JPH0219876A - 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、静電潜像をトナーで可視像化して−若しく
は複数の画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、現像能力の増大化を企図した画像形
成装置に関する。

［従来の技術］ 従来、電子写真法を適用した画像形成装置としては、潜
像担持体上に潜像形成手段にて潜像を形成し、この潜像
をトナー手段にてトナー現像した後、転写手段にて前記
トナー像を転写媒体に転写するようにしたものが知られ
又いる。

この種の画像形成装置において、上記現像手段としては
磁気ブラシ現像法を適用したものが通常用いられており
、その基本的構成は、現像ハウジング内にマグネット部
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系現像剤の磁気ブラシが形成される
現像剤担持体を備え、この現像剤担持体に現像バイアス
を印加することにより、潜像の背景部にトナーを導くこ
となく、潜像の画像部にトナーを静電吸着させるように
した゛ものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、この種の画像形成装置において、上記現像手
段の現像バイアスとしては潜像の画像部と背景部との中
間に位置する所定の直流電圧が選定されるため、潜像の
画像部と現像剤担持体との間にに形成される静電界は一
定の状態に保持される。このため、現像剤担持体の周囲
に形成される磁気ブラシには常時一定の静？１ｆＭ引力
が作用することになり、磁気ブラシは一定の穂立状態に
保持される。この結果、磁気ブラシを構成するキャリア
の動きが必然的に拘束され、その分、潜像担持体に対す
るトナーの接触確率が少なくなり、現像能力を増大する
上で設計上限界があった。

特に、このような問題は、所謂重ね現像法を適用した画
像形成装置の二段目以降の現像手段において大きな課題
になっている。

すなわち、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挙げ
られる。これは、二色カラー画像を形成するものであっ
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
転写させてカラー画像を得るものである。

そして、このような重ね現像法を用いた画像形成装置に
あっては、前段の現像工程により潜像担持体上に既に形
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、前段の現像工程で形成されたトナー像が後段
の現像工程により乱れ易いという問題が起る。従って、
重ね現像法を用いた画像形成装置においては、既に形成
された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が考えられる
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、この点からはキト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、後段の現像■稈にて既に形
成されたトナー像の乱れ現象を有効に防止するには、構
成のトナー像に対する磁気ブラシによる摺擦力を抑える
ようにすることが必要であり、例えば潜像担持体の移動
速度に対して上記現像剤担持体上の磁気ブラシの移動速
度を低く設定することが考えられる。

ところが、後段の現像工程においては、潜像担持体上の
潜像部分へ摺擦する現像剤ω自体が少なくなるため、後
段の現像手段の現像能力自体が低下してしまい、その分
、後段のトナー像に基づく画像品質を損うという問題を
生ずる。それゆえ、後段の現像手段についての現像能力
の増大化が大きな課題になるのである。

尚、このような問題は、二双上の現像手段を具備した画
像形成装置においても二段目以降の現像手段で同様に生
じ得るものである。　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、磁気ブラシ現像法を適用す
る現像手段の現像能力の増大化を企図してなる画像形成
装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段１ すなわち、この発明に係る画像形成装置は、第１図（ａ
）に示すように、潜像担持体１上に形成された潜像を現
像手段３にてトナー現像するものを前提とし、上記現像
手段３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６を具備さ
せ、この現像剤担持体６に交流重畳の直流現像バイアス
ＶＳを印加づるようにしたものである。

また、この発明を適用した重ね現像方式の画像形成装置
は、第１図（ｂ）に示Ｊ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、潜像担持体１上の複数の潜像を賃なるトナーで現像
する複数の現像手段３（例えば３ａ　、　３ｂ　）と、
潜像担持体１上の複数の１〜ナー像を転写媒体４に一括
転写させる転写手段５とを備えたものを前提とし、少な
くとも二段目以降の現像手段３ｂに、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系現像剤の磁気ブラシが形成され
る複数段の現像剤担持体６を具備させ、この現像剤担持
体６に交流重畳の直流現像バイアスＶＳを印加するよう
にしたものである。

