JP2606476B2 - 多色記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真記録方法を使
用し、感光体等の潜像担持体上に複数のカラー画像を形
成し、この複数のカラー画像を記録シートに一括転写す
るカラー記録方法に関し、特に画像品質の改善に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】感光体上に形成された複数の静電潜像を
複数の現像手段にて現像し、その後一括して記録紙上に
転写する多色記録装置において、感光体表面に現像剤を
接触させて静電潜像を顕像化する、所謂２成分磁気ブラ
シを使用した多色記録装置は多数提案されている。しか
しこの方式は最初に形成された画像の劣化を防止するた
め、潜像形成方法、第２以降の現像方法及び現像剤に種
々の考案がなされている。

【０００３】特公平２−４９０３号公報に開示される技
術は２色複写装置において、第２の現像手段として磁性
現像剤を用い、その磁気ブラシの穂立ち高さを感光体表
面と０．０５〜０．５ｍｍの間隙を保持し配設する（非
接触）ことを特徴としている。この方法においては画像
の混色がなく良好な画像形成が出来る。特開平１−２９
１２６８号公報に開示される技術は多色記録装置におい
て第２色目以降の潜像を非接触現像とし、第２色目以降
の現像機の磁気ブラシの穂立ち高さを第１色目の現像機
の磁気ブラシの穂立ち高さよりも小さくするようにした
ことを特徴としている。この方法においても画像の混色
がなく良好な画像形成が出来る。特開昭５８−１１６５
５３号公報に開示される技術は、多色記録方法において
１成分磁性トナーを用い、感光体と当接するブラシの接
触深さを制御し、第１トナー画像の掻き取り防止が提示
されている。ここでは接触深さが０〜０．３ｍｍの範囲
では第１トナー画像の掻き取りが防止できかつ第２の画
像濃度も十分確保できることが示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら磁性現像
剤を現像ロールと感光体表面に微小間隙を保持して現像
するには、現像ロール上で現像剤がチェーンを形成する
ため磁気ブラシの穂立ち高さを５０μｍ以下のばらつき
で均一に揃える事は難しく、又非接触であるため現像効
率の低下が発生し十分な画像濃度が得られないという問
題を有している。一方第２色目以降の潜像を非接触現像
とし、第２色目以降の現像機の磁気ブラシの穂立ち高さ
を第１色目現像機の磁気ブラシの穂立ち高さよりも小さ
くするようにした場合、前記と同様に現像効率の低下が
発生し十分な画像濃度が得られず且つ後段になるほど濃
度低下が顕著になり、多色複写画像では濃度のバラツキ
が大きくなるという問題を有している。又１成分磁性ト
ナーの使用は色のにごりが生じるという問題があり、更
には磁性トナーをフェライトキャリア等の２成分現像剤
に置き換えると第１画像中に第２ブラシの摺擦傷（スク
ラッチ）が発生し画像品質を低下させるという問題を有
している。これらの画像濃度、多色画像濃度のバラツ
キ、色の濁り、スクラッチ等の問題をなくすかが多色記
録方法の課題である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記事情に鑑
みてなされたもので、画像の混色、スクラッチ等の画質
欠陥がなく良好な画像形成が出来、且つ第２色目以降も
十分な画像濃度が得られる新規な多色記録方法を提供す
るものである。

【０００６】上記目的を達成するために、この発明の多
色記録方法は静電潜像形成部材上に潜像形成工程ならび
に現像工程を複数回繰り返し色の異なるトナー画像を形
成した後、記録紙上に一括して転写する多色記録方法に
おいて、第２以降の現像工程における現像剤が樹脂バイ
ンダー中に磁性粉を分散してなる樹脂キャリアを使用す
る２成分現像剤であり、現像剤の穂立高さをＬ、現像ロ
ールと静電潜像形成部材との間の距離をＤとしたとき、
１．０Ｄ≦Ｌ≦１．２Ｄの関係になるように設定し、前
記現像ロールに直流あるいは、直流成分をもった交流の
現像バイアスを印加して現像することを特徴とする。

