JP3328955B2 - 多色記録方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真方式を採用
した多色記録方法及びその装置に係り、特に、感光体等
の潜像担持体上に複数の色系統のトナー像を形成し、各
色系統のトナー像を転写媒体に一括転写するタイプの画
像品質を改善してなる多色記録方法及びその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式を採用した多色記
録方法にあっては、感光体等の潜像担持体上に形成され
た複数の静電潜像を複数の現像器にて夫々の色系統でト
ナー現像し、その後、潜像担持体上の各色系統のトナー
像を一括して記録紙上に転写するものが知られている。
この種の多色記録方法においては、潜像担持体表面に現
像剤を接触させて静電潜像を顕像化する、現像性能の高
い所謂二成分磁気ブラシを使用したものが多数提案され
ている。しかし、この方法は、二成分磁気ブラシが最初
に形成されたトナー像に接触する関係から、当該最初の
トナー像の破壊を防止する目的で、潜像形成方法、第二
以降の現像方法及び現像剤に種々の工夫がなされてい
る。

【０００３】このような観点からなされた多色記録方法
としては、例えば特開平１−２８７５８１号公報所載の
ものが挙げられる。これは、感光体等の潜像担持体上に
第一の画像に対応する第一の潜像を形成し、一方の極性
に帯電された第一のトナーで第一の潜像を例えば反転現
像することにより第一のトナー像を形成する第一トナー
像形成工程と、潜像担持体上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第二のトナ
ーで第二の潜像を正規現像することにより第二のトナー
像を形成する第二トナー像形成工程と、潜像担持体上に
形成された各トナー像を記録紙側へ一括転写させる転写
処理工程とを備えたものであるが、第二トナー像形成工
程においては、第一トナー像表面電位が第二潜像の背景
部電位よりも相対的に低くなるように電位差を設け、第
一のトナー像が抱き込み保持されるような電場を形成す
ることにより、第二の潜像を現像する際の第一のトナー
像の乱れを低減させるようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の多色記録方法にあっては、確かに第一のトナ
ー像の乱れは低減される効果を奏するが、いずれにして
も、第二トナー像形成工程においては、第二現像工程の
現像ブラシが第一トナー像に摺擦するため、その機械的
摺擦力に起因する第一トナー像の像乱れは回避し得ず、
像乱れを回避する手段としては未だ不十分であった。

【０００５】一方、現像方法として、感光体等の潜像担
持体と現像ロール上の現像磁気ブラシとを非接触状態と
し、現像ロールに交流成分が含まれる現像バイアスを印
加することにより、潜像担持体上の静電潜像を現像する
技術が既に知られている（特開昭５６−１４４４５２号
公報参照）。

【０００６】そこで、本発明者らは、上述した多色記録
方法に特開昭５６−１４４４５２号公報所載の非接触現
像法を適用することを検討した結果、確かに現像磁気ブ
ラシによる機械的摺擦力が作用しないため、第一トナー
像の像乱れは発生しないものの、画像としては（特に第
一トナー像部分）色濁りのある不十分な品質しか得られ
なかった。

【０００７】上述した色濁り現象の原因を追求したとこ
ろ、第一トナー像中に多くのキャリアが付着しているこ
とが確認され、このキャリア付着によって第一トナー像
に色濁りが生じていることが判明した。そこで、本発明
者らは、非接触現像における第一トナー像中へのキャリ
ア粒子の付着に関し、種々の検討を実施した。その結
果、非接触型現像においては、細線再現性等の観点より
感光体等の潜像担持体と現像ロールとの間隙を大体０．
５ｍｍ程度に設定する必要があり、この状態で、現像ロ
ール上の現像磁気ブラシと潜像担持体表面とを非接触に
するには、現像磁気ブラシの厚みを０．３ｍｍから０．
４ｍｍに設定せざるを得ず、結果として、現像ロール上
に搬送される現像剤の絶対量は極めて限られたものに過
ぎない。しかしながら、潜像担持体上の潜像の現像に際
しては、充分な画像濃度を得る上で一定のトナー量が必
要であり、通常、現像ロール上の現像剤中のトナーが殆
ど消費されていた。

【０００８】このとき、現像ロール上のキャリア粒子の
周囲に担持されていたトナー粒子の大部分が現像に供さ
れることになり、現像ロール上に残留するキャリア粒子
には現像に供されたトナー粒子が保持していた電荷量と
略同等の逆電荷（以下、空間電荷という）が形成される
が、残留キャリア粒子はトナー粒子が担持されない裸状
態になってしまうため、必然的にキャリア粒子の空間電
荷量が極めて大きなものになってしまう。このため、上
記空間電荷量の多いキャリア粒子が第一トナー画像と第
二現像バイアス電位差によって形成される電界によって
潜像担持体上の第一トナー像部分に付着することが判明
した。特に、上述した特開平１−２８７５８１号公報所
載の多色記録方法にあっては、第一トナー像表面電位が
第二潜像の背景部電位より相対的に低くなるように電位
差を設け、かつ、第二トナー像形成時のカブリを抑制す
るため背景部電位と第二現像バイアス電位に電位差を設
けるため、結果として第一トナー像表面電位と第二現像
バイアス電位差が他の部分よりも大きくなり、第一トナ
ー像中に第二現像剤中のキャリア粒子が付着し易く、色
濁りが発生する（画像品質が低下する）という技術的課
題は深刻である。

