JPS61183669A - 多色画像形成装置 - 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 本発明は画像形成装置に関し、例えば像形成体上に順次
色の異なるトナー像を形成して多色像を得る多色画像形
成装置に関するもので、電子写真などの分野で利用され
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、
色成分ごとに帯電、露光（像書込み）、現像、転写の各
工程を繰り返して、記録紙上に各色トナー像を重ね合わ
せている。即ち、青、緑、赤などの色フィルターを介し
て得られる色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、シアン或いは黒等のトナーで
現像して単色トナー像を形成し、これを記録紙上に作像
順に転写していき、その結果、多色像を得る。

然しこのような多色像形成方法では、 ■　各色現像が終了する度に記録紙に転写する必要があ
り、装置が大型化し、像形成時間が長くなる。

■　反復動作による位置ずれが生じやすくなるなどの難
点がある。

そこで色フィルターを介したＣＣＤ固体撮像素子などで
原稿の光学情報を色分解して時系列信号に変換し、その
データに基づいて同一の感光体上に複数のトナー像を重
ね合わせて現像し、転写工程を一度ですむようにして上
記欠点を解決する多色像形成方法がある。然しこの方法
でも、後段の現像時に前段の現像により形成されたトナ
ー像を乱したり、後段の現像剤に前段で現像されたトナ
−像からトナーが混入してカラーバランスを崩すなどの
弊害が生じる。

このような弊害を避けるため、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像形
成体に形成された静電潜像にトナーを飛翔させる方法を
採用することにより、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などは起こ
らない。

以下、この多色像形成装置の原理を第１５図のフローチ
ャートにより説明する。第１５図は感光体の表面電位の
変化を示したものであり、帯電極性が正の場合を例にと
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が付着した施されて、（ａ）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の電位はその光量に応じて低下する
。このようにして形成された静電潜像を未露光部の表面
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ＰＨに付着し、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Ｄ
ＵＰ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
有無にかかわらず、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
われ第二のトナー像が得られる。これを（ｆ）に示す。

以上のプスセスを繰返すことにより、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、更にこれを
加熱又は加圧して定着す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及び
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１５図に説明した方法に於いて、少なくとも（［）の
現像工程は現像剤層が感光体表面に接触しないようにし
て行うことが望ましい。

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。

電子写真法においては像露光手段として気体或いは半導
体などのレーザー光、ＬＥＤ、ＣＲＴ。

液晶などが用いられる。

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。

上記の非接触現像では、潜像に充分なトナーを供給する
ため現像装置に交流バイアスを印加することが好ましい
。また、この交流バイアスは現像しようとする色のトナ
ーを収納している現像装置に対してのみ印加することが
望ましい。現像に寄与しない現像装置に交流バイアスを
印加すると、その現像装置中のトナーが潜像面に付着し
て色かにごったり、すでに像形成体に付着している異な
る色のトナーが現像装置に混入し、色再現に影響が出る
。

このため、各現像装置に対しては現像の都度交流バイア
スを０Ｎ１０ＦＦする必要がある。然し、このときスイ
ッチングノイズが発生して潜像形成手段を誤動作させ、
ドツト抜けや画像データの破壊が生じることがある。

一方、このような多色像形成装置では、各現像装置に個
別に現像スリーブを回転させたり内部の磁気ロールを回
転させる駆動手段を有することが望ましい。その理由は
、共通の駆動源を使おうとする場合、 ■　各現像装置にベルトやチェーンなどの駆動力伝達手
段を設ける必要がある。

■　駆動力を個別に断続する手段（例えばクラッチ）が
必要である。

雌 などのため、複ダな機構となり、また駆動源にも大きな
トルクに耐えられるものが求められるのに対し、個別に
駆動源を設けた場合、駆動力の伝達手段が不要で、各駆
動源も一個の現像装置を動かす程度の小さなものでよい
からである。この場合も各現像装置は現像に寄与する時
間だけ駆動させることが望ましい。現像していない現像
装置を駆動させると、その現像装置中のトナーが潜像面
に付着して色かにごったり、すでに像形成体に付着して
いるトナーが混入するなどの現象が起こる。

