JPH0659084B2 - 多色像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本発明は、多色像形成装置に関し、更に詳述すれば、画
像データに基づいて像担持体に順次色の異なる像を形成
して多色像を得る、例えば静電記録又は電子写真記録に
好適な、改良された多色像形成装置に関する。

ロ、従来技術 従来、例えば電子写真法により多色像を形成するには、
成分色ごとに帯電，露光，現像，転写の複写工程を繰り
返して、複写紙上に各色のトナー像を重ねて転写するよ
うにしている。例えば色分解フィルタを介して得られる
ブルー，グリーン，レッド等の分解光により前記工程別
に静電潜像を形成し、イエロー，マゼンタ，シアン及び
必要によりさらに黒のトナーで現像してトナー像を形成
し、該トナー像を記録紙上に積層して転写して多色像を
形成する。しかしながらかかる多色像形成方法にあって
は、各色の現像が終了する毎に転写体に転写する必要
があり、機械が大型化し、像形成のための時間が長くか
かったり、反復動作による位置ずれ精度の保証が必要
となるなど難点がある。

そこで同一の感光体上に複数のトナー像を重ね合せて現
像し、転写工程を一度で済むようにして上記欠点を解決
する多色像形成方法があるが、この方法でも後段の現像
時において、前段の現像により得られたトナー像を乱し
たり、後段の現像剤中に前段の現像剤中のトナーが混合
されて多色像のカラーバランスが乱れるなどの弊害が生
ずる。

かかる不都合を避けるため、２回目以降の現像の際に現
像装置に交流成分を重畳したバイアスを印加してこの感
光上に形成された静電潜像にトナーを飛翔させる方式を
採用することにより、多色像を形成する方法が提案され
ている。この方法では現像剤層が、前段までに形成され
たトナー像を摺擦することがないので、像の乱れ等は起
らない。

以下この画像形成方法の原理を、第24図のフローチャー
トにより説明する。この第24図は感光体の表面電位の変
化を示したものであり、帯電極性が正である場合を例に
とっている。ＰＨは感光体の露光部、ＤＡは感光体の非
露光部、ＤＵＰは露光部ＰＨに第一の現像で正帯電トナ
ーＴが付着したため生じた電位の上昇分を示す。

感光体はスコロトロン帯電器により一様な帯電が施され
て、(a)に示すように一定の正の表面電位Ｅとなる。次
にレーザー・陰極線管・ＬＥＤ・などを露光源とする第
一の像露光が与えられ、(b)に示すように露光部ＰＨの
電位はその光量に応じて低下する。このようにして形成
された静電潜像を未露光部の表面電位Ｅにほぼ等しい正
のバイアスを印加された現像装置が現像する。その結
果、(c)に示すように正帯電トナーＴが相対的に電位の
低い露光部ＰＨに付着し、第一のトナー像Ｔが形成され
る。このトナー像Ｔが形成された領域は、正帯電トナー
Ｔが付着したことにより電位がＤＵＰだけ上昇するが、
未露光部ＤＡと同電位にはならない。次に第一のトナー
像が形成された感光体表面は帯電器により２回目の帯電
が施され、その結果、トナーＴの有無にかかわらず、均
一な表面電位Ｅとなる。これを(d)に示す。この感光体
の表面に第二の像露光が施されて静電潜像が形成され
（(e)）、(c)と同様にしてトナーＴとは異なる色の正帯
電トナー像Ｔ′の現像が行なわれ第二のトナー像が得ら
れる。これを(f)に示す。以上のプロセスを繰り返すこ
とにより、感光体上に多色トナー像が得られる。これを
記録紙に転写し、さらにこれを加熱または加圧して定着
することにより多色記録画像が得られる。この場合には
感光体は表面に残留するトナーおよび電荷をクリーニン
グされて次の多色像形成に用いられる。一方、これとは
別に感光体上にトナー像を定着する方法もある。

第24図に説明した方法において、少なくとも(f)の現像
工程は現像剤層が感光体表面に接触させずに行なうこと
が望ましい。

なお前記多色像形成方法において、２回目以降の帯電を
省略することができる。かかる帯電を省略せず毎回帯電
を繰り返す場合は、帯電前に除電工程を入れるようにし
てよい。また、毎回の像露光に用いる露光源は各々同じ
ものでも異なるものでもよい。

前記多色像形成方法において、例えばイエロー、マゼン
タ、シアン、黒の４色のトナーを感光体上に重ね合わせ
る場合が多く、これは以下の理由による。減色法の原理
によれば、イエロー、マゼンタ、シアンの３原色を重ね
合わせることにより、黒の像が得られるはずであるが、
実用される３原色用のトナーは理想の吸収波長域を有す
るものではなく、また３原色のトナー像の位置ずれなど
のため、これら３原色トナーだけでは文字や線に要請さ
れる鮮明な黒を再現するのは困難であるばかりでなく、
カラー像においても濃度が不足しがちになる。そこで、
前述のように３原色に黒を加えた４色で多色像を形成す
るようにしている。

多色像形成のための潜像の形成方法としては、前記電子
写真法のほかに、多心電極などにより直接像形成体上に
電荷を注入して静電潜像を形成する方法や、磁気ヘッド
により磁気潜像を形成する方法などを用いることができ
る。この方法を利用した記録装置は、例えばブロック図
が第23図で示されるようなシステムに組み入れられる。
この例では、多色光学情報をもつ原稿を固体撮像素子な
どを用いた読取装置で読取って画像データを得、画像処
理部で記録装置に適したデータ（以下記録データとい
う）に変換する。

以上のような方法で様々な色を表現する場合、次の二つ
の方法がある。

．色の異なるトナー同志を直接重ねない方式。

．色の異なるトナー同志を重ねる方式。

は第25図（Ａ）のようにトナーＴ₁，Ｔ₂を像形成体上
に重ねずに分布させることにより、疑似的に記録紙上で
色再現を行なうものである。は、ある色のトナー像の
上に異なる色のトナーを重ねて現像して色再現するもの
である。

