JPH0697351B2 - カラー画像形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 1.産業上の利用分野 本発明は画像形成装置、例えば電子写真複写装置等に好
適なカラー画像形成方法に関するものである。

2.従来技術 静電潜像を多色画像に形成するのに、電子写真方式を用
いたカラー画像形成方法が知られている。

従来のこの方式によれば、オリジナル原稿からの光を光
フィルターに通して色分解し、この分解光を用いて帯
電、露光、現像、転写の工程を繰り返す。即ち、イエロ
ー色、マゼンタ色、シアン色、及び必要に応じて黒色の
各着色粒子（着色トナー）による画像をそれぞれ形成す
るため、この工程を３ないし４回繰り返すことになる。
また、同一感光体（像担持体）上に異極性の静電潜像を
形成し、黒色と赤色着色粒子により現像するいわゆる２
色現像方法もある。これらの多色画像の形成方法は白黒
のみの画像により得られる情報と比べ、色による情報も
付加できるために、望ましいものではあるが、次のよう
な問題がある。

（１）．各色の現像が終了する毎に転写体に転写する必
要があるので、機械が大型化し、像形成に要する時間が
長くなる。

（２）．反復動作による位置ずれ精度の保証が必要とな
る。

これらのことから、同一感光体上に複数のトナー像を夫
々現像し、転写工程を一度で行なうようにして、機械を
小型化する試みがなされている。

このような画像形成方法では、既にトナー像が形成され
ている感光体に何回か次の現像を繰り返せばよいが、後
段の現像時に、前段にて感光体上に既に形成されている
トナー像を乱したり、或いは既に感光体上に付着してい
るトナーが現像剤搬送体に逆戻りし、これが前段の現像
剤と異なる色の現像剤を収納している後段の現像器に混
入して色のにごりが発生するといった問題点がある。こ
れを避けるために、感光体に最初にトナー像を形成する
現像器以外は、感光体と現像剤搬送体上の現像剤層とは
非接触とし、かつ現像剤搬送体あるいは感光体に印加す
る現像バイアスに交流成分を重畳する方法が提案されて
いる。

第１図を用いて上記画像形成方法の原理を説明する。こ
の図は感光体上の電位の変化を示すフローチャートであ
る。

まず、感光体はスコロトロン帯電器等により一定の電位
に帯電する。以下、この帯電極性が正である場合を例に
とって説明を続ける。

上記のように帯電せしめた感光体（第１図）に対し像
露光が行なわれると、感光体の光照射部分PHの電位は低
くなる（第１図）。なお、DAは非画像部である。次
に、第１段の現像器に対し、直流成分が未露光部DAの電
位に略等しいバイアスを印加することにより、現像器内
の正帯電トナーT₁が相対的に電位の低い露光部PHに付着
して現像が行なわれ、第１の可視像が形成される（第１
図）。正帯電トナーが付着することにより、この部分
の電位は少し上昇する（図においてはDUPで示した）。
次に、帯電器により再び感光体をトナーT₁の付着部分も
含めて一様に帯電させる（第１図）。次に、第２の像
露光を行ない（第１図）、上記と同様にして現像を行
なうと、露光部PHに別のトナーT₂が付着し、第２の可視
像が形成される（第１図）。これらの工程を例えば４
回繰り返すと、感光体ドラムには４色のトナー像が形成
される。このトナー像は記録紙へ転写された後、定着さ
れ、記録物となる。また、感光体表面はクリーニングさ
れる。