したがって、各現像装置の駆動源を現像の都度ＯＮ、Ｏ
ＦＦする必要がある。然し、このときにもスイッチング
ノイズが発生して前述のように潜像形成手段を誤動作さ
せる虞れがある。上記スイッチングノイズの原因は定か
ではないが、ＯＮ。

ＯＦＦ時に発生する電磁波、アース電位の変化、浮遊容
量の発生等が考えられる。

このほか、潜像形成手段を誤動作させる゛ものは、例え
ば電子写真法の場合、帯電極、転写極などの高電圧を印
加する部分などである。

前記のスイッチングノイズに起因する゛潜像形成手段の
誤動作は、オリジナル画像を読み取ってこれを画像メモ
リに記憶させ、この画像メモリの記憶に基づいて画像を
形成する、所謂ディジタル方式の画像形成にあって特に
起こり易い。

ハ、発明の目的 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、
装置状態の急激な変化による、例えばスイッチングノイ
ズの発生により、潜像形成手段が誤動作を起こして潜像
が乱れ、その結果、高品質の記録画像が得られなくなる
ような虞れがなく、常に安定して高品質の記録画像が得
られる画像形成装置を提供することを目的としている。

二、発明の構成 即ち、本発明は、像形成体に像書込みを行って潜像を形
成した後この潜像を現像する工程を複数回行う画像形成
装置に於いて、前記像書込み中に装置の電気的状態を急
激に変化させないように構成されていることを特徴とす
る画像形成装置に係る。

なお、本発明の好ましい態様は、現像が、バイアス電源
が印加される現像装置によって行われ、像書込み中に上
記バイアス電圧を急激に変化させないように構成されて
いること、及び／又は、現像が、現像剤搬送手段を駆動
する駆動手段が上記現像剤搬送手段毎に備える現像装置
によって行われ、像書込み中に上記現像剤搬送手段の搬
送速度を急激に変化させないように構成されていること
にある。

上記装置の電気的状態とは、前述のような現像装置に印
加されるバイアス、現像装置の現像剤搬送速度、其他高
電圧が印加される部分（例えば帯電器等）の電圧、電流
等の電気的量のレベルを指す。

ホ、実施例 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

ス新直連１ 第１図（ａ）は、本発明に基づく画像形成装置の基体的
ブロック図である。画像データは画像メモリから画像デ
ータ処理部に送られ、記録に通した形式に変換された後
記録部へ送られる。記録部は電子写真方式が採用された
ものである。感光体にはマークが設けられており、光セ
ンサーからなる位置検出器でそれを読み取ると発振器が
リセットされる。この発振器からのクロックパルスに従
って制御部が記録部を制御する。

第１図（ｂ）は、同図（ａ）の画像メモリにオリジナル
画像を記憶させる手段の基本的ブロック図で、オリジナ
ル画像に応じた適宜の読み取り装置によってこれを読み
取り、画像メモリに記憶させる。オリジナル画像として
は、原稿が最も一般的であるが、そのほかに例えば、テ
レビカメラからスチール画像を記憶させる、或いは電話
回線などを使用して他の機器から送信されてきた画像を
記憶させることもできる。画像メモリとしては、例えば
フロッピーディスク、磁気テープが使用できる。

第２図は第１図（ａ）の多色像形成装置の構成を示し、
以下のようにして多色像が形成される。

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から像露光りが感
光体１上に照射されて像書込みがなされる。このように
して静電潜像が形成される。

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（第１５図像書込み（ｂ
））。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り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色トナー像は転写前帯電極９により電荷を
与えられて転写極４で記録紙Ｐに転写される。