ところが、例えば電子写真法の場合、においては、先
に現像したトナーＴに吸収されて像形成体の感光層まで
十分届かず、潜像が完全に形成されないので、第26図ま
たは第27図のように後に現像したトナーＴ₂の付着量が
少なくなる傾向がある。またにおいては、各色トナー
像が同位置で重ならないように像露光の位置合わせを厳
密に行なう必要があり、第25図（Ｂ）のように像露光の
位置が不正確であれば、前段のトナー像Ｔ₁が一部像露
光をさえぎってしまい、後段で現像されるトナー像Ｔ₂
の付着量が第25図（Ｃ）のように少なくなるという傾向
がある。これらの傾向は像形成体の分光感度、像露光す
る光源の分光特性、トナーの分光透過率特性や現像する
色の順序により記録特性が異なることを示している。

一方、前述の各潜像形成法は、いずれも階調表現が可能
な方法であるが、高速での安定した記録に適さないとい
う問題がある。またかかる方法による階調表現は、いわ
ゆる多段階調であるため多大の画像データの容量が必要
とされる。そこで、高速で安定な記録を行なうとともに
画像データの容量が少なくてすむようにするために、入
力画像の各画素を二値化して疑似的に階調表現できる画
像データを形成する方法が提案されている。例えば第28
図の濃度パターン法や第29図のディザ法などが知られて
いる。

第28図に示される濃度パターン法は、入力画像の階調を
もつ１画素を複数の二値階をもつ画素に変換する方法で
ある。１ａは入力画像であり、２ａは前記入力画像１ａ
のマトリクスの代表的濃度値をもつ画素５ａを取り出
し、これを処理するための標本であり、３ａはこの標本
を二値化するＭ×Ｎの基準濃度マトリクスであり、４ａ
は前記標本２ａが基準濃度マトリクス３ａとの比較によ
り二値化された結果得られたパターンである。

第29図に示されるディザ法は、入力画像の階調をもつ１
画素を二値階調をもつ１画素に変換する方法である。１
ｂは入力画像であり、２ｂは前記入力画像１ｂの特定の
Ｍ×Ｎ画素マトリクスの例であって、二値化処理するた
めの標本であり、３ｂはこの標本を二値化するＭ×Ｎの
基準濃度マトリクスであり、４ｂは前記標本２ｂが基準
濃度マトリクス３ｂとの比較により二値化された結果得
られたパターンである。

以上のようにして従来の多色像形成装置においては、入
力されたカラー画像情報を色分解した形式のデータを、
メモリから読み出された基準信号と比較して二値化し
て、得られたデータに基づき記録を行なっている。

ところで、従来は画像濃度や色再現性をオペレーターが
外部操作により指定すると、記録装置の現像バイアスあ
るいは帯電電位などの記録条件を制御して記録特性を変
えるようにしていた。しかし記録条件の制御だけでは所
望の記録特性を得ることが難しく、例えば文字の飛びや
かぶりなどの発生を完全に防ぐことができなかった。

ハ、発明の目的 本発明は、オペレーターの操作や外部装置などの指示に
基づく外部指令によく従って画像濃度や色再現性が自由
に制御できる多色像形成装置を提供することを目的とし
てなされたものである。

ニ、発明の構成 発明者は鋭意研究の結果、次の事実を見出した。例え
ば、第29図に示した基準濃度マトリックス３ｂ中の各要
素の濃度値の設定およびその配列には、種々の組合せが
考えられるが、この基準濃度マトリックスを基準信号と
して記録データを形成し、それに基づいて記録を行なっ
て最終的に得られる多色像の品質は、上記各要素の濃度
値の組合せ方に依存する。従って、この事実を応用すれ
ば一色成分について、各要素の濃度値の組合せを異にし
た複数の基準濃度マトリックスを用意しておいて、これ
らの内から入力画像の状態其他の条件に応じて基準濃度
マトリックスを選択したり、各マトリックス要素に適当
な値を加減したりすることなどにより、最適な基準信号
を設定し、その結果、常に高品質の多色像を得ることが
できる。

本発明は上記の知見からなされたものである。

即ち、本発明は、入力された多色画像データを、色成分
ごとに基準信号を参照して記録画像データに変換した
後、 前記記録画像データに基づいて像担持体に潜像を形成し
て複数成分から成る現像剤を用いて前記潜像を現像する
工程を複数回繰り返して一色成分づつ順次現像して、前
記像担持体上に多色画像を形成する多色像形成装置にお
いて、 前記現像工程は、現像バイアスの交流成分の振幅をＶ_AC
（Ｖ）、前記交流成分の周波数（Hz）、前記像担持体
と現像剤を搬送する現像剤搬送体との間隔をｄ（mm）と
するときに下記の(1)式及び(2)式を満たす現像条件で像
担持体上に多色像形成し、 前記基準信号が像形成の都度その像形成条件に応じて外
部入力によって決定されるように構成されていることを
特徴とする多色像形成装置に係る。

式(1) 0.2≦Ｖ_AC／（ｄ・） 式(2) ｛（Ｖ_AC／ｄ）−１５００｝／≦1.0 上記基準信号は、前述の濃度パターン法やディザ法など
における基準濃度をマトリックスの各要素のように特定
の大きさをもつマトリックスを単位として決定されるも
のだけではなく、画像データの全画素に一律に適用され
るものや、画素ごとに個別に決定されるものなども含ま
れる。さらに、これらの基準信号は、入力画像データを
二値化するものだけでなく、一つの画像データに複数の
参照データを適用して多値記録データを得るような種類
のものも含まれる。

