JPH0422271B2

JPH0422271B2 -

Info

Publication number: JPH0422271B2
Application number: JP59010702A
Authority: JP
Inventors: Hisafumi Shoji; Satoru Haneda; Seiichiro Hiratsuka
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1984-01-24
Filing date: 1984-01-24
Publication date: 1992-04-16
Also published as: JPS60154271A

Description

【発明の詳細な説明】１産業上の利用分野本発明は、画像形成方法に関する。

２従来技術まず、現像を複数回繰り返す画像形成方法につ
いて、第１図のカラー複写機を例に説明する。カ
ラー複写機の場合、原稿からの反射光を分解し、
単一の色の光を取り出すためにフイルターを必要
とし、この複写機には色の異なる三種のフイルタ
ーを内蔵するフイルターバツク２が設けられてい
る。例えば、最初にグリーンのフイルターで原稿
からの反射光を分解し、この通過光で既に帯電極
９により帯電している像担持体である感光体ドラ
ム１上に静電潜像を形成し、現像装置３内のマゼ
ンタのトナーが収納されている現像器３Ｂで現像
すると、感光体ドラム１上にはマゼンタのトナー
像が形成される。このトナー像は給紙箱８から搬
送され、転写ドラム４に巻き付いている転写体で
ある複写紙７に、転写極１０により転写される。
感光体ドラム１はこの後、除電極１１により除電
され、残留トナーがクリーニング装置５により取
除かれた後、再び帯電極９により帯電する。今度
はブルーのフイルターの透過光により像露光が行
なわれ、現像器３Ａによりイエローのトナー像が
感光体ドラム１に形成され、これが前記工程によ
りすでにマゼンタのトナー像が形成されている複
写紙７に重ね合わせて転写される。同様にシアン
のトナー像が複写紙７に重ね合わせて転写された
後、この複写紙７は転写ドラム４から分離され、
定着装置で定着された後に機外に排紙される。こ
の画像形成方法は白黒のみの画像により得られた
情報と比べ、色による情報も付加できるため、望
ましいものではあるが次のような問題点がある。

(1) 各色の現像が終了する毎に複写紙に転写する
ため転写ドラム４を設けなければならず機械が
大型化し、像形成に要する時間が長くなる。

(2) 現像する工程と転写する工程を何回か繰り返
さなければならず、位置ずれ精度の保証が必要
となる。

これらのことから、現像ごとにトナー像を複写
紙７に転写するのではなく、全部の色の各トナー
像を感光体ドラム１上に形成した後、一度に複写
紙７に転写することにより、前記した問題点を解
決する画像形成方法が提案されている。この画像
形成方法によると、既に感光体ドラム１上にトナ
ー像が形成されている画像領域に、別の色による
トナー像を再び形成するわけであるが、後段の現
像時に前段に感光体ドラム１上に形成したトナー
像を乱したり、既に感光体ドラム１上に像を形成
しているトナーが現像装置内の現像剤搬送体に逆
戻りし、これが前段のトナーと異なる色のトナー
を収納している後段の現像装置に侵入し、混色が
発生するといつた問題点がある。このために、感
光体ドラム１に最初にトナー像を形成する現像装
置以外は、感光体ドラム１とこの静電潜像を現像
する現像剤搬送体の現像剤層とは非接触とし、現
像バイアスとして交流成分を重畳する手段が、例
えば特開昭56−144452号公報に示されているが、
現像条件によつては十分な画像濃度が得られなか
つたり、画像の乱れや混色がなくならないという
問題点がある。

３発明の目的本発明は、以上の問題を解決すべくなされたも
のであつて、望ましい濃度を有し、画像の乱れや
混色のない記録を行なう画像形成方法を提供する
ことを目的としている。

４発明の構成即ち、本発明は、像担持体上に潜像を形成する
工程と、現像剤搬送体上の現像剤を前記像担持体
に供給し前記潜像を現像する工程とを複数回繰り
返し前記像担持体上に可視像を形成する画像形成
方法において、現像ごとに前記像担持体と前記現
像剤搬送体との間に交流成分を含む電界を生ぜし
めて前記交流成分の周波数を順次高くするととも
に、現像ごとに順次帯電量の大きい現像剤を使用
することを特徴とする画像形成方法に係るもので
ある。

