JP2550568B2

JP2550568B2 - カラ−画像記録方法

Info

Publication number: JP2550568B2
Application number: JP62088628A
Authority: JP
Inventors: 健済川; 和雄丸山; 恒雄野網; 敏郎山本; 康二足立; 信正古谷
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1987-04-13
Publication date: 1996-11-06
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JPS63254473A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、静電潜像を利用してカラー画像を記録する
方法に係り、特に潜像担持体上に既に形成されている可
視像（トナー像）を乱すことなく現像してカラートナー
像を得るカラー画像記録方法に関する。

（従来の技術）従来、電子写真法を利用したカラー記録方法として
は、種々のものが知られており、その一つに重ね現像法
がある。重ね現像法は、１つの感光体に、２値若しくは
３値の静電潜像を形成し、これ等２値若しくは３値の潜
像を有する感光体の第１潜像を第１の現像機で現像した
後、引き続いて感光体上の第２の潜像を第２の現像機で
現像して、最終的に形成されたトナー像を一度に転写さ
せてカラー画像を得るものであるが、この方法は、装置
の小型化と共に複写速度も極めて速いので有効である。

この様な重ね現像法においては、第２の現像工程以降
では、既に第１の現像工程により、トナー像が担持され
た感光体が再度現像剤により摺擦されることになるた
め、第１の現像工程により形成されているトナー像は、
２段目以降の現像工程により著しく乱れることになり、
結果として、最終的に得られるカラー画像は、著しく乱
れたカラー画像となるという欠点を有している。したが
って、重ね現像法を用いた画像形成法においては、前段
のトナー像を乱すことなく、如何に後段の現像を実施す
るかが極めて重要な課題となっている。

感光体上のトナー像を乱すことなく現像する方法とし
ては、後段の現像工程を一成分現像剤を用い、非接触現
像によって行うことも考えられるが、一成分非接触現像
法は高速化することが難しく、この点からはキャリアー
とトナーとからなる二成分現像剤を用いる磁気ブラシ現
像法が好ましい。

磁気ブラシ現像法における二成分現像剤としては、通
常、粒径80〜120μｍの鉄、フェライト等の高比重のも
のが用いられている。ところで、二成分現像剤を用いて
磁気ブラシ現像法を使用する場合、マグネットロールを
内部に有する現像ロールの非磁性スリーブ上に二成分現
像剤を担持させて、磁気ブラシで潜像を摺擦して現像を
行うが、十分な現像濃度を得るためには潜像担持体の移
動線速度と現像ロール表面のそれとの比を1:3〜４とす
る必要があり、そのため、重ね現像法においては、前段
の現像工程により形成されるトナー像は、後段の現像工
程において、磁気ブラシの穂先がトナー像を摺擦してし
まうことにより、乱れてしまうという欠点があった。

これらの欠点を克服するものとして、特開昭55−3688
9号公報及び特開昭57−79970号公報に記載のものが提案
されている。これ等公知の技術においては、第２番目の
磁気ブラシ現像装置の潜像担持体に対する摺擦力を、第
１番目のものよりも小さくするように構成することによ
って、トナーの掻き取り作用を減少させている。即ち、
具体的には、前者においては、第２現像装置における現
像ロールの表面移動線速度を潜像担持体表面のそれと等
しくすることにより、又、後者においては、第２現像装
置における現像ロールの主極磁石の磁束密度を第１現像
装置におけるそれより小さくすることにより、掻き取り
作用の減少をはかることが記載されている。

更に、特開昭60−126665号公報に、粒子径が50μｍ以
下の磁性キャリアーをトナー粒子と混合した二成分現像
剤を使用するカラー現像装置が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、特開昭55−36889号公報に記載のもの
においては、現像装置における現像ロールの表面移動線
速度を潜像担持体表面のそれと等しくするものであるた
め、第２現像装置の現像能力が減少してしまい、現像濃
度が低下するという欠点があった。又、特開昭57−7997
0号公報に記載のものにおいては、第２現像装置におけ
る現像ロールの主極磁石の磁束密度が300〜500ガウスと
小さく、したがって、十分な像濃度の現像を行うことが
できないという欠点を有していた。又、特開昭60−1266
65号公報に記載の場合については、キャリアーの小粒子
化により像乱れ現象は改善されるが、粒子径が小さくな
るほど、キャリアーが現像装置から感光体表面に移行す
る、いわゆるキャリーオーバー現象が激しくなる。キャ
リーオーバー現象を回避するためには、磁気力を高める
必要があり、そのためにはキャリアー粒子の粒径をある
程度大きくすることが必要になる。したがって、キャリ
アーの粒子径を規定するだけでは十分満足のいく結果は
得られない。

