JPH11119525A

JPH11119525A - 多色画像形成装置

Info

Publication number: JPH11119525A
Application number: JP9297876A
Authority: JP
Inventors: Fumitake Hirobe; 文武廣部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】再帯電器への現像剤の付着および、第１色目
の現像剤が第２色目の現像器に混入することを防止す
る。【解決手段】再帯電器５のシールド５ｂおよびグリッ
ド２３にそれぞれ第１現像器４のバイアス電源３０から
現像ＤＣバイアスを印加し、同電位になるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタ、静電記録装置等とされる画像形成装置に関し、特
に多色印字が可能な多色画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の画像には、異なる色の顕画像や、
異なる情報を一紙面上に合成したものが多く見られ、複
数の現像装置を予め備えた画像形成装置が市場に出てい
る。

【０００３】なかでも、潜像担持体が１回転する間に２
個以上の現像装置で多色現像し、同時に紙面へ転写する
技術を開示するものが多く見られる。例えば、２個以上
の現像装置とも直流バイアスで電界を一定にして現像を
行う米国特許４５７２６５１号、第４４１６５３３号が
ある。これらは主として潜像の形成方法について開示し
ており、現像時の問題については示唆がない。

【０００４】一方、米国特許第４３４９２６８号やこれ
より先に日本国で公開された特開昭５６−１４４４５２
号は、２色目の現像に非接触現像で交流現像バイアスを
使用し、１色目の現像像を２色目の現像剤で摺擦して乱
すことを防止する技術について開示している。なお、特
開昭５６−１４４４５２号公報には１色目の現像の電位
についての記載が全くない。

【０００５】このように、従来の複数の現像装置を備え
た画像形成装置では、先に形成した現像像を乱さないよ
うに次の現像を行う技術が特に検討されていた。

【０００６】この意図と同様に、先に現像した像の潜像
電位をレベルアップする技術を開示するものとして米国
特許４６６０９６１号が知られており、１色目の現像像
形成後、現像剤と同極性の帯電を潜像担持体全面に均一
に施すことで、１色目の現像像の潜像電位を非現像部と
略同電位とすることができ、２色目の現像時に飛躍的に
先に現像形成した像を乱さないようにすることができ
た。これが、いわゆる１パス多色印字画像形成装置であ
り、とくにネガ−ネガ再帯電方式と呼ばれ、近年盛んに
検討されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ネガ−ネガ再帯電方式では、以下のような問題が生じ
た。すなわち、１色目の現像像形成後の現像剤と同極性
の帯電時に、潜像担持体上の現像剤が再帯電器のシール
ドおよび／またはグリッド部に飛散付着する問題であ
る。このため複写工程を繰り返すほど汚れが蓄積し、再
帯電器汚れによる帯電ムラが発生し、再帯電後の潜像電
位が略同電位にならないため、２色目の現像時に先に現
像形成した像を乱したり、２色目の所望の潜像以外を現
像してしまう問題が発生していた。さらに、２色目の現
像装置内に１色目の現像剤が混入し使われることにな
り、不明瞭な画像形成となるという問題も生じた。

【０００８】従って、本発明の主な目的は、第２番目以
降の帯電手段への現像剤の付着を防止できる多色画像形
成装置を提供することである。

【０００９】また、本発明の他の目的は、第１色目の現
像剤が第２色目の現像手段に混入することを防止できる
多色画像形成装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
多色画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、像担持体上に複数の帯電手段および複数の現像手段
で順次現像を行い多色のトナー像を形成し、転写材上に
一括転写する多色画像形成装置において、少なくとも第
２番目以降の前記帯電手段のシールドおよびグリッドに
はそれぞれ前段現像手段の現像ＤＣバイアスと同電位に
なるようにバイアスをかけることを特徴とする多色画像
形成装置である。

【００１１】本発明による他の態様によれば、像担持体
上に複数の帯電手段および複数の現像手段で順次現像を
行い多色のトナー像を形成し、転写材上に一括転写する
多色画像形成装置において、少なくとも第２番目以降の
前記帯電手段のシールドおよびグリッドに印加するバイ
アスには前段現像手段の現像ＤＣバイアスを利用するこ
とを特徴とする多色画像形成装置が提供される。

