第二画像形成サイクルと同様な工程
を繰り返し、シアン、ブラックの像を形成する。その
後、転写前帯電器２７で転写に必要な帯電量を各トナー
に与える。そして、最後に転写用帯電器２８にて感光ド
ラム２０に付着しているトナーを転写ベルト３０により
搬送される記録用紙２９に一括転写する。

【００５７】更に、感光ドラム２０より剥離された記録
用紙２９は定着器（図示せず）を通過することで、記録
用紙２９上の各色成分トナー像が定着される。一方、感
光ドラム２０上の残留トナー及び残留電荷（帯電の履
歴）をクリーナ３２及び光除電器３１により引続き除去
することにより、本画像形成サイクルが終了する。

【００５８】この実施例によれば、実施例１と同様に、
従来問題であったトナー層電位の上昇、下層トナーの飛
び散り、トナー像の現像器内への転移、オゾンの発生が
有効に防止されることが確認された。

【００５９】特に、この実施例では、上記感光ドラム２
０の導電性基体に＋７００Ｖの直流電圧が印加されてい
ることから、放電電極４２，４３には、−７００Ｖの直
流電圧成分が相対的に重畳されることになり、その分、
帯電器スロープ特性を良好に保つ上で、大容量の直流電
源５１を使用する必要はない。また、スクリーン電極４
５へ印加する直流バイアスは＋１００Ｖで済み、更に、
各現像器２３〜２６へ印加する現像バイアスも＋１５０
Ｖで済むため、これらのための直流電源容量は少なくて
済む。

【００６０】更に、この実施例において、感光ドラム２
０の導電性基本に印加する直流電圧、が現像バイアスの
直流成分や帯電器２１のスクリーン電極４５の直流電圧
成分をキャンセル（０Ｖ）するものであれば、これらの
直流電源をも省略することが可能になり、より低コスト
化が図れる。

【００６１】◎実施例４ 図１３はこの発明が適用されたカラー画像形成装置の実
施例４を示す。同図において、この実施例に係るカラー
画像形成装置は実施例３と略同様であるが、実施例３と
異なり、感光ドラム２０の転写部位には接地された転写
ロール６２が対向配置されている。尚、実施例３と同様
な構成要素については実施例３と同様な符号を付してこ
こではその詳細な説明を省略する。

【００６２】この実施例によれば、実施例３と同様な作
像プロセスを経て感光ドラム２０上にイエロ、マゼン
タ、シアン、ブラックの各トナー像を形成する。その
後、転写前帯電器２７で帯電に必要な帯電量を各トナー
像に与える。しかる後、接地された転写ロール６２によ
り感光ドラム２０に付着している各色トナー像を記録用
紙２９に一括転写する。本実施例の転写工程において
は、感光ドラム２０の導電性基体に印加された直流電圧
により、感光ドラム２０と転写ロール６２との間に転写
に必要なバイアスが印加されることになるため、従来必
要であった転写用電源が不要になる。

【００６３】更に、この実施例において、例えば感光ド
ラム２０に代えてベルト状の像担持体を用い、帯電・現
像・転写の各工程実行部位を離間配置するようにすれ
ば、現像工程と他の工程とで、像担持体の導電性基体に
印加する直流電圧を切換選択するように設計してもよ
い。

【００６４】◎実施例５ この実施例に係るカラー画像形成装置の基本的構成は、
図１４に示すように、前記各実施例と略同様であるが、
各実施例と異なり、一色目の画像形成サイクルにて用い
られる第一の帯電器２１ａと、二色目以降の画像形成サ
イクルにて用いられる第二の帯電器２１ｂとを備えてい
る。尚、図１４中、前記各実施例と共通する構成要素に
ついては共通の符号を付してここではその詳細な説明を
省略する。

【００６５】この実施例において、第一の帯電器２１ａ
は、図１５に示すように、シールド７１内に放電ワイヤ
７２を設けると共に、シールド７１の開口部分にグリッ
ド７３を配設したものであり、その放電ワイヤ７３に感
光ドラム２０の帯電極性の電荷生成用の直流電源７４を
接続すると共に、上記グリッド７３には直流バイアス
（この実施例では感光ドラム２０の帯電電位に相当）用
の直流電源７５を接続したものである。これに対し、第
二の帯電器２１ｂは、前記実施例１の帯電器２１と同様
な構成（誘電体基板４１，放電電極４２，４３，スペー
サ４４，スクリーン電極４５，直流電源５１，５３，交
流電源５２，５４）を備えたものである。

