JPS6163865A - 多色画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真法を用いた多色画像形成装置に関す
る。

〔従来技術〕

電子写真法による多色画像形成装置として従来よシ多く
のものが提案されている。それらは一般に次のように大
別できる。その一つは、感光体に色分解された静電潜像
の形成とその現像とを繰返して、感光体上で色を重ねた
り、現像の都度トナー像を転写材に転写して転写材上で
色重ねを行うものである。第二のもの社、色数に応じた
複数の感光体を用いて、各感光体に同時に色別のトナー
像を形成し、それらを順次転写材に転写して多色画像を
得るものである。後者は、各色トナー像の形成と現像が
各感光体で同時に行われるため、高速性の点では有利で
あるが、複数の感光体や露光手段等を複数必要とするた
め、装置が複雑、大型化し、高価格となって、実用性に
乏しい。また、上記いずれの多色画像形成装置も、色重
ねの際の位置合せが困難であり、画像の色ずれを完全に
防止することができないと言う大きな欠点を有している
。

これらの問題を根本的に解決するためには単一感光体上
に一回の像露光で多色像を記録すればよいが、こうした
方式は未だ開発されていないのが実情である。

〔発明の目的〕

本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであシ、単
一感光体上に一回の像露光で色ずれのない多色像を形成
することができる簡単な構成の多色画像形成装置を提供
するものである。

〔発明の構成〕

本発明は、 （ａｌ　　導電性部材と、光導電層と、相異なる複数種
のフィルタから成るフィルタ層を含む絶縁層とから構成
され、回動する感光体、 （ｂｌ　　前記感光体に対し像露光を与える手段、（ｃ
ｌ　　前記感光体の表面電位を均一にする手段、（ｄｉ
　　特定の分光分布の光を選択して前記感光体を照射す
る一様露光手段、 （ｅ）　　相異なるトナーを収納する複数の現像手段、
（ｆ）前記感光体上のトナー像を転写する手段、および 億）　前記感光体表面を清浄にする状態と解除された状
態とをとりうるクリーニング手段、から構成される多色
画像形成装置において、１回転毎に（ｄｌの一様露光手
段による露光と（ｅｌの現像手段による現像をくり返す
ことを特徴とする多色画像形成装置にあり、この構成に
よって上記目的を達成したものである。

〔実施例〕

以下、図示例に基いて本発明を説明する。

第１図は本発明多色ｉ′１ＩＩｌ像形成装置の一例を示
す構成概要図、第２図乃至第５図はそれぞれ感光体の構
成例を示す断面図、第６図乃至第８図はそれぞれ感光体
の絶縁層における複数種のフィルタの分布の例を示す平
面図、第９図は感光体上に像を形成する工程図である。

第１図の多色画像形成装置は、感光体１がドラム状に形
成されて矢印方向に回転するものであるが、本発明はこ
れに限らず、感光体１がベルト状に形成されたものであ
ってもよい。このような感光体１は、第２図乃至第５図
に例示したような層構成からなる。

第２図乃至第５図において、２はアルミニウム。

鉄、ニッケル、ｔｉ４等の金属、あるいはそれらの合金
等を用いて円筒状、無端ベルト状等必要に応じて適宜の
形状、構造に形成した導電層、３は硫黄。

セレン、無定形シリコン、まりｔｒｉ、ＴｉＮ黄、　セ
ｖ　ｙ　。

テルル、ヒ素、アンチモン等を含有する合金等の光導電
体、あるいは亜鉛、アルミニウム、アンチモン、ビスマ
ス、カドミウム、モリブデン等の金属の酸化物、ヨウ化
物、硫化物、セレン化物等の無機光導電体、あるいはビ
ニルカルバゾール、アントラセンフタロシアニン、トリ
ニトロフルオレノン、ポリビニールカルバゾール、ポリ
ビニルアントラセン、ポリビニルピレン等の有機光導電
性物質をポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン
、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、ポリ酢酸ビニール
。

ポリカーボネート、アクリル樹脂、シリコン樹脂。

フッ素樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性バインダ柑脂中に
分散した有機光導電体から成る光導電層、４は各種のポ
リマー、樹脂等と染料等の着色剤によって形成された赤
（田、緑（Ｇ）、青（Ｂ１等の色分解フィルタ（特定波
長領域から成る光のみを退色するフィルタ）の分布層４
ａを含む絶縁層である。

