JPS61156068A - 多色像形成装置 - 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】 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。

口、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斗る方式を
採用することＫ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０ 以下この画像形成方法の原理を、第２４図の７四−チャ
ードにより説明する。　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、（＆）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の電位はその光景に応じて低下する。　このように
して形成された静電潜像を未霧光部の表面電位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ＰＨＫ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Ｋ
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（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Ｋ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、多針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＄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、画像部
一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。

０９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Ｔ、、Ｔ、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Ｔ！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Ｔ、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
ー像もの付着量が第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。　１＆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ＭＸＮの基準濃度マトリクスであり、４
ａは前記標本２ａが基準濃度マ）　ＩＪ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。

　１ｂは入力画像であり、２ｂは前記入力画像１ｂの特
定のＭＸＮ画素マ）　ＩＪクスの例でありて、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
ＭＸＮの基準濃度マトリクスであり、４ｂは前記標本２
ｂ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はできなかった。

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。

二、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）　ＩＪフックス
ｂ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−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、入力された多色前像データを、色成分
ごとに基準信号を参照して記録データに変換した後、こ
の記録データに基づいて像担持体に潜像を形成してこの
潜像を現像する工程を一色成分づつ順次行りて、像担持
体上に多色像を形成する多色像形成装置に於いて、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指
令により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。

上記基準信号は、前述の濃度パターン法やディザ法など
における基準濃度マ）　ＩＪフックス各要素のように特
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
種類の本のも含まれる。

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
め用意しで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Ｒ１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
稿仰え３２で固定されている原稿）　３１から出る光は
、第４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ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌ
ｅｄ　Ｄｅｖｉｓｅ　）　３６に到達するＯＣＣＤ　３
６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
によりて後述するように、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
露光りがレンズ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、像露光りを受
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Ｐｉ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ＩＶｃ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９１
９内には、現像剤Ｄｏの攪拌が十分に行なわれるよう攪
拌スクリ５−１４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偉の
損傷、が避けられ、また、既に感光体ｌ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
ことによる色にとりの発生が避けられる。

一方、このような１儂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法
の（１）〜（６）からなっている。

（１）熱可塑性樹脂（結着剤）８０〜９０　ｗｔチ例：
ポリエチレン、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：カーポンプラック。

！：銅７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：ポリタンダストリン酸、ロータミンＢレーキ
−、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、−ｆ″７７テン酸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、疏水性シリカが代表的であり、
その他、シリコンフェス、金属石ケン、非イオン界面活
性剤などがある０ （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、クン−、タルク、顔料、などがあ
る。

これらの材料のほかに、かぶりゃ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５〜７０　ｗｔ　％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５５　ｗｔ　％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チ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−酢酸ヒニル
共重合体、ポリウレタン、ゴムナト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１〜３０μ
ｍ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３０１１ｍ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１０＠Ωｃｍ以上、好
ましくは１０２ｃｍ以上、更に好ましくは１０４７ｃｍ
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、トナーにりいて
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Ｋぐくするために、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とと；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
化処理を施すとと；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、−成分現像剤を用い
た米国特許第３８９３４１９号、特開昭５５−１８６５
６〜１８６５９号、特開昭５６−１２５７５３号各公報
や１二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５８−２３８２９６号、特願昭５９−１０７
００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ｖＡＣ（
Ｖ　）、周波数をｆ（Ｉｌｚ）、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≦ｖＡｃ／（ｄ・ｆ） （（ＶＡｃ／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ａｏＩ
ｔｍ（平均粒径は重量平均粒径でオムニコアルファ（ボ
シェロム社製）、！：か、コールカウンタ（コールタ社
製）で測定）、磁化５０　ｅｍｕ／ｇ、抵抗率１０　　
ΩΩ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０．０５ｃｒ
ｉｌ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１　ｋｇ　／　ｃ−の荷重を掛け、
このときのキャリア粒子は１薗位の厚さであるようＫし
て、荷重と底面電極との間に１００ＯＶ／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１０　ｗｔ　’％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８０　ｖｔ％、該トナーを２０
ｗｔ　％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ＥＡｃ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
効果が現われない領域、Ｃで示した領域はトナーの逆戻
りが起こりやすい領域、ＤＳＥは交流成分の効果が現わ
れトナーの逆戻りが起こら々い領域で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をｖＡＣ（Ｖ　）周波数をｆ（ｌ
ｌｚ）、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≦ｖＡｃ／（ｄｌｌｆ） （（ＶＡｃ／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。

