JPH08234528A

JPH08234528A - 多色画像形成装置

Info

Publication number: JPH08234528A
Application number: JP7058204A
Authority: JP
Inventors: Kazue Nishiyama; 和重西山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1996-09-13
Anticipated expiration: 2014-11-29
Also published as: JP2984193B2

Abstract

(57)【要約】【目的】第２現像以降の現像器が２成分現像器からな
り、現像剤担持体としての非磁性シェルと、その内側の
ＮＳ極が交互に多数配置された磁気コアとを互に逆向き
に回転して、シェル上に担持した２成分現像剤を現像領
域に搬送し、現像バイアスの印加下で現像を実行する多
色画像形成装置において、第２現像以降の現像時の現像
剤のトナー飛散、多色画像の混色防止、第２現像以降の
現像器への第１トナーの混入防止、ハイライト画像のが
さつき低減、画像後端のぼけ防止を可能とする等にあ
る。【構成】パルス幅が２００μｓｅｃ以下のパルスがプ
ラス方向、マイナス方向に交互に１回以上繰り返される
パルス領域を含む電圧波形の現像バイアスを使用し、現
像領域において、磁気コアの磁極変化１回あたり印加さ
れるパルス数を、プラス方向、マイナス方向の１方向に
それぞれ１０個以内とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を用いた
複写機、多色複写機、多色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、静電潜像担持体が１回転する間
に、像担持体上に複数色分の静電潜像を順次形成し、そ
の潜像を対応する色の複数の現像器により順々に現像し
て、像担持体上に複数色のトナー像を重ね合わせて形成
し、得られた複数色のトナー像を転写材上に一括して転
写する多色画像形成装置が知られている。

【０００３】多色画像形成装置として、図１２に示す２
色画像形成装置を例にとって、その画像形成工程を説明
する。図１３に画像形成の各工程における感光ドラムの
表面電位を示す。

【０００４】図１２において、２色画像形成装置は、静
電潜像担持体として例えば感光ドラム１を有し、感光ド
ラム１は、表面にＯＰＣ、ａ−Ｓｉ等の光導電層を備
え、矢印Ａ方向に回転される。この感光ドラム１の表面
を、第１一次帯電器２によりたとえば−７００Ｖに一様
帯電する（図１３（Ａ））。ついで、第１の画像信号情
報による第１画像露光１２を行なって、感光ドラム１上
の露光部の表面電位を例えば−２００Ｖに減衰し、感光
ドラム１上に第１の画像信号情報に応じた第１潜像を形
成する（図１３（Ｂ））。画像露光１２を行なうには、
たとえば半導体レーザあるいはＬＥＤアレーが使用され
る。

【０００５】つぎに、第１潜像を、黒の２成分現像器で
ある第１現像器４により現像して、黒トナー像として可
視化する。第１現像器４は現像に、負に帯電した黒トナ
ーと、硬磁性を有するキャリアとを混合した２成分現像
剤を用いる。

【０００６】現像方法は、特開昭５６−２７１７８号に
示すような方式を採る。すなわち、現像剤担持体として
の非磁性シェルと、その内部に回転可能に配設した、Ｎ
極、Ｓ極を交互に多数並べた磁極配置を有するローラ状
マグネット、つまり磁気コアとを使用し、非磁性シェル
の回転と、これと逆方向の磁気コアの回転とにより、非
磁性シェル上に担持した現像剤を感光ドラムと対向した
現像領域に搬送し、現像に供する現像方式である。

【０００７】本現像方式によれば、非磁性シェル上で現
像剤の入れ替えが絶えず行なわれるため、昇温等による
トナーの融着が起こりずらく、高速の画像形成装置に使
用する現像方法として適している。

【０００８】現像時、現像剤担持体には、現像バイアス
として−５００Ｖ程度の直流バイアスを印加して、第１
潜像を反転現像する（図１３（Ｃ））。得られた第１ト
ナー像の表面での電位（第１トナー像電位）は、トナー
電荷により第１画像部の感光ドラム表面電位（−２００
Ｖ）に対し−１００Ｖ程度上り、−３００Ｖ前後とな
る。

【０００９】ついで、感光ドラム１を第２一次帯電器
（再帯電器）５により再度一様帯電し、第１トナー像電
位を上昇する。このとき非画像部電位も若干上昇する。
再帯電後の非画像部電位は−７４０Ｖ、第１画像部の電
位は−６７０Ｖ程度となる（図１３（Ｄ））。この感光
ドラム１に対し第２の画像露光１３を行なって、第２の
画像信号情報に応じた第２潜像を形成する（図１３
（Ｅ））。

【００１０】この後、第２現像器７により、負に帯電し
た例えば赤トナーを混合した２成分現像剤を用いて、上
述したのと同様な現像方法で第２潜像を反転現像する
（図１３（Ｆ））。これにより、感光ドラム１上に黒ト
ナー像および赤トナー像の２色画像が形成される。

【００１１】以上はネガポジ再帯電といわれる画像形成
プロセスである。他に感光ドラム上に２色画像を形成す
る方法として、特開昭５５−１３７５３８号公報に記載
されるネガポジプロセスや、特開昭５２−８１８５５号
公報に記載される３値プロセスなどがある。

