JP3337853B2 - 二色多重現像方法 - Google Patents

二色多重現像方法

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JP3337853B2 JP07243395A JP7243395A JP3337853B2 JP 3337853 B2 JP3337853 B2 JP 3337853B2 JP 07243395 A JP07243395 A JP 07243395A JP 7243395 A JP7243395 A JP 7243395A JP 3337853 B2 JP3337853 B2 JP 3337853B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複写装置、画像記録装
置、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方を用いた
画像形成装置において、トナーによる2回の現像で二色
画像を形成する二色多重現像方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の二色画像の形成方法を図9の画像
形成装置により説明する。
【0003】図9において、潜像形成媒体である電子写
真感光ドラム(感光体)1の表面を帯電器2により均一
に一様帯電したのち、第1露光10を行なって第1潜像
を形成し、その第1潜像を第1現像器3により、第1ト
ナー18を単独または磁性キャリアと混合した二成分現
像剤の形で用いて現像し、つぎに帯電器(再帯電器)5
により感光ドラム1の表面を再び均一に一様帯電したの
ち、第2露光11を行なって第2潜像を形成し、その第
2潜像を第2現像器6によりトナー18とは色の異なる
第2トナー19を用いて現像し、感光ドラム10上に2
色のトナーによる二色画像が形成される。いわゆる二色
多重現像方法である。
【0004】このような二色多重現像方法においては、
感光ドラム1上の第1潜像上に現像で付着した第1トナ
ー18が、画像形成枚数の増加とともに第2現像器6内
に混入し、得られる二色画像上に色の濁りを生じるとい
う問題があった。
【0005】この問題は、第2現像に、2成分磁気ブラ
シ現像法を用いた場合に特に顕著である。これは、感光
ドラム1上の第1潜像に付着した第1トナー18が、2
成分現像剤の磁気ブラシの穂の接触により機械的に剥ぎ
取られるためである。
【0006】従って、第1トナー18の第2現像器6内
への混入を防止するには、第2現像に、第2トナー19
の接触により第1トナー18を剥ぎ取ることがない非接
触現像法を用いる方が有利である。さらに、第2現像器
6に現像バイアスとしてACバイアス(AC電界)を印
加することにより、濃度、階調性などの画質も向上す
る。
【0007】なお、後段側の現像器のトナーの混入防
止、混色防止技術としては、後段側の現像器ほど、用い
るトナーの粒径を大きくする(特開昭58−82263
号)、トナーの帯電量を大きくする(特開昭58−13
7846号)、あるいはトナーの質量、平均粒径および
比重を大きくする(特開昭61−7852、同63−2
94579、同63−294580号)などが提案され
ている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな措置によっても第1トナーの混入が全くなくなるわ
けではない。すなわち、感光ドラム1上の負極性の第1
潜像上に第1現像により付着した負極性の第1トナー1
8が、感光ドラム1の回転にともない第2現像器6の現
像スリーブ7が配置された第2現像領域に達した際、第
1、第2トナー18、19が同極性であることから同じ
挙動を示し、第2現像器6のACバイアスにより第1ト
ナー18も、場合によって感光ドラム1と現像器6の現
像スリーブ7との間を往復運動し、感光ドラム1から剥
ぎ取られて第2現像器6内に混入する。
【0009】以下、上記を図10の電位モデルを用いて
説明する。図10は、感光ドラムをコロナ帯電により負
に一様帯電し、露光し、現像したときの感光ドラム表面
の帯電電位の推移を示す。図のVD1は未露光部電位、V
L1は第1潜像の電位、つまり第1画像の露光部電位であ
る。T1 は感光ドラム上のトナー層電位、VDC1 はVL1
の第1画像の露光部を反転現像する際の第1現像バイア
ス(AC電圧+DC電圧)のDC電圧である。またVDC
2 は第2画像の露光部(第2潜像)を反転現像する際の
第2現像バイアス(AC電圧+DC電圧)のDC電圧で
ある。
【0010】感光ドラム上の第1画像の露光部を第1現
像して得られた第1画像部は、電位VL1+T1が再帯電に
より電位VL1+T1′に引き上げられる。この再帯電後の
電位は、第2現像時に、第2トナーが感光ドラム上の第
1画像部のトナー像に付着してかぶりが発生するのを防
止するために、第2現像のDCバイアスDC2 よりも高
めに設定されている。そのため、図中のVL1+T1′−V
DC2 、つまり剥ぎ取りDCのVb 分の逆バイアスがかか
ることになり、帯電量の低い第1トナーが剥ぎとられる
ことが起こりうる。従って100%の混入防止は非常に
困難であり、長期間の使用時、画像形成枚数の増加にと
もない、第1トナーが第2現像器6内に現像スリーブを
経て混入、蓄積し、混色が生じてしまう。
【0011】本発明の目的は、第2現像に磁性1成分非
接触交互電界現像法を用いる二色多重現像方法におい
て、第1トナーの第2現像器内への混入を軽減し、また
第1トナーが第2現像器内に混入した場合には、その第
1トナーを第2現像器に蓄積させることなく分離回収で
き、第1トナーによる第2トナー像への影響もなく、容
易に高品質な二色画像を得ることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる二色多重現像方法にて達成される。要約すれば、本
発明は、電子写真潜像形成媒体を一様帯電し、画像露光
して、潜像形成媒体上に第1静電潜像を形成し、その第
1静電潜像を第1現像器により第1トナーを単独または
これと磁性キャリアと混合した形で用いて第1現像し、
