JPH0588500A

JPH0588500A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0588500A
Application number: JP4045567A
Authority: JP
Inventors: Hatsuo Tajima; 初雄田嶋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1993-04-09
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JP3244753B2

Abstract

(57)【要約】【目的】振動バイアス電圧を用いて感光体の同一面上
で多重現像を行うに際し、後段現像器に前段現像器で形
成されたトナー像のトナーが混入することを防止しつ
つ、画像の階調性を向上させる。【構成】後段現像器に印加する振動バイアス電圧（Ｂ
₂ ）の振動周期を前段現像器のそれ（Ｂ₁ ）よりも短く
するとともに、後段現像器に印加する振動バイアス電圧
（Ｂ₂ ）は間欠波形とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真感光体等の像
担持体に、複数色のトナー像を形成する画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】斯かる画像形成装置では、第１の現像器
によって形成された第１のトナー像を担持している像担
持体面に第２の現像器が作用して第２のトナー像を形成
する。

【０００３】階調再現性の向上、画像濃度の向上、線画
像再現性の向上を計る為に、第１、第２現像器の夫々の
現像剤担持部材に最大電圧と最小電圧が交互に繰り返し
現れる振動バイアス電圧を印加することが好ましい。し
かし、この場合像担持体に付着している第１トナー像の
トナーを第２現像器に向けて引き剥そうとする電界の形
成される位相が存在するので、第１のトナーが第２現像
器中に混入する事を防止しなければならない。

【０００４】米国特許第４，６７９，９２９号明細書で
は第１現像器に印加する振動電圧の振幅よりも第２現像
器に印加される振動電圧の振幅を小にしている。しか
し、この装置ではカブリ防止や高濃度画像を得る要請
と、混色防止の要請との調和が困難である。また上記米
国特許では、第１現像器に印加する振動電圧の周波数よ
りも第２現像器に印加する振動電圧の周波数を大にする
ことも開示されているが、これだと適度な画像階調性を
得るという要請と混色防止の要請との調和が困難であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】本発明の目的は、
既に形成されているトナー像を担持している像担持体面
に作用する現像器に、その既に形成されているトナー像
のトナーが混入するのを防止しつつ、高濃度の複数色の
トナー像を形成できる画像形成装置を提供することであ
る。

【０００６】本発明の他の目的は、後段現像器への異色
トナーの混入を防止しつつ、ライン画像の再現性の高い
複数色のトナー像を形成できる画像形成装置を提供する
ことである。

【０００７】本発明の更に他の目的は、後段現像器への
異色トナーの混入を防止しつつ、ライン画像の再現性の
高い複数色のトナー像を形成できる画像形成装置を提供
することである。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】本発明では第１現像器の現
像剤担持部材に印加する第１振動バイアス電圧の、互い
に逆方向の電界を形成する２つの位相から成る１振動周
期よりも、第２現像器の現像剤担持部材に印加する第２
振動バイアス電圧の、互いに逆方向の電界を形成する２
つの位相から成る１振動周期を短くする。これにより第
１トナーが第２現像器に混入するのを防止する。

【０００９】また、第２振動バイアス電圧は間欠的に第
２現像器の現像剤担持部材に印加する。これにより、第
１振動バイアス電圧よりもトナーの動きにくい第２振動
バイアス電圧での第２トナーの運動を容易にし、第２ト
ナー画像の濃度と階調再現性、ライン再現性を向上す
る。

【００１０】

【実施例】図２に於いて、電子写真感光ドラム１は矢印
方向に回転する。後述するように、感光ドラム１の回転
経路には、第１、第２、第３、第４の現像領域がＡ１、
Ａ２、Ａ３、Ａ４が、感光ドラム回転方向にこの順に位
置している。

【００１１】グリッド付きコロナ放電器等の帯電器２に
よって表面が一様に帯電された感光ドラム１は、第１の
色に対応する被記録画像信号により変調されたレーザー
ビーム３１により露光走査される。これによって感光ド
ラム１には第１静電潜像が形成される。尚、如上のレー
ザービームを形成し、それで感光ドラム１を走査する光
学手段４は公知のものが使用できる。

【００１２】上記第１静電潜像は、現像器５により反転
現像され第１トナー像が形成される。

【００１３】この第１トナー像を担持している感光ドラ
ム１の表面は再び帯電器２によって帯電され、光学手段
４によって第２の色に対応する被記録画像信号により変
調されたレーザービーム３が露光走査される。これによ
り、第１トナー像を担持している感光ドラム面に第２の
静電潜像が形成される。

【００１４】この第２静電潜像は現像器６によって反転
現像され、第１のトナー像を担持している感光ドラム面
に第２のトナー像が形成される。

【００１５】必要に応じて上記と同様な工程が繰り返さ
れ、同一感光ドラム面上に複数色トナー画像が形成され
た後、この複数色のトナー画像は同一の転写紙面に同時
期に転写される。つまり、第１色のトナー像を転写紙に
転写した後、再びその転写紙を転写部に返送して第２色
のトナー像をそれに転写するのではなく、感光ドラム面
に重畳された複数色のトナー像が転写紙７６を転写部を
一回通過させることによって転写紙７６に転写される。
尚、転写紙７６はローラ７７によって転写帯電器７５の
ある転写部に送られ、転写後の転写紙はトナー像定着器
７９を通って画像形成装置外に排出される。

【００１６】尚、複数色のトナー像の転写紙７６への転
写が終った後の感光ドラム１表面はクリーニング装置７
８でクリーニングされる。

【００１７】図３に示すように、各現像装置５、６、
７、８は、マグネット９、１０、１１、１２を内部に固
定配設した非磁性現像スリーブ１３、１４、１５、１６
をそれぞれ有している。各現像スリーブは夫々現像領域
で上記感光ドラム１の表面に対向して現像剤収納容器５
Ａ、６Ａ、７Ａ、８Ａに配設されており、夫々反時計方
向に回転して夫々トナーをドラム１に供給する各現像領
域に現像剤を担持搬送する。各現像領域内に、各スリー
ブと感光ドラム間の最小間隙位置が存在する。各現像ス
リーブの周囲には、現像領域に搬送する現像スリーブ上
の現像剤の量（層厚）を規制する現像剤規制板たる規制
ブレード１７、１８、１９、２０と現像スリーブ上の現
像剤を掻き取る掻き取りブレード２１、２２、２３、２
４が配設されている。

