JPS60216360A - 画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラー画像記録装置における画像形成方法に
関し、特に、現像工程を繰返すことにより像形成体上で
トナー像を重ね合わせする画像形成方法に関する。

〔従来技術〕

カラー画像記録装置として典型的なものは、電子写真方
式によるものである。これには、カラー原稿を照射した
光を色フィルターで分解し、この分解光を帯電している
像形成体面に照射して静電像を形成し、この静電像を色
フィルターに対応しタイエロー、マゼンタ、シアン、ま
たは黒のいずれかの色トナー粒子で現像してトナー像を
得、そのトナー像を記録紙に転写し、また色を変えて静
電像形成と現像を行ってそのトナー像を同じ記録紙に転
写し、これを繰返すことによって記録紙上でトナー像を
重ね合わせる複写機が知られている。

この複写機においては、各色の現像が終了する毎に記録
紙に転写するため、記録紙を回転乃至は往復させる機構
が必要となるので、機械が大型化し、像形成に要する時
間が長くなシ、記録紙への転写位置合わせが難しいと云
う問題がある。

そこで、上述の複写機の問題を解消するものとして、像
形成体上でトナー像の重ね合わせを行い、最後に記録紙
を転写するようにした電子写真記録装置が例えば特開昭
５６−１４４４５２号公報により知られている。この記
録装置では、像形成体上に先に形成されたトナー像が後
の現像において乱されないように、少なくとも第２回以
降の現像を振動電界下で現像剤搬送担体からトナー粒子
を飛翔させて像形成体に付着させる非接触現像方法によ
ることにしている。しかし、この像形成体上でトナー像
の重ね合わせを行う画像形成方法の場合、現像を上述の
ような非接触条件として振動電界によりトナー粒子の飛
翔制御を行うようにしても、なお、先に像形成体に付着
したトナー粒子が振動電界の作用によって後の現像剤搬
送担体に逆転移したシ、先に形成されたトナー像が乱さ
れたりすることが起シ易く、そのためにカラー画像の鮮
明な再現がなされなくなったシすると云う問題がある。

これは、振動電界の交流成分の位相により、像形成体と
現像剤搬送担体の間のトナー粒子に対して現像剤搬送押
体から像形成体に移行する方向の電気力とその逆の方向
の電気力とが作用するようになるから、そのうちの後者
の影響によるものである。そして、振動電界の直流成分
を調整してトナー粒子の逆転移を防ぐようにすると、今
度はかぶシが生じ易くなり、調整が極めて難かしい。

〔発明の目的〕

本発明は、像形成体上でトナー像の重ね合わせを行う画
像形成方法の上述の問題を解消するためになされたもの
であり、かぶシを生ぜしめずに逆転移を防ぐトナー粒子
の飛翔制御が容易に行われて、先に形成されたトナー像
が乱されたり後の現像器中に色違いトナー粒子の混入が
生じたシすることがなく、安定して鮮明なカラー画像の
再現がなされる画像形成方法を提供するものである。

〔発明の構成〕

本発明は、現像工程を繰返すことによυ像形成体上でト
ナー像を重ね合わせする画像形成方法において、各現像
工程を交流成分を含む電界下で行うと共に、前記交流成
分の波形を前段の現像工程はど高調波成分を有するもの
にすることを特徴とする画像形成方法にあシ、この構成
によって上記目的を達成したものである。

本発明における各現像工程の電界の交流成分は、周期が
一定、す力わち、フーリエ級数表示で基本波の周期を等
しくするものであり、前段の現像工程はど高調波成分を
多く含むパルス波形に近いものとなっておシ、後段の現
像工程はど高調波成分の少ない基本波形に近いものとな
っている。