ついで潜像形成媒体を再度一様帯電し、画像露光して、
潜像形成媒体上に第2静電潜像を形成し、その第2静電
潜像を第2現像器により第1トナーと同極性で色の異な
る第2トナーを用いて第2現像し、潜像形成媒体上に二
色画像を形成する二色多重現像方法において、第2現像
器による第2現像法は、第2トナーとして磁性トナーを
用い、現像器のトナー担持体を潜像形成媒体と間隙を開
けて配置し、その間隙に現像バイアスにより交互電界を
形成して現像を実行する磁性1成分非接触交互電界現像
法であり、その交互電界の1周期内に、トナー担持体か
らトナーを潜像形成媒体側に向かう方向に移動させる向
きのピーク値Vmax、持続時間T1 の飛ばし電圧と、
潜像形成媒体からトナーをトナー担持体側に向かう方向
に移動させる向きのピーク値Vmin、持続時間T2 の
戻し電圧を有し、その飛ばし電圧から戻し電圧に移行す
るのに要する時間をT(1-2) 、戻し電圧から飛ばし電圧
に移行するのに要する時間をT(2-1) とすると、T(1-
2) >T(2-1) であり、そして第1トナーの第2現像器
内へ混入後の平均帯電量が、第2トナーの平均帯電量よ
りも小さいことを特徴とする二色多重現像方法である。
【0013】本発明の他の態様によれば、第1トナーの
第2現像器内へ混入後の平均帯電量が、混入前の平均帯
電量よりも小さい。
【0014】
【実施例】以下、本発明について説明する。
【0015】まず、二色多重現像方法が実施される二色
画像形成装置について説明する。図9は、本発明の二色
多重現像方法の実施に使用される二色画像形成装置を示
す概略構成図である。
【0016】本二色画像形成装置は、図9に示されるよ
うに、潜像形成媒体である電子写真感光ドラム(感光
体)1の周囲に、第1帯電器2、第1露光10を施す第
1露光装置(図示せず)、第1現像器3、第2帯電器
(再帯電器)5および第2露光11を施す第2露光装置
(図示せず)等を備えて構成される。
【0017】第1現像器6は、第1トナー18を単独ま
たはこれに磁性キャリア17を混合した二成分現像剤1
6の形で収容した現像容器24を備え、この現像容器2
4の感光ドラム1と対向した開口部内に現像スリーブ4
が設置され、現像スリーブ4内には、必要に応じてロー
ラ状のマグネット21が設置される。また現像スリーブ
4の上方の容器24の位置には、現像剤層厚規制ブレー
ド13が設置され、このブレード13が磁性ブレードの
場合、現像スリーブ4と所定間隙を開けて配置される。
現像スリーブ4と感光ドラム1との間には、現像スリー
ブ4に現像バイアスを印加するバイアス電源43が、必
要に応じて設置される。
【0018】第2現像器6は、磁性トナーからなる第1
トナー19を収容した現像容器22を備え、この現像容
器22の感光ドラム1と対向した開口部内に現像スリー
ブ7が設置され、現像スリーブ7内にはローラ状のマグ
ネット15が設置されている。また現像スリーブ4の上
方の容器24の位置には、現像スリーブ7と所定間隙を
開けた磁性ブレード12が設置されている。現像スリー
ブ7と感光ドラム1との間には、現像スリーブ7に現像
バイアスを印加するバイアス電源23が設置される。
【0019】二色画像形成装置は、感光ドラム1の表面
を帯電器2により均一に一様帯電したのち、第1露光1
0を行なって第1潜像を形成し、その第1潜像を第1現
像器3により第1トナー18を用いて現像して第1トナ
ー像を形成し、つぎに帯電器(再帯電器)5により感光
ドラム1の表面を再び均一に一様帯電したのち、第2露
光11を行なって第2潜像を形成し、その第2潜像を第
2現像器6によりトナー18とは色の異なる第2トナー
19を用いて現像して第2トナー像を形成する。これに
より、感光ドラム1上に二色多重現像法による二色画像
が得られる。
【0020】感光ドラム1上の二色画像は、その後、図
示しない転写帯電器により転写紙上に一括転写したの
ち、転写紙を定着器に送って2色のトナー像の定着を行
ない、2色のカラープリントとされる。かくして二色多
重現像法による二色画像の全工程が終了し、2色のカラ
ープリントは画像形成装置の機外に排出される。
【0021】図1に、上記の第2現像時の感光ドラムの
表面電位を示す。図1に示すVD は第2現像時の非画像
部電位で、再帯電により第1現像時の非画像部がVD
(たとえばVD =−650V)まで電位上昇したもので
ある。VT は第1現像した第1画像部が再帯電により電
位上昇した(VT =−600V)もので、この電位VT
の第1画像部は第2現像時では非画像部である。VL は
第2現像時の画像部電位である(VL =−150V)。
この電位VL の第2画像部が、第2現像器6により第2
トナー18を用いて反転現像方式により現像される。
【0022】本発明において、第2現像時、第2現像器
6に印加する現像バイアスを図2〜5に示す。図2の現
像バイアスは、本発明の特徴を最も表すバイアスであ
る。この現像バイアスは、1周期内に持続時間T1 のV
maxと、持続時間T2 のVminを有する交互バイア
スからなっている。
【0023】上記のVmaxは、交互バイアスによる1
周期の交互電界のうち、第2現像器6のトナー担持体で
ある現像スリーブから第2トナーを感光ドラム1に向か
う方向に移動させる向き、つまり現像方向の電圧のピー
ク値であり、以後、「飛ばし電圧」と称す。Vmin
は、交互バイアスによる1周期の交互電界のうち、感光
ドラム1から第2トナー19を第2現像器6の現像スリ
ーブに向かう方向に移動させる向き、つまり引き戻し方
向の電圧のピーク値であり、以後、「戻し電圧」と称
す。図2の一点鎖線は、この交互電圧の実効値のDC成
分で、この電圧をVDCと記す。
【0024】本発明では、飛ばし電圧Vmaxから戻し
電圧Vminに移行するのに要する時間をT(1-2) 、戻
し電圧Vminから飛ばし電圧Vmaxに移行するのに
要する時間をT(2-1) としたときに、T(1-2) >T(2-
1) としている。すなわち、飛ばし電圧から戻し電圧へ
の移行を緩やかにし、戻し電圧から飛ばし電圧への移行
を急峻にしている。
