JPH0219875A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、
所謂重ね現像法を適用した画像形成装置の改良に関する
。

［従来の技術］ 従来この種の重ね現像法を適用した画像形成装置として
は例えば特開昭５５−７３０６３号公報所載のものがあ
る。

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二値の潜像を有する潜像担持
体の第一の潜像を第一の現像手段で現像した後、引続い
て、潜像担持体上の第二の潜像を第二の現像手段で現像
し、最終的に形成されたトナー像を転写媒体に一括転写
させて二色カラー画像を得るものであり、複数の転写工
程を経る所謂順次転写法に比べて、装置の小型化及び画
像形成サイクルの高速化を図ることができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような重ね現像法を用いた画像形成
装置において、前段の現像手段により既に形成されたト
ナー像が後段の現像手段の現像剤に再度摺擦するため、
既成のトナー像が後段の現像工程により著しく乱れる虞
れがある。従って、この種の重ね現像法を適用した画像
形成装置にあっては、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、−成分非接触現像法にあっては、画質、特に階調再
現性に劣り、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現像
剤として、トナーと密度が４ｇ／１３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捉供している
（特願昭６１−２７２７９０号）。このタイプによれば
、磁性キャリアが低密度であるため、形成される磁気ブ
ラシそのものが柔かく形成されることになり、磁気ブラ
シと既成のトナー像との摺擦力が小さくなる分、既成の
トナー像が乱れる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、低密度の磁
性キャリアを使用したところ、磁性キャリアが現像剤担
持体の磁気拘束力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ｌが発生し易くなり、その分
、転移したキャリアの存在により転写画像中に黒点が生
ずる等画像品質を損う原因に繋がってしまう。

特に、このような問題は、磁性キャリアとして絶縁性の
ものを使用した場合において顕著に現れる。すなわち、
既成のトナー像及び現像対象である潜像画像部の周縁に
は、フリンジ電界が形成されるため、磁性キャリアとし
て絶縁性のものを使用すれば、上記フリンジ電界の作用
で磁性キャリアが潜像担持体側へより転移し易くなるの
である。

本発明各らは上述したキャリオーバ現象について更に研
究を重ねた結果、通常所定の粒度分布を持つキャリアの
うち微粉キせリアが特にキ１！リオーバを起こし易いと
いうことに着目し、既成の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することが可能な
この発明を案出するに至ったのである。

［課題を解決するための手段］ すなわち、この発明は、潜像担持体と、この潜像担持体
に複数の潜像を形成する潜像形成手段と、潜像担持体上
の各潜像を夫々トナー現像する複数の現像手段と、潜像
担持体上の複数のトナー像を転写媒体に一括転写する転
写手段とを備え、少なくとも二段目以降の現像手段には
、内部にマグネット部材が設けられて潜像担持体との間
にトナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤の磁気
ブラシが形成される現像剤担持体を具備させ、前記磁性
キャリアとして、２０μｍ以下の微粉キャリアが５重面
％以下の粒度分布を具備する密度が４ｇ／１３以下のも
のを用いたことを特徴とするものである。

このような技術的手段において、上記潜像担持体として
は、潜像形成手段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、潜像形成手段についても、潜像担持体上に所定レ
ベルの電位からなるｍ像を形成し得るものであれば、潜
像担持体の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で除電したり、放電ヘッドから
のイオンで潜像電位を形成する等適宜選択することがで
きる。

更に、複数の現像手段については、各潜像に対して現像
できるものであれば、使用する現像剤（同色も含む）、
現像方式、現像剤担持体の構成等適宜選択して差支えな
いが、二段目以降の現像手段については、少なくとも使
用現像剤として、トナーと密度が４ｇ／α３以下の磁性
キャリアからなる二成分現像剤であ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、表面
が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セ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、磁性キャリアについては、実験結果からして少な
くとも２０μｍ以下の微粉キャリアが５重量％以下であ
る粒度分布を有することが必要であり、その平均粒径に
ついては任意であるが、現像能力の点を考慮すると大体
２００μｍ未満に収めるのが好ましい。

また、二段目以降の現像手段において、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
る現像剤担持体の相対回転速度を下げたり、現像ニップ
域に対向づる現像剤担持体部位に反発磁極を配置する等
適宜段討変更することが好ましい。

また、転写手段については、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。

［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、上記磁性キャリアは密度が４ｇ／Ｃ１１３以
下のものであるため、現像剤担持体に担持される磁気ブ
ラシの穂立キャリア群の既成のトナー像に対する摺擦力
は小さいものに抑えられる。

また、上記磁性キャリアは２０μｍ以内の微粉キャリア
が５重ω％以内の粒度分布を右するものであるため、現
像剤担持体の磁気拘束力を破って潜像担持体側へ移行す
る虞れのある微粉キャリアそのものの絶対聞が極めて少
なくなる。