以上の方式においては、２度目以降の帯電前に除電工程
を入れてもよい。

なお、上述の画像形成方法では、感光体の露光部にトナ
ーを付着させる反転現像を用いている。

ところで、任意の色はイエロー、マゼンタ、シアン（３
原色）トナーにより表現することが原理的に可能であ
り、黒の添加は不要である。しかし、通常の記録物にお
いて、黒色は文字・線等の鮮鋭な部分を表すなど、他の
色と比べて特に強調しなければならないことが多い。ま
た、一般に３原色で黒を表現するには、３種類のトナー
像の厳密な位置合わせと、各トナーの分光透過率が理想
に近いことが要求されるが、これらは技術的に困難であ
る。さらに、３原色のみから成る記録画像は濃度が不足
する傾向がある。そこで、このような問題点を解消する
ため、上述した画像形成方法では、黒トナー像の形成が
極めて重要であり、３原色のほかに黒色のトナーを収納
する現像器を備えることになる。

本発明では、前述したように、帯電、像露光、反転現像
を繰り返す画像形成プロセス、即ち、各色の像露光の前
に再帯電を行う画像形成プロセスを採用している。再帯
電を行う理由を以下説明する。帯電、像露光、反転現像
を行った感光体には、電位の凹凸が存在する。即ち、ト
ナーが付着した部分の電位は、像露光により低下し、ト
ナーの付着によって差ほど変化しないので、トナーが付
着していない部分と比較して低下している。再帯電なし
に、２色目の現像を行うと、この部分に２色目のトナー
が付着する。また、再帯電なしに、２色目の像露光を行
うと、トナーが付着した部分の電位は低下せず、像露光
に応じた潜像が形成されない。要するに、再帯電なしの
プロセスでは、トナー像が付着した位置には情報が記録
できず、２色目のトナーの付着による混色が起こる。カ
ラー画像を形成するためには、色分解されたイエロー、
マゼンタ、シアン、黒のトナー像を形成することが必要
であるが、このような再帯電なしのプロセスでは、所望
の色調のカラー画像を得ることは困難である。この問題
を解決するのが、帯電、像露光、反転現像を繰り返す画
像形成プロセスである。再帯電により、トナー付着した
部分においても、感光体の電位が平滑化され、像露光に
より電位を低下させないかぎり２色目以降のトナーは付
着しない。また、付着しているトナーの透過性による差
はあるが、２色目以降の像露光によっても感光体の電位
を低下させることができ、２色目以降の像露光に応じた
潜像を形成することができる。この様に、再帯電を用い
るプロセスでは、付着しているトナーの影響があるにし
ろ、各色のトナー像を形成することが可能となる。

以上説明したような方法で様々な色を表現する場合、次
の二つの方式がある。

．色の異なるトナー同士を直接重ねない方式。

．色の異なるトナー同士を重ねる方式。

は、第２図（Ａ）の如く多色のトナーT₁、T₂を感光体
１上に重ねずに分布させることにより、疑似的に記録紙
上で混色を発生させるものである。は、潜像電位と現
像バイアスを制御するなどして、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するものである。

ところが、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２図（Ｂ）のように像露光Ｌ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Ｌを渡ってしま
い、後段で現像されるトナーT₂の付着量が第２図（Ｃ）
のように著しく少なくなるという問題がある。また、こ
の方式では、トナー重ならず、分散しているので、十分
な画像濃度が得られないという基本的な問題もある。こ
れでは、所望の色調の混色を生ぜしめることができな
い。また、においては、先に現像したトナーT₁の上か
ら光を照射しても、トナーT₁に吸収されて感光層まで充
分届かず、潜像が完全に形成されないので、第３図又は
第４図のように後に現像したトナーT₂の付着量が著しく
少なくなってしまう。

従って、上記において、感光体の分光感度や像露光する
光源の分光特性、現像する色の順序により、特定の色
（上記のT₁）だけが強く現れて、忠実に再現されてしま
い、強調すべき（即ち濃度を濃くすべき）黒トナーの付
着量が変動し、所望の色調をもつカラー画像を安定して
得ることができない。

3.発明の目的 本発明は前述したの方式の改良に関するものであり、
本発明の目的は、色バランスがよく、画像乱れがなく、
黒色が再現及び強調されたカラー画像を安定して形成す
ることできるがカラー画像形成方法を提供することにあ
る。