本発明による多色像形成装置は、入力画像データを上述
の基準信号と比較演算して記録画像データを得る際、予
め用意してある中から外部指令に基づいて基準信号を選
択する形式のもののほか、第19図にブロック図で示すよ
うに指令に基いたデータを基準信号に加えてそのデータ
と入力画像データとを比較演算する形式のものもある。

ホ、実施例 以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明による多色像形成装置の例の構造を示す
概要図である。

この装置は画像読取部Ｒ、画像データ処理部37、画像メ
モリ38、記録部Ｐ、外部指令部39より構成される。これ
によれば、以下のようにして多色像が形成される。照明
光源33の光を受けてオリジナル多色像（原稿抑え32で固
定されている原稿）31から出る光は、第１図に於いて右
方へ移動する３個のミラー34、レンズ35を経由してＣＣ
Ｄ(Charge Coupled Devise)36に到達する。ＣＣＤ36は
原稿の多色像上を走査しながら光の強さを電気信号に変
え、この電気信号を画像処理部37で処理し、記録データ
を得る。これは必要に応じて画像メモリ38に記憶され
る。このようにして得られた記録データに従って記録部
Ｐのレーザー光学系10が制御される。画像処理部37で
は、例えば第４図、第９図又は第11図によって後述する
ように、外部指令部39からの指令によって基準信号を選
択又は変更することにより、高品質の多色像を得るため
の最適な記録データが得られる。一方、感光体１はスコ
ロトロン帯電極２により表面が均一に帯電される。続い
てレーザー光学系10からの像露光Ｌがレンズ３により感
光体１上に照射される。このようにして静電潜像が形成
される。この静電潜像はイエロートナーが収納されてい
る現像装置Ａにより現像される。トナー像を形成された
感光体１は、再びスコロトロン帯電極２により均一に帯
電され、像露光Ｌを受ける。形成された静電潜像はマゼ
ンタトナーが収納されている現像装置Ｂにより現像され
る。この結果、感光体１上にイエロートナーとマゼンタ
トナーによる２色トナー像が形成される。以下同様にし
てシアントナー、黒トナーが重ねて現像され、感光体１
上に４色トナー像が形成される。４色トナー像は帯電極
９により電荷を与えられて転写極４で記録紙Paに転写さ
れる。記録紙Paは分離極５により感光体１から分離さ
れ、定着器６で定着される一方、感光体１は除電極７と
クリーニング装置８により清掃される。

クリーニング装置８はクリーニングブレード81とファー
ブラシ82とを有する。これらは像形成中は感光体１とは
非接触に保たれていて、感光体１に多色像が形成される
と感光体１と接触し、転写残トナーを掻き取る。その
後、クリーニングブレード81が感光体１から離れ、少し
遅れてファーブラシ82が感光体１から離れる。ファーブ
ラシ82はクリーニングブレード81が感光体１から離れる
際、感光体１上に残るトナーを除去する働きをする。

この多色像形成装置では、感光体１が一回転する度に一
色ずつ現像されるが、各像露光は感光体１の同じ位置か
ら開始する必要がある。また像形成中は使用されない現
像装置、帯電極２以外の各電極、給紙、紙搬送、クリー
ニング装置８はいずれも感光体１に作用しない。

なお、第１図の多色像形成装置のうち、記録部Ｐあるい
はそれに加えて画像データ処理部37を他の部分とは独立
して用い、外部機器から画像データを入力して多色プリ
ンターとして用いることもできる。

各現像器は例えば現像器Ａの場合第２図に示すような構
成を有している。Ｂ、Ｃ、Ｄも基本的構成は同じであ
る。現像剤Deは磁気ロール12が矢印Ｆ方向、スリーブ11
が矢印Ｇ方向に回転することにより、矢方向に搬送され
る。現像剤Deは、搬送途中で穂立規制ブレード13により
その厚さが規制される。現像剤溜り19内には、現像剤De
の攪拌が十分に行なわれるよう攪拌スクリュー14が設け
られており、現像剤溜り19内の現像剤Deが消費されたと
きには、トナー供給ローラ15が回転することにより、ト
ナーホッパー16からトナーＴが補給される。そして、ス
リーブ11に現像バイアスを印加する直流電源17と交流電
源18、および保護抵抗Ｒが直列に接続されている。ま
た、スリーブ11と感光体１とは間隔ｄを隔てて対向配置
され、現像領域Ｅでトナーが感光体１に対し非接触状態
に保持されている。この非接触状態であることは、特に
２回目以降の現像にあっては不可欠である。

上記非接触状態とは、スリーブ11とドラム１との間に電
位差が存在しない状態（現像バイアスが印加されていな
い状態）では両者が間隔ｄを隔てて対向配置され、現像
剤の層厚が前記間隙ｄより小さく設定されている状態を
意味する。このようにすることにより、２回目以降の現
像時に感光体１上に既に形成されているトナー像の損傷
が避けられ、また、既に感光体１上に付着しているトナ
ーがスリーブ11に逆戻りして前段のトナーと異る色のト
ナーを収納している後段の現像器中に混入することによ
る色にごりの発生が避けられる。

一方、このような画像形成装置の現像器に使用される現
像剤としては、トナーとキャリアから構成される二成分
現像剤と、トナーのみからなる一成分現像剤とがある。
二成分現像剤はキャリアに対するトナーの量の管理を必
要とするが、トナー粒子の摩擦帯電制御が容易に行える
という長所がある。また、特に磁性キャリアと非磁性ト
ナーで構成される二成分現像剤では、黒色の磁性体をト
ナー粒子に大量に含有させる必要がないため、磁性体に
より色濁りのないカラートナーを使用することができ、
鮮明なカラー画像を形成できる。

