JPH065400B2 - カラ−記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a)発明の技術分野 この発明は電子写真記録方式や静電記録方式などによる
カラー記録装置に係り、特に連続して記録を行なっても
混色が発生しないカラー記録装置に関する。

(b)技術の背景 情報の多様化にともなって出力情報のカラー化が要求さ
れつつある。電子写真記録方式や静電記録方式による記
録装置の分野においても例外ではなくカラー記録や多色
記録が要望されている。

このような静電潜像を用いる記録装置では潜像形成と現
像の工程を順次繰り返して記録を行なう際に各現像工程
において互いに異なる色のトナーにより潜像を可視化す
ることによりカラー記録が行なわれる。このような記録
装置では異なる色のトナーが互いに混入し合って本来の
色による記録ができなくなるという所謂混色に対する考
慮が要求される。

(c)従来技術と問題点 この混色という現像について電子写真記録方式を採用し
た２色カラー記録装置を例にとって説明する。

電子写真記録では感光ドラムの表面を一様に帯電する帯
電工程、レーザ光により潜像を形成する潜像形成工程、
現像部よりトナーを供給してトナー像を形成する現像工
程を記録の一周期としている。したがって帯電工程、第
１の色の像に対応する潜像形成工程、第１の色のトナー
による現像工程、再帯電工程、第２の色の像に対応する
潜像形成工程、第２の色のトナーによる現像工程を順次
繰り返すことにより２色のトナー２色像を得ることがで
きる。

このようなカラー記録装置において第２の現像部換言す
ると第２の色のトナーを供給する現像部に注目すると、
第２の現像部では既に第１の色のトナーによるトナー像
が形成されている感光層に第２の色のトナーを供給する
こととなる。この時に第１の色のトナー像を構成するト
ナーの一部が剥離されて第２の現像部に混入する。この
結果記録を長い時間行うと第２の現像部の現像剤中に第
１の色のトナーが蓄積し第２の現像部での現像が混色す
るという問題が生じる。第１の色のトナーと第２の色の
トナーとが互いに異なる極性の電荷の場合はその極性の
違いを利用して両者を分離することは比較的容易である
が、同じ極性の場合には分離することは困難であるため
に従来は混色が生じると総ての現像剤を交換している。
このように混色の発生が現像剤の寿命を短くしているの
が現状である。

このために、一つの色のトナー像を形成する度にそのト
ナー像を感光ドラムから記録用紙にそのトナー像を転写
するカラー記録方式が考えられる。この方式によれば現
像工程では異色トナーの混入を防止することができる
が、記録用紙に対するトナー像の転写を各色のトナー毎
に複数回行なうために、記録用紙上における各色のトナ
ー像に位置ずれが生じ易いなどの欠点を有している。

(d)発明の目的 この発明はかかる点に鑑みて、複数の色のトナー像を潜
像形成媒体上に順次形成し、この多色トナー像を一括し
て記録用紙に転写する方式においても異色トナーの混入
を防止し、もって混色のないカラー記録装置を提供する
ものである。

(e)発明の構成 このために本発明は各現像手段の現像剤におけるトナー
の電荷量を異ならしめ、この電荷量の相違を利用して異
色トナーの混入を防止したものである。すなわち、潜像
形成媒体と、この媒体に電荷を供給する帯電手段と、潜
像形成媒体上に記録すべき画像に対応した静電潜像を形
成する潜像形成手段と、該静電潜像を可視化する複数個
の現像手段と、可視化されたトナー像を記録用紙に転写
する転写手段とを備え、前記帯電と潜像形成および現像
を順次複数回繰り返して潜像形成媒体上に多色のトナー
像を形成した後にこの多色のトナー像を一括して前記記
録用紙に転写するカラー記録装置において、前記各現像
手段における現像剤はトナーの電荷量がそれぞれ異なる
とともに、後段の現像手段ほどトナーの電荷量が小さい
現像剤を使用することを特徴とする。

(f)発明の実施例 以下に本発明によるカラー記録装置の実施例を詳細に説
明する。

第１図は電子写真記録方式を採用した２色のカラー記録
装置の概要図である。第１図における記録装置は感光ド
ラム11、帯電器12a、第１の露光部13a、第１の現像部14
a、再帯電器12b、第２の露光部13b、第２の現像部14b、
転写器15、除電器16、クリーナ17、そして除電ランプ18
よりなる。