【0025】図3は、ブランクパルス、図4は、デュー
ティバイアス、図5はのこぎり波で、これらのバイアス
は、1周期内で電界の極性が反転しており、広義の交互
バイアスである。図3〜図5のバイアスにおいて、符号
Vmax、Vmin、T1 、T2 、T(1-2) 、T(2-1)
は、上記と同じ意味を表わす。また、いずれも、T(1-
2) >T(2-1) Vmaxで、飛ばし電圧Vmaxから戻
し電圧Vminへの移行を緩やかにし、戻し電圧から飛
ばし電圧への移行を急峻にしている。また図4のデュー
ティバイアスにおいて、0Vを基準としたVminまで
の高さをa、Vmaxまでの高さをbとしたときに、a
/(a+b)を、以後「デューティ比」と称す。
【0026】さて、上記の二色多重現像法において、第
1現像により感光ドラム1上の画像部に付着した第1ト
ナー18が第2現像器6内に混入した場合、その第1ト
ナーを第2現像器の外に分離、回収しなければ、第1ト
ナーが感光ドラム1上の第2画像部に付着してしまい、
得られる二色画像の画質を損ねる原因となる。
【0027】そこで、本発明では、感光ドラム1上に付
着した第1トナーの第2現像器6内への混入を軽減する
とともに、混入してしまった第1トナーに対しては、そ
の第2現像器6からの分離回収性を向上するものであ
る。以下、詳述する。
【0028】第1トナーを第2現像器から効率的に分
離、回収するためには、混入後の第1トナーの単位体積
当たりの平均帯電量が、第2トナーの単位体積当たりの
平均帯電量よりも小さくなる、もしくは、混入後の第1
トナーの単位体積当たりの平均帯電量が、混入前の第1
トナーの単位体積当たりの平均帯電量よりも低くなれば
よい。つまり、第2トナーに適切な帯電量を保持させた
まま、混入した第1トナーの帯電量のみを低下させれ
ば、第2トナーの方が第1トナーよりも相対的に帯電量
が高くなるので、第2トナーの方が第1トナーよりも、
第2現像器の現像スリーブに対する鏡映力が強くなる。
その結果、第2現像器の現像スリーブが感光ドラムと対
向した現像領域において、現像スリーブ上の第2トナー
が、現像バイアスの交互バイアスによりふるいにかけら
れたような形で、選択的に感光ドラム上に付着されてい
き、第2現像に供される。
【0029】一方、第2現像器に混入した第1トナーは
帯電量が低下するので、第2現像器の現像スリーブに対
する鏡映力が弱く、現像スリーブ上の第2トナーのトナ
ー層上層に追いやられ、第2現像器の現像領域におい
て、現像バイアスの交互バイアスにより現像スリーブと
感光ドラム間を浮遊して、しだいに現像スリーブおよび
感光ドラム上に維持されなくなり、第2現像器外へ排出
されるようになる。
【0030】本発明において、第2現像器で使用する第
2現像バイアスは、前記したように、戻し電圧への移行
を緩やかなバイアスとしている。これは、感光ドラム上
の第1トナーの第2現像器への混入量を減少させると同
時に、帯電量の高い第1トナーを剥ぎ取らないようにす
るために、第2現像器にやむなく混入してしまう第1ト
ナーを帯電量の低いものに限定させるというフィルター
の役割を果させるためからであり、混入した第1トナー
の分離、回収に効果的に振る舞うように設定されてい
る。
【0031】以下、本発明における第2現像バイアスに
ついて詳細な説明を行なう。
【0032】第2現像に使用する第2現像バイアスを、
図2の交互バイアスのように、飛ばし電圧から戻し電圧
への変化が緩やかで変化の時間を長いものにすると、感
光ドラム上に第1現像で付着した第1トナーのうち、交
互電界に敏感に応答する帯電量の高いトナーに対して
は、これを引き剥すだけの瞬発的な強い力が働かず、あ
るいは引き戻し側に作用するバイアス成分の積分値が減
るために、第1トナーの混入量がかなり軽減される。こ
のような現像バイアスの使用によっても混入してしまう
第1トナーは、帯電量の低いものに限定されるので、前
述の如く、分離、回収の過程で有利となる。要するに、
戻し電界への変化率が緩やかであればあるほど、第1ト
ナーの混入は軽減し、また混入した第1トナーの帯電量
分布も低くなる。
【0033】さらに、図2の交互バイアスのように、戻
し電圧から飛ばし電圧へのバイアスの電位変化を急峻に
すると、第2トナーの現像性の保持、つまり第2現像し
た第2トナー像の画像濃度を維持することができる利点
があることに加え、第2現像器に混入した第1トナーの
帯電量が著しく低下していると(本発明では、後述の方
法により、第2現像器に混入した第1トナーの帯電量を
顕著に低下させるようにしている)、その混入第1トナ
ーが、そのような飛ばし電圧への急峻なバイアス変化に
敏感に追従できず、第2現像器外へ吐き出されやすくな
る効果もある。
【0034】なお、飛ばし電圧への電位変化が急峻であ
る場合、感光ドラムに飛翔する第2トナーの運動エネル
ギーが大きく、勢いよく感光ドラム上の第1トナーを強
打する。従って、感光ドラム上に強く付着していて、引
き戻しバイアス程度では本来感光ドラムから引き剥され
ない第1トナーを引き剥すことになり兼ねず、かえって
剥ぎ取りによる第1トナーの混入を増す結果となること
が懸念される。しかしながら、本発明では、第2現像器
内に混入した第1トナーの帯電量を低下させるために、
その1つの方法として、第1トナーの粒径を第2トナー
の粒径よりも大きくする。その場合、感光ドラム上の第
1トナーは、粒径が第1トナーよりも大きな粒子の運動
エネルギーを、第2トナーによる1回の衝突から受ける
ことがなく、従って、第1トナーの余計な剥ぎ取りによ
る混入が防止される。
【0035】電圧波形が図3に示すようなブランクパル
ス、図4に示すようなデューティバイアス、および図5
に示すようなこぎり波の各バイアスにおいても、それら
の飛ばし電圧Vmaxから戻し電圧Vminへの移行時
間T(1-2) 、戻し電圧から飛ばし電圧への移行時間T(2
-1) を、T(1-2) >T(2-1) を満たすように設定でき
る。同様に、飛ばし電圧から戻し電圧への移行が緩やか
なことにより、第1トナーの第2現像器への混入を軽減
でき、戻し電圧から飛ばし電圧への移行が急峻なことに
