JPH0784442A

JPH0784442A - 多色画像形成装置

Info

Publication number: JPH0784442A
Application number: JP5250971A
Authority: JP
Inventors: Yoshihito Mizoguchi; 佳人溝口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-09-14
Filing date: 1993-09-14
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】感光ドラム上に形成した３値レベルの電位に
よる２種類の潜像を、それぞれトナーの極性が異なる２
つの現像器により、現像スリーブに直流電圧と交流電圧
を重畳した交互電圧の印加下に現像するに際し、反転ト
ナーが互の他の色の画像部に付着するのを防止して、各
色の混色のない鮮明な２色画像を得ることである。【構成】交互電圧の１周期内の、現像スリーブから感
光ドラムにトナーを移動させる方向の電圧の印加時間Ｔ
₁ の交互電圧のピーク電圧と、交互電圧の直流電圧Ｖ_DC
との差分Ｖ₁ 、感光ドラムから現像スリーブにトナーを
移動させる方向の電圧の印加時間Ｔ₂ の交互電圧のピー
ク電圧とＶ_DCとの差分Ｖ₂ を、Ｖ₂ ＜Ｖ₁とした。【効果】反転トナーが互の他の色の画像部に付着する
のを防止することができ、各色の混色のない鮮明な２色
画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー複写機或いはカ
ラープリンタ等の多色画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、潜像担持体である感光ドラムに対
して帯電、露光、現像を複数回繰り返して、感光ドラム
上に色の異なる複数色のトナー像を重ね合わせて形成
し、そのトナー像を転写紙上に一括して転写し、カラー
画像を得る多色画像形成装置が種々提案されている。

【０００３】その複数色のトナー像、例えば２色のトナ
ー像を形成する方法として、図７に示すように、感光ド
ラム上に３値レベルの電位を用い、その中間の電位（Ｖ
_H ）レベルよりも高い電位（Ｖ_D ）レベル及び低い電位
（Ｖ_L ）レベルで、２種類の潜像を同時に又は順次形成
し、潜像形成後、その高い電位レベルの潜像及び低い電
位レベルの潜像を、それぞれトナーの極性が異なる２つ
の現像器により順次現像し、感光ドラム上に２色のトナ
ー像を得る方法がある。

【０００４】この方法は、互に異極性の２種類のトナー
を用いることから混色が起こりにくいという利点があ
る。その反面、前記の中間レベルを高電位レベルの略半
分とし、中間レベルを白地部の電位としているため、各
色の潜像コントラストが低い。そのため、図７の高電位
（Ｖ_D ）レベルの潜像を現像するための現像器の現像ス
リーブに、破線で示される電位の直流現像バイアスを印
加しても、高電位部の潜像電位（Ｖ_D ）と現像スリーブ
間に生じる電界（電位差ａ）が小さく、十分にトナーが
飛翔しないために、適正な画像濃度が得られない。これ
に対し潜像コントラストを得るために、より一層高電位
に帯電させると、感光体の劣化が激しく好ましくない。

【０００５】そこで特開平３−１７５４６２号では、接
触現像に直流バイアスに代えてチョッパー式直流バイア
スを用いることが提案されており、上記したトナー飛翔
を増加させることができる。このチョッパー式直流バイ
アスは、通常の現像のＤＣバイアスに加えて現像促進側
のバイアスを周期的に印加するものである。このような
バイアスを接触現像に対してでなく、非接触現像に用い
た場合には、十分に濃度が得られないことが分った。

【０００６】その理由は、接触現像では現像剤が感光ド
ラムに接触して存在するので、現像ニップ部での電界強
度が高いのに対し、非接触現像では電界強度が弱いため
である。そのため非接触現像には、直流バイアス、又は
直流バイアスに加えて振幅の大きな交流バイアスを印加
する方法が提案されている。

【０００７】振幅の大きな交流バイアスを用いれば、上
記した濃度が得られないという問題は解決する。これ
は、図８に示されるように、例えば３値レベルの潜像の
高電位レベルを現像する場合、交流バイアスを破線で示
したように現像スリーブに印加するものである（直流成
分は従来と同じ）。

【０００８】このとき交流バイアスの１周期内で、感光
ドラム上の高電位レベルと交流バイアスを印加されてい
る現像スリーブとの間に、電位差ｂと電位差ｃの電界が
交互に生じる。現像スリーブ上のトナーの極性を正とす
ると、電位差ｂは現像スリーブから感光ドラムへトナー
を移動させる方向に働き、逆に電位差ｃは感光ドラム上
に付着したトナーを現像スリーブへと引き戻す方向に働
く。

【０００９】電位差ｂは図７の電位差ａよりも大きいの
で、十分なトナーが感光ドラム上へと移動し、又引き戻
し電界ｃはｂより小さいので、感光ドラムからトナーが
過剰に引き戻されることがなく、その結果、十分な濃度
で且つ適度な引き戻しにより鮮鋭な画質で画像を得るこ
とができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、予め３
値レベルの潜像を形成してから高電位レベルの潜像を一
色のトナーで現像し、引き続き低電位レベルの潜像をも
う一色のトナーで現像する本方式においては、交流バイ
アスを印加するために、以下のような特有な問題があっ
た。

【００１１】感光ドラムの高電位レベルの潜像を現像す
るために、交流バイアスを現像スリーブに印加すると、
感光ドラムと現像スリーブ間に発生する最大の電位差
は、現像しようとしていない低電位部との間に図８のｄ
のように生じ、この電位差ｄは電位差ｂ、ｃよりも大き
い。これは、通常、交流バイアスを印加する場合でも、
白地部（本方式では中間電位レベル）のカブリを防止す
るために、直流バイアスを中間電位レベルとの間にｅな
る電位差を設けるようにして、交流バイアスに重畳して
いるためである。

