JP2913718B2

JP2913718B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2913718B2
Application number: JP2004557A
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: 1990-01-16
Filing date: 1990-01-16
Publication date: 1999-06-28
Anticipated expiration: 2014-06-28
Also published as: JPH03210577A

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複数のトナー像を形
成する複写機やプリンタ等の画像形成装置に係り、特
に、潜像担持体上に既に形成されているトナー像を乱す
ことなく、画像品質を良好に保つようにした画像形成装
置の改良に関する。

［従来の技術］従来、電子写真法を利用したこの種の画像形成装置が
種々提供されている。

このような画像形成装置としては、例えば潜像形成手
段、潜像担持体、現像手段、転写手段からなる単色ユニ
ットをｎ色分用意して、各々のユニットを転写シートが
移動することにより、単色画像が順次転写されて、最終
的にカラー画像が得られる所謂順次転写法を応用したも
のが知られている。

この種の装置にあっては、画像形成速度が単色画像の
形成速度と同等にすることが可能であるが、装置が極め
て大型化するという問題がある。一方、装置の小型化の
観点から、一個の潜像担持体とこの潜像担持体に圧接し
た転写ドラムを用いて、潜像形成、現像、転写をｎ色分
繰返す所謂重ね転写法を応用したものが知られている
が、画像形成速度が1/nになって遅くなるという問題を
有している。

このような問題を解決する画像形成装置としては重ね
現像法を応用したものがある（特開昭55−73063号公報
参照）。これは、二色カラー画像形成装置の例であっ
て、一つの潜像担持体に、二値若しくは三値の複数の静
電潜像を形成し、これら二値若しくは三値の潜像を有す
る潜像担持体の第一潜像を第一現像手段で現像した後、
引続いて潜像担持体上の第二潜像を第二現像手段で現像
し、最終的に形成されたトナー像を転写シートに同時に
転写させてカラー画像を得るものであり、装置の小型化
と共に画像形成速度も極めて速いので有効である。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このような重ね現像法を用いたものに
おいて、二段目以降の現像工程では、先の現像工程によ
り既に潜像担持体上に担持されたトナー像が二段目以降
の現像手段の現像剤に再度摺接するため、先の現像工程
にて形成されたトナー像が二段目以降の現像工程により
著しく乱れたものになる。従って、重ね現像法を用いた
画像形成装置においては、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
になっている。

このような課題を解決する方法としては、後段の現像
工程を一成分非接触現像法によって行うことも考えられ
るが、一成分非接触現像法にあっては、画質、特に階調
再現静に劣り、この点からはキャリアとトナーとからな
る二成分系現像剤を用いる現像法、通常磁気ブラシ現像
法を使用せざるを得ない。

このような背景下において、本願発明者らは、二成分
系現像剤を用いた磁気ブラシ現像手段を使用して、鋭意
検討した結果、二成分系現像剤に用いるキャリアの密度
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
ことを見出し、二段目以降の現像手段で用いられる二成
分系現像剤として、トナーと密度が4.0g/cm³以下の磁性
キャリアとを混合したものが好ましいことを既に提供し
ている（特願昭61−2727290号）。すなわち、上述した
ような二成分系現像剤を使用すれば、磁性キャリアが低
密度であるため、形成される磁気ブラシそのものが柔ら
かく形成されることになり、その分、磁気ブラシが既に
形成されているトナー像を乱す度合は少なく抑えられる
のである。

ところが、二段目以降の現像工程においては、磁性キ
ャリアが低密度であることから、必然的に、現像手段に
おける現像ロールの磁性キャリアに対する拘束力を充分
大きなものに確保することができず、磁性キャリアが現
像ロールの拘束を破って潜像担持体側へ転移してしまう
という所謂キャリオーバ現象が発生し易くなり、転移し
たキャリアの存在により転写画像中に白抜けが生じた
り、文字画像の周辺が粗れる等画像品質を損うという問
題を生ずる。

