JP2853104B2 - 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］ 本発明は複数色のトナー像を像担持体上に形成する画
像形成装置に関する。

［従来の技術］ 従来、多色の画像形成装置では、第一の現像装置によ
って第一のトナー像が形成され、該第一のトナー像を担
持している像担持体面に第二の現像装置が作用して第二
のトナー像が形成される。この場合、第二の現像装置が
第一のトナー像を乱したり、第一のトナー像のトナーが
第二の現像装置中に混入したりすることを防止すること
が望まれる。

例えば、米国特許第457265号や米国特許第4416533号
に係る提案は、上記二つの現像装置に対して、現像バイ
アス電源から直流電圧成分のみの現像バイアス電圧を印
加することによって上記二つの現像装置内にそれぞれ個
別に収容されている二色の現像剤による現像を行なうよ
うになっているものである。特開昭56−12650号公報に
係る提案は、像担持体たる感光ドラムの回転方向下流側
の現像装置に直流電圧成分のみから成る現像バイアス電
圧を印加するとともに、上記感光ドラムの外周面に対し
て現像剤を接触させずに可視画像を形成することとして
いる。しかし、この手法によると、混色防止効果は良い
ものの、画質上ライン及び階調性の再現性、またべた画
像の均一性の点で劣るものがあった。特に多色重ね現像
像においては、これらの問題点がさらに目立つ傾向にあ
った。この理由は現像スリーブから感光ドラムへ現像剤
が飛翔する場合、そのしきい値電界が存在するためで、
この電界以下では感光ドラム上の潜像を現像せず、上述
の画質劣化を生じることとなるためである。また、現像
電界は感光ドラム上の潜像電位と現像スリーブに印加さ
れる直流電圧との電位差によって決まるため、現像間隙
間を狭くして十分な飛翔電界を得る必要があり、現像間
隙間の設定には高い機械的精度が必要であった。また、
潜像電位を高くする必要から高帯電性の良い感光ドラム
を用いなければならなかった。

そこで、直流電圧に代えて、交流電圧を現像剤担持体
に印加して現像を行う手法が提案された。

交流電圧を使用すれば上述の問題点を改善することが
できる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、交流電圧は感光ドラム上に複数のトナ
ー像を現像して形成する場合、感光ドラムから現像剤担
持体へトナーを転移させる力が働くから、混色が生じや
すい。例えば、特開昭56−144452では、上記感光ドラム
の回転方向下流側の現像装置には交流現像バイアス電圧
を印加するとともに、上記感光ドラムの外周面に対して
現像剤を接触させずに可視画像を形成することとしてい
る。

また、特開昭63−210861では、第二現像装置に印加さ
れる交流電圧によって形成される現像電界の強度が開示
されている。さらに、米国特許第4679929号では第一現
像装置に印加する交流電圧の振幅よりも第二現像装置に
印加される交流電圧の振幅を小にしている。しかし、こ
れらの装置ではカブリ防止や高濃度画像を得る要請と、
混色防止の要請との調和が困難である。また、上記米国
特許第4679929号では、第一現像装置に印加する交流電
圧の周波数よりも第二現像装置に印加する交流電圧の周
波数を大にすることも開示されているが、これだと適度
な画像階調性を得るという要請と混色防止の要請との調
和が困難である。

本発明の目的は、混色を防止できる画像形成装置を提
供することである。

本発明の他の目的は、混色を防止しつつ良好な画質の
画像を形成できる画像形成装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、複数の現像装置にそれぞ
れ交流バイアス電圧を印加する画像形成装置で、混色を
防止しつつ、良好な画像の形成を容易にすることであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記目的は、 第一の現像部と第二の現像部を順に通って移動する像
担持体と、該像担持体の移動方向に沿って該像担持体に
対向して配設された第一の現像装置及び第二の現像装置
とを備えた画像形成装置であって、 上記第一の現像装置は、第一の色のトナーを含む第一
の現像剤を、上記第一の現像部へ搬送して上記像担持体
に第一のトナー像を形成せしめる第一の現像剤担持体を
有し、 上記第二の現像装置は、第二の色のトナーを含む第二
の現像剤を上記第二の現像部へ搬送して、上記第一のト
ナー像が担持された像担持体に第二のトナー像を形成せ
しめる第二の現像剤担持体を有し、 上記第一の現像剤担持体に第一の現像バイアス電圧を
印加し、上記第二の現像剤担持体に第二の現像バイアス
電圧を印加するバイアス電圧印加手段を有する画像形成
装置において、 上記第一の現像バイアス電圧は、現像剤担持体から像
担持体に向う方向の力をトナーに与える第一の電界を、
時間t11の間上記第一の現像部に形成する位相と、 上記第一の電界とは逆向きの第二の電界を時間t21の
間上記第一の現像部に形成する位相とが繰り返される電
圧であり、 上記第二の現像バイアス電圧は、上記第一の電界と同
方向の第三の電界を時間t12の間上記第二の現像部に形
成する位相と、上記第三の電界とは逆向きの第四の電界
を時間t22の間上記第二の現像部に形成する位相とが繰
り返される電圧であり、 上記時間t11に対する上記時間t21の割合よりも上記時
間t12に対する上記時間t22の割合が大であり、 上記第一の現像バイアス電圧の時間t11内でのピーク
値よりも上記第二の現像バイアス電圧の時間t12内での
ピーク値が大であり、 上記第一の現像バイアス電圧の時間t21内でのピーク
値よりも上記第二の現像バイアス電圧の時間t22内での
ピーク値が小である、 ことにより達成される。