【００１２】このとき電位差ｄが次のように画質に悪影
響を与える。前述したように、高電位部を現像するトナ
ーを正極性としているが、現像器内での帯電不良やトナ
ー同士の摩擦で反対極性に帯電するに至ったトナー（反
転トナー。この例では負極性トナーである）が、この電
位差ｄに従って感光ドラム上の低電位レベルに付着して
しまう。然もこの反転トナーを感光ドラムから現像スリ
ーブに引き戻す電界はｆの電位差で、反転トナーの飛翔
電界の電位差ｄよりもはるかに小さく、引き戻し力が弱
い。

【００１３】このため高電位部を現像する筈のトナーの
うちの通常の帯電極性と反対に帯電した反転トナーが、
低電位部に付着してしまい、鮮明な２色画像が得られな
くなってしまう。

【００１４】更にもともと高電位レベルと中間電位レベ
ル間の電位差が小さいので、画像濃度を得るためには前
述した交流成分の振幅を大きくし、電位差ｂを大きくし
なければならないが、このとき当然、電位差ｄも大きく
なるため、反転トナーの低電位部への付着現象はより顕
著になる。

【００１５】このように、３値レベルの潜像の片側一方
を現像するにあたっては、潜像コントラストが低いとい
う問題があり、その対策として現像バイアスに交番電界
を用いると、３値潜像の他方の電位の部分に反転トナー
の付着が生じてしまい、画像上に混色を生じるという問
題があった。従来、この混色を防止する十分な技術は提
案されていなかった。

【００１６】又当然、３値電位レベルの潜像を同時に形
成しない方法（例えば１色目潜像形成→現像→再帯電→
２色目潜像形成→現像のプロセス；ネガ露光による１色
目潜像形成→現像→ポジ露光よる２色目潜像形成→現像
のプロセス）では、上記問題は発生しないが、これらの
方法では、像露光手段を２つ持たねばならないために、
装置の大型化やコスト増が問題となる。

【００１７】従って本発明の目的は、上述した混色の問
題を簡単な構成で解決し、鮮明な多色画像を得ることが
できる画像形成装置を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
多色画像形成装置にて達成される。要約すれば本発明
は、一様に帯電した潜像担持体上に３つの電位レベルを
用い、その中間の電位（Ｖ_H ）レベルよりも絶対値で高
い電位（Ｖ_D ）レベル及び低い電位（Ｖ_L ）レベルで２
種類の潜像を形成し、この高い電位レベル及び低い電位
レベルの潜像を、現像剤のトナーの極性が異なる２つの
現像器によって、少なくとも後に現像される潜像に対し
ては非接触現像法を行なうようにして、前記現像器の現
像剤担持体に直流電圧と交流電圧を重畳した交互電圧を
印加した下で現像する多色画像形成装置において、前記
交互電圧の１周期内の、現像剤担持体から潜像担持体に
向かう方向にトナーを移動させる方向の電圧の印加時間
をＴ₁ 、潜像担持体から現像剤担持体に向かう方向にト
ナーを移動させる方向の電圧印加時間をＴ₂ 、交互電圧
の直流電圧をＶ_DCとして、前記時間Ｔ₁ における交互電
圧のピーク電圧とＶ_DCの差分をＶ₁ 、前記時間Ｔ₂ にお
ける交互電圧のピーク電圧とＶ_DCの差分をＶ₂としたと
きに、Ｖ₁ とＶ₂ との間に、Ｖ₂ ＜Ｖ₁ の関係を有することを特徴とする多色画像形成装置であ
る。

【００１９】好ましくは、前記低い電位（Ｖ_L ）レベル
の潜像を現像する現像器の現像剤担持体に印加する交互
電圧に関して、前記電位Ｖ_D 、Ｖ_DCと電位差Ｖ₁ 、Ｖ₂
との間に、Ｖ₁ −｜Ｖ_D −Ｖ_DC｜＜Ｖ₂ ＋｜Ｖ_D −Ｖ_DC
｜を有し、又｜Ｖ_D −Ｖ_DC｜＜Ｖ₂ の関係を有するよう
にすることができる。更に前記高い電位（Ｖ_D ）レベル
の潜像を現像する現像器の現像剤担持体に印加する交互
電圧に関して、前記電位Ｖ_L 、Ｖ_DCと電位差Ｖ₁ 、Ｖ₂
との間に、Ｖ₁ −｜Ｖ_DC−Ｖ_L ｜＜Ｖ₂ ＋｜Ｖ_DC−Ｖ_L
｜の関係を有し、又｜Ｖ_L −Ｖ_DC｜＜Ｖ₂ の関係を有す
るようにすることができる。

【００２０】又好ましくは、前記交互電圧が、前記Ｔ
₁ 、Ｔ₂ 、Ｖ₁ 、Ｖ₂ の間に、Ｔ₁ Ｖ₁ ＝Ｔ₂ Ｖ₂ の関
係を満たすデユーティバイアスとされ、更に前記交互電
圧が、パルスバイアスとされ得る。又前記現像剤が一成
分現像剤とされる。

【００２１】

【実施例】

実施例１図１は、本発明の多色画像形成装置の一実施例を示す概
略構成図である。本実施例は２色画像形成装置を示す。

【００２２】図１において、符号１は潜像担持体の感光
ドラムで、感光ドラム１は矢印Ａ方向に回転し、その感
光ドラム１の表面を帯電器２が一様に帯電する。帯電器
２は、ここではコロナにより負帯電を行なっている。帯
電された感光ドラム１の表面は露光手段により像露光３
を受け、画像情報に基づいた潜像が３値レベルで形成さ
れる。