この発明は、以上の問題点に着目して為されたもので
あって、既に形成されたトナー像を乱すことなく、上述
したキャリオーバ現象を有効に回避できるようにした画
像形成装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］すなわち、この発明は、第１図（ａ）に示すように、
潜像担持体１と、この潜像担持体１上に複数の潜像を形
成する潜像形成手段２と、形成された潜像をトナーによ
り顕在化する複数の現像手段３（例えば3a,3b）と、各
現像手段３で顕像化された複数のトナー像を転写シート
４に同時に転写する転写手段５とを備え、少なくとも二
段目以降の現像手段3bにおいてトナーと密度が4.0g/cm³
以下の磁性キャリアとからなる二成分系現像剤を用いた
画像形成装置を前提とし、少なくとも二段目以降の現像
手段3bの現像ニップ部後方部位に補助磁石部材６を付設
し、この補助磁石部材６には前段の現像手段3aにて既に
形成されたトナー像を静電吸引する方向の静電界を弱め
るべく補助バイアスVbを印加したものである。

このような技術的手段において、上記潜像担持体１と
しては、潜像形成手段２によって潜像を形成し得るもの
であれば感光体、誘電体等適宜選択して差支えなく、そ
の具体的構成についてもドラム状、ベルト状を問わな
い。

また、潜像手段２についても、潜像担持体１上に所定
レベルの電位からなる潜像を形成し得るものであれば、
潜像担持体１表面を予め帯電しておき、画像に対応した
箇所若しくは非画像部を光若しくはイオンで除電するも
の等適宜選択することができる。

更に、複数の現像手段３については、各潜像に対応し
て現像できるものであれば、使用する現像剤（同色を含
む）、現像方式等適宜選択して差支えないが、二段目以
降の現像手段3bについては、現像性能を良好に保ち且つ
既に形成されたトナー像の掻き取りを有効に防止すると
いう観点から、少なくとも使用現像剤として、トナーと
密度が4g/cm³以下の磁性キリャアを使用することが必要
である。この場合において、上記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。また、二段目以降の現像手段3bに
おいて、既に形成されたトナー像の掻き取りをより確実
に防止するという観点からすれば、現像性能を損わない
範囲で潜像担持体に対する現像ロールの相対回転速度を
下げたり、現像ニップ域に対向する現像ロール部位に反
発磁極を配置する等適宜設計変更することが好ましい。

更にまた、転写手段５としては、静電転写方式や加熱
転写方式を利用したもの等適宜選択して差支えない。

また、上記補助磁石部材６については、キャリオーバ
現象により潜像担持体１側へ移行した磁性キャリアを吸
引する程度の磁界が得られるように、その磁気力や補助
磁石部材６と潜像担持体１との間のギャップを適宜調整
することが必要である。また、補助磁石部材６への補助
バイアスVbとしては、既に形成されたトナー像が静電吸
引力により補助磁石部材６側へ移行しない程度に、既に
形成されたトナー像と補助磁石部材６との間の静電界を
弱めるものであることが必要である。また、上記補助磁
石部材６としては、現像手段３と別異に設けても差支え
ないが、現像手段３のハウジング内に補助磁石部材６を
組込み、キャリオーバした磁性キャリアを効率良く回収
するように設計するることが好ましい。

［作用］上述したような技術的手段によれば、二段目以降の現
像工程において、潜像担持体１上の対応する潜像は所定
の色トナーで現像される。

このとき、上記二段目以降の現像工程ではトナーと密
度が4g/cm³以下の磁性キャリアとからなる二成分系現像
剤が用いられるため、二段目以降の現像工程において
は、先の現像工程で既に形成されたトナー像と現像剤と
の摺接力が小さく抑えられる。

一方、二段目以降の現像工程においては、第１図
（ｂ）に示すように、使用する磁性キャリアＣが低密度
のものであり、現像ロール3Rによる磁性キャリアＣの拘
束力が弱いため、磁性キャリアＣが潜像担持体１側へ転
移するキャリオーバ現象が生ずるが、転移した磁性キャ
リアＣは潜像担持体１から補助磁石部材６側に磁気吸引
される。この場合においては、補助磁石部材６には所定
の補助バイアスVbが印加されているので、既成のトナー
像Ｔを補助磁石部材６側へ静電吸引する方向の静電界Ｓ
は弱まり、既成のトナー像が補助磁石部材６に静電吸引
されることはない。

［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２図は二色カラー複写機にこの発明を適用した一実
施例を示す説明図である。