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、潜像形成手段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で除電するようにしたり、
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、上記現像手段３については、磁気ブラシ現像方式
によって潜像を現像しＰするものであれば適宜設計変更
して差支えなく、例えば使用現像剤としての磁性キャリ
アについて、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もの等適宜選択
することができ、また、現像剤担持体６についても、固
定マグネット部材と回転スリーブとで構成してもよいし
、回転マグネット部材と固定スリーブとで構成しても差
支えない。更に、この現像手段３の現像剤担持体６に印
加する現像バイアスＶｓの直流成分については、潜像の
画像部に対して充分な現像コントラストを確保すること
ができ且つ潜像の背景部に対してはトナーのかぶりを防
止するという観点から適宜設定され、また、上記現像バ
イアスＶｓの交流成分については、十分な現像性を確保
し且つ背景部のトナーかぶりを防止するという観点から
適宜設定される。

そして、重ね現像法を適用した画像形成装置にあっては
、特に二段目以降の現像手段３ｂについて上述した現像
方式を採用するものであるが、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
という観点からすると、使用現像剤として、トナーと密
度が４９／ｃｊＩ３以下の磁性キャリアとを使用するこ
とが好ましく、使用する磁性キャリアとしては、樹脂バ
インダ中に磁性粉を分散させてなるキャリアが磁性粉含
有ωにより容易に密瓜を調整できる点で特に好ましい。

また、現像性能を損わない範囲で潜像担持体１に対する
現像剤担持体６の相対回転速度を下げたり、現像剤担持
体におけるマグネット部材の現像ニップ域に対向する部
位に反発磁極を配置するように設計することが好ましい
。

更にまた、転写手段５については、静電転写方式や加熱
転写方式を利用もの等適宜設計変更して差支えない。

［作用］ 上述したような技術的手段によれば、現像手段３の現像
剤担持体６に交流重畳の直流現像パイアスＶＳが印加さ
れると、第１図（Ｃ）に示すように、潜像担持体１の所
定電位部位と現像剤担持体６との間の電位差が現像バイ
アスＶｓの交流成分に応じて変動するため、両者間に作
用する静電界Ｓｒが時間と共に増減変動する。

すると、潜像担持体１と現像剤担持体６との間に形成さ
れる磁気ブラシの穂立キャリアＣ群は上記静電界Ｓｆの
変動に基づき穂立方向において比較的自由に動くことに
なり、その分だけ、キャリアＣの周囲に吸着されている
トナー粒子下が潜像担持体１上の潜像の画像部により多
く接触することになる。

［実施例］ 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２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、１１は周囲が光導Ｎ層１１ａからなる潜
像担持体としての正帯電型感光ドラム（この実施例では
Ｓｅ系）、１２は感光ドラム１１の表面を予め帯電する
帯電コロトロン、１３は感光ドラム１１面に第一の潜像
を形成するだめの第一のＬＥＤアレイ、１４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一の現像
器、１５は第二の潜像を形成するための第二のＬＥＤア
レイ、１６は負極性の青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、１７は感光ドラム１１の表
面部を一様に露光する転写前露光ランプ、１８は感光ド
ラム１１上に形成された両トナー像の極性を揃える転写
前帯電コロトロン、１９はロール状の記録シート、２０
は記録シート１９のガイドロール、２１は記録シート１
９に感光ドラム１１上の両トナー像を転写させる転写コ
ロトロン、２２はクリーニング工程前に感光ドラム１１
上の残留電荷を除去する除電コロトロン、２３は感光ド
ラム１１上の残留トナーを除去するブレードクリーナ、
２４は次の画像形成サイクル前において感光ドラム１１
上の残留電荷を完全に除去する除電ランプである。

また、この実施例において、上記各現像器１４゜１６は
いずれも回転スリーブ内に固定マグネットが配置される
現像ロール１４ａ、１６ａを備えているが、第一の現像
器１４の現像ロール１４ａには直流現像バイアスＶＢ１
が印加されるのに対し、第二の現像器１６の現像ロール
１６ａには交流重畳の直流現像バイアスＶＢ２が印加さ
れている。