【００１８】また、上記各現像剤収納容器内部には、非
磁性トナーと磁性キャリア粒子とが混合された２成分現
像剤が収納されている。現像器５内のトナー、現像器６
内のトナー、現像器７内のトナー、現像器８内のトナー
の色は夫々イエロー、マゼンタ、シアン、黒である。

【００１９】各容器内には、これらのトナーを供給する
トナー供給スクリュー２５、２６、２７、２８と、上記
現像剤を攪拌する攪拌スクリュー２９、３０、３１、３
２が配設されている。

【００２０】上記磁性キャリア粒子３７は、平均粒径が
３０〜１００μｍ、好ましくは４０〜８０μｍで抵抗値
が１０⁷ Ωｃｍ以上、１０¹²Ωｃｍ以下、好ましくは１
０⁸Ωｃｍ以上１０¹⁰Ωｃｍ以下である。このような磁
性キャリア粒子としてはフェライト粒子（最大磁化６０
ｅｍｕ／ｇ）へ極く薄く樹脂コーティングしたものが用
いられ得る。

【００２１】なお、磁性粒子の抵抗値の測定は測定電極
面積４ｃｍ^2、、電極間間隙０．４ｃｍのサンドイッチタ
イプのセルを用い、片方の電極に１Ｋｇ重量の加圧下
で、両電極間に電圧２００Ｖを印加して、回路に流れた
電流から磁性粒子の抵抗値を得るという方法をとってい
る。

【００２２】上記現像スリーブ１３、１４、１５、１６
には、交流電源（例えばピーク間電圧１００Ｖ〜３Ｋ
Ｖ、周波数１００Ｈｚ〜５ＫＨｚ）と直流電源（例えば
１ＫＶ以下）とからなるバイアス電源３３、３４、３
５、３６が接続されており、直流電圧を交流電圧に重畳
した振動バイアス電圧（ＯＶの両側に振動する電圧、又
は正側、若しくは負側内だけで振動する電圧で、正弦
波、矩形波、三角波等の波形を有する）が各スリーブに
印加される。これによって各現像領域にＡ１、Ａ２、Ａ
３、Ａ４に向きが交互に反転する振動電界が形成され
る。各現像スリーブと感光ドラムとの間には微少間隙が
設けられている（ドラムと各スリーブの最近接部での間
隙は例えば１ｍｍ以下）。

【００２３】また各現像領域で各スリーブ上の現像剤層
の厚みは、各スリーブと感光ドラム間の最小間隙よりも
薄い。つまり、各規制ブレード１７、１８、１９、２０
はそのように各スリーブ上の現像剤層の厚みを規制す
る。いずれにせよ、各現像器は所謂非接触現像型現像器
である。これは、現像器５、６、７、８が一旦ドラム上
に形成されたトナー像のトナーを擦り取らないようにす
る為にである。

【００２４】次に、図４と図１を用いて現像領域におけ
る現像剤の挙動を詳しく説明する。なお、各現像装置は
同様の構成となっているため、ここでは現像装置５を例
にとって説明する。

【００２５】感光ドラム１は潜像を構成する電荷を担持
するが、本実施例においては静電潜像を構成する電荷は
負極性であり、反転現像（光の照射された潜像領域、即
ち明部電位領域にトナーを付着させ可視化する）を行な
うようにトナー３８はキャリア粒子３７との間の摩擦で
負極性に帯電している。また、この実施例においては、
感光ドラム１と現像スリーブ１３とは現像領域Ａ１で同
一方向に回転するが、互いに逆方向に回転してもよい。
これらの間の空間にはバイアス電源３３によって振動電
界が形成される。

【００２６】一方、感光ドラム１と現像スリーブ１３と
の最近接部の上流側にはＮ極性の磁極Ｎが、下流側には
Ｓ極性の磁極Ｓが位置している。磁極Ｓを最近接部の上
流側に、磁極Ｎを下流側に配置してもよい。いずれにせ
よ、互いに隣接して、かつ異なった極性の１組の磁極を
上記のように配置することによって、現像部にはスリー
ブ周面の接線方向の成分の強い磁界が形成される。これ
によって図４に示すように磁性キャリア粒子３７はスリ
ーブ表面に沿って鎖状に連なる。つまりキャリア粒子３
７の鎖はスリーブ表面に寝るので、２成分現像剤のドラ
ムに接しない極めて薄い層が現像領域Ａ１に形成でき
る。

【００２７】尚、現像領域Ａ１に搬送される現像剤量そ
のものが少量なので前記磁性キャリア粒子の鎖もそれ程
密ではなく、トナーは磁性キャリア粒子からもドラムに
供給されるし、スリーブ表面に付着していたトナーもキ
ャリア粒子の鎖と鎖の間を通ってドラムに供給される。
また振動電界による現像は現像効率が高いので、薄い現
像剤層によっても十分な濃度のトナー像が得られる。

【００２８】図１に示されるように、本実施例において
は、潜像はトナーで可視化される画像部の電位Ｖ_L （光
で照射された明部電位部）も非画像部の電位Ｖ_D （光で
照射されなかった暗部電位部）も負電位である（但し非
画像部電位Ｖ_D の絶対値が画像部電位Ｖ_L の絶対値より
大）。またトナーも負極性に帯電している。