【０００７】

【作用】多色記録方法において、複数の潜像形成後、反
転現像を繰り返して多色画像を形成する方法では画像の
混色及び掻き取られたトナーが現像機内に混入し現像剤
寿命の低下を引き起こす。一方、反転現像と正転現像を
組合せ繰り返して多色画像を形成する方法においては反
転現像及び正転現像間では画像の混色及び掻き取られた
トナーが現像機内に混入し現像剤寿命の低下を引き起こ
さないが、反転現像と正転現像間では像乱れが発生し画
像品質の低下を引き起こす。画像の混色及びトナーの掻
き取りを抑止するには非接触現像が好ましいが前述の通
り単色画像としての性能が低下する。従って磁気ブラシ
は感光体表面に接触するものの、その接触量を制御し混
色及び掻き取りを抑止するものである。この時単色画像
としての性能の一つである現像能力を確保する為、通常
の直流現像バイアス電圧か又は直流を重畳した交流現像
バイアス電圧を印加する。尚現像能力の向上には他の手
段としてトナー電荷量の制御、磁気ブラシ密度の増加
（キャリア磁気特性、マグネット磁束密度の制御、現像
ロール周速の制御）等がある。更に接触現像時の機械的
摺擦によるスクラッチ、像乱れ等の画像品質低下を抑止
する為、磁気ブラシとして樹脂バインダー中に磁性粉を
分散してなる樹脂キャリアを使用する。

【０００８】

【実施例１】図１は本実施例に使用した多色記録装置の
概略構成を示す。感光体１に対し第１帯電器２にて一様
帯電を実施後、第１露光３にてネガ潜像を形成し第１現
像機４にて反転現像を行い第１の色情報に対応したトナ
ー画像を形成する。次いで第２帯電器５にて一様帯電を
実施後、第２露光６にてネガ潜像を形成し第２現像機７
にて反転現像を行い第２の色情報に対応したトナー画像
を形成する。次いで第３帯電器８にて一様帯電を実施
後、第３露光９にてネガ潜像を形成し第３現像機１０に
て反転現像を行い第３の色情報に対応したトナー画像を
形成する。次いで記録紙１４上に転写帯電器１１により
感光体１に形成された第１、第２、第３の色情報に対応
した色の異なる３種のトナー画像を一括して転写する。
転写終了後感光体上の残留トナーをクリーナー１２にて
掻きとり、その後除電器１３にて感光体上の残留電荷を
消去し次の作像工程に入る。なお第１、第２および第３
帯電器としてはコロナ放電器の前にグリッド電極を設け
たスコロトロンと呼ばれるタイプの帯電器を用いた。

【０００９】図２は、図１における第２現像機７の概略
構成と感光体１の対向領域を模式的に示す。第３現像機
１０も図示しないが、第２第現像機と同様の構成をと
る。２現像機７は回動可能な非磁性円筒スリーブ１５内
に磁石ロール１６を配設し、磁性現像剤１７の層厚を層
厚規制板１８にて調節し、一定の穂立ち長を形成する。
磁石ロールはＳ、Ｎで示される着磁が成されており、Ｓ
２、Ｓ３磁極間にて磁性現像剤の剥離をおこない、剥離
された現像剤はパドル１９にてオーガ（図示せず）側に
搬送される。一方ａは感光体と現像機の対向領域の最近
接点間隙（以後現像ギャップと呼ぶ）を、ｂは現像領域
での感光体がない状態での現像剤穂立ち長を、ｃは穂立
ち長ｂと現像ギャップａの差分（以後食い込み量と呼
ぶ）をそれぞれ示す。