同図において、11は潜像担持体としての感光ドラム、
12は感光ドラム11を予め帯電する帯電コロトロン、13は
第一の潜像を形成するLEDアレイ、14はプラテン15上の
原稿16を照射する露光ランプ14a、原稿16からの反射光
を感光ドラム11の所定部位へ導く光路形成用の複数のミ
ラー群14b及び感光ドラム11の所定部位へ原稿16からの
光像を結像する結像レンズ14cからなる第二潜像形成用
の光学結像系、17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、18は正極性に帯電さ
れる黒色トナーを用いる磁気ブラシ方式の第二現像器、
19は第二現像器18の現像ニップ域の後方部位に配設され
る補助磁石部材としてのピックアップロール、20は転写
工程前に感光ドラム11上のトナー像の帯電特性を均一に
する転写前コロトロン、21は転写シート22に感光ドラム
11上の各色トナー像を転写する転写コロトロン、23は転
写工程後の複写シート22を感光ドラム11から剥離する剥
離用除電コロトロン、24はクリーニング工程前に感光ド
ラム11の残留電荷を除去する除電コロトロン、25は感光
ドラム11上の残留トナーを除去するクリーナ、26は次の
複写サイクル前において感光ドラム11上の電荷を完全に
除去する除電ランプ、27は複写シート22を格納するシー
ト給送トレイ、28転写工程後の複写シート22にトナー像
を定着する定着器、29は定着工程後の複写済みの複写シ
ート22を排出収容する排出トレイ、30はシート給送トレ
イ27内の複写シート22を転写部位へ所定のタイミングで
送出し、定着器28を経て排出トレイ29へと搬送するシー
ト搬送系である。

この実施例において、上記感光ドラム11としては負帯
電型有機感光層を有し、プロセス速度が160mm/secのも
のを用いた。

また、第一現像器17は、第３図に示すように、ハウジ
ング31内に、非磁性体で形成された回転スリーブ32a及
びこの回転スリーブ32a内に固定的に配設されたマグネ
ットロール32bからなる現像ロール32、現像剤攪拌用の
アジテータ33、攪拌された現像剤を現像ロール32側へ供
給する搬送パドル34、現像ロール32の周囲に供給される
現像剤のトリミングギャップ規制用のトリミングバー35
並びにトリミングバー35で掻き取った現像剤を再度アジ
テータ33側へ戻すミキシングプレート36を格納したもの
である。そして、上記第一現像器17の各パラメータとし
ては、回転スリーブ32a径を50mm、マグネットロール32b
の磁極を６極非対称型とし、その主極の磁力を650ガウ
ス、感光ドラム11と現像ロール32との間のギャップを0.
8mm、トリミングギャップを0.6mm、現像ニップ域に対す
る主極のセット位置のずれを示すマグネットセットアン
グルを＋５°、回転スリーブ32aの速度を400mm/sec、現
像バイアスV1を−450（Ｖ）としたものが用いられる。

そしてまた、この第一現像器17の現像剤としては、ス
チレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体30重量部と
立方体型マグネタイト70重量部とを溶融混練粉砕して得
た平均粒径80μｍのキャリア、スチレン−ｎ−ブチルメ
タクリレート共重合体90重量部と赤色顔料リソールスカ
ルト（BASF社製）10重量部とを溶融混練粉砕後分級して
得た平均粒径12μｍのトナーからなるものが用いられ
る。

更に、第二現像器18は第一現像器17と同様な構成を有
しており、第３図に示すように、ハウジング41内に、回
転スリーブ42a及びマグネットロール42bからなる現像ロ
ール42、現像剤攪拌用のアジテータ43、攪拌された現像
剤を現像ロール42側へ供給する搬送パドル44、現像ロー
ル42の周囲に供給される現像剤のトリミングギャップ規
制用のトリミングバー45、トリミングバー45で掻き取っ
た現像剤を再度アジテータ43側へ戻すミキシングプレー
ト46並びにハウジング41内に黒色トナーを補給するトナ
ーディスペンスオーガ47を格納したものである。

そして、上記第二現像器18の各パラメータとしては、
回転スリーブ42a径を50mm、マグネットロール42bの磁極
を６極非対称反発型とし、その反発主極の磁力を1250ガ
ウス、感光ドラム11と現像ロール42との間のギャップを
0.8mm、トリミングギャップを0.6mm、現像ニップ域に対
する主極のセット位置のずれを示すマグネットセットア
ングルを０°、回転スリーブ42aの速度を160mm/sec、現
像バイアスV1を−250（Ｖ）としたものが用いられる。