このような二成分現像剤においてトナーの組成は通常次
の(1)〜(6)からなっている。

(1)熱可塑性樹脂（結着剤）80〜90wt% 例：ポリスチレン、スチレン−アクリル共重合体、ポリ
エステル、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、ポリ
アミド樹脂、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、或いはこれらの混合物。

(2)顔料（着色材） 例：黒：カーボンブラック。

青：銅フタロシアニン、スルホンアミド誘電染料。

黄：ベンジン誘導体。

マゼンタ：ポリタングストリン酸、ロータミンＢレ
ーキー、カーミン６Ｂなど。

(3)荷電制御剤 正極性トナー：ニグロシン系の電子供与性染料が多く、
その他に、ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩、アル
コキシル化アミンアルキルアミド、キレート、顔料、フ
ッ素処理界面活性剤、四級アンモニウム塩。

負極性トナー：電子受容性の有機錯体が有効で、その他
に、塩素化パラフィン、塩素化ポリエステル、酸基過剰
のポリエステル、銅フタロシアニンのスルホニルアミン
など。

(4)流動化剤 例：コロイダルシリカ、疎水物シリカが代表的であり、
その他、シリコンワニス、金属石ケン、非イオン界面活
性剤などがある。

(5)クリーニング剤 感光体におけるトナーのフィルミングを防止するもの。

例：脂肪酸金属塩、表面に有機基をもつ酸化ケイ素酸、
フッ素系界面活性剤がある。

(6)充填剤 画像の表面光沢の改良、原材料費の低減を目的とする。

例：炭酸カルシウム、クレー、タルク、顔料、などがあ
る。

これらの材料のほかに、かぶりやトナー飛散を防ぐため
に磁性体を含有させてもよい。

磁性粉としては、0.1〜１μmの四三酸化鉄、ｒ−酸化第
二鉄、二酸化クロム、ニッケルフェライト、鉄合金粉末
などが提案されているが、現在の所、四三酸化鉄が多く
使用され、トナーに対して５〜70wt%含有される。磁性
粉の種類や量によってトナーの抵抗はかなり変化する
が、十分な抵抗を得るためには、磁性体量を55wt%以下
にすることが好ましい。また、カラートナーとして、鮮
明な色を保つためには、磁性体量を30wt%以下にするこ
とが望ましい。

その他圧力定着用トナーに適する樹脂としては、約20kg
/cm程度の力で塑性変形して紙に接着するように、ワッ
クス、ポリオレフィン類、エチレン−酢酸ビニル共重合
体、ポリウレタン、ゴムなどの粘着性樹脂などが選ばれ
る。

カプセルトナーも用いることができる。

以上の材料を用いて、従来公知の製造方法によりトナー
を作ることができる。

本発明において、更に好ましい画像を得るために、トナ
ー粒径は、解像力との関係から通常平均粒径が50μｍ程
度以下であることが望ましい。本発明では、トナー粒径
に対して原理的な制限はないが、解像力、トナー飛散や
搬送の関係から通常１〜30μｍ程度が好ましく用いられ
る。

また、繊細な点や線を可視化あるいは階調性を上げるた
めに、磁性キャリア粒子は磁性体粒子と樹脂とから成る
粒子（例えば磁性粉と樹脂との樹脂分散系や樹脂コーテ
ィングされた磁性粒子）であって、さらに好ましくは球
形化され、平均粒径が好ましくは50μｍ以下、特に好ま
しくは30μｍ以下、５μｍ以上の粒子が好適である。

また、良好な画像形成の妨げになるキャリア粒子にバイ
アス電圧によって電荷が注入されやすくなって像担持体
面にキャリアが付着し易くなるという問題や、バイアス
電圧が充分に印加されなくなるという問題点を発生させ
ないために、キャリア抵抗率は１０₈Ωcm以上、好まし
くは１０₁₃Ωcm以上、更に好ましくは１０₁₄Ωcm以上の
絶縁性のものがよく、更にこれらの抵抗率で、粒径が上
述したものがよい。

このような微粒子化されたキャリアは、トナーについて
用い得る上述の磁性体と熱可塑性樹脂を用いて、磁性体
の表面を樹脂で被覆するか、あるいは磁性体微粒子を分
散含有させた樹脂で粒子を作るかして、得られた粒子を
従来公知の平均粒径選別手段で粒径選別することによっ
て得られる。

そして、トナーとキャリアの攪拌性及び現像剤の搬送性
を向上させ、また、トナーの荷電制御性を向上させてト
ナー粒子同士やトナー粒子とキャリア粒子との凝集を起
りにくくするために、キャリアを球形化することが望ま
しい。球形の磁性キャリア粒子を製造するには、樹脂被
覆キャリア粒子では、磁性体粒子にできるだけ球形のも
のを選んでそれに樹脂の被覆処理を施すこと；磁性体微
粒子分散系のキャリアでは、できるだけ磁性体の微粒子
を用いて分散樹脂粒子形成後に熱風や熱水による球形化
処理を施すこと：あるいはスプレードライ法によって直
接球形の分散樹脂粒子を形成すること等の方法が採用さ
れる。

本発明の画像形成方法においては、一成分現像剤を用い
た米国特許第3893419号、特開昭55−18656〜18659号、
特開昭56−125753号各公報や、二成分現像剤を用いた特
願昭58−57446号、特願昭58−97973号、特願昭59−4563
号、特願昭59−10699号、特願昭58−238295号、特願昭5
8−238296号、特願昭59−10700号等に示された現像方式
を採用してよい。

特に、特願昭58−２３８２９６号による二成分現像剤を
用いた現像方式によれば、上述の多色画像形成時に各現
像工程で、現像バイアスの交流成分の振幅をＶ
_ＡＣ（Ｖ）、周波数を（Hz）、像担持体と現像剤を搬
送する現像剤搬送体との間隙をｄ（mm）とするとき、 0.2≦Ｖ_ＡＣ／（ｄ・） ｛（Ｖ_ＡＣ／ｄ）−１５００｝／≦1.0 を満たすようにすることが望ましい。