【００１２】上記の感光ドラム１上に形成された２色画
像は、必要に応じて、チャージャー１８を用いて転写前
処理を施し（通常はＤＣもしくはＡＣによるコロナの付
与、またはこれと光除電の併用）、２色のトナー像の帯
電量を転写しやすいように揃えた後、感光ドラム１に供
給された転写材９上に転写帯電器８により転写する。そ
の後、転写材９を定着器１０に送ってトナー像を定着
し、赤および黒の２色画像が得られる。一方、感光ドラ
ム１は、その上の転写残りのトナーをクリーニング装置
１１により除去し、次の画像形成に備えられる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、第２現像器
７による第２現像時、感光ドラム１上の第１トナー像に
第２現像の現像剤が形成する穂が接触すると、第１トナ
ー像が乱され、また混色される。特に上記したように、
Ｎ、Ｓの磁極が交互に多数並んだ磁気コアを現像剤担持
体の磁気シェル内で、これと逆方向に回転させる現像方
式では、シェルの表面での磁場向きが正逆に変化して、
シェル表面上の現像剤の磁性キャリアが回転して、現像
剤の穂が大きく乱される。このため第２現像時、現像剤
の穂により、特に第１トナー像が乱され、混色を招きや
すい。

【００１４】これを防止するためには、第２現像時、現
像剤の穂と感光ドラムとを接触しないように離して、現
像を行なえばよい。しかし、非接触現像になるため、直
流成分のみの現像バイアスの印加では、現像性が悪くな
って、その結果、画像濃度が著しく低下し、かつハーフ
トーンのがさつきや文字の鮮鋭度が悪いという現象が生
じた。また画像後端がぼける現象もあった。

【００１５】そこで、現像性を高めるために、直流成分
に交流成分を重畳した現像バイアスを印加する方法があ
る。しかし、Ｎ、Ｓの磁極を交互に多数並べた磁気コア
を回転させる現像方式では、磁気コアの回転による非磁
性シェル表面上の現像剤に回転、乱れがあるので、現像
バイアスの交流成分よるシェルと感光ドラムとの間のト
ナーの往復運動は、１成分現像剤の磁性トナーを用いる
ジャンピング現像法などと比べると、はるかに激しい。

【００１６】その結果、第２現像時に、第２現像の現像
剤からの第２トナーの飛散や、感光ドラム上の第１トナ
ー像の混色が生じていた。また第１トナー像からの第１
トナーの第２現像器への混入、蓄積により、第２現像の
現像剤の帯電特性が劣化し、現像性の低下による第２現
像器の使用寿命の低下を招来する問題もあった。

【００１７】以上のような不具合は、現像器が３個以上
ある多色画像形成装置において、第２現像器についてだ
けでなく、第３現像器以降の現像器にも生じる。

【００１８】本発明の目的は、少なくとも第２現像器以
降の現像器が、硬磁性の磁性キャリアと絶縁性トナーと
からなる２成分現像剤を使用し、現像剤担持体としての
非磁性シェルと、その内側のＮ極、Ｓ極が交互に多数配
置された磁気コアとを相互に回転して、シェル上に担持
した現像剤を現像領域に搬送し、現像領域においてシェ
ルに現像バイアスを印加した下で潜像の現像を実行する
現像方式である多色画像形成装置において、（１）第２
現像以降の現像時の現像剤の穂の接触による多色画像の
乱れ、混色を防止すること、（２）第２現像以降の現像
時の現像剤のトナー飛散、およびそれによる多色画像の
混色を防止すること、（３）第２現像器以降の現像器へ
の第１トナーの混入を防止すること、（４）ハイライト
画像のがさつきを低減すること、（５）画像後端のぼけ
を防止すること、（６）高画質、高安定性の高速多色画
像形成装置に適した現像器システムを提供することであ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば本発明は、静
電潜像が形成される無端回動する像担持体と、この像担
持体上に順次形成された少なくとも２つ以上の潜像を、
その各潜像が形成されるたびに対応した色の現像剤によ
り現像する、像担持体の周囲に配置された少なくとも２
個以上の現像器とを備え、この現像器のうちの２番目以
降の潜像を現像する第２現像器以降の現像器の各々は、
現像剤として、硬磁性の磁性キャリアと絶縁性トナーと
からなる２成分現像剤を使用し、この現像剤を担持する
現像剤担持体は非磁性シェルからなり、その内側に、Ｎ
極とＳ極が交互に多数配置されたローラ状の磁気コアを
内包し、そして現像剤担持体の回転と磁気コアの回転と
により、現像剤担持体上に担持した現像剤を像担持体と
対向した現像領域に搬送し、現像領域において現像剤担
持体に現像バイアスを印加した下で、非接触現像法によ
り像担持体上の潜像の現像を実行する多色画像形成装置
において、前記現像バイアスは、パルス幅が２００μｓ
ｅｃ以下のパルスがプラス方向、マイナス方向に交互に
１回以上繰り返されるパルス領域を含む電圧波形からな
り、前記現像領域において、磁気コアの磁極変化１回あ
たり印加されるパルス数は、プラス方向、マイナス方向
の１方向にそれぞれ１０個以内であることを特徴とする
多少画像形成装置である。