一般に、一定の周期をもつ電界は ΣＡｎｓｉｎ　（ｎωｔ　＋　’７’ｎ　）ｎ＝＋ と表わすことができる。ここで、ωは基本波の周波数、
ｔは時間、Ａｎ、ψ□はそれぞれ第ｎ調波の振幅と周波
数である。上記の電界中に置かれたトナーには に比例した振動のエネルギーが与えられる。したがって
、周期と振幅が同じでも、高調波成分を多く含む、矩形
波に近い波形をもつ電界下で現像が行なわれる場合には
、トナーに強い振動のエネルギーが与えられて、現像剤
搬送担体からトナーが離れ易い反面、一度像形成体の潜
像面に付着したトナーも安定しにくく、現像剤搬送担体
に逆戻りし易い。それに対して、電界の交流成分が高調
波成分の少ガい正弦波に近い場合は、トナーは現像剤搬
送担体からも像形成体からも離れにくくなシ、（５） 像形成体に付着するときの衝撃も小さくなる。

そこで、これを利用したのが本発明の方法であり、像形
成体上でトナー像を重ね合わせる前段の現像工程では現
像域に矩形波に近い交流成分を有する電界を生じさせ、
後段の現像工程における程交流成分の波形を正弦波に近
いものとして、先に形成されたトナー像が後段の現像工
程で乱されたり、後の現像工程の現像器に異色トナーが
混入したりすることを防止している。

〔実施例〕

以下、本発明を図面によって説明する。

第１図及び第４図はそれぞれ本発明の画像形成方法を実
施する多色画像記録装置の例を示す構成概要図、第２図
は現像装置の例を示す部分断面図、第３図は現像電界の
交流成分の波形例を示すグラフである。

第１図はカラープリンタの例を示し、１は表面に誘電体
層を有する像形成体、２Ａ〜２Ｃは矢印方向に回転する
像形成体１の表面にそれぞれ電荷を注入して静電潜像を
形成する多針電極％３Ａ〜（６） ３Ｃはそれぞれ多針電極２Ａ〜２Ｃによって形成された
静電潜像をトナー像に現像する現像装置であり、これら
の現像装置３Ａ〜３Ｇには第２図に示しだよう々構膚の
ものが用いられる。４Ａ〜４Ｃけ■像装置３Ａ〜３Ｃの
現像スリーブ３１に交流電圧または交流電圧と直流電圧
の重畳から成るバイアス′就圧を印加して、像形成体１
と現像スリーブ３１の間の現像域に電界を生ぜしめるバ
イアス電源、５Ａ、５Ｂはそれぞれ多針電極２Ｂ、２０
による静電潜像の形成が支障々く行われるように、それ
までに現像された像形成体１の表面を除電する除電極、
６は多針電極２Ａ〜２Ｃおよび現像装置３Ａ〜３０等に
よって像形成体１の表面に形成されたトナー像の重ね合
わせから成るカラー画像を記録紙Ｐに転写する転写極、
７はカラー画像を転写された記録紙Ｐを像形成体１の表
面から分離する分離極であり、分離された記録紙Ｐは図
示していかい定着装置によりカラー画像を定着される。

８はカラー画像を転写した像形成体１の表面を除電して
残留トナーの除去をし易くすると共に、次（７） の像形成プロセスにおける多針電極２Ａによる静電潜像
の形成が支障かく行われるようにするための除電極、９
は除電された像形成体１の表面から残留トナーを除去す
るクリーニング装置であシ、クリーニング装置９を通過
した像形成体１の表面は次の像形成プロセスに進み得る
。