【００２９】ところで、現像領域での電界の方向は図４
の矢印ａ、ｂで示すように感光ドラムと現像スリーブと
の間で交互に繰り返し変化するが、現像スリーブ１３に
振動バイアス電圧Ｂ１の負成分が印加されている位相
（図１においてｔ₁₁で表される）では、これによる電界
の方向はｂ方向である。

【００３０】ところで、前述した電気抵抗値を有するキ
ャリア粒子には、この時負極性の電荷がスリーブから注
入されるので、電界の方向がｂ方向であるから、キャリ
ア粒子にはｂ方向と逆向きのａ方向の力が与えられ、そ
の鎖は全体的にドラムの方向へ盛り上るような状態とな
り、トナーが鎖からも、スリーブ表面からも離脱しやす
くなる。そして、現像スリーブ及び磁性粒子の表面上に
付着しているトナーは前述のごとく負極性に帯電してい
るので、この空間に形成されているｂ方向の電界によっ
てａ方向の力を受けて感光ドラムに移動付着する。

【００３１】振動バイアス電圧Ｂ１の正の成分が現像ス
リーブ１３に印加される位相（図１においてｔ₂₁で表さ
れる）では、現像部に形成される電界の方向（矢印ａ）
は前記電界の方向（矢印ｂ）と逆方向である。従ってこ
のａ方向の電界によって鎖はｂ方向に力を受けて縮んだ
状態で現像スリーブに接触状態となる。

【００３２】一方、感光ドラム上のトナーは、前述のご
とく負極性に帯電しているので、このａ方向の電界によ
って矢印ｂ方向の力を受ける。即ち、ドラム１上に付着
しているトナーは位相ｔ₂₁に於てドラムから現像スリー
ブの方向へ向いた力を受け、これによりドラム上のトナ
ーの一部はスリーブ上に戻って来る。位相ｔ₁₁、ｔ₂₁が
交互に繰り返されて現像剤が上記交互にａ方向、ｂ方向
に向かう振動運動をして、そしてスリーブの回転に伴っ
てスリーブ１３とドラム１間の間隙が拡大することによ
り現像が終了するが、その時点でドラム１上には静電潜
像の電位に対応した量のトナーが付着残留する。つまり
トナー像が形成される。

【００３３】尚、実施例では反転現像が行なわれるの
で、明部電位Ｖ_L の領域にトナーが付着し、暗部電位Ｖ
_D の領域はトナーの実質的に付着しない背景領域とな
る。

【００３４】また図１に示すように電位Ｖ_L 、Ｖ_D は振
動バイアス電圧の最大値と最小値の間にある。また、図
１でＶ_DC1 、Ｖ_DC2 とあるのは、交流電圧成分に重畳し
た直流電圧成分で、この値は、カブリ防止の為、電位Ｖ
_D 、Ｖ_L の間に設定することが好ましい。尚、Ｖ_DC1は
第１現像器５のスリーブ１３に印加する振動バイアス電
圧Ｂ１の直流電圧成分であり、Ｖ_DC2 は第２現像器６の
スリーブ１４に印加する振動バイアス電圧Ｂ２（次述）
の直流電圧成分である。

【００３５】尚、第１現像器５のスリーブ１３には、１
枚の画像の少なくとも現像の開始時から終了時まで、位
相ｔ₁₁とｔ₂₁がとぎれることなく連続して繰り返される
振動バイアス電圧Ｂ１が印加される。

【００３６】従来装置の問題点であった混色は二色目以
降の現像時に上記のように第１トナーが感光ドラムから
現像スリーブに逆移動するために生じていた。

【００３７】このため、前述のように第２現像器６のス
リーブ１４に印加する現像バイアスＢ２の周波数を増加
し、あるいは振幅電圧を小さくすることによって混色防
止を行う提案はなされてきた。しかし、これらの手法で
は、第２現像以降の現像工程において混色防止を実施す
ると、現像像の階調性が低下し硬調画像となり、また細
線の再現性も悪くなった。これは振動バイアス電圧の周
波数がたかくなるにつれて現像領域での感光体と現像ス
リーブとの間で往復する現像剤の運動の周波数追従性が
低下することによって潜像電位に応じた現像剤の付着が
行われなくなるために生じるものである。さらに振幅電
圧の低下がこれを助長するためである。

【００３８】本発明では、第２現像器のスリーブに振動
現像バイアス電圧を間欠的に与えることによって、混色
防止を行ないつつ、上述のトナーの運動の周波数追従性
の低下を改善するもので、潜像電位に応じた第２トナー
の付着が達成される。

【００３９】図１に示すように、破線で示されるのが本
発明の二色目以降の現像時に現像スリーブに印加される
振動バイアス電圧Ｂ２である。この振動バイアス電圧Ｂ
２でも振動バイアス電圧Ｂ１と同様に、トナーにスリー
ブからドラムに向かう方向の力を付勢する電界（ｂ方
向）を形成する位相（時間ｔ₁₂）と、トナーにドラムか
らスリーブに向かう方向の力を付勢する電界（ａ方向）
を形成する位相（時間ｔ₂₂）とが交互に繰り返される。

【００４０】図からも判るように、振動現像バイアス電
圧Ｂ２の上記２つの位相から成る１振動周期（ｔ₂₂＋ｔ
₁₂）は、振動現像バイアス電圧Ｂ１の前記２つの位相か
ら成る１振動周期（ｔ₂₁＋ｔ₁₁）よりも短い。つまり、
振動バイアス電圧Ｂ２の周波数を振動バイアス電圧Ｂ１
の周波数よりも大きくしたのと等価で、これにより第１
トナーの第２現像器への混入を防止できる。

【００４１】尚、図示の如く、ｔ₂₂＜ｔ₂₁、ｔ₁₂＜ｔ₁₁
である事が好ましい。また、図示例ではｔ₁₁＝ｔ₂₁、ｔ
₁₂＝ｔ₂₂である。

【００４２】さて、上記の如く振動バイアス電圧Ｂ２の
振動周期（ｔ₂₂＋ｔ₁₂）は振動バイアス電圧Ｂ１の振動
周期（ｔ₂₁＋ｔ₁₁）よりも時間が短く、振動バイアス電
圧Ｂ２でのトナー運動の周波数応答性が低下するため、
現像部の感光体と現像スリーブとの間でトナーの大きい
往復運動は起こらず、第１トナー像を乱すことなく第２
現像器への第１トナーの混入が防止される。