記録紙Ｐ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。

図中、３７は画像データ処理部、３８は画像メモリ、３
９は記録部である。

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１に対し作用しない。

レーザー光学系１０を第３図に示す。図中、１２は半導
体レーザー発振器、３５は回転多面鏡、３６はｆ−θレ
ンズである。

次に第２図の多色画像形成装置に用いられる現像装置と
して、４種類の装置が用いられるが、これらは同−又は
類似の構造のものでよく、代表的に第１現像装置Ａの断
面図を第４図に示した。現像剤ＤｅはＮ、Ｓ各６個の極
数を有する磁気ロール４１が矢印Ｆ方向、現像剤搬送ス
リーブ４２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Ｄｅは搬送途中で穂立規制ブ
レード４３によりその厚さが規制され、現像剤層が形成
される。現像剤溜り４４内には、現像剤Ｄｅの攪拌が充
分に行われるよう攪拌スクリュー４５が設けられており
、現像剤溜り４４内の現像剤Ｄｅが消費されたときには
、トナー供給ローラ４６が回転することにより、トナー
ホッパ４７からトナの現像剤層が感光体１と接触しない
ように保持され、この間には、反転現像を行うため、現
像バイアスを印加すべく直流電源４８と交流電源４９が
直列に設けられている。現像スリーブ４２、攪拌一方、
このような機械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
成できるなどの利点がある。

本発明で用いられる二成分現像剤はキャリアとして磁性
キャリアと、トナーとして非磁性トナーとから以下のよ
うに構成されることが特に好ましい。

」ヲ二ニ ■　熱可塑成樹脂：結着剤　８０〜９０ｗ　ｔ％例：ポ
リスチレン、スチレンアクリル重合体、ポリエステル、
ポリビニルブチラール、は上記の混合物 ■　顔料：着色剤　０〜１５ｗｔ％ 例：黒：カーボンブランク シアン：銅フタロシアニン、スルホンアミド誘電染料 イエロー：ベンジジン誘導体 マゼンタ：ローダミンＢレーキ、カーミン６Ｂなど ■　荷電制御剤　０〜５ｗｔ％ プラスドナー：ニグロシン系の電子供与性染料が多く、
その外アルコキシル化アミン、アルキルアミド、キレー
ト、顔料、４級アンモニウム塩など マイナストナー：電子受容性の有機錯体が有効で、その
外環素化パラフィン、塩素化ポリエステル、酸基過剰の
ポリエステル、塩素化銅フタロシアニンなど ■　流動化剤 例：コロイダルシリ力、疎水性シリカが代表ソ 的であり、その他、ジルコンワニス、金属石ケン、非イ
オン界面活性剤など ■　クリーニング剤 （感光体に於けるトナーのフィルミングを防止する。） 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など ■　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、クレー、タルク、顔料など これらの材料のほかに、かぶりやトナー飛散を防ぐため
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、１０　９口、好ましくは１０　　Ω０以上の
充分な抵抗を得るためには、磁性体量を５５ｗ　ｔ％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３０−ｔ％以下に
することが望ましい。

その地圧力定着用ｌ・ナーに適する樹脂としては、約２
０ｋｇ　／　ａｎ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。

本発明の構成に於いて、更に好ましい画像を得るために
これらのトナー粒径は、解像力との関係゛から通常重量
平均粒径が５０μｍ程度以下であることが望ましい。本
手段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。本実施例では４色共に重量平
均粒径１０μｍのトナーが用いられる。

なお、重量平均粒径はコールタ−カウンタ（コールタ社
製）で測定された値である。

土土ユヱ 基本的にトナー構成材料として挙げたものが用いられる
。繊細な点や線を或いは階調性を上げるためにキャリア
粒子は磁性体粒子と樹脂とからな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、更に好ましくは球形化されている、重量平均
粒径が好ましくは５０μｍ以下、特に好ましくは３０μ
ｍ以下５μｍ以上の粒子が好適である。本実施例では４
色共に重量平均粒径５０μｍのキャリア粒子が用いられ
た。