そしてまた、この第二現像器18の現像剤としては、平
均粒径100μｍのフェライトキャリア、スチレン−ｎ−
ブチルメタクリレート共重合体90重量部とカーボンブラ
ック９重量部と帯電制御剤１重量部とを溶融混練粉砕後
分級して得た平均粒径10μｍのトナーからなるものが用
いられる。

また、上記ピックアップロール19は、第３図に示すよ
うに、第二現像器18のハウジング41内に格納配置されて
おり、二極対称型の固定マグネット51を回転スリーブ52
の内部に配設したものであって、回転スリーブ52に所定
の補助バイアスVbを印加したものである。そして、この
ピックアップロール19の各パラメータとしては、回転ス
リーブ52径を20mm、上記固定マグネット51の主極を600
ガウス、回転スリーブ52の回転速度を16mm/secとしたも
のが用いられる。尚、符号53はピックアップロール19に
捕集されたキャリアをピックアップロール19から剥離す
るスクレーパである。

次に、この実施例に係る二色カラー複写機の作動につ
いて説明する。

先ず、帯電コロトロン12によって感光ドラム11の表面
を約−600（Ｖ）程度に一様に帯電し［第４図
（ａ）］、次いで、LEDアレイ13によって画像情報に応
じた光照射を行い、感光ドラム11上に第一のネガ潜像Z1
（画像部電位約−50（Ｖ）程度）を形成する［第４図
（ｂ）］。この後、適当な現像バイアスV1（この実施例
では−450（Ｖ））を第一現像器17の現像ロール32に印
加した状態で、上記第一のネガ潜像Z1を負極性の赤色ト
ナーで現像し、第一のトナー像T1（この実施例では約−
100（Ｖ））を形成する［第４図（ｃ）］。

続いて、上記光学結像径14によって感光ドラム11上に
原稿16の画像に対応した第二のポジ潜像Z2（この実施例
では、画像部電位−550（Ｖ）、非画像部電位−150
（Ｖ））を形成した［第４図（ｄ）］後、適当な現像バ
イアスV2（この実施例では−250（Ｖ））を第二現像器1
8の現像ロール42に印加した状態で、第二のポジ潜像Z2
を正極性の黒色トナーで現像し、第二のトナー像T2を形
成する［第４図（ｅ）］。

この後、感光ドラム11上の各トナー像T1,T2の極性を
転写前コロトロン20で揃えた後、転写コロトロン21によ
り転写シート22に各トナー像T1,T2を転写し、所定の定
着工程を経て転写シート22に各トナー像T1,T2を定着す
る。

このような動作過程において、第二現像工程の後工程
としてピックアップロール19によるキャリア捕集工程が
行われる。

今、第３図に示すピックアップロール19と感光ドラム
11との間のギャップδを0.2,0.4,0.6（mm）に設定し、
上記補助バイアスVbを200,100,0,−100,−200（Ｖ）と
変化させて、複写画像上のキャリアの付着度及び第一ト
ナー像のピックアッブロール19への転写量を調べたとこ
ろ、以下の表で示すような結果が得られた。尚、同表に
おいて、上記複写画像上のキャリアの付着度について
は、付着量の少ない良好なものから順にグレード付けを
１ないし５で示し、また、第一トナー像のピックアップ
ロール19への転移量については、目視による判定におい
て転移ありを×、若干転移ありを△、転移なしを○で示
す。

この表によれば、第一トナー像をほとんど乱すことな
く、第二現像剤のキャリアを効率的に回収し得るものと
しては、ギャップδが0.2mmの場合には補助バイアスVb
が−200（Ｖ）程度必要であり、また、ギャップδが0.4
mmの場合には補助バイアスVbが−100（Ｖ）程度必要で
あり、ギャップδが0.6mmの場合には補助バイアスVbを
適宜選定してもほとんど不可能であることが理解され
た。