4.発明の構成 即ち、本発明によるカラー画像形成方法は、像形成体
と、帯電手段と、ドット露光手段と、イエロー・マゼン
タ・シアン・ブラックの乾式トナーを各々有した複数の
現像手段と、転写手段とを有し、前記像形成体上に前記
帯電手段による帯電と前記ドット露光手段によるドット
露光により現像すべきトナー色の潜像を形成し、前記潜
像を現像すべきトナー色を有した現像手段で反転現像し
てトナー像を形成する画像形成工程を、イエロー・マゼ
ンタ・シアン・ブラックの各色毎に繰り返し行うことに
よって、前記像形成体上に異なる色のトナー像を重ね合
わせてカラー画像を形成した後、転写材に一括転写し、
定着するカラー画像形成方法であって、前記繰り返され
る画像形成工程において、最初の画像形成工程を除いて
少なくとも現像すべきトナー色の潜像の一部は既に現像
された異なる色のトナー像の上に形成されると共に、前
記最初の画像形成工程はブラックの画像形成工程である
ことを特徴とするものである。

5.実施例 以下、本発明の実施例を第５図〜第11図について詳細に
説明する。

第５図は、本発明を適用したカラー画像形成装置の要部
概略図である。

感光体１はスコロトロン帯電器２により一様に帯電され
る。

そして、10で示す画像情報処理部において、原稿を走査
した撮像素子の出力信号、他機器からの伝送信号、ある
いは記憶装置のデータなどを画像データとし、それによ
って変調された（例えば音響光学変調器による）He−Ne
レーザ光Ｌは結像レンズ３を介して感光体１を露光し、
静電潜像が形成される。この静電潜像は、第１の現像器
Ａにより現像され、感光体ドラム１には第１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２により帯電さ
れ、露光され、今度は第２の現像器Ｂにより第２のトナ
ー像が形成される。更に同様にして現像器Ｃ、Ｄを用い
て、第３、第４のトナー像が形成される。

即ち、帯電→露光→現像の工程が転写工程を含まない形
で４回繰り返される。前述したように、再帯電により、
トナーが付着した部分においても、感光体の電位が平滑
化され、像露光により電位を低下させないかぎり２色目
以降のトナーは付着しない。また、付着しているトナー
の透過性による差はあるが、２色目以降の像露光によっ
て感光体の電位を低下させることができ、２色目以降の
像露光に応じた潜像を形成することができる。この様
に、再帯電を用いるプロセスでは、付着しているトナー
の影響があるにしろ、各色のトナー像を形成することが
可能となる。そしてトナー像が全部感光体ドラム１上に
形成された後、転写前帯電器９で前帯電が行なわれ、こ
れにより前記感光体ドラム１上のトナーは一様に改めて
帯電し、転写器４により給紙装置から送られてきた記録
紙Ｐに、このトナー像を転写する。記録紙は、感光体か
ら分離器５により分離され、少なくとも１本は加熱され
たローラにより構成される定着器６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、使用していなかった除電器７により除電された
後、表面に残っ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８によって除去する。

上記各現像器は例えば現像器Ａについて示すと、第６図
に示すように構成を有している。Ｂ、Ｃ、Ｄも基本的構
成は同じである。

現像剤D_e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、矢印Ｇ方向に搬送され
る。現像剤D_e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D_e
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D_e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、及び保護抵抗Ｒが直列に接続されてい
る。

また、スリーブ11にドラム１とは間隔ｄを隔てて対向配
置され、現像領域Ｅでトナーがドラム１に対し非接触状
態に保持されている。

ところで、第７図はイエロー、マゼンタ、シアンの各ト
ナーの分光透過率である。一方、He-Neレーザーの発振
波長は632.8nmである。したがって、イエロー、マゼン
タ、シアンの順にレーザー光を透過させやすい。このた
め、イエロートナーを先に現像すると、このトナー像は
光を一部透過するので、その上から異なる色のトナーを
現像することができる。しかし、この異なる色のトナー
の付着量は比較的少ない。これに対し、シアントナーは
照明光をあまり透過しないので、シアントナーを先に現
像し、他の色を上に重ねて現像することは困難である。