【００１２】少なくとも第２番目以降の前記帯電手段内
に露光手段を設け、再帯電時には露光同時帯電を行うこ
とが好ましい。別の態様によれば、少なくとも第２番目
以降の前記帯電手段内のワイヤにＤＣバイアスと同時に
ＡＣバイアスを重畳して帯電することが好ましい。前記
現像バイアスとしてＤＣ電圧に断続的にＡＣ電圧を重畳
させた電圧を用いることが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る多色画像形成
装置を図面に則して更に詳しく説明する。

【００１４】実施例１図１は、本発明の実施例１に係る電子写真方式の画像形
成装置すなわち電子写真装置を示す概略構成図である。
本実施例では、現像を２回繰り返した後に一括転写を行
い画像形成を行う２色多重現像について述べるが、本発
明が潜像、現像を４回繰り返すことで達成されるフルカ
ラー画像形成装置にも応用できることはいうまでもな
い。

【００１５】図１において、電子写真装置は、静電潜像
を形成する感光体（像担持体）１を具備し、その周りに
感光体１の表面を約−６００Ｖの負の電位に帯電させる
１次帯電器２，第１レーザビーム３により感光体１に形
成された第１静電潜像を現像して第１トナー像とする第
１現像装置４、第１トナー像を形成された感光体１を再
度負に帯電させる２次帯電器すなわち再帯電器５、第２
レーザービーム６により感光体１に形成された第２静電
潜像を現像する第２現像装置７、感光体１に形成された
第１、第２トナー像を転写材９に転写させる転写帯電器
８、感光体１に残留付着したトナーを取り除くクリーニ
ング装置１０を備えている。

【００１６】露光装置は、第１、第２画像信号により変
調された第１、第２レーザビーム３、６を照射する半導
体レーザ１２、１３を備え、第１、第２レーザビーム
３、６は回転多面鏡１４により偏向されて結像レンズ１
５を介して感光体１をラスタ走査する。なお、第１レー
ザビーム３は結像レンズ１５を経てさらに反射鏡１６を
介して感光体１をラスタ走査する。

【００１７】上記構成において、感光体１上に形成した
第１潜像を第１現像装置４により現像し、第１トナー像
を形成する。ついで再帯電器５により再帯電を行い、第
２潜像を形成し、第２現像装置７により第２トナー像を
形成する。感光体１の回転にタイミングを合わせて記録
材９を供給し、転写装置８の作用により第１および第２
トナー像を記録材９に転写する。記録材９はさらに定着
装置１１に搬送され、ここで第１、第２トナー像が定着
され、機外に排出される。転写終了後の感光体１はクリ
ーニング装置１０により清掃され、つぎの画像形成に供
される。

【００１８】さらに詳しく説明すると、感光体１の表面
は、１次帯電器２により約−６００Ｖの負の電位に帯電
され、第１レーザビーム３に照射されて約−１００Ｖに
なる。さらに、第１現像装置４により負に帯電した赤色
トナーとフェライトキャリア等の磁性粒子からなる２成
分現像剤で現像して第１トナー像が形成される。

【００１９】次いで感光体１の表面は２次帯電器５によ
り再度負に帯電され、第１トナー像の電位が−１００Ｖ
から−７００Ｖに上昇する。さらに、第２レーザビーム
に照射された感光体１の表面は約−１００Ｖになる。次
いで、ジャンピング現像装置である第２現像装置７によ
り、現像スリーブ７ａと感光体１との間に交流（ＡＣ）
電圧を直流（ＤＣ）電圧に重畳したバイアスが印加さ
れ、負に帯電した黒色の１成分磁性トナーで第２静電潜
像を反転現像して第２トナー像が形成される。