さらに第２図の現像装置３Ａ〜３Ｇについて説明すると
、３１はアルミニウムやステンレス鋼ノようガ非磁性材
料から成る現像スリーブであり、これにバイアス電源４
八〜４ｃがらバイアス電圧が印加されることによ如、基
体部を接地されている像形成体１との間の現像域に電界
が生じる。現像スリーブ３１の内部には表面に複数のＮ
、Ｓ磁極を有する磁石体３２が設けられている。そして
、現像スリーブ３１が静止または左回転し、磁石体３２
が右回転または静止することにょシ、磁石体３２の磁力
によって現像剤溜シ３３がら現像スリーブ３１の表面に
吸着された現像剤が上記一方の回転または両方の回転に
よって反時計方向に移動するようになる。このように搬
送される現像剤は、（８） 層厚規制ブレード３４によってその搬送量が規制されて
均一な層厚をもつ現像剤層となり、その現像剤層がバイ
アス電圧による電界の生じている現像域で像形成体１の
静電潜像を現像する。現像域を通過した残りの現像剤層
はクリーニングプＶ　−ド３５によって現像スリーブ３
１の表面から除かれて現像剤溜υ３３に還元され、現像
剤溜シ３３の現像剤は、攪拌翼３６によって攪拌されて
、トナーホッパー３７がらトナー補給ローラ３８により
補給されて来るトナーと均一に混合される。これらのト
ナーには、現像装置３Ａ〜３ｃについてそれぞれ異なる
色の例えばマゼンタ、シアン、イエローと云ったトナー
が用いられ、したがって、最後に例えば現像装置３ｃに
よって現像が行われたときには像形成体１上にカラー画
像が形成される。

バイアス電源４八〜４ｃが現像に際してそれぞれ現像ス
リーブ３１に印加するバイアス電圧は、最初に現像を行
う例えば現像装置３Ａについては現像域に第３図の（ａ
）に示すような高調波成分を多（９） く含む交流成分を有する電界を生じさせるバイアス電圧
とし、次に現像を行う例えば現像装置３Ｂについては第
３図のら）に示すような（ａ）よりも高調波成分の少な
い交流成分を有するバイアス電圧とし、最後に現像を行
う現像装置３ｃについては一層高調波成分の少ないある
いは基本波のみから成る交流成分を有するバイアス電圧
とする。これによって、像形成体１に先に形成されたト
ナー像が後の現像において乱された漫、先に像形成体１
に付着したトナー粒子が後の現像において現像スリーブ
３１に逆転移したシすることを防止でき、安定して鮮明
なカラー画像の再現が行われる。なお、先に述べたよう
に、バイアス電圧には、かぶりの発生や逆転移の発生を
一層防止するために、適当に直流電圧を重畳して用いら
れることは勿論であり、バイアス電圧の交流成分の波形
を第３図のようにすることは、互いに矛盾するがぶりと
逆転移の発生防止を両立せしめる効果を与える。

現像装置３Ａ〜３Ｇのいずれが一つが現像を行うときは
、他の現像装置の現像スリーブ３１には（１０） バイアス電圧の印加が行われないことは勿論であシ、ま
た、他の現像装置の現像スリーブ３１や磁石体３２の回
転も行われガい。

以上述べた本発明の方法において、現像装置３Ａ〜３Ｃ
による現像は、現像スリーブ３１上に形成した現像剤層
を像形成体１０表面に接触させず、トナー粒子が現像剤
層から飛翔して像形成体１の表面に付着する非接触ジャ
ンピング現像条件によることが好ましい。この条件によ
れば、現像剤層で像形成体１の表面を摺擦する接触現像
条件よシも一層本発明の目的とする効果が顕著に得られ
る。

この場合、像形成体１と現像スリーブ３１の間隙を数１
０〜２０００μｍの範囲とし、従って、層厚規制ブレー
ド３４によって規制する現像剤層の層厚をそれより薄く
するのが好ましい。この現像域の間隙を狭くし過ぎると
、現像剤層の厚さを極めて薄くし々ければならず、それ
では均−力層厚が得られ彦〈なり、したがって現像域に
安定してトナー粒子を供給することができなくなるばか
りでなく、現像スリーブ３１と像形成体１０間で放電し
易くなって現像剤を損傷したり、トナー粒子を飛散させ
たシし易く寿る。これに対して、現像域の間隙を広くし
過ぎると振動電界によるトナーの飛翔制御が困難になる
。