５実施例以下、本発明の実施例につき図面を使用し詳細
に説明する。

最初に、本発明者がこの発明をするに到つた経
過について説明する。像担持体上に潜像を形成す
る工程と、これを現像する工程とを繰り返し、順
次可視像であるトナー像を像担持体上に重ね合せ
る画像形成方法は、後段の現像の際に前段既に像
担持体上に形成されているトナー像を乱すことな
く適当な濃度の現像を行なう必要がある。検討の
結果、この条件を満すには現像領域における像担
持体と現像剤搬送体との間隙ｄ（mm）（以下、単に
間隙ｄという場合がある）、現像バイアスの交流
成分の電圧V_AC（）及び周波数（Hz）が、前段
で形成されたトナー像を乱すことなく後段のトナ
ー像を適当な濃度で形成するときのパラメータに
なつていることが明らかとなつた。

そこで、現像バイアスの交流成分の周波数や電
圧等のパラメータを変化させつつ、第２図に示す
ような現像装置で実験を行なつた。この現像装置
１３の現像剤溜り19内にはトナーとキヤリアで構
成される現像剤Ｄがあり、撹拌スクリユー１８の
回転によりトナーはキヤリアと摩擦して、正か負
の極性に充分に帯電する。ここで、現像剤搬送体
としてのスリーブ２０及び／又は磁気ロール２１
が回転すると、現像剤Ｄはスリーブ２０の周面を
搬送される。第２図では、磁気ロール２１が矢印
Ａ方向、スリーブ２０が矢印Ｂ方向に回転するこ
とにより、現像剤Ｄがスリーブ２０の周面上を矢
印Ｂ方向に搬送されていることを示している。こ
の現像剤Ｄは、穂立規制板１７によりその厚さが
規制され、均一な層となつて像担持体である感光
体ドラム１の方向へと向う。そして、現像剤Ｄが
現像領域２４に到達すると、感光体ドラム１上に
形成されている静電潜像の電位及び現像バイアス
としての交流及び直流電圧により生じる電界に従
つて現像剤Ｄ中のトナーに静電力が働き、トナー
がスリーブ２０から飛翔し、感光体ドラム１上に
付着することによりトナー像が形成される。ここ
で現像に供されなかつたトナーを含むスリーブ２
０周面上の現像剤Ｄは、クリーニングブレード２
６により掻落とされる。交流電源２２と直流電源
２３とは、スリーブ２０に現像バイアスを印加す
るための電源であり、Ｒは保護抵抗である。現像
剤Ｄが現像に供され、現像剤溜り１９の現像剤Ｄ
中にトナーが不足したときには、補給ローラ１６
が回転することにより、トナーホツパ１４からト
ナーＴが補給される。

本発明者は、以上説明した現像装置を用いて感
光体ドラム１に予めトナー像を形成しておき、こ
の上に重ねてトナー像を現像した。この際、前記
パラメータを種々変更して実験を行ない、予め形
成されてあつたトナー像の乱れと、重ね合せるト
ナー像の画像濃度を測定した結果、第３図と第４
図に示すような結果を得ることが出来た。なお、
現像剤としてトナーが正帯電する二成分現像剤を
用いた。

第３図は、感光体ドラム１とスリーブ２０との
間隙ｄを1.0（mm）、現像剤層厚を0.5（mm）、感光体
ドラム１の帯電電位を600（Ｖ）、現像バイアスの
直流成分を500（Ｖ）、交流成分の周波数を１（ｋ
Hz）に設定したときの交流成分の振幅V_ACと感光
体ドラム１上の露光部（電位は０（Ｖ））に現像さ
れるトナー像の画像濃度との関係を示している。
交流電界の振幅E_ACは現像バイアスの交流成分の
振幅V_ACを間隙ｄで割つた値である。第３図に示
す曲線Ａ、Ｂ、Ｃはトナーの平均帯電量がそれぞ
れ30（μc／ｇ）、20（μc／ｇ）、15（μc／ｇ）に帯
電
制御されたものを使用し得られた結果である。
Ａ、Ｂ、Ｃの三つの曲線は共に、交流電界の振幅
E_ACが200（Ｖ／mm）以上で交流成分の効果が表わ
れ、2500（Ｖ／mm）以上にすると感光体ドラム１
上に予め形成してあるトナー像が一部破壊されて
いるのが観測された。

第４図は、現像バイアスの交流成分の周波数を
2.5（ｋHz）とし、第３図の実験時と同一の条件に
より交流電界の振幅E_ACを変化させたときの画像
濃度の変化を示す。この実験例によると、前記交
流電界の振幅A_ACが500（Ｖmm）を越えると画像濃
度が大きくなり、図示していないが４（KV／mm）
以上になると感光体ドラム１上に予め形成されて
あるトナー像の一部が破壊されているのが観測さ
れた。

第３図および第４図において、それぞれ曲線
Ａ、Ｂ、Ｃの形は、画像濃度がトナー平均帯電量
の大きいほど高いという点を除けばほとんど同じ
である。これは、平均値を中心とした分布をなす
帯電量の高いトナー粒子が優先的に現像されるこ
とが関わつているためと考えられる。