いずれの場合も、先に現像したトナー像が忠実に再現さ
れ、かつ記録画像で強調される。前記の色再現方式
で、この傾向が確認された。

また、黒トナーを先に現像した場合も黒色が強調され
る。本発明ではこのことを利用し、忠実に再現させ、か
つ強調させるべき、最重要である黒色トナーを他の色ト
ナーに先行させて使用し、現像する。

第９図は、前記の方法による画像形成プロセスを示
す。まず、第９図（Ａ）のように、強調すべき色の黒ト
ナーＴ′₁を１回目の現像で付着せしめ、次いで露光Ｌ
後に、第９図（Ｂ）のように２回目の現像で先のトナー
Ｔ′₁上に重ねてイエロートナーＴ′₂を付着させる。更
に同様にして、３回目の露光Ｌ′でマゼンタ用の静電潜
像を形成し、第９図（Ｃ）のようにマゼンタトナーＴ′
₃を現像で付着せしめる。次に、４回目の露光後にシア
ントナーで４回目の現像を行う。

こうした重ね合せ現像においては、トナーＴ′₂の付着
量はトナーＴ′₁より少なめとなり、また２番目のトナ
ーＴ′₂は光透過率が良好ではあるがトナーＴ′₃の付着
量は更に少なめとなる。この結果、第９図（Ｄ）のよう
に、先の黒トナーＴ′₁が強調されたカラー画像が記録
紙Ｐ上に形成される。

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なえ
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
による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、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） 15wt％ 例：黒：カーボンブラック。

青：銅フタロシアニン、スルホンアミド誘導染料。

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 5wt％以下 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樹脂酸 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、疏水性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 面活性剤なとがある。

（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：炭素カルシウム、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、γ−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。

その他の圧力定着用トナーに適する樹脂としては、約20
kg/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し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、キャリアの抵抗率は10⁸Ω・cm以上、好ま
しくは10¹³Ω・cm以上、更に好ましくは10¹⁴Ω・cm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。

上記した画像形成プロセスにおいては、各トナー像の形
成を二成分又は一成分現像剤による乾式現像で行なうこ
とが望ましい。

即ち、乾式現像によるときは感光体ドラム上へのトナー
粒子の付着力が強く、特に第９図の如き重ね合せのトナ
ー像の保持力を大きくすることができる。

また、上記プロセスでは、感光体ドラム１上に各トナー
Ｔ′₁、Ｔ′₂、Ｔ′₃を夫々付着せしめた後、記録紙へ
の転写を同時に（即ち１回で）行なうことが可能であ
り、この分各トナー像の位置合せや記録紙とのタイミン
グ等の面で都合がよく、画像乱れ等が生じない。これ
は、上述したように乾式現像によってトナーの付着力が
大きいために、充二分に実現可能である。

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58-2382
96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ｆ（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・ｆ） ｛（V_AC/d）−1500｝/f≦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等に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次のとおりである。

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。該キャリアは、平均粒径30μｍ｛平
均粒径は重量平均粒径でオムニコニアルファ（ボシュロ
ル社製）と、コールカウンタ（コールタ社製）で測
定｝、磁化50emu/g、抵抗率10¹⁴Ω・cm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り、尚、
抵抗率は、粒子を0.50cm²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。該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。該キャリア80wt％に対し
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き、感光
体ドラムとスリーブとの間隙ｄを1.0mm、現像剤層厚を
0.5mm、感光体の帯電電位600V、現像バイアスの直流成
分を500V、交流成分の周波数を1kHzに設定する。

以上の条件の下で交流成分の振幅と感光体ドラム上の露
光部（電位は0V）に反転現像によって形成されるトナー
像の画像濃度との関係を測定した。その結果、以下に示
す現象が見られた。