【０００９】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ためになされたものであって、先に形成されたトナー像
に対するキャリア粒子の付着現象をなくし、もって、高
品質な多色画像を得るようにした新規な多色記録方法及
びその装置を提供するものである。

【００１０】すなわち、この発明は、図１に示すよう
に、潜像担持体１上に複数、二つの静電潜像Ｚ（Ｚ１，
Ｚ２）を順次形成し、形成された各静電潜像Ｚ（Ｚ１，
Ｚ２）を対応する色系統のトナーＴにて順次現像した
後、潜像担持体１上に形成された複数の色系統のトナー
像を転写媒体６に一括転写するようにした多色記録方法
を前提とし、二番目以降の現像工程は、現像ロール４ａ
上にトナーＴ及び磁性キャリアＣから成る二成分現像剤
Ｇを担持搬送させ、現像ロール４ａに現像バイアスを印
加することにより、潜像担持体１表面と現像ロール４ａ
上に担持された二成分現像剤Ｇとを非接触状態に保持し
たまま潜像担持体１上の静電潜像Ｚ２をトナー現像する
ものであり、現像ロール４ａ上に担持される二成分現像
剤Ｇのトナー搬送量Ｍｔに対する静電潜像Ｚ２へ付着す
るトナー量Ｄｔの比を０．１〜０．３の範囲（現像ロー
ル４ａ上に担持された二成分現像剤Ｇ中の磁性キャリア
Ｃに残留する空間電荷量Ｑが潜像担持体１側に磁性キャ
リアＣを転移させないキャリア非転移レベルＬ内に収ま
る範囲に相当）に規定したことを特徴とするものであ
る。

【００１１】この方法発明を具現化する装置発明は、図
１に示すように、静電潜像Ｚが担持される潜像担持体１
と、この潜像担持体１上に複数、例えば二つの色系統の
静電潜像Ｚ（Ｚ１，Ｚ２）を形成する潜像形成手段２
と、この潜像形成手段２にて形成された最初の静電潜像
Ｚ１を現像する前段側現像手段３と、上記潜像担持体１
上に形成された二番目以降の静電潜像Ｚ２を夫々現像
し、現像バイアスが印加される現像ロール４ａ上にトナ
ーＴ及び磁性キャリアＣから成る二成分現像剤Ｇを担持
させ、潜像担持体１に対して二成分現像剤Ｇによる磁気
ブラシを非接触状態に保持すると共に、現像ロール４ａ
上に担持される二成分現像剤Ｇのトナー搬送量Ｍｔに対
する静電潜像Ｚ２へ付着するトナー量Ｄｔの比を０．１
〜０．３の範囲（現像ロール４ａ上に担持された二成分
現像剤Ｇ中の磁性キャリアＣに残留する空間電荷量Ｑが
潜像担持体１側に磁性キャリアＣを転移させないキャリ
ア非転移レベルＬ内に収まる範囲に相当）に規定した後
段側現像手段４と、潜像担持体１上に形成された複数の
色系統のトナー像を転写媒体６に一括転写する転写処理
手段５とを備えたことを特徴とするものである。

【００１２】このような技術的手段において、潜像担持
体１としては、感光体、誘電体等静電潜像を担持し得る
ものであれば適宜選定することができ、また、形状につ
いてもドラム状、ベルト状を問わない。また、潜像形成
手段２としては、各色系統毎に個別に設けてもよいし、
一つのものを共用する構成でもよいし、一部の要素を共
用して個々的に設けるようにする等適宜設計変更して差
し支えない。また、形成される静電潜像としては、光に
よるものでもよいし、イオン流によるものでも差し支え
なく、潜像担持体１の表面電位の画像部電位と背景部電
位との間に画像濃度が充分に得られる程度の電位差を形
成するようにすればよい。更に、前段側現像手段３につ
いては、基本的に現像性能のみを考慮して任意に選定し
て差し支えないが、後段側現像手段４については後述す
るように各種条件を考慮した上で選定することが必要で
ある。更にまた、転写処理手段５としては、潜像担持体
１上に形成されたトナー像を転写媒体６側へ転写させる
ものであれば適宜設計変更して差し支えなく、例えば各
色系統のトナー像の極性が相違する場合に、両トナー像
の極性を揃えるような処理をも含むものである。