次に、この実施例に係る二色カラープリンタの作動につ
いて説明する。

先ず、帯電コロトロン１２により、感光ドラム１１の光
導電層１１ａを＋１０００（Ｖ）に−様帯電する（第３
図（ａ））。

次いで、第一のＬＥＤアレイ１３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１１ａ上に
第一の画像に対応したネガ潜像ｚ１を形成する（第３図
（ｂ））。露光後の第一のネガ潜像Ｚｌ（７）１位ＶＺ
１ハ＋　２５０　（Ｖ）　テアリ、背景部Ｈ１の電位Ｖ
旧は＋９００　ｍであった。

この後、第一の現像器１４により正極性の黒色トナーを
用いて、現像バイアスＶＢ１（この実施例では＋７５０
ｍ）の下で反転現像を行い、第一のトナー像Ｔ１を形成
する（第３図（ｂ））。

続いて、第二のＬＥＤアレイ１５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３図（Ｃ））。露
光後の第二のポジ潜＠Ｚ２の電位ＶＺ２Ｌｔ＋８００（
Ｖ）　、背景部Ｈ２（７）１位ｖ１１２は＋３００（ｖ
）、第一のトナー像Ｔ１の表面部電位ＶＴ１４．ｔ＋　
２００　（Ｖ）であった。

この後、第二の現像器１６により負極性の青色トナーを
用いて、現像バイアスＶ８２（この実施例ではＡＣ４０
０（Ｈｚ）、Ｖ　　　＝２．０（ＫＶ）、ＤＣ−ｐ ＋５００（Ｖ））の下で正規現像を行い、第二のトナー
像Ｔ２を形成する（第３図（Ｃ））。

次に、上記転写前露光ランプ１７にて光導電層１１ａを
一様露光しながら、転写前帯電コロトロン１８にて光導
電層１１ａに対して放電処理を施した。この場合、−様
露光によりトナー像ＴＩ。

Ｔ２のない背景部の光導電層１１ａは導電化されるが、
トナー像ＴＩ　、Ｔ２部分においてはトナーによって光
が遮断されるため、光導電層１１ａが導電化されず、ト
ナー像ＴＩ　、Ｔ２部分の表面部電位は前景部電位に比
べて高い状態に保持される（第３図（ｄ））。この状態
において、放電処理として、光導電層１１ａの帯電極性
と同極性である正極性の直流電圧が重畳された所定レベ
ルの交流電圧を印加することによって行ったところ、画
像部である第一、第二のトナー像ＴＩ　、Ｔ２は負極性
に帯電し、背型部のかぶりトナーＴ１°、　Ｔ２°は正
極性に帯電するようになった（第３図（ｄ））。

次いで、画像部トナーと逆極性の直流電圧が印加された
転写コロトロン２１により転写を行った。この結果、負
極性に揃えられたトナー像ＴＩ。

Ｔ２のみが記録シート１９に転写され、かぶりのない良
好な青黒二色の画像が得られた。

このような二色カラープリンタの性能を評価するに当っ
て、第二の現像２Ｓ１６の現像ロール１６ａに対して直
流現像バイアスのみを印加するものを比較例（この比較
例において直流現像バイアスは＋５００ｍ）とし、感光
ドラム１１に対する第二の現像器１６の現像ロール１６
ａの相対速度を適宜変化させて、画像特性を調べるテス
トを行った。

テストを行うに当って、 ☆プロセス速度２５０　ｍ／　ｓｅｃ ☆第一の現像剤 ・キャリア 平均粒径１００μ卯程度のフェライト系キＶリア ・トナー（正帯電性黒色トナー） スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体９０重量
部とカーボンブラック９重囲部と帯電制御剤１重は部と
を溶融混線粉砕後分級して得た平均粒径１０μｍのトナ
ー☆第二の現像剤 ・キャリア 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重量部とを溶融混線粉砕
後分級して得た平均粒径８０μｍのキャリア ・トナー（負帯電性青色トナー） スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体９ＯＥｉ
８％部と銅フタロシアニン１０重聞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 ☆第一の現像器のパラメータ ・トリミングギャップ０．９ｍ ・ドラムロールスペース１．０Ｍ ［感光ドラムと現像ロールとの間のスペース］・マグネ
ットセットアングル＋５゜ ・現像ロール構成 外径４０ｍのアルミニウム製スリーブ。