［作用］ 本発明は、現像剤担持体から像担持体に向う方向へ現
像剤を移動させる方向の電圧を、第一の現像装置よりも
第二の現像装置にて高い電圧で印加するので、上記像担
持体上に移動して形成された多層の現像剤像の層厚が厚
くても確実に現像が行われる。また、第二の現像装置
は、像担持体から現像剤担持体に向う方向へ現像剤を移
動させる方向の電圧を第一の現像装置よりも低くして印
加するので、上記多層の現像剤像を形成している現像剤
を再び現像担持体側へ引き戻すことがなく、また、上記
電圧を第一の現像装置よりも相対的に長く印加するの
で、第二の現像装置によるカブリが防止される。

［実施例］ 本発明の第一実施例及び第二実施例を添付図面に基づ
いて説明する。

〈第一実施例〉 先ず、本発明の第一実施例について第１図ないし第３
図を用いて説明する。

第１図において１は像担持体たる電子写真感光ドラム
である。該感光ドラム１は矢印方向に回転する。該感光
ドラム１の上方には該感光ドラム１の表面を一様に帯電
せしめるコロナ放電器２が配設されている。該コロナ放
電器２によって帯電せしめられたドラム表面は、該コロ
ナ放電器２よりも上記感光ドラム１の回転方向下流側に
おいて原稿台74に載置された被複写原稿の結像光束３が
照射され、静電潜像を形成する。該ドラム表面に形成さ
れた潜像は、上記露光位置よりもさらに上記感光ドラム
１の回転方向下流側において、感光ドラムに対向してド
ラムの回転方向に並んで配設された四種類の現像装置5,
6,7,8の内の一つ、または二つ以上によって現像され
る。得られたトナー像は転写紙76に、転写帯電器75によ
って転写される。転写紙76はローラ77によって転写部に
送られ、転写後の転写紙はトナー像定着器79を通って画
像形成装置外に排出される。なお、複数の現像装置によ
って順にドラム面に形成された複数色トナー像は同一の
転写紙面に同時期に転写される。つまり、第一のトナー
像を転写紙に転写した後、再びその転写紙を転写部に返
送して第二のトナー像をそれに転写するのではなく、転
写紙を転写部に一回通過させることによって複数色のト
ナー像が転写紙に転写される。

次に第２図を用いて上記現像装置5,6,7,8についてさ
らに詳しく説明する。

各現像装置5,6,7,8は、磁界発生手段たるマグネット
9,10,11,12を内部に固定配設した現像剤担持体たる非磁
性現像スリーブ13,14,15,16をそれぞれ有している。各
現像スリーブはそれぞれ現像部で上記感光ドラム１の表
面に対向して現像剤収納容器5A,6A,7A,8Aに配設されて
おり、それぞれ反時計方向に回転して各現像部に現像剤
を担持搬送する。各現像スリーブの周囲には、現像部に
搬送する現像スリーブ上の現像剤の量（層厚）を規制す
る現像剤規制板たる規制ブレード17,18,19,20と現像ス
リーブ上の現像剤を掻き取る掻き取りブレード21,22,2
3,24が配設されている。

また、上記各現像剤収納容器内部には、非磁性トナー
と磁性キャリア粒子37とが混合された二成分現像剤が収
納されている。現像装置５内のトナー38、現像装置６内
のトナー39、現像装置７内のトナー40、現像装置８内の
トナー41の色はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、
黒である。各容器内には、これらのトナーを供給するト
ナー供給スクリュー25,26,27,28と、上記現像剤を撹拌
する撹拌板29,30,31,32が配設されている。

上記磁性キャリア粒子37は、平均粒径が30〜100μ
ｍ、好ましくは40〜80μｍで抵抗値が10⁷Ωcm以上10¹²
Ωcm以下、好ましくは10⁸Ωcm以上10¹⁰Ωcm以下であ
る。このような磁性キャリア粒子としてはフェライト粒
子（最大磁化60emu/g）へ極く薄く樹脂コーティングし
たものが用いられ得る。

なお、磁性粒子の抵抗値の測定は測定電極面積4cm²、
電極間間隙0.4cmのサンドイッチタイプのセルを用い、
片方の電極に1kg重量の加圧下で、両電極間に電圧Ｅ
（Ｖ）を印加して、回路に流れた電流から磁性粒子の抵
抗値を得るという方法をとっている。