【００１３】また、この発明に係る画像形成プロセスと
しては、複数の色系統の潜像を夫々形成し、夫々の潜像
を順次現像するものであれば、総ての潜像をネガ潜像
（画像部電位が背景部電位よりも相対的に低い潜像：以
下同様）として形成してそれらを反転現像するようにし
てもよいし、ネガ潜像、ポジ潜像（画像部電位が背景部
電位よりも相対的に高い潜像：以下同様）を夫々設け、
各潜像を反転若しくは正規現像するようにしてもよい。
特に、二色画像形成プロセスにおいては、再帯電工程が
不要で、かつ、第一トナー像の像乱れを極力少なくする
という観点から、潜像担持体１に第一の画像に対応する
第一の潜像Ｚ１を形成し、一方の極性に帯電された第一
のトナーＴで前記第一の潜像Ｚ１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が担持さ
れた潜像担持体１に第二の画像に対応する第二の潜像Ｚ
２を第一トナー像の表面電位及び第二の潜像Ｚ２の背景
部電位間に電位差が生成されるように形成し、他方の極
性に帯電された第二のトナーＴで前記第二の潜像Ｚ２に
対し正規現像及び反転現像のいずれか他方を現像バイア
ス印加方式にて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６に両トナー像を一括転写す
る転写処理工程とを備えたものが好ましい。

【００１４】次に、後段側現像手段４に関する技術的留
意事項について述べる。先ず、後段側現像手段４におい
ては、現像ロール４ａ上に担持される二成分現像剤Ｇの
トナー搬送量Ｍｔに対する静電潜像Ｚへ付着するトナー
量Ｄｔの比が０．３以下であれば磁性キャリアＣの転移
現象が殆ど見られないことが実験的に確認されており、
また、Ｄｔ／Ｍｔが０．１未満になると、潜像担持体１
側へのトナー供給量が不足し、充分な画像濃度が得難く
なるため、充分な画像濃度を確保するという観点からす
れば、Ｄｔ／Ｍｔが０．１以上であることが好ましい。

【００１５】また、非接触現像を実現する上で、現像ロ
ール４ａに所定の現像バイアスを印加し、現像ロール４
ａと潜像担持体１上の潜像との間に静電誘引力を生成さ
せる必要があるが、非接触現像性を良好に保つという観
点からすれば、現像ロール４ａに対して交流成分が含ま
れる現像バイアスを印加することが好ましい。

【００１６】更に、画像濃度の調整に関しては各種方法
があり、例えば、トナー搬送量Ｍｔの絶対量を例えばキ
ャリアＣ粒子径あるいはトナーＴ濃度（現像剤中のキャ
リア量に対するトナー量の比）を制御することにより画
像濃度を調整するようにしたり、また、潜像担持体１速
度に対する現像ロールの速度比を制御することにより画
像濃度を調整するようにしたり、更には、潜像電位ある
いは潜像担持体１と現像ロール４ａ間隙の調整あるいは
現像バイアス電圧の制御による現像電界強度の制御によ
って画像濃度を調整するようにしてもよい。

【００１７】更にまた、キャリア粒子に対する空間電荷
の形成についてはキャリアＣの抵抗値に依存する傾向が
ある。キャリアＣの絶縁性が高いと（１０⁴Ｖ／ｃｍの
電界強度で、１０¹⁵〜１０¹⁶Ω・ｃｍ）、トナー粒子の
剥離に対し逆極性の電荷が誘起され、その表面および内
部に蓄積されやすい。一方、キャリアＣの絶縁性が低い
と（１０⁴Ｖ／ｃｍの電界強度で、１０⁹〜１０¹²Ω・ｃ
ｍ）、トナー粒子の剥離に伴い誘起された電荷が導電性
部材（例えば現像ロール表面）を介してリークし、キャ
リアＣ表面および内部への電荷の蓄積が起こりにくくな
る。従って、キャリア粒子に対する空間電荷量の制御
は、その抵抗値の制御あるいは外添剤（導電性微粒子）
添加等にても調整可能である。また、キャリア粒子の付
着は現像ロール４ａの現像ニップに対応する磁極４ｂの
磁束密度にも大きく依存し、従って、層形成に層厚むら
等の悪影響を与えない範囲で磁束密度、着磁幅等の制御
にても調整可能である。更には、キャリア粒子のうち、
１０μｍ以下の微粉粒子を除去し、粒度分布をシャープ
に制御することによっても調整可能である。

【００１８】また、現像能力を向上させるという観点か
らすれば、現像ロール４ａ上において低い磁気ブラシ層
厚で高いトナー搬送量Ｍｔを得ることが必要であり、例
えば現像剤物性あるいは現像ロール構成が重要な要素に
なり得る。ここで、現像剤物性による具体的手段として
は、例えば、磁性キャリアＣの粒径を充分小さいもの
（２０〜５０μｍ程度）にし、磁性キャリアＣの実質的
なトナー担持表面積を拡大するようにしたり、あるい
は、磁性キャリアＣの密度を充分小さいもの（４．０ｇ
／ｃｍ³以下）にし、均一で且つ密な薄層形成が可能に
なるようにする等適宜選定することができる。そして、
磁性キャリアＣ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
ャリア等適宜選定することができるが、磁性粉分散型樹
脂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。尚、現像剤物性は均一且つ高密度な薄
層磁気ブラシを形成する上でも非常に重要な要素であ
る。