８極非対称型、主権の磁力８００ガウス・現像ロール速
度 感光ドラムの３倍 ・現像バイアス Ｄ　Ｃ＋　７５０　ｍ ☆第二の現像器のパラメータ ・トリミングギャップブ０．６ｍ ・ドラムロールスペース０．８ｍｍ ・マグネットセットアングル０゜ ・現像ロール構成 外径４０ｍのＳＵＳ製スリスリー ブ極非対称型（主極：反発磁極）。

主極の磁力１２００ガウス ・現像バイアス ＡＣ４００（Ｈｚ）、Ｖ　　　＝２．０（ＫＶ）。

−ｐ Ｄ　Ｃ＋　５００　ｍ を共通条件とした。

上記テストを行い、第二の現像器１６の現像ロール１６
ａの感光ドラム１１に対する相対回転速度比Ｍ（Ｍ−Ｖ
ＤＥｖＥ／ＶＰＲ・ＤＦｖＦ：現像０−ルの回転速度、
ｖ、Ｒ：感光ドラムの回転速度〉と第一トナー像の線幅
の太り率との関係を第４図に示す。尚、第４図中、第一
トナー像の線幅の太り率は、単色モード時における５０
０μｍ幅の第一トナー像の線幅を基準幅とし、この基準
幅と二色モード時における５００μｍ幅の第一トナー像
の線幅との比で表される。

第４図によれば、上記線幅の太り率の許容範囲Ａを０．
９≦Ａ≦１．１と想定した場合、現像口−ル１６ａの相
対回転速度Ｍが０．６≦Ｍ≦１゜８の範囲において実施
例（黒丸、実線で承り、以下同様）も比較例（白丸、点
線で示す、以下同様）も線幅の太り率が許容範囲に含ま
れることが把握される。

また、前記現像ロール１６ａの相対回転速度比Ｍと第二
トナー像の線温度との量系を第５図に夫々示す。

同図によれば、上記第二トナー像の線温度の許容範囲Ｂ
をＢ≧１．１と想定した場合、上述した線幅の太り率の
許容範囲Ａを満たす現像ロール１６ａの相対回転速度Ｍ
範囲において、比較例の方は第二トナー像の線温度が不
足ぎみであるのに対し、実施例の方は第二トナー像の線
ｃＪ度が充分高いものとして得られることが把握される
。

従って、このテストによれば、第二の現像器１６を実施
例のように構成すれば、第一のトナー像を乱すことなく
、第二のトナー像の濃度を充分に確保できることが確認
される。

実施例２ 実施例１記械の画像形成装置において、第二の現像器１
６の現像ロール１６ａを８極非対称型（通常の主極を具
備）で且つ主極の磁力１ＱＯＯガウスのものに変更した
。

そして、実施例１と同様な画像特性テストを行ったとこ
ろ、第６図及び第７図に示すような結果が得られた。

第６図によれば、現像ロール１６ａの相対回転速度Ｍが
０．６≦Ｍ≦１．８の範囲において実施例（黒丸、実線
で示す、以下同様）も比較例（白丸、点線で示す、以下
同様）も線幅の太り率が許容範囲Ａに含まれることが把
握される。

また、第７図によれば、上述した線幅の太り率の許容範
囲Ａを満たす現像ロール１６ａの相対回転速１１Ｍ範囲
において、比較例の方は第二トナー像の線温度がかなり
不足ぎみになるのに対し、実施例の方は第二トナー像の
線′ａ度が実施例１より反発磁極を通常の搬送磁極とし
た分だけ相対的に低くはなっているが、充分高いものと
して得られることが把握される。

尚、実施例１，２においては、二色カラープリンタを例
に挙げているが、単色プリンタ等の画像形成装置におい
て、実施例１．２所載の第二の現像器１６を用いた場合
には、実施例１．２で示されるように現像能力を充分大
きく確保することができる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、請求項１記載の画像形成装置
によれば、現像手段の現像剤担持体に印加する現像バイ
アスを工夫することにより、潜像担持体へ摺擦する磁気
ブラシの穂立キャリア群の動きに自由度を与え、潜像の
画像部に対するトナーの接触確率を増加させるようにし
たので、トナー像を形成する際の現像能力を効率良く増
大させることができる。