より、混入した第1トナーを第2現像器から排出、分離
できる効果が得られる。
【0036】特に図4のデューティバイアスにおいて
は、飛ばし側のピーク値の方が引き戻し側のピーク値よ
りも大きく、剥ぎ取りバイアスが余りかからないため
に、第1トナーの混入量の低減効果がさらに増し、混入
する第1トナーも、帯電量がより低いトナーに限定され
てくる。また飛ばし側の電位をさらに高く、戻し電圧か
ら飛ばし電圧への電位変化をさらに急にすれば、第2現
像による第2トナー像の高画質の維持、および混入第1
トナーの第2現像器からの分離に対する効果が、一層向
上する。
【0037】図3のブランクパルスでは、本発明の場
合、飛ばし電圧を印加する時間がかなり長くなるため
に、仮に低帯電量の第1トナーが感光ドラムから引き剥
されたとしても、最終的に、その第トナーは感光ドラム
に引き付けられて感光ドラム上に残存する可能性が高く
なるので、やはり第1トナーの混入軽減効果が発揮され
る。
【0038】また図5のこぎり波は、飛ばし電圧Vma
xの持続時間VT1 ≒0でVT1 部が瞬間であることが
特徴である。第2現像器の現像スリーブから飛翔したト
ナーのうち、帯電量が低くなっている第1トナーは、飛
ばしバイアスへの変化が急峻であればあるほど、現像ス
リーブから離れて感光ドラムに到達しないうちにすぐに
引き戻しバイアスがかかり、確実な往復運動ができない
まま、感光ドラムと現像スリーブ間を浮遊し落下してい
く。つまり、混入した第1トナーを感光ドラム上の第2
画像部に付着させずに、回収する効果が増す。
【0039】本発明では、以上のような理由から、現像
バイアスとして図2〜図5に示した電圧波形のバイアス
を用いるが、ただし、周波数によっては第1トナーの混
入防止効果が相違してくるので、周波数の適正な使用範
囲がある。バイアスの周波数が高すぎると、引き戻し電
圧への変化を緩やかにしても、結果的に変化が急峻とな
り、また周波数が低すぎると、第2現像における画像維
持のための交互電界の効果が失われ、何れも不適当にな
る。
【0040】バイアスの周波数を適正化する場合、T(1
-2) 、T(2-1) の比が影響を与えることが考えられる
が、T(2-1) :T1 :T(1-2) :T2 =2:10:3:
9程度の、通常の矩形バイアスをわずかに変形したバイ
アスを用いて検討したところ、バイアスの周波数1.0
〜8.0kHzの範囲において、第2現像される第2ト
ナー像の画質に大きな影響を与えることなく、第1トナ
ーの混入防止効果が得られることが判明した。図2〜図
4に示した本発明におけるバイアスにおいても、1.0
〜8.0kHzの周波数範囲であれば問題がなく、この
範囲にすることによって、第2現像の画質維持と第1ト
ナーの混入防止効果が認められた。
【0041】第1現像により感光ドラムに付着した第1
トナーの平均帯電量は、第2現像領域において絶対値で
少なくとも40μC/g程度あることが好ましい。これ
以上あれば、第1トナーの感光ドラムとの鏡映力が引き
戻しバイアスよりも勝つので、これに本発明における現
像バイアスを併用することにより、第1トナーの第2現
像器への混入を十分に低く抑えられる。たとえば第1ト
ナー像が赤、第2トナー像が黒で、赤の画像比率が90
%以上の2色画像を現像する場合、感光ドラム上の第1
トナーの第2現像領域における平均帯電量が40μC/
g以上であれば、第2現像時の第1トナーの第2現像器
への混入量を、画像1枚分当たり2μg程度に抑えられ
た。従って、第1現像後の再帯電により、感光ドラム上
の第1トナーの平均帯電量が約40μC/g以上得られ
るようにすることが有益である。
【0042】ちなみに、同一条件で2色画像を現像した
場合、第1トナーの第2現像領域における平均帯電量が
30μC/gのときは、画像1枚分当たりの第1トナー
の混入量が平均帯電量が40μC/g以上のときの約3
倍となった。また、通常の矩形波バイアスを用いた場合
には、本発明のバイアスを用いたときに比べ、約2.5
倍の第1トナーの混入量が認められた。
【0043】本発明にかかるバイアスを用いた場合、感
光ドラム上から第2現像器に混入する第1トナーは、感
光ドラム上の第1トナーの帯電量分布中の比較的帯電量
の低い第1トナーであり、これを測定したところによる
と、感光ドラム上の第1トナーの平均帯電量に違いに拘
らず、その混入第1トナーの帯電量は、およそ絶対値で
5〜20μC/g程度あった。第2トナーの平均帯電量
は、第2現像器の現像スリーブ上で10μC/gを下だ
らない値でないと、第2現像自体に問題が生じるので、
少なくとも第2トナーの平均帯電量は10μC/g以上
にする。しかしながら、そうであるからといって、第2
トナーの帯電量が混入した第1トナーよりも高くなって
いる保証はない。従って、混入した第1トナーの帯電量
を、積極的に低下させる必要がある場合がある。
【0044】第2現像器に混入した第1トナーの帯電量
を積極的に低下させる方法としては、まず、第2現像法
に磁性1成分非接触交互電界現像法を用い、その第2現
像器の現像スリーブへ第2トナーを塗布する手段とし
て、現像スリーブに圧接した弾性ブレードを用い、また
第1トナーのバインダー種および外添剤、第2トナーの
バインダー種および外添剤、および現像スリーブに圧接
した弾性ブレードの材料について、それらの摩擦帯電系
列上の位置が、第2トナー>弾性ブレード≧第1トナー
の順に後ほど逆極性よりとなるように設定することであ
る。この最後の摩擦帯電系列上の位置制御は、第2現像
器に混入した第1トナーの帯電量が、第1トナー、第2
トナーおよび弾性ブレードの相互の接触摩擦で、第2ト
ナーよりも低下するように、また混入前に第1トナーに
付与された帯電量を失うという関係にすることである。
【0045】現像スリーブへの第2トナーの塗布手段と
して、磁気カットブレードを用いる場合は、上記に準じ
て、摩擦帯電系列上の位置を第2トナー>第1トナーと
すればよい。
【0046】混入した第1トナーの帯電量を低下させる
方法としては、つぎのようにすることもできる。すなわ