また、現像装置３Ａ〜３Ｃには、トナー粒子の帯電制御
が容易で鮮明な色トナーが得られる二成分現像剤を用い
ることが好ましい。さらに、現像スリーブ３１に十分な
バイアス電圧を印加してトナーの飛翔制御を効果的に行
うためには、抵抗率が１０９ｃｍ以上の絶縁性磁性キャ
リヤ粒子とトナー粒子から成る二成分現像剤が好ましい
。このようなキャリヤ粒子としては、磁性体粒子の表面
に樹脂被膜を形成したキャリヤ粒子や磁性体粒子を分散
含有した樹脂粒子から成るキャリヤ粒子が用いられる。

なお、絶縁性粒子の抵抗率は、粒子をＱ、５ｃｍ２の断
面積を有する容器に入れて１闘程度の厚さにタッピング
した後、詰められた粒子上にＩＫｙ／ｃｍ２の荷重を掛
け、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ってめられ
る値である。

またさらに、像形成体１上におけるトナー像の重ね合わ
せが解像力よく鮮明に行われるためには、二成分現像剤
のトナー粒子の平均粒径が２０／ｊｍ以下、特に１〜１
０μｍであることが好ましく、キャリヤ粒子の平均粒径
も５〜５０μｍであることが好ましい。これら粒子の平
均粒径は重量平均粒径で、コールタカウンタ（コールタ
社製）やオムニコンアルファ（ボシュロム＆ｌ＆）で測
定サレる。このトナー粒子の平均粒径が小さくなシ過ぎ
ると、トナー粒子１個の摩擦による帯電量が小さく々る
のと相対的にファンデルワールス力が大きく々つで、凝
集し易くなったシ、分離飛翔しにくくなったシするし、
反対に平均粒径が大きくなシ過ぎると、重畳に対する帯
電量が減少して飛翔制御がしにくくなったシ、解像力が
低下するようになる。また、キャリヤ粒子の平均粒径が
小さくなり過ぎると、磁石体３２の磁力によって吸着さ
れる力が弱くなるのに対して電気的かクーロン力やファ
ンデルワールス力が強くなシ、そのためにキャリヤ粒子
がトナー粒子と共に像形成体１の表面（１３） に移行し易くなるし、反対に平均粒径が大きくなシ過ぎ
ると現像スリーブ３１上に形成される現像剤層が粗雑に
なって、現像剤層を薄く均一に形成することが難しくな
ると共に、現像剤層におけるトナー粒子の付着状態も一
様でなくなシ、現像スリーブ３１に印加する電圧のブレ
ークダウンや放電も起シ易くなる結果、トナー粒子の移
行飛翔制御が難しくなる。

第４図は２色プリンタの例を示し、像形成体１が表面に
電子写真感光体層を有するものであり、静電潜像の形成
が帯電極（スコロトロン）１０によシ一様に帯電された
像形成体１０表面に図示していない露光手段によって像
露光１１を入射されることによって行われ、像形成体１
の２回転で像形成体１上に２色のトナー像の重ね合わせ
が行われ記録紙Ｐに転写されるものである点が第１図の
プリンタと異なる。す々わち、１回転目において静電潜
像の形成と例えば現像装置３Ａによる現像とを行われた
像形成体１の表面は、転写極６やクリーニング装置９を
素通シして２回転目に入シ、（１４） そこで再び帯電極１０や像露光１１によって静電潜像を
形成され、その静電潜像が今度は現像装置３Ｂによって
現像され、それによって形成された重ね合わせトナー像
があとは第１図のプリンタにおけると同様に記録紙Ｐに
転写、定着されるものであシ、第１図と同一符号は同一
の機能部材を示している。なお、４”Ｊ　％光１１を入
射する露光手段にレーザビームスキャナのようなドツト
露光手段を用いている場合は、２回転目の帯電極１０に
よる一様帯電を省略するとともある。その場合は、１回
転目において、除電極８も作動させずに素通りさせるこ
とに力る。２回転目に再び帯電極１０による一様帯電を
行う場合は、その前の除電極８は作動させてもさせ々〈
てもよい。