【００４３】しかし、周波数がたかい場合、感光体上の
潜像電位が弱い場合、第２トナーは上述の小さい振動運
動を繰り返すだけで容易に感光ドラムには付着せず、そ
の為、十分な画像濃度が得られず、またライン像も細
り、一方潜像電位が強い場合、第２トナーは所定の電位
領域から急激に感光ドラム上に付着するため潜像電位に
対する現像像の濃度曲線は傾きの急な所謂階調性γ（ガ
ンマ）のたかい特性となる。

【００４４】本発明では１枚の画像の現像開始時から現
像終了時までの期間中に上述の振動バイアス波形を間欠
的に第２現像器６のスリーブ１４に与える。これによっ
て、１時間中断時間（ｔ₃₂）に感光ドラム１上の第２潜
像の電位による電界によって潜像の画像部に第２トナー
を付着しやすくさせる。従って潜像電位に応じて、上記
γを緩やかにすることが達成される。また第２トナー像
の濃度の向上、ラインの鮮明度の向上にも達成される。
尚、この１時中断時間（ｔ₃₂）中も、第２現像器６のス
リーブ１４には直流電圧分（Ｖ_DC2 ）は印加されること
が好ましい。つまり、中断時間ｔ₃₂に於いては、スリー
ブ１４には振動バイアス電圧Ｂ２の交流電圧成分が印加
されず、直流電圧成分のみ印加される。これは第２トナ
ーによるカブリを防止するためである。

【００４５】また、振動バイアス電圧Ｂ２のスリーブ１
４への印加中断時間ｔ₃₂に於いては、第１トナー像のト
ナーをスリーブ１４に転移させてしまう電界も作用しな
いので、第２現像器６への第１トナーの混入防止効果も
高まる。

【００４６】以上のように、振動バイアス電圧Ｂ２は、
所定の振動周期毎に中断しつつ、スリーブ１４に印加さ
れる。そして、１つの中断時間ｔ₃₂と次の中断時間ｔ₃₂
の間の振動バイアス電圧のスリーブへの印加時間は、例
えば、現像領域Ａ２への現像剤の供給量、現像剤の帯電
量、現像スリーブ１４とドラム１の間隙、電界強度等の
現像条件によって適宜設定される。図１では波形の１振
動周期分を上記印加時間としている。一般に画像濃度、
階調再現性、ライン画像再現性を低下させない為には、
１つの中断時間ｔ₃₂と次の中断時間ｔ₃₂との間で、１〜
５振動周期分の振動バイアス電圧を、スリーブに印加す
ればよい。

【００４７】また、前記中断時間の１回の長さは、上記
現像条件に応じて適宜に設定される。図１では中断時間
ｔ₃₂は振動バイアス電圧Ｂ２の振動周期１／４の時間で
ある。一般に画像濃度、階調再現性、ライン画像再現性
を低下させないで、かつ前の現像工程で形成されたトナ
ー像のトナーの後の現像工程の現像器への混入を防止す
る観点から、振動バイアス電圧の振動周期の１／８〜２
倍であることが好ましい。

【００４８】前記中断時間は、第２現像工程以降の各現
像器６、７、８で同一の時間であってもよい。しかし、
後段の現像工程になる程振動バイアス電圧の周波数を高
くすること、即ち、スリーブ１５に印加する第３振動バ
イアス電圧Ｂ３の周波数を振動バイアス電圧Ｂ２の周波
数より大とし、スリーブ１６に印加する第４振動バイア
ス電圧Ｂ４の周波数を第３振動バイアス電圧Ｂ３の周波
数よりも大とすることが望ましいが、この場合、各スリ
ーブへの振動バイアス電圧印加の中断時間は、後段の現
像工程になる程長くすることが好ましい。即ち、各現像
工程でのトナーの往復振動回数をほぼそろえると各現像
像はさらに階調性γの良好な画像が得られるからであ
る。

【００４９】従って、スリーブ１５に印加する第３振動
バイアス電圧Ｂ３、スリーブ１６に印加する第４振動バ
イアス電圧Ｂ４の、ｂ方向の電界を形成する位相を夫々
ｔ₁₃、ｔ₁₄、ａ方向の電界を形成する位相を夫々ｔ₂₃、
ｔ₂₄とし、第３振動バイアス電圧Ｂ３の中断時間ｔ₃₃、
第４振動バイアス電圧Ｂ４の中断時間をｔ₃₄とすると、
４色のトナーによる現像を行う場合は以下のように設定
すればよい。（１）（ｔ₂₁＋ｔ₁₁）＞（ｔ₂₂＋ｔ₁₂）＞（ｔ₂₃＋
ｔ₁₃）＞（ｔ₂₄＋ｔ₁₄）（２）ｔ₃₂≦ｔ₃₃≦ｔ₃₄

【００５０】尚、第１現像器のスリーブ１３に印加する
第１振動バイアス電圧Ｂ１も、前記と同様に１時中断時
間を置きつつ間欠的に印加するようにしてもよい。

【００５１】尚、図１からもわかるように、振動バイア
ス電圧のスリーブへの印加中断は、スリーブからドラム
へ向う方向への力をトナーに与える位相（ｔ₁₂）の終了
時点で開始するのが好ましい。これは、位相（ｔ₁₂）の
終了時点では、第２トナーはドラムの方向へ向う慣性力
を持っているから、中断時間（ｔ₃₂）中にも若干の第２
トナーが第２潜像の画像部上に移動して来て第２トナー
像の再現性の向上に寄与する一方、第１トナー像のトナ
ーは位相（ｔ₁₂）の間、ドラムへ押し付けられていて剥
し方向の力が加わっていなかったので、中断時間
（ｔ₃₂）が開始された以降、スリーブ側へ移動しにくい
からである。しかし、位相（ｔ₂₂）の終了時点で中断時
間（ｔ₃₂）を開始するようにしても、先行技術に比べて
混色防止効果は高い。