また、良好な画像形成の妨げになるキャリア粒いう問題
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ｌＯΩ印以
上好ましくは１０　　Ω０以上、更に好ましくは１ｏ１
４Ωｃｍ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の製造方法は、トナ
ーについて述べた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或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・　　透性を向上させ、また、トナーの荷電制御
性を向上させてトナー粒子同志やトナー粒子とキャリア
粒子の凝集を起こ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が、球形の磁性キャリア粒子は、
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、或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によって
製造される。なお、トナーやキャリアの固有抵抗は以下
の測定法により測定される。即ち粒子を０．５０ｃｎｉ
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／ｃｎ！の荷重をかけ、荷重と底
面電極との間に１０”〜１０’Ｖ／ｃｍの電界が生ずる
電圧を印加しそのとき流れる電流値をよみとり、所定の
計算を行うことによって求められる。このときキャリア
粒子の厚さは１１１程度とされる。

次に現像方法について説明する。現像に当たっては磁気
ブラシで直接摺擦する方法を用いてもよいが、特に、少
なくとも第２回目の現像以後は、形成されたトナー像の
損傷を避けるため、現像剤搬送体上の現像剤層が感光体
面を摺擦しない非接触現像方式を用いることが望ましい
。この非接触方式は、現像域に交番電場を形成し、感光
体と現像剤層を摺擦せずに現像を行うものである。これ
を以下に詳述する。

前述のような交番電場を用いた繰返し現像では、既にト
ナー像が形成されている感光体に何回か現像を繰返すこ
とが可能となるが、適正な現像条件を設定しないと後段
の現像時に、前段に感光体上に形成したトナー像を乱し
たり、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装置に侵入し、混色が発生す
るといった問題点がある。これを防止するには基本的に
は、現像剤搬送体上の現像剤層を感光体に摺は、現像剤
搬送体上の現像域での現像剤層の厚さより大きく保持し
ておく　（但し、両者間に電位差が存在しない場合）。

上述の問題点をより完全に回避し、更に各トナー像を充
分な画像濃度で形成するためには、望ましい現像条件が
存在することとの間隙ｄ（ｕ）（以下、単に間隙ｄとい
う場合がある）、交番電界を発生させる現像バイアスの
交流成分の振幅ＶＡＣ及び周波数ｊ（Ｈｚ）の値を単独
で定めても優れた画像を得ることは難しく、これらパラ
メータは相互に密接に関連していることが明らかとなっ
た。

以下、その経過を説明する。

実験は、第２図に示す多色像形成装置を用いて行い、現
像装置Ａ及びＢで２色トナー像を形成する際、現像装置
Ｂの現像バイアスの交流成分の電圧や周波数等のパラメ
ータの影響を調べた。

現像は現像装置をＡ、Ｂの順に用いて行う。

初めて現像装置Ｂに収納した現像剤Ｄｅは一成分磁性現
像剤であり、熱可塑性樹脂７０−ｔ％、顔料（カーボン
ブラック）　１０ｗｔ％、磁性体２０ｗｔ％、荷電制御
剤を混練粉砕し、平均粒径を１５μｍとし、実験を上記
の条件を変えながら行ったところ、交流電界強度の振幅
ＥＡＣと、周波数の関係について整理でき、第５図に示
すような結果を得た。

第５図に於いで■で示した領域は現像ムラが起こり易い
領域、■で示した領域は交流成分の効果が現れない領域
、■で示した領域は既に形成されているトナー像の破壊
が起こり易い領域、［Ｆ］Ｄは交流成分の効果が現れ、
充分な現像濃度が得られかつ既に形成されているトナー
像の破壊が起こられたトナー像を破壊することな（、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。

以上の実験結果に基づき、本発明者は、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　（Ｈｚ）　、感光体１とスリーブ７の間隙をｄ（ｍ
）とするとき ０．２≦ＶＡｃ／（ｄ−ｆ）≦１．６ を満たす条件により現像を行えば、既に感光体上に形成
されたトナー像を乱すことなく、後の現像を適切な濃度
で行うことができるとの結論を得た。

