JP2589071B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般に画像形成装置に関し、特に例えば２色
以上のカラー電子写真複写装置や或いは１個の現像器に
て多重現像を行なう電子写真複写装置として好適に用い
られる画像形成装置に関する。本明細書においては、特
に２色電子写真複写装置について説明する。

発明の技術的背景とその問題点 画像形成装置、特に電子写真法を用いて原稿画像情報
を再現する２色電子写真複写装置にあつては、周知のよ
うに２個の像担持体即ち感光体ドラムを具備し、これら
各々の感光体ドラム表面に形成された夫々異なる色調の
顕画像を転写材搬送系によつて装置外部より搬送されて
きた転写材に重ねて転写する構成の装置と、感光体ドラ
ムを１個配設し、該感光体ドラムが１回転する間に該感
光体ドラム表面上に１色分の顕画像を形成し、２回転に
よつて２色分の顕画像を形成して転写材に転写する構成
の装置とがある。前者の装置は、感光体ドラムが２個配
設されているから装置が大型化し、又、コストアツプの
原因ともなる。一方、後者の装置は、感光体ドラムが１
個あれば足りるので前者の装置と比較すれば装置自身の
小型化は図れるものの、感光体ドラムが２回転しなけれ
ば２色分の顕画像が形成されないために複写速度が遅く
なるという欠点がある。そこで、上述した２つの方式に
おける各々の欠点を除去し、前記両方式の長所を採用し
た２色電子写真複写装置として１個の感光体ドラムを用
いて該感光体ドラムが１回転する間に２色の現像剤によ
つて同時或いは順次顕像化即ち現像する装置が提案され
ている。ところで複写速度をより速くするために、前記
装置を用いた画像形成のプロセスにおいて通常感光体ド
ラム上への画像露光の前に行なわれる均一帯電工程を最
初の帯電即ち一次帯電のみで行ない、感光体ドラム上に
形成される静電潜像については、各色に対応する画像パ
ターンを同一極性とし、同一極性にした静電潜像のパタ
ーンを帯電電位を２分することによつてポジ潜像電位の
高いレベルと低いレベルとで同極性に帯電された現像剤
を用いた２色の正規現像を行なうことで、顕画像を得、
そして前記感光体ドラム上の顕画像を転写材に転写する
転写工程においては、感光体ドラム上の顕画像を形成し
ている２色の異極性トナーの帯電極性を同一極性に揃え
るための帯電工程を省略すれば、画像プロセスそのもの
を簡素化することができる。しかしながら、上述したよ
うに静電潜像の帯電電位を２分すると、十分な画像濃度
が得られないという不具合があり、又、仮りに略十分な
画像濃度が得られたとしても静電潜像の電位が２分され
ているため、例えば最初に現像を行なう方の静電潜像パ
ターンの電位が低いときには該パターンを現像する現像
剤の付着力が弱くなり、次の現像を磁気ブラシで行なう
ような場合には前記付着力の弱い現像剤が該磁気ブラシ
によつて感光体ドラムから掻き取られてしまい、付着力
の弱い現像剤によつて現像された画像濃度は淡くなり又
掻き取られた現像剤が他の現像器内に混入するおそれも
あるという問題点もあつた。

このように、１つの感光体に第１及び第２静電潜像を
形成し、これら静電潜像を現像手段にて連続して重ね合
わせて現像する方式の画像形成装置は、静電潜像の電位
が２分されているため、第１の静電潜像を第１の現像剤
で現像した後、第２の静電潜像を第２の現像剤で現像す
るとき、第１の静電潜像の電位と第２の現像剤による現
像特性との関係で第１の静電潜像の電位に第２の現像剤
が付着する「混色」の問題を有している。