ち、トナーの平均粒径が大きいほど、単位体積当たりの
帯電量が小さくなることを利用する方法で、上記の如
く、第1トナー、第2トナーおよび第2現像器の弾性ブ
レードの摩擦帯電系列を規定するとともに、第1トナー
の平均粒径を第2トナーの平均粒径よりも大きくするの
である。
【0047】上記のいずれかの方法を単独または併用し
て、第2現像器に混入した第1トナーの帯電量を積極的
に下げることにより、混入第1トナーの帯電量を第2ト
ナーの帯電量よりも小さくでき、第2現像器の現像スリ
ーブによる第1トナーの保持能力を低下して、混入第1
トナーの第2現像器からの分離、回収をより効率的に行
なうことができる。
【0048】本発明では、第2現像器内に混入した第1
トナーの帯電量のみを低くするようにしているので、第
1現像器において第1トナーを十分に帯電させる処置を
とることにより、第1現像における第1トナーの飛散、
かぶりを防止して、第1トナー像の画質を高画質に維持
することが可能となる。また、第2現像領域における第
1トナーの剥ぎ取りによる混入防止に利することにな
り、本発明の第2現像バイアスによる第1トナーの混入
軽減効果を最大限に発揮させることができ、かつ混入第
1トナーの第2現像器からの分離、回収が実現できる。
【0049】第1現像器において第1トナーを十分帯電
させるためには、第1トナーとして非磁性1成分現像剤
であるトナー、すなわちキャリアと混合せずに単独で使
う非磁性トナーを用い、その非磁性トナーの第1トナー
を、第1現像器の現像スリーブ上に弾性ブレードにより
薄層化し、これにより十分な摩擦帯電を施すことが有効
である。第2現像器に混入したときに現像スリーブ上に
静電気力のみで担持される、このような第1トナーに対
し、第2トナーは磁気的吸引力を併せ持ち、第2現像器
内で現像スリーブ上に選択的に塗布されるので、第1ト
ナーは第2現像器の現像スリーブとの接触摩擦の機会を
失い、帯電量をさらに低下する。従って非磁性トナーを
用いると、第2現像器に混入したときに、第2現像器か
ら分離、回収するのに有利である利点もある。
【0050】本発明においては、第2現像器から排出さ
れた混入第1トナーを第2現像器から分離、回収するた
めに、図1の第2現像器6の現像スリーブと感光ドラム
1との間隙部よりも下方に分離回収手段を設置してい
る。第1トナーの分離回収手段としては、受皿、空気の
流動により吸引するエアー集塵機、あるいは電極ローラ
により電気的に吸引する電気集塵機が用いられ、これら
については、以下の実施例1〜3において具体的に説明
する。この場合、電極ローラは、第1トナー、第2トナ
ーおよび第2現像器の弾性ブレードの設定した帯電性と
の関係から、混入第1トナーの極性が反転するに至った
場合に、電気的な吸引性を生じるものを用いる。
【0051】以下、本発明の具体例を示す。
【0052】実施例1 図9の画像形成装置を用い、二色多重現像方法により二
色の画像形成を行なった。第1現像器3による第1現像
には、2成分磁気ブラシ現像法を採用し、非磁性トナー
からなる第1トナー18を磁性キャリア17と混合した
2成分現像剤16の形で用いた。第2現像器6による第
2現像は、磁性1成分非接触交互電界現像法である。
【0053】第2現像器6には、図6に示すように、第
2現像器6に混入した第1トナー18の分離回収手段と
して受皿14を設置した。この受皿14は、現像スリー
ブ7と感光ドラム1が対向した間隙部よりも下方に位置
され、現像容器22の開口部の下部に取付けられてい
る。図6において、図9に付した符号と同一の符号は同
一の部材を示す。
【0054】第1現像、第2現像で使用した第1トナ
ー、第2トナー等の条件の詳細は、つぎのとおりであ
る。
【0055】 第1現像 第1トナー:非磁性トナー、赤 バインダー樹脂:スチレンアクリル 外添剤 :乾式シリカ 0.5重量部 平均粒径 :8.5μm キャリア:フッ素・アクリル樹脂コートフェライト磁性粒子 平均粒径 :50μm トナーとキャリアの混合比:8% 現像方法:2成分磁気ブラシ現像法
【0056】 第2現像 第2トナー:磁性トナー、黒 バインダー樹脂:ポリエステル 外添剤 :乾式シリカ 1.0重量部 平均粒径 :8.0μm 現像方法:磁性1成分非接触交互電界現像法 規制ブレード:磁性ブレード 現像バイアス:図2の交互バイアス 周波数=2.0kHz 交互電界振幅=1.5kVpp T(2-1) :T1 :T(1-2) :T2 =2:3:3:2
【0057】上記のトナー構成では、バインダー樹脂の
摩擦帯電系列上の位置を、第2トナーの方が第1トナー
よりも負側寄りにすることにより、第1トナーの第2現
像器への混入後の摩擦帯電量を低くしている。
【0058】上記の条件を第1現像、第2現像に用い
て、二色多重現像方法により10000枚の二色画像形
成を行なった。その結果、得られた二色画像には、第1
トナーの混入による混色が認められず、第2現像器6下
部の受け皿14により、第2現像器6内に混入した第1
トナー18が約20mg回収されていた。
【0059】また第1トナー18の平均帯電量は、第1
現像器の現像スリーブ上で−20〜−40μC/gあっ
たものが、回収時にはほぼ0μC/gであった。第2ト
ナー19の平均帯電量は第1トナーの混入前後で変化が
なく、約−10〜−20μC/gであった。
【0060】比較例1 第1トナーとして、平均粒径8.5μmのポリエステル
の非磁性トナーを用い、第2トナーとして、平均粒径
9.0μmのスチレンアクリルの磁性トナーを用い、第
2現像の現像バイアスに通常の矩形波バイアスを用い
た。それ以外は実施例1と同様にして、二色の画像形成
を行なった。
【0061】その結果、100枚程度の画像形成を行な
った時点で、第2現像器の現像スリーブ上に混入した第
1トナー(赤トナー)が蓄積され、その後、第2現像の
みにより黒1色の画像形成をすると、黒画像は混入した
第1トナーにより赤味を帯びて再現された。
【0062】実施例2 本実施例は、実施例1において、第1現像器3による第
1現像に非磁性1成分非接触交互電界現像法を採用し
た。第2現像を行なう第2現像器6には、図7に示すよ