【００１９】一方、現像ロール４ａ構成による具体的手
段としては、例えば、潜像担持体１と現像ロール４ａと
の間の現像ニップ領域に現像ロール４ａ内の磁極４ｂを
対向配置すると、垂直磁界に沿って磁気ブラシが配列し
て穂立ち長が高くなるため、層厚規制板と現像ロール４
ａとの間隙を予め狭く設定しなければならず、その分、
トナー搬送量が減少するが、潜像担持体１と現像ロール
４ａとの間の現像ニップ領域に、現像ロール４ａ内の一
対の磁極４ｂ間領域を対向配置すれば、現像ニップ領域
には水平磁界成分が作用がする分、磁気ブラシチェーン
を寝かせた状態で現像に供することが可能になり、トナ
ー搬送量を増大させることが可能になるのである。尚、
薄層磁気ブラシ形成の他の制御因子としては磁束密度、
磁角（現像ニップ領域に対向し、極性が異なり且つ隣接
する二つの磁極と現像ロール４ａ中心を結ぶ線のなす角
度）等がある。

【００２０】

【作用】上述したような技術的手段によれば、図１の多
色記録装置（図示の例では２色）において、先ず、潜像
形成手段２が潜像担持体１上に第一の静電潜像Ｚ１を形
成し、前段側現像手段３が当該静電潜像Ｚ１を現像し、
第一のトナー像を形成する。次いで、潜像形成手段２が
潜像担持体１上に第二の静電潜像Ｚ２を形成し、後段側
現像手段４が当該静電潜像Ｚ２を現像し、第二のトナー
像を形成する。しかる後、転写処理手段５が潜像担持体
１上の両トナー像を転写媒体６側に一括転写する。

【００２１】このような画像形成プロセスにおいて第二
の静電潜像Ｚ２の現像プロセスに着目する。今、静電潜
像Ｚ２の現像プロセスにおいて、現像ニップ領域に搬送
される現像剤Ｇ中のトナー量（トナー搬送量）Ｍｔに対
して、潜像に付着するトナー量（現像重量）Ｄｔの比
（Ｄｔ／Ｍｔ）を制御すると、現像剤Ｇ中のキャリアＣ
に残留する空間電荷量Ｑが変化し、第一のトナー像に対
するキャリアＣの付着性が変わってくる。すなわち、上
記（Ｄｔ／Ｍｔ）の値が大きくなると、画像濃度は高く
なるものの第一トナー像に付着するキャリア粒子量も増
加し、逆に、上記（Ｄｔ／Ｍｔ）の値が小さくなると、
第一のトナー像に付着するキャリア粒子量は減少する。
従って、現像剤Ｇ中のキャリアＣに残留する空間電荷量
Ｑがキャリア非転移レベルＬ（キャリアＣが潜像担持体
１側に転移しないレベル、言い換えれば、空間電荷量Ｑ
に基づくキャリアＣに作用する静電誘引力が現像ロール
４ａ側でのキャリア拘束力を超えないレベル）内に収ま
るように、上記（Ｄｔ／Ｍｔ）の値を設定すれば、キャ
リアＣが第一トナー像に付着する現象は抑えられること
になる。但し、上記（Ｄｔ／Ｍｔ）の値が小さくなる
と、現像に供されるトナー量Ｄｔが減少する分、画像濃
度が低下する傾向にあるが、トナー搬送量Ｍｔそのもの
を増加させることにより、画像濃度を所定レベルに維持
することは容易に実現し得る。

【００２２】尚、この発明において、前段側現像手段３
の現像プロセスに後段側現像手段４の現像プロセスを適
用してもよい。このとき、第一トナー像形成時において
例えば高周波数のライン画像を形成するような場合、ラ
イン画像のエッジ部分にフリンジ電場が形成され、当該
フリンジ電場に基づく電界に沿ってキャリアに静電誘引
力が作用するが、キャリア粒子付着抑制効果が働き、キ
ャリアの付着現象は有効に回避される。

【００２３】

【実施例】以下、添付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。 ◎実施例１ 図２はこの発明に係る多色記録装置の一実施例を示す。
同図において、４５は負帯電感光体、４６は感光体４５
を予め帯電する帯電器、４７，４８は半導体レーザより
構成されるＲＯＳ［Raster Output Scannorの略］（光
書き込み装置：分解能４００スポットパーインチ）、４
９は接触型の二成分カラー磁気ブラシ現像装置、５０は
この発明が適用された非接触型の二成分モノクロ磁気ブ
ラシ現像装置、５１は感光体４５に形成された二色のト
ナー画像の帯電極性を揃えるための転写前帯電器、５３
は感光体４５上に形成された二色のトナー画像を記録紙
５２上に転写するための転写帯電器、５４は感光体４５
から記録紙５２を剥離するための剥離帯電器、５５は感
光体４５上に残留したトナーを掻きとる為のクリーナ、
５６は感光体４５の残留電荷を除電するための除電ラン
プである。