本発明は、従来の技術における上記のような問題点に
鑑みてなされたものである。

即ち、本発明の目的は、既に存在するトナー像を乱し
てしまうことなく現像を行うことができる二成分現像剤
を使用するカラー記録方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明者等は、先に二成分現像剤を用いるキャリアー
の密度が上記トナー像の乱れに対して重要な因子となっ
ていることを見出だしたが、更に検討の結果、２回目以
降の現像工程において二成分現像剤の現像ニップ内の現
像剤充填率を特定の範囲に設定すると、現像濃度が低下
すること無く、更に良好な結果が得られることを見出だ
し、本発明を完成するに至った。

本発明は、潜像形成手段により、潜像担持体上に静電
潜像を形成する潜像形成工程と、形成された静電潜像を
二色以上の異なるトナーによる顕像化する現像工程と、
転写工程とよりなり、該潜像形成工程ど現像工程を交互
に複数回繰り返して実施した後、顕像化したカラートナ
ー像を一括して転写材に転写するカラー画像記録方法に
おいて、複数回の現像工程が複数色の極性の異なるトナ
ーを用いて行い、少なくとも２回目以降の現像工程にお
いて、トナーと、磁性粉が結着樹脂中に分散された密度
が1.7〜3.0g/cm³の磁性キャリアーとを混合してなる二
成分現像剤を使用し、かつ、現像ニップ内の現像剤充填
率が、10〜50％であることを特徴とする。

本発明において用いるキャリアーは、結着樹脂中に磁
性粉を分散してなるものであって、その密度が1.7〜3.0
g/cm³であることが必要である。密度は、磁性粉含有量
を調節することにより容易に制御できる。実験の結果か
ら、密度ρ＝1.7〜3.0g/cm³の範囲のものであれば、像
乱れ現像及びキャリーオーバー現象が許容できる範囲に
あることが判明した。それは、キャリアー個々の密度が
小さいので、形成される穂立ちが軟らかくなることによ
るものと推測される。

本発明におけるこの様な低密度のキャリアー粒子の粒
径は任意であるが、キャリアーの小粒径化による現像効
率の上昇及びフリンジ電界による潜像部へのキャリアー
の付着を考慮すると、実験の結果からは、平均粒径30〜
50μｍの範囲が好ましく、特に40μｍ前後の平均粒径を
持つものが最適である。平均粒径が上記範囲を外れる
と、キャリーオーバー現象と、像乱れ現象の防止を両立
させることが難しくなってくる。

本発明のキャリアーの密度は、以下の測定法により測
定される真比重によって求められた密度で定義される。

粉体の空隙を完全に液体で置換し、その重量と体積と
の関係を下記式に当てはめて真比重を求める、いわゆる
ピクノメータ法（真比重ビン法）を用い、このピクノメ
ータ法を自動化した測定機：オートトゥルーデンサーM9
T−5000（株式会社セイシン企業製）を使用して、下
記の式より真比重を求める。

（式中、Pd:真比重、Ld:液体の比重、Wa:セル風袋（空
セル）（ｇ）、Wb:セル風袋＋粉体（ｇ）、Wc:セル風袋
＋粉体＋液体（液面決定後）（ｇ）、Wd:セル風袋＋液
体（液面決定後）（ｇ））本発明における現像工程においては使用される磁気ブ
ラシ現像装置は、複数の磁極を有するマグネットロール
とその周面に設けられた非磁性円筒状スリーブからなる
現像ロールを有するものであり、この現像ロールの現像
スリーブ上に、二成分現像剤を担持させ、任意の穂立ち
規制部材などにより穂立長を調整して、磁気ブラシを形
成し、マグネットロールとスリーブとの相対的な運動に
より、磁気ブラシを移動させつつ、磁気ブラシに対向配
置させた感光体面を摺擦することにより、潜像にトナー
を付着させて、現像するものである。この際、マグネッ
トロールを固定し、スリーブを回転させるが、少なくと
も２回目以降の現像工程においては、現像ニップ内で現
像剤充填率が10〜50％であることが必要である。現像剤
充填率が10％より低いと、現像能力が不足し、十分な現
像が行われない。又50％より高いと、第１現像によるト
ナー像の受けるダメージが大きくなり、線画の太り率、
及びトナーの混入率が高くなる。