【００２３】この露光手段がアナログ方式であれば、感
光ドラム１の感光体の分光感度特性を工夫して、例えば
白色光と赤色光に対する感光ドラムの感度を変えて、原
稿画像の黒、赤、白部に対する３値潜像を形成すればよ
く、光源や光学系を工夫して３値潜像を形成してもよ
い。露光手段がデジタル方式、つまりレーザを用いた露
光方式であるならば、図示しない画像読み取り装置によ
り原稿画像中の黒、赤、白部を判別して、それぞれに応
じてレーザ輝度又は発光時間等を変えて３値潜像を形成
することができる。

【００２４】感光ドラム１上に形成された３値レベルの
潜像は、その高電位部を第１色目の第１現像器４により
正規現像され、低電位部を第２色目の第２現像器５によ
り反転現像される。又は低電位部を第１色目の第１現像
器４により反転現像され、高電位部を第２色目の第２現
像器５により正規現像される。そのために第１、第２現
像器４、５のトナーの極性は、互に異極性となってい
る。

【００２５】次いでポスト帯電器６により感光ドラム１
上に形成された２色のトナー像にコロナを付与して、そ
のうち一方のトナー像のトナーの極性を反対極性に変
え、他方のトナー像のトナーの極性にそろえる。更に転
写帯電器７によりポスト帯電器６とは逆極性のコロナ
を、感光ドラム１と転写帯電器７との間に供給された転
写材８の裏面に付与して、同一極性にそろえられた感光
ドラム１上のトナーを引き付け、２色のトナー像を転写
材８上に転写する。転写材８上に転写されたトナー像
は、定着装置９によって定着され、転写材８上に固定さ
れた２色画像が得られる。

【００２６】図１において、符号１０は感光ドラム１上
に残留したトナーを除去するクリーニング装置、１１は
感光ドラム１上に残留した電荷を消去する除電装置であ
る。

【００２７】現像器４及び５の構成については、後で詳
しく説明するが、例えば図２又は図５に示すようになっ
ており、例えば図２の現像器の現像剤担持体である現像
スリーブ４２上には、トナーが薄層に塗布され、現像
時、図示しないバイアス電源から現像スリーブ４２に現
像バイアスが印加される。

【００２８】本発明の特徴である３値レベル潜像の電位
と現像バイアスとの関係を図３を用いて説明する。３値
レベルの潜像では、原稿画像の黒部、白部、赤部をそれ
ぞれ高電位部、中間電位部、低電位部としてあり、おお
よその電位は黒部：−７００Ｖ、白部：−４００Ｖ、赤
部：−１００Ｖである。

【００２９】以下、第１現像器４で高電位部を現像する
ときに、本発明を適用した場合について説明する。第１
現像器４は黒部（高電位部Ｖ_D ）を正規現像するため
に、現像スリーブ４２には図３の破線で示された交互電
圧を現像バイアスとして印加した（一点鎖線の水平線は
交流バイアスに重畳された直流バイアスＶ_DCを示す）。
即ち、現像バイアスの交流成分にデューティー比を設
け、これに直流電圧を重畳して現像スリーブに印加し
た。

【００３０】図３に示すように、交互電圧のＴ₁ の時間
の間に印加されているピークバイアスと、これに重畳さ
れている直流バイアスＶ_DCとの差分をＶ₁ とし、Ｔ₂ の
時間の間に印加されているピークバイアスと、直流バイ
アスＶ_DCとの差分をＶ₂ とすると、Ｖ₂ ＜Ｖ₁ となるよ
うに、デューティー比を変化させたものである（Ｔ₁Ｖ₁
＝Ｔ₂ Ｖ₂ でＴ₁ ＜Ｔ₂ の関係にある）。

【００３１】この交互バイアスによるトナーの挙動を説
明する。現像器４は高電位部を正規現像するもので、感
光ドラム１の電位（ドラム電位）は負で、トナーの極性
は正である。

【００３２】そのために図３のＴ₁ の時間の間、ドラム
電位はスリーブ電位（現像スリーブ上の電位）よりも低
い（マイナス方向）ので、ポジトナー（正規トナー）
（図中、正規トナーをｔ（＋）で示す）は電位差ｂに従
って感光ドラム１に飛翔する。

【００３３】逆にＴ₂ の時間の間は、ポジトナーは感光
ドラムから現像スリーブ上に引き戻される。このとき電
界は電位差ｃ′によるもので、従来よりも小さいが、そ
の分引き戻し時間が長くなっている。そのため、従来と
比較して最大濃度及びカブリ濃度の点では大きな差異は
なく、良好な画像が得られる。

【００３４】一方、従来の問題点である現像器４内の反
転トナーの挙動について説明する。感光ドラム上には電
位の異なる３つの領域が存在するが、この反転トナー
（極性は負極性）が最も付着し易い箇所は、既述したよ
うに低電位部（よりプラスに近い領域）であって、図３
のＴ₂ の時間の間に現像スリーブと感光ドラムとの間に
生じる電位差ｄ′によるものである。

【００３５】この電界に応じて反転トナー（負極性トナ
ー）（図中、反転トナーをｔ′（−）で示す）は低電位
部に付着する。ところが本実施例では、交流成分にデュ
ーティー比を設けることにより、このｄ′の電位差を従
来よりも小さく抑えることができ、そのため反転トナー
が低電位部に付着する機会を少なくすることができる。
又反転トナーを低電位部から引き戻す電界は、電位差ｆ
によって与えられるが、これは従来と同じであるため、
全体としては付着力が低下した分だけ、反転トナーの付
着が減少する。

【００３６】従来の場合には、先の図８に示されるよう
に、現像器内の正規帯電トナーを高電位部に現像するた
めの電位差ｂよりも、反転トナーを低電位部に付着させ
る電位差ｄの方が大きかった。本実施例の場合には、図
３に示されるように、反転トナーを低電位部に付着させ
る電位差ｄ′を従来よりも低く抑え、更にその電位差
ｄ′を電位差ｂよりも小さく設定しているのである。