【００２０】つぎに、図２の感光体の表面電位を示す模
式図をさらに参照して、上記電子写真装置の作用につい
て説明する。１次帯電器２により感光体１が、図２
（１）に示すように−６００Ｖに均一帯電され、第１レ
ーザビーム３の照射によって、図２（２）に示すように
−１００Ｖの第１静電潜像が形成される。そして、第１
現像装置４によって第１静電潜像が現像されて、図２
（３）に示すように第１トナー像が形成された後、２次
帯電器５によって感光体１が再度負に帯電され、これに
より図２（４）に示すように第１トナー像の電位が−７
００Ｖ、第１レーザ非照射部電位が−９００Ｖになる。

【００２１】次いで、第２レーザビーム６の照射によ
り、図２（５）に示すように、−１００Ｖの第２静電潜
像が形成され、第２現像装置７によって第２静電潜像が
現像されて図２（６）に示すように、第２トナー像が形
成される。

【００２２】そして、第１および第２トナー像が転写帯
電器８によって転写材に一括転写される。

【００２３】ここで、従来例でも述べた再帯電器である
二次帯電器５の汚れ発生について、図３を用いて詳細に
説明する。

【００２４】図３は、感光体１の第１潜像および第１現
像後に発生している、感光層１ａと基板１ｂ中の電荷分
布の模式図であり、同図に示すように、感光体表面の電
荷の少ない部分に選択的に第１現像装置４により反転さ
れた負のトナー像２０が顕像化している。感光体表面上
の負のトナー像２０は反転現像のため、クーロン力等の
静電気力が非常に弱い状態で付着している。この状態
で、感光体１が図３の矢印Ａ方向に回動して再帯電器５
の帯電領域に達する。

【００２５】再帯電器５は、コロナワイヤ５ａに高圧電
源１９により約−７００μＡが流れるように高圧が印加
され、感光体１上にコロナ帯電する。そのときの再帯電
器５と感光体１によって発生する電界の向きの概略分布
が図３に矢印にて示されている。再帯電器５のシールド
５ｂは接地しているため、感光体１に近い部分では感光
体１の第１潜像によりコロナワイヤ５ａにより生じる電
界と逆向きの電界が生じる。静電気力が非常に弱い状態
で付着している感光体表面上の負のトナー２０は、この
逆向きの電界により再帯電器５のシールド５ｂに逆飛翔
してシールド汚れを発生させる（図中では太線で示し
た）。

【００２６】なお、つぎに再帯電器５のコロナ帯電を受
け、感光体１の基板１ｂ上に正電荷が発生し、この電荷
により感光体表面上の負のトナー２０にクーロン力が生
じ、感光体１との付着力が急激に増大し、上述の逆電界
の剥ぎ取り力に打ち勝つため、感光体表面上の負のトナ
ー２０全てが再帯電器５のシールド５ｂに逆飛翔するわ
けでない。

【００２７】また、図３の矢印Ａ方向上流側の再帯電器
５のシールド５ｂのトナー付着は、かなり軽減される。

【００２８】以上の複写工程を何回も繰り返すことで再
帯電器５のワイヤ汚れが顕著に発生し、従来例で示した
問題が生じる。

【００２９】そこで上記問題を解決するため、図４に示
すように、再帯電器５内に、１００μｍ径のＳＵＳグリ
ッド線２３をドラム軸方向（感光体長手方向）に沿って
互いに１ｍｍ間隔をおくように配設し、再帯電器５のシ
ールド５ｂおよびグリッド２３に外部電源２１、２２、
３１により−８５０Ｖ印加することとした。なお、感光
体１とグリッド２３間の距離は略１ｍｍである。

【００３０】第１静電潜像が形成時の感光体１の表面電
位は、第１レーザ非照射部で最大−６００Ｖ、第１レー
ザ照射部で最小−１００Ｖになり、第１レーザ照射部の
み現像されて第１現像後のトナー層電位は略最小−２５
０Ｖになる。そして再帯電後は上記のようにグリッドバ
イアス−８５０Ｖかけることで、第１レーザ非照射部で
最大−８５０Ｖとなり、第１現像後のトナー層電位は略
最小−８００Ｖになる。