上記現像スリーブ13,14,15,16には、交流電源（例え
ばピーク間電圧100V〜3KV,周波数100Hz〜5KHz）と直流
電源（例えば1KV以下）とからなるバイアス電源33,34,3
5,36が接続されており、直流電圧が重畳された交流電圧
（0Vの両側に振動する電圧、または正側、若しくは負側
内だけで振動する電圧で、正弦波、矩形波、三角波等の
波形を有する）が各スリーブに印加される。これによっ
て各現像部に向きが交互に反転する交流電界が形成され
る。各現像スリーブと感光ドラムとの間には微小間隙が
設けられている（ドラムと各スリーブの最近接部での間
隙が例えば1mm以下）。

また、各現像部で、スリーブ上の現像剤層の厚みは、
スリーブと感光ドラム間の最小間隙よりも薄い。つま
り、各規制ブレード17,18,19,20はそのように各スリー
ブ上の現像剤層の厚みを規制する。いずれにせよ、各現
像装置はいわゆる非接触型現像装置である。なお、現像
装置6,7,8はそれぞれの上流側で形成されたトナー像の
トナーを擦り取らないように上記のように非接触型現像
装置であることが好ましいが、最初にトナー像を形成す
る現像装置５は接触型現像装置、すなわち、現像剤層を
ドラムに接触させて潜像を現像する方式の現像装置であ
ってもよい。しかし、磁気ブラシによる掃き目痕のな
い、より一層良質の画像を得る場合や、トナー像を担持
させたままドラムを複数回回転させ、各回転毎に異なる
現像装置を作動させて複数色のトナー像を重ねて形成す
る画像形成装置の場合には、現像装置５も非接触型現像
装置であることが好ましい。したがって、以下現像装置
５も非接触型である場合を例にして説明する。

本実施例においては、感光ドラム１をコロナ放電器２
によって全面負帯電した後に原稿からの反射による結像
光束３によって像露光を行ない、現像装置５〜８のうち
いずれかを選択して現像を行なう。例えば現像装置５と
６とを作動させたとすると、先ず現像装置５で感光ドラ
ムの静電潜像をイエロートナーで現像し、次に引き続い
て同一の静電潜像（イエロートナー像）上に現像装置６
でマゼンタトナー現像して順次重ねる。これにより定着
後の可視像はイエロー、マゼンタとは違った色調の色
（赤色）が得られる。同様に任意の色調の像が各現像装
置５〜８を選択することによって任意に付着量を調整し
ながら重ね合せて得られる。なお、黒色像は現像装置８
のみで再現することができる。

このようにして得られたトナー像は第１図に示すよう
に転写帯電器75によって転写紙に一括転写され、定着さ
れる。

次に、第３図と第４図を用いて現像部における挙動を
詳しく説明する。なお、各現像装置は同様の構成となっ
ているため、ここでは現像装置５を例にとって説明す
る。

感光ドラム１は潜像を構成する電荷を担持するが、本
実施例においては静電潜像を構成する電荷は負極性であ
り、反転現像を行なうようにトナーはキャリア粒子との
間の摩擦で負極性に帯電している。また、この実施例に
おいては感光ドラム１と現像スリーブ13とは現像部で同
一周方向移動となるように矢印のごとく回転する。これ
らの間の空間にはバイアス電源33によって交流電界が形
成される。一方、感光ドラム１と現像スリーブ13との最
近接部の上流側にはＮ極性の磁極Ｎが、下流側にはＳ極
性の磁極Ｓが位置している。磁極Ｓを最近接部の上流側
に、磁極Ｎを下流側に配置してもよい。いずれにせよ、
互いに隣接して、かつ異なった極性の一組の磁極を上記
のように配置することによって、現像部にはスリーブ周
面の接線方向の成分の強い磁界が形成される。これによ
って第３図に示すように磁性キャリア粒子37はスリーブ
表面に沿って鎖状に連なる。つまりキャリア粒子の鎖は
スリーブ表面に寝るので、二成分現像剤のドラムに接し
ない極めて薄い層が現像部に形成できる。

なお、現像部に搬送される現像剤量そのものが少量な
ので前記磁性キャリア粒子の鎖もそれ程密ではなく、ト
ナーは磁性キャリア粒子からもドラムに供給されるし、
スリーブ表面に付着していたトナーも鎖と鎖の間を通っ
てドラムに供給される。また交流電界による現像は現像
効率が高いので、薄い現像剤層によっても十分な濃度の
トナー像が得られる。

第４図に示されるように、本実施例においては、潜像
は画像部V_L（光で照射された明部電位部）も非画像部V_D
（光で照射されなかった暗部電位部）も負電位である
（但し非画像部電位の絶対値が画像部電位の絶対値より
大）。またトナーも負極性に帯電している。ところで、
現像部の電界の方向は交流電界であるので第３図矢印a,
bで示すように感光ドラムと現像スリーブとの間で交互
に繰り返し変化するが、現像スリーブ13側にバイアス電
圧B1の負成分が印加されている位相（第４図においてt1
1で表される）では、これによる電界の方向はｂ方向で
ある。