【００１０】感光体としてФ２００ｍｍのアルミパイプ
上に負帯電性の有機光導電体を塗布したものを用い、プ
ロセス速度１３０ｍｍ／ｓｅｃにて、図３に示す作像工
程にて画像形成を行った。初期帯電工程Ａにて感光体表
面を−６００Ｖとし、第１露光工程Ｂを半導体レーザに
て画像部露光電位を−１００Ｖとし、第１現像工程Ｃに
て現像バイアス電圧を−４５０Ｖとし、反転現像にて第
１赤トナー画像を形成した。

【００１１】第１現像工程には平均粒径１００μｍの鉄
粉キャリア使用した通常の２成分現像剤による磁気ブラ
シ現像法を用いた。次いで再帯電工程Ｄにて感光体表面
を−６００Ｖとし、第２露光工程Ｅにて半導体レーザを
用いて画像部露光電位を−１００Ｖとし、第２現像工程
Ｆにて現像バイアス電圧として周波数が３ｋＨＺでピー
ク間電圧が０．８ｋＶで直流成分が−４５０Ｖの直流重
量交流電圧を用い、反転現像にて第２青トナー画像を形
成した。次いで再帯電工程Ｇにて感光体表面を−６００
Ｖとし、第３露光工程Ｈにて半導体レーザを用いて画像
部露光電位を−１００Ｖとし、第３現像工程Ｉにて現像
バイアス電圧として周波数が３ｋＨＺでピーク間電圧が
０．８ｋＶで直流成分が−４５０Ｖの直流重量交流電圧
を用い、反転現像にて第３黒トナー画像を形成した。こ
こで現像バイアス電圧の交流成分の周波数が１．５ｋＨ
Ｚ以下では現像剤中のキャリアの感光体への付着及びカ
ブリが発生しやすく、またピーク間電圧が２．０ｋＶ以
上では顕著な混色並びに第２現像機中への第１トナーの
混入が観察された。

【００１２】一方第２及び第３現像工程の現像条件とし
て現像ギャップａ、現像剤穂立ち長ｂを変えて実験を行
った。尚上記現像条件以外の設定は、現像ロール外径３
６ｍｍ、現像ロール周速３９０ｍｍ／ｓｅｃ、現像ロー
ル主極Ｓ１の磁束密度８００ガウス、現像ロールの回動
方向は感光体と同方向とした。第２、第３現像剤として
は平均粒径が４５μｍの、樹脂バインダー中に磁性粉を
分散させた樹脂キャリアと、平均粒径が１０μｍの非磁
性トナーを１０重量パーセント混合したものを使用し
た。トナーの平均電荷量は−１０μｃ／ｇで、樹脂キャ
リアの密度は３．５ｇ／ｃｃ、飽和磁化は４０ｅｍｕ／
ｇをであった。現像ギャップａは０．２ｍｍ、０．４ｍ
ｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍとし、現像剤穂立ち長ｂは
現像ギャップａに対しａ−０．０５ｍｍ、ａ、ａ＋０．
１ｍｍ、ａ＋０．２ｍｍになるよう現像ロール上の現像
剤搬送量を層厚規制板にて調整した。尚現像剤穂立ち長
は光学顕微鏡にて現像ロール主極Ｓ１上の穂立ち長を測
定し、その平均値を表１に示した。

【００１３】表１の条件下でのテストの結果、表２に示
す画像特性を得た。表２の上段は第２の画像濃度を示
し、下段は第１画像の混色を示す為の代用特性値で、画
像解析装置にて赤フィルターを介して測定した第１赤画
像中の青トナー粒子の面積率（％）を示し、この値を混
色度と呼ぶ。混色度が１％を越えるとカラー画像の色相
が変化するとともに第２現像剤の寿命低下を促進するの
で、混色度は１％以下が望ましい。また画像濃度は、
１．０以上が望ましい。この結果より、第１画像の混色
を抑え、かつ第２の画像濃度を１．０以上得る条件とし
ては、現像剤穂立ち長ｂが現像ギャップａと等しいかａ
＋２００μｍ以下、さらに好ましくはａ＋１００μｍ以
下にするのがよい。またスクラッチはいずれの条件下に
ても観察されなかった。

