JPS61189066A - 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に特に
好適な画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
、色成分ごとに帯電、露光、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環に転写し
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
ー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図は像形成体（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、ＤＵ
Ｐ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、（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＠！Ｔ′の現像が行われ第二のトナー
像が得られる。これを（ｆ）に示ず。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（ｆ）の
現像工程は現像剤層が像形成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。

前記多色像形成方法に於いて、例えばイエロー、マゼン
タ、シアン、黒の４色のトナーを像形成体上に重ね合わ
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、黒の画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求
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
、カラー画像においても濃度が不足しがちになる。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。

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。

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。

０３色の異なるトナー同志を重ねる方式。

■は第１６図（Ａ）のようにトナーＴ１、Ｔ２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１゛１に吸収されて像形成体の感光層
まで充分届かず、潜像が完全に形成されないので、第１
７図又は第１８図のように後に現像したトナーＴ２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
わせを厳密に行う必要があり、第１６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Ｔ１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Ｔ２の付着量が第１６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、現
像の順序などで色再現性が変化することを示している。

上記のような色毎の位置ずれ等の問題を解消するため、
画像形成装置を構成する各部分の寸法、配置及び像形成
体の回転数から算出して予め設定されたプログラムに基
づいて、装置外部からのクロックパルスにより上記各部
分の作動をシーケンス制御する方法が一部に採用されて
いる。然し乍ら、このような方法では、像形成体の移動
速度のムラを完全に防ぐことが難しく、その結果、読取
りや潜像形成のタイミングが狂って、色による位置のず
れや色再現性に悪影響を及ぼすなどの問題点が未だ未解
決の侭残されている。

ハ、発明の目的 本発明は、上記の未解決の問題点をも解消し、画像形成
装置を構成する各部分の作動を完全に同期化し、高品質
の記録画像が得られ、多色画像にあっても色毎の僅かな
位置ずれを実質的になくするような画像形成装置を提供
することを目的としている。

ニ、−発明の構成 即ち、本発明は、光学情報を時系列信号に変換する像読
取り部と、運動する像形成体に前記時系列信号に基づい
て像を形成する画像記録部とを有する画像形成装置に於
いて、前記像形成体の運動と共に運動するマークと、こ
のマークの位置を検出してクロックパルスを発生するパ
ルス発生手段と、前記クロックパルスに基づいて前記像
読取り部及び前記画像記録部のシーケンス制御を行う制
御手段とを有することを特徴とする画像形成装置に係る
。

本発明の特に好ましい態様は、像形成体上に互いに色の
異なる複数のトナー像を順次形成して多色像を形成する
画像形成装置にある。

ホ、実施例 以下、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明する。

第１図は、本発明に基づく多色像形成装置シス本 テムの基メ的ブロック図である。

像読取り部ＬＥにおいて、原稿の光学情報を色別の時系
列信号に変換し、得られたデータを画像データ処理部Ｔ
Ｒで記録に通したデータに変換する。これに基づいて記
録部ＲＥで記録物を形成する。記録部ＲＥは電子写真方
式を採用したもので、像形成体にはマークが設けられ、
これをフォトセンサーよりなるマークネ★出器Ｓで検出
するとクロックパルス発生器がクロックパルスを発生す
る。

このクロックパルスに従って制御部は読取り部ＬＥ、画
像データ処理部ＴＲ１及び記録部ＲＥを制御する。

上記の他、読取り部ＬＥで得られた上記データ又は画像
データ処理部ＴＲで変換されたデータを画像メモリＭＥ
に記憶させ、必要に応じて画像メモリＭＥから画像デー
タ処理部ＴＲを経由して記録部ＲＥを制御、作動させる
こともできる。

画像処理部ＴＲでは記録に通した記録データが形成され
る。例として二値画像データの形成方法を説明する。

その一つとして、階調をもつ入力画像の各画素を複数の
二値階調をもつ画素に変換する方法がある。第１０図は
その代表例である濃度パターン法を説明したものである
。１ａ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、４ａは前記
標本２ａの各要素と基準濃度マトリクス３ａの対応する
要素との比較により二値化された結果得られた最終的な
パターン、即ち記録データである。