また、前述した電気抵抗値を有するキャリア粒子に
は、負極性の電荷がスリーブから注入されるので、電界
の方向がｂ方向であるから、キャリア粒子にはｂ方向と
逆向きのａ方向の力が与えられその鎖は全体的にドラム
の方法へ盛り上がるような状態となり、トナーが鎖から
も、スリーブ表面からも離脱しやすくなる。そして現像
スリーブ13及び磁性粒子37の表面上に付着しているトナ
ー38は前述のごとく負極性に帯電しているので、この空
間に形成されているｂ方向の電界によってａ方向の力を
受けて感光ドラム１の明部電位領域に移動する。

さらに、交流電圧B1の正の成分が現像スリーブ13に印
加される位相（第４図においてt21で表される）では、
現像部に形成される電界の方向（矢印ａ）は前記電界の
方向（矢印ｂ）と逆方向である。したがってこのａ方向
の電界によって鎖はｂ方向に力を受けて縮んだ状態で現
像スリーブに接触状態となる。

一方、感光ドラム１上のトナー38は、前述のごとく負
極性に帯電しているので、このａ方向の電界によって矢
印ｂ方向の力を受ける。すなわち、感光ドラム１上のト
ナーの一部は位相t21において現像スリーブ13あるいは
磁性粒子37に逆移動する。

位相t11,t21が交互に繰り返されて現像剤が上記の運
動を繰り返し、そしてスリーブの回転に伴なってスリー
ブとドラム間の間隙が拡大することにより現像が終了す
るが、その時点でドラム上には静電潜像の電位に対応し
た量のトナーが付着残留する。つまりトナー像が形成さ
れる。

なお、実施例では反転現像が行なわれるので、明部電
位V_Lの領域にトナーが付着し、暗部電位V_Dの領域はトナ
ーの実質的に付着しない背景領域となる。また、この実
施例では、第一現像装置によって第一の色のトナーが付
着された明部電位領域に、第二現像装置によって第二の
色のトナーが重ねて付着せしめられる。第一の色のトナ
ーの付着によって、明部電位領域の電位の絶対値は10V
ないし50V程度上昇するが、暗部電位との間の電位差は
十分あるので、第二現像装置で上記のように現像して
も、十分な濃度の第二の色のトナー像が得られる。

いずれにせよ従来装置の問題点であった混色は二色目
以降の現像時に上記のように第一トナー像のトナーがド
ラムからスリーブに逆移動するために生ずるものであ
り、本発明は二色以降の現像時においてこの逆移動を抑
える手法をとっている。第４図において、破線で示され
るのが本発明の二色目以降の現像時にスリーブに印加さ
れるバイアス電圧B2である。

実施例ではバイアス電圧B1とB2の周波数は同じであ
る。第二現像装置、例えば現像装置６のスリーブ14に位
相t12で交流バイアス電圧B2の負成分が印加されると、
現像部の電界の方向はｂ方向であり、したがってトナー
39は矢印ａ方向の力が与えられて、前記と同様にトナー
39は磁性キャリア粒子及びスリーブ表面から離脱してド
ラム１の明部電位領域に移動する。次いでスリーブ14に
位相t22で交流バイアス電圧B2の正成分が印加される
と、現像部の電界が矢印ａ方向の電界となる。しかし、
位相t22でのバイアス電圧B2のピーク値V_P22は、バイア
ス電圧B1の位相t21でのピーク値V_P21よりも小である
（なお、本明細書でピーク値の大小は絶対値での大小を
言う）。したがって、位相t22での現像部での電界（ト
ナーにドラムからスリーブに向う力を与える電界）は弱
く、第一トナー像を形成するトナー38、及びドラムの明
部電位領域に移動したトナー39は、スリーブ14に殆ど移
動して来ない。これによって混色が防止される。

ところで、位相t21,t22の電圧成分はカブリを防止す
る機能を有するものである。したがって、第一バイアス
電圧B1の位相t21でのピーク電圧V_P21よりも、第二バイ
アス電圧B2の位相t22でのピーク電圧V_P22が小さいとい
うことは、ピーク電圧V_P22はピーク電圧V_P21よりもカブ
リ防止機能が弱いということである。しかし、第４図に
示されているように、第一バイアス電圧B1で位相t11の
時間に対する位相t21の時間の割合（t21/t11）よりも、
第二バイアス電圧B2で位相t12の時間に対する位相t22の
時間の割合（t22/t12）の方が大である。つまり位相t22
での電界は相対的に弱いが、位相t22の時間が相対的に
長いので、第二現像装置によるカブリは防止できる。

一方、第二現像装置でトナーをスリーブからドラムに
移動させる位相t12の時間は、前記位相t22の時間を相対
的に長くしたために、相対的に短くなっている。すなわ
ち、トナーをドラムに移動させる時間が短くなったとい
うことは、画像の濃度を十分に得られないということで
ある。しかし、第４図に示されているように第一バイア
スの位相t11におけるピーク電圧V_P11よりも、第二バイ
アスの位相t12におけるピーク電圧V_P12を大にした。つ
まり、位相t12の時間は相対的に短いが、このときの電
界は相対的に強いので、画像部に十分な量のトナーを付
着させることができる。