【表１】

【表２】

【００１４】これら現像剤穂立ち長、現像ギャップ、第
２の画像濃度及び混色度の関係を模式的に図４に示す。
図４でイの領域は第２画像濃度は十分確保できるものの
第１画像中に第２トナー粒子の混色が発生、ロの領域は
第１画像中への第２トナー粒子の混色は発生しないもの
の第２の画像濃度が十分に確保できない領域をそれぞれ
示す。一方直線ｄは現像ギャップと現像剤穂立ち長が等
しい境界領域を、直線ｅは直線ｄに対し現像剤穂立ち長
が１００μｍ食い込んでいる領域を、直線ｆは直線ｄに
対し現像剤穂立ち長が５０μｍ離間している領域を示し
ている。直線ｅ、ｆで囲まれる斜線部領域は第２の画像
濃度が十分で、かつ第１画像中に第２トナー粒子の混色
が抑止できる領域である。

【００１５】現像剤穂立ちが感光体表面に当接している
か否かは、実施例１とは別の方法にて判断した。感光体
表面に粘着面が表に出るようにテープを貼りつけ、テー
プの表面から現像ギャップを設定し、実施例１と同様の
構成の現像機にてプロセス速度１３０ｍｍ／ｓｅｃ、現
像ロール周速３９０ｍｍ／ｓｅｃとし、潜像形成を行わ
ない状態にて粘着テープ表面への現像剤の付着の有無に
て現像ギャップ維持精度を判定した。現像ギャップが
０．２ｍｍ以下では粘着テープ上に付着したトナー濃度
が均一ではなく、ギャップ維持精度に問題があったり、
０．８ｍｍ以上では現像電界強度が小さくなるため、細
線再現性及び画像（ソリッド）濃度再現が充分ではなか
った。尚、第１画像中への第３トナー粒子の混色、第２
画像中への第３トナー粒子の混色、並びに第３画像濃度
に対する現像剤穂立ち長、現像ギャップの寄与は上記結
果と同様の傾向を示した。

【００１６】

【実施例２】図５は別の多色記録装置の概略構成を示
す。感光体１に対し第１帯電器２にて一様帯電を実施
後、第１露光３にてネガ潜像を形成し第１現像機４にて
反転現像を行い第１の色情報に対応した赤トナー画像を
形成する。次いで第２露光６にてポジ潜像を形成し第２
現像機７にて正転現像を行い第２の色情報に対応した青
トナー画像を形成する。次いで第２帯電器５にて一様帯
電を実施後、第３露光９にてネガ潜像を形成し第３現像
機１０にて反転現像を行い第３の色情報に対応した黒ト
ナー画像を形成する。次いで記録紙１４上に転写帯電器
１１を介して感光体１に形成された第１、第２、第３の
色情報に対応した色の異なる３種のトナー画像を一括し
て転写する。転写終了後感光体上の残留トナーをクリー
ナー１２にて掻きとり、その後除電ランプ１３にて感光
体上の残留電荷を消去し次の作像工程に入る。第１、第
２および第３帯電器としては実施例と同様にスコロトロ
ンタイプの帯電器を使用した。