第二のやり方として、階調をもつ入力画像の各画素をそ
のまま二値階調をもつ１画素に変換する方法がある。も
っとも簡単な例としては各画素を一つの基準値と比較し
てその大小により二値化する方法がある。第１１図は他
の代表例であるディザ法を説明したものである。１ｂは
入力画像であり、２ｂは前記入力画像１ｂの特定のＭＸ
Ｎ画素マトリクスの例であって、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２ｂの各画素を
基準濃度マトリクス３ｂの対応する要素との比較により
二値化された結果得られたパターン、即ち記録データで
ある。ディザ法はこのように画素ごとに比較のための基
準値を変えてい（ことに特徴がある。

上述した濃度パターン法とディザ法は、記録部が二値記
録を行うものである場合に擬似的に中間調を表わす方法
として優れたものである。

第１図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夫々のデータを、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
に基づき記録を行う。

第２図（ａ）は第１図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。

原稿台上に置かれた原稿１８はＸ方向に移動しながら照
明光源１３からの光を受け、その反射光はミラー１４、
レンズ１５及び色分解フィルター１６を介してＣＣＤ撮
像素子１７に結合される。

ＣＣＤ撮像素子１７では光情報を時系列の電気信号に変
え画像データ処理部ＴＲへ送る（以上像読取部ＬＥ）。

画像データ処理部ＴＲでは予めプログラミングした手続
きにより記録画像データを形成する。レーザー光学系１
０では記録画像データに基づいてレーザー光が発せられ
る。一方、像形成体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。続いて同図（ｂ）に示すレーザ
ー光学系１０からの像露光りが像形成体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像形成体
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、像形成体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、像形成体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により像形成体１から分
離され、定着器６で定着される。一方、像形成体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像形成体
１とは非接触に保たれていて、像形成体１に多色像が形
成されると像形成体１と接触し、転写残トナーを掻き取
る。その後ｌ、クリーニングブレード８１が像形成体１
から離れ、少し遅れてファーブラシ８２が像形成体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が像形成
体１から離れる際、像形成体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、像形成体１が一回転する度に
一色ずつ現像されるが、各像露光は像形成体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はいずれも像形成体１に対し作用しな
い。

レーザー光学系１０を第２図（ｂ）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。

前記マークは、例えば第３図に示すように、像形成体１
０側縁部に反射濃度の高い、或いは低いマーク３として
設け、これを−光学的に検出するのが好適である。或い
はマーク３はトナーを付着させて設けることもできる（
この場合はマークの反射濃度は低くなる。）。その他、
第４図に示すように、像形成体１の端面周縁部に突起を
設けてマーク３−２とし、例えばマイクロスイッチによ
って機械的にマーク３−２の位置検出を行うこともでき
る。

検出器（フォトセンサ）Ｓで像形成体のマークが検出さ
れると、制御部に割り込み信号が入力されると同時にク
ロックパルス発生器がクロックパルスを発生し始めてこ
れを制御部に入力する。制御部はクロックパルスの数を
カウントし、所定のプログラムに従って記録部の各部分
を作動させる。

第３図に示すようなマークの検出動作は、第９図に示す
電気回路により行うことができる。なお、以下の説明は
、このマークの反射濃度が像°形成体の他の部分より大
きい場合である。センサＳ内の発光ダイオードＤａの光
は像形成体を照射し、この反射光をセンサＳ内のフォト
トランジスタｐｈが検知し、トランジスタＴｒで増幅し
出力として出す。センサＳの出力端子Ｊは、電圧比較器
ＣＯＭＰの反転入力端子（一端子）に接続されており、
電圧比較器ＣＯＭＰの非反転入力端子（＋端子）には、
マークを検出したときのセンサＳの出力よりも少し低い
電圧（基準電圧）■　が可変抵抗ＶＲｔと抵抗Ｒとによ
り調整され印加されている。従って、センサＳの出力が
基準電圧Ｖ　より低い（マークが検出されていない）と
きは、電圧比較器ＣＯＭＰの出力はＨレベル（〜Ｖｃｃ
）であるが、マークが検出され、センサＳの出力が基準
電圧Ｖより高くなると、電圧比較器ＣＯＭＰの出力はＬ
レベル（Ｏｖ）となる。電圧比較器ＣＯＭＰの出力がＨ
レベルかＬレベルかにより、マークを検出することが出
来る。