充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、 ０．４≦ＶＡｃ　／　（ｄ−ｆ）≦１．２の条件を満た
すことがより望ましい。更にその領域の中でも、画像濃
度が飽和するよりやや低電界にあたる領域、 ０．６≦ＶＡｃ　／　（ｄ−ｆ　）≦１．０を満たすこ
とが更に望ましい。

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ｒは２００Ｈｚ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。

次に、二成分現像剤を用いて、上記と同様に第２図に示
す多色像形成装置で実験を行った。現像装置Ｂに収納さ
れている現像剤Ｄｅは磁性キャリアと非磁性トナーから
なる二成分現像剤で該キャリアは、平均粒径２０ｕｍ、
磁化３０ｅｍｕ　／ｇ　、抵抗率１０１＋Ω■の物性を
示すように微細酸化鉄を樹脂中に分散して作製されたキ
ャリアである。該トナーは熱可塑性樹脂９０−ｔ％、顔
料（カーボンブラック）　１０ｗｔ％に荷電制御剤を少
量添加し混練粉砕し、平均粒径１０，１７．ｍとしたも
のを用いた。該キャリア８０ｗ　ｔ％に対し該トナーを
２０−ｔ％の割合で混合し、現像剤Ｄｅとした。なお、
トナーはキャリアとの１１５（Ｆにより負に帯電する。

なお、現像装置Ｂにはイエロー用二成分現像剤が収納さ
れている。現像装置をＡ、Ｂの順に用いて現像を行う。

♂！！Ａ　ｆ　）：　Ｅ　（７）　Ａ　（４＝　Ｇ変１
′′’＋　（Ｔ　ｖ　Ｔｈ　（！：　ｙ　７）・２流電
界強度の振幅ＥＡＣと、周波数ｊの関係について整理で
き、第６図に示すような結果を得た。

第６図において、■で示した領域は現像ムラが起こり易
い領域、■で示した領域は交流成分の効果が現れない領
域、■で示した領域は既に形成されているトナー像の破
壊が起こり易い領域、■、■は交流成分の効果が現れ充
分な現像濃度が得られ、かつ既に形成されているトナー
像の破壊が起こらない領域で、［Ｆ］は特に好ましい領
域である。

この結果は、感光体１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。

以上の実験結果に基づき、本発明者は、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
Ｊ　（Ｈｚ）　、感光体１とスリーブ７の間隙をｄ（ｗ
）とするとき、 ０．２≦ＶＡＣ／　（ｄ−ｆ＞ （（ＶＪＣ−ｄ）　−１５００）　／Ｊ≦１．０を満た
す条件により現像を行えば、既に感光体上に形成された
トナー像を乱すことなく、後の現像を適切な濃度で行う
ことができるとの結論を得た。

充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、 ０．５≦ＶＡＣ／　（ｄ　−Ｊ） （（Ｖａｃ　／　ｄ　）　−１５００）　／Ｊ≦１．０
を満たすことがより好ましい。更にこの中でも特に、 ０．５　　≦ＶＡＣ／　　（ｄ　−ｆ）（（ＶＡｃ／ｄ
）　　−１５００）　　／ｆ≦　０．８を満たすと、よ
り鮮明で色濁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なトナーの混入を防ぐことがで
きる。

数は２００Ｈｚ以上とし、現像剤を感光体１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、実験の結果、明らかになった。

本発明に基づく画像形成プロセスは前記に例示した通り
であるが、感光体１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１上に
現像するには、現像を繰返すに従って、 ■　順次帯電量の大きいトナーを使用する。

■　現像バイアスの交流成分の電界強度の振幅を順次小
さくする。

■　現像バイアスの交流成分の周波数を順次高くする。

という方法を夫々単独にか又は任意に組み合わせて採用
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１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■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。■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１とスリーブ７
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■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、感光体に既
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■■■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更に効果がある。また、以上
の三方式を採用する場合は、直流バイアスを夫々調整す
ることにより、適切な画像濃度或いは色バランスを保持
することができる。