第２図乃至第５図に絶縁層４の構成例を示している。第
２図は絶縁層４の全体が着色されてフィルタ層４ａとな
っているもの、第３図は透明絶縁Ｊ１４ｂの外側にフィ
ルタｒｖ４ａを形成したもの、第４図はフィルタ層４ａ
を透明絶縁層４ｂではさんだもの、さらに第５図はフィ
ルタ層４ａが透明絶縁層４ｂと光導電層３の間に形成さ
れているものである。これらの透明絶縁層４ｂは従来公
知の手段によって形成され、一方、フィルタＮ　４　ａ
は着色剤や着色した樹脂等を印刷・蒸着等の手段によっ
て光導電層３あるいは透明絶縁層４ｂ上に付着させて形
成される。絶縁層４の形成は、先に色分解のフィルタ層
４ａを含む絶縁性のフィルム乃至はシートを形成して、
それを光導電層３上に適当に被着する方法によってもよ
い。

絶縁ｗ４４における着色剤や着色した樹脂等の付着によ
って形成されるフィルタ層４ａは、Ｒ，Ｇ。

Ｂ等の微小なフィルタの形状や配列が特に限定されるも
のではないが、パターン形成が簡単な第６図に示したよ
うなストライプ状分布のものや繊細な多色画像の再現が
行われる第７図や第８図に示したようなモザイク状分布
のものが好ましい。第６図のストライプ状分布は、スト
ライプの長さ方向が感光体１の回動方向と平行であって
も、直角であっても、あるいはヘリカル方向であっても
よいし、第７図や第８図のモザイク状分布もＲ、Ｇ。

Ｂ等のフィルタの並びの方向が感光体１の回動方向とど
のように傾いてもよい。しかし、Ｒ，Ｇ。

Ｂ等のフィルタの個々のサイズは、大きくなり過ぎると
、画像の解像性、混色性が低下して画質が劣化し、また
、小さくなり過ぎてトナー粒子の粒径と同程度あるいは
それ以下になると、隣接した池の色部分の影響を受は易
くなったり、フィルタの分布パターンの形成が困難にな
ったりする。このため、図示例のような３種類のフィル
タの分布の場合、繰返し配列の１サイクルの長さｌが３
０〜３００μｍとなる幅あるいは大きさであることが好
ましい。勿論、フィルタの柚類はＲ，Ｇ、Ｂに限られる
ものでも、３種類に限られるものでもなく、種類の数が
変われば上述の長さｌの好ましい範囲も変るようになる
。

以上のような感光体１を用いた第１図の画像形［ｉ！　
４４置で多色像の形成が行われる原理を第９図によって
先に説明する。なお、第９図は感光体１の光導電Ｍ３に
硫化カドミウムのようなｎ型半導体の光導電体が用いら
れている例について示し、第９図においても第１図乃至
第８図と同一符号は同一機能部材を示している。

第９図〔１〕は、第１図の感光体１が回転して帯電器５
の正のコロナ放電によって一様に帯電させられた状態を
示す。この状態では絶縁層４の表面には正電荷が生じ、
それに対応して光導電層３と絶縁層４の境界面には負電
荷が誘発されて、その結果、感光体１０表表面位Ｅはグ
ラフに見るように一様になる。

第９図〔２〕は、像露光装置６が上述の帯電面に入射す
る像露光のうちの赤色成分ＬＲによる帯電面の変化を示
す。こ−で、像露光装置６は、交流まだは帯電器５と逆
符号の電荷を放電しつつ感光体１に像露光を与える。像
露光の赤色成分ＬＲは絶縁層４のＲフィルタ部分を通過
してその下方の光導電層３０部分を導電性にするから、
Ｒフィルタ部分においては、光導電Ｍ３の絶縁層４との
境界面の負電荷が消失する。まだ、Ｇ、Ｂフィルタ部分
は赤色成分ＬＲを通過しないから、その部分においては
光導電層３の負電荷はそのま＼残留する。この結果、感
光体１の表面電位Ｅは、負電荷が消失したＲフィルタ部
分も、残留しているＧ、Ｂフィルタ部分も、像露光装置
６の放電により均一になっている。これは絶縁層４表面
の正電荷が、光導電Ｎ３と絶縁層４の境界にある負電荷
に応じた分布をなし、バランスを保っているためである
。像露光の緑色成分や青色成分も同様の結果を与える。

したがって、像露光装置６によって像露光の行われた感
光体１０表面の状態は、静電像としては機能しない。

第９図〔３〕は、う／プ７の光をフィルタＦＢを通すこ
とによって得られた青色光ＬＢが上述の謙露光面に一様
に入射された状態を示している。

青色光ＬＢは、Ｒ，Ｇフィルタ部分は通過しないからそ
れらの部分には変化を与えないが、Ｂフィルタ部分は通
過してその下部の光導電層３を導電性にする。それによ
ってＢフィルタ部分の光導電ＰＰＪ３の上下界面におけ
る電荷が中和される。その結果Ｂフィルタ部分は絶縁層
４の表面に先の像露光によって形成された青の補色像を
与える電位パターンが現われる。これを第９図〔３〕の
下のグラフが示している。