【００２０】本発明によれば、前記現像バイアスのパル
ス領域になっていない時間が、パルス領域の時間の１．
５倍以上存在するようにできる。前記プラス方向、マイ
ナス方向のパルスは、振幅、パルス幅が同一である対称
パルスであることも、振幅、パルス幅が異なる非対称パ
ルスであることも可能である。また前記現像器各々の上
流側に、像担持体の帯電手段および露光手段をこの順に
有する。前記２番目以降の潜像を形成する第２露光手段
以降の露光手段の各々は、像担持体の背面側から画像の
露光を行なう。前記現像器の各々は、現像剤担持体上の
現像剤層厚を規制する規制部材の近傍に磁性部材を備え
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構
成図である。本実施例では、２色画像形成装置について
示す。

【００２２】本実施例の２色画像形成装置は、図１に示
すように、静電潜像担持体としてＯＰＣ感光体を使用し
た感光ベルト２１を備え、その感光ベルト２１の周囲に
は、矢印で示す回動方向に、第１一次帯電器２２、ＬＥ
Ｄアレイからなる第１露光装置（図示せず）、第１現像
器２４、第２一次帯電器（再帯電器）帯電器２５、ＬＥ
Ｄアレイからなる第２露光装置（図示せず）および第２
現像器２７が配置されており、この第２露光装置は、感
光ベルト２１の背面側に設けられる。さらにその下流に
は転写帯電器２８、分離帯電器３３およびクリーナ３０
が配置され、分離帯電器３３から少し離れた位置には定
着装置２９が配置される。また第１帯電器２２の上流側
でクリーナ３０の下流側には、図示しない前露光装置が
配置される。

【００２３】上記の２色画像形成装置において、図示し
ない前露光装置により感光ベルト２１に前露光３１を施
して、感光ベルト２１の電位を全体的に０Ｖ近くまで下
げた後、第１帯電器２２により感光ベルト２１を−７０
０Ｖ程度に一様帯電し、図示しない第１露光装置により
第１の画像露光２３を行なって、感光ベルト２１上に第
１の画像信号に応じた第１静電潜像を形成する。第１画
像がベタ黒の場合、感光ベルト２１の第１潜像部の電位
は−２００Ｖまで落とされる。

【００２４】上記の第１画像信号等は、原稿画像をスキ
ャナで読み取った際に、その色データをもとに２色以上
の異なる現像剤により画像形成を行なうように色分解し
て、得られる。本実施例では、第１現像器２４による第
１現像は黒の現像、第２現像器２７による第２現像は赤
の現像を実施するために、全空間を黒と赤の２色で表現
できるように、第１画像信号、第２画像信号を形成し
た。

【００２５】第１潜像を黒の第１現像器２４により現像
して、感光ベルト２１上に黒トナー像として可視化し、
黒トナー像の第１トナー像が得られる。その後、第２帯
電器の再帯電器２５により再び感光ベルト２１を帯電す
ると、感光ベルト２１の電位は第１トナー像の領域で−
６５０Ｖ程度、非画像部で−７４０Ｖ程度になる。つぎ
に図示しない第２露光装置により、第２の画像信号にも
とづき第２の画像露光２６を感光ベルト２１の背面から
行なう。

【００２６】このように、背面にＬＥＤアレー等の第２
露光装置を配置すれば、多色画像形成装置を省スペース
化して小型にでき、また第１トナー像の上から行なう第
２の画像形成時に、第１トナーの飛散による第２露光装
置の汚れを防止でき、感光ベルト２１の電位を下げるの
にも有利であり、さらに省スペース化によりもう１色分
の現像器を配置するスペースを採れるなどのメリットが
ある。特に飛散した第１トナーによる第２露光装置の汚
染の防止に対しては、非常に有効であり、これにより第
２露光装置のメンテナンス間隔を延ばせ、そのＬＥＤ自
体の耐久性も向上する。

【００２７】その後、第２潜像を赤の第２現像器２７に
よって現像して、感光ベルト２１上に赤トナー像を形成
し、ついで、前記の黒トナー像とこの赤トナー像とを、
感光ベルト２１に搬送された転写材３２上に転写帯電器
２８により一括転写する。つづいて、分離帯電器３３に
より転写材３２を感光ベルト２１から分離して、定着器
２９に送り、そこでトナー像の定着を行なって２色画像
を得る。感光ベルト２１上に残留したトナーは、クリー
ニング装置３０により清掃する。

【００２８】本発明によれば、第１現像器２４、第２現
像器２７は２成分現像器に構成され、これらの現像器で
使用する２成分現像剤は、硬磁性の磁性キャリアと電気
絶縁性のトナーとを混合してなっている。この硬磁性キ
ャリアは、硬性の磁性材料、つまり、磁気的に飽和する
際に、高いレベルの最小保磁力を有するような磁気材料
からなっており、キャリアはトナーが有する電荷と反対
の電荷を有する。この最小保磁力は少なくとも１００ガ
ウス以上である。またこの硬磁性キャリアは、結合剤の
ないキャリアでも複合キャリアでもよく、さらに、これ
らにＳｉなどのコーティングを施したものでもよい。