目的 従つて本発明は従来の画像形成装置、特に上述した２
色電子写真複写装置における上述したごとき不具合や問
題点或いは１個の現像器にて像担持体上に順次画像形成
を行なう電子写真複写装置における不具合や問題点を解
消するために創案されたものであつて、その目的は、簡
素な構成で複写速度をより高速に設定できるとともに、
混色の問題をも解決し、良好な複写画像が安定的に得ら
れる画像形成装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段 上記目的は、本発明に係る画像形成装置によつて達成
される。要約すれば本発明は、移動可能な感光体と、こ
の感光体を露光して第１の静電潜像を形成する第１の露
光手段と、第１の静電潜像を反転現像する第１の現像手
段と、この第１の現像手段により現像された第１の現像
像を担持している感光体を露光して第２の静電潜像を形
成する第２の露光手段と、第２の静電潜像を反転現像す
る第２の現像手段と、第１及び第２の現像像を感光体か
ら転写材に一括転写する転写手段と、を有する画像形成
装置において、 第２の露光手段の露光強度を第１の露光手段よりも大
とすると共に、第２の現像手段の現像コントラスト電位
−現像濃度特性を第１の現像手段よりも緩やかにしたこ
とを特徴とする画像形成装置である。

実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明す
る。

第２図は、本発明の一実施例に従う画像形成装置を示
したものである。本発明の一実施例に従う画像形成装
置、特に２色電子写真複写装置の概要は、第２図を参照
して明らかなように、与えられた原稿画像情報を露光す
る光学系と、前記光学系によつて露光された原稿画像を
受けて複写する複写系と、前記光学系の駆動を調整する
調整する調整手段たる文字信号コントローラ２とから成
る。第２図を参照して明らかなように、光学系は露光手
段即ちレーザ光学系３と、前記複写系の近傍に配設され
ている平面ミラー40とから成り、複写系は像担持体即ち
感光体ドラム１を始め、該感光体ドラム１の外周面近傍
に配設されているクリーニング器18、除電ランプ19、コ
ロナ放電器４、現像器６、現像器８、給紙カセツト10、
給紙ローラ11、レジストローラ対12、ガイド部材13、転
写コロナ放電器９、シートパス14、定着器15、排出ロー
ラ対16から成る。前述したレーザ光学系３は、前記文字
信号コントローラ12から出力される駆動指令信号に基づ
いて後に詳述するごとき第１の画像パターンに応じた光
線束５、第２の画像パターンに応じた光線束７を前記感
光体ドラム１表面に照射するものである。外周部にOPC
のごとき感光体が形成されている前記感光体ドラム１
は、第２図矢印ａ方向（時計方向）のみに回転が可能に
軸手段（図示しない）によつて軸支されている。前述し
たように、前記感光体ドラム１の周縁部には、該感光体
ドラム１とともに顕画像を形成するのに必要なクリーニ
ング器18を始めとする除電ランプ19、コロナ放電器４、
現像器６、８等が配設されている。前記クリーニング器
18は、前記感光体ドラム１の感光体上に残留している現
像剤をかきとり回収するものである。前記除電ランプ19
は、前記クリーニング器18の感光体ドラム１の回転方向
下流側に配設されており、前記感光体ドラム１の感光体
上に残留している電荷を除電するようになつている。前
記コロナ放電器４は、前記除電ランプ19の感光体ドラム