【００３１】この状態で再帯電器５のシールド５ｂに外
部電源２１、２２により−８５０Ｖ印加すると、感光体
１に近い部分のシールド５ｂでは、感光体１の第１潜像
と第１現像後のトナー層電位および再帯電後の感光体１
の第１潜像と第１現像後のトナー表層電位に対してコロ
ナワイヤ５ａにより生じる電界と同じ向きの電界が生じ
ることとなる。

【００３２】これにより感光体１上の負のトナー層に
は、図４に示すごとく、外部電源２１、２２により発生
した電界により感光体１に押し付ける力が働き、再帯電
器５のシールド５ｂに逆飛翔するのを防止しする。再帯
電を受けた負のトナー層は上述のようにコロナ帯電によ
るクーロン力と再帯電器５のシールド５ｂに印加された
−８５０Ｖの電界により再帯電器５のシールド５ｂに逆
飛翔するのを防止できる。

【００３３】また、グリッド２３に外部電源３１により
−８５０Ｖ印加することで、第１現像後のトナー層を感
光体１に押し付ける電界力が再帯電器５内でもより確実
に働くことになり、特に、感光体１上の負のトナーの再
帯電コロナを浴びたその直後でも感光体とグリッド間の
第１現像後のトナー層を感光体１に押し付ける電界力が
十分に作用するため、再帯電器５のシールド５ｂおよび
グリッド２３のトナー逆飛翔が防止できる。

【００３４】再帯電器５のシールド５ｂの外部電源２
１、２２による印加電圧は、再帯電後の感光体１上の負
のトナー表層電位と同じか、またはそれ以上であればコ
ロナワイヤ５ａにより生じる電界と同じ向きの電界が生
じ、再帯電器５のシールド５ｂに逆飛翔するのを防止で
きる。

【００３５】しかしながら、再帯電器５のシールド５ｂ
への印加電圧を大きくし過ぎると、感光体１の第１潜像
における第１レーザ非照射部に付着したキャリアや逆帯
電した正のトナーを感光体１に近い部分の再帯電器５の
シールド５ｂに飛翔させてしまうことが実験によりわか
った。

【００３６】下記の表１に再帯電器５のシールド５ｂお
よびグリッド２３の印加電圧に対するシールド５ｂおよ
びグリッド２３のトナー汚れのレベルを示す。第１現像
装置４でベタ赤、Ａ４で１００枚複写、再帯電を行い、
その後、シールド５ｂおよびグリッド２３のトナー汚れ
をチェックした。ちなみに、シールド先端と感光体１の
距離は上限１．０ｍｍとした。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１から、シールド５ｂの印加電圧が０〜
−２００Ｖでは、感光体１上の負のトナーの再帯電器５
のシールド５ｂへの逆飛翔によるトナー汚れが発生し、
シールド５ｂの印加電圧が−１０００Ｖ〜−１５００Ｖ
では、感光体１上のキャリアおよび摩擦帯電により逆帯
電、反転化したトナー（以下「反転トナー」という）に
より再帯電器５のシールド５ｂの汚れが生じることがわ
かる。

【００３９】とくに、シールド５ｂの印加電圧が−２０
０Ｖでのシールド汚れは、シールド５ｂと感光体１上の
負のトナーの電位から感光体５の表面に押し付ける電界
力が働くにも拘わらず、感光体１上の負のトナーが負の
再帯電コロナを浴びたその直後上層部のトナーにクーロ
ン力の斥力が働き、上述の押しつけ電界力に打ち勝って
シールドに逆飛翔すると考えられる。つまり、再帯電器
５内の負の再帯電コロナを浴びる過渡現象で生じ、再帯
電器内で浮遊したトナーが再帯電器５のシールド５ｂに
印加電圧が小さいときに付着するものと考えられる。

【００４０】以上のことから再帯電器５のシールド印加
電圧には適正値があることがわかった。

【００４１】そこで上記データから、トナー付着防止電
位を前段の現像バイアス電位に設定することを行った。
つまり、グリッドおよびシールド電位を前段の現像バイ
アス３０（ＤＣ分）と略同電位にすることとして、具体
的には、図５に示すように、前段すなわち第１現像装置
４のバイアス電源３０からの現像バイアス線をそのまま
再帯電器５のグリッドおよびシールドバイアスに利用し
た。