この第４図のプリンタにおいても、最初の現像装置３Ａ
による現像は第３図の（ａ）または化）に示すよう力交
流成分を有する電界下で行い、後の現像装置３Ｂによる
現像は第３図の（ｂ）−ｊたは（Ｃ）に示すような交流
成分を有する電界下で行うようにすれば、第１図のプリ
ンタについて述べたと同様、先に形成されたトナー像が
後に現像において乱されたシ、逆転移による色違いトナ
ーの混入が生じたりすることが防止され、安定して鮮明
な２色画像の記録を行うことができる。このプリンタに
おいても非接触ジャンピング現像条件や二成分現像剤等
を用いることが好ましいことは勿論である。

なお、例えば２色プリンタの場合、像形成体１の１回転
で２色のトナー像の重ね合わせを行うようにすることも
できる。それは、像形成体１の表面に例えば多針電極を
用いて、正、負、０の３レベルから成る静電潜像を形成
し、２個の現像装置には互いに帯電極性が異なるトナー
を用い、一方の現像装置で正レベルにトナーを付着させ
、他方の現像装置で負レベルにトナーを付着させるよう
にする方法である。との方法によれば、２色画像の記録
時間が短縮され、また、トナー像重ね合わせの位置合わ
せが容易になる。

また、特開昭５８−５０５４８号公報に記載されている
ような現像装置を用いることによって、１個の現像装置
で２色のトナー像の重ね合わせをすることもできる。

以上のような多色画像の記録においても本発明は適用し
得る。

次に、本発明の具体的実施例を示す。

実施例１゜ 第１図および第２図の装置を用いた。

像形成体１は直径１２０ｕｐで、矢印方向に１２０龍／
　ｓｅａの表面速度で回転する。多針電極２Ａ〜２Ｃは
それぞれ像形成体１の表面に４００　Ｖ　、　−５００
Ｖ。

６００■のドツト構成の静電潜像を形成する。現像装置
３八〜３Ｇはいずれも、現像スリーブ３１が直径３０闘
の非磁性ステンレス鋼から成シ、周速１２０　ｖｎｕ　
／　ｓｅａで反時計方向に回転し、磁石体３２が現像ス
リーブ３１の表面に最大９００ガウスの磁束密度を与え
る６極の磁極を有してｓｏｏ　ｒｐｍで矢印方向に回転
する。像形成体１と現像スリーブ３１の間隙は、いずれ
も帆８關とする。現像装置３八〜３Ｃにはいずれも二成
分現像剤を用いる。キャリヤはフェライト粒子を熱可塑
性樹脂に分散させ、さらに流動化剤を加えた、粒径を２
０〜４０μｍ（１７） に分級したものを共通に用いる。トナーは熱可塑性樹脂
に着色剤と荷電制御剤を分散させた粒径な１０〜２０μ
ｍに分級したものであシ、現像装置３Ａ用のものはマゼ
ンタトナー、３Ｂ用はシアントナー、３０用はイエロー
トナーである。キャリヤとトナーの比率はいずれも４：
１の重量比とした。なお、トナーの平均帯電量はマゼン
タトナーが−ｉ５μＣ／９、シアントナーが２０μｃ／
９、イエロートナーが一２０μＯ／ｌｉ！であった。

現像スリーブ３１上の現像剤層厚および現像バイアスを
第１表の条件に設定してカラー画像の記録を行った。な
お、現像は現像装置３１．３Ｂ。

３Ｃの順序で行ない、現像バイアスの交流成分は現像装
置３八〜３Ｃについてそれぞれ第３図の（ａ）〜（Ｃ）
の波形とした。

（１８） 第　１　表 得られたカラー画像け、陥１．ｎ、ＩＩＩのいずれの場
合も、像乱れや混色のない鮮明ｉものであシ、多数枚の
記録を行った場合も色再現性が変わることはなかった。

この実施例では各現像装置３Ａ〜３Ｇにつきバイアス電
源４Ａ〜４Ｃを用いたが、同じバイアス電源を共通に用
いることも可能である。この場合、交流成分の波形は、
積分回路を通して、その時定数を調整することにより変
えることができる。