以上から明らかなように、三色のトナーの重ね現像を
行なう場合は、第三色用に使用する現像装置、例えば現
像装置７のスリーブ15に印加する交流バイアス電圧と、
第二現像装置のスリーブ14に印加する交流バイアス電圧
B2との関係を、前記交流バイアス電圧B2とB1の関係と同
様の関係に設定すればよい。

また、スリーブ15に印加する交流バイアス電圧B3、ス
リーブ16に印加する交流バイアス電圧B4の、ｂ方向の電
界を形成する位相をそれぞれt13,t14、ａ方向の電界を
形成する位相をそれぞれt23,t24とし、交流バイアス電
圧B3の位相t13でのピーク値、位相t23でのピーク値をそ
れぞれV_P13,V_P23とし、交流バイアス電圧B4の位相t14で
のピーク値、位相t24でのピーク値をそれぞれV_P14,V_P24
とすると、第２図の装置で四色のトナーによる現像を行
なう場合は、各バイアス電圧の前記各位相の時間比と、
前記各ピーク電圧を以下のように設定すればよい。

（t21/t11）＜（t22/t12）＜（t23/t13）＜（t24/t1
4） V_P11＜V_P12＜V_P13＜V_P14 V_P21＞V_P22＞V_P23＞V_P24 （なお、電圧ピーク値の大小関係は絶対値での大小関係
である。） 以下に第２図装置による実験例を示す。

［実験例１］ 先ず、現像スリーブの周速は各々210mm/sec、感光ド
ラムの周速は160mm/secとした。

また、現像スリーブには各々直径20mmのステンレス鋼
（SUS 316）スリーブの表面を、＃400番の粒子形状が不
規則な砥粒によりサンドブラスト処理したものを用い、
磁石として各々六極着磁でＮ極、Ｓ極が交互に第２図で
示されるように着磁さされいるものを用いた。各現像ス
リーブと各規制ブレード先端との間隙は350μｍに設定
した。

規制ブレードとしては、各々1.2mm厚の非磁性ステン
レス鋼を用い、磁性キャリア粒子としては表面に極く薄
いシリコーン樹脂コートした平均粒径60〜50μｍの真密
度5.16g/cm³のフェライト（最大磁化60emu/g）を用い
た。

非磁性電気絶縁性トナーとしては、ポリエステル系樹
脂100部に顔料５部程度混入した平均粒径８μｍのもの
を利用した。顔料は青色トナーには銅フタロシアニン系
顔料を、イエロートナーにはジスアゾ系顔料を、マゼン
タトナーにはモノアゾ系顔料を使用した。ブラックトナ
ーには、上記顔料を1:2:1の割合で混合したものを使用
した。各トナーには流動性向上のために、コロイダルシ
リカを0.4％を外添してある。

現像スリーブ上に形成された現像剤層は現像部で300
μｍの厚みである。また磁性キャリアの重量Ｃとトナー
重量Ｔとの関係｛T/（Ｃ＋Ｔ）｝×100は約８〜12％程
度である。トナー38,39のもつ帯電量は約−15μcoul/g
であった。

現像剤は現像部以外で現像スリーブ内の磁極位置で磁
界によって穂立ちして、最大長約0.8〜1.3mm程に穂立っ
た、トナーの付着した磁気ブラシからなる層を形成して
いた。スタート現像剤として磁性粒子270g、トナー30g
とを混合して用いた。

この現像装置を第１図及び第２図に示したカラー画像
形成装置に組み込み、感光ドラム１（有機感光材料製）
と現像スリーブ13の表面との最小間隙を500μｍとし
た。感光ドラムの周速と現像スリーブの周速との比は1:
1.3である。また、現像スリーブへの現像剤の非穂立時
の塗布量Ｍ（g/cm²）は35mg/cm²に設定した。感光ドラ
ムは外径寸法160mmを用いた。感光ドラムはOPCドラムを
用い、暗部電位（非画像部電位）V_Dが−600V、明部電位
（画像電位）V_Lが−250Vの帯電潜像電位とした。バイア
ス電源33はt21/t11＝１、周波数ｆ＝2000Hz、ピーク対
ピーク値V_PP（ピーク間電圧）1800Vの矩形波交流電圧に
−490Vの直流電圧を重畳させた電圧を現像装置５の現像
スリーブ13に印加する。

現像装置６の現像スリーブ14に周波数ｆとピーク対ピ
ーク値V_PPとが現像スリーブ13に印加したバイアス電圧
と同じでt22/t12＝４の矩形波交流電圧に−790Vの直流
電圧を重畳した電圧をバイアス電源34から印加した。潜
像を現像装置5,6で順に現像した結果色むらの無い鮮明
な赤色画像が得られた。また、連続複写の長期使用下に
おいても現像装置６への現像装置５のトナー38の混入が
無く鮮明な画像が維持された。

［実験例２］ 次に実験例１の二つの現像装置5,6を用いた場合に加
えて三つ目の現像装置７を用いて三色重ね現像した結果
を示す。

現像装置５の現像スリーブ13には実験例１で示した交
流電圧を印加した。現像装置６の現像スリーブ14に周波
数ｆとピーク対ピーク値V_PPとが現像スリーブ13に印加
したバイアス電圧と同じでt22/t12＝３の矩形波交流電
圧に−690Vの直流電圧を重畳した交流電圧をバイアス電
源34から印加した。