うに、分離回収手段としてエアー集塵機26を設置し
た。それ以外は実施例1同様にして、二色の画像形成を
行なった。
【0063】エアー集塵機26は、ダクト30内にファ
ン29およびその後方の排気口30aに配置されたフィ
ルター28を収容し、ダクト30のフィルタ28側に開
口部27を設けてなっており、その開口部27を現像ス
リーブ7と感光ドラム1とが対向した間隙部よりも下方
の位置に望ませている。
【0064】ファン29を回転してダクト30内の空気
をその排気口30aから排出すると、現像スリーブ7と
感光ドラム1との間隙部から開口部27を通ってダクト
30内に向けて空気を流動させる吸引力が生じる。従っ
て、図7に示す如く、第トナー18が第2現像器6外に
分離、排出され、現像スリーブ7の下方に落下すると、
第1トナー18が開口部27を通ってダクト30内に回
収される。
【0065】本実施例における第1現像、第2現像の詳
細はつぎのとおりである。
【0066】 第1現像 第1トナー:非磁性トナー、赤 バインダー樹脂:スチレンアクリル 外添剤 :湿式シリカ 1.0重量部 平均粒径 :8.5μm 現像方法:非磁性1成分非接触交互電界現像法 規制ブレード:可撓性を有するゴム弾性ブレード。弾性ブレードを現像ス リーブに圧接することにより、第1トナーを現像スリーブ 上に薄層化。
【0067】 第2現像 第2トナー:磁性トナー、黒 バインダー樹脂:スチレンアクリル 外添剤 :疎水シリカ 1.0重量部 平均粒径 :8.5μm 現像方法:磁性1成分非接触交互電界現像法 規制ブレード:乾式シリカ分散ウレタンゴムブレード 現像バイアス:図5ののこぎり波バイアス 周波数=2.kHz 振幅=1.5kV T(2-1) :T(1-2) =5:1
【0068】上記のトナーおよび第2現像の規制ブレー
ドの構成では、第1トナー、第2トナーのバインダー樹
脂および外添剤種、および規制ブレードの材料の摩擦帯
電系列上の位置を、第2トナー>規制ブレード>第1ト
ナーの順に負側寄りに設定している。
【0069】上記の条件を第1現像、第2現像に用い
て、二色多重現像方法により10000枚の二色画像形
成を行なった。その結果、得られた二色画像には、第1
トナーの混入による混色が認められず、第2現像器6下
部のエアー集塵機26により、第2現像器6内に混入し
た第1トナー18が約25mg回収されていた。第2現
像バイアスとして用いたのこぎり波形の、低帯電量トナ
ーの分離効果があらわれている。
【0070】また第1トナー18の平均帯電量は、第1
現像器の現像スリーブ上で−25〜−50μC/gあっ
たものが、回収時にはほぼ0μC/gであった。第2ト
ナー19の平均帯電量は第1トナーの混入前後で変化が
なく、約−10〜−20μC/gであった。
【0071】実施例3 本実施例は、実施例1において、第2現像の現像バイア
スとして、図3のブランクパルスを採用した。また第2
トナーの平均粒径を小さくすることによって、相対的に
第1トナー(磁性キャリアと混合した2成分現像剤の形
で使用)の平均粒径を、第2トナーの平均粒径よりも大
きくした。第2現像器6は、図8に示すように、分離回
収手段として電気集塵機32を設置した。その他は実施
例1と同様にして、二色の画像形成を行なった。
【0072】電気集塵機32は、直流電源36が接続さ
れた電極ローラ33と、これを収容したダクト34とを
備えてなっており、ダクト34は、現像スリーブ7と感
光ドラム1とが対向した間隙部よりも下方の位置に開口
部を有し、電極ローラ33は、その開口部内に配置され
ている。第2現像器6外に分離、排出されて、現像スリ
ーブ7の下方に落下する第1トナー18を電気的に吸
引、回収するために、電極ローラ33にはたとえば−1
000V程度の直流電圧が印加され、これにより電極ロ
ーラ33に吸引、付着した第1トナー18は、電極ロー
ラ33に当接したスクレーパ35により除去される。
【0073】第1トナー、第2トナー等の条件の詳細
は、つぎのとおりである。
【0074】 第1現像 第1トナー:非磁性トナー、赤 バインダー樹脂:スチレンアクリル 外添剤 :湿式シリカ 0.5重量部 平均粒径 :8.5μm キャリア:フッ素・アクリル樹脂コートフェライト磁性粒子 平均粒径 :50μm トナーとキャリアの混合比:8% 現像方法:2成分磁気ブラシ現像法
【0075】 第2現像 第2トナー:磁性トナー、黒 バインダー樹脂:ポリエステル 外添剤 :乾式シリカ 1.0重量部 平均粒径 :6.0μm 現像方法:磁性1成分非接触交互電界現像法 規制ブレード:磁性ブレード 現像バイアス:図3のブランクパルスバイアス 周波数=1.8kHz 振幅=1.5kV T1 :T2 :T(1-2) :T(2-1) =8:8:10:1
【0076】上記の条件を第1現像、第2現像に用い
て、二色多重現像方法により10000枚の二色画像形
成を行なった。その結果、得られた二色画像には、第1
トナーの混入による混色が認められず、第2現像器6下
部の電極ローラ36により、第2現像器6内に混入した
第1トナー18が約15mg回収されていた。第2現像
バイアスとして用いたブランクパルス波形の、第1トナ
ーの混入軽減効果があらわれている。
【0077】また第1トナー18の平均帯電量は、第1
現像器の現像スリーブ上で−25〜−40μC/gあっ
たものが、回収時にはほぼ+5μC/gであった。第2
トナー19の平均帯電量は第1トナーの混入前後で変化
がなく、約−10〜−20μC/gであった。
【0078】実施例4 本実施例は、実施例3において、第2現像の現像バイア
スとして図4のデューティバイアスを用いた。それ以外
は実施例3と基本的に同様にして、二色の画像形成を行
なった。
【0079】第1トナー、第2トナー等の条件の詳細
は、つぎのとおりである。
【0080】 第1現像 第1トナー:非磁性トナー、赤 バインダー樹脂:スチレンアクリル 外添剤 :湿式シリカ 0.5重量部 平均粒径 :8.5μm キャリア:フッ素・アクリル樹脂コートフェライト磁性粒子 平均粒径 :50μm トナーとキャリアの混合比:8% 現像方法:2成分磁気ブラシ現像法