実施例２゜ 第４図および第２図の装置を用いた。

像形成体１はＳｅ感光体層を有する直径が１２０ｍｍの
もので、周速１８０　ｍｍ　／　ｓｅｃで矢印方向に回
転する。帯電極１０による一様帯電電位を６００■とし
、像露光１１はＨｅ　−Ｎｅレーザを用いたレーザスキ
ャナによって行う。現像装置３　Ａ、　、　３　Ｂの現
像スリーブ３１はいずれも直径が３０酊であり、現像時
には周速１．８０　ｍｍ　／　ｓｅｃで反時計方向に回
転し、磁石体３は現像スリーブ３１の表面に最大８００
ガウスの硼束密度を与える６極の磁極を有して６００ｒ
ｐｍで矢印方向に回転する。像形成体１と現像スリーブ
３１の間の間隙はいずれも０．５ｍｍとした。

２回の像形成工程において像露光１１により形成する静
電潜像はネガ潜像とし、現像装置３Ａ、３Ｂはそれぞれ
像形成体１の露光部にトナーを付着させる所謂反転現像
を行う。この場合の画像部に対応する露光部の電位けＯ
〜５０Ｖ、非画像部に対応する未露光部の電位は５５０
〜６００ｖであった。

■ｐ像装置３Ａ、３Ｂにはいずれも二成分現像剤を用い
る。キャリヤは実施例１におけると同じものを用い、ト
ナーは着色剤に赤系統のものと黒系統のものを用いたほ
かは実施例１におけると同じ条件のものとした。そして
、赤トナーは現像装置３Ａに用い、黒トナーは現像装置
３Ｂに用いた。キャリヤとトナーの比率は実施例１と同
じとした。赤トナーと黒トナーはいずれも２０μＣ３／
　９の帯電量をもった。

現像スリーブ３１上の現像剤層厚および現像バイアスを
第２表の条件に設定して２色画像の記録を行った。なお
、現像は赤、黒の順序で行い、現像バイアスの交流成分
は陳像装置３Ａ、３Ｂについてそれぞれ第３図の（ａ）
　、　（Ｃ）の波形とした。

（２１） 第　２　表 （註）振幅はピークからピークの１／２である。

得られた２色画像は、隘■〜■のいずれの場合も、像乱
れや混色のない鮮明なものであシ、連続記録を行っても
混色等が生ずることはなかった。

この実施例では現像剤に二成分現像剤を用いたが、これ
に限らず一成分現像剤を用いても差支えない。また、現
像をいずれも反転現像によったが、正規現像によること
もできる。

（２２） なお、比較のため、す、像装置３Ｂによる現像において
も現像バイアスの交流成分の波形を第３図の（ａ）に示
す矩形波としたところ、得られた２色画像１１′：１′
像乱れや混色が目立ち、多数枚の記録を行った後におい
ては現像装置３Ｂに赤トナーの混入が目立った。

〔発明の効果〕

本発明の画像形成方法によれば、像乱れや混色のない鮮
明な多色画像を安定して得られると云う優れた効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第４図はそれぞれ本発明の画像形成方法を実
施する多色画像記録装置の例を示す構成概要図、第２図
は現像装置の例を示す部分断面図、第３図は現像電界の
交流成分の波形例を示すグラフである。 １・・像形成体、　２Ａ〜２Ｃ・・・多針電極、３八〜
３Ｇ・・・現像装置、　３１・・・現像スリーブ、４Ａ
〜４Ｃ・・バイアス電源、 １０・・・帯電極、　１１・・像露光。 （２３） 第１図 第２図 −ａ’ＪＱ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 現像工程を繰返すことによシ像形成体上でトナー像を重
   ね合わせする画像形成方法において、各現像工程を交流
   成分を含む電界下で行うと共に、前記交流成分の波形を
   前段の現像工程はど高調波成分を有するものにするとと
   を特徴とする画像形成方法。