【００２４】図３はこの実施例に係る多色記録装置の作
像プロセスを示す。同図において、帯電工程ａにて感光
体表面を一様に帯電し（初期帯電々位Ｖ_{DD P}）、第一露
光工程ｂにて原稿情報に対応した第一の潜像（原稿の画
像部電位をＶ_L1、非画像部電位Ｖ_H1とする）を形成後、
第一現像工程ｃにて反転現像（現像バイアス電位Ｖ_B1）
にて第一の潜像の画像部を現像する。次いで、第二露光
工程ｄにて原稿の他の情報に対応した第二の潜像（原稿
の画像部電位をＶ_H2、非画像部電位Ｖ_L2とする）を形成
後、第一現像工程とはトナー帯電極性及び色の異なる第
二現像工程ｅ（現像バイアス電位Ｖ_B2）にて第二の潜像
の画像部を正規現像する。この結果、感光体上には二つ
の色の異なるトナー画像が形成される。ここで、上記作
像プロセスにおいて、第二露光工程ｄにて第一露光工程
ｂよりも弱い露光レベルにて光照射することにより、第
二非画像部電位Ｖ_L2よりも第一トナー画像部電位Ｖ_TN1
を絶対値で低くし、所謂井戸電位を形成する。この井戸
電位により第一トナー画像は潜像電場によって感光体側
に押しつけられる結果、第二現像工程ｅでの現像バイア
スとの間の電界に対し横方向への移動が発生しにくくな
る。

【００２５】図４はこの実施例に係る非接触型の二成分
モノクロ磁気ブラシ現像装置の概略構成を示す。同図に
おいて、非接触型の二成分モノクロ磁気ブラシ現像装置
５０は、表面の平均粗さが１０〜５０μｍの回動可能な
非磁性スリーブ１４１内に磁石ロール１４２が固定配置
された現像ロール１４０、上記スリーブ１４１と一定間
隙を保持して配設される非磁性部材より成る現像剤層厚
規制部材１４３、パドル１４４及びオーガ１４５を主要
構成部品として構成される。

【００２６】より具体的に述べると、磁石ロール１４２
は、図５に示すように、現像ニップ領域に対応する部位
にＳ１磁極とＮ１磁極との略中央部を現像磁極として設
定し、現像ニップ領域通過後の現像剤Ｇをスリーブ１４
１上から剥がす為のピックオフ磁極Ｓ２、Ｓ３及び現像
剤Ｇの薄層を形成する為のトリミング磁極Ｎ２を基本磁
極とする着磁パターンより成る。また、現像剤層厚規制
部材１４３はトリミング磁極Ｎ２に対向して微小間隙を
維持して配設される。尚、パドル１４４はピックオフ磁
極Ｓ２、Ｓ３によりスリーブ１４１より剥離された現像
剤Ｇをオーガ１４５側に送り出す機能を有する。又、オ
ーガ１４５は剥離された現像剤Ｇの撹拌並びにトナーホ
ッパ（図示せず）より供給されるトナーと現像ハウジン
グ１４６内の現像剤Ｇとを撹拌する機能を有する。

【００２７】この実施例において以下の実験を行った。
図３の作像プロセスにおいて、第一トナー像の形成工程
及び第二潜像形成を同一条件とし、第二現像工程での現
像パラメータを適宜変えて第二トナー像を形成し、第一
画像（ソリッド画像）中のキャリア粒子の面積率を画像
解析装置（ＬＵＺＥＸ−５０００^R）にて測定した。

【００２８】また、実験を行うに際し、 ●感光体ドラム 有機系感光体（負帯電型） ドラム外径８４ｍｍ ●プロセス速度 １６０ｍｍ／ｓｅｃ ●第一の現像剤 ・二成分系（負帯電の赤色トナー） ・キャリア 平均粒径１００μｍのフェライト系キャリア ・赤色トナー スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体９２部と
赤色顔料リソーンスカルト（ＢＡＳＦ）８部と、帯電制
御剤（Ｅ−８４、オリエント化学社製）２部とを混合し
溶融混練後、平均粒径１２μｍに微粉砕したもので、キ
ャリアに対し負極性に帯電する。 ●第二の現像剤 ・二成分系（正帯電の黒色トナー） ・キャリア スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体３５部と
マグネタイト６５部を混合し溶融混練後、微粉砕した磁
性粉分散型のもので平均粒径４５μｍ、密度２．２ｇ／
ｃｍ³のもの。 ・黒色トナー スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体９２部と
カーボンブラック＃４０００（三菱化成社製）８部と、
帯電制御剤（ポントロンＰ−５１、オリエント化学社
製）２部とを混合し溶融混練後、平均粒径１２μｍに微
粉砕したもので、キャリアに対し正極性に帯電する。 ●第一の現像器のパラメータ ・トリミングギャップ（ＴＧ：現像ロールと現像剤層厚
規制板間隙）０．５５ｍｍ ・ドラム・ロール・スペーシング（ＤＲＳ：感光体と現
像ロール間隙）０．６ｍｍ ・マグネットセッティングアングル（ＭＳＡ：現像ニッ
プ域に対する磁極の主極セット位置のずれ角度） ＋５
度 ・現像スリーブ外径 ２０ｍｍ ・現像スリーブ回転速度 ４８０ｍｍ／ｓｅｃ ・現像スリーブ回転方向 Ｗｉｔｈ（感光体と同方向） ・現像主極磁束密度 ７５０ガウス ●第二の現像器のパラメータ ・ＤＲＳ ０．５ｍｍ ・ＭＳＡ ＋５度 ・現像スリーブ外径 ２０ｍｍ ・現像スリーブ回転方向 Ｗｉｔｈ ・現像主極（Ｓ１）磁束密度 ８５０ガウス ●転写前帯電器への印加電圧 ＤＣ−５．０ＫＶ ●転写帯電器への印加電圧 ＡＣ４００Ｈｚ、Ｖｐ−ｐ
８．５ＫＶ、ＤＣ＋２．５ＫＶ を共通条件とした。また、図３のｄに示される、第二潜
像形成後の電位条件は、第一トナー画像部電位Ｖ_TN1を
−１００Ｖ、第二画像部電位Ｖ_H2を−６８０Ｖ、第二非
画像部電位Ｖ_L2を−２５０Ｖにそれぞれ設定した。第二
現像工程での変更パラメータとして、ＴＧを変えること
により現像ロール上現像剤の搬送量を変化させ、第二現
像バイアス電位Ｖ_B2を−３００Ｖとし、現像スリーブ回
転速度４８０ｍｍ／ｓｅｃ、現像剤中のトナー濃度１０
％にて評価を実施した。結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】また、実施例１の性能を評価する上で、現
像ロール１４０として図６に示すような着磁パターン
（現像ニップ部位に現像磁極Ｓ１を対向配置し、他の磁
極Ｎ１，Ｎ２，Ｓ２，Ｓ３を夫々図６の位置関係に配置
したもの）のもので、他の条件が実施例１と同様な比較
例を用い、実施例１と同様な実験を行った。結果を表２
に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】表１、表２において、搬送量は現像ロール
上の単位面積当たりの現像剤重量を、穂立長は光切断顕
微鏡にて現像ロール１４０の現像磁極（実施例１では、
Ｓ１磁極とＮ１磁極との略中央部、比較例では、現像主
極Ｓ１部分）上の現像剤穂立長を測定し、供給トナー量
は現像スリーブ回転速度とトナー濃度から計算で求め、
第二トナー画像重量は感光体上の単位面積当たりのトナ
ー重量を測定し、転移効率は第二トナー画像重量に対す
る供給トナー量の比を計算から求めそれぞれ示す。キャ
リア付着率については色濁りの評価から１．０％以下を
許容限界とした。