【００３７】このように、本実施例では、交互電圧の交
流成分にデューティー比を設けて、図３の時間Ｔ₁ 間の
ピークバイアスと直流バイアスＶ_DCの差分Ｖ₁ 、時間Ｔ
₂ 間のピークバイアスと直流バイアスＶ_DCの差分Ｖ₂
を、Ｖ₂ ＜Ｖ₁ とすることにより、低電位部への反転ト
ナーの付着を極力抑えることができた。

【００３８】以上では、本発明を第１現像器４に適用し
て、高電位部を第１色目で現像する場合を説明したが、
第２現像器５に適用して、高電位部を第２色目で現像す
ることもできる。但し、上述したデューティー比を第２
現像器に適用する場合、Ｔ₁／（Ｔ₁ ＋Ｔ₂ ）は、以下
のように設定する必要がある。

【００３９】第２現像器５で第２色目に黒部の高電位部
Ｖ_D を正規現像するのに使用する場合には、ｆ＜ｄ′、
即ち、Ｖ₁ −｜Ｖ_L −Ｖ_DC｜＜Ｖ₂ ＋｜Ｖ_L −Ｖ_DC｜の関係を満たすように、Ｖ₁ 、Ｖ₂ 、ひいてはＴ₁ ／
（Ｔ₁ ＋Ｔ₂ ）のデューティー比を決定することが必要
である。

【００４０】これは、第２現像器に印加される現像バイ
アスの影響により、第１現像器による現像で感光ドラム
上に初めに形成された第１色目トナー像が乱されること
がないようにするためである。図３を用いて説明する。

【００４１】先ず、第１現像器４が低電位部Ｖ_L を現像
する（第１現像）。この低電位部の現像は、ドラム電位
が負であるので、負極性トナー（図中、ｔ（−）で示し
たトナーである）を用いた反転現像で行なう。

【００４２】第２現像器５が高電位部Ｖ_D を現像する
（第２現像）時、現像バイアスを図３の破線のように印
加すると、電位差ｆは感光ドラム上の第１現像された負
極性トナーｔ（−）を、第２現像器５の現像スリーブに
引き戻す方向に作用し、電位差ｄ′は感光ドラム上の第
１現像された負極性トナーｔ（−）を、感光ドラム上に
押付け又は引き戻す方向に作用する。そのため第２現像
器の現像バイアスは、第１色目トナー像を乱さないため
に、押付ける電界ｄ′を大きくしてｆ＜ｄ′とする必要
がある。逆に引き戻す電界ｆを強くしてｄ′＜ｆとした
場合は、第１色目トナー像を乱すことになる。

【００４３】この場合、第１現像されたトナーの帯電量
が非常に高い場合は、感光ドラムとの鏡映力により強く
付着しているために、感光ドラム上から離れにくい。し
かし、そのような場合でも、帯電量の不十分な第１現像
されたトナーの存在を考慮して、上記のようにｆ＜ｄ′
とすることにより、感光ドラム上の第１色目トナー像を
確実に乱さないようにする。

【００４４】以上のように、第２現像器５により３値レ
ベル潜像の片側一方のレベルの潜像を現像する際には、
現像バイアスにデューティー比を設けた交番電界を用い
ることにより、３値潜像の他方のレベルの電位部に反転
トナーの付着を防止すると共に、デューティー比をＶ₁
−｜Ｖ_L −Ｖ_DC｜＜Ｖ₂ ＋｜Ｖ_L −Ｖ_DC｜満たす範囲に
設定することにより、第１現像されたトナー像を乱さな
いようにして、これにより第１色目トナー像、第２色目
トナー像のそれぞれ内に互に他の色のトナーの混色がな
く、然も乱れのない鮮明な２色画像を得ることができ
る。

【００４５】以上、第１現像器４で高電位レベル部を現
像する場合と、第２現像器５で高電位レベル部を現像す
る場合の現像バイアスの条件について説明した。

【００４６】本発明では、以上の条件に加えて、デュー
ティー比Ｔ₁ ／（Ｔ₁ ＋Ｔ₂ ）が０．５未満の交互電圧
を使用し、好ましくはデューティー比が０．１〜０．４
のものを使用する。デューティー比が０．４よりも大と
なると、デューティーバイアスの効果が低下し、デュー
ティー比が０．１より小となると、トナーの振動電界に
対する応答性が低下して、階調領域の再現性が低下す
る。より好ましくはデューティー比は０．２〜０．３５
である。

【００４７】交互電圧の周波数は、１．０ｋＨｚ〜４．
０ｋＨｚであることが好ましい。周波数が１．０ｋＨｚ
より小となると、階調性が良くなるが、地カブリを十分
に解消することが難しくなる。これは、トナーの往復動
の回数が少なくなる低周波領域では、中間電位部におい
ても、トナーを飛翔させる電界による感光ドラムへのト
ナーの押付け力が強くなり過ぎ、引き戻し電界によるト
ナーの剥ぎ取り力によっても、中間電位部（Ｖ_H ）に付
着したトナーを十分に除去できないためと考えられる。

【００４８】又高電位部（Ｖ_D ）を画像として現像する
場合、前述のｄ′＜ｂの電位レベルの設定を行なって
も、低電位部（Ｖ_L ）に反転トナーが付着して、反転カ
ブリを生じる。

【００４９】交互電圧の周波数が４．０ｋＨｚより大と
なると、トナーが感光ドラムに十分に接触しないうちに
引き戻し電界が印加されることになり、現像性が著しく
低下する。つまり、トナー自身が高周波電界に応答でき
なくなる。特に非対称の振動バイアス電界の場合、周波
数１．５ｋＨｚ〜３．０ｋＨｚで最適な画像性を示し
た。

【００５０】以下に、本実施例の具体例を示す。

【００５１】感光ドラムとして赤外に感度のピークを有
するＯＰＣ感光体を用い、一様に−７００Ｖに負帯電
し、これにレーザによるデジタル露光で画像露光を行な
って、感光ドラム上に３値レベルの潜像を形成した。