【００５２】以下に実験例を示す。

【００５３】（実験例１）図３の装置で、現像スリーブ
の周速は各々２１０ｍｍ／ｓｅｃ、感光ドラムの周速は
１６０ｍｍ／ｓｅｃとした。

【００５４】また、現像スリーブには各々直径２０ｍｍ
のステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）スリーブの表面を＃４
００の粒子形状が不規則な砥粒によりサンドブラスト処
理したものを用い、磁石として各々六極着磁でＮ極、Ｓ
極が交互に図３で示されるように着磁されているものを
用いた。

【００５５】各現像スリーブと各現像剤層厚規制ブレー
ド先端との間隙は４００μｍに設定した。

【００５６】規制ブレードとしては、各々１．２ｍｍ厚
の非磁性ステンレス鋼を用いた。このブレードによる各
現像スリーブへの現像剤の非穂立時の塗布量は４０ｍｇ
／ｃｍ² に設定した。而して各現像スリーブ上に形成さ
れた現像剤層は各現像領域のスリーブ、ドラム間最小間
隙位置で３００μｍの厚みである。

【００５７】一方各現像スリーブと感光ドラム間の最小
間隙は５００μｍである。

【００５８】各現像器に使用される現像剤に関しては、
磁性キャリア粒子としては表面に極く薄いシリコーン樹
脂コートした平均粒径６０〜５０μｍの真密度５．３ｇ
／ｃｍ³ のフェライト（最大磁化６０ｅｍｕ／ｇ）を用
いた。

【００５９】非磁性絶縁性トナーとしては、ポリエステ
ル系樹脂１００部に顔料５部程度混入した平均粒径１０
μｍのものを利用した。顔料は青色トナーには銅フタロ
シアニン系顔料を、イエロートナーにはジスアゾ系顔料
を、マゼンタトナーにはモノアゾ系顔料を使用した。ブ
ラックトナーには、上記顔料を１：２：１の割合で混合
したものを使用した。各トナーには流動性向上のため
に、コロイダルシリカを０．５％を外添してある。

【００６０】また磁性キャリアの重量Ｃとトナー重量Ｔ
との関係｛Ｔ／（Ｃ＋Ｔ）｝×１００は約８〜１２％程
度である。第１、第２トナーのもつ帯電量は夫々約−１
５μｃｏｕ１／ｇであった。

【００６１】感光ドラムは外径寸法１６０ｍｍを用い
た。感光ドラムはＯＰＣドラムを用い、暗部電位（非画
像部電位）Ｖ_D が−６５０Ｖ、明部電位（画像電位）Ｖ
_L が−２００Ｖの静電潜像を形成した。

【００６２】バイアス電源３３はｔ₂₁／ｔ₁₁＝１、周波
数ｆ＝２０００Ｈｚ、ピーク対ピーク値Ｖ_PP（ピーク間
電圧）１８００Ｖの矩系波交流電圧に−４８０Ｖの直流
電圧を重畳させた第１振動バイアス電圧を現像器５の現
像スリーブ１３に印加する。

【００６３】現像装置６の現像スリーブ１４に、ピーク
対ピーク値Ｖ_PPが現像スリーブ１３に印加したバイアス
電圧と同じ１８００Ｖの矩形波交流電圧に−５００Ｖの
直流電圧（Ｖ_DC3 ）を重畳した第２振動バイアス電圧を
電源３４から印加した。

【００６４】ここで、ｔ₂₂／ｔ₂₁＝１、ｔ₂₁／ｔ₂₂＝３
／２、ｔ₁₁／ｔ₁₂＝３／２と設定されている。そして第
２振動バイアス電圧は、１振動周期毎に中断しつつスリ
ーブ１４に印加した。中断時間ｔ₃₂は振動周期の１／２
とした。即ち、ｔ₃₂＝ｔ₁₂＝ｔ₂₂とした。

【００６５】このようにして現像器５、６を順に作動さ
せて、色むらの無い鮮明な画像が得られた。また、連続
複写の長期使用下においても現像装置６への現像装置５
のトナー３８の混入が無く、階調性の良く、ライン再現
性良い、鮮明な画像が維持された。

【００６６】（実験例２）次に実験例１の二つの現像装
置５、６を用いた場合に加えて三つ目の現像装置７を用
いて三色重ね現像した結果を示す。

【００６７】現像装置５、６の現像スリーブ１３、１４
には実験例１で示した電圧を印加した。現像装置７の現
像スリーブ１５に、ピーク対ピーク値Ｖ_PPとが現像スリ
ーブ１３に印加したのと同じ１８００Ｖの交流電圧に、
−５２０Ｖの直流電圧を重畳した第３振動バイアス電圧
を電源３５から印加した。

【００６８】ここで、ｔ₂₃／ｔ₁₃＝１、ｔ₂₁／ｔ₂₃＝２
／１、ｔ₁₁／ｔ₁₃＝２／１と設定されている。そして第
３振動バイアス電圧は、１振動周期毎に中断しつつスリ
ーブ１５に印加した。中断時間ｔ₃₃は振動同期の２／３
とした。

【００６９】上記設定による実験結果は実験例１と同様
に色むらの無い良好な画像が得られ、また、第３現像装
置７への第１、第２トナーの混入もほとんど無かった。

【００７０】種々の実験結果から、第２現像バイアスＢ
２については１＜ｔ₂₁／ｔ₂₂＜５、第３現像バイアスＢ
３については１＜ｔ₂₁／ｔ₂₃＜１０であることが現像装
置への異色トナー混入を防止して良好な画像を得る上で
好ましい事であることが判った。