［実施例コ 以下、添附図面に示す実施例に基づいてこの発明の詳細
な説明する。

第１図はこの発明を適用した二色カラープリンタを示す
説明図である。

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（この実施例ではＯＰ
　Ｇ　（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｐｈｏｔｏ　Ｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒ　）系）１の表面を予め帯電する帯電コロトロン、
３は感光ドラム１面に第一の潜像を形成するための第一
のＬＥＤアレイ、４は負極性の赤色トナーが用いられる
磁気ブラシ現像方式の第一の現像器、５は第二の潜像を
形成するための第二のＬＥＤアレイ、６は正極性の黒色
トナーが用いられる磁気ブラシ現像方式の第二の現像器
、７は感光ドラム１上の極性の異なるトナー像の極性を
揃える転写前コロトロン、８はロール状の記録シート、
９は記録シート８のがイドロール、１ｏは記録シート８
に感光ドラム１上の両トナー像を転写させる転写コロト
ロン、１１はクリーニング工程前に感光ドラム１上の残
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
に除去づる除電ランプである。

このような画像形成装置において、二色のカラー画像を
形成する場合には以下のようなプロセスが採用される。

先ず、帯電コロトロン２により、感光ドラム１の光導電
層１ａを−９００ｍに一様帯電する（第２図（ａ））。

次いで、第一のＬＥＤアレイ３により第一の画像に対応
した光照射（ネガ露光）を行い、光導電層１ａ上に第一
の画像に対応したネガ潜像Ｚ１を形成する（第２図（ｂ
））。このとき、露光後の第一のネガ潜像Ｚ１の電位Ｖ
Ｚ１は−１００ｍであり、背景部Ｈ４（７）電位Ｖｌ（
１バー　８００　（Ｖ）　テアッた。

この後、第一の現像器４により負極性の赤色トナーを用
いて、現像バイアスＶＢ１（この実施例では一６５０ｍ
＞の下で反転現像を行い、第一のトナー像Ｔ１を形成す
る（第２図（ｂ））。

続いて、第二のＬＥＤアレイ５により第二の画像に対応
した光照射（ポジ露光）を行い、第二の画像に対応する
第二のポジ潜像Ｚ２を形成する（第２図（Ｃ））。この
とぎ、露光後の第二のポジ潜像Ｚ２（７）電位ＶＺ２Ｇ
ｋ−７００ｍ　、背景部Ｈ２ノ電位ＶＨ２Ｌｔ　−２５
０（Ｖ）　、赤トナー像Ｔ　１　（１）　電位ＶＴ１バ
ー　１５０　（Ｖ）　ｒあった。

この後、第二の現＠器６により正極性の黒色トナーを用
いて、現像バイアス■８２（この実施例では−４００（
Ｖ））の下で正規現像を行い、第二のトナー＠Ｔ２を形
成する（第２図（Ｃ））。

次いで、転写前コロトロン７により感光ドラム１上の両
トナー像ＴＩ　、Ｔ２の極性を揃えた（第２図（ｄ））
後、転写コロトロン１０により両トナー像Ｔ１　、Ｔ２
を記録シート８へ一括転写する。

この段階において、記録シート８上に赤黒の二色画像が
形成されるのである。

このような画像形成過程において、第二の現像剤の磁性
キャリアの粒度分布を適宜変えて、第一のトナー像の乱
れ及びキャリオーバ現象を調べるテストを行った。

テストを行うに当って、 ☆プロセス速度３００姻／　Ｓｅｃ ☆第一の現像器４ ・現像ロール４ａの構成 ６極対称着磁のマグネットロール。

主極（現像磁極）の磁束密度８００ガウス・現像ロール
４ａの速度 感光ドラム１速度に対して３倍 ☆第一の現像剤 ・キャリア スチレン−〇−ブチルメタクリレート共重合体３０重吊
部と立方体型マグネタイト７０重量部とを溶融混練粉砕
後分級して得た平均粒径８０ｕｍのキャリア ・トナー（負帯電性赤色トナー） スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体９０重ｆ
ｆｉ部と赤色顔料リソールスカルト（ＢＡＳＦ社製）１
０重通部とを溶融混練粉砕後分級して得た平均粒径１２
μｍのトナー ☆第二の現像器６（第３図、第４図参照）・現像ロール
６ａの構成 ７極非対称着磁のマグネットロール２１（Ｎ１ないしＮ
４．８１ないしＳ３）。

主極（Ｎ２　、Ｎ３からなる反発磁極）２２の磁束密度
：　１２００ガウス、その山と谷との差：５００ガウス
。

他の磁極の磁束密度二８００ガウス ・現像ロール６ａの速度 感光ドラム１速度に対して１．２倍 ☆第二の現像剤 ・キャリア フェライトキャリア 密度：　３　、０　”Ｊ／ｃｔｓ”　。

体積固有抵抗値＝１０１５Ωｃｍ （但し、１０００　（Ｖ）　／ａｔｒ（ｆ）電界中）・
トナー（正帯電性の黒色トナー） スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体９０型出
部とカーボンブラック９重お部と帯電制御剤１重量部と
を溶融混線粉砕後分級して得た平均粒径１０μｍのトナ
ーを共通条件とした。