【００５２】露光のための画像の読み取りは、ＣＣＤセ
ンサ上に色分解フィルターを配置して行ない、３色に分
光して画像の各画素ごとに色判別をし、黒ならばレーザ
の照射は行なわず、赤ならばレーザを照射し、白ならば
赤の場合の１／２の輝度でレーザを照射した。その結
果、黒部の電位は−７００Ｖ、赤部の電位は−１００Ｖ
で、白部の電位が−４００Ｖとなるように設定して、３
値レベルの潜像を得た。

【００５３】黒部（高電位部）の現像には第１現像器４
を、赤部（低電位部）の現像には第２現像器５を用い
た。これら第１、第２現像器４、５は、図２の構成の現
像器を用いた。

【００５４】図２に示す現像器４０は、内に磁性トナー
（一成分磁性現像剤）を収容しており、撹拌部材４１
ａ、４１ｂによりトナーを撹拌し、現像スリーブ４２に
供給するようになっている。現像スリーブ４２に供給さ
れたトナーは、現像スリーブ４２の矢印Ｂ方向への回転
と、その内側に固定設置されたマグネットローラ４３の
磁気力とによって、同方向に搬送される。その搬送途
上、トナーは現像剤量規制部材４４により規制され、現
像スリーブ４２上に薄層に塗布された後、感光ドラム１
との再近接位置近傍の現像領域４５へ至る。

【００５５】トナーは絶縁性であり、非磁性の現像スリ
ーブ４２との摩擦により帯電される。第１現像器４にお
けるトナーの帯電極性は、感光ドラム上の３値潜像の高
電位部（負）を正規現像するために、正極性とされてい
る。トナーの摩擦帯電量は、トナーの処方や粒径、加電
制御剤の添加、現像スリーブ４２の表面性、更には規制
部材４４と現像スリーブ４２間の距離、トナーのパッキ
ングの強さ（トナー密度）等に依存する。本実施例で
は、スチレンアクリル系の平均粒径８μｍの磁性トナー
を用い、流動性付与のためにシリカを外添して使用し
た。

【００５６】現像スリーブ４２は、非磁性ステンレスの
スリーブ基体表面に、４００番程度のガラスビーズによ
りブラスト処理を施して用いた。規制部材４４は磁性ス
テンレス製で、厚さ１．２ｍｍであった。規制部材４４
の現像スリーブ４２との間隙は２００μｍとした。この
とき、トナーの摩擦帯電量は約１５〜２０μＣ／ｇ、塗
布量は約０．８〜１．２ｍｇ／ｃｍ² となった。

【００５７】マグネットローラ４３は４極に着磁されて
おり、現像領域４５に位置する現像極は感光ドラム１に
対向し、約８００〜１２００ガウスの磁力で現像スリー
ブ４２上の磁性トナーを穂立ちさせる。この状態で、前
述した交互電界の作用によりジャンピング現像が行なわ
れる。現像スリーブ４２と感光ドラム１との最近接位置
の間隙は３００μｍとし、現像スリーブ４２の回転は感
光ドラム１と同方向で、その周速は感光ドラム１の周速
の約１．５倍とした。

【００５８】現像バイアスは、直流成分Ｖ_DC：−５００
Ｖ（白部電位（Ｖ_H ）の−４００Ｖよりも１００Ｖ低
い）、交流成分：デューティー比が３３％（図３でＴ
₁ ：Ｔ₂＝１：２の状態）、ピーク・ツウ・ピーク電圧
が１２００Ｖ、周波数が１．８ｋＨｚで、これらを重畳
した交互バイアスである。従ってＶ₁ ＝８００Ｖ、Ｖ₂
＝４００Ｖとなる。

【００５９】このとき、黒部（高電位部Ｖ_D ）は十分な
濃度で現像され、又白地部にはカブリがなく、更に赤部
（低電位部Ｖ_L ）にも反転トナーの付着がないことが確
認された。

【００６０】以上は、第１現像器４による黒部（高電位
部）の現像であるが、第２現像器５による赤部（低電位
部）の現像は反転現像で行なうので、本実施例では、以
下の点を異ならせた。

【００６１】即ち、第２現像器５の磁性トナーは、内添
した磁性粒子により赤色を呈するものを用い、帯電極性
を現像器４のトナーとは逆の負極性とした。現像バイア
スは、白部電位の−４００Ｖを中心に第１現像器４に印
加した波形を反転させた、直流成分Ｖ_DC＝−３００Ｖを
有した波形を印加した。

【００６２】現像器４の場合と同様、十分な画像濃度が
得られ、白地部のカブリがなく、黒部（高電位部Ｖ_D ）
にも反転トナーの付着がなかった。

【００６３】次に、本発明における現像バイアスの効果
を、従来の現像バイアス及び本実施例とデューティー比
の条件を変えた比較例の現像バイアスと比較するため
に、図４に示した４種類のバイアスを用いて試験した結
果について説明する。

【００６４】図４に示したタイプ１の現像バイアスは、
図８を用いて説明した従来の現像バイアスであり、本実
施例の現像バイアスを示すタイプ２と大きさを比較する
ために、タイプ２と同一縮尺に縮めて再度掲げた。タイ
プ１の現像バイアスによれば、最も強い電界ｄの作用に
より反転トナーが低電位部Ｖ_L に付着する。

【００６５】タイプ２は、図３に示した本実施例１の交
互電圧にデューティー比を設けた現像バイアスであり、
図３を縮小して再度掲げた。タイプ２の現像バイアスで
は、ｄ′を従来よりも小さく設定したので、Ｖ_L 部への
反転トナーの付着は見られなかった。より詳細に検討を
行った結果、本実施例において反転カブリを防止するた
めには、ｄ′＜ｂとなるように、デューティー比を設け
るのが好ましいことが分った。