【００７１】ところで、トナーの帯電量を後段の現像工
程ほど低くすると、さらに良好な画像が得られ、現像装
置への黒色トナー混入も更に防止できる。例えば磁性キ
ャリア粒子の重畳Ｃとトナー重量Ｔとの関係である｛Ｔ
／（Ｃ＋Ｔ）｝×１００を現像装置５では９％、現像装
置６では１０％、現像装置７では１２％と設定すると、
第１、第２、第３トナーの摩擦帯電量は各々−２１、−
１７、−１４μｃｏｕｌ／ｇとなり、現像装置６、７へ
の異色トナー混入を防止できた。この理由はトナーの摩
擦帯電量を前の現像工程にさかのぼる程絶対値に於て大
きく設定してあるため、現像スリーブから感光ドラムに
移動してトナー像を形成したトナーは感光ドラム上に静
電的に強く付着することとなり、後の現像工程における
振動電界のもとでは前の現像工程でドラムに付着したト
ナーは容易には後の現像工程の現像スリーブに転移しな
いためである。但し、第１トナー、第２トナーは実験例
１、２の場合よりも静電的に強くキャリア粒子やスリー
ブ１３、１４に付着している為、ｔ₁₁、ｔ₁₂の位相でト
ナーにドラムに向うより強い力を与える為に、スリーブ
１３、１４に印加するバイアス電圧の重畳直流成分を実
験例１、２の場合に比べて１０〜５０Ｖ絶対値で大きく
設定することも好ましい。例えば、スリーブ１３に印加
する振動バイアス電圧の重畳直流電圧成分を−５３０Ｖ
とし、スリーブ１４に印加する振動バイアス電圧の重畳
直流電圧成分を−５７０Ｖとするとよい。

【００７２】いずれにせよ、潜像の画像部の電位と振動
バイアス電圧の直流電圧成分との差の絶対値、｜Ｖ_L −
Ｖ_DC｜は、前段の現像工程のものよりも後段の現像工程
のものの方を大とすることが好ましい。これは、後段の
現像工程の振動バイアス電圧の振動周期が前段の現像工
程のそれよりも短い為、交流電圧成分によっては、後段
の現像工程のトナーは、前段の現像工程に比べて潜像画
像部に付着しにくくなっているからである。即ち、｜Ｖ
_L −Ｖ_DC｜を後段の現像工程でより大とすることによ
り、直流電圧成分によってトナーの潜像画像部への付着
を促進するとよい。

【００７３】また、現像に使用しない現像装置は観光ド
ラムから現像装置を遠ざけたり、スリーブにトナーの飛
翔を防止する電気的バイアスを印加することで不用なト
ナーが感光ドラムに付着しないようにすることができ
る。

【００７４】さらに、現像剤としては、一成分現像剤を
用いてもよい。

【００７５】次に本発明の他の実施例を図５を用いて説
明する。尚、図２の実施例と共通の箇所には同一の符号
を付して説明を省略する。

【００７６】本実施例では、現像装置間に再帯電手段と
像露光手段を設けて、第一の像露光現像後引き続いて再
帯電と第二の像露光・現像とを行う。

【００７７】第一・第二露光ビーム４５・４６は各々第
１、第２画像信号に対応して画像信号コントローラ（図
示せず）から出力される駆動指令信号に基づいてレーザ
ー光学系によって発生され、感光ドラム１表面に走査さ
れる。このプロセスでは感光ドラム１を第一帯電器５５
で一様に帯電し、上記第一露光ビーム４５を照射して第
一の潜像形成を行い、感光ドラム１に近接して配置され
た一成分非磁性現像剤のブラックトナー５０を収容した
現像装置５１で現像する。次いで第二帯電器５６で第１
トナー像を担持している感光ドラム面を帯電し、次いで
上記第二露光ビーム４６を照射して第二の潜像形成を行
い、感光ドラム１に近接して配置された一成分非磁性現
像剤のレッドトナー６０を収容した現像装置６１で現像
する。このように帯電・画像露光・現像の各工程を順に
行い、感光ドラム上に複数色のトナー像を形成して転写
材に一括転写するものである。

【００７８】尚、現像装置５１、６１内のブラックトナ
ー５０、レッドトナー６０はファーブラシ５２、６２に
よって現像ローラ５４、６４へ供給される。ファーブラ
シ５２、６２は現像装置５１、６１内のトナーを攪拌す
るだけでなく現像後の現像ローラ上のトナーを掻き乱
し、いわゆるゴーストを防止している。

【００７９】ローラ５４、６４は矢印方向に回転して現
像剤を各現像領域に担持搬送するが、現像領域搬送され
る現像剤の層厚は、夫々規制ブレード５３、６３で規制
される。ブレード５３、６３はゴム板や金属板バネ等の
弾性ブレードで、夫々ローラ５４、６４に軽い圧力で当
接していて、現像領域に搬送される現像剤の層厚をドラ
ム１とローラ５４、６４間の最小間隙よりも薄く規制し
ている。またブレード５３、６３はトナーを各現像ロー
ラ５４、６４に擦り付けて摩擦帯電させている。

【００８０】現像ローラ５４、６４にはそれぞれ現像バ
イアス電源５７、６５が接続され、感光ドラム１と現像
ローラ５４、６４間に電界を形成する。

【００８１】感光ドラム１と現像ローラ５４、６４間と
の間隙を約３００μｍ、現像ローラ５４、６４上のトナ
ー層厚を約３５μｍに規制し、ブラックトナー５０を−
１８μｃｏｕ１／ｇ、レッドトナー６０を−１４μｃｏ
ｕ１／ｇに摩擦帯電した。

