JP2822397B2

JP2822397B2 - 画像形成方法

Info

Publication number: JP2822397B2
Application number: JP63261353A
Authority: JP
Inventors: 恒雄野網; 和雄丸山; 健済川; 康二足立; 信正古谷
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1988-10-19
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1998-11-11
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JPH02109067A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、静電潜像を利用して二系統のトナー像を
形成する画像形成方法に係り、特に、潜像担持体上に形
成された二系統の潜像を順次現像した後、転写媒体に一
括転写する所謂重ね現像法を適用した画像形成方法の改
良に関する。

［従来の技術］従来この種の画像形成方法としては例えば特開昭55−
137538号公報や特開昭57−2047号所載のものが知られて
いる。

これは、感光体表面を一様帯電し、次にネガ像を投射
し該感光体の光投射された除電部に対して感光体と同極
性のトナーによる反転現像を行い、次にポジ像を投射し
該感光体表面の残留電荷部のポジ像投射部以外の部分を
除電し、ポジ像投射部の残留電荷部に対して感光体と異
極性のトナーによる正規現像を行い、ネガ、ポジ二種類
のトナー像を感光体の同一面に形成し、ネガ、ポジ二種
類のトナー像の極性を揃えた後、転写媒体に同時に転写
するようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このような従来の画像形成方法にあっ
ては、第二の現像工程において、第一トナー像のトナー
が第二現像剤中に混入し、そのまま第二現像剤中に貯留
してしまうという現象が見られ、第二現像剤の寿命を低
下させる原因になってしまうばかりか、第二トナー像を
形成する際に第一現像剤のトナーが混ざり、混色現象を
起し易いという問題があった。

［課題を解決するための手段］この発明に係る画像形成方法は、以上の観点に立って
なされたものであって、潜像担持体上に第一の画像に対
応する第一の潜像を形成し、一方の極性に帯電されたト
ナーが含まれる二成分系第一現像剤で前記第一の潜像に
対し正規現像及び反転現像のいずれか一方を用い第一の
トナー像を形成する第一トナー像形成工程と、前記第一
のトナー像を担持した潜像担持体に第二の画像に対応す
る第二の潜像を形成し、他方の極性に帯電されたトナー
が含まれる二成分系第二現像剤で前記第二の潜像に対し
正規現像及び反転現像のいずれか他方を用い第二のトナ
ー像を形成する第二トナー像形成工程と、転写媒体にの
両トナー像を一括転写する転写処理工程とを備え、第一
現像剤のトナーが第二現像剤に混入した条件下で第一現
像剤のトナーと第二現像剤のトナーとが第二現像剤に対
して摩擦帯電列上互いに逆側に位置するように各現像剤
を選定したものである。

このような画像形成方法において、二系統のトナー像
としては、必ずしも異なる色トナーで形成したものであ
る必要はなく、同一の色トナーで形成したものも含む。
また、各トナー像形成工程において行われる現像工程と
しては、二成分系の現像剤を用いて一方が正規現像で且
つ他方が反転現像であれば、磁気ブラシ現像、カスケー
ド現像等いずれでも適用して差支えない。また、第一ト
ナー像形成工程で反転現像し、第二トナー像形成工程で
正規現像するようにすれば、各画像部電位と背景部電位
との間のコントラストを充分大きく確保することがで
き、充分な濃度の画像をより良好に形成することが可能
になる。

また、使用する第一現像剤、第二現像剤としては、少
なくとも上述した条件を満足するものであることが必要
であるが、既成のトナー像の乱れを有効に回避するとい
う観点からすれば、第二現像剤として、所定の色トナー
と密度が4g/cm³以下の磁性キャリアとからなる低密度の
ものを使用することが好ましい。この場合、磁性キャリ
アとしては、ポーラスなキャリア、フェライトキャリ
ア、樹脂バインダ中に磁性粉を分散させたキャリア等適
宜選択することができるが、樹脂バインダ中に磁性粉を
分散させてなるキャリアは、磁性粉含有量により容易に
密度を調整できる点で好ましい。

［作用］上述したような技術的手段によれば、第一トナー像形
成工程において潜像担持体上に形成された第一トナー像
は、第二トナー像形成工程において第二現像剤に接触す
る。