さて、第３図，第４図と同様な実験を条件を変
えながら行なつたところ、交流電界の振幅E_ACと
周波数の関係について整理でき、第５図に示す
ような結果を得た。第５図においてで示した領
域は現像ムラが起こり易い領域、で示した領域
は交流成分の効果が現われず濃度不足となる領
域、で示した領域は予め感光体ドラム１に付着
しているトナーが感光体ドラム１からスリーブ２
０に戻り易い領域、、は交流成分の効果が現
われて高濃度が得られ、予め感光体ドラム１に付
着しているトナーがスリーブ２０へ戻ることのな
い領域で、はそのなかでも特に好ましい領域で
ある。これらの領域は直線Ｇ、Ｈ、Ｉで区分され
る。このうちＨ、Ｉはそれぞれ線上で等濃度を与
える。この結果は、感光体ドラム１上に既に前
（前段）で形成されていたトナー像を破壊するこ
となく次（後段）のトナー像を適切な濃度で現像
するには、交流電界の振幅E_AC及びその周波数
につき、適正領域があることを示しており、その
原因は以下に記載する理由によるものと考えられ
る。

画像濃度が交流電界の振幅E_ACに対し増加傾向
にある領域、例えば第３図の濃度曲線Ａでは交流
電界の振幅E_ACが0.2〜1.2kV／mmとなる領域につ
いては、現像バイアスの交流成分のため、トナー
にはスリーブ２０から飛翔する閾値を越える方向
へ作用する力の寄与が大きく、交流成分が強くな
るにつれて次々と小さな帯電量のトナーが現像に
供されるようになる。従つて、交流電界の振幅
E_ACが大きくなるに従い、画像濃度が大きくなる
のである。

一方、画像濃度が交流電界の振幅E_ACに対し飽
和する領域、例えば第３図の曲線Ａでは交流電界
の振幅E_ACが1.2（kV／mm）以上の領域について
は、以下のようにこの現象を説明することができ
る。即ち、の領域では交流電界の振幅E_ACが大き
くなるに従つてトナーは強く振動し、凝集してい
るトナーのクラスターは破壊され、大きな電荷を
もつトナーだけが選択的に感光体ドラム１に付着
する。このような状況では一定時間に現像領域へ
供給されるトナー量は有限であるため、画像濃度
は交流電界の振幅E_ACに対し飽和すると考えられ
る。さらに交流電界の振幅E_ACが大きくなると感
光体ドラム１の表面の電荷がリークし、トナーが
現像されにくくなるという現象も起こる。実際に
はこれらの要因が重なつて画像濃度は交流電界の
振幅E_ACが高くなつても一定になつていると考え
られる。

さらに、交流電界の振幅E_ACを大きくし、例え
ば第３図の曲線Ａを得た条件で、振幅を2.5kV／
mm以下にすると、前述したように予め感光体ドラ
ム１上に形成しておいたトナー像が破壊され、交
流成分が大きい程破壊の程度が大きいことが分つ
た。この原因は感光体ドラム１上に付着している
トナーが交流成分によりスリーブ２０に引戻され
るためであると考えられる。カラー画像形成のた
め感光体ドラム１上に色の異なるトナー像を重ね
合せて現像する場合、既に形成されてあるトナー
像を破壊するのは致命的である。

以上の実験結果に基づき、本発明者は、各現像
時に、現像バイアスの交流成分の振幅をV_AC
（Ｖ）、周波数を（Hz）、感光体ドラム１とスリー
ブ２０との間隙をｄ（mm）とするとき、 0.2≦V_AC／（ｄ・）｛（V_AC／ｄ）−1500｝／≦1.0 を満たす条件により現像を行なえば、既に感光体
ドラム１上に形成されているトナー像を破壊する
ことなく、後の現像を適切な濃度で行なえるとの
結論を得たのである。十分な画像濃度を得るため
には、 0.8≦V_AC／（ｄ・）の条件を満たし、更に 1.0≦V_AC／（ｄ・）とすることが望ましい。

又、第２図に示す現像装置において、一成分現
像剤を使用し、感光体ドラム１にトナー像を重ね
合せる場合にも、感光体ドラム１とスリーブ２０
との間隙ｄ（mm）、現像バイアスの交流成分の電圧
V_AC（Ｖ）及び周波数について、二成分現像剤
を使用したときの同様の適正領域があることが本
発明者によつて確認されている。