トナーの平均帯電量が夫々30μc/g、20μc/g、15μc/g
に荷電制御されたものを用いた場合にいずれも、電界の
交流成分の振幅が200V/mm以上で交流成分の効果が現わ
れ、2500V/mm以上にすると感光体ドラム上に予め形成し
てあるトナー像が一部破壊されているのが観測された。
また、現像バイアスの交流成分の周波数を2.5kHzとし、
上記の実験時と同一の条件により、交流の電界強度E_AC
を変化させたときの画像濃度の変化を測定したところ、
前記交流電界強度の振幅E_ACが500V/mmを越えると画像濃
度が大きく、4kV/mm以上になると、感光体ドラム上に予
め形成されたトナー像の一部が破壊された。

これらの結果からわかるように画像濃度がある振幅を境
にして大きく変化するが、このある振幅の値はトナーの
平均帯電量にあまり依存せず得られるものである。その
理由は次のように考えられる。すなわち、二成分現像剤
では、トナーはキャリアとの摩擦やトナー同士の相互摩
擦により帯電し、トナーの帯電量は広い範囲にわたって
分布していると予想され、大きな帯電量をもつトナーが
優先的に現像されると考えられる。荷電制御剤により、
平均帯電量を制御しても、これらの大きな帯電量をもつ
トナーの占める割合は大きく変化せず、その結果、現像
特性の変化は一応見られるものの大きくは観測されない
と考えられる。

さて、上記と同様な実験を条件を変えながら行なったと
ころ、交流電界強度の振幅E_ACと、周波数ｆの関係につ
てい整理出来、第10図に示すような結果を得た。第10図
において、で示した領域は現像ムラが起こりやすい領
域、で示した領域は交流成分の効果が現れない領域、
で示した領域はトナーの逆戻りが起こりやすい領域、
、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強度の振幅E_ACに対し、増加傾向に
ある領域については、交流電界強度の振幅E_ACが0.2〜1.
2kV/mmとなる領域では現像バイアスの交流成分が、スリ
ーブからトナーを飛翔する閾値を越え易くする働きを
し、小さな帯電量のトナーでも感光体ドラムに付着さ
れ、現像に供される。従って、交流電界強度が大きくな
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強度の振幅E_ACに対し飽和す
る領域では交流電界強度の振幅E_ACが、1.2kV/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。すなわち、この領域では交流電界強度の振幅
が大きくなるに従ってトナーは強く振動し、トナーが凝
集して形成しているクラスターが壊れ易くなり、大きな
電荷をもつトナーだけが選択的に感光体ドラムに付着さ
れ、小さな電荷をもつトナー粒子は現像されにくくな
る。また、小さな電荷をもつトナーは、一度感光体ドラ
ムに付着しても鏡像力が弱いため、交流バイアスにより
スリーブに戻りやすい。さらに、交流成分の電界強度が
大きすぎることにより感光体ドラム表面の電荷がリーク
するこによって、トナーが現像されにくくなるという現
象も起こりやすくなる。実際にはこれらの要因が重なっ
て画像濃度が交流成分の増加に対し、一定になっている
と考えられる。

さらに交流電界強度を大きくし、例えば上記の条件で、
振幅を2.5kV/mm以上にすると、前述したように、予め感
光体ドラム上に形成しておいたトナー像が破壊され、交
流成分が大きいほど破壊の程度は大きいことがわかっ
た。この原因は、感光体ドラム上に付着しているトナー
に対し、交流成分によりスリーブに引戻す力が働くため
であると考えられる。

感光体ドラム上にトナー像を順次現像する場合、既に、
形成されてあるトナー像が後段の現像の際に破壊される
ことは致命的な問題である。

また、上記の結果を比較してもわかるように交流成分の
周波数を変化させて実験したところ周波数が高くなる
程、画像濃度が小さくなるが、これは、トナー粒子が、
電界の変化に対し追随することが出来ないために振動す
る範囲が狭められ、感光体ドラムに付着されにくくなる
ことが原因となっている。