なお、「現像剤充填率」とは、現像ニップ内における
二成分現像剤の充填の度合いであって、これはキャリア
ーの充填の度合いとほぼ一致する値を示すので、次の式
で算出される値によって表す。

式中、D:現像剤充填率（％） l:有効現像ロール長（cm） d:現像ニップ巾（cm） h:感光体と現像ロールとの間隔（cm） F:現像ロール上の現像剤搬送量（g/cm²） ρ：キャリアーの真密度（g/cm³）ＶPR：感光体の移動速度（cm/sec）ＶDev：現像剤の移動速度（cm/sec）本発明においては、上記のパラメーターを適宜選定す
ることにより、所望の現像剤充填率を得ることができ
る。

以下、本発明のカラー画像記録方法を図面を参酌して
説明する。

第１図は、本発明を実施するために用いるカラー画像
記録装置の一例であって、２値潜像の形成によってカラ
ー画像を形成する場合を示す。第１図において、１は帯
電器、2aは第１露光手段、3aは第１現像手段、2bは第２
露光手段、3bは第２現像手段、４は転写コロトロン、５
は除電コロトロン、６はクリーナー、７は光除電器、８
は記録紙、９は転写前コロトロン、10は感光体ドラム、
10aは感光層である。

感光体ドラム10は、矢印の方向に回転している。ま
ず、帯電器１により、感光体ドラム10の表面の感光層10
aは一様に帯電される。

次いで、第１露光手段2aにより第１色に対応した画像
情報に応じた光照射が行われ、感光体上に第１色に対応
した静電潜像が形成される。なお、露光手段は任意のも
のが選択可能である。次いで、第１露光手段によって形
成された第１の静電潜像を有する感光層10aに、第１現
像手段3aにより、第１の色に応じたトナーを供給して、
顕像化する。第１現像手段としては、任意のものが使用
できる。この際、現像バイアスは、正規現像を行うか、
反転現像を行うかによって選択される。

続いて第２露光手段2bにより第２の色に対応した画像
情報に応じた光照射が行われ、感光層10a上に第２の色
に応じた静電潜像が形成される。露光手段及び書き込み
方式は任意である。次いで、第２露光手段で形成された
第２の静電潜像を有する感光層10aに第２現像手段3bに
より、第２の色に応じたトナーを供給して顕像化する。
この際、現像バイアスも任意に選択することができる。

転写前コロトロン９は、転写前に感光体に担持されて
いる第１トナー及び第２トナーの極性を揃えるために使
用されるが、これも特定プロセスにおいては省略可能で
ある。第１トナー像及び第２トナー像は、記録紙８に転
写コロトロン４によって一括して転写されるが、静電転
写以外の手段を用いて転写してもよい。記録紙は次いで
図示しない定着部で定着される。又、転写部を通過した
感光体は、再使用のために除電コロトロン５、クリーナ
ー６及び光除電器７によってクリーニングが行われる。

上記第１及び第２露光手段としては、通常の複写機に
用いられているような光照明手段、原稿走査手段及び結
像光学系からなるものの、画像情報に応じて光変調可能
な光書込み装置、例えばレーザー書き込み装置、一様光
源−液晶マイクロシャッターからなる液晶ライトバル
ブ、LEDアレイ、光ファイバーなど、任意のものが目的
に応じて使用できる。

又、場合によっては、第２露光手段の前に第２帯電手
段を設けてもよい。

（実施例）以下、本発明の実施例を説明する。まず、本発明にお
いて使用する二成分現像剤の一例を示す。

キャリアースチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体（密度
1.1g/cm³）及び立方体型マグネタイト（密度4.8g/cm³）
を20/80（重量比）で混合し、溶融混練した後、微粉砕
して、密度2.9（g/cm³）、平均粒径40μｍのキャリアー
を得た。