第９図〔４〕は、青色光ＬＢの一様露光によって形成さ
れた静電潜像を、負に帯電した青の補色のイエロートナ
ーＴＹを収納している現像装置８Ｙによって現像した状
態を示している。イエロートナーＴＹは、第９図「３〕
の一様露光によ轢電位が変化したＢフィルタ部分にのみ
付着し、電位が変化しなかったＲ、Ｇフィルタ部分には
付着しない。これによって感光体１０表面には色分解の
１色のイエロートナー像が形成される。一様露光により
形成された電位パターンは、現像により一部が打ち消さ
れるが、通常は均一にはならない。第９図〔４〕の下の
グラフはこの情況を示している。

第９図〔５〕は、像露光装置６の放電器６１のみを用い
て感光体１０表表面位を均一にした状態を示している。

この工程はＲ，Ｇフィルタ部分の絶縁層４と光導電層３
０間の電荷分布には影響を与えない。

次に、イエロートナー像を形成された第９図〔５〕の状
態の感光体１に対し、ランプ７の光をフィルタＦ０を通
して得られた緑色光により一様露光を行う。その結果、
第９図〔３〕で述べたと同様に、今度はＧフィルタ部分
に緑の補色像を与える電位パターンが現われる。この静
電潜像をマゼンタトナーを収納している現像装置８Ｍに
よって現像すると、マゼンタトナーはＧフィルタ部分に
のみ付着して第９図〔４〕と同様にマゼンタトナー像が
形成される。これによって２色のトナー儂が重ね合せら
れたことになる。さらに、放電器６１により感光体１の
表面電位を均一にした後、感光体ｌに対し、ランプ７と
フィルタＦＲの組合せによって得られる赤色光で一様露
光を行い、その結果Ｒフィルタ部分に現われた赤の補色
像を与える電位パターンをシアントナーを収納している
現像装置８Ｃによって現像し、シアントナー像を形成す
る。

以上の工程により色ずれや色にごりのない３色トナー像
が感光体１上に形成される。

原稿画像における色と上述の三色分解法と減色法３原色
トナーの組合せによる像形成の関係を第１表に示した。

第１表中符号「トン」は像露光された感光体の絶縁層と
光導電層の間に電荷が存在することを示し、符号「○」
は一様露光によって感光体の表面電位が変化することを
示し、さらに符号「の」はトナーが付着することを示す
。また、符号「↓」は上欄の状態がそのオー維持されて
いる状態、空欄は像露光時に光が絶縁層を透過しトナー
が付着しない領域であること、そして、付着トナー欄の
Ｙ、Ｍ、Ｏけそれぞれイエロートナー。

マゼンタトナー、シアントナーが付着していることを示
す。

第１図の多色画像形成装置は、以上のような原理に基い
て多色画像を形成する。すなわち、先に述べたような層
構成のドラム状感光体ｌが矢印方向に回転し、その回転
に伴って次のような工程が行われる。感光体１の表面を
帯電器５で一様電位に帯電し、その帯電面に像露光装置
６が原稿面を照射した反射光で像露光しつつ、その放電
器６１でコロナ放電を行い、表面電位を一定に保つ。放
電器６１の放電は交流、または帯電器５とは反対符号の
放電である。次）Ｃランプ７とフィルタＦＢ％Ｆｏ１Ｆ
Ｒのいずれかとの組み合わせにより得られる光で一様露
光を行う。その結果形成された静′Ｆ！ＬＷＩ像を現像
装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃのいずれかで現像する。

ここで、フィルタＦＢ１　Ｆｏｌ　ＦＲは例え上前、緑
、赤の光の透過フィルタであり、現像装置８Ｙ、８Ｍ。

８Ｃは例えばイエロー、マゼンタ、シアントナーを有す
るものである。以上によシ一部現像された画像領域は他
の現像装置や転写前帯電器９．転写器１０１分離器１１
．クリーニング装置１２および帯電器５の作用を受けず
に再び像露光装置６の位置に達する。そこで像露光装置
６が放電器６１により放電のみを行って感光体１の画像
領域の表面電位を均一にし、その表面をランプ７の発す
る光が前回とは異なるフィルタを透過した光で一様に照
射する。それによって先の現像面に前回とは異なる色成
分の静電潜像が形成される。この静電潜像を前回とは異
なる現像装置によって現像する。