このとき、両者の接触に伴う衝撃力によって第一トナ
ー像のトナーが剥がれ、第二現像剤中に混入するという
事態を生ずるが、この第一トナー像のトナー（第一現像
剤のトナー）と第二現像剤のトナーとは第二現像剤に対
し摩擦帯電列上互いに逆側に位置するため、第二現像剤
中に第一現像剤のトナーが一旦混入すると、第二現像剤
中のトナーと第一現像剤のトナーとの間の吸引力が第二
現像剤中のキャリアとトナーとの間の吸引力よりも強く
なり、第一現像剤のトナーと第二現像剤のトナーとかペ
アーとなって第二現像剤のキャリアから遊離し、トナー
クラウド（一部はカブリ）になって現像機外に放出さ
れ、第二現像剤中における両トナーの共存状態は崩れ
る。

［実施例］以下、添附図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳
細に説明する。

第１図は二色カラープリンタにこの発明に係る画像形
成方法を適用したものである。

同図において、１は周囲が光導電層1aからなる潜像担
持体としての負帯電型感光ドラム、２は感光ドラム１を
予め帯電する帯電コロトロン、３は第一の潜像を形成す
るための第一のLEDアレイ、４は負極性に帯電される赤
色トナーを用いる磁気ブラシ方式の第一現像器、５は第
二の潜像を形成するための第二のLEDアレイ、６は正極
性に帯電される黒色トナーを磁気ブラシ現像方式の第二
の現像器、７は転写工程前に感光ドラム１上のトナー像
の帯電極性を揃える転写前コロトロン、８は転写前コロ
トロン７にて揃えられたトナー像の極性と逆極性に記録
シート９を帯電し、この記録シート９に各色トナー像を
静電的に転写させる転写前コロトロン、10は転写工程後
に記録シート９を感光ドラム１から剥離する剥離用除電
コロトロン、11はクリーニング工程前に感光ドラム１及
び残留トナーの残留電荷を除去する除電コロトロン、12
は感光ドラム１上の残留トナーを除去するクリーナ、13
は次の画像形成サイクル前において感光ドラム１上の残
留電荷を完全に除去する除電ランプ、14は記録シート９
が収容されているシート給送トレイ、15は転写工程が終
了した記録シート９に対しトナー像を定着させる定着
器、16は記録シート９の搬送経路を画成するガイドプレ
ートである。

次に、この実施例に係る二色カラープリンタの基本的
な画像形成動作について説明する。

今、記録画像として、第２図の上方に示す用に、白地
Ｗに黒画像部ＧBと赤画像部ＧRとを有するものを例に挙
げる。

先ず初めに、帯電コロトロン２により感光ドラム１を
一様に負帯電する（第２図（ａ））。

次に、第一のLEDアレイ３によって感光ドラム１の赤
画像部ＧRに対応した箇所をネガ露光する。このとき、
感光ドラム１の赤画像部ＧRに対応する第一の潜像Ｚ1が
電位ＶZ1に除電されると共に、感光ドラム１の白地Ｗ及
び黒画像部ＧBに対応した背景部Ｈ1箇所については初期
帯電電位ＶH1に保持される（第２図（ｂ））。

この後、第一の潜像Ｚ1の電位ＶZ1と初期帯電電位ＶH
1との間に第一の現像器４の現像バイアスＶB1を設定
し、この第一の現像器４にて負帯電された赤色トナーで
上記第一の潜像Ｚ1を反転現像して第一のトナー像T1を
形成する（第２図（ｃ））。

更に、第二のLEDアレイ５によって感光ドラム１の黒
画像部ＧBに対応した箇所をポジ露光する。このとき、
感光ドラム１の黒画像部ＧBに対応する第二の潜像Ｚ2は
初期帯電電位ＶH1に略等しい電位ＶZ2に保持されると共
に、上記第二の潜像Ｚ2以外の背景部H2については第一
のトナー像Ｔ1の表面部電位ＶT1よりも高い電位ＶH2に
なるよう除電する（第２図（ｄ））。

この後、第二の潜像Ｚ2の電位ＶZ2と背景部電位ＶH2
との間に第二の現像器６の現像バイアスＶB2を設定し、
この第二の現像器６にて正帯電された黒色トナーで上記
第二の潜像Ｚ2を正規現像して第二のトナー像Ｔ2を形成
する（第２図（ｅ））。

この段階で、感光ドラム１上に二色のトナー像Ｔ1,T2
が形成されることになり、これらのトナー像Ｔ1,T2は、
転写前コロトロン７にて例えば負極性に揃えられた後、
転写前コロトロン８によって記録シート９側に一括転写
される。そして、転写後の記録シート９が定着器15を通
過することにより、各色トナー像が記録シート９に定着
される。