以上の実験結果に基づき、各現像工程で、現像バイアス
の交流成分の振幅をV_AC（Ｖ）振幅をｆ（Hz）、感光体
ドラムとスリーブの間隙をｄ（mm）とするとき、 0.2≦V_AC／（ｄ・ｆ） ｛（V_AC/d）−1500｝/f≦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との結論を得たのであ
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・ｆ） ｛（V_AC/d）−1500｝/f≦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・ｆ） ｛（V_AC/d）−1500｝/f≦0.8 を満たすと、より鮮明で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。

また、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、現像剤を感光体ドラムに
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うなり
の影響をなくすため、交流成分の周波数は500Hz以上に
することが、更に望ましい。

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
光体ドラム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ドラム上に現像
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、初期の現象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、感光体ドラ
ム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、感光体ドラムにすでに付着しているトナー粒子の戻
りを防ぐという方法である。これらのイロハは単独で用
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
な画像濃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担持体から遠ざける。

ホ トナー補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 像担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。

次に、本発明を更に具体的に説明する。

以上に述べた方法に基づいて、カラー画像を記録した。
具体的な条件は以下のとおりであった。

ドラム Se感光体 ドラム径 120mm ドラム線速度 120mm/sec 光源 He-Neレーザー 帯電 ＋600V（スコトロトン、 再帯電であり） スリーブ径 30mm スリーブ回転 線速度120mm/sec マグネット極数 ６ マグネット回転 1000r.p.m. スリーブ表面磁束密度 最大800G 現像剤（各現像器共通）二成分現像剤 トナー：粒径 平均10μｍ（A:黒、B: イエロー、C:マゼンタ、 D:シアン） 抵抗率 10₁₄Ω・cm以上 キャリア：粒径 平均30μｍ 磁化 50emu/g 抵抗率 10¹⁴Ω・cm以上 トナー帯電量（各現像器共通）20μc/g 現像剤層厚 0.5mm ドラム−スリーブ間（各現像器共通）0.8mm 現像バイアス（各現像器共通） AC 1.2kV（実効値）、2kHz DC 500V 現像バイアスは、現像を行なう現像器のみ印加され、現
像スリーブと磁気ロールも現像時のみ駆動された。第11
図にこのプロセスのタイムチャートを示す。

各現像器のスリーブと磁気ロールの駆動、及びスリーブ
への現像バイアスの印加のタイミング等は、プログラム
により制御される。これらは各々現像時のみ作動する
（第11図参照）。

以上の条件でカラー画像を形成したところ、既述した
の方式において、先に現像した黒色が強調された画像が
得られた。

以上の実施例においては、光源としてHe-Neレーザー光
を用いるが、本発明はこれに限られない。使用される現
像剤は二成分現像剤に限定されるものではない。更に、
像露光部を複数個所に設ける装置に対しても本発明を適
用することができる。