現像装置７の現像スリーブ15に周波数ｆとピーク対ピ
ーク値V_PPとが現像スリーブ13に印加したバイアス電圧
と同じでt23/t13＝５の矩形波で−840Vの直流電圧を重
畳した交流電圧をバイアス電源35から印加した。

上記設定による実験結果は実験例１と同様に色むらの
無い良好な画像が得られ、また、現像装置6,7へのトナ
ー38,39の混入もほとんど無かった。

種々の実験結果から、重ね現像する場合の交流電圧の
t2/t1値は、現像回数順序にしたがい順次大きくし、か
つ、第二の現像ではt22/t12＝２〜６、第三の現像ではt
23/t13＝３〜10の範囲に保つと混色が防止され良好な画
像が得られることが判明した。

さらに、好ましい例として、実験例1,2に加えて各現
像でのトナーの摩擦帯電量を順次変化させて用いるとさ
らに良好な画像が得られ、現像装置への異色トナー混入
も防止できる。トナーの帯電量はトナー濃度を若干低く
目設定し、例えば上記実験例により現像装置５では磁性
キャリア粒子の重畳Ｃとトナー重量Ｔとの関係である
（T/C＋Ｔ）×100を現像装置５では８％、現像装置６で
は10％、現像装置７では12％と設定すると、それぞれト
ナー38,39,40の摩擦帯電量は各々−23,−18,−15μcoul
/gとなり、現像装置6,7への異色トナー混入を防止でき
た。この理由はトナーの摩擦帯電量を前の現像工程にさ
かのぼる程絶対値において大きく設定してあるため、現
像スリーブから感光ドラムに移動したトナーは感光ドラ
ム上に静電的に強く付着することとなり、後の現像工程
における交流電界のもとでは前の現像工程でドラムに付
着したトナーは容易には後の現像工程の現像スリーブに
戻らないためである。但し、第一トナー38、第二トナー
39は実験例２の場合よりも静電的に強くキャリア粒子や
スリーブ13,14に付着しているため、t11,t12の位相でト
ナーにドラムに向うより強い力を与えるには、スリーブ
13,14に印加するバイアス電圧の重畳直流成分を実験例
２の場合に比べて10〜50V絶対値で大きく設定すること
も好ましい。例えば、スリーブ13に印加する交流バイア
ス電圧の重畳直流電圧成分を−520Vとし、スリーブ14に
印加する交流バイアス電圧の重畳直流電圧成分を−710V
とするとよい。

また、現像に使用しない現像装置は感光ドラムから現
像装置を離したり、スリーブにトナーの飛翔を防止する
電気的バイアスを印加することで不用なトナーが感光ド
ラムに付着しないようにすることができる。

さらに、現像剤としては、一成分現像剤を用いてもよ
い。

画像形成プロセスとしては、上述のモノカラープロセ
スの場合だけでなく、第一回の現像（本実施例において
は現像装置５による現像）終了後転写、クリーニング工
程を行なわずに第一トナー像を担持したドラム１にコロ
ナ放電器72により再度全面帯電を行って、第二回目の画
像露光と現像（本実施例においては現像装置６で現像）
とを行ない、同様に第三、第四回目の帯電・露光・現像
プロセスを行ない、その後四色のトナーから成る画像を
転写紙に一括転写するプロセスを用いてもよい。また、
このようなプロセスにおいては、各画像露光時に色分解
手段や、あるいはマスキング手段を用い、多色画像を形
成できる。

〈第二実施例〉 次に本発明の第二実施例を第５図を用いて説明する。
なお、第一実施例と共通の箇所には同一の符号を付して
説明を省略する。

本実施例では、現像装置間に再帯電手段と像露光手段
を設けて、第一の現像後引き続いて再帯電と第二の像露
光・現像とを行なう。

第一、第二露光ビーム45,46は各々第一、第二画像信
号に対応して画像信号コントローラ（図示せず）から出
力される駆動指令信号に基づいてレーザ光学系によって
発生され、感光ドラム１表面に走査される。このプロセ
スでは感光ドラム１を第一帯電器55で一様に帯電し、上
記第一露光ビーム45を照射して第一の潜像形成を行な
い、感光ドラム１に近接して配置された一成分非磁性現
像剤のブラックトナー50を収容した現像装置51で現像す
る。次いで、第二帯電器56で第一トナー像を担持してい
る感光ドラム面を帯電し、次いで第一トナー像を担持し
ている感光ドラム面に上記第二露光ビーム46を照射して
第二の潜像形成を行ない、感光ドラム１に近接して配置
された一成分非磁性現像剤のレッドトナー60を収容した
現像装置61で現像する。このように帯電・画像露光・現
像の各工程を順に行ない、感光ドラム上に複数色のトナ
ー像を形成して転写材に一括転写するものである。