【００３３】表１、表２によれば、比較例（現像ロール
の現像主極を現像ニップ領域に対向させる方式）にあっ
ては、転移効率がかなり高く、転移効率が高いほどキャ
リア付着が多いことが確認された。このため、キャリア
付着を下げるには転移効率を下げることが効果的である
ことが理解されるが、転移効率を更に下げようとする
と、現像に供されるトナー量そのものが不足してしま
い、画像濃度が極端に低下してしまう現象が確認され
た。尚、比較例において転移効率が高いのは、以下の事
情によるものと思料される。すなわち、通常非接触現像
においては、感光体と現像ロールの間隙を細線再現性の
観点から０．５ｍｍ程度に設定するため、現像剤規制板
とスリーブとの間隙を０．３〜０．４ｍｍに設定し、現
像主極Ｓ１上での現像剤穂立ち長が０．３〜０．４ｍｍ
になるよう調整する。この結果、現像ロール上の現像剤
搬送量は５〜１０ｍｇ／ｃｍ²となり、一方、感光体上
の現像トナー重量は充分な画像濃度を確保するためには
約１ｍｇ／ｃｍ²程度必要であることから、現像剤中の
トナー濃度及び現像ロールの感光体に対する速度比を考
慮しても現像時には、現像剤中のトナーの殆どが消費さ
れてしまい、残された現像剤中のキャリアには高いトナ
ー電荷とは逆極性の電荷（空間電荷）が発生する。この
ため、トナー電荷とは逆極性の電荷を有するキャリアは
前述の第二現像バイアス電位と第一トナー画像部電位と
の電位差に対し現像されてしまうのである。

【００３４】これに対し、実施例１にあっては、現像磁
極設定をＳ１とＮ１磁極の略中央とすることにより比較
例に比べ同一の穂立長でより多くの搬送量が得られるこ
とが確認された。すなわち、非接触現像においては、同
一のＴＧで現像主極を磁極間設定にすることにより、磁
極上設定よりも高い搬送量が得られ、画像濃度確保及び
キャリア付着に対し効果的であることが判明した。ま
た、転移効率を２０％近傍とすることでキャリア付着が
低くなり許容レベルに達成する結果を得た。

【００３５】尚、この実施例で用いられた作像プロセス
に限定されるものではなく、例えば図７に示すような作
像プロセスを採用しても差し支えない。すなわち、図７
においては、帯電工程ａ’にて感光体表面を一様に帯電
し（初期帯電々位Ｖ_DDP'）、第一露光工程ｂ’にて原稿
情報に対応した第一の潜像（原稿の画像部電位を
Ｖ_H1'、非画像部電位Ｖ_L1'とする）を形成後、第一現像
工程ｃ’にて正規現像（現像バイアス電位Ｖ_B1'）にて
第一の潜像の画像部を現像する。次いで第一のトナー像
の極性を変えずに且つ第一のトナー像電位より絶対値で
低いレベルまで感光体を再帯電したのち（図示せず）、
第二露光工程ｄ’にて原稿の他の情報に対応した第二の
潜像（原稿の画像部電位をＶ_L2'、非画像部電位Ｖ_H2'と
する）を形成後、第一現像工程とはトナー帯電極性及び
色の異なる第二現像工程ｅ’（現像バイアス電位
Ｖ_B2'）にて第二の潜像の画像部を反転現像する。