6.発明の作用効果 本発明は上述した如く、色の異なるトナーを重ね合わせ
る方式を用い、帯電、像露光、反転現像を繰り返す画像
形成プロセス、即ち、各色の像露光の前に再帯電を行う
画像形成プロセスを採用し、強調すべき黒色のトナーを
イェロー、マゼンタ、シアンのトナーより先に用いて現
像している。即ち、本発明は、像形成体と、帯電手段
と、ドット露光手段と、イエロー・マゼンタ・シアン・
ブラックの乾式トナーを各々有した複数の現像手段と、
転写手段とを有し、前記像形成体上に前記帯電手段によ
る帯電と前記ドット露光手段によるドット露光により現
像すべきトナー色の潜像を形成し、前記潜像を現像すべ
きトナー色を有した現像手段で反転現像してトナー像を
形成する画像形成工程を、イエロー・マセンタ・シアン
・ブラックの各色毎に繰り返し行うことによって、前記
像形成体上に異なる色のトナー像を重ね合わせてカラー
画像を形成した後、転写材に一括転写し、定着するカラ
ー画像形成方法であって、前記繰り返される画像形成工
程において、最初の画像形成工程を除いて少なくとも現
像すべきトナー色の潜像の一部は既に現像された異なる
色のトナー像の上に形成されると共に、前記最初の画像
形成工程はブラックの画像形成工程であることを特徴と
するカラー画像形成方法である。再帯電なしに、２色目
の現像を行うと、この部分に２色目のトナーが付着す
る。また、再帯電なしに、２色目の像露光を行うと、ト
ナーが付着した部分の電位は低下せず、像露光に応じた
潜像が形成されない。要するに、再帯電なしプロセスで
は、トナー像が付着した位置には情報が記録できず、２
色目のトナーの付着による混色が起こる。カラー画像を
形成するためには、色分解されたイエロー、マゼンタ、
シアン、黒のトナー像を形成することが必要であるが、
このような再帯電なしのプロセスでは、所望の色調のカ
ラー画像を得ることは困難である。この問題を解決する
のが、帯電、像露光、反転現像を繰り返す画像形成プロ
セスである。再帯電により、トナーが付着した部分にお
いても、感光体の電位が平滑化され、像露光により電位
を低下させないかぎり２色目以降のトナーは付着しな
い。また、付着しているトナーの透過性による差はある
が、２色目以降の像露光によっても感光体の電位を低下
させることができ、２色目以降の像露光に応じた潜像を
形成することができる。この様に、再帯電を用いるプロ
セスでは、付着しているトナーの影響があるにしろ、各
色のトナー像を形成することが可能となる。また、強調
すべき黒色のトナーをイェロー、マゼンタ、シアンのト
ナーより先に用いて現像しているので、黒トナーが常
に、先のトナー像の影響を受けることなく、次のトナー
よりも確実に像担持体上に付着することになり、黒色を
確実に強調できる。このため、色バランスが良く、画像
乱れのないカラー画像が安定して得られる。しかも、複
数のトナー像を一括して転写しているので、各トナー像
の位置ずれなしに良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は従来例を示すものであって、 第１図は画像形成工程のフロー図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は画像形成時のトナーの
付着状況を示す各断面図、 第３図、第４図は他の画像形成時のトナーの付着状況を
示す各断面図 である。 第５図〜第10図は本発明の実施例を示すものであって、 第５図は画像形成装置の概略断面図、 第６図は現像器の断面図、 第７図は照射光の光透過率を各トナー毎に示すグラフ、 第８図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は画像形成時の
トナーの付着状況を示す各断面、第９図は各現像条件に
おいて電界強度と周波数とを変化させたときの濃度特性
を示す図。 第10図は画像形成工程のタイムチャート である。 なお、図面に示した符号において、 １……感光体ドラム（像担持体） 11……現像スリーブ 12……マグネットロール 17,18……バイアス T₁，T₂，T₃,T′₁,T′₂,T′₃……トナー Ｐ……記録紙 L,L′……像露光 A,B,C,D……現像器 である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−23442（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−63565（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−102626（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−252374（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像形成体と、帯電手段と、ドット露光手段
   と、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの乾式トナ
   ーを各々有した複数の現像手段と、転写手段とを有し、 前記像形成体上に前記帯電手段による帯電と前記ドット
   露光手段によるドット露光により現像すべきトナー色の
   潜像を形成し、前記潜像を現像すべきトナー色を有した
   現像手段で反転現像してトナー像を形成する画像形成工
   程を、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの各色毎
   に繰り返し行うことによって、前記像形成体上に異なる
   色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成した後、
   転写材に一括転写し、定着するカラー画像形成方法であ
   って、 前記繰り返される画像形成工程において、最初の画像形
   成工程を除いて少なくとも現像すべきトナー色の潜像の
   一部は既に現像された異なる色のトナー像の上に形成さ
   れると共に、前記最初の画像形成工程はブラックの画像
   形成工程であることを特徴とするカラー画像形成方法。