潜像形成媒体としての感光ドラム11はその表面に感光層
11aを有し、矢印方向に定速回転する。帯電器12aおよび
再帯電器12bは感光層11aの全面に電荷を供給することに
より一様帯電する。第１の露光部13aおよび第２の露光
部13bはレーザ光などにより感光層を照射することによ
り第１の色および第２の色の画像に対応する潜像を感光
ドラム11上に形成する。第１の現像部14aおよび第２の
現像部14bは互いに異なる第１の色のトナーおよび第２
の色のトナーをそれぞれ対応する潜像を供給することに
よりトナー像を形成しもって潜像を可視化する。転写器
15は転写コロトロン15aを有し、感光ドラム11上に形成
されたトナー像を記録用紙19に転写する。除電器16は感
光ドラム11上の電位を低下するものであり、これによっ
てクリーナ17おける残留トナーの除去を容易にする。除
電ランプ18は感光層の表面電位を一定にするものであ
り、感光層を全面露光する。

第２図に現像部の詳細構成を示す。なお、現像部14aと
現像部14bとはその構造は同様なもので現像部14aについ
てのみ説明する。

現像部14aは現像担持体としての現像ローラ22、ドクタ
ブレード23よりなる。現像ローラ22はマグネットローラ
22aと非磁性体（例えばアルミニューム）のスリーブ22b
よりなる。現像剤24はキャリア24aとトナー24bよりなる
二成分現像剤である。キャリア24aは抵抗率が10¹²〜10
¹⁶Ωcmで粒子径が５〜50μｍの磁性体よりなる所謂マイ
クロキャリアであり、トナー24bは絶縁性の非磁性体よ
りなる。これらトナーとキャリアとをトナー濃度が５〜
80WT％となるように混合してある。

スリーブ22bは固定され、マグネットローラ22aが矢印の
方向に回転することにより現像剤24は矢印方向に搬送さ
れる。その現像剤24の層の厚みはドクターブレート23に
よって0.２〜1.０mmに規定される。現像ローラ22と感光
ドラム11とは感光層11aと現像剤の層とが接触しないよ
うに間隔ｄ（0.２〜0.５mm）を介して対向している。そ
して現像ローラ22と感光ドラム11との間には電源25によ
り現像バイアス電圧が印加されている。この電源25は交
流電圧（周波数500〜2000Hz・振幅1000〜2000Vpp）ある
いはオフセット電圧300〜500Ｖで直流偏倚された交流電
圧を供給している。この電界によって現像ローラ22上の
トナー24bのみがこの空隙を介して飛翔して感光層11aに
付着してトナー像を形成する。したがって、現像部では
感光層と現像剤の層とが非接触なので第２の現像部14b
では第１の現像部14aによって形成されたトナー像を破
壊することなく現像することができる。また、現像剤の
層が感光層と軽く接触する程度にし、300〜500Ｖの直流
電圧を印加して現像を行なってもマイクロキャリアを用
いて現像剤の穂はやわらかいため、感光層上の第１の現
像部14aによって形成されたトナー像を破壊することな
く現像できる。

第１の現像部14a、第２の現像部14bにおける現像剤24は
前記のように共にキュリアとトナーよりなる二成分現像
剤であるが、現像部14aと現像部14bにおけるトナーの電
荷量は異なり、かつ第１の現像部14aにおけるトナーの
電荷量に対して第２の現像部14bにおけるトナーの電荷
量が小さくなるように設定されている。一例として第１
の現像部におけるトナー比電荷を15〜25μＣ／ｇ、第２
の現像部におけるトナー比電荷を５〜15μＣ／ｇに設定
する。トナーの電荷量をｑとするとトナーの吸着力Ｆは
ｑの２乗に比例することが知られている。したがって、
トナーの電荷量が増加するにしたがって感光層に対する
付着力も増加する。この結果、第１の現像部14aにおけ
る感光層に対するトナーの付着力は大きいために、第２
の現像部14bにおける現像工程の際に第１のトナーが感
光層から剥離することがなく、第２の現像部の現像剤に
第１のトナーが混入することがない。

次ぎに記録の工程を第３図にそって簡単に説明する。な
お、第３図は各工程における感光ドラム上の電位を示
す。

まず、帯電器12aによって感光層11aの表面は電位Vs（例
えば600Ｖ）に帯電される（第３図(a)）。第１の露光部
13aによって画像部分に対応する電荷を除去しその電位
を略０ｖとすることにより第１の色の画像に対応する潜
像が形成される（第３図(b)）。この静電潜像は第１の
現像部14aによって第１の色のトナー24bが供給されてト
ナー像が形成され可視化される（第３図(c)）。この時
第１の色のトナー24bはその電荷量が大きいので感光層
に対して大きな力で付着する。