なお、現像装置51,61内のブラックトナー50、レッド
トナー60はファーブラシ52,62によって現像ローラ54,64
へ供給される。ファーブラシ52,62は現像装置51,61内の
トナーを撹拌するだけでなく現像後の現像ローラ上のト
ナーを掻き乱し、いわゆるゴーストを防止している。

ローラ54,64は矢印方向に回転して現像剤を各現像部
に担持搬送するが、現像部に搬送される現像剤の層厚
は、それぞれ規制ブレード53,63で規制される。ブレー
ド53,63はゴム板や金属板ばね等の弾性ブレードで、そ
れぞれローラ54,64に軽い圧力で当接していて、現像部
に搬送される現像剤の層厚を、ドラム１とローラ54,64
間の間隙よりも薄く規制している。またブレード53,63
は現像剤を各現像ローラ54,64に擦り付けて摩擦帯電さ
せている。

現像ローラ54,64にはそれぞれ現像バイアス電源57,65
が接続され、感光ドラム１と現像ローラ54,64間に交流
電界を形成する。

感光ドラム１と現像ローラ54,64間との間隙を約300μ
ｍ、現像ローラ54,64上のトナー層厚を約40μｍに規制
し、ブラックトナー50を−20μcoul/g、レッドトナー60
を−15μcoul/gに摩擦帯電した。

第一潜像の暗部電位（非画像部電位）V_Dを−600V、明
部電位（画像部電位）V_Lを−250Vに設定し、t21/t11＝
１、周波数1800Hz、ピーク対ピーク値V_PP＝1400Vの矩形
波交流電圧に直流電圧−500Vを重畳したバイアス電圧
を、電源57から現像ローラ54に印加した。

また、第二の潜像の暗部電位を−650V、明部電位を−
280Vに設定し、t22/t12＝４で、周波数とピーク対ピー
ク値とが現像ローラ54に印加したバイアス電圧と同じで
ある矩形波交流電圧に、−800Vの直流電圧を重畳したバ
イアス電圧を、電源65から現像ローラ64に印加した。

本実施例においても前記実施例と同様に色むらの無い
良好な画像が得られ、また、現像装置61へのブラックト
ナー50の混入も無かった。

なお、前記実施例では第一現像装置において、交流電
界によりトナーを現像剤担持部材から像担持体上に転移
させ、次いで像担持体から現像剤担持部材上に逆転移さ
せたがこれは必須ではない。すなわち、位相t21でのピ
ーク電圧を適宜に設定することにより、第一現像装置に
おいても、像担持体上に一旦転移したトナーを現像剤担
持部材に逆転移させないようにすることができる。ただ
し、いずれの場合にも、またどの交流電圧でも、潜像の
明部電位、及び暗部電圧は、ａ方向の電界を形成する電
圧のピーク値（第一ピーク値）と、ｂ方向の電界を形成
する電圧のピーク値（第二ピーク値）との間にある。す
なわち、明部電位と暗部電位との差の絶対値は、バイア
ス電圧の第一ピーク値と第二ピーク値の差の絶対値、す
なわちピーク対ピーク電圧V_PPよりも小である。

また、以上の実施例では各バイアス電圧のピーク対ピ
ーク電圧V_PPが同一であったが、ドラム回転方向に関し
て下流側の現像装置に印加する交流バイアス電圧のピー
ク対ピーク電圧V_PPを、上流側の現像装置に印加する交
流バイアス電圧のピーク対ピーク電圧V_PPよりも小さく
てもよい。

また、以上の実施例では感光ドラム表面上の露光部
（明部電位部）にトナーを付着する反転現像について示
したが、非露光部（暗部電位部）にトナーを付着する正
規現像にも適用できる。正規現像の場合は潜像の極性と
逆極性に帯電したトナーを使用する。

さらにまた、以上の実施例では負極性の静電潜像を現
像したが、本発明では正極性の静電潜像を形成し、これ
を反転現像、または正規現像する画像形成装置にも適用
できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、第一の現像装
置と第二の現像装置におけるバイアス電圧のデューティ
ー及びピーク値を各現像装置毎に調節するので重ね現像
における画像の乱れ及び混色が防止される。さらに、長
期使用下における各現像装置の他色のトナーの混入も防
止することができた。したがって、メンテナンスが簡略
化されるし、コストの安い、高速超小型カラー複写機を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例装置の概略構成を示す断面
図、第２図は第１図装置の像担持体周辺を拡大した断面
図、第３図は第１図装置の像担持体と現像剤担持体の対
向部を拡大した断面図、第４図は第１図装置の現像装置
に接続された電源による交流電圧の波形を示す図、第５
図は本発明の第二実施例装置の概略構成を示す断面図で
ある。 １……像担持体（感光ドラム） ５……第一の現像装置 ６……第二の現像装置 13……第一の現像剤担持体（現像スリーブ） 14……第二の現像剤担持体（現像スリーブ） 33,34……バイアス電圧印加手段（バイアス電源）

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 13/01 G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 13/06 G03G 15/06 - 15/06 102