１の回転方向下流側に配設されており、前述したクリー
ニング器18によつて残留していた現像剤が除去され、前
記除電ランプ19によつて残留していた電荷が除電された
後の感光体を一様に帯電させるためのものである。前記
コロナ放電器４が配設されている位置より前記感光体ド
ラム１の回転方向下流側の現像器６が配設されている位
置にかけての区間の前記感光体ドラム１の周縁部は、空
間部となつており、該空間部には、前述したレーザ光学
系３から照射された第１のレーザ光５を受けてこれを反
射して前記感光体ドラム１表面上に送り込む平面ミラー
40が配設されている。前記平面ミラー40の配設位置より
も前記感光体ドラム１の回転方向下流側には、該感光体
ドラム１の表面に近接して前述した現像器６が、更に該
現像器６の感光体ドラム１の回転方向下流側には、前記
レーザ光学系３から照射された第２のレーザ光が通過す
ることが可能な程度の間隔を置いて前記現像器６と対向
する現像器８が夫々配設されている。前述した現像器
６、現像器８の構成の詳細については後述する。前記ガ
イド部材13は、前記現像器８の配設位置よりも前記感光
体ドラム１の回転方向下流側で前記感光体ドラム１の表
面に近接して配設されており、転写材を１枚ずつ送出す
る給紙ローラ11及び感光体ドラム１の回転と同期して回
転するレジストローラ対12を介して前記給紙カセツト10
から供給される転写紙のごとき転写材を受けてこれを前
記感光体ドラム１表面へと案内するように構成されてい
る。前記転写コロナ放電器９は、前記ガイド部材13の配
設位置よりも前記感光体ドラム１の回転方向下流側で該
感光体ドラム１と所定の間隔を置いて配設されており、
該感光体ドラム１上の現像された現像像を前記ガイド部
材13によつて該感光体ドラム１の外周面へと案内され該
外周面に吸着された転写材に順次転写するものである。
前記シートパス14は、前記転写コロナ放電器９の配設位
置よりも前記感光体ドラム１の回転方向下流側に位置せ
しめられ、搬送方向始端側を前記感光体ドラム１の外周
面に臨ませて配設されており図示しない分離除電器によ
つて感光体ドラム１の外周面から分離された転写材を受
けてこれを前記定着器15へと搬送するものである。前記
定着器15は、前記シートパス14の搬送方向終端側に近接
させて配設されており、前記転写コロナ放電器９によつ
て感光体ドラム１から転写材に転写された現像像を転写
材に定着せしめるように構成されている。前記排出ロー
ラ対16は、前記装置本体100の第２図左側に配設されて
おり、定着器15を通過してきた転写材を受けてこれを装
置外部のコピートレイ17に排出するようになつている。
なお、上述したごとき構成の画像形成装置は、周知のよ
うに装置全体としてコントロールユニツト（図示しな
い）に内蔵されている例えばマイクロコンピユータのご
とき電子回路制御手段（図示しない）の制御下に置かれ
ているものであるが、前記マイクロコンピユータは、本
発明に従う一実施例においては、第３図にて図示するよ
うなレーザ光が照射された部位の潜像電位から現像器に
印加される現像バイアス電圧の直流分を差し引いた後の
感光体ドラム１上の潜像電位と、形成された顕画像の現
像濃度との関係を示す特性曲線データを予め記憶してお
り、該データに基づいて前記現像器６、８が夫々現像を
行なうに際しての夫々に印加される現像バイアス電位を
設定する設定手段としての機能を有している。該機能に
ついては、後に詳述する。