ここで、現像バイアスの交流成分の周波数の設
定のしかたを第５図を使用し説明する。前述した
ように、、、の領域は直線Ｇ、Ｈ、Ｉに
より区分される。このうちＧは感光体ドラム１上
に予め像を形成しているトナーが交流電界により
戻り始める境界を示す直線である。例えば交流電
界の振幅E_ACが2.5（kV／mm）、周波数が１（ｋ
Hz）の点Ｊは直線Ｇの上にある。また交流電界の
振幅E_ACが2.5（kV／mm）で周波数が3kHzの点Ｋ
は、直線Ｇから離れ、領域の中に入る。前述の
説明で明らかなように、領域から離れるほど感
光体ドラム１上のトナーはスリーブ２０へ逆戻り
しにくくなる。

このことは、周波数が低いときよりも高いとき
の方が感光体ドラム１から離脱させて、スリーブ
２０に戻るのを防ぐことに効果があることを示し
ている。このことから、現像工程毎に現像バイア
スの交流成分の周波数を順次高くすれば、既に前
段で現像され感光体ドラム１に付着しているトナ
ー粒子を感光体ドラム１から離脱させずに後段の
現像を行なうことができる。

現像バイアスとして印加される交流成分の周波
数は、交流成分による現像ムラを防止するために
200（Hz）以上とし、現像剤を第２図に示す磁気ロ
ール２１の回転により感光体ドラム１に供給する
場合は、交流成分と磁気ロール２１の回転により
生じるうなりの影響をなくすためには、500（Hz）
以上にすることが更に望ましい。

一方、帯電量の大きなトナー粒子程、交流電界
の周波数の影響を受け易い。したがつて、前段ま
でに感光体ドラム１上に像を形成しているトナー
が後段の現像の際に逆戻りするのを防ぐための手
段として、前段の現像時に小さな帯電量のトナー
を使用し、後段の現像時には大きな帯電量のトナ
ーを使用することが有効である。この場合、後段
の現像に周波数の大きな交流電界を用いることに
より、前段で感光体ドラム１に付着しているトナ
ーがスリーブ２０に戻される現象が非常に起こり
にくくなる。

そこで、現像ごとに、順次交流成分の周波数を
高くし、かつ帯電量の小さいトナーから順次使用
することを組合せれば、一層後段の現像時に前段
に形成されたトナー像を乱すことなく現像出来る
と考え、本発明をするに到つたのである。

これに加えて、各現像ごとに交流電界の振幅
E_ACを順次小さくすれば、既に感光体ドラム１上
に形成されているトナー像を乱すことなく後段の
現像を行なえることになる。また、これらの方法
と共に、現像ごとに現像バイアスの直流電圧を調
整することにより適切な画像濃度あるいは色バラ
ンスを保持することができる。

以上記載した構成により行なつた具体的な実施
例を第５図を用いて説明する。

実施例１第６図は、カラー画像形成装置の要部概略図で
あり、スコロトロン帯電器３０により一様に帯電
した感光体ドラム１は、He−Neレーザ光源（図
示せず）から、回転多面境３１、結像レンズ３２
を介して送られてきた光により像露光され、静電
潜像が形成される。この静電潜像は、第一の現像
装置１３Ａにより現像され、感光体ドラム１には
第一のトナー像が形成される。そして、このトナ
ー像は記録紙に転写されることなく再びスコロト
ロン帯電器３０により帯電し、同様にして像露光
され、第二の静電潜像が形成される。そして今度
は現像装置１３Ｂにより第二のトナー像が形成さ
れる。同様の工程が第三のトナー像が形成される
まで繰り返される。即ち、帯電（２回目からは必
ずしも必要としない）→露光→現像の工程が、３
回繰り返されるわけである。その後、転写前露光
ランプ３３が、感光体ドラム１のトナー像が形成
された領域を照射し、転写器３４により給紙装置
（図示せず）から送られてきた記録紙（その経路
を破線３５で示す）に、このトナー像を転写す
る。記録紙は、少くとも１本は加熱されたローラ
により構成される定着器３６により加熱定着され
機外に排紙される。

一方、転写が終了した感光体ドラム１は、トナ
ー像形成中は使用していなかつた除電器３７によ
り除電された後、表面に残つているトナーをトナ
ー像形成中は解除されていたクリーニング装置３
８により除去される。このカラー画像形成装置
は、操作釦が操作される度に以上の動作を繰り返
す。