【００３６】◎実施例２ 第二現像装置５０の現像バイアスとしてＡＣを用い、Ａ
Ｃバイアス条件（周波数は１．５ＫＨｚに固定しＶ_P-P
値を変え、ＤＣ成分は−３００Ｖに固定）に対する、搬
送量、穂立長、供給トナー量、第二トナー画像重量、転
移効率、キャリア付着率を実験した。他の条件は実施例
１と同一とした。結果を表３に示す。

【００３７】

【表３】

【００３８】表３において、転移効率が高くなるにつれ
てキャリア付着グレードも悪くなり、転移効率が３０％
を超えるとキャリア付着グレードは増加し許容限界を超
えることが理解される。一方、転移効率の下限値は一般
的に採りうる潜像コントラスト、現像バイアス値、現像
ロール速度比、トナー濃度等を考慮すると１０％近傍と
なる。従って、好ましい転移効率の範囲としては１０％
〜３０％（好ましくは２５％）と思われる。尚、画像特
性に関し、ＡＣバイアスが０．７５ＫＶ以下では画像濃
度が低下する傾向がみられ、また、２．０ＫＶ以上で
は、第一トナー画像中に黒トナー粒子の混色が若干観察
された。また、周波数については種々の実験の結果、
１．０ＫＨｚ以下ではカブリが発生しやすく、また、
３．０ＫＨｚ以上では濃度低下（特に細線濃度）が発生
しやすいという効果が判明した。また、実施例１では、
現像バイアスがＤＣ成分のみであるため、トナー粒子が
ばらつかないで飛翔すると考えられるが、この実施例で
は、現像バイアスとしてＤＣ成分にＡＣ成分が重畳して
いるので、その振動電界にて、トナー粒子が万遍なくば
らついた状態で飛翔し、その分、実施例１に比べて、ラ
イン画像周辺部のシャープネス（鮮鋭度）がより良好に
保たれる。

【００３９】◎実施例３ 実施例２での実験Ｎｏ．４と同一のＡＣバイアス条件に
て、キャリア種を変更して搬送量、穂立ち長、トナー供
給量、トナー画像重量、転移効率、キャリア付着グレー
ド、及び層形成特性について実験した。キャリア種とし
て、磁性粉分散型樹脂キャリア（平均粒径２０μｍ、
密度２．２ｇ／ｃｍ³、飽和磁化６０ｅｍｕ／ｇ）、
磁性粉分散型樹脂キャリア（平均粒径４５μｍ、密度
２．２ｇ／ｃｍ³、飽和磁化６０ｅｍｕ／ｇ）、磁性
粉分散型樹脂キャリア（平均粒径６０μｍ、密度２．２
ｇ／ｃｍ³、飽和磁化６０ｅｍｕ／ｇ）、低磁力フェ
ライトキャリア（粒径４０μｍ、飽和磁化２０ｅｍｕ／
ｇ、密度４．５ｇ／ｃｍ³）、フェライトキャリア
（粒径５０μｍ、飽和磁化６０ｅｍｕ／ｇ、密度４．５
ｇ／ｃｍ³）の５種類を使用した。尚、他の条件は実施
例２と同一とした（実験Ｎｏ．とキャリア種は対応して
いる）。結果を表４に示す。

【００４０】

【表４】

【００４１】表４において、図４に示される着磁パター
ンの現像装置にて現像を行った結果、５種のキャリア総
てが転移効率は２０％以下となり、ライン画像間へのキ
ャリア付着グレードは許容できるレベルであったが、層
形成状態及び画像特性という観点から評価するとキャリ
ア種Ｎｏ．及びは穂立長のばらつきが大きく、ライ
ン画像エッジ部の乱れあるいはソリッド画像の埋まりの
悪さが観察された。この実験結果から、磁石ロール１４
２の磁極間を現像ニップ領域に対向させて現像する方式
においては、キャリアの単位体積当たりの磁力が小さく
且つキャリア粒径が小さい（２０〜５０μｍ程度）ほう
が層形成及び画像特性についても良好な結果をもたらす
という効果が判明した。

【００４２】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１，３
記載の発明によれば、多色画像形成方法において、二番
目以降の現像工程を非接触現像とし且つ現像ロール上に
搬送される現像剤中のトナー量に対する潜像担持体上の
潜像に付着するトナー量の比（トナー転移率）を規定
し、潜像担持体側へのキャリア転移現象を抑止するよう
にしたので、二番目以降の現像プロセスにおいて、現像
バイアスと第一トナー像間に形成される電界に対するキ
ャリア粒子の飛翔を抑制し、もって、第一トナー像の色
濁り等の画像品質の低下を有効に抑え、しかも、キャリ
ア流出による現像剤寿命低下抑制という効果を奏する。