このように、交流バイアス、及び周波数等の現像条件を
選ぶことによって、画像の乱れや混色を起すことなく、
高画質の画像を得ることができる。

以下、その理由を本発明者が行なった実験の結果に基づ
き説明する。設定した実験条件は以下のとおりである。

現像剤として磁性キャリアと非磁性トナーから成る二成
分現像剤を用いる。磁性キャリアは、平均粒径30μｍ
（平均粒径は重量平均粒径でオムニコアルファ（ボシュ
ロム社製）とか、コールカウンタ（コールタ社製）で測
定）、磁化50emu/g、抵抗率10¹⁴Ωcm以上の、樹脂中に
フェライト微粒子を分散した球状キャリアである。尚、
抵抗率は、粒子を0.05cm²の断面積を有する容器に入れ
てタッピングした後、詰められた粒子上に１kg/cm²の荷
重を掛け、このときのキャリア粒子は１mm位の厚さであ
るようにして、荷重と底面電極との間に1000Ｖ／cmの電
界が生ずる電圧を印加したときの電流値を読み取ること
で得られる値である。上記トナーは熱可塑性樹脂90wt
%、顔料10wt%に荷電制御剤を少量添加し混練粉砕し、平
均粒径10μｍとしたものを用いた。現像剤として上記キ
ャリア80wt%、該トナーを20wt%の割合で混合し、現像剤
とした。なお、トナーはキャリアとの摩擦により正に帯
電する。また感光体ドラムには予めトナー像を形成して
おく。

交流バイアスと感光体、スリーブ間の距離を変えながら
実験を行なったところ、交流電界強度の振幅Ｅ_ＡＣと、
周波数ｆの関係について整理出来、第３図に示すような
結果を得た。第４図において、Ａで示した領域は現像ム
ラが起こりやすい領域、Ｂで示した領域は交流成分の効
果が現れない領域、Ｃで示した領域はトナーの逆戻りが
起こりやすい領域、Ｄ、Ｅは交流成分の効果が現われト
ナーの逆戻りが起こらない領域でＥは特に好ましい領域
である。

この結果は、感光体ドラム上に前段で形成されたトナー
像を破壊することなく、次の（後段の）トナー像を適切
な濃度で現像するには、交流電界強度の振幅、及びその
周波数につき、適正領域があることを示している。

以上の実験結果をまとめると、各現像工程で、現像バイ
アスの交流成分の振幅Ｖ_ＡＣ（Ｖ）周波数を（Hz）、
感光体ドラムとスリーブの間隙をｄ（mm）とするとき、
前述した条件 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
上に形成されたトナー像を乱すことなく、後の現像を適
切な濃度で行なうことができる。十分な画像濃度が得ら
れ、かつ前段までに形成したトナー像を乱さないために
は、上記の条件の中でも、 0.5≦Ｖ_ＡＣ／（ｄ・） ｛（Ｖ_ＡＣ／ｄ）−１５００｝／≦1.0 を満たすことが好ましい。さらにこの中でも特に 0.5≦Ｖ_ＡＣ／（ｄ・） ｛（Ｖ_ＡＣ／ｄ）−１５００｝／≦0.8 を満たすと、より鮮明に色にごりのない多色画像が得ら
れ、多数回動作させても現像装置への異色のトナーの混
入を防ぐことができる。

なお、交流成分による現像ムラを防止するため、交流成
分の周波数は200Hz以上とし、現像剤を感光体に供給す
る手段として、回転する磁気ロールを用いる場合には、
交流成分と磁気ロールの回転により生じるなりの影響を
なくするため、交流成分の周波数は500Hz以上にするこ
とが、更に望ましいことが明らかになった。

上記実験例では、現像剤が像保持体（感光体ドラム）に
非接触で搬送されるため、交流バイアスによりトナーを
潜像面へ飛翔させなければならない。ところが、交流の
位相により像保持体と現像器の間のトナー粒子に対し
て、現像器から像保持体へ向かう電気力とその逆方向の
電気力とが作用する。このうち後者は、像保持体上のト
ナーを現像器へ移動させて、現像器中へ異なる色のトナ
ーを混入させる一因となる。この事態を防止し、かつ感
光体に形成されたトナー像を破壊することなく、後のト
ナー像を一定の濃度で順次感光体上に現像するには、現
像を繰り返すに従って (イ)順次帯電量の大きいトナーを使用する。

(ロ)現像バイアスの交流成分の振幅を順次小さくする。

(ハ)現像バイアスの交流成分の周波数を順次高くする。

という方法をそれぞれ単独にか又は任意に組合わせて採
用することが、更に好ましい。

即ち、帯電量の大きなトナー粒子程、電界の影響を受け
易い。したがって、初期の現像で帯電量の大きなトナー
粒子が感光体ドラムに付着すると、後段の現像の際、こ
のトナー粒子がスリーブに戻る場合がある。そのため前
記した(イ)は、帯電量の小さいトナー粒子を初期の現像
に使用することにより、後段の現像の際に前記トナー粒
子がスリーブに戻るのを防ぐというものである。(ロ)
は、現像が繰り返されるに従って（即ち、後段の現像に
なるほど）順次電界強度を小さくすることにより、感光
体ドラムに既に付着されているトナー粒子の戻りを防ぐ
という方法である。電界強度を小さくする具体的な方法
としては、交流成分の電圧を順次低くする方法と、感光
体とスリーブとの間隙ｄを後段の現像になるほど広くし
ていく方法がある。また、前記(ハ)は、現像が繰り返さ
れるに従って順次交流成分の周波数を高くすることによ
り、感光体にすでに付着しているトナー粒子の現像装置
への戻りを防ぐという方法である。これら(イ)、(ロ)、
(ハ)は単独で用いても効果があるが、例えば、現像を繰
り返すにつれてトナー帯電量を順次大きくするとともに
交流バイアスを順次小さくする、などのように組み合わ
せて用いるとさらに効果がある。また、以上の三方式を
採用する場合は、直流バイアスをそれぞれ調整すること
により、適切な画像温度あるいは色バランスを保持する
ことができる。