電圧比較器ＣＯＭＰの非反転入力端子に印加される基準
電圧Ｖ　は、マークを確実に検出するためマークが検出
されたときのセンサＳの出力より、少し低い電圧に設定
する必要がある。

クロックパルス発生器は例えば第５図に示したブロック
図のような構成である。マーク検出部Ｓでマークが検出
されると、発振回路駆動部が所定時間駆動信号を発生し
て発振回路を駆動させる。

発振回路は駆動信号が入力されると所定の周期をもつ連
続パルスを発生する。このパルスは必要に応じて分周器
で分周されたり、増幅されたりしてクロックパルスとな
り、制御部へ入力される。

第６図は発振回路駆動部及び発振回路の具体例を示す回
路図である。図中Ｇ１〜Ｇ４はナントゲートである。Ｍ
ｌは単安定マルチバイブレークで、マークが検出されて
トリガーがＶｉｎに入ると、そのときから回路定数で決
まる所定時間ｔ１だけＧ１の出力■１がＨ（ｈｉｇｈ）
レベルになり、その後Ｌ（ｌｏｗ）レベルになる。Ｍｌ
は無安定マルチバイブレークで、ｖｌがＨレベルになる
と、Ｇ３の出力Ｖｏｕｔは回路定数で決まる所定の周期
ｔ２で発振を始める。Ｖｉｎ、Ｖｌ、Ｖｏｕｔの時間経
過を第７図に示す。

なお、クロックパルス発生器の構成は以上説明したもの
に限らず、従来公知の技術である様々な構成のものがと
り得る。

前記記録部ＲＥの各部分の動作は次の通りである。第１
回の割込み（初回のマーク検出）の所定のパルス数で帯
電極がＯＮ、第２回の割込み（第２回のマーク検出、こ
の時は像形成体１の回転は既に定速になっている。）の
所定のパルス数で順次像読取り部ＬＥの往動のＯＮ、第
１回像露光ＯＮ、現像装置Ａ駆動ＯＮ、像読取り部ＬＥ
の往動のＯＦＦと復動のＯＮ（原稿のサイズによって定
まる。）、第１回像露光のＯＦＦがなされる。以下、第
８図のタイムチャートによって装置各部分の作動制御が
なされ、第７回の割込み（像形成体１の６回転）で１回
の画像記録がなされ、各部分はＯＦＦ状態となって次の
入力を待つ。また連続記録を行う場合は、点線で示すよ
うに、像形成体１の７回転目から１回転目と同じ動作を
開始する。

第２図（ａ）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、これには同−又
は類似の構造のものでよく、代表的に第１現像装置への
断面図を第１２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４
１が矢印Ｆ方向、スリーブ４２が矢印Ｇ方向りその厚さ
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、トナーホッパー
４７からトナーＴが補給される。

スリーブ４２と像形成体１の間隙はスリーブ上の現像剤
層が像形成体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、スリーブに現像バイアスを印加
すべく直流電源４８と交流電源４９が直列に接続されて
いる。Ｒは保護抵抗である。

一方、このような装置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。

ｌＪ＝二 ■　熱可塑成樹脂：結着剤　８０〜９０ｗ　ｔ％例：ポ
リエチレン、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、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂
、ポリエチレン、エチレン酢ビ共重合体など或いは上記
の混合物 ■　顔料：着色材　０〜１５袈ｔ％ 例：黒：カーボンブラソク 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：ヘンジジン８１４　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、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、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、
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、シリコンワニス
、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
粉末などが使用され、トナーに対して５〜７０ｗ　ｔ％
金含有れる。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、１０８Ωｃｍ、好ましくは１０　０
ｃｍ以上の充分な抵抗を得るためには、磁性体量を５５
−１％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３０ｗ　
Ｌ％以下にすることが望ましい。

約２０ｋｇ／ｃｍ程度の力で塑性変形して紙に接着する
圧力定着用トナーに適する樹脂としては、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（重量平均粒径）、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
。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。

一牛」−史１− 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間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３０８
ｍ以下５μｍ以上の粒子が好適である。