【００２９】本発明で好適に使用しうる硬磁性キャリア
は、保磁力が少なくとも５００ガウス以上、有利には１
０００ガウス以上であることが好ましい。図４に、本発
明で用いた磁性キャリアのＢ−Ｈ曲線を示す。キャリア
の残留磁気Ｂｒは４０ＥＭＵ／ｇｍで、保磁力は１２５
０ガウス（Ｇ）、そして平均粒径は約３０μｍである。

【００３０】有効な硬性の磁性材料は、主金属成分とし
て鉄を含む磁性を持つ酸化物であるフェライトからなっ
ている。本実施例では、ＳｒＦｅ₁₂Ｏ₁₉を用いた。

【００３１】本実施例において、画像形成装置のプロセ
ススピードは５００ｍｍ／秒とし、１分間にＡ４サイズ
の画像を１００枚出力するように、画像形成条件を設定
した。

【００３２】本実施例では、第１現像器２４は、前述の
通り、黒の現像器とした。この第１現像器２４は、磁性
キャリアに黒トナーを混合した２成分現像剤を使用し
て、２成分接触現像方式により現像を実行させた。現像
剤担持体である非磁性シェルに印加する現像バイアス
は、Ｖｄｃ＝−６００Ｖの直流成分のみとした。また非
磁性シェルは、線速度で感光ベルトの速度の１２０％の
回転速度により、図１の矢印方向に回転した。非磁性シ
ェルの内側に配置された磁石（マグネットローラ）は、
シェルの回転方向と逆向きに１０００ｒｐｍで回転し
た。

【００３３】本実施例によれば、第２現像器２７は、図
２に示すように構成されている。本現像器２７は、その
感光ベルト２１と対面した開口部に、現像剤担持体とし
て非磁性シェル４０１を備え、そのシェル４０１の内側
に、周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を交互に多数並べた磁気
コア４０２が配設され、この磁気コア４０２は、シェル
４０１の回転方向に対して逆向きに回転するようになっ
ている。

【００３４】第２現像器２７は赤の現像器とされ、磁性
キャリアに赤トナーを混合した２成分現像剤を使用し
た。赤トナーの平均粒径は１０μｍである。磁性キャリ
アは上述した通りである。非磁性シェル４０１の回転速
度は、線速度で感光ベルト２１の速度の１５０％とし、
図の矢印方向に回転させた。これに対し内側の磁気コア
４０２は、逆向きに１５００ｒｐｍで回転させた。

【００３５】第２現像器２７の非磁性シェル４０１と感
光ベルト２１とが対向した現像領域の間隙、すなわちＳ
−Ｄギャップは１ｍｍで、非磁性シェル４０１と規制ブ
レード４０４との間隙、すなわちＳ−Ｂギャップは３０
０μｍである。規制ブレード４０４は、現像器２７の開
口部の上流側位置に設置され、本実施例では、非磁性シ
ェル４０１上の現像剤の層厚を小さくかつ安定するため
に、磁性板４０５を規制ブレード４０４の内側に先端か
ら少し後退させて取り付けた。

【００３６】多色画像形成装置においては、第２現像お
よびそれ以降の現像を非接触現像方式で行なうことが好
ましい。しかし、非接触にすると現像効率が極端に低下
するので、非接触ではあるが、現像領域のＳ−Ｄギャッ
プはできるだけを小さくする必要があり、これにともな
い、現像剤の穂も長さを小さくし、またその長さを安定
させることが必要になる。そこで、上記のように、規制
ブレード４０４の内側に磁性板４０５を取り付けた構成
とした。これにより、非磁性シェル４０１上の現像剤の
平均穂長を、安定して８００μｍ程度にすることができ
た。

【００３７】非磁性シェル４０１上に担持された現像剤
４００は、シェル４０１の矢印方向の回転および磁気コ
ア４０２の逆方向の回転により、現像領域Ｂに供給され
て、そこで感光ドラム１上の第２潜像の現像に使用され
た後、現像器２７内で剥ぎ取り部材４０３により剥ぎ取
られ、現像器２７内に回収される。

【００３８】本実施例では、磁気コア４０２の磁極数
は、図２に示すように８極とした。磁極の磁力は、各極
とも非磁性シェル４０１上において９００ガウスで、そ
の半値幅は３５°である。磁気コア４０２を矢印の方向
に回転させると、現像剤は逆向き（反時計回り）に移動
する。このとき磁気コア４０２の回転により磁極の極性
が交互に変化し、それによる磁場の正逆の向きの交互変
化により、非磁性シェル４０１上の現像剤は、交互に向
きが変わる磁場により磁性キャリアが回転しながら、感
光ドラム１と対向した現像領域へ向けて搬送されてい
く。つまり、磁性キャリアが硬磁性で自身が自発磁化を
持つので、向きが交互に変化する磁場によりキャリアが
永久磁石のようにふるまい、キャリアが回転するのであ
る。このキャリアの回転は、現像領域においても同様
で、現像領域では、この動きにより、主に鏡映力によっ
てくっついているキャリアとトナーとが離され、その結
果、現像効率が向上する。