第１図は、前記第２図にて図示した構成中の要部を拡
大図示したもので前記第２図にて図示したものと参照番
号が同一なものは同一物を示す。

第１図において、前述した現像器６は、現像容器27
と、該現像容器27の前記感光体ドラム１と対向している
対向間隙側に設けられた開口部に臨まされている現像ス
リーブ32、磁性粒子拘束部材34、磁性粒子循環規制部材
35と、前記現像容器27の底部に配設されているトナー送
り部材29、30とから成る。前述した現像容器27中には、
トナー送り部材29、30寄りに１成分非磁性トナー28が、
又、磁性粒子33の層が前記現像スリーブ32上に拘束され
て磁気ブラシを形成している状態で夫々収容されてい
る。前記トナー送り部材29、30は、夫々第１図矢印方向
（時計方向）へ回転自在に軸支されており、前記トナー
送り部材29、30は、第１図矢印方向に回転することによ
つて１成分非磁性トナー28を前記磁性粒子33の層に向け
て移送して非磁性トナー28を前記磁性粒子33の層に付着
させて２成分系現像剤を形成するように構成されてい
る。前記現像スリーブ32は、その内部に磁極Ｎ₃、Ｓ₃を
有するマグネツトロール31が固定されている。前記現像
スリーブ32は、矢印Ｃ方向（反時計方向）に回転し、前
記マグネツトロール31の磁力と協働して前記マグネツト
ロール31の磁極Ｎ₃によつて拘束されている非磁性トナ
ー28が付着した磁性粒子33を現像器６の外部に向けて搬
出するようになつている。前記磁性粒子拘束部材34、磁
性粒子循環規制部材35は、前記現像スリーブ32の回転と
前記マグネツトロール31の磁力との協働によつて現像器
６の外部に向けて搬送された前記２成分系現像剤中、磁
性粒子33の方をこれら磁性粒子33と衝突することで第１
図矢印ｄ方向に自重落下させるとともに、非磁性トナー
28の方は自重落下させることなくそのまま通過させて該
現像スリーブ32の前記感光体ドラム１の外周面と対向し
ている現像部位に前記非磁性トナー28の薄層を形成せし
めるようになつている。なお、前記自重落下した磁性粒
子33は、近傍の非磁性トナー28と接触して該トナー28を
付着させた後、前述したマグネツトロール31の磁力によ
つて再度現像スリーブ32上に吸引され磁気ブラシを形成
する。現像バイアス電源36は、交流成分が重畳されてい
る現像バイアス電圧を前記現像スリーブ32に印加するこ
とによつて、該現像スリーブ32上の現像部位に形成され
ている非磁性トナー28の薄層を感光体ドラム１上の前記
第１のレーザ光５によつて静電潜像が形成されている部
位に供給して該静電潜像をジヤンピング現像するように
構成されている。上記現像器６の技術内容の詳細につい
ては、特開昭58-143360号公報を参照されたい。

前記現像器８は、現像容器20と、該現像容器20の前記
感光体ドラム１と対向している対向間隙側に設けられた
開口部に臨まされている現像スリーブ24、磁性ブレード
25と、前記現像容器20の底部に配設されている攪拌部材
22とから成る。前述した現像容器20中には、１成分磁性
トナー21が収容されている。前記攪拌部材22は、第１図
矢印方向（時計方向）へ回転自在に軸支されており、前
記攪拌部材22は、第１図矢印方向に回転することによつ
て１成分磁性トナー21を前記現像スリーブ24側へと移送
するものである。前記現像スリーブ24は、その内部に磁
極Ｎ₁、Ｓ₁、Ｎ₂、Ｓ₂を有するマグネツトロール23が固
定されている。前記現像スリーブ24は、矢印ｂ方向（反
時計方向）に回転し、前記マグネツトロール23の磁力と
協働して前記マグネツトロール23の磁極Ｓ₂によつて拘
束されている磁性トナー21を現像器８の外部に向けて搬
出するようになつている。前記磁性ブレード25は、前記
現像スリーブ24の回転と前記マグネツトロール23の磁力
との協働によつて現像器８の外部に向けて搬送されてき
た前記１成分磁性トナー21の搬送量を、所定量（即ち現
像スリーブ24の前記感光体ドラム１の外周面と対向して
いる現像部位にトナー21の薄層の形成が可能な量）に規
制するものである。現像バイアス電源26は、交流成分が
重畳されている現像バイアス電圧を前記現像スリーブ24
に印加することによつて、該現像スリーブ24上の現像部
位に形成されている磁性トナー21の薄層を感光体ドラム
１上の前記第２のレーザ光７によつて静電潜像が形成さ
れている部位に供給して該静電潜像をジヤンピング現像
するように構成されている。なお、上記現像器８の技術
内容の詳細については、特開昭54-43037号公報及び特公
昭58-32375号公報を参照されたい。

前述した現像器６内に収容されている二成分現像剤に
おける非磁性トナー28には、スチレン、ブタジエン共重
合体系樹脂100部に対し、銅フタロシアニン系顔料３部
から成る平均粒径12μのトナー粉体にコロイダルシリカ
0.8％を外添したブルートナーを使用した。磁性粒子33
には、最大磁化180emu/g、平均粒径105μの球形に近い
酸化鉄粉にアクリル・フツ素の樹脂を塗布して使用し
た。前記現像器８内に収容されている一成分現像剤つま
り磁性トナー21には、スチレン．アクリル形樹脂100部
にマグネタイト100部からなる平均粒径10μの絶縁性粒
子に外添剤としてフロイダルシリカをトナーに対して0.
6％外添したものを用いた。