このカラー画像形成方法に使用している各現像
装置は、第２図に示す現像装置１３と同一の構成
となつており、二成分現像剤が使用され現像装置
１３Ａにはイエロー、現像装置１３Ｂにはマゼン
タ、現像装置１３Ｃにはシアンのトナーが収納さ
れている。そして現像装置に印加される現像バイ
アスの交流成分の振幅V_ACは1.5kV、直流成分は
500（Ｖ）で各現像装置に対し共通で、交流成分の
周波数は現像すぬ順次に1.8、2.0、2.5（ｋHz）と
設定されている。これらの現像バイアスは現像を
行なう現像装置にのみ印加され、現像にあずから
ない現像装置は接地されている。感光体ドラム１
と各スリーブとの間隙ｄは0.8（mm）、現像剤層厚
は0.5（mm）であり、各現像装置には現像順に20、
22、25（μc／ｇ）に帯電されたトナーが収納され
ている。

本実施例では、現像ごとに順次交流バイアスの
周波数を高くすると共に、順次トナーの帯電量の
大きなものを使用することにより、既に感光体ド
ラム１に付着しているトナーがスリーブ２０に戻
ることを防いでいる。

以上のような構成により多色画像を形成したと
ころ、後段の現像時にすでに感光体ドラム１上に
形成されているトナー像を破壊したり、各現像装
置に他の色のトナーが混入することなく、各トナ
ー像について十分な濃度の可視像が得られた。

実施例２実施例１と同じ第５図に示すカラー画像形成装
置で、各現像装置には一成分現像剤を使用したと
きの実施例を以下に示す。

各現像装置には、現像する順序に夫々０、５、
10（μc／ｇ）に帯電されたトナーが収納されてお
り、他は実施例１と同一の条件により、カラー画
像を形成した。尚、最初の現像に使用するトナー
の平均帯電量は０（μc／ｇ）であるが、トナー粒
子の相互摩擦により帯電量の分布は広範囲にわた
つており、必要な電荷をもつトナーが選択され、
現像が行なわれる。

以上の構成により、トナー像を順次重ねて現像
し、多色画像を形成したところ、後段の現像時
に、既に感光体ドラム１上に形成されているトナ
ー像を破壊したり、あるいは各現像装置に他の色
のトナーが浸入することなく、充分な濃度の各ト
ナー像を形成することが出来た。

なお、本発明はその技術的思想に基づき更に変
形が可能である。前記実施例では、一成分及び二
成分の現像剤を使用した場合について説明してい
るが、例えばキヤリアと相異なる極性をもつ２種
類のトナーとから成る現像剤など３種類以上の成
分を含む現像剤を使用する場合でも、前記したと
同様の効果を得ることができる。また、本発明は
カラー画像を形成する場合だけでなく、単一色の
画像を形成する場合にも適用できる。この場合、
階調性の優れたトナー像を形成することが出来
る。

そして、本発明は電子写真による記録方式のみ
ならず、静電記録方式、磁気記録方式を利用しノ
ンインパクトプリンタに適用することが可能であ
る。

６発明の効果本発明によれば、像担持体と現像剤搬送体との
間に印加する現像バイアスの交流成分の周波数を
現像ごとに順次高くし、かつ現像ごとに順次帯電
量の大きな現像剤を使用することにより、後段の
現像の際に、既に前段の現像で像担持体に付着し
ているトナーの逆戻りを防ぎ、前段の現像で像担
持体に形成されている画像を乱すことなく、後段
の現像ができる。このことにより、像担持体に複
数回現像を繰り返すことにより画像を形成して
も、乱れのない鮮明な画像を得ることが出来るの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例によるカラー画像形成装置の概
略図である。第２図から第６図までは本発明の実
施例を示すものであつて、第２図は現像装置と感
光体ドラムの断面図、第３図と第４図は交流電界
の振幅を変化させたときの濃度変化を示した図、
第５図は交流電界の振幅と周波数とを変化させた
ときの濃度特性を示した図、第６図は複数の現像
装置を備えたカラー画像形成装置の要部を示した
図である。なお、図面に使用されている符号について、１
……感光体ドラム、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３
Ｃ……現像装置、１４……トナーホツパ、１７…
…穂立規制板、２０……スリーブ、２１……磁気
ロール、２２……交流電源、２３……直流電源、
Ｄ……現像剤、Ｔ……トナーである。

Claims

【特許請求の範囲】

１像担持体上に潜像を形成する工程と、現像剤
搬送体上の現像剤を前記像担持体に供給し前記潜
像を現像する工程とを複数回繰り返し前記像担持
体上に可視像を形成する画像形成方法において、
現像ごとに前記像担持体と前記現像剤搬送体との
間に交流成分を含む電界を生ぜしめて前記交流成
分の周波数を順次高くするとともに、現像ごとに
順次帯電量の大きいトナーを含む現像剤を使用す
ることを特徴とする画像形成方法。