また、請求項２ないし５記載の画像形成装置によれば、
少なくとも二段目以降の現像手段の現像剤担持体に印加
する現像バイアスを工夫することにより、潜像担持体に
摺接する磁気ブラシの穂立キャリア群の動きに自由度を
与え、潜像の画像部に対するトナーの接触確率を増加さ
せるようにしたので、潜像担持体への磁気ブラシの摺擦
力を弱く設計したとしても、現像能力を充分に確保する
ことができ、既成のトナー像を乱すことなく、良好なト
ナー像を形成することができる。

更に、請求項３ないし５記載の画像形成装置によれば、
潜像担持体に対する磁気ブラシの摺擦力をより低減する
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（ａ）はこの発明に係る画像形成装置の基本的構
成を示す説明図、第１図（ｂ）はこの発明を適用した重
ね現像方式の画像形成装置の概略を示す説明図、第１図
（Ｃ）はこの発明に係る画像形成装置の基本的作用を示
す説明図、第２図はこの発明に係る画像形成装置の実施
例１を示ず説明図、第３図（ａ）ないしくｄ）は実施例
１に係る画像形成装置の動作工程を示す説明図、第４図
は実施例１に係る第二の現像器における現像ロールの相
対回転速度比と第一トナー像の線幅の太り率との関係を
示すグラフ図、第５図は実施例１に係る第二の現像器に
おける現像ロールの相対回転速度比と第二トナー像の線
温度との関係を示すグラフ図、第６図は実施例２に係る
第二の現像器における現像ロールの相対回転速度比と第
一トナー像の線幅の太り率との関係を示すグラフ図、第
７図は実施例２に係る第二の現像器における現像ロール
の相対回転速度比と第二トナー像の線温度との関係を示
すグラフ図である。 ［符号の説明］ Ｖｓ・・・交流重畳の直流現像バイアスト・・潜像担持
体 ２・・・潜像形成手段 ３　（３ａ、３ｂ　）・・・現像手段 ４・・・転写媒体 ５・・・転写手段 ６・・・現像剤担持体 特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代　埋　人　　
弁理士　中村　智廣（外３名）図（ａ） 第１ 図（（ｊ 第 図 第 図 弔 図 感光ドラ瓦こ吋する現像ロールの相対回転速度比Ｍ第 図 感光ドラムに対する現像ロールの相対回転速度比Ｍ第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）潜像担持体（１）上に形成された潜像を現像手段（
   ３）にてトナー現像する画像形成装置において、上記現
   像手段（３）は、内部にマグネット部材が設けられて潜
   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
   （６）を有し、この現像剤担持体（６）に交流重畳の直
   流現像バイアス（Ｖｓ）を印加することを特徴する画像
   形成装置。 ２）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、潜像担持体
   （１）上の複数の潜像を異なるトナーで現像する複数の
   現像手段（３；３ａ、３ｂ）と、潜像担持体（１）上の
   複数のトナー像を転写媒体（４）に一括転写させる転写
   手段（５）とを備え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（３ｂ）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系現像剤の磁気ブラシが
   形成される現像剤担持体（６）を有し、この現像剤担持
   体（６）に交流重畳の直流現像バイアス（Ｖｓ）を印加
   することを特徴とする画像形成装置。 ３）請求項２記載のものにおいて、少なくとも二段目以
   降の現像手段（３ｂ）の現像剤は、トナーと密度が４ｇ
   ／ｃｍ＾３以下の磁性キャリアとからなることを特徴と
   する画像形成装置。 ４）請求項２記載のものにおいて、少なくとも二段目以
   降の現像手段（３ｂ）の現像剤担持体（６）上の現像剤
   の移動速度をｖ＿Ｄ＿Ｅ＿Ｖ＿Ｅ、潜像担持体（１）の
   移動速度をｖ＿Ｐ＿Ｒとしたとき、０．６≦ｖ＿Ｄ＿Ｅ
   ＿Ｖ＿Ｅ／ｖ＿Ｐ＿Ｒ≦１．８を満足することを特徴と
   する画像形成装置。 ５）請求項２記載のものにおいて、少なくとも二段目以
   降の現像手段（３ｂ）は、現像ニップ域に対応したマグ
   ネット部材に反発磁極を配置したものであることを特徴
   とする画像形成装置。