上述したごとき画像形成装置における画像形成のプロ
セスは、既に周知のように、レーザ光等の照射によつて
感光体ドラム１上に形成される原稿画像に対応する該ド
ラム１上の表面電位の消滅した部位にトナーを付着させ
る所謂反転現像法によつてなされる。このような反転現
像法を実行するに当り、前記第２図にて図示したコロナ
放電器４によつて感光体ドラム１上を一様に帯電せしめ
る帯電電位を約一700Vに、レーザ光学系３から照射され
る第１のレーザ光５によつて形成される原稿画像情報中
の第１の画像パターンにおける電位を−450Vに夫々設定
し、前記感光体ドラム１の外周面と現像スリーブ32の外
周面との間の対向間隙を約250μに設定し、前述したコ
ントロールユニツト（図示しない）に内蔵されているマ
イクロコンピユータ（図示しない）からの駆動指令信号
に基づいて前記現像バイアス電源36より現像スリーブ32
に印加される現像バイアスを周波数1.6KHZ、電圧波形の
ピーク対ピーク値が1.3KVで且つ中心値が−600Vの電圧
を印加して前記現像器６よりマイナス極性に帯電されて
いる非磁性トナー28を供給したところ現像ムラやカブリ
のない良好な現像像を得ることができた。又一方、前記
第１のレーザ光５よりも露光量（光線束の量）が大であ
る前記レーザ光学系３から照射される第２のレーザ光７
によつて原稿画像情報中の第２の画像パターンにおける
電位を−50Vに設定し、前記感光体ドラム１の外周面と
現像スリーブ24の外周面との間の対向間隙を約300μに
設定し、前述したコントロールユニツト（図示しない）
に内蔵されているマイクロコンピユータ（図示しない）
からの駆動指令信号に基づいて前記現像バイアス電源26
より現像スリーブ24に印加される現像バイアスを周波数
1.6KHZ、電圧波形のピーク対ピーク値が1.3KVで且つ中
心値が−600Vの電圧を印加して前記現像器８よりマイナ
ス極性に帯電されている磁性トナー21を供給したところ
前記現像器６によつて現像された第１の画像パターンの
現像像への混色もほとんどなく良好な現像像を得ること
ができた。

上述した事実は、以下に説明する内容によつて裏付け
される。即ち、前記マイクロコンピユータ（図示しな
い）の記憶部に予め第３図に図示するごとき感光体ドラ
ム１上の潜像電位（即ちレーザ光が照射された部位の電
位）VSから現像バイアスVDCを差し引いた値と該感光体
ドラム１上に形成される顕画像の画像濃度との関係を示
す特性曲線データに基づいて前記文字信号コントローラ
２からレーザ光学系３に出力される駆動指令信号及び前
記マイクロコンピユータから前記現像バイアス電源36、
26に夫々出力される駆動指令信号を調整することによつ
て以下に記載するごときベタ黒最高濃度Dmaxの画像が得
られることとなる。前記第３図にて示す特性曲線データ
の横軸には、前述したVS-VDCの値が、縦軸には、感光体
ドラム１上に形成される複写画像濃度Ｄの値が夫々設定
されている。上記第３図中曲線（Ａ）は現像器６におけ
るVS-VDC〜Ｄ（現像コントラスト電位−現像濃度特性）
を、曲線（Ｂ）は現像器８におけるVS-VDC〜Ｄ（現像コ
ントラスト電位−現像濃度特性）を夫々示しており、第
３図を参照して明らかなように、現像器６においては、
VS-VDCが約150V弱で十分なベタ黒最高濃度Dmaxを得るこ
とができ、又、現像器８においては、VS-VDCが約550V弱
で前記と略同様なDmaxを得ることができる。即ち、現像
器８における第２の現像剤による現像時の現像コントラ
スト電位−現像濃度特性を、現像器６における第１の現
像剤による現像時の現像コントラスト電位−現像濃度特
性よりも緩やかになるように設定される。