第２図の多色像形成装置は、第７図のタイムチャートに
従って動作する。像露光（像書込み）を行っているとき
には現像バイアスの０Ｎ１０ＦＦ。

現像スリーブや磁気ロール、攪拌スクリューを回転させ
るモーターの０Ｎ１０ＦＦ、或いは帯電極など各放電極
の０Ｎ１０ＦＦは行わないように制御される。上記制御
は、予め一定の順序で経時的にプログラムを組んでおき
、このプログラムに従って上記各部分の動作をさせる通
例のシーケンス制御によってなされる。

画像データは画像メモリよりイエロー、マゼンタ、シア
ン、黒成分が順次入力される。画像形成条件は以下のよ
うに示すように設定される。

画像形成条件 像形成体 感光層　　　　　ａ−３ｅ ドラム径　　　　１２０Ｍ 線速度　　　　　２２０１■ 表面電位 帯電電位　　　＋７００　Ｖ 露光部電位　　　　ＯＶ 像露光条件 光源　　　　　半導体レーザー 波長　　　　　　７００ｎｍ 記録密度　　　　１２ｄｏｔ／鰭 現像装置 スリーブ　　　非磁性ステンレス製、 線速度２２０ｍｍ／ｓｅｃで回転 マグネット　　１２極、１１０００ｒｐで回転磁束密度
　　　スリーブ表面最大７００ガウス現像剤 キャリア　　　抵抗率１０１Ωｃｍ以上、磁性粉樹脂分
散系、平均粒径２０μｍ、 磁化３０ｅｍｕ　／　ｇ トナー イエロー　抵抗率１０　０ｃｍ以上、平均粒径１０μｍ
、平均帯電量１０μｃ／ｇ （トナー濃度２０ｗ　ｔ％） マゼンタ　抵抗率１０　９０以上、平均粒（蚤１０μｍ
、平均帯電量１１μｃ／ｇ（トナー濃度２０ｗ　ｔ％） シアン　　抵抗率１０　　Ω口辺上、平均粒径１０μｍ
、平均帯電量ＩＬｃｒｃ／ｇ（トナー濃度２０ｗ　ｔ％
） 黒　　　　抵抗率ｔ　ｏ＋４Ωω以上、平均粒径１０μ
ｍ、平均帯電量１２μｃ／ｇ （トナー濃度２０ｗ　ｔ％） 現像条件 現像バイアスＡ（Ｙ）ＤＣ＋５００Ｖ　　ＡＣｌ、５　
ＫＶ　（実効値）　２ＫＨｚＢ（Ｍ）ＤＣ＋５５０Ｖ　
　ＡＣｌ、２　ＫＶ　（実効値）２ＫＨｚＣ（Ｃ）ＤＣ
＋６００Ｖ　　ＡＣｌ、ＯＫＶ　（実効値）２ＫＨｚＤ
（Ｋ）ＤＣ＋６００Ｖ　　ＡＣｏ、８　ＫＶ　（実効値
）　２ＫＨｚ現像順　　　　Ｙ−Ｍ→Ｃ→に その他のプロセス方式 転写　　　　　コロナ転写（前帯電あり）定着　　　　
　熱ローラ方式 ％式％ 以上の条件で多色像を形成したところ、画像データが乱
れる現象はな（、常に安定して記録物が得られた。

なお、第２図の多色像形成装置は画像メモリから画像デ
ータを入力しているが、画像データはこの方法に限るも
のではなく、例えば固体撮像素子で原稿を電気信号に変
えるものや、他の機器から送信されてくるものでもよい
。