【００８２】第一潜像の暗部電位（非画像部電位）Ｖ_D
を−６２０Ｖ、明部電位（画像部電位）Ｖ_L を−２４０
Ｖに設定し、ｔ₂₁／ｔ₁₁＝１、周波数１８００Ｈｚ、ピ
ーク対ピーク値Ｖ_PP＝１４００Ｖの矩形波交流電圧に直
流電圧−５００Ｖを重畳した第１振動バイアス電圧を電
源５７から現像ローラ５４に印加した。

【００８３】また、第二の潜像の暗部電位を−６５０
Ｖ、明部電位を−２７０Ｖに設定した。第２振動バイア
ス電圧は、ピーク対ピーク値Ｖ_PPが１４００Ｖの矩形波
交流電圧に、−５５０Ｖの直流電圧を印加したものであ
る。

【００８４】ここで、ｔ₂₂／ｔ₁₂＝１、ｔ₂₁／ｔ₂₂＝３
／２、ｔ₁₁／ｔ₁₂＝３／２とした。そして第２振動バイ
アス電圧は１振動周期ごとに中断し、中断時間ｔ₃₂は１
振動周期分と等しくした。

【００８５】本実施例においても前記実施例と同様に色
むらの無い良好な画像が得られ、また、現像装置６１へ
のブラックトナー５０の混入も無かった。

【００８６】尚、前記実施例では第１現像器では、交番
電界によりトナーを現像剤担持部材から像担持体上に転
移させ、次いで像担持体から現像剤担持部材上に逆転移
させたが、これは必須ではない。即ち、位相ｔ₂₁でのピ
ーク電圧を適宜に設定することにより、第１現像器に於
ても、像担持体上に一旦転移したトナーを現像剤担持部
材に逆転移させないようにすることができる。ただし、
いずれの場合にも、またどのバイアス電圧でも、潜像の
明部電位及び暗部電位は、ａ方向の電界を形成する電圧
のピーク値（第１ピーク値）と、ｂ方向の電界を形成す
る電圧のピーク値（第２ピーク値）との間にある。即
ち、明部電位と暗部電位の差の絶対値は、バイアス電圧
の第１ピーク値と第２ピーク値の差の絶対値、即ちピー
ク対ピーク電圧Ｖ_PPよりも小である。

【００８７】また以上の実施例では各バイアス電圧のピ
ーク対ピーク電圧Ｖ_PPが同一であったが、ドラム回転方
向に関して下流側の現像器に印加する振動バイアス電圧
のピーク対ピーク電圧Ｖ_PPを、上流側の現像器に印加す
る振動バイアス電圧のピーク対ピーク電圧Ｖ_PPよりも小
さくしてもよい。

【００８８】また、以上の実施例では感光ドラム表面上
の露光部（明部電位部）にトナーを付着する反転現像に
ついて示したが、非露光（暗部電位部）にトナーを付着
する正規現像にも適用できる。正規現像の場合は潜像の
極性と逆極性に帯電したトナーを使用する。

【００８９】更に、また以上の実施例では負極性の静電
潜像を現像したが、本発明は正極性の静電潜像を形成
し、これを反転現像、又は正規現像する画像形成装置に
も適用できる。

【００９０】

【発明の効果】本発明では、振動電界による非接触現像
を採用しているため、非振動直流電界による非接触現像
にみられる不均一な画像の発生が無く、均一で高画質画
像が得られる。また、第２現像以降における振動電界に
ついて、順次周波数を増加したのと等価で、間欠的波形
とすることで、複数色トナー画像の乱れ及び混色を防止
でき、また階調性の良好な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１、第２バイアス電圧波形の
一例の説明図。