【００３９】このような現像方法は、現像性が高まるの
で、プロセススピードの速い高速の画像形成装置に用い
る現像器に適している。しかし、非接触方式かつ直流バ
イアスを印加した現像では、上述のように磁気コア４０
２を回転させても、得られる画像濃度は０．６程度（反
射濃度）である。そこで、方形波、サイン波などの交流
バイアスを印加する方法があるが、これにより、濃度は
約１．３と高まるものの、（１）第１トナー像を乱し、
混色を起こす、（２）第１トナーが第２現像器に混入す
る、（３）第１トナーの飛散が著しい、（４）２色画像
の後端に画像ぼけが生じる、（５）画像のかぶりを生じ
るなどの問題が生じてしまう。

【００４０】本発明者ら究明したところによれば、その
原因は、磁気コア４０２の回転により現像領域の磁極
（磁場）が交互に変化することに加え、現像領域におけ
るトナーの往復運動を連続的にさせていることにあるこ
とが分かった。従って、交流バイアスの周波数を単に高
めても大きな変化はない。

【００４１】そこで、本発明では、上記の問題を解決す
るために、たとえば図３に示すように、パルス幅が２０
０μｓｅｃ以下のパルスが電位的にプラス方向、マイナ
ス方向に交互に１回以上繰り返されるパルス波形の電圧
を、直流電圧に重畳した型の現像バイアスを使用した。
すなわち、現像バイアスは、プラス方向、マイナス方向
のパルスが交互に繰り返されるパルス領域と、これに続
く直流電圧領域とからなる。

【００４２】このパルス領域のプラス方向、マイナス方
向のパルスは、その振幅、幅が同一である対称パルスで
も、振幅、幅が異なる非対称パルスでもよい。またプラ
ス方向、マイナス方向のパルスの振幅は、３００Ｖ以上
が好ましい。本実施例では、現像バイアスのパルスを対
称性パルスとし、そのプラス方向（負極性トナーを使用
するので、トナーの運動方向で言えば、引き戻し方
向）、マイナス方向（飛翔方向）とも８００Ｖにした。
また現像バイアスのパルス領域になっていない時間は、
パルス領域の時間の１．５倍以上存在することが好まし
い。

【００４３】本発明によれば、非磁性シェル４０１上の
現像剤（キャリア＋トナー）は、磁気コア４０２の回転
による磁極の極性の変化により、磁性キャリアを介して
ダイナミックに回転しながら搬送される。現像領域にお
いて、このような回転運動をしながら搬送される現像剤
に対し、非磁性シェル４０１にパルス領域を含む現像バ
イアスの印加を行なうと、そのマイナス方向のパルスに
より、非磁性シェル４０１の現像剤からトナーが感光ベ
ルト２１へ飛翔し、プラス方向のパルスにより、感光ベ
ルト２１上の不要なトナーがシェル４０１に戻される。
従って画像かぶりをなくすことができる。

【００４４】上記の非磁性シェル４０１に印加する現像
バイアスのパルス数と磁気コア４０２の磁極の変化との
間には、本発明の効果を得る上で相関があり、磁極の変
化１回あたりのパルスの個数を、プラス方向、マイナス
方向の片側あたりｎとすると、画像形成実験の結果、表
１のような結果が得られた。なお、表１において、磁極
変化１回のパルス数の欄の数値０は、現像バイアスが直
流成分のみであることを示す。

【００４５】パルス幅は２００μｓｅｃ以下としたが、
これは、２００μｓｅｃ以上では印加時間が長く、その
連続性のために本発明の効果が得られないからである。
より好ましくは、パルス幅は１００μｓｅｃ以下であ
る。現像バイアスのうちのパルスを印加しない時間、つ
まり、現像バイアスのパルス領域以外の直流電圧領域
は、上述したように、パルス領域の時間の１．５倍以上
にすることがよく、そうすることにより、本発明の効果
が著しくなる。

【００４６】磁極の変化１回あたりのパルス個数ｎは、
次のように求められる。本実施例において、たとえば磁
気コア４０２が８極で、その回転速度が１５００ｒｐｍ
であるとすると、１秒間の磁極の変化数は８×１５００
／６０＝２００回／秒である。また図３から、現像バイ
アスの１周期（パルス領域＋直流電圧領域）の時間５０
０μ秒間に、パルスがプラス方向、マイナス方向に１個
ずつで、片側あたりパルス数１であるから、現像バイア
ス１秒間のパルス数は、１／（５００×１０^-6）＝２０
００個／秒である。従って１回の磁極の変化あたりのパ
ルス数は、ｎ＝２０００／２００＝１０個となる。