また、上記した(イ)〜(ハ)以外にも次の(ニ)〜(チ)の方法も
採用することができる。

(ニ)、使用しない現像器を像保持体から遠ざける。

(ホ)、トナー供給量を順次大きくする。

(ヘ)、潜像ポテンシャルコントラストを順次大きくす
る。

(ト)、像保持体と現像剤層との間隙を順次大きくする。

(チ)、使用しない現像器に対しトナーが混入しないよう
なバイアスを印加する。

また上記実験例のほか、特願昭58−238295に示されてい
る条件で一成分現像剤により現像してもよい。

第４図は外部指令により入力画像データを処理する基準
信号を選択して二値化するシステムのブロック図であ
る。第１図に示した多色像形成装置において、適正な共
通の条件でイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、黒Ｋの
単色画像をそれぞれ形成したところ、第５図に示すよう
な記録特性が得られた。第４図のシステムでは記録特性
を制御するため、基準信号群を複数用意しておき、その
中の適正なもので処理を行なっている。

第６図は入力画像濃度、Ｈレベルとなる（着色される）
画素の密度、記録画像濃度の相互の関係を示したもので
ある。第６図（Ａ）は入力画像濃度とＨレベルとなる画
素の密度の関係であり、各曲線は第７図に示す基準デー
タ群により形成される基準マトリクス（ディザマトリク
ス）を用いた結果である。第７図において、横軸は濃度
レベルを表わし、縦棒は基準マトリクス内の設定された
基準データを表わす。（Ａ）は各基準データが濃度に関
して均一に設定されている場合、（Ｂ）は各基準データ
が濃度に関して低濃度側に密に設定されている場合、
（Ｃ）は各基準データが濃度に関して高濃度側に密に設
定されている場合、（Ｄ）は各基準データが濃度に関し
て中間で密に設定されている場合を示し、それぞれ第６
図（Ａ）のａ，ｂ，ｃ，ｄの階調再現性を生じさせる。

第６図（Ｂ）はＨレベルとなる画素の密度と記録画像濃
度の関係であり、各曲線は第８図に示す基準マトリクス
を用いた結果である。数字は濃度レベルで、大きい数字
ほど濃度が高いことを示す。なお、（Ａ）はドットが互
いに分散するように配置されるものであり、（Ｂ）、
（Ｃ）はドットが集中するように配置されたもので、
（Ｃ）の方が集中度が高い。

第７図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ第６図（Ｂ）
中の曲線ａ、ｂ、ｃを与える。

これらの基準信号の選択の結果、第６図（Ｃ）に示すよ
うに入力画像濃度Ｄ_Ｏと記録画像濃度Ｄ_Ｐの関係が制御
できる。なお、第６図ないし第８図は一例であって、実
施例はこれに限られるものではない。さらに上述の例は
ディザ法であるが、この技術思想は濃度パターン法など
にもそのまま適用できる。また例えば２種類以上の基準
データを用いての、多値の画像データを形成する場合で
も同様である。

第９図は第１図の多色像形成装置を記録装置として用い
たシステムのブロック図であって、記録装置の記録条件
を検知して、その結果に従って入力画像データを処理す
る基準信号群を予め用意されているものの中から選択す
るようにされているとともに、外部指令も基準信号の選
択に関与している。画像データ処理部では第10図に示す
フローチャートに従って基準信号を設定する。

記録条件としては、感光体の表面電位、像露光の光量、
現像剤のトナー濃度、現像バイアス、トナーの帯電量、
現像剤の流動性、定着温度、気温、湿度、などが記録特
性に重要なものである。これらは表−１に示すように電
位計、光センサー、ピエゾ素子、熱電対などで検知さ
れ、画像データ処理部に送られる。

第11図は入力画像の種類に従って基準信号を選択する多
色像形成装置システムのブロック図である。第11図のシ
ステムでは入力画像データが文字情報からなるものか階
調面か、あるいはモノクロ画像かカラー画像かなどを判
定し、その結果と、外部指令に従った基準信号で二値化
を行なう。その手順の概略を示すフローチャートを第12
図に示す。

以下、さらに詳しい実施例を示す。

例１ 第４図に示す多色像形成装置システムにおいて、入力画
像データは図示しない計算機より入力されるもので、こ
れは画像データ処理部でディザ法により二値化される。
記録装置として第２図の装置の記録部Ｐが用いられる。
基準信号マトリクス（ディザマトリクス）はオペレータ
ーが選択できるように第13図ないし第15図のように設定
されている。第13図ないし第15図において（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれイエロー、マゼン
タ、シアン、黒の色情報に対するディザマトリクスであ
り、数字は濃度レベルを０から63まで表わしたものであ
る。

第13図ないし第15図では、いずれも（Ａ）、（Ｄ）がド
ット分散型で（Ｂ）、（Ｃ）がドット集中型である。そ
れぞれの図では（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の順に
濃度が低く再現されるように基準信号が設定されてい
て、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の順で現像された
ときに色バランスがよく保たれる。さらに同じ色に対応
するディザマトリクス同士を比べると、第14図、第13
図、第15図の順に高い濃度に再現しやすくなっている。

オペレーターは画像濃度を『濃い』、『普通』、『淡
い』の中から自由に選ぶことができる。この指令に対し
てそれぞれ第15図、第13図、第14図のディザマトリクス
のいずれかを適用して記録画像データを得る。