このような動作過程において、第一の現像器４及び第
二の現像器６にて使用される実施例及び比較例の現像剤
として以下のものを選定し、トナーの混入に伴う現像剤
の寿命、混色現象の有無についての実験を行った。

☆実施例で用いられる第一現像剤・キャリアフェライトコア表面にメチルメタクリレート重合体を
コートしてなる平均粒径100μｍのキャリア・トナースチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体（共重
合比80:20）90重量部と低分子量ポリプロピレン５重量
部と赤色顔料リソールスカルト（BASF社製）５重量部と
からなる平均粒径12μｍの赤色トナー・トナー濃度（現像剤中のトナーの配合比）３％ ☆実施例で用いられる第二現像剤・キャリアスチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体（共重
合比70:30）30部と磁性粉（戸田工業社製,EPT−1000）7
0部とからなる平均粒径70μｍのキャリア・トナースチレン−ブチルアルクリレート共重合体（共重合比
85:15）80部と低分子量ポリプロピレン５重量部とカー
ボンブラック（キャボット社製,R−330）10重量部と帯
電制御剤（オリエント化学社製,P−51）５重量部とから
なる平均粒径12μｍの黒色トナー・トナー濃度:10％ ☆比較例で用いられる第一現像剤・キャリアフェライトコア表面にスチレン−ｎ−ブチルメタクリ
レート共重合体（共重合比85:15）を被覆した平均粒径1
30μｍのキャリア・トナースチレンｎ−−ブチルメタクリレート共重合体（共重
合比70:30）95部とCI Pigment Red48:14.55重量部とCI
Pigment Yellow97 0.45重量部とからなる平均粒径11μ
ｍの赤色トナー・トナー濃度:3％ ☆比較例で用いられる第二現像剤・キャリアマグネタイト（戸田工業（株）製,EPT−1000）70重量
部とポリフッ化ビニリデン樹脂５重量部とスチレン/n−
ブチルメタクリレート共重合体25重量部とを溶融混練粉
砕して得た平均粒径70μｍのキャリア（負に帯電）・トナー末端ジメチルアミノエチル変性ポリエステル40重量部
とスチレン/n−ブチルメタクリレート／アクリロニトリ
ル共重合体45重量部とカーボンブラック（キャボット社
製,R−330）10重量部と低分子量ポリプロピレン（三洋
化成（株）製，ビスコール660P）５重量部とを溶融混練
粉砕して得た平均粒径11.5μｍのトナー（正に帯電）・トナー濃度:10％ ◎実験今、A:実施例の第一現像剤,B:実施例の第二現像剤,C:
AにＢを３％混入したもの,D:BにＡを10％混入したもの,
E:比較例の第一現像剤,F:比較例の第二現像剤,G:EにＦ
を３％混入したもの,H:FにＥを10％混入したものに対
し、チャージスペクトログラフ法にて夫々の場合のトナ
ー電荷量（平均）を求め、トナー混入時の摩擦帯電列の
傾向を調べると共に、この摩擦帯電列の傾向と現像剤の
寿命、トナーの混色現象との関係を調べた。

そして、この実験では、トナー電荷量を求める上で第
３図に示すような装置が用いられる。この装置は、両端
がメッシュ21とフィルタ22で塞がれた円筒状容器20のメ
ッシュ21側中央部にサンプル取入れ管23を設け、円筒状
容器20の軸方向に沿って一定速度vaの空気流Afを形成す
ると共に、この空気流Afと垂直方向に定電場Ｅを与え、
この状態で、上記サンプル取入れ管23から測定対象とな
るトナーを取込むものである。

この装置によれば、上記トナーは、直進飛行距離ｌの
うち帯電量に応じて所定方向に偏向され、フィルタ22上
にてｘだけ変位することになり、このデータをストーク
スの法則に基づく以下の（１）式に代入することにより
その帯電量を算出することが可能になるのである。

q/d＝（３πηva/lE）・ｘ…（１）但し、ｑはトナー電荷量,dはトナー粒子径，ηは空気
の粘度である。

また、トナー粒子の重量ｍについては、例えば、画像
解析装置（島津製作所，商品名オムニコン）を用い、飛
行トナー粒子の粒子径を測定し、、以下の（２）式によ
り求める。

ｍ＝（4/3）π（D/2）³ρT…（２）但し、Ｄはトナーの直径，ρTはトナー密度である。

そして、（１）（２）式に基づいて単位重量当りのト
ナーの帯電量q/m（単位：μc/g）を求める。

このような実験を行ったところ、以下のような結果が
得られた。

すなわち、第４図（ａ）ないし（ｈ）は、第３図の装
置を用いて上記ＡないしＨにおけるトナー粒子の変位ｘ
（横軸）とその個数パーセント（縦軸）との関係を模式
的に示したグラフであり、図中、実線は赤色トナーを、
点線は黒色トナーを夫々示す。