【図２】本発明の一実施例の説明図。

【図３】図２の一部の詳細な説明図。

【図４】図２の現像器の現像領域の説明図。

【図５】本発明の他の実施例の説明図。

【符号の説明】

Ｂ１第１振動バイアス電圧Ｂ２第２振動バイアス電圧１電子写真感光体５第１現像器６第２現像器７第３現像器８第６現像器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｇ０３Ｇ 15/00 ３０３ 8004−2Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の現像領域と、その下流側の第２の
現像領域を含む経路に沿って移動する像担持体と、第１現像領域で像担持体に第１の色のトナーを供給して
第１トナー像を形成する第１現像剤担持部材を有する第
１現像器と、第１現像剤担持部材から像担持体に向う方向の力を第１
の色のトナーに与える第１電界を時間ｔ₁₁の間形成する
第１位相と、像担持体から第１現像剤担持部材に向う方
向の力を第１の色のトナーに与える第２電界を時間ｔ₂₁
の間形成する第２位相とを有する第１振動バイアス電圧
を、第１現像剤担持部材に印加する第１の電圧印加手段
と、第１トナー像を担持している像担持体に第２現像領域で
第２の色のトナーを供給して第２トナー像を形成する第
２現像剤担持部材を有する第２現像器と、（ｔ₁₁＋ｔ₂₁）＞（ｔ₁₂＋ｔ₂₂）として、第２現像剤担
持部材から像担持体に向う方向の力を第２の色のトナー
に与える第３電界を時間ｔ₁₂の間形成する第３位相と、
像担持体から第２現像剤担持部材に向う方向の力を第２
の色のトナーに与える第４電界を時間ｔ₂₂の間形成する
第４位相とを有する第２振動バイアス電圧を、間欠的に
第２現像剤担持部材に印加する第２の電圧印加手段と、を有する画像形成装置。
【請求項２】第１の色のトナーと第２の色のトナーは
同極性に帯電している請求項１の画像形成装置。
【請求項３】第２現像器は非接触現像型現像器である
請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】第２現像剤担持部材への第２振動バイア
ス電圧印加の中断時間ｔ₃₂は、第２振動バイアス電圧の
振動周期の１／５〜２周期分である請求項１乃至３の画
像形成装置。
【請求項５】第２現像剤担持部材への第２振動バイア
ス電圧印加は、第２振動バイアス電圧の１〜５振動周期
毎に中断される、請求項１乃至４の画像形成装置。
【請求項６】第２現像剤担持部材への第２振動バイア
ス電圧印加は、第３位相の終了時点で中断される、請求
項１乃至５の画像形成装置。
【請求項７】ｔ₁₂＜ｔ₁₁、ｔ₂₂＜ｔ₂₁である請求項１
乃至６の画像形成装置。
【請求項８】ｔ₁₁＝ｔ₂₁、ｔ₁₂＝ｔ₂₂である請求項７
の画像形成装置。
【請求項９】１＜ｔ₂₁／ｔ₂₂＜５である請求項７又は
８の画像形成装置。
【請求項１０】第２の色のトナーの帯電量は第１の色
のトナーの帯電量よりも小である請求項１乃至９の画像
形成装置。
【請求項１１】前記経路中の、第２の現像領域の下流
の第３の現像領域で、第１トナー像と第２トナー像を担
持している像担持体に第１、第２トナーと同極性に帯電
した第３の色のトナーを供給して第３トナー像を形成す
る第３現像剤担持部材を有する、非接触現像型の第３現
像器と、（ｔ₁₂＋ｔ₂₂）＞（ｔ₁₃＋ｔ₂₃）、ｔ₃₂≦ｔ₃₃として、
第３現像剤担持部材から像担持体に向う方向の力を第３
の色のトナーに与える第５電界を時間ｔ₁₃の間形成する
第５位相と、像担持体から第３現像剤担持部材に向う方
向の力を第３の色のトナーに与える第６電界を時間ｔ₂₃
の間形成する第６位相とを有する第３振動バイアス電圧
を、中断時間ｔ₃₃を置きつつ、間欠的に第３現像剤担持
部材に印加する第３の電圧印加手段と、を備えた請求項
１乃至１０の画像形成装置。
【請求項１２】第３現像剤担持部材への第３振動バイ
アス電圧印加の中断時間ｔ₃₃は、第３振動バイアス電圧
の振動周期の１／５〜２周期分である請求項１１に記載
の画像形成装置。
【請求項１３】第３現像剤担持部材への第３振動バイ
アス電圧印加は、第３振動バイアス電圧の１〜５振動周
期毎に中断される請求項１１又は１２に記載の画像形成
装置。
【請求項１４】第１の現像領域と、その下流側の第２
の現像領域を含む経路に沿って移動する像担持体と、像担持体に第１静電潜像と第２静電潜像を形成する為の
潜像形成手段と、第１現像領域で像担持体に第１の色の
トナーを供給して第１静電潜像を現像し、第１トナー像
を形成する第１現像剤担持部材を有する第１現像器と、
第１振動バイアス電圧は、第１交流電圧成分に、第１静
電潜像の画像部電位と非画像部電位との間の値を有する
第１直流電圧成分が重畳されて、第１振動バイアス電圧
であって、第１現像剤担持部材から像担持体に向う方向
の力を第１の色のトナーに与える第１電界を時間ｔ₁₁の
間形成する第１位相と、像担持体から第１現像剤担持部
材に向う方向の力を第１の色のトナーに与える第２電界
を時間ｔ₂₁の間形成する第２位相とを有する第１振動バ
イアス電圧を、第１現像剤担持部材に印加する第１の電
圧印加手段と、第１トナー像を担持している像担持体に第２現像領域で
第２の色のトナーを供給して第２静電潜像を現像し、第
２トナー像を形成する第２現像剤担持部材を有する、非
接触現像型の第２現像器と、第２交流電圧成分に、第２静電潜像の画像部電位と非画
像部電位の間の値を有する第２直流電圧成分が重畳され
た第２振動バイアス電圧であって、第２現像剤担持部材
から像担持体に向う方向の力を第２の色のトナーに与え
る第３電界を時間ｔ₁₂の間形成する第３位相と、像担持
体から第２現像剤担持部材に向う方向の力を第２の色の
トナーに与える第４電界を時間ｔ₂₂の間形成する第４位
相とを有する第２振動バイアス電圧を、所定の振動周期
毎に中断しつつ、第２現像剤担持部材に印加する第２の
電圧印加手段と、を備えており、（ｔ₁₁＋ｔ₂₁）＞（ｔ₁₂＋ｔ₂₂）であ
り、第２振動バイアス電圧印加中断期間に於いては、第
２現像剤担持部材に第２交流電圧成分は印加されない
が、第２直流電圧成分は印加される画像形成装置。
【請求項１５】第１の色のトナーと第２の色のトナー
は同極性に帯電している請求項１４の画像形成装置。
【請求項１６】第２現像剤担持部材への第２振動バイ
アス電圧印加の中断時間ｔ₃₂は、第２振動バイアス電圧
の振動同期の１／５〜２周期分である請求項１４又は１
５の画像形成装置。
【請求項１７】第２現像剤担持部材への第２振動バイ
アス電圧印加は、第２振動バイアス電圧の１〜５振動周
期毎に中断される請求項１４乃至１６の画像形成装置。
【請求項１８】第２現像剤担持部材への第２振動バイ
アス電圧印加は、第３位相の終了時点で中断される請求
項１４乃至１７の画像形成装置。
【請求項１９】第２直流電圧成分と第２静電潜像の画
像部電位の差の絶対値は、第１直流電圧成分と第１静電
潜像の画像部電位の差の絶対値よりも大である請求項１
４乃至１８の画像形成装置。
【請求項２０】第２の色のトナーの帯電量は第１の色
のトナーの帯電量よりも小である請求項１４乃至１９の
画像形成装置。
【請求項２１】ｔ₁₂＜ｔ₁₁、ｔ₂₂＜ｔ₂₁である請求項
１４乃至２０の画像形成装置。
【請求項２２】ｔ₁₁＝ｔ₂₁、ｔ₁₂＝ｔ₂₂である請求項
２１の画像形成装置。
【請求項２３】１＜ｔ₂₁／ｔ₂₂＜５である請求項１４
乃至２２の画像形成装置。