【００４２】以下に上記設定電位について述べる。まず
トナー付着防止電位の条件から再帯電器のグリッドおよ
びシールド電位を−５００Ｖに設定した。そこで第１現
像装置の現像ＤＣバイアスには−５００Ｖを印加するた
め第１潜像電位を−６５０Ｖに設定した（Ｖback電位を
１５０Ｖとした）。

【００４３】上記の設定電位により、トナー付着が少な
くなり良好な結果が得られた。

【００４４】また、再帯電器５のシールド５ｂとグリッ
ド２３に印加する電圧と再帯電後電位が略同一になるた
め、キャリアや反転トナーの再帯電器５への付着に関し
ても非常にラティチュードが広くなった。

【００４５】さらにバイアス線の共通化によるコストダ
ウン、高圧線のはい回し等も容易にになった。

【００４６】実施例２つぎに本発明の実施例２について図６および図７により
説明する。本実施例においては、第１現像後のトナー層
電位に着目した。これについて図６を用いて説明する。

【００４７】まず１次帯電器により第１潜像電位を−６
５０Ｖとして（図６（１））、べた露光を行うと潜像電
位が−１５０Ｖまで落ちる（図６（２））。そして、現
像時に現像効率が１００％であれば第１現像後のトナー
表層電位Ｖｔは現像バイアス電位（図中では点線で表し
ている）と同電位（実施例１では−５００Ｖ）となるは
ずであるが、用いた現像バイアスが直流電圧に連続的に
交番電圧を重畳させた矩形バイアスであるためＶｔは−
３００Ｖであった。そのため再帯電器のグリッド、シー
ルドバイアス電位との電位差を少なからず生じてしま
い、完全にトナー付着を防止するまでは至らなかった
（図６（３））。

【００４８】そこで本実施例ではＶｔを上げることが可
能、つまり現像効率を上げることが可能なブランクパル
スバイアスを使用した。

【００４９】以下に、ブランクパルスバイアスについて
図７を用いて説明する。

【００５０】図７（１）が実施例１で用いた直流電圧に
連続的に交番電圧を重畳させた矩形バイアスである。こ
れに対して図７（２）がブランクパルスバイアスであ
り、特徴として直流（ＤＣ）電圧上に断続的に交番（Ａ
Ｃ）電圧を重畳することにある。ブランクパルスバイア
スを用いると、感光体上の現像されたトナーは、剥ぎ取
り電圧がある周期分印加されただけではスリーブ上に戻
れないため、現像効率が上がることが知られている。

【００５１】そして本実施例ではいくつかの条件から図
７（３）に示すようなダブルブランクパルスバイアスを
用いた。

【００５２】これにより、下記の表２に示すように第１
現像後のトナー層電位（＝トナー表層電位−第１露光後
電位）をバイアス電位とほぼ同電位にまで上げることが
でき、実施例１よりさらにトナー付着がなくなり良好な
結果が得られた。

【００５３】

【表２】

【００５４】実施例３つぎに本発明の実施例３について図８により説明する。
本実施例では、図８に示すように、再帯電器５を２つの
ケース５０、５１に分割し、上流側のケース５１に帯電
ワイヤ５２の上部に露光手段６０を設けた。本実施例で
は簡易的にフューズランプ６０を用いたが、もちろんＬ
ＥＤ、レーザを用いてもかまわない。

【００５５】このような構成で除電同時帯電を行うこと
によりドラム方向電流を増やすことができ、その結果、
下記の表３に示すようにドラム上のトナー表面上電荷を
上げることができるためさらに改善が見られ、再帯電器
５のシールド５ｂおよびグリッド２３の逆飛翔によるト
ナー汚れを完全に防止できた。またトナー表面電荷を上
げること（鏡映力アップ）で、後段の現像装置の混入を
も防止することができた。