トナースチレン−ブチルメタクリレート共重合体に低分子量
ポリオレフィンをグラフト重合して得た樹脂92重量部と
赤色系顔料：リソールスカルト（商品名、BASF社）８重
量部を溶融混練し、微粉砕して、平均粒径9.8μｍのト
ナーを得た。

二成分現像剤上記のキャリアー90重量部とトナー10重量部とを混合
して、現像剤を得た。

次に、第１図に記載のカラー画像記録装置を用いてテ
ストを行った場合の実施例を示す。

実施例１感光体ドラムとして、外径84mmの有機光導電材料より
なるものを用い、帯電器によって−1000Vに一様に帯電
させた（第２図（ａ））。次いで、He−Neレーザーを用
いて反転露光（画像部露光）を行い、露光部−300V、非
露光部−1000Vの表面電位を有する静電潜像を形成さ
せ、第１現像手段によって現像バイアス−800Vの下で、
赤色トナーを用いて現像を行った（第２図（ｂ））。続
いて露光ランプにより正規露光（非画像部露光）を行
い、非露光部−1000V、露光部−200Vの表面電位を有す
る静電潜像を形成させ、第２現像手段によって現像バイ
アス−400Vの下で、黒色トナーを用いて現像を行った
（第２図（ｃ））。この場合の他の操作条件は次の通り
であった。

感光体ドラムの移動速度は140mm/secに設定した。現
像ロールは、第１現像手段においては外径40mmのステン
レス鋼スリーブと外径20mmの８極対称着磁ロールとより
なるものを用い、第２現像手段においては、外径40mmの
ステンレス鋼スリーブと外径20mmの８極着磁ロールとよ
りなり、現像ニップ域において反発磁界を形成する現像
ロールを使用した。

現像剤としては、第１現像手段においては、赤色トナ
ーと密度5.0g/cm³、粒径100μｍもフェライトキャリア
ー粒子とよりなる二成分現像剤を用い、第２現像手段に
おいては、黒色トナーと粒径40μｍの次の４種のキャリ
アー粒子とよりなる二成分現像剤を用いた。（イ）磁性
粉を結着樹脂中に分散した密度2.2g/cm³のキャリアー粒
子、（ロ）磁性粉を結着樹脂中に分散した密度3.8g/cm³
のキャリアー粒子、（ハ）密度5.0g/cm³のフェライトキ
ャリアー粒子、及び（ニ）密度7.2g/cm³のFeキャリアー
粒子。

又、第２現像手段における現像剤の移動速度（ＶDe
v）［cm］、感光体と現像ロールとの間隔は（ｈ）［c
m］、現像ロール上の現像剤の搬送量（Ｆ）［g/cm²］は
第１表に示す通りであった。この場合の現像剤充填率
（Ｄ）［％］は下記第１表に示す通りであった。

なお、第２現像手段における現像剤の搬送量は、トリ
マーギャップの調整により変化させた。

第２現像手段における現像ニップ内の現像剤の充填率
を種々変化させてテストを行った結果を、第３図及び第
４図に示す。これ等の図面において、トナーの混入率
は、第２現像工程において、第１現像トナー像から摺擦
によって剥ぎ取られたトナーの第１現像トナー像に対す
る割合によって表される値を意味し、第１現像トナー像
から摺擦によって剥ぎ取られて第２現像剤中に混入され
たトナーの割合を示す。なお、線画の太り率およびトナ
ーの混入率は、下記の式によって評価した。

実施例２第１現像手段において使用する現像剤として赤色トナ
ー及び磁性粉を樹脂中に分散した密度2.2g/cm³、粒径40
μｍのキャリアー粒子よりなる二成分現像剤を使用した
以外は、実施例１と同様に操作を行った。得られた結果
は、実施例１と同様であった。

実施例３感光体ドラムとして、外径84mmのSe系ドラム用い、帯
電器によって1000Vに一様に帯電させた（第５図
（ａ））。次いで、露光ランプにより正規露光（非画像
部露光）を行い、露光部300V、非露光部1000Vの表面電
位を有する静電潜像を形成させ、第１現像手段によって
現像バイアス400Vの下で、赤色トナーを用いて現像を行
った（第５図（ｂ））。次いで、第２帯電手段によって
トナー極性を負に保ったまま、900Vで一様に帯電させ
（第５図（ｃ））、LEDにより反転露光（画像部露光）
を行い、非露光部900V、露光部200Vの表面電位を有する
静電潜像を形成させ、第２現像手段によって現像バイア
ス700Vの下で、黒色トナーを用いて現像を行った（第５
図（ｄ））。この場合の他の操作条件は次の通りであっ
た。