【００６６】通常、反転トナーは正規帯電トナーとの摩
擦帯電によって生じるので、その保有する帯電量の絶対
値は正規帯電トナーの帯電量とほぼ同等であり、正規帯
電トナー中に極小量で含まれている。そのため正規帯電
トナーを現像するための電位差ｂよりも小さな電位差
ｄ′とすることにより、反転トナーの低電位部Ｖ_L への
付着、現像を防ぐことができると考えられる。

【００６７】但し、反転トナーの付着に関するパラメー
タは、上記の反転トナーの帯電量であったり、或いは交
番電界の周波数であったりし、又本実施例では磁性トナ
ーを用いるので、更に現像極の強さやトナー中に含まれ
る磁性体量であったりすることがある。従って必ずしも
この限りでないが、ｄ′＜ｂに設定するのが好ましいと
考えられる。

【００６８】タイプ３の現像バイアスは、タイプ２に比
べて更にデューティー比を大きくしている。高電位部Ｖ
_D に対して現像スリーブ電位が常に下回っており（電界
ｂとｃ″の向きが同方向で逆転しない）、そのためＶ_D
部に付着したトナーのうちの一部を再び現像スリーブ方
向に引き戻すことができないので、若干、鮮鋭さに欠け
た滲んだような画像となった。従って好ましくは｜Ｖ_D
−Ｖ_DC｜＜Ｖ₂ となるように、現像バイアスにデューテ
ィー比を設けることがよいが、これも実際は、正規帯電
トナーの帯電量や現像バイアス条件、現像極のパターン
に依存するので、必ずしもこの限りではない。

【００６９】タイプ４の現像バイアスは、タイプ３より
も更にデューティー比を大きくしたものである。そのた
めにｄ″＜ｆ′と逆転が生じ、この条件で第２現像器５
を高電位部Ｖ_D の現像に使用した場合、第１色目に現像
されたトナー像からトナーが、電位差ｆ′により第２現
像器の現像スリーブ上に引き戻され、第１色目のトナー
像が乱されるという現象が発生した。

【００７０】以上から本実施例においては、現像バイア
スに設けるデューティー比をタイプ２のように設定する
のが最も好ましい。

【００７１】尚、現像部における感光ドラムと現像スリ
ーブとの最小間隙は５０〜５００μｍが好ましく、これ
は、後に記載する実施例２及び３においても同じであ
る。

【００７２】実施例２本実施例において、潜像は実施例１と同様な条件で形成
した。図１の第１、第２現像器４、５として図５に示す
構成の現像器を用い、非磁性トナー（一成分非磁性現像
剤）を使用して現像を行なった。

【００７３】図５に示す現像器４０′は、内に非磁性ト
ナーを収容しており、撹拌羽根４１′によりトナーを撹
拌して塗布ローラ４６′に供給し、そのトナーを塗布ロ
ーラ４６′が現像スリーブ４２′に供給するようになっ
ている。トナーは矢印Ｂ方向に回転する現像スリーブ４
２′や弾性ブレード４４′との摩擦により帯電され、帯
電されたトナーは鏡映力により現像スリーブ４２′に付
着したまま弾性ブレード４４′を擦り抜け、現像領域４
５へ搬送される。

【００７４】現像領域で現像に使用されずに残ったトナ
ーは、現像スリーブ４２′の回転により現像器４０′内
に戻され、塗布ローラ４６との摩擦によって掻き落とさ
れる。トナーの帯電極性は、実施例１のときと同様、第
１現像器４では正極性である。

【００７５】弾性ブレード４４′はシリコーンゴム製と
し、弾性ブレード４４′を現像スリーブ４２′に線圧１
５〜２０ｇ／ｃｍでカウンター当接した。現像器４のト
ナーには、カーボンブラックで着色したスチレンアクリ
ル系の平均粒径８μｍの非磁性トナーを用い、流動性付
与のためにシリカを外添して使用した。

【００７６】このとき、トナーの摩擦帯電量は約２５〜
３０μＣ／ｇ、塗布量は約０．６〜０．８ｍｇ／ｃｍ²
であった。このトナー帯電量は、実施例１での磁性トナ
ーの帯電量の１５〜２０μＣ／ｇに比べ高いが、これ
は、磁性トナーは磁力によっても現像スリーブに引き付
けられるので問題ないが、本実施例の非磁性トナーは鏡
映力によってのみ現像スリーブに付着しているので、帯
電量を大きくして鏡映力を強くしておかないと、感光ド
ラムに飛翔し易く、カブリを生じてしまうためである。

【００７７】上記の現像器を感光ドラムに対し、現像ス
リーブ４２′と感光ドラム１間の間隙を約２８０μｍで
配設し、感光ドラム１と同方向で約１．５倍の周速で現
像スリーブ４２′を回転した。

【００７８】現像バイアスは、直流成分Ｖ_DC：−５００
Ｖ、交流成分：デューティー比が３３％（Ｔ₁ ：Ｔ₂ ＝
１：２）、ピーク・ツウ・ピーク電圧が１３５０Ｖ、周
波数が１．８ｋＨｚで、これらを重畳したものを用い
た。従ってＶ₁ ＝９００Ｖ、Ｖ₂ ＝４５０Ｖとなる。本
実施例ではトナーの鏡映力が強いために、このように、
実施例１のときよりも現像スリーブ〜感光ドラム間の間
隙を小さくし、且つピーク・ツウ・ピーク電圧を大きく
して、電界強度を強くした。

【００７９】以上は第１現像器４による黒部（高電位
部）の現像であるが、第２現像器５では赤部（低電位
部）の反転現像を行ない、現像器４に加えた現像バイア
ス波形を白部電位−４００Ｖを中心に反転した、直流成
分が−３００Ｖを有した波形を印加した。第２現像器５
で使用したトナーは、トナー着色剤としてカーボンブラ
ックの代わりに赤色顔料を用いた点が、第１現像器４の
トナーと異なる。