また、ＡないしＨの場合における単位重量当りのトナ
ーの帯電量を以下の表に示す。

これらの結果によれば、実施例に係る各現像剤が相互
に混入したとしても、トナーが同極性に帯電していない
ことは第４図（ｃ）（ｄ）においてトナーの飛行変位方
向が逆であることからして明らかであり、実施例に係る
各現像剤トナーの摩擦帯電列は、第５図（ａ）（ｂ）に
示すように、各現像剤に対し逆側に位置するものになっ
ている。

これに対し、比較例に係る各現像剤が相互に混入する
と、トナーの一部が同極性に帯電することは第４図
（ｇ）（ｈ）においてトナーの飛翔変位方向が一部で重
なった分布になっていることから明らかであり、比較例
に係る各現像剤トナーの摩擦帯電列は、第６図（ａ）
（ｂ）に示すように、各現像剤に対し同じ側に位置する
ようになっている。

そして、上記実施例及び比較例の場合において、第二
現像剤の寿命及び第二トナー像の混色状態を調べたとこ
ろ、実施例の方が比較例に比べて優れていることが確認
された。

尚、この実施例にあっては、第一現像剤に対しても両
トナーが摩擦帯電列上で逆側に位置するようになってい
るので、仮に第二現像剤のトナーが第一現像剤中に混入
したとしても、第二現像剤のトナーが第一現像剤にその
まま貯留することはないし、また、第一現像剤を第二の
現像器において使用し、実施例と異なるポジ・ネガ現像
システムを行ったとしても、両トナーが第二の現像器の
現像剤中で共存する虞れは有効に回避される。

［発明の効果］以上説明してきたように、この発明に係る画像形成方
法によれば、第一現像剤、第二現像剤を摩擦帯電性を考
慮して選定し、第二トナー像形成工程において、第一ト
ナー像のトナーが第二現像剤中に混入したとしても、第
二現像剤中で第二現像剤のトナーとの共存状態を防止す
るようにしたので、第一トナー像のトナーが第二現像剤
中に貯留するという事態を有効に回避でき、その分、第
二現像剤の寿命を伸すことができると共に、第二トナー
像を形成する際のトナーの混色現象を有効に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は二色カラープリンタにこの発明を適用した実施
例を示す説明図、第２図（ａ）ないし（ｅ）は実施例に
係る二色カラープリンタの動作工程を示す説明図、第３
図はトナーの電荷を求める装置の概略を示す説明図、第
４図（ａ）ないし（ｈ）はＡないしＨの対象に対して第
３図の装置を使用した際の飛行トナーの変位情報とその
個数パーセントとの関係を示すグラフ図、第５図（ａ）
（ｂ）は実施例に係る各現像剤トナーの各現像剤に対す
る摩擦帯電列を示す説明図、第６図（ａ）（ｂ）は比較
例に係る各現像剤トナーの各現像剤に対する摩擦帯電列
を示す説明図である。［符号の説明］１……感光ドラム２……帯電コロトロン３……第一のLEDアレイ４……第一の現像器５……第二のLEDアレイ６……第二の現像器７……転写前コロトロン８……転写コロトロン９……記録シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者足立康二神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者古谷信正神奈川県海老名市本郷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56−24359（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−72158（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 13/01 G03G 15/01 - 15/01 117

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像担持体上に第一の画像に対応する第一
の潜像を形成し、一方の極性に帯電されたトナーが含ま
れる二成分系第一現像剤で前記第一の潜像に対し正規現
像及び反転現像のいずれか一方を用い第一のトナー像を
形成する第一トナー像形成工程と、前記第一のトナー像を担持した潜像担持体に第二の画像
に対応する第二の潜像を形成し、他方の極性に帯電され
たトナーが含まれる二成分系第二現像剤で前記第二の潜
像に対し正規現像及び反転現像のいずれか他方を用い第
二のトナー像を形成する第二トナー像形成工程と、転写媒体に両トナー像を一括転写する転写処理工程とを
備え、第一現像剤のトナーが第二現像剤に混入した条件下で第
一現像剤のトナーと第二現像剤のトナーとが第二現像剤
に対して摩擦帯電列上互いに逆側に位置するように各現
像剤を選定したことを特徴とする画像形成方法。