【００１７】感光体としてФ２００ｍｍのアルミニウム
ドラム上に負帯電性の有機光導電体をコーティングした
ものを用い、プロセス速度１３０ｍｍ／ｓｅｃにて、図
６に示す作像工程にて画像形成を行った。初期帯電工程
Ａにて感光体表面を−６００Ｖとし、第１露光工程Ｂを
半導体レーザにて画像部露光電位を−１００Ｖとし、第
１現像工程Ｃにて現像バイアス電圧を−４５０Ｖとし反
転現像にて第１赤トナー画像を形成した。第１現像工程
には平均粒径約１００μｍの鉄粉キャリアを使用した通
常の２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像法を用いた。
次いで第２露光工程Ｅにて半導体レーザを用いて非画像
部露光電位を−１００Ｖとし、第２現像工程Ｆにて現像
バイアス電圧として周波数が３ｋＨＺでピーク間電圧が
０．８ｋＶの交流成分と、−２５０Ｖの直流成分を有す
る直流重量交流電圧を用い、正転現像にて第２青トナー
画像を形成した。ここで現像バイアス電圧の交流成分の
周波数が１．５ｋＨＺ以下では現像剤中のキャリアの感
光体への付着及びカブリが発生しやすく、またピーク間
電圧が２．０ｋＶ以上では顕著な像乱れが観察された。
次いで再帯電工程Ｇにて感光体表面電位を−６００Ｖと
し、第３露光工程Ｈにて半導体レーザを用いて画像部露
光電位を−１００Ｖとし、第３現像工程Ｉにて現像バイ
アス電圧として周波数が３ｋＨＺでピーク間電圧が０．
８ｋＶの交流成分と、−４５０Ｖの直流成分を有する直
流重量交流電圧を用い、反転現像にて第３黒トナー画像
を形成した。ここで第２及び第３現像工程の現像条件と
して現像ギャップａ、現像剤穂立ち長ｂを実施例１と同
様に変えて実験を行った。尚上記現像条件以外の設定
は、現像ロール外径３６ｍｍ、現像ロール周速３９０ｍ
ｍ／ｓｅｃ、現像ロール主極Ｓ１の磁束密度８００ガウ
ス、現像ロール回動方向は感光体と同方向とした。

【００１８】第２、第３現像剤としては平均粒径が４５
ミクロンの樹脂バインダー中に磁性紛を分散させた樹脂
キャリアと、平均粒径が１０ミクロンの非磁性トナーを
１０重量パーセント混合したものを使用した。トナーの
平均電荷量は第２現像剤が１０μＣ／ｇ、第３現像剤が
−１０μＣ／ｇで、樹脂キャリアの密度、飽和磁化は第
２、第３現像剤ともに３．５ｇ／ｃｃ、４０ｅｍｕ／ｇ
である。上記条件下でのテストの結果、第１画像と第２
画像に関し、第２画像濃度は実施例１と略同等の値を得
た。第１画像の像乱れについて表３に示す結果を得た。
像乱れとは図７に示す如く、ライン画像の上端側つまり
プロセス方向側にトナー粒子が画像エリアをはみ出して
移動し、画像エッジ部を乱す画質欠陥のことである。実
施例１とは異なり混色が発生しない理由は第１、第２現
像剤の摩擦帯電極性が異なることによる。

【表３】

【００１９】評価方法としては図中ハで示される如く、
ライン画像端部からのトナーの移動量を画像解析装置に
て測定し、横線の線幅の太りに応じてＧ１からＧ５まで
グレード付けし、許容レベルをＧ４以下とした。次のよ
うな太り率定義し、この値でグレード付けした。 太り率＝［（ｎ色時の線幅−単色の線幅）／単色の線幅
×１００］。 Ｇ１は太り率が１０％以下、Ｇ２は３０％以下、Ｇ３は
５０％以下、Ｇ４は１００％以下、Ｇ５は１００％以上
である。太り率が１００％以上の場合、文字がつぶれて
非常に読み難くなる。太り率は好ましくは５０％以下で
ある。

【００２０】この結果からわかるように、現像剤穂立ち
長ｂが、現像ギャップａと等しいかａ＋２００μｍ以
下、より好ましくはａ＋１００μｍ以下であれば、第１
画像の像乱れが抑えられることがわかった。またスクラ
ッチはいずれの条件下にても観察されなかった。尚、第
１画像中への第３トナー粒子の混色、第２画像中への第
３トナー粒子の混色、並びに第３画像濃度に対する現像
剤穂立ち長、現像ギャップの寄与は表２の結果と同様の
傾向を示した。