上記の選択、指令は、オペレーターが、第１図の外部指
令部39に設けられた図示しない釦スイッチ、レバースイ
ッチ等を走査することによってなされる。

記録条件を表−２に、使用したトナーの分光透過率特性
を第16図に示す。

以上のようにしてカラー画像を記録したところ、オペレ
ーターの指令によく従った画像濃度で色バランス、解像
力に優れた画像が得られた。

例２ 第９図の多色像形成装置システムにおいて、入力画像デ
ータは図示しない画像メモリから入力されたもので、画
像データ処理部でディザ法により二値化される。記録装
置として第２図の装置の記録部Ｒが用いられる。基準信
号マトリクス（ディザマトリクス）は以下に示す記録条
件を検知して、それに好適なように第17図と第18図のよ
うに設定されている。他の条件は例１と同様である。第
17図と第18図では、いずれも（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、
（Ｄ）はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒のデ
ィザマトリクスを表わす。第17図は高濃度記録状態と判
定されたときの各ディザマトリクスで、第18図は低濃度
記録状態と判定されたときの各ディザマトリクスであ
る。

本実施例では、第19図のブロック図のように、オペレー
ターの指令によりディザマトリクスの各基準信号に所定
の値を一律に加える方法を採用している。この方法では
画像濃度を変えるだけでなく、例えば色ごとに異るデー
タを加算して特定の色を強調することも可能である。

この多色像形成装置システムでは、像形成時に感光体上
の非転写部、例えば側縁部に１cm²程度の基準を設け、
発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）、受光素子
としてのホトトランジスタ、フィルタによって構成され
る光センサで濃度を読取り、演算回路を内蔵する検知回
路（いずれも図示せず）で基準トナー像濃度を基準値と
比較し、基準像濃度が基順値に達しない場合にはトナー
ホッパーよりトナーが補給される。さらに第20図に示す
表面電位計21により感光体１の帯電電位が測定され、そ
の結果、非露光部の電位が低ければ低濃度記録状態、非
露光部の電位が高ければ高濃度記録状態と判定される。

第17図では、イエロー、マゼンタ、シアンのディザマト
リクスはドット集中型で、黒のみがドット分散型であ
る。前者は階調再現性に優れ、後者は解像力の維持に優
れている。また、イエローのディザマトリクスでは各基
準信号は低濃度で密になるように設定されており、記録
濃度は他の色よりやや高目になる。さらに、黒のディザ
マトリクスは高濃度で密になるように設定されていて、
記録濃度は他の色よりやや低目になる。

このため、感光体にイエロー、マゼンタ、シアン、黒
の、順序でトナー像を重ね合わせて多色像を形成する
と、各色のバランスがよくとれることになる。

一方、第18図ではマゼンタ、シアンのディザマトリクス
はドット集中型で、イエローと黒のディザマトリクスが
ドット分散型となる。ディザマトリクスの各基準信号は
イエローとマゼンタが低い濃度で密になるように設定さ
れ、他は均一である。この結果、同一条件下ではどの色
も第17図のディザマトリクスによるより高い画像濃度が
得られる。この場合も感光体にイエロー、マゼンタ、シ
アン、黒の順序でトナー像を重ね合わせて多色像を形成
すると、各色のバランスがよくとれる。

前述の説明のように高濃度記録条件、低濃度記録条件の
別によりこれらディザマトリクスを選択するとともに、
一定のデータを加算して新しい基準信号とすることによ
り、記録画像データを作成する。

前述の説明にように高濃度記録条件、低濃度記録条件の
別によりこれらディザマトリクスを選択するとともに、
一定のデータを加算して新しい基準信号とすることによ
り、記録画像データを作成する。

以上のようにしてカラー画像を記録したところ、任意の
色再現が実現できるとともに、環境の変化や装置の経時
変化による記録条件の変化を適当なディザマトリクスを
選択することにより補償し、色再現性を一定にすること
ができた。

例３ 第11図の多色像形成装置システムにおいて、第２図の多
色像形成装置を以下の条件で用いた。すなわち、入力画
像データは原稿をＣＣＤ撮像素子で読み取った結果得ら
れ、画像データ処理部においてディザ法により二値化さ
れる。基準信号マトリクス（ディザマトリクス）は入力
画像データを以下に示すように判別して、それに好適な
ように第21図に設定されている中から表−３に従って選
択される。他の条件は例１と同様である。

表−３において、Ａ、Ｂなどの記号は第21図の（Ａ）、
（Ｂ）などに対応する。第21図では（Ａ）のみが分散型
で、他は集中型であり、(E)は特に集中度が高い。
（Ｆ）は単純二値化を行なうものである。また（Ａ）は
中間の濃度で密になるように基準信号が設定されてお
り、（Ｂ）、（Ｃ）は均一に、（Ｄ）、（Ｅ）は高い濃
度で密になるように設定されている。これらのディザマ
トリクスで入力画像データを演算処理し、その結果に従
って表−３のように感光体にイエロー、マゼンタ、シア
ン、黒の順序でトナー像を重ね合わせて多色像を形成す
ると、各色のバランスがよくとれる。

この多色像形成装置システムでも例２と同様にオペレー
ターの指令によりディザマトリクスの各基準信号に所定
の値を一律に加える方法を採用している。したがって、
画像濃度を変えるだけでなく、例えば色ごとに異なるデ
ータを加算して特定の色を強調することも可能である。

また、入力画像データは前述のように原稿をＣＣＤ撮像
素子で読み取って得るものであり、その判別方法を第22
図のフローチャートに示す。判別結果に基づくディザマ
トリクスの選択は表−３に従って行なわれる。