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一の現像部と第二の現像部を順に通って
   移動する像担持体と、該像担持体の移動方向に沿って該
   像担持体に対向して配設された第一の現像装置及び第二
   の現像装置とを備えた画像形成装置であって、 上記第一の現像装置は、第一の色のトナーを含む第一の
   現像剤を、上記第一の現像部へ搬送して上記像担持体に
   第一のトナー像を形成せしめる第一の現像剤担持体を有
   し、 上記第二の現像装置は、第二の色のトナーを含む第二の
   現像剤を上記第二の現像部へ搬送して、上記第一のトナ
   ー像が担持された像担持体に第二のトナー像を形成せし
   める第二の現像剤担持体を有し、 上記第一の現像剤担持体に第一の現像バイアス電圧を印
   加し、上記第二の現像剤担持体に第二の現像バイアス電
   圧を印加するバイアス電圧印加手段を有する画像形成装
   置において、 上記第一の現像バイアス電圧は、現像剤担持体から像担
   持体に向う方向の力をトナーに与える第一の電界を、時
   間t11の間上記第一の現像部に形成する位相と、 上記第一の電界とは逆向きの第二の電界を時間t21の間
   上記第一の現像部に形成する位相とが繰り返される電圧
   であり、 上記第二の現像バイアス電圧は、上記第一の電界と同方
   向の第三の電界を時間t12の間上記第二の現像部に形成
   する位相と、上記第三の電界とは逆向きの第四の電界を
   時間t22の間上記第二の現像部に形成する位相とが繰り
   返される電圧であり、 上記時間t11に対する上記時間t21の割合よりも上記時間
   t12に対する上記時間t22の割合が大であり、 上記第一の現像バイアス電圧の時間t11内でのピーク値
   よりも上記第二の現像バイアス電圧の時間t12内でのピ
   ーク値が大であり、 上記第一の現像バイアス電圧の時間t21内でのピーク値
   よりも上記第二の現像バイアス電圧の時間t22内でのピ
   ーク値が小である、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】第一の色のトナーと第二の色のトナーの帯
   電特性は同極性であることとする請求項（１）に記載の
   画像形成装置。
3. 【請求項３】第一の現像バイアス電圧の周波数と、第二
   の現像バイアス電圧の周波数は同じに設定されているこ
   ととする請求項（１）または請求項（２）に記載の画像
   形成装置。
4. 【請求項４】第一の現像バイアス電圧のピーク間電圧
   と、第二の現像バイアス電圧のピーク間電圧は同じに設
   定されていることとする請求項（１）ないし請求項
   （３）に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】第二の現像バイアス電圧のピーク間電圧
   は、第一の現像バイアス電圧のピーク間電圧よりも小さ
   く設定されていることとする請求項（１）ないし請求項
   （３）に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】第二の現像装置は、第二の現像部にて、第
   二の現像剤担持体と像担持体との最小間隙よりも第二の
   現像剤の層厚を薄く形成するように規制する手段を有し
   ていることとする請求項（１）ないし請求項（５）に記
   載の画像形成装置。
7. 【請求項７】第二の現像装置には、磁性キャリア粒子を
   含む第二の現像剤と、第二の現像剤担持体内に固設され
   た磁界発生手段とを備えており、該磁界発生手段は、互
   いに極性の異なる隣接した二つの磁極を有し、第一の磁
   極が像担持体と上記第二の現像剤担持体間の最近接位置
   よりも上流側に位置し、第二の磁極が該最近接位置より
   も下流側に位置していることとする請求項（６）に記載
   の画像形成装置。
8. 【請求項８】第二の色のトナーの帯電量は第一の色のト
   ナーの帯電量よりも小であることとする請求項（６）に
   記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】第一のトナー像と第二のトナー像を同一の
   転写材面に同一の時期に転写する転写手段を備えたこと
   とする請求項（６）に記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】第一の現像装置と第二の現像装置は、そ
    れぞれ第一の現像部と第二の現像部にて、それぞれの現
    像剤担持体と像担持体との最小間隙よりもそれぞれの現
    像剤の層厚を薄く形成するように規制する手段を有して
    いることとする請求項（１）ないし請求項（５）に記載
    の画像形成装置。
11. 【請求項１１】第一の現像装置と第二の現像装置には、
    それぞれ磁性キャリア粒子を含む第一、第二の現像剤
    と、それぞれの現像剤担持体内に固設された磁界発生手
    段とをそれぞれ備えており、該それぞれの磁界発生手段
    は、互いに極性の異なる隣接した二つの磁極を有し、第
    一の磁極が像担持体と上記それぞれの現像剤担持体間の
    最近接位置よりも上流側に位置し、第二の磁極が該最近
    接位置よりも下流側に位置していることとする請求項
    （10）に記載の画像形成装置。
12. 【請求項１２】第二の色のトナーの帯電量は第一の色の
    トナーの帯電量よりも小であることとする請求項（10）
    に記載の画像形成装置。
13. 【請求項１３】第一のトナー像と第二のトナー像を同一
    の転写材面に一括して転写する転写手段を有しているこ
    ととする請求項（10）に記載の画像形成装置。