℃４糺１ 第８図乃至第１０図に於いて、ＴＯは帯電器２（第２図
）による帯電の行われていない像形成体１の非帯電領域
が現像域Ｋ（第４図）を通過する時間帯、ＴＶは帯電器
２によって帯電が行われたが像露光の入射が行われてい
ない像形成体１の非画像帯電領域が現像域Ｋを通過する
時間帯、Ｔｉは像露光の入射した像形成体１の画像形成
領域が現像域Ｋを通過する時間帯、Ｔｖ′は画像形成領
域に続く非画像形成域が現像域Ｋを通過する時間帯、Ｔ
　ｏ’は帯電器２により帯電の終了した非帯電領域が現
像領域Ａを通過する時間を示す。そして、第８図は、時
間帯ＴＶにおいてまず直流電圧を印加し、次いで一定周
期の交流電圧を振幅を次第に増大させて重畳し、交流電
圧を振幅が所定の値に達した段階で像形成体１の画像形
成領域が現像域Ｋを通過するようになり、時間帯Ｔｉの
間はこの直流電圧と交流電圧の重畳したバイアス電圧を
維持し、時間帯Ｔ　Ｖ’に入った段階で交流電圧の振幅
を減衰させて直流電圧の印加のみに戻し、その直流電圧
も非帯電領域が現像域Ｋを通過するようになる前には印
加を停止するようにした例を示している。このように画
像形成領域が現像域Ｋに達する前に一方向性電界を生じ
させ、次いで振動電界を次第に強（して所定の現像条件
にもたらすようにすると、現像剤にいきなり強い振動電
界が作用することがないから、ノイズを発生させること
なく、潜像が常に正常に形成され画像形成領域が現像域
を通過するときには所定の振動電界が保たれるので、か
ぶりのない鮮明なトナー像を現像することができ、また
、電力の消費も必要最少床で済む。

第９図は、第８図の例における交流電圧の振幅を漸増及
び減衰させていることの代わりに、その間は半波整流し
た交流電圧を直流電圧と重畳するようにした例を示して
いる。この例においても第８図の例におけると同様の効
果が得られる。第１０図は、第８図、や第９図の例にお
いて先に直流電圧のみを印加して一方向性電界を生じさ
せていることの代わりに、現像時に印加する重畳電圧を
半波整流して得られる同一極性のみを示すパルス状の電
圧を印加することによって一方向性電界を生じさせ、そ
れにより第８図の交流電圧振幅の漸増及び減衰や第９図
の半波整流した交流電圧の重畳と同じ役割も兼ねさせた
例を示している。即ち、この例においても第８図や第９
図の例に於けると同様の効果を得ることができる。

第８図の例はバイアス電源１１に第１１図に示したよう
な回路を用いることによって実施できる。

即ち、発振回路を作動させずにスイッチ１３をａ接点に
ＯＮすれば、現像剤搬送担体４２に直流電圧が印加され
、二次コイルの可動短絡接点１４が図示の完全短絡位置
に接続されている状態で発振回路を作動させて可動短絡
接点１４を上方に移動させれば、交流電圧が振幅を次第
に増大させて重畳されるようになり、交流電圧の振幅が
所定の値に達した位置からち可動短絡接点１４を元に戻
すようにすれば交流電圧の振幅は０にまで減衰し、そし
てスイッチ１３をｂ接点にＯＮすれば現像剤搬送担体４
２へのバイアス電圧の印加は停止する。

なお、二次コイルに可動短絡接点１４を用いる代わりに
、発振回路側で交流電圧の振幅を漸増、減衰させるよう
にしてもよい。

第９図の例はバイアス電源１１に第１２図に示したよう
な回路を用いることによって実施できる。

即ち、発振回路を作動させずにスイッチ１３をａ接点に
ＯＮすれば、現像剤搬送担体４２に直流電圧が印加され
、整流回路のスイッチ１５をＯＮした状態で発振回路を
作動させれば、直流電圧に半波整流した交流電圧が重畳
され、スイッチ１５をＯＦＦすれば、直流電圧と交流電
圧の重畳電圧が加される状態に戻り、次ぎに発振回路の
作動を停止し、更にスイッチ１３をｂ接点にＯＮするこ
とにより、第９図のバイアス電圧印加が行われる。