【００４７】

【表１】

【００４８】表１に示されるように、パルスを加えた現
像バイアスを印加することにより、得られた画像には
１．３以上の濃度が得られている（表１に濃度１．３以
上を○印で示した）。また磁極変化１回あたりのパルス
数ｎが５以下であれば、第１トナー像の画像混色、第１
トナーの第２現像器への混入、および第１トナーの飛散
の防止に対する効果は、格段によくなっており、これら
多色画像形成装置にともなう問題が解消されている。さ
らに、ハイライト部（デジタル画像で再現性が重要視さ
れている）のがさつきが減り、かぶり、キャリア付着も
すくない。

【００４９】これに対し、従来は、磁極間において、キ
ャリアとトナーとからなる現像剤が磁力による拘束を受
けないために、トナーが飛散しやすく、画像混色、画像
かぶり、キャリア付着を起こしやすく、またトナーの受
ける力のバランスがくずれるため、第１トナーの第２現
像器への混入、画像の後端部での画像境界がぼけるとい
った現象が生じていた。

【００５０】図３のような現像バイアスにおいて、その
パルス領域中のパルスが、磁気コアの磁極変化１回あた
り１０個以内の割合で存在すると、潜像に対して余分な
トナーの付着がなくなり、潜像に対する現像性がよくな
り、画像の再現性の向上、特にハイライト部の再現性の
向上となって現れる。これにより、ハイライト部のがさ
つきが少ない画像が得られる。１回の磁極の変化あたり
のパルス数は、好ましくは８個以下である。

【００５１】上記の磁極変化１回あたり所定数のパルス
が存在するという関係を、磁気コア４０２と現像バイア
スとの間に得るには、磁気コアの回転数を変化させた
り、現像バイアスのパルス領域のパルス数を変化させた
りすればよく、あるいは磁気コアの磁極数を、たとえば
８極から１６極や２４極のように変えることによっても
実現できる。いずれの方法でも、同様な結果を得ること
ができた。また現像バイアスのパルスの印下方向につい
ては、電位的にプラス方向ならプラス方向、マイナス方
向ならマイナス方向というように、一方向に同数のパル
スを印加しても効果がなく、本発明のように、プラス方
向、マイナス方向に交互に同数繰り返すパルスを印加す
る必要がある。

【００５２】本実施例では、上述したように、磁極変化
１回あたり（１磁極間内）のパルス数は、プラス方向、
マイナス方向の片側で１０個とした。

【００５３】本発明の多色画像形成装置は、以上のよう
に構成される。これによれば、（１）画像混色を防止す
ること、（２）第１トナーが第２現像器以降の現像器に
混入するのを防止すること、（３）トナーの飛散を防止
すること、（４）画像のハイライト部のがさつきを低減
すること、（５）画像後端のぼけを防止すること、
（６）画像のかぶり、キャリア付着を防止すること、以
上の課題が達成された。

【００５４】従って、高画質かつ安定性が高く、一次帯
電器等の長寿命化を可能とした多色画像形成装置を提供
することが実現できた。また第２露光以降の露光装置を
感光ベルトの裏側に配置することにより、画像形成装置
の小型化が可能となり、さらに第２現像以降の現像器か
らのトナーの飛散による汚れにともなう、第２露光以降
の露光装置での画像露光の乱れに起因した画像劣化を防
止し、高耐久性も実現できた。

【００５５】実施例２本実施例では、図１の多色画像形成装置において、第２
現像器２７として、図５に示すような現像器を用い、ま
た現像バイアスとして図６に示すような波形のものを用
いた。

【００５６】本第２現像器は、外径５０ｍｍの非磁性シ
ェル４０１を有し、その内部に磁気コア４０２を、その
回転中心を感光ベルト２１側にずらして配設し、これに
より剥ぎ取り部材４０３の付近でのシェル４０１上の磁
力を弱め、シェル４０１上の現像剤を剥ぎ取りやすくし
た。

【００５７】現像バイアスは、図６に示すように、直流
電圧領域と非対称パルスのパルス領域とからなってお
り、直流電圧領域の電圧、つまり直流成分の電圧は−５
８０Ｖで、パルス領域のマイナス方向（トナーの飛翔方
向）のパルスの振幅は９１０Ｖ、プラス方向（引き戻し
方向）のパルスの振幅は４９０Ｖとで異なっている。ま
たパルス幅も、マイナス方向、プラス方向がそれぞれ５
０．１μｓｅｃ、１１７μｓｅｃで異なっている。非磁
性シェル４０１の回転速度は、線速度で１１００ｍｍ／
秒で、感光ベルト２１の速度の１８０％となっている。

【００５８】本実施例では、８極の磁気コア４０２を２
５００ｒｐｍでシェル４０１と同方向に回転させている
ので、前述した磁極変化１回あたり（すなわち１磁極間
中）のパルス数は、トナー飛翔方向（マイナス方向）で
６個、トナー引き戻し方向（プラス方向）で６個とな
る。

【００５９】図８に、本実施例の現像バイアスを用いた
ときのＶ−Ｄカーブを示す。本Ｖ−Ｄカーブは、コント
ラスト電位Ｖ_CONTに対する赤色の反射濃度を示す。比較
のために、現像バイアスとして、図７の波形のものを使
用した場合を、図８に破線により併せて示す。図７の現
像バイアスは、対称パルスのパルス領域を有しており、
実施例１で使用した図３の現像バイアスと基本的に同じ
である。