上述したごときデータを用いて該データに見合つたVS
-VDCが得られるようにレーザ光学系３、コロナ放電器
４、現像バイアス電源36、26の駆動を制御することで、
現像器８が現像を行なう第２の画像パターンに対応した
潜像領域におけるVS-VDCの低電位部領域での複写画像濃
度が淡く、実際に現像器６によつて第１の画像パターン
に対応する潜像の現像が行なわれた後、現像器８によつ
て第２の画像パターンに対応する現像が行なわれるに際
して前述したように現像器６によつて形成されたトナー
像への他のトナーの混入はほとんどなかった。それは次
の理由からである。つまり、本発明では、第２の露光手
段（第２のレーザ光７）の露光強度が第１の露光手段
（第１のレーザ光５）よりも大とされ、従って、第２の
露光手段にて形成される第２の静電潜像は、第１の露光
手段にて形成される第１の静電潜像の電位コントラスト
より大きくなる。上述したように、例えば、本実施例で
は、一次帯電を−700V、現像バイアス電圧を−600Vとし
た場合に、第１の静電潜像の電位コントラストは150V、
第２の静電潜像の電位コントラストは550Vとされる。更
に、本発明では、第３図に示される如く、第２の現像手
段（現像器８）の現像コントラスト電位−現像濃度特性
（Ｂ）は、第１の現像手段（現像器６）の現像コントラ
スト電位−現像濃度特性（Ａ）よりも緩やかに設定され
ており、従って、第２現像手段による現像は、電位コン
トラストの大きな第２の静電潜像に対しては高い現像濃
度が得られるが、電位コントラストの小さな第１の静電
潜像に対しては現像能力が低いため第１の現像像に対す
る混色は殆ど発生しない。なお、現像器８においては、
現像スリーブ24の現像部位におけるトナー塗布層厚は、
感光体ドラム１の表面とスリーブ24の表面との間の対向
間隙長よりも小さく非接触となつており、前記現像器６
によつて形成されたトナー像を掻き乱すことがないので
混色が防止できるのみならず良好な画質の複写画像が得
られるものである。

以上説明した内容はあくまでも本発明に従う一実施例
に関するものであつて、本発明が上記内容のみに限定さ
れることを意味するものではなく、例えば現像器を３個
以上並設して夫々異なつた色調のトナーを収容している
ごとき多色電子写真複写装置或いは１個の現像器にて多
重現像を行なう電子写真複写装置にも本発明は当然に適
用可能である。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、簡素な構成で
複写速度をより高速に設定できるとともに、第２現像剤
による現像時に感光体の第１の現像剤により現像された
部分に第２の現像剤を付着する混色の問題を解決し、そ
して良好な複写画像が安定的に得られる画像形成装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に従う画像形成装置の要部
を示す拡大断面図である。 第２図は、本発明の一実施例に従う画像形成装置の概要
図である。 第３図は、本発明の一実施例に従うVS VDC〜Ｄ特性曲線
データを示した図である。 1:感光体ドラム 2:文字信号コントローラ 3:レーザ光学系 ６、8:現像器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動可能な感光体と、この感光体を露光し
   て第１の静電潜像を形成する第１の露光手段と、第１の
   静電潜像を反転現像する第１の現像手段と、この第１の
   現像手段により現像された第１の現像像を担持している
   感光体を露光して第２の静電潜像を形成する第２の露光
   手段と、第２の静電潜像を反転現像する第２の現像手段
   と、第１及び第２の現像像を感光体から転写材に一括転
   写する転写手段と、を有する画像形成装置において、 第２の露光手段の露光強度を第１の露光手段よりも大と
   すると共に、第２の現像手段の現像コントラスト電位−
   現像濃度特性を第１の現像手段よりも緩やかにしたこと
   を特徴とする画像形成装置。