【００８０】本実施例でも、実施例１と同様、良好な結
果を得ることができた。

【００８１】以上では、一成分現像器に本発明を適用し
た場合を示したが、本発明は、二成分現像器にも同様に
適用できる。

【００８２】即ち、二成分現像剤は周知の通り、フェラ
イト粒子等の磁性粒子に樹脂コーティング等を施し、高
抵抗（１０⁷ 〜１０¹²Ω・ｃｍ）としたキャリアに、非
磁性トナー（実施例２で使用したトナー）を数％（重量
％）程度混合してなっており、トナーの摩擦帯電電荷
は、キャリア粒子との摩擦によって付与される。そのた
めキャリアはトナーと逆極性に帯電され、先に述べた一
成分現像剤であるトナー中の逆極性に帯電した反転トナ
ーと同じ挙動を示すものは、二成分現像剤ではキャリア
である。本発明を二成分現像器に適用することにより、
このキャリアの感光ドラムへの付着を防ぎ、キャリアが
記録材上に転写されることを防止することができる。

【００８３】感光ドラム上にキャリアが付着すると、そ
のキャリアが感光ドラムのクリーナブレードを傷つけ、
クリーニング不良を発生させる等の弊害があるので、こ
れを防ぐ効果もある。

【００８４】尚、現像器４、５を二成分現像器として本
発明を適用する場合、高電位部を現像する現像器では、
二成分現像剤が感光ドラムと接触でも非接触でもよい
が、低電位部を現像する現像器５の場合、二成分現像剤
を感光ドラムと非接触とした状態で、交互電界下で現像
する非接触現像法が好ましい。

【００８５】実施例３以上の実施例では、現像バイアスの交流成分にデューテ
ィー比を設けたが、本実施例では、現像バイアスの交流
成分をパルスバイアス（断続交互電圧）とした。一般的
にパルスバイアスの効果として階調性の向上が期待され
る。

【００８６】図６に、３値レベルの潜像電位とパルスバ
イアスとの関係を示す。パルスバイアスを重畳した現像
バイアスにおいても、図の１周期内の時間Ｔ₁ における
電位差Ｖ₁ 、Ｔ₂ おける電位差Ｖ₂ に、Ｖ₂ ＜Ｖ₁ を達
成している。

【００８７】このパルスバイアスを、実施例１の一成分
磁性現像剤である磁性トナーを用いた、図１の現像器４
に適用した場合を示すと、潜像形成、現像器の条件を前
述した通りとし、現像バイアスを、直流成分Ｖ_DC：−５
００Ｖ、交流成分：Ｖ₁ が８００Ｖ、Ｖ₂ が４００Ｖと
して、１周期の１／３だけ交流バイアス分のない直流電
圧分が印加されるようにした。そのパルスバイアスの周
期は、図６中に図示した通りで、周波数は１．８ｋＨｚ
とした。

【００８８】この直流電圧印加時間（交互電圧中断時
間）は、交流電圧周期の１／５〜２周期分が好ましい。
１／５周期以下では断続電圧の効果が現れなくなり、又
２周期以上では濃度薄となる。

【００８９】このとき、実施例１よりも中間電位部（Ｖ
_H 部）、即ち白地部へのカブリが若干増加したが、低電
位部（Ｖ_L 部）、即ち赤部への反転トナーの付着はみら
れず、更にｄ′の値を若干大きく設定しても、同様に反
転トナーの付着はみられず、本発明の効果を示してい
た。従って交互電界の剥ぎ取り方向のピーク電圧Ｖ₂ を
若干大きくすることができ、そのために飛翔方向のピー
ク電圧Ｖ₁ も大きくすることが可能であり、全体的に現
像特性を更に向上させることができる。

【００９０】これは、図３と図６を比較すると明らかな
ように、本実施例（図６）の方が正規帯電トナーを電位
差ｂで高電位部に現像した後に、電位差ｃ′で引き戻す
時間が少なく、若干現像され易いために、カブリが増加
すると共に、反転トナーを低電位部に現像する電界ｄ′
が付加される時間が短いため、反転トナーの付着が少な
く、そのためｄ′の値を若干大きく設定しても反転トナ
ーの付着が少ないと考えられる。

【００９１】カブリの増加に対しては、例えば現像バイ
アスの直流成分Ｖ_DCの絶対値を若干高めたり、或いは現
像主極の磁束密度を増して、引き戻し力を強めることに
より対応することができる。本実施例ではＶ_DCを絶対値
で３０Ｖだけ高めることにより、地カブリをなくすこと
ができた。

【００９２】以上、一成分現像剤として磁性トナーを用
いる実施例１にパルスバイアスを適用した場合を示した
が、一成分現像剤として非磁性トナーを用いる実施例２
に適用しても同様の効果が得られた。勿論、引き戻し時
間Ｔ₂ は、図３と図６とで一致させてもよい。