【００６５】この実施例によれば、一色目の画像形成サ
イクルにて第一の帯電器２１ａが働き、二色目以降の画
像形成サイクルにて第二の帯電器２１ｂが働く。このた
め、二色目以降の画像形成サイクルにあっては、前記各
実施例と同様の作用を奏するが、一色目の画像形成サイ
クルでは帯電器２１ａの放電ワイヤ７２に直流電源７４
からの直流電圧が印加されるため、放電ワイヤ７２から
は感光ドラム２０の帯電極性と同極性の電荷のみが生成
され、この電荷が感光ドラム２０側へ導かれることにな
り、一色目の画像形成サイクルの感光ドラム２０に対す
る初期帯電効率がより高まる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、帯電、露光、現像を繰り返し、像担持体上に複数
の色成分トナー像を形成した後に、像受容体に一括転写
させるカラー画像形成装置において、少なくとも二色目
以降の画像形成サイクルで用いられる帯電デバイスとし
て、誘電体を挟んた放電電極対及びスクリーン電極から
なるものを用い、放電電極対及びスクリーン電極へ少な
くとも交流電圧を印加することにより、像担持体上のト
ナー層電位の上昇を極力抑え且つトナー層の最上層の逆
帯電現象を回避するようにしたので、トナー像の色重ね
を実行しても、高い潜像コントラスト電位による現像を
行うことが可能になり、しかも、トナー層の最上層の逆
帯電現象に起因するトナーの飛散現象や逆現像現象を有
効に回避することが可能になる。従って、トナー像の色
重ねを実行したとしても、有彩色性に優れ、しかも、乱
れのない画像品質の良好なカラー画像を得ることができ
る。

【００６６】また、この発明にあっては、誘電体を挟ん
だ放電電極対部分にてイオンを生成させるようにしてい
るので、オゾンの発生を有効に回避することができ、オ
ゾン発生に伴うフィルタ等の必要のない帯電デバイスを
提供することができる。更に、この発明にあっては、生
成イオン量が豊富であるため、プロセススピードの高速
化に容易に対応できるばかりか、小型でも充分な帯電能
力を確保することが可能になるため、省スペース化にも
容易に対応することができる。

【００６７】また、この発明にあっては、放電電極対に
交流電圧を印加させることにより正負両イオンを常に生
成させ、スクリーン電極に交流電圧を印加させることに
よりどちらのイオンをも取り出せるようにしているの
で、特に、放電電極対及びスクリーン電極へ印加する交
流電圧を同期させることは必要なく、その分、電源構成
を簡略化することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係るカラー画像形成装置の構成を
示す説明図である。

【図２】 実施例１に係るカラー画像形成装置の構成を
示す説明図である。

【図３】 実施例１に係る帯電器の詳細を示す説明図で
ある。

【図４】 図３の帯電器を感光ドラム側から見た矢視図
である。

【図５】 実施例１に係る帯電器の放電電極及びスクリ
ーン電極への印加電圧を示す説明図である。

【図６】 実施例１に係る帯電器の具体的動作例を示す
説明図である。

【図７】 実施例１及び比較例１〜３における現像量と
トナー層電位との関係を示すグラフ図である。

【図８】 実施例１で用いられる帯電器のスクリーン電
極へ印加する交流電圧の周波数と暗所でのトナー層電位
との関係を示すグラフ図である。

【図９】 実施例１で用いられる帯電器のスクリーン電
極へ印加する交流電圧のピークツウピーク間振幅と暗所
でのトナー層電位との関係を示すグラフ図である。

【図１０】 実施例１で用いられる帯電器のスクリーン
電極への印加電圧と、そのときのベア・プレート電流と
の関係を示すグラフ図である。

【図１１】 実施例２に係るカラー画像形成装置で用い
られる帯電器の詳細を示す説明図である。

【図１２】 実施例３に係るカラー画像形成装置の構成
を示す説明図である。

【図１３】 実施例４に係るカラー画像形成装置の構成
を示す説明図である。

【図１４】 実施例５に係るカラー画像形成装置の構成
を示す説明図である。

【図１５】 実施例５に係る帯電器の詳細を示す説明図
である。

【図１６】 従来のカラー画像形成装置で用いられる帯
電デバイスの一例を示す説明図である。

【図１７】 従来のカラー画像形成装置で用いられる帯
電デバイスの他の例を示す説明図である。

【図１８】 従来のカラー画像形成装置で用いられる帯
電デバイスの更に他の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…像担持体，２…帯電手段，３…露光手段，４…多色
現像手段，５…一括転写手段，６…像受容体，７…放電
電極，８…放電電極，９…誘電体，１０…スクリーン電
極，１１…放電用電源，１２…スクリーン用電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 拓人 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 相良 俊明 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性基材上に感光媒体が形成された像
   担持体（１）と、各色成分画像形成サイクル毎に像担持
   体（１）を帯電する帯電手段（２）と、各色成分画像形
   成サイクル毎に像担持体（１）上に各色成分画像に対応
   する静電潜像を形成する露光手段（３）と、各色成分画
   像形成サイクル毎に各色成分画像に対応する静電潜像を
   トナー現像する多色現像手段（４）と、像担持体（１）
   上に形成された複数の各色成分トナー像を像受容体
   （６）に一括転写する一括転写手段（５）とを備えたカ
   ラー画像形成装置において、 少なくとも二色目以降の画像形成サイクルで用いられる
   帯電手段（２）は、誘電体（９）を挟む放電電極対
   （７，８）及び放電電極対（７，８）で生成されたイオ
   ンの通過量制御用のスクリーン電極（１０）を備え、 前記放電電極対（７，８）には少なくとも交流電圧が印
   加される放電用電源（１１）を接続すると共に、前記ス
   クリーン電極（１０）には少なくとも交流電圧が印加さ
   れるスクリーン用電源（１２）を接続したことを特徴と
   するカラー画像形成装置。