第１０図の例はバイアス電源１１に第１３図に示したよ
うな回路を用いることによって実施できる。即ち、整流
回路のスイッチ１５をＯＮＬで、スイッチ１３をｂ接点
にＯＮした状態で発振回路を作動させ、そしてスイッチ
１３をａ接点にＯＮすると、現像剤搬送担体５１に直流
電圧と交流電圧の重畳電圧を整流したパルス状の一方向
極性バイアス電圧が印加されるようになり、次にスイッ
チ１５をＯＦＦすると、バイアス電圧は直流電圧と交流
電圧の重畳電圧となり、再びスイッチ１５をＯＮすると
、パルス状のバイアス電圧に戻り、スイッチ】３をｂ接
点にＯＮすることによってバイアス電圧の印加が停止す
る。

上記の動作は、第１４図にタイミングチャートで示す通
りである。

（第４図）によって行い、第９図〜第１１図に示す時間
帯Ｔｖで電圧をＯから連続的又は階段的に上昇させ、時
間帯Ｔｉでは定速回転するように一定電圧を保持し、時
間帯Ｔ　Ｖ’に入ってから電圧を連続的又は階段的に下
降させてＯに戻し、第１４図のタイミングチャートでは
、モータ印加電圧の変化をバイアスの変化と経時的に一
致するようにしている。

上記以外の条件は前記実施例１に於けると同様である。

以上の結果、良好な記録画像が安定して得られた。

実施例１．２共に、画像形成装置の電気的変化は、電圧
の変化によっているが、例えば帯電極のＯＮ、ＯＦＦに
替えて電流の変化で帯電極の制御を行う、或いは現像剤
搬送スリーブの回転制御を交流モータを使用して周波数
の制御する等、電圧以外の電気的量の変化によることも
可能である。

へ、発明の詳細 な説明したように、本発明は、像形成体に像書込みを行
って潜像を形成した後、この潜像を現像する工程を複数
回行う画像形成装置に於いて、前記像書込み中に装置の
電気的状態を急激に変化させないように構成されいるこ
とを特徴としているので、高品質の記録画像を常に安定
して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜第１４図は本発明の実施例を示すものであって、 第１図（ａ）は画像形成装置の画像形成過程を示すブロ
ック図、 第１図（ｂ）は第１図（ａ）の画像メモリを作成する過
程を示すブロック図、 第２図は画像形成装置の要部を示す概略図、第３図はレ
ーザービームスキャナの要部を示す概略図、 第４図は現像装置の断面図、 第５図及び第６図は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グラフ、 第７図及び第１４図は画像形成装置の各部分のするバイ
アスの経時的変化を示すグラフ、第１１図、第１２図及
び第１３図は現像装置のバイアス電源回路の要部を示す
要部回路図である。 第１５図は一般的な画像形成過程のフローチャートであ
る。 なお、図面に示された符号に於いて、 １・・・・・・・・・像形成体（感光体）２・・・・・
・・・・帯電極 ４・・・・・・・・・転写部 ５・・・・・・・・・分離極 ６・・・・・・・・・定着器 ７・・・・・・・・・除電器 ９・・・・・・・・・転写前帯電極 １０・・・・・・・・・レーザー光学系３７・・・・・
・・・・画像データ処理部３８・・・・・・・・・画像
メモリ ３９・・・・・・・・・記録部 Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ・・・・・・・・・現像装置Ｐ・・・・
・・・・・記録紙 ４１・・・・・・・・・磁気ロール ４２・・・・・・・・・現像剤搬送スリーブ４８・・・
・・・・・・直流電源 ４９・・・・・・・・・交流電源 ５０・・・・・・・・・モータ Ｔ・・・・・・・・・トナー １１・・・・・・・・・バイアス電源 １３．１５・・・・・・・・・スイッチ１４・・・・・
・・・・可動短絡接点 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　像形成体に像書込みを行って潜像を形成した後、こ
   の潜像を現像する工程を複数回行う画像形成装置に於い
   て、前記像書込み中に装置の電気的状態を急激に変化さ
   せないように構成されていることを特徴とする画像形成
   装置。