以下同様に残りの色成分の静電潜像形成と現像とを行い
、感光体１上で３色トナー像を重ね合わせる。

以上の像形成工程において、一様露光時に用いるフィル
タＦＢ１Ｆｏ％ＦＲと現像装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｇとは、
互いに補色関係のものを組み合わせて画像形成するのが
望ましい。しかしこれに限定されるものではない。

以上によって感光体１上に形成された多色トナー像は、
転写前帯電器９によって改めて帯電され、給紙手段によ
って送り込まれて来る記録紙Ｐに転写器１０によって転
写される。転写された記録紙Ｐは分離器１１によって感
光体１面から分離される。そして、記録紙Ｐ上のトナー
像は定着装置１３によって定着され、記録紙は機外に排
出される。

トナー像の転写を終えた感光体１の表面は、必要に応じ
て図示していない除電器によって除電され、クリーニン
グ装置１２によって残留トナーを除去されて、最初の像
形成工程が行われる前の状態に戻る。

以上述べた第１図の多色画像形成装置は、モノカラー複
写機に２台の現像装置を付加したような簡単な構成から
なっている。そして、３色のトナー像の位置ずれが生ず
ることは全くなく、感光体１等の駆動部も特別な機構や
精度を必要とされることはない。このため、従来の多色
画像形成装置に比較して、格段にコンパクトに構成され
る。なお、以上の説明では、全面露光用の光の分光特性
は、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、レッド（Ｒ）のフ
ィルタＩを用いたもので得られるが、フィルタＸ以外の
手段によって得たものでもよく、またその分光特性もＧ
、Ｂ、Ｈに限られるもので社なく、要は、特定光の全面
露光によって感光体上の特定光に対応する特定のフィル
タ沃部分（一種とは限らない）のみに電位パターンを形
成するような分光特性であればよい。

本発明の画像形成装置における現像は磁気ブラシ法によ
って行うのが好ましく、この場合、現像剤にはトナーの
みから成る所謂−成分現像剤、トナーと磁性キャリヤを
用いる二成分現像剤のいずれも使用することができる。

現像に当っては磁気ブラシで直接摺擦する条件を用いて
もよいが、特に第２の現像以後は形成されたトナー像の
損傷を避けるため現像剤層が感光体面に接触しない現像
方式例えば米国特許３，８９３，４１８号明細書、特開
昭５５−１８６５６号公報、特願昭５８−５７４４６号
、特願昭５８−２３８２９５号、特願昭５８−２３８２
９６号の各明細書に記載されているよう々方式を用いる
ことが特に好ましい。この方式は、彩色を自由に選べる
非磁性トナーを含んだ二成分現像剤を用い、現像域に交
番電場を形成し、感光体と現像剤層を接触させずにすな
わち、感光体面と現像装置の現像剤層搬送担体との間隙
を現像域に達するまでの現像剤層の層厚よりも広くした
条件で現像を行うものである。

現像に用いるカラートナーは、通常トナーに用いられる
公知の結着用樹脂、有機無機の顔料、染料等の各種有彩
色、無彩色の着色剤及び各種の磁性体添加剤等からなる
、公知技術によって作られた静電像現像用トナーを用い
ることができ、キャリアとしては通常群′ｌｎ像に用い
られる鉄粉、フェライト粉、それらに樹脂被覆を施した
ものあるいは樹脂中に磁性体を分散したもの等の磁性キ
ャリア等各種公知のキャリアを用いることができる。