それゆえ、同表によれば、第一トナー像とピックアッ
プロール19との間においてピックアップロール19の磁界
及び補助バイアスVbによる静電界が作用する条件下、具
体的には第一トナー像とピックアップロール19との間の
ギャップδが極端に大きくならない条件下において、補
助バイアスVbとして、第一トナー像を静電吸引すべき静
電界を弱めるように設定する必要があることが把握され
る。すなわち、ギャップδが極めて小さい場合には、ピ
ックアップロール19の磁気吸引力が大きくなるため、補
助バイアスVbとしては、第一トナー像の静電吸引力が負
に作用する静電界を形成することが必要であり、ギャッ
プδがある程度大きい場合には、ピックアップロール19
の磁気吸引力がそれほど大きくはならないので、補助バ
イアスVbとしては、第一トナー像とピックアップロール
19との間の静電界を略０に形成すればよいのである。

［発明の効果］以上説明したきたように、請求項１ないし３記載の画
像形成装置によれば、二段目以降の現像工程において、
既成のトナー像と磁気ブラシ形成用現像剤との摺接力を
小さく抑え、しかも、既成のトナー像との間の静電界を
弱めながら、潜像担持体側へ転移した低密度磁性キャリ
アを補助磁石部材に磁気吸着させるようにしたので、既
成のトナー像を乱すことなく、キャリオーバ現象に基づ
く画質劣化を回避でき、良好な画像を得ることができ
る。

また、請求項２記載の画像形成装置によれば、補助磁
石部材に磁気吸着した磁性キャリアを現像手段内に回収
することができるので、磁性キャリアを無駄に消費する
事態を防止することができる。

更に、請求項３記載の画像形成装置によれば、各画像
をポジ潜像とネガ潜像とに区別して形成し、各現像手段
によって互いに異なる極性のトナーに対応する潜像をポ
ジ若しくはネガ現像するようにしたので、第二の現像工
程において、既成の第一トナー像と第二のトナー像とが
混入し合う事態を有効に回避することができ、その分、
二系統の画像品質をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明に係る画像形成装置の概略構成
を示す説明図、第１図（ｂ）はその作用説明図、第２図
は二色カラー複写機にこの発明を適用した一実施例を示
す説明図、第３図はその要部詳細図、第４図（ａ）ない
し（ｅ）は実施例に係る二色カラー複写機の画像形成工
程を示す説明図である。［符号の説明］ Vb…補助バイアス１…潜像担持体２…潜像形成手段３（3a,3b）…現像手段４…転写シート５…転写手段６…補助磁石部材 11…感光ドラム（潜像担持体） 12…帯電コロトロン（潜像形成手段） 13…LEDアレイ（潜像形成手段） 14…光学結像系（潜像形成手段） 17…第一現像器（現像手段） 18…第二現像器（現像手段） 19…ピックアップロール（補助磁石部材） 21…転写コロトロン（転写手段） 22…複写シート（複写シート）

───────────────────────────────────────────────────── 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63−127260（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−101162（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−125247（ＪＰ，Ｕ) (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（１）と、この潜像担持体
（１）上に複数の潜像を形成する潜像形成手段（２）
と、形成された潜像をトナーにより顕在化する複数の現
像手段（3;3a,3b）と、各現像手段（3;3a,3b）で顕像化
された複数のトナー像を転写シート（４）に同時に転写
する転写手段（５）とを備え、少なくとも二段目以降の
現像手段（3;3b）においてトナーと密度が4.0g/cm³以下
の磁性キャリアとからなる二成分系現像剤を用いた画像
形成装置において、少なくとも二段目以降の現像手段（3;3b）の現像ニップ
部後方部位には潜像担持体（１）から離間する補助磁石
部材（６）を配設し、この補助磁石部材（６）には前段の現像手段（3;3a）に
て既に形成されたトナー像を静電吸引する方向の静電界
を弱めるべく補助バイアス（Vb）を印加したことを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２】請求項１記載のものにおいて、補助磁石部
材（６）が対応する現像手段（3;3b）のハウジング内に
組込まれていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】二系統の画像を形成する請求項１記載のも
のにおいて、二つの潜像の一方がポジ潜像で、他方がネ
ガ潜像であり、二つの現像手段（3;3a,3b）は互いに異
なる磁性のトナーにて対応する潜像をポジ若しくはネガ
現像するものであることを特徴とする画像形成装置。