感光体ドラムの移動速度は160mm/secに設定した。現
像ロールは、第１現像手段においては外径40mmのステン
レス鋼スリーブと外径25mmの８極対称着磁ロールとより
なるものを用い、第２現像手段においては、外径40mmの
ステンレス鋼スリーブと外径20mmの８極着磁ロールとよ
りなり、現像ニップ域において反発磁界を形成する現像
ロールを使用した。

現像剤としては、第１現像手段においては、黒色トナ
ーと密度5.0g/cm³、粒径100μｍのフェライト系キャリ
アー粒子とよりなる二成分現像剤を用い、第２現像手段
においては、赤色トナーと実施例１におけると同様のキ
ャリアー粒子とよりなる二成分現像剤を用いた。

又、第２現像手段における現像剤の移動速度（ＶDe
v）［cm］、感光体と現像ロールとの間隔は（ｈ）［c
m］、現像ロール上の現像剤の搬送量（Ｆ）［g/cm²］は
第１表に示す通りであった。この場合の現像剤充填率
（Ｄ）［％］は第１表に示す通りであった。

第２現像手段における現像ニップ内の現像剤充填率を
種々変化させてテストを行った結果を、第６図及び第７
図に示す。なお、これ等の図面において、線画の太り率
及びトナーの混入率は、前記した通りである。

以上の結果から、本発明において、第２現像手段にお
ける現像ニップ内の現像剤充填率が10〜50％の範囲内で
あり、又、現像剤のキャリアーが磁性粉末が結着樹脂に
分散された密度1.7〜3.0g/cm³のものである場合には、
トナー像にダメージを与えることがなく、トナーの混入
及びトナー像の乱れが制御できることが分かる。

（発明の効果）上記二成分現像剤を用いて磁気ブラシ法により重ね現
像を行う本発明のカラー画像記録方法によれば、第２現
像手段における現像ニップ内の現像剤充填率を10〜50％
の範囲内に設定したから、重ね現像における前段のトナ
ー像が乱れることがなく、又、キャリーオーバー現象を
発生することもない。したがって、本発明によって得ら
れたカラー画像は、像乱れのない優れた画質のものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するために用いるカラー画像記録
装置の一例の概略構成図、第２図は実施例１における感
光体の表面電位及び現像の状態を説明する説明図、第３
図は実施例１における現像剤充填率と線画の太り率との
関係を示すグラフ、第４図は実施例１における現像剤充
填率とトナーの混入率との関係を示すグラフ、第５図は
実施例３における感光体の表面電位及び現像の状態を説
明する説明図、第６図は実施例３における現像剤充填率
と線画の太り率との関係を示すグラフ、第７図は実施例
３における現像剤充填率とトナーの混入率との関係を示
すグラフである。１……帯電器、2a……第１露光手段、2b……第２露光手
段、3a……第１現像手段、3b……第２現像手段、４……
転写コロトロン、８……記録紙、10……感光体ドラム、

フロントページの続き (72)発明者山本敏郎海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者足立康二海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者古谷信正海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (56)参考文献特開昭55−36889（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−147655（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像形成手段により、潜像担持体上に静電
潜像を形成する潜像形成工程と、形成された静電潜像を
二色以上の異なるトナーにより顕像化する現像工程と、
転写工程とよりなり、該潜像形成工程と現像工程を交互
に複数回繰り返して実施した後、顕像化したカラートナ
ー像を一括して転写材に転写するカラー画像記録方法に
おいて、複数回の現像工程が複数色の極性の異なるトナ
ーを用いて行い、複数回の現像工程のうち、少なくとも
２回目以降の現像工程において、トナーと、磁性粉が結
着樹脂中に分散された密度が1.7〜3.0g/cm³の磁性キャ
リアーとを混合してなる二成分現像剤を使用し、かつ、
現像ニップ内の現像剤充填率が、10〜50％であることを
特徴とするカラー画像記録方法。