また本件出願人が先に出願した特願昭５８−２４９６６
９号、同２４００６６号各明細書に記載された現像方法
が用いられてもよい。

具体的に、第１図の画像形成装置において、感光体１を
、第５図の層構成の光導電層３が層厚３０μｍのＣｄＳ
から成り、絶縁層４が層厚２０μｍで、第７図のＲ，Ｇ
、Ｂフィルタ部分の分布ｌが１００μｍであるフィルタ
層４ａを含み、直径が１２０鰭で、２００　ｔａｎ／　
ｓｅｃの表面速度で矢印方向に回転するものとし、帯電
器５を卓コａトロン放電器で帯電後に感光体１の電位が
１．５　ｋＶになるものとし、像露光装置６の放電器６
１をスコロトロン放電器で放電後に感光体１のＩＨ位が
一２００ｖになるものとし、各現像装置８Ｙ〜８Ｃを、
非磁性ステンレス鋼から成る外径２５解の現像スリーブ
が１５３　ｒｐｍの回転速度で左回転し、内部の磁石体
が現像スリーブの表面に最大８００　Ｇの磁束密度を与
える磁極の８極を周方向に有して８００　ｒｐｍの回転
速度で右回転して現像剤層を搬送する、磁気プラン現像
装置とし、感光体１と各現像装置８Ｙ〜８Ｃの現像スリ
ーブとの表面間隙を１ｇＩＭとし、各現像装置８Ｙ〜８
Ｃには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンの色の平
均粒径が１０μｍ、摩擦帯電量が−１０〜−２０μＣ／
ｙのトナーと平均粒径が２５μｍで比抵抗が１０１３Ω
（ｍ以上の磁性体を分散含有した樹脂から成るキャリヤ
とが１：４の重量比で混合した現像剤を用い、各現像装
置８Ｙ〜８Ｃの現像スリーブ上に形成する現像剤層の層
厚を帆５闘とし、各現像装置８Ｙ〜８Ｇがそれぞれ現像
を行うときには現像スリーブに一１５０ｖの直流電圧と
実効値が１　ｋＶ　、周波数が２　ｋＨｚの交流電圧を
重畳した現像バイアスを印加する条件で３色カラー画像
の複写を行ったところ、色ずれが全くなく、色再現のよ
い画像が得られた。そして、この装置は、極めて小型に
構成することができた。

以上の説明はすべていわゆる３色分解フィルタと減色法
３原色トナーを用いたカラー複写機についてのものであ
るが、本発明はこれに限定されるものではなく、分解フ
ィルタの種類の数や色及びそれに対応するトナーの色の
組合わせも目的に応じて任意に選択し得ることは言うま
でもない。例えば、赤と黒の２色の複写物を得る次のよ
うなプロセスも考えられる。すなわち、感光体としてＧ
フィルタのみが散在分布しているものを用いる。

そして前記と基本的に同様のプロセスを行う。但し、一
様露光す々わち全面露光は赤あるいは青色光と緑色光と
で行い、また現像は黒トナーと赤トナーとで行う。その
結果、原稿の赤に対応する部分は赤に再現され、壕だ他
の色は黒に再現される。

なお、この場合、感光体のフィルタのない部分は透明な
フィルタがあると見做せばよい。

〔発明の効果〕

本発明の多色画像形成装置においては、色別の静電潜像
を形成するのに１回の像露光で済むから、多色画像に色
ずれが生ずることが無く、感光体や露光走査等の駆動部
がモノカラー複写機におけると同様に簡単な構成で済む
。また現像後の感光体の表面電位を均一にするため、像
露光装置の放電器を共用すると、新たに複数の放電器を
設ける必要がない。それによって一層、装置の小型化、
多色画像形成の信頼性の向上を図ることができ、色ずれ
のない高画質の多色画像を高速で形成できると言う優れ
た条件が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明多色画像形成装置の一例を示す構成概要
図、第２図乃至第５図はそれぞれ感光体の構成例を示す
断面図、第６図乃至第８図はそれぞれ感光体の絶縁層に
おける複数極のフィルタの分布の例を示す平面図、第９
図は感光体上に像を形成する工程図である。 １・・・感光体、　　　　　　２・・・導電層、３・・
・光導電層、　　　　　４・・・絶縁層、４ａ・・・色
分解フィルタの分布層、 ４ｂ・・・透明絶縁層、　　　５・・・帯電器、６・・
・像露光装置、　　　　６１・・・放電器、７・・・ラ
ンプ、 ＦＲＩＦｏ、ＦＢ・・・フィルタ、 ８Ｙ　、　８Ｍ　、　８Ｇ・・・現像装置、９・・・転
写前帯電器、　　　１０・・・転写器、１１・・・分離
器、　　　　　　１２・・・りＩＪ　−ニング装置、１
３・・定着装置、　　　　Ｐ・・・記録紙。 特許出願人　　小西六写真工業株式会社第１図 手続補正書 昭和６０年３月７２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）導電性部材と、光導電層と、相異なる複数種のフ
   ィルタから成るフィルタ層を含む絶縁層とから構成され
   、回動する感光体、 （ｂ）前記感光体に対し像露光を与える手段、（ｃ）前
   記感光体の表面電位を均一にする手段、（ｄ）特定の分
   光分布の光を選択して前記感光体を照射する一様露光手
   段、 （ｅ）相異なるトナーを収納する複数の現像手段、（ｆ
   ）前記感光体上のトナー像を転写材に転写する手段、 および （ｇ）前記感光体表面を清浄にする状態と解除された状
   態とをとりうるクリーニング手段、 から構成される多色画像形成装置において、１回転毎に
   （ｄ）の一様露光手段による露光と（ｅ）の現像手段に
   よる現像をくり返すことを特徴とする多色画像形成装置
   。