【００５６】

【表３】

【００５７】実施例４つぎに本発明の実施例４について図９により説明する。
本実施例では、図９に示すように、再帯電器５の電源１
９にＡＣ電源１９’を付加し、再帯電器５の帯電ワイヤ
バイアス上にＡＣを重畳した。ＡＣを重畳することでも
除電同時帯電を行うことができるため、ドラム方向電流
を増やすことができる。

【００５８】その結果、実施例３と同様に再帯電器５の
シールド５ｂおよびグリッド２３の逆飛翔によるトナー
汚れを完全に防止できた。もちろんトナー表面電荷を上
げることで、後段の現像装置への混入を防止することが
できたのはいうまでもない。

【００５９】なお、上記実施例においては、第１現像装
置に赤色トナーを、第２現像装置に黒色トナーを用いた
が、これに限定されないことはもちろんである。

【００６０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による多色画像形成装置は、少なくとも、第２番目以降
の帯電手段はそのシールドおよびグリッドにそれぞれの
前段の現像バイアス電位と同じか、もしくは前段の現像
バイアスをそのまま再帯電器のグリッドおよびシールド
電圧に用いることで、第２番目以降の帯電手段への現像
剤の付着を防止でき、従って帯電手段の汚れによる帯電
ムラを防止でき、良好な画像を得ることができる。特に
現像バイアスに、ＤＣ電圧に断続的にＡＣ電圧を重畳さ
せた電圧、すなわちブランクパルスを用いることでさら
なる効果があり、また再帯電器内に、除電同時露光を行
うことで、第１色目の現像剤が第２色目の現像装置内に
混入することが防止でき、明瞭な画像を形成することが
できる。さらに、２色目の現像時に１色目の現像像を乱
したり、２色目の所望以外の潜像を現像することが防止
でき、良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による多色印字画像形成装置の実施例１
を示す概略構成図である。

【図２】図１の画像形成装置のネガ−ネガ再帯電方式の
感光体の表面電位推移を示す模式図である。

【図３】再帯電器汚れの発生の概略を示すための説明図
である。

【図４】従来の再帯電器汚れを防止するための対策例を
示す説明図である。

【図５】実施例１における第１現像装置と再帯電器の概
略構成および再帯電器の帯電領域の電荷分布を示す説明
図である。

【図６】実施例２における感光体表面電位の推移を示す
説明図である。

【図７】実施例２において用いられた現像バイアスの説
明図である。

【図８】実施例３における再帯電器構成を示す説明図で
ある。

【図９】実施例４における再帯電器構成を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１感光体（像担持体）２１次帯電器（１次帯電手段）４第１現像装置（１次現像手段）５再帯電器（２次帯電手段）５ａコロナワイヤ５ｂシールド７第２現像装置（２次現像手段）１９バイアス電源２３グリッド３０第１現像装置用バイアス電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に複数の帯電手段および複数
の現像手段で順次現像を行い多色のトナー像を形成し、
転写材上に一括転写する多色画像形成装置において、少
なくとも第２番目以降の前記帯電手段のシールドおよび
グリッドにはそれぞれ前段現像手段の現像ＤＣバイアス
と同電位になるようにバイアスをかけることを特徴とす
る多色画像形成装置。
【請求項２】像担持体上に複数の帯電手段および複数
の現像手段で順次現像を行い多色のトナー像を形成し、
転写材上に一括転写する多色画像形成装置において、少
なくとも第２番目以降の前記帯電手段のシールドおよび
グリッドに印加するバイアスに前段現像手段の現像ＤＣ
バイアスを利用することを特徴とする多色画像形成装
置。
【請求項３】少なくとも第２番目以降の前記帯電手段
内に露光手段を設け、再帯電時には露光同時帯電を行う
ことを特徴とする請求項１または２のの画像形成装置。
【請求項４】少なくとも第２番目以降の前記帯電手段
内のワイヤにＤＣバイアスと同時にＡＣバイアスを重畳
して帯電することを特徴とする請求項１または２の画像
形成装置。
【請求項５】前記現像バイアスとしてＤＣ電圧に断続
的にＡＣ電圧を重畳させた電圧を用いることを特徴とす
る請求項１、２、３、または４の画像形成装置。