更に再帯電器12bによって潜像は略電位Vcに引き上げら
れ（第３図(d)）、第２の露光部13bによって潜像が形成
され（第３図(e)）、第２の現像部14bによって第２の色
のトナー34bによる像形成が行なわれる（第３図(f)）。
この現像部における感光層と現像剤の層の距離ｄおよび
現像剤の層の厚みあるいはスリーブに印加するバイアス
電圧などの現像条件は第１の現像部14aにおける現像条
件と略同じである。この第２の現像部14bにおいては第
１の現像部において形成されたトナー像は感光層に大き
な力で付着しているので第１の色のトナー像が第２の現
像部を通過する際に電界によってあるいは、第２の現像
剤の機械的な力によって感光層から剥離されることがな
い。

このようにして形成された２色のトナー像は転写器15に
より記録用紙19に転写され、図示しない定着部を経るこ
とにより記録用紙に定着される。転写が終了した感光ド
ラム11は除電器16、クリーナ17、除電ランプ18によりそ
の表面の残留トナーが除去され、電位が０Ｖとなる。

上記の実施例では第１と第２の現像条件を略同じする
と、第１の色のトナー濃度と第２の色のトナー濃度とが
異なるという問題点が新に生じる。すなわち、第４図に
示すようにトナーの比電荷の値とトナーの付着量の関係
は比電荷の値が小さいほど付着量は増加することが知ら
れている。そこで第１の色のトナー濃度と第２の色のト
ナー濃度とが略一致するような改良が必要となる。

それは、第２の現像部における潜像強度を小とするか、
あるいは第２の現像部においてトナーの付着が少ない現
像条件とすればよい。潜像強度を小とする方法としては
露光部における露光量を制御して感光層の電位を０ｖま
で減衰させないようにすることが考えられる。具体的に
は感光層の電位600ｖから０ｖまで減衰させずに露光量
を減少して感光層の電位を100〜300ｖ程度となるように
する。潜像強度を小とすると比電荷の小さなトナーを使
用しても第２の色のトナーの付着量は減少するためにト
ナー濃度のアンバランスは解消される。

トナーの付着量を減少させるための現像条件としては第
２の現像部における交流電圧の振幅を第１の現像部のそ
れよりも小とするかあるいは、直流バイアス電圧を小さ
くする。したがって、トナーの付着量が減少されるので
前記と同様にトナー濃度のアンバランスは解消される。

なお、前記実施例は電子写真記録方式について述べた
が、静電記録層を有するドラムに対してピン電極あるい
はイオン流制御法により静電潜像を形成する方式の記録
装置にも同様にして適用できる。また、２色の限定され
ることなく３色以上の多色記録でも同様である。

(g)発明の効果 以上のように本発明によれば各現像手段における現像剤
をトナーの電荷量がそれぞれ異なるとともに、後段の現
像手段ほどトナーの電荷量が小さい現像剤を使用するも
のである。したがって、後段の現像部では大きな力でト
ナーが付着しているのでトナーが剥離することがなく、
長い時間にわたり混色のない良好な画像を安定して得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係り、第１図は電子写真記録方式による
２色カラー記録装置の概要を示す構成図、第２図は第１
図における現像部の詳細を示す構成図、第３図(a)〜(f)
は各記録工程における感光ドラム表面の電位変化を示す
電位図、第４図はトナー比電荷とトナー付着量との関係
を示す特性図である。 図中、11は感光ドラム、12aは帯電器、12b再帯電器、13
a・13bは露光部、14a・14bは現像部、22は磁気ローラ、
24は現像剤、24aはキャリア、24bはトナーを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像形成媒体と、この媒体に電荷を供給す
   る帯電手段と、潜像形成媒体上に記録すべき画像に対応
   した静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像を
   可視化する複数個の現像手段と、可視化されたトナー像
   を記録用紙に転写する転写手段とを備え、前記帯電と潜
   像形成および現像を順次複数回繰り返して潜像形成媒体
   上に多色のトナー像を形成した後にこの多色のトナー像
   を一括して前記記録用紙に転写するカラー記録装置にお
   いて、前記各現像手段における現像剤はトナーの電荷量
   がそれぞれ異なるとともに、後段の現像手段ほどトナー
   の電荷量が小さい現像剤を使用することを特徴とするカ
   ラー記録装置。