【0081】 第2現像 第2トナー:磁性トナー、黒 バインダー樹脂:ポリエステル 外添剤 :湿式シリカ 1.0重量部 平均粒径 :6.0μm 現像方法:磁性1成分非接触交互電界現像法 規制ブレード:磁性ブレード 現像バイアス:図4のデューティバイアス 周波数=2.0kHz 振幅=1.5kV デューティ比=25% T(1-2):T(2-1) =1.2:1
【0082】上記の条件を第1現像、第2現像に用い
て、二色多重現像方法により10000枚の二色画像形
成を行なった。その結果、得られた二色画像には、第1
トナーの混入による混色が認められず、第2現像器6下
部の電極ローラ36により、第2現像器6内に混入した
第1トナー18が回収されていた。その回収量は、実施
例1のときの半分であり、第2現像バイアスとして用い
たデューティバイアスの、第1トナーの混入軽減効果が
あらわれている。
【0083】また第1トナー18の平均帯電量は、第1
現像器の現像スリーブ上で−20〜−40μC/gあっ
たものが、回収時にはほぼ+3μC/gであった。第2
トナー19の平均帯電量は第1トナーの混入前後で変化
がなく、約−10〜−20μC/gであった。
【0084】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の二色多重
現像方法は、第2トナーとして磁性トナーを用い、第2
現像器の現像スリーブを感光ドラムと間隙を開けて配置
し、該間隙に交互電界を形成して現像を実行する磁性一
成分非接触交互電界現像法を、第2現像に用いる画像形
成方法である。
【0085】本発明では、第1現像に用いる第1トナー
の第2現像器に混入後の平均帯電量を第2トナーの平均
帯電量よりも小さくなるようにする。また第2現像の現
像バイアスとして交互バイアスを使用し、その電圧波形
につき、感光ドラムからトナーを第2現像器の現像スリ
ーブに引き戻す方向の戻し電圧への変化が穏やかで、そ
の変化が時間的に長いものとした。その結果、第1トナ
ーの高帯電量トナーの第2現像器内への混入を防止し
て、第1トナーの混入量を軽減し、また第2現像器から
は混入した第1トナーのみを分離回収して、混入した第
1トナーを第2現像器に蓄積させず、画像上にも影響を
させず、長期にわたり安定した二色画像を維持すること
ができる。
【0086】また安定した画像を維持し、かつ第2現像
器の感光ドラムとの現像領域における剥ぎ取りによる第
1トナーの第2現像器への混入量を減少を目的として、
第1トナーの混入前の帯電量を十分に高くさせる場合に
も、第1トナーの帯電量を混入後に混入前よりも低下さ
せるので、混入した第1トナーの分離回収に支障を来す
ことがない。
【0087】混入した第1トナーの帯電量を低下させる
方法としては、第2現像方法に磁性1成分非接触交互電
界現像法を用い、その第2現像器の現像スリーブへ第2
トナーを塗布する手段として、現像スリーブに圧接した
弾性ブレードを用い、また第1トナーのバインダー種お
よび外添剤、第2トナーのバインダー種および外添剤、
および現像スリーブに圧接した弾性ブレードの材料につ
いて、それらの摩擦帯電系列上の位置が、第2トナー>
弾性ブレード≧第1トナーの順に逆極性よりとなるよう
に設定し、第2現像器に混入した第1トナーの帯電量
が、第1トナー、第2トナーおよび弾性ブレードの相互
の接触摩擦で、第2トナーよりも低下するように、また
混入前に第1トナーに付与された帯電量を失うという関
係にすればよい。
【0088】現像スリーブへの第2トナーの塗布手段と
して、磁性ブレードを用いる場合は、上記に準じて、摩
擦帯電系列上の位置を第2トナー>第1トナーとすれば
よい。第1トナーの平均粒径を第2トナーの平均粒径よ
りも大きくすることにより、上記の効果は一層向上す
る。さらに、第1、第2トナー等の摩擦帯電系列上の位
置を制御するには、トナーのバインダー種、外添剤、規
制ブレードの材料を変える以外に、トナーの荷電制御
剤、ワックス等を変えることで実行してもよい。
【0089】以上、本発明を特定の実施例について説明
したが、本発明を逸脱しない範囲で、各種の代替えおよ
び変更が可能であり、これらは全て本発明に含まれるこ
とを了解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明での第2現像時の感光ドラムの表面電位
の一例を示す電位図である。
【図2】本発明で第2現像の現像バイアスとして使用す
る交互バイアスを示す電圧波形図である。
【図3】同じくブランクパルスバイアスを示す電圧波形
図である。
【図4】同じくのこぎり波バイアスを示す電圧波形図で
ある。
【図5】同じくデューティバイアスを示す電圧波形図で
ある。
【図6】本発明の実施例1における第2現像器の現像領
域を示す断面図である。
【図7】実施例2における第2現像器の現像領域を示す
断面図である。
【図8】実施例3における第2現像器の現像領域を示す
断面図である。
【図9】本発明の二色多重現像方法の実施に使用される
二色画像形成装置を示す概略構成図である。
【図10】二色多重現像方法により感光ドラムを負に一
様帯電し、露光し、現像したときの感光ドラム表面の帯
電電位の推移を示す図である。
【符号の説明】
1 感光ドラム 3 第1現像器 4 現像スリーブ 6 第2現像器 7 現像スリーブ 12 規制ブレード 14 受け皿 15 マグネット 18 第1トナー 19 第2トナー 23 バイアス電源 25 バイアス電源 26 エアー集塵機 32 電気集塵機
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−97177(JP,A) 特開 平5−61306(JP,A) 特開 平7−191514(JP,A) 特開 平1−96666(JP,A) 特開 平5−27537(JP,A) 特開 平3−146959(JP,A) 特開 平2−109067(JP,A) 特開 平6−348100(JP,A) 特開 昭59−31970(JP,A) 特開 昭63−146064(JP,A) 特開 昭58−202458(JP,A) 特開 昭64−44462(JP,A) 特開 昭58−108557(JP,A) 特開 昭63−61269(JP,A) 特開 昭58−199364(JP,A) 実開 昭61−116366(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 15/06 - 15/06 102