【００２１】

【比較例１および２】図１と図３、図５と図６に示す装
置及び作像方法にて、第２現像として飽和磁化６０ｅｍ
ｕ／ｇの粒径５０μｍフェライトキャリアを用いた２成
分現像剤を使用した。図１および図３のトナーの平均電
荷量は−１２μＣ／ｇ、図５および図６のトナーの平均
電荷量は１１μＣ／ｇでトナー粒径は共に１０μｍであ
る。現像ギャップａ（０．４ｍｍ）にたいして穂立ち長
ｂを、ａ−０．０５ｍｍ、ａ、ａ＋０．１ｍｍ、ａ＋
０．２ｍｍとし第１および第２現像のみを動作させて、
第１画像の混色率、スクラッチ、像乱れを評価した。尚
これ以外の諸条件は実施例１および２と同様とした。表
４に結果を示す。図１の装置と図３の方法を用いた場合
を比較例１、図５の装置と図６の方法を用いたものを比
較例２と呼ぶ。

【表４】

【００２２】第２画像濃度に関しては表示しないが実施
例１、２と同様の結果を示した。混色率は図１に示す装
置にて図３の作像プロセスにて得た結果を示す。比較例
１では現像剤穂立ちｂが長くなるにつれて混色率が悪く
なり、ｂ＝ａ＋０．２ｍｍの場合非常に悪いことがわか
る。また比較例２では現像剤穂立ちｂが長くなるにつれ
て像乱れが悪くなり、ｂ＝ａ＋０．２ｍｍの場合太り率
が１００％以上になることがわかる。スクラッチについ
ては比較例１、２に現像剤穂立長さが長くなるにつれて
悪くなり、ｂ＝ａ＋０．１ｍｍの場合問題であった。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば多色記
録方法において、少なくとも第２段以降の現像工程にお
ける２成分磁気ブラシとして樹脂バインダー中に磁性粉
を分散してなる樹脂キャリアを使用し、ソフトな現像剤
の穂を形成し、トナー画像に磁気ブラシが接触する時に
発生するスクラッチを抑え、又現像ギャップに対する現
像剤穂立ち長（食い込み量）を制御することにより、同
極性現像の組合せ時に発生する混色、異極性現像の組合
せ時に発生する像乱れを抑止することが出来、かつ画像
濃度も確保することが出来る。

【００２４】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明における実施例１の多色記録装置
の概略構成図。

【図２】図２は図１および図５における多色記録装置の
第２以降の現像装置の概略構成図。

【図３】図３は図１における多色記録装置を用いた作像
工程図。

【図４】図４は実施例１の現像ギャップと現像剤穂立ち
長の画像特性に与える効果の概念図。

【図５】図５は実施例２の多色記録装置の概略構成図。

【図６】図６は図５における多色記録装置を用いた作像
工程図。

【図７】図７は像乱れを説明するための模式図をそれぞ
れ示す。

【符号の説明】

１…感光体、２…第１帯電器、３…第１露光、４…第１
現像機、５…第２帯電器、６…第２露光、７…第２現像
機、８…第３帯電器、９…第３露光、１０…第３現像
機、１１…転写帯電器、１２…クリーナー、１３…除電
器、１４…転写部材、１５…現像スリーブ、１６…磁
石、１７…現像剤、１８…層厚規制板、１９…パドル、
２０…画像、２１…トナー粒子

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電潜像形成部材上に潜像形成工程および
   現像工程を複数回繰り返して色の異なるトナー画像を形
   成した後、記録紙上に一括して転写する多色記録方法に
   おいて、第２以降の現像工程における現像剤が樹脂バイ
   ンダー中に磁性粉を分散してなる樹脂キャリアを使用す
   る２成分現像剤であり、現像剤の穂立高さをＬ、現像ロ
   ールと静電潜像形成部材との間の距離をＤとしたとき、
   １．０Ｄ≦Ｌ≦１．２Ｄの関係になるように設定し、前
   記現像ロールに直流あるいは、直流成分をもった交流の
   現像バイアス電圧を印加して現像することを特徴とする
   多色記録方法。