【００４３】特に、本発明によれば、上述したトナー転
移率の上限を０．３、下限を０．１としたことにより、
画像濃度品質を良好に保ちながら、画像周辺部へのキャ
リア付着現象を有効に防止することができる。

【００４４】また、請求項２記載の発明によれば、作像
プロセスを工夫することにより、第一トナー像を抱き込
み保持するようにしたので、仮に、二番目以降の現像プ
ロセスにおいて現像バイアスの交流変化等に伴う外力が
作用したとしても、第一トナー像が不必要に像乱れする
懸念は全くない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る多色記録方法及びその装置を
示す説明図である。

【図２】 実施例１に係る多色記録装置の全体構成を示
す説明図である。

【図３】 実施例１で採用される作像プロセスを示す説
明図である。

【図４】 実施例１で使用される第二現像装置の基本構
成を示す説明図である。

【図５】 実施例１で使用される第二現像装置の現像ロ
ールの着磁パターンを示す説明図である。

【図６】 比較例で使用される第二現像装置の現像ロー
ルの着磁パターンを示す説明図である。

【図７】 実施例１で採用される作像プロセスの変形例
を示す説明図である。

【符号の説明】

１…潜像担持体，２…潜像形成手段，３…前段側現像手
段，４…後段側現像手段，４ａ…現像ロール，５…転写
処理手段，６…転写媒体，Ｇ…二成分現像剤，Ｔ…トナ
ー，Ｃ…磁性キャリア，Ｍｔ…トナー搬送量，Ｄｔ…ト
ナー量，Ｑ…空間電荷量，Ｌ…キャリア非転移レベル

フロントページの続き 審査官 島▲崎▼ 純一 (56)参考文献 特開 昭63−314568（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−323681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−159156（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 15/06 - 15/095

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潜像担持体（１）上に複数の静電潜像
   （Ｚ：Ｚ１，Ｚ２）を順次形成し、形成された各静電潜
   像（Ｚ：Ｚ１，Ｚ２）を対応する色系統のトナー（Ｔ）
   にて順次現像した後、潜像担持体（１）上に形成された
   複数の色系統のトナー像を転写媒体（６）に一括転写す
   るようにした多色記録方法において、 二番目以降の現像工程は、現像ロール（４ａ）上にトナ
   ー（Ｔ）及び磁性キャリア（Ｃ）から成る二成分現像剤
   （Ｇ）を担持搬送させ、現像ロール（４ａ）に現像バイ
   アスを印加することにより、潜像担持体（１）表面と現
   像ロール（４ａ）上に担持された二成分現像剤（Ｇ）と
   を非接触状態に保持したまま潜像担持体（１）上の静電
   潜像（Ｚ２）をトナー現像するものであり、現像ロール
   （４ａ）上に担持される二成分現像剤（Ｇ）のトナー搬
   送量（Ｍｔ）に対する静電潜像（Ｚ２）へ付着するトナ
   ー量（Ｄｔ）の比を０．１〜０．３の範囲に規定したこ
   とを特徴とする多色記録方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、潜像担持
   体（１）に第一の画像に対応する第一の潜像（Ｚ１）を
   形成し、一方の極性に帯電された第一のトナー（Ｔ）で
   前記第一の潜像（Ｚ１）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が担持された潜像
   担持体（１）に第二の画像に対応する第二の潜像（Ｚ
   ２）を第一トナー像の表面電位及び第二の潜像（Ｚ２）
   の背景部電位間に電位差が生成されるように形成し、他
   方の極性に帯電された第二のトナー（Ｔ）で前記第二の
   潜像（Ｚ２）に対し正規現像及び反転現像のいずれか他
   方を現像バイアス印加方式にて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（６）に両ト
   ナー像を一括転写する転写処理工程とを備えたものであ
   ることを特徴とする多色記録方法。
3. 【請求項３】 静電潜像（Ｚ：Ｚ１，Ｚ２）が担持され
   る潜像担持体（１）と、この潜像担持体（１）上に複数
   の色系統の静電潜像（Ｚ：Ｚ１，Ｚ２）を形成する潜像
   形成手段（２）と、この潜像形成手段（２）にて形成さ
   れた最初の静電潜像（Ｚ１）を現像する前段側現像手段
   （３）と、上記潜像担持体（１）上に形成された二番目
   以降の静電潜像（Ｚ２）を夫々現像し、現像バイアスが
   印加される現像ロール（４ａ）上にトナー（Ｔ）及び磁
   性キャリア（Ｃ）から成る二成分現像剤（Ｇ）を担持さ
   せ、潜像担持体（１）に対して二成分現像剤（Ｇ）によ
   る磁気ブラシを非接触状態に保持すると共に、現像ロー
   ル（４ａ）上に担持される二成分現像剤（Ｇ）のトナー
   搬送量（Ｍｔ）に対する静電潜像（Ｚ２）へ付着するト
   ナー量（Ｄｔ）の比を０．１〜０．３の範囲に規定した
   後段側現像手段（４）と、潜像担持体（１）上に形成さ
   れた複数の色系統のトナー像を転写媒体（６）に一括転
   写する転写処理手段（５）とを備えたことを特徴とする
   多色記録装置。