【００９３】以上の実施例では、説明を簡単にするため
に、潜像の電位レベルを３値としたが、勿論、多値とし
て各色毎の階調を持たせてもよい。例えば輝度変調でも
よいし、パルス幅変調でもよいし、或いは３レベルの輝
度変調にパルス幅変調を加えてもよい。又潜像形成は、
３値レベルの潜像の形成が同時である必要はなく、１色
目の現像前に形成されていれば、３値レベルの潜像を順
次形成してもよい。感光ドラムは正帯電感光体（例えば
α−Ｓｉ）を使用してもよい。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、潜像
担持体上に３値レベルの電位を用い、その中間の電位
（Ｖ_H ）レベルよりも高い電位（Ｖ_D ）レベル及び低い
電位（Ｖ_L ）レベルで２つの潜像を形成し、その中間電
位部よりも高いレベル及び低いレベルの潜像を、それぞ
れ現像剤のトナーの極性が異なる２つの現像器により、
それらの現像剤担持体に直流電圧と交流電圧を重畳した
交互電圧の印加下に現像するに際し、交互電圧の１周期
内の、現像剤担持体から潜像担持体に向かう方向にトナ
ーを移動させる方向の電圧の印加時間Ｔ₁ における交互
電圧のピーク電圧と、交互電圧の直流電圧Ｖ_DCとの差分
Ｖ₁ 、潜像担持体から現像剤担持体に向かう方向にトナ
ーを移動させる方向の電圧印加時間Ｔ₂ における交互電
圧のピーク電圧とＶ_DCとの差分Ｖ₂ を、Ｖ₂ ＜Ｖ₁ と
し、且つ高電圧のピーク値と３値レベル潜像の電位レベ
ル値との関係を規定したので、トナーの正規な帯電極性
と逆極性に帯電した反転トナー、或いは二成分現像剤で
あればトナーと逆極性に帯電したキャリアが、互の他の
色の画像部に付着するのを防止することができ、各色の
混色のない鮮明な２色画像を得ることができる。又第２
現像時に既に像担持体上に形成されている第１色目トナ
ー像を乱すことがなく、各色共に濃度や鮮鋭さの良好な
画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多色画像形成装置の一実施例を示す概
略構成図である。

【図２】本発明で使用する現像器の一例を示す構成図で
ある。

【図３】図１の画像形成装置の感光ドラムの表面電位と
現像器に印加した現像バイアスとの関係を示す説明図で
ある。

【図４】本発明で使用する現像バイアスと従来及び比較
例の現像バイアスを比較して示す説明図である。

【図５】本発明で使用する現像器の他の例を示す構成図
である。

【図６】本発明の多色画像形成装置の他の実施例におけ
る感光ドラムの表面電位と現像器に印加した現像バイア
スとの関係を示す説明図である。

【図７】従来の多色画像形成装置における感光ドラムの
表面電位と現像器に印加した現像バイアスとの関係を示
す説明図である。

【図８】従来の多色画像形成装置の他の例における感光
ドラムの表面電位と現像器に印加した現像バイアスとの
関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１感光ドラム４、５現像器６ポスト帯電器７転写帯電器４０、４０′ 現像器４２、４２′ 現像スリーブ４４、４４′ ブレード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一様に帯電した潜像担持体上に３つの電
位レベルを用い、その中間の電位（Ｖ_H ）レベルよりも
絶対値で高い電位（Ｖ_D ）レベル及び低い電位（Ｖ_L ）
レベルで２種類の潜像を形成し、この高い電位レベル及
び低い電位レベルの潜像を、現像剤のトナーの極性が異
なる２つの現像器によって、少なくとも後に現像される
潜像に対しては非接触現像法を行なうようにして、前記
現像器の現像剤担持体に直流電圧と交流電圧を重畳した
交互電圧を印加した下で現像する多色画像形成装置にお
いて、前記交互電圧の１周期内の、現像剤担持体から潜
像担持体に向かう方向にトナーを移動させる方向の電圧
の印加時間をＴ₁ 、潜像担持体から現像剤担持体に向か
う方向にトナーを移動させる方向の電圧印加時間をＴ
₂ 、交互電圧の直流電圧をＶ_DCとして、前記時間Ｔ₁ に
おける交互電圧のピーク電圧とＶ_DCの差分をＶ₁ 、前記
時間Ｔ₂ における交互電圧のピーク電圧とＶ_DCの差分を
Ｖ₂ としたときに、Ｖ₁ とＶ₂ との間に、Ｖ₂ ＜Ｖ₁ の関係を有することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２】前記低い電位（Ｖ_L ）レベルの潜像を現
像する現像器の現像剤担持体に印加する交互電圧に関し
て、前記電位Ｖ_D 、Ｖ_DCと電位差Ｖ₁ 、Ｖ₂との間に、Ｖ₁ −｜Ｖ_D −Ｖ_DC｜＜Ｖ₂ ＋｜Ｖ_D −Ｖ_DC｜の関係を有する請求項１の多色画像形成装置。
【請求項３】前記電位Ｖ_D 、Ｖ_DCと電位差Ｖ₂ との間
に、｜Ｖ_D −Ｖ_DC｜＜Ｖ₂ の関係を有する請求項１又は２の多色画像形成装置。
【請求項４】前記高い電位（Ｖ_D ）レベルの潜像を現
像する現像器の現像剤担持体に印加する交互電圧に関し
て、前記電位Ｖ_L 、Ｖ_DCと電位差Ｖ₁ 、Ｖ₂との間に、Ｖ₁ −｜Ｖ_DC−Ｖ_L ｜＜Ｖ₂ ＋｜Ｖ_DC−Ｖ_L ｜の関係を有する請求項１、２又は３の多色画像形成装
置。
【請求項５】前記電位Ｖ_L 、Ｖ_DCと電位差Ｖ₂ との間
に、｜Ｖ_L −Ｖ_DC｜＜Ｖ₂ の関係を有する請求項１、２、３又は４の多色画像形成
装置。
【請求項６】前記交互電圧が、前記Ｔ₁ 、Ｔ₂ 、Ｖ
₁ 、Ｖ₂ の間に、Ｔ₁ Ｖ₁ ＝Ｔ₂ Ｖ₂ の関係を満たすデユーティバイアスである請求項１、
２、３、４又は５の多色画像形成装置。
【請求項７】前記交互電圧が、パルスバイアスである
請求項１、２、３、４、５又は６の多色画像形成装置。
【請求項８】前記現像剤が一成分現像剤である請求項
１、２、３、４、５、６又は７の多色画像形成装置。