【００６０】図８のＶ−Ｄ特性から明らかなように、現
像バイアスのパルス領域のパルスの振幅およびパルス幅
を変化せることにより、現像性を一層高くすることがで
きた。本実施例では、これにより、前述の問題を解決す
ることに加えて、現像特性のＶ−Ｄ特性を調節すること
が可能になった。

【００６１】実施例３本実施例では、第２現像器２７として、図９のような１
６極の磁気コア４０２を有する現像器を用い、この磁気
コアは１８００ｒｐｍの速度で回転させた。このよう
に、磁気コアの極数を増すと、その分、回転速度を下げ
ることができる。

【００６２】また本実施例では、非磁性シェル４０１
に、図１０に示す現像バイアスを印加した。この現像バ
イアスは、直流電圧領域の電圧が−６００Ｖであり、パ
ルス領域は、パルス幅４１．７μｓｅｃのトナー飛翔側
（マイナス方向）のパルスと、引き戻し側（プラス方
向）方向のパルスを交互に２個ずつ有している。

【００６３】パルスを印加しない時間（つまり直流電圧
領域の時間）は約３３３μ秒で、全パルスの印加時間の
４１．７×４＝１６６．８秒の約２倍にしている。１秒
間の磁極の変化数は、１６×１８００／６０＝４８０回
／秒であり、１秒間のパルス数は１／５００μ秒の２倍
（片側）なので、磁極が１回変化する間のパルス数は、
プラス方向、マイナス方向の片側で４００個／秒であ
る。従って１回の磁極の変化あたりのパルス数は、片側
約８個となる。

【００６４】上記のようなパルスを重畳した現像バイア
スによる効果としては、これまでと同様な問題が解決で
きる他、ハイライト部のがさつきがさらに低減し、また
磁性キャリアによる画像のムラがなくなることが挙げら
れる。

【００６５】実施例４本実施例は、先の図１２の感光ドラムを用いた画像形成
装置において、その感光ドラム１の光導電感光層を透明
な光導電感光層に形成し、第２画像露光１３を感光層の
背面側（感光ドラムの内側）からレーザで行なった。第
１現像器４は黒現像、第２現像器７は赤現像である。第
２現像器７には、実施例３の図９の現像器を用いた。

【００６６】本実施例では、その第２現像器の磁気コア
４０２の回転数を１８００ｒｐｍ、非磁性シェル４０１
の回転速度を３６０ｍｍ／秒とし、画像形成装置のプロ
セススピードを３００ｍｍ／秒とした。感光ドラム１は
マイナス帯電性であり、再帯電器５で−６８０Ｖ程度に
帯電し、第２露光１３を行なって形成した第２潜像を、
第２現像器により現像した。

【００６７】現像時、非磁性シェル４０１に印加した現
像バイアスは、図１１に示すように、直流電圧が−６０
０Ｖで、パルス領域がプラス方向、マイナス方向の三角
波状のパルスからなっている。現像バイアスのパルスを
印加しない直流電圧領域の時間は４００μ秒である。１
秒間のパルス数（片側）は１／（６００×１０^-6）＝１
６６７個であり、１秒間の磁極の変化数は、１６×１８
００／６０＝４８０回／秒であるので、磁極変化１回あ
たり（１磁極間）のパルス数は、プラス方向、マイナス
方向の片側で１６６７／４８０＝３．５で、約３個とな
る。

【００６８】本実施例では、以上により、感光ドラムを
用いた多色画像形成装置を、前述の問題点がなく、背面
の露光装置のメンテナンス間隔を延ばすことができる装
置に実現できた。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多色画像
形成装置は、静電潜像が形成される無端回動する像担持
体と、この像担持体上に順次形成された少なくとも２つ
以上の潜像を、その各潜像が形成されるたびに対応した
色の現像剤により現像する、像担持体の周囲に配置され
た少なくとも２個以上の現像器とを備え、この現像器の
うちの２番目以降の潜像を現像する第２現像器以降の現
像器の各々は、現像剤として、硬磁性の磁性キャリアと
絶縁性トナーとからなる２成分現像剤を使用し、この現
像剤を担持する現像剤担持体は非磁性シェルからなり、
その内側に、Ｎ極とＳ極が交互に多数配置されたローラ
状の磁気コアを内包し、そして現像剤担持体の回転と磁
気コアの回転とにより、現像剤担持体上に担持した現像
剤を像担持体と対向した現像領域に搬送し、現像領域に
おいて現像剤担持体に現像バイアスを印加した下で、非
接触現像法により像担持体上の潜像の現像を実行すると
いう基本構成を有する。