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、ｃ／Ｃｄ　−ｆ　’） （（ＶＡｃ／ａ　）−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≦ｖＡ
ｃ／（ｄｌｌｆ） （（ｖＡｃ／ｄ　）−１５００）／ｆ≦０．８を満たす
と、より鮮明に色にと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２００　Ｈｚ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、電界の影響を受は
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０
　（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Ｃ→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）以外にも次のに）〜■の
方法も採用することができる。

に）、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。

（へ）、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
。

（イ）、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Ｙ１マゼンタＭ１シアンＣ１黒にの
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）　＋７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ａｌｂＳｃＳｄ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）　ＩＪ
クスを用いた結果である。　数字は濃度レベルで、大き
い数字にど濃度が高いことを示す。　なお、（Ａ）はド
ツトが互いに分散するように配置されるものであり、（
Ｂ）、（Ｃ）はドツ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＆ｓ　ｂＳ　Ｃを与える。

これらの基準信号の選択の結果、第６図（Ｃ）Ｋ示すよ
うに入力画像濃度り。と記録画像濃度ＤＰ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Ｋ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図の多色偉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１偉データを処理す
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７０−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−、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。

−（以下余白、次頁に続く） 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
のか階調画か、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）　ＩＪ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Ｏ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）
がドツト分散型で（Ｂ）、（Ｃ）がドツト集中型である
。　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）
　ＩＪ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ィッチ、レバース
イッチ等を操作することによってなされる。

記録条件を表−２に、使用し九トナーの分光透過率特性
を第１６図に示す。

表−２ 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が用りられる。　基
準信号マ）ＩＪ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）　ＩＪ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１ｃ＋ａ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
トリクスはドツト集中型で、黒のみがドツト分散型であ
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
スはドツト集中型で、イエローと黒のディザマトリクス
がドツト分散型となる。　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状態、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 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）　ＩＪ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２
２図のフローチャートに示す。判別結果に基づくディザ
マ）　ＩＪ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
階調画と判別する。

■　線画の場合はディザマトリクスとしてＦｌ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レベルになりた画素の数を色別に数え、
それらをＹｏ、Ｍｏ、Ｃｏ５Ｋｏとする。

■　Ｙｏ、Ｍｏ、Ｃｏのうち特に大きいものがあるか否
かを判断する。　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５８−１８７０
０１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。

へ、発明の詳細 な説明したように、本発明に基づく多色像形成装置は、
前述した構成としているので、オリジナル像の状態や環
境に影響されることなく、また、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。

【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１
４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）　ＩＪソックス示し、いずれも（Ａ
）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）はドツト
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（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は
記録中の感光体ドラムの表面電位の変化を示す図、第２
５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＝ｒ・・・・
・・・・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 ｌａ、ｌｂ・・・・・・・・・入力画像２　ａ　ｓ　２
　ｂ・・・・・・・・・画素マトリックス３ａ、３ｂ・
・・・・・・・・基準濃度マ）　ＩＪソックスａ、４ｂ
・・・・・・・・・二値化された。（ターフ５ａ・・・
・・・・・・ｌａ中の代表的濃度を持つ画素である。 第２３図 第４図 第１６図 澁長）（ｎ’ｎｉＪ 第１９図 第２０図 第２１園 第２５図 第２６図 第２７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、入力された多色像データを、色成分ごとに基準信号
   を参照して記録データに変換した後、この記録データに
   基づいて像担持体に潜像を形成してこの潜像を現像する
   工程を一色成分づつ順次行って、像担持体上に多色像を
   形成する多色像形成装置に於いて、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指令により決定さ
   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。