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子写真潜像形成媒体を一様帯電し、画
    像露光して、潜像形成媒体上に第1静電潜像を形成し、
    その第1静電潜像を第1現像器により第1トナーを単独
    またはこれと磁性キャリアと混合した形で用いて第1現
    像し、ついで潜像形成媒体を再度一様帯電し、画像露光
    して、潜像形成媒体上に第2静電潜像を形成し、その第
    2静電潜像を第2現像器により第1トナーと同極性で色
    の異なる第2トナーを用いて第2現像し、潜像形成媒体
    上に二色画像を形成する二色多重現像方法において、第
    2現像器による第2現像法は、第2トナーとして磁性ト
    ナーを用い、現像器のトナー担持体を潜像形成媒体と間
    隙を開けて配置し、その間隙に現像バイアスにより交互
    電界を形成して現像を実行する磁性1成分非接触交互電
    界現像法であり、その交互電界の1周期内に、トナー担
    持体からトナーを潜像形成媒体側に向かう方向に移動さ
    せる向きのピーク値Vmax、持続時間T1の飛ばし電
    圧と、潜像形成媒体からトナーをトナー担持体側に向か
    う方向に移動させる向きのピーク値Vmin、持続時間
    T2の戻し電圧を有し、その飛ばし電圧から戻し電圧に
    移行するのに要する時間をT(1−2)、戻し電圧から
    飛ばし電圧に移行するのに要する時間をT(2−1)と
    すると、T(1−2)>T(2−1)であり、そして第
    1トナーの第2現像器内へ混入後の平均帯電量が、第2
    トナーの平均帯電量よりも小さいことを特徴とする二色
    多重現像方法。
  2. 【請求項2】 電子写真潜像形成媒体を一様帯電し、画
    像露光して、潜像形成媒体上に第1静電潜像を形成し、
    その第1静電潜像を第1現像器により第1トナーを単独
    またはこれと磁性キャリアと混合した形で用いて第1現
    像し、ついで潜像形成媒体を再度一様帯電し、画像露光
    して、潜像形成媒体上に第2静電潜像を形成し、その第
    2静電潜像を第2現像器により第1トナーと同極性で色
    の異なる第2トナーを用いて第2現像し、潜像形成媒体
    上に二色画像を形成する二色多重現像方法において、第
    2現像器による第2現像法は、第2トナーとして磁性ト
    ナーを用い、現像器のトナー担持体を潜像形成媒体と間
    隙を開けて配置し、その間隙に現像バイアスにより交互
    電界を形成して現像を実行する磁性1成分非接触交互電
    界現像法であり、その交互電界の1周期内に、トナー担
    持体からトナーを潜像形成媒体側に向かう方向に移動さ
    せる向きのピーク値Vmax、持続時間T1の飛ばし電
    圧と、潜像形成媒体からトナーをトナー担持体側に向か
    う方向に移動させる向きのピーク値Vmin、持続時間
    T2の戻し電圧を有し、その飛ばし電圧から戻し電圧に
    移行するのに要する時間をT(1−2)、戻し電圧から
    飛ばし電圧に移行するのに要する時間をT(2−1)と
    すると、T(1−2)>T(2−1)であり、そして第
    1トナーの第2現像器内へ混入後の平均帯電量が、混入
    前の平均帯電量よりも小さいことを特徴とする二色多重
    現像方法。
  3. 【請求項3】 第2現像法の現像バイアスは、飛ばし電
    圧の持続時間T1の後に0Vとなり、つぎに戻し電圧に
    移行するまでの間に休止時間を備えた電圧波形を有する
    請求項1又は2の二色多重現像方法。
  4. 【請求項4】 第2現像法の現像バイアスは、飛ばし電
    圧の持続時間T1=0、戻し電圧の持続時間T2=0で
    ある電圧波形を有する請求項1又は2の二色多重現像方
    法。
  5. 【請求項5】 第2現像法の現像バイアスは、飛ばし電
    圧のピーク値Vmaxが戻し電圧のピーク値Vminよ
    りも大きい電圧波形を有する請求項1又は2の二色多重
    現像方法。
  6. 【請求項6】 第2現像法の現像バイアスは、交互電界
    の周波数が1.0〜8.0kHzである請求項1又は2
    の二色多重現像方法。
  7. 【請求項7】 潜像形成媒体上に現像により付着した第
    1トナーの、第2現像器の潜像形成媒体との第2現像領
    域における平均帯電量は、絶対値で40μC/gである
    請求項1又は2の二色多重現像方法。
  8. 【請求項8】 第1現像器による第1現像法は、非磁性
    トナーからなる第1トナーを単独で用いる非磁性1成分
    現像法である請求項1の二色多重現像方法。
  9. 【請求項9】 第2現像器のトナー担持体の近くに、混
    入した第1トナーを分離回収する手段を設置した請求項
    1又は2の二色多重現像方法。
  10. 【請求項10】 分離回収手段が、第2現像器のトナー
    担持体と潜像形成媒体との間隙部よりも下方に位置した
    受け皿からなる請求項9の二色多重現像方法。
  11. 【請求項11】 分離回収手段が、第2現像器のトナー
    担持体と潜像形成媒体との間隙部よりも下方に位置し
    た、電気的にトナーを吸引する手段からなる請求項9の
    二色多重現像方法。
  12. 【請求項12】 分離回収手段が、第2現像器のトナー
    担持体と潜像形成媒体との間隙部よりも下方に位置し
    た、空気の流動によりトナーを吸引する手段からなる請
    求項9の二色多重現像方法。
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