【００７０】本発明では、その現像バイアスは、パルス
幅が２００μｓｅｃ以下のパルスがプラス方向、マイナ
ス方向に交互に１回以上繰り返されるパルス領域を含む
電圧波形からなり、現像領域において、磁気コアの磁極
変化１回あたり印加されるパルス数は、プラス方向、マ
イナス方向の１方向にそれぞれ１０個以内であるように
したので、（１）第２現像以降の現像時の現像剤の穂の
接触による多色画像の乱れ、混色を防止でき、（２）第
２現像以降の現像時の現像剤のトナー飛散、およびそれ
による多色画像の混色を防止でき、（３）第２現像器以
降の現像器への第１トナーの混入を防止でき、（４）ハ
イライトが像のがさつきを低減でき、（５）画像後端の
ぼけを防止でき、さらに、（６）高画質、高安定性の高
速多色画像形成装置に適した現像器システムを提供でき
た。

【００７１】また像担持体に第２露光以降の露光を行な
う第２露光装置以降の露光装置を像担持体の内側に配置
することによって、多色画像形成装置を小型化できると
ともに、さらに第２現像以降の現像器からのトナーの飛
散にともなう、第２露光装置以降の露光装置での画像露
光の乱れによる画像劣化を防止し、また第２露光装置以
降の露光装置の高耐久化を実現することが可能となっ
た。

【００７２】さらにまた、現像バイアスのパルス領域の
パルスを、プラス方向、マイナス方向のパルスの振幅、
幅が異なる非対称パルスとすることによって、現像特性
のＶ−Ｄカーブを調整することが可能となった。

【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構
成図である。

【図２】図１の多色画像形成装置の第２現像器を示す断
面図である。

【図３】図２の現像器で使用した現像バイアスを示す波
形図である。

【図４】本発明で用いた磁性キャリアのＢ−Ｈ曲線を示
す図である。

【図５】本発明の他の実施例における第２現像器を示す
断面図である。

【図６】図５の現像器で使用した現像バイアスを示す波
形図である。

【図７】図５の現像器に比較のために用いた現像バイア
スの波形図である。

【図８】図６の現像バイアスを用いたときのＶ−Ｄカー
ブを図７の現像バイアスを用い場合と比較して示す図で
ある。

【図９】本発明のさらにの他の実施例における第２現像
器を示す断面図である。

【図１０】図９の現像器で使用した現像バイアスを示す
波形図である。

【図１１】本発明のさらに他の実施例で用いた現像バイ
アスを示す波形図である。

【図１２】従来の２色画像形成装置を示す構成図であ
る。

【図１３】図１２の装置における画像形成の各工程の感
光ドラムの表面電位を示す図である。

【符号の説明】

２１感光ベルト２２第１帯電器２３第１露光２４第１現像器２５第２帯電器（再帯電器）２６第２露光２７第２現像器４０１非磁性シェル４０２磁気コア４０３剥ぎ取り部材４０４規制ブレード４０５磁性板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像が形成される無端回動する像担
持体と、この像担持体上に順次形成された少なくとも２
つ以上の潜像を、その各潜像が形成されるたびに対応し
た色の現像剤により現像する、像担持体の周囲に配置さ
れた少なくとも２個以上の現像器とを備え、この現像器
のうちの２番目以降の潜像を現像する第２現像器以降の
現像器の各々は、現像剤として、硬磁性の磁性キャリア
と絶縁性トナーとからなる２成分現像剤を使用し、この
現像剤を担持する現像剤担持体は非磁性シェルからな
り、その内側に、Ｎ極とＳ極が交互に多数配置されたロ
ーラ状の磁気コアを内包し、そして現像剤担持体の回転
と磁気コアの回転とにより、現像剤担持体上に担持した
現像剤を像担持体と対向した現像領域に搬送し、現像領
域において現像剤担持体に現像バイアスを印加した下
で、非接触現像法により像担持体上の潜像の現像を実行
する多色画像形成装置において、前記現像バイアスは、
パルス幅が２００μｓｅｃ以下のパルスがプラス方向、
マイナス方向に交互に１回以上繰り返されるパルス領域
を含む電圧波形からなり、前記現像領域において、磁気
コアの磁極変化１回あたり印加されるパルス数は、プラ
ス方向、マイナス方向の１方向にそれぞれ１０個以内で
あることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２】前記現像バイアスのパルス領域になって
いない時間が、パルス領域の時間の１．５倍以上存在す
る請求項１の多色画像形成装置。
【請求項３】前記プラス方向、マイナス方向のパルス
は、振幅、パルス幅が同一である対称パルスである請求
項１または２の多色画像形成装置。
【請求項４】前記プラス方向、マイナス方向のパルス
は、振幅、パルス幅が異なる非対称パルスである請求項
１または２の多色画像形成装置。
【請求項５】前記現像器各々の上流側に、像担持体の
帯電手段および露光手段をこの順に有する請求項１、
２、３または４の多色画像形成装置。
【請求項６】前記２番目以降の潜像を形成する第２露
光手段以降の露光手段の各々は、像担持体の背面側から
画像の露光を行なう請求項１、２、３、４または５の多
色画像形成装置。
【請求項７】前記現像器の各々は、現像剤担持体上の
現像剤層厚を規制する規制部材の近傍に磁性部材を備え
る請求項１、２、３、４、５または６の多色画像形成装
置。