このような条件下において、テスト１ないし６で第二の
現像剤の粒度分布を第５図及び表１のように設定した。

尚、表１において、キャリアの平均粒径単位はμｍ１２
０μｍ以下のキャリア含有率単位は重量％である。

表１ 表２ そして、これらのテストの結果を評価するに際し、第一
トナー像の乱れについては、線状の第一トナー像の太り
率（単色モード時の線幅を基準とし、二色モード時の線
幅の増減する割合）で目標値を±１０％として評価し、
また、キせリオーバについては、背景部に対するキャリ
アの面積率（キャリア面積／背景部面積）で目標値を０
．２％として評価した。

これらのテストの結果を表２に示す。尚、同表中、○は
目標値内にある状態、Ｘは目標値を越えた状態を示す。

上記式２に示す結果から明らかなように、第二の現像剤
の磁性キャリアのうち粒径が２０μｍ以下の微粉キャリ
アの含有率が５重量％以下の粒度分布を有するもの（テ
ス１〜１．３．５）であれば、第一トナー像を乱すこと
なく、しかも、キャリオーバ現象を有効に回避できるこ
とが確認される。

尚、第二の現像剤の磁性キャリアとして、密度が４　ｇ
／　ｃｔｘ　”以下で上記実施例と異なるものに対し同
様なテストを行ったところ、実施例と同様な結果が得ら
れた。また、第二の現像ロール６ａとして、通常のもの
を用いて同様なテストを行ったところ、実施例に比べれ
ば第一トナー像の乱れが若干見られるが、実施例と路間
様イ≧結果が得られた。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、請求項１ないし３に記載の画
像形成装置によれば、二段目以降の現像工程において、
潜像担持体に溜擦する磁気ブラシを柔かくでき、しかも
、所定の粒度分布からなる磁性キャリアのうち潜像担持
体側へ転移し易い微粉キャリアの含有率を下げるように
したので、既成のトナー像を乱すことなく、潜像担持体
へのキャリオーバ現象を有効に回避でき、その分、画像
品質を良好に保つことができる。

更に、請求項２記載の画像形成装置によれば、絶縁性の
磁性キャリアは所謂フリンジ電界に基づくキャリオーバ
現象を起し易いため、絶縁性の磁性キャリアを用いる場
合には極めて有効である。

また、請求項３記載の画像形成装置によれば、現像ニッ
プ域での反発磁極の存在に基づき磁気ブラシを更に柔か
いものに設定することができるので、既成のトナー像の
乱れをより確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る画像形成装置の一実施例を示す
説明図、第２図は実施例に係る画像形成装置の画像形成
工程を示す説明図、第３図は実施例で用いられる第二の
現像器の具体例を示す説明図、第４図はその現像ロール
の磁力分布の具体例を示す説明図、第５図はテスト１な
いし６で使用する第二の現像剤の磁性主１／リアの粒度
分布を示すグラフ図である。 ［符号の説明］ １・・・感光ドラム（潜像担持体） ２・・・帯電コロトロン（潜像形成手段）３・・・第一
のＬＥＤアレイ（潜像形成手段）４・・・第一の現像器
（現像手段） ５・・・第二のＬＥＤアレイ（潜像形成手段）６・・・
第二の現像手段（現像手段） ８・・・記録シート（転写媒体） １０・・・転写コロトロン（転写手段）図 第 図 第４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）潜像担持体（１）と、この潜像担持体（１）に複数
   の潜像を形成する潜像形成手段（２、３、５）と、潜像
   担持体（１）上の各潜像を夫々トナー現像する複数の現
   像手段（４、６）と、潜像担持体（１）上の複数のトナ
   ー像を転写媒体（８）に一括転写する転写手段（１０）
   とを備え、 少なくとも二段目以降の現像手段（６）は、内部にマグ
   ネット部材（２１）が設けられて潜像担持体（１）との
   間にトナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤の磁
   気ブラシが形成される現像剤担持体（６ａ）を有し、前
   記磁性キャリアとして、２０μｍ以下の微粉キャリアが
   ５重量％以下の粒度分布を具備する密度が４ｇ／ｃｍ＾
   ３以下のものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 ２）請求項１記載のものにおいて、少なくとも二段目以
   降の現像手段（６）で用いられる現像剤の磁性キャリア
   の体積固有抵抗値は、１０００Ｖ／ｃｍの電界中で１０
   ＾１＾３Ωｃｍを越えるものであることを特徴とする画
   像形成装置。 ３）請求項１記載のものにおいて、少なくとも二段目以
   降の現像手段（６）の現像剤担持体（６ａ）は、現像ニ
   ップ域に対応したマグネット部材（２１）に反発磁極（
   ２２）を形成したものであることを特徴とする画像形成
   装置。