以下第22図に示す判別方法を説明する。

判別専用のセンサーで原稿を読み取る。

背景の面積が大きい場合には線画、小さい場合には階
調面と判別する。

線画の場合はディザマトリクスとしてＦ、すなわち単
純二値化を行なう。

イエロー、マゼンタ、シアン、黒の各画像データを標
準値と比較して二値化する。

によりＨレベルになった画素の数を色別に数え、そ
れらをＹ_Ｏ、Ｍ_Ｏ、Ｃ_Ｏ、Ｋ_Ｏとする。

Ｙ_Ｏ、Ｍ_Ｏ、Ｃ_Ｏのうち特に大きいものがあるか否か
を判別する。なお図においてＰは予め与えられる定数で
ある。

の結果、差が大きい場合は単色像と判別し、各色に
ディザマトリクスを表−３のとおりに適用する。

の結果、それぞれの差が小さい場合は多色像と判別
し、各色にディザマトリクスを表−３のとおりに適用す
る。

外部指令により基準信号を修正する。

画像データを処理する。

以上の条件で様々な多色像を形成したところ、任意の色
再現が実現できるとともに、入力画像データの種類に適
した記録画像を常に得ることができた。

以上の例で示してきたシステムの記録装置としては、第
１図に示すものを用いている。しかし、記録装置はこれ
に限定されないのであって、例えば、帯電極と像露光部
と現像装置からなる像形成部が、感光体の周囲に複数組
連続して配置されていて、感光体の１回転で多色像が一
挙に形成されるようなものでもよい。さらに特願昭58−
183152で示される方式や同58−187001の静電記録方式、
同59−13167の磁気記録方式などを利用した装置でもよ
い。

ヘ、発明の効果 以上説明した如く、本発明に基づく多色像形成装置は、
前述した構成とし、特に色成分毎に外部入力によって決
定された基準信号を参照して記録画像データに変換して
いるので、オペレータの入力に従った画像であってオリ
ジナル像の状態や環境に影響されることなく、又、経時
変化もなく、常にオリジナル像に応じて解像度或いは階
調性の良好な高品質の記録像を得ることができる。加え
て、特定の現像条件を満たして像担持体上に多色像を形
成するので、画像破壊や混色が生じない記録像を得るこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第22図は本発明の実施例を示すものであっ
て、 第１図は多色像形成装置の構造を示す概略図、 第２図は第１図の現像装置部分を示す拡大断面図、 第３図は電界強度と周波数とを変化させたときの記録像
の濃度特性を示すグラフ、 第４図、第９図、第11図及び第19図は多色像形成装置の
ブロック図、 第５図はオリジナル像濃度と記録像濃度との関係を色別
に示すグラフ、 第６図は基準マトリックス別にオリジナル像濃度、Ｈレ
ベル画素密度及び記録像濃度との関係を示すグラフで、
（Ａ）はオリジナル像濃度とＨレベル画素密度との関係
を、（Ｂ）はＨレベル画素密度と記録像濃度との関係
を、（Ｃ）はオリジナル像濃度と記録像濃度との関係を
夫々示す。 第７図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はいずれも基準
信号の設定方式を示すグラフ、 第８図、第13図、第14図、第15図、第17図、第18図及び
第21図はいずれも基準信号マトリックスを示し、第８図
（Ａ）〜（Ｃ）、第13図、第14図、第15図、第17図、第
18図（Ａ）〜（Ｄ）及び第２１（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）はドット分散度を変化
させて構成している。 第10図、第12図及び第22図は多色像形成装置による像記
録のフローチャート、 第16図はトナーの分光透過特性を示すグラフ、 第20図は第２図の多色像形成装置に感光体の帯電電位測
定のセンサーを設置した例を示す部分拡大図、 第23図乃至第29図は従来の例を示すものであって、 第23図は従来の多色像形成装置のブロック図、 第24図は記録中の感光体ドラムの表面電位の変化を示す
図、 第25図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、第26図及び第27図は像
形成時のトナーの付着状況を示す各断面図、 第28図は濃度パターン法によって入力画像を二値化する
ステップを示す図、 第29図はディザ法によって入力画像を二値化するステッ
プを示す図 である。 なお、図面に示された符号に於いて、 １……感光体 ２……帯電極 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ……現像装置 ４……転写極 ５……分離極 ６……定着器 ７……除電極 ８……クリーニング器 10……レーザー光学系 Ｐ_ａ……記録紙 11……トナー搬送スリーブ 12……磁気ロール 13……穂立てブレード 17……直流電源 18……交流電源 21……表面電位計 31……原稿 36……ＣＣＤ 37……画像データ処理部 38……画像メモリ 39……外部指令部 １ａ、１ｂ……入力画像 ２ａ、２ｂ……画素マトリックス ３ａ、３ｂ……基準濃度マトリックス ４ａ、４ｂ……二値化されたパターン ５ａ……１ａ中の代表的濃度を持つ画素 である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−124353（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−161977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−189781（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力された多色画像データを、色成分ごと
   に基準信号を参照して記録画像データに変換した後、 前記記録画像データに基づいて像担持体に潜像を形成し
   て複数成分から成る現像剤を用いて前記潜像を現像する
   工程を複数回繰り返して一色成分づつ順次現像して、前
   記像担持体上に多色画像を形成する多色像形成装置にお
   いて、 前記現像工程は、現像バイアスの交流成分の振幅をＶ_AC
   （Ｖ）、前記交流成分の周波数（Hz）、前記像担持体
   と現像剤を搬送する現像剤搬送体との間隔をｄ（mm）と
   するときに下記の(1)式及び(2)式を満たす現像条件で像
   担持体上に多色像を形成し、 前記基準信号が像形成の都度その像形成条件に応じて外
   部入力によって決定されるように構成されていることを
   特徴とする多色像形成装置。 式(1) 0.2≦Ｖ_AC／（ｄ・） 式(2) ｛（Ｖ_AC／ｄ）−１５００｝／≦1.0