また、バイアス電圧によって電荷がキャリアに注入され
て像形成体面にキャリアが付着したり、バイアス電圧が
もれて潜像を形成する電荷を消失させたりすることを防
止するために、キャリアの抵抗率は１０８ΩＱ以上、好
ましくは１０　９ｃｍ以上、更に好ましくは１０　９ｃ
ｍ以上の絶縁性のものがよい。

なお、トナーやキャリアの固有抵抗は、粒子を０．５０
ｃＪ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ｌ　ｋｇ　／　ｃｆｆｌの荷重をか
け、荷重と底面電極との間に１０２〜１０ＳＶ　／　ｃ
ｍの電界が生ずる電圧を印加し、そのとき流れる電流値
を読取り、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ｌ　ｕｎ程度とされる。

このような微粒子化されたキャリアは、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。

トナーとキャリアをよく混合させ、現像剤の流動性を向
上させるとともに、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（するために、キャリアを球形化することが望ま
しい。このような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。

次に現像方法について説明する。

本発明の現像方法は特に制限されるものではないが、少
なくとも２回目以降の現像は、形成されたトナー像の損
傷を避けるため、スリーブ上の現像剤層が像形成体面を
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、像形成体
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像形成体に何回か現像を繰り返
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、前段に像形成体上に形成したトナー像
を乱したり、既に像形成体上に付着しているトナーが前
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、スリーブ上の現像剤層を像形成体に
摺擦若しくは接触させないで操作することである。この
ためには、両者間に電位差が存在しないとき像形成体と
スリーブとの間隙は、スリーブ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。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が本発明
者の実験により明らかになった。この条件は、現像領域
における像形成体と現像剤搬送体との間隙ｄＪｍｍ）（
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■ＡＣ１及び周波
数、１（ｆｉｚ）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。

以下、その経過を説明する。

実験は、第２図（ａ）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。

初めに現像装置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７０ｗ　ｔ％、顔料（カーボ
ンブラック）　１０ｗｔ％、磁性体２（１ｗ　ｔ％、荷
電制御剤を混練粉砕し、平均粒径を１５μｍとし、更に
シリカ等の流動化剤を加えたものを用いる。

帯電量は荷電制御剤で制御する。

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１３図に示すような結果を得た。

第１３図に於いての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、Ｏ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、０、［Ｆ］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］はそのうち特に
好ましい領域である。

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）、像形成体１とスリーブ７の間隙をｄ　
（龍）とするとき ０．２≦■＾ｃ／（ｄ・ｊ）≦１．６ を満たす条件により現像を行えば、既に像形成体１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≦ＶＪＣ／　（ｄ　−、ｊ）≦１．
２の条件を満たず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）　≦ｔ、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ｆは２００）１ｚ以上とし、現像剤を像形成
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５００
Ｈｚ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（ａ
）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２０μｍ、磁化３０ｅｍｕ　７ｇ、抵抗率１
０１１Ω値の物性を示すように微細酸化鉄を樹脂中に分
散して作成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（カーボンプ
ラフク）　１０ｗｔ％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。

該キャリア８０−ｔ％に対し該トナーを２０ｗ　ｔ％の
割合で混合し、現像剤１）ｅとした。なお、トナーはキ
ャリアとの摩擦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。

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Ｊの関係について整理でき
、第１４図に示すような結果を得た。

第１４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、■、［Ｆ］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。

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Ｖ、（（（Ｖ）周波数
をｊ（Ｈｚ）、像形成体１とスリーブ７の間隙をｄ　　
（ｍ鵬）とするとき、 ０．２≦ＶＪ４Ｃ／　（ｄ　−ｆ　） （（ｌｃ−ｄ）　−１５００）　／ｆ≦１．０を満たす
条件により現像を行えば、既に像形成体１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、ｓ　≦ＶＡｅ／　（ｄ　−、ｆ） （（ＶＡｃ／ｄ）　−１５００）　／ｆ≦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−ｊ） （（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のトナーの混入を防
ぐことができる。

また、交流成分による現像ムラを防止するため、−成分
現像剤を用いた場合と同様に交流成分の周波数は２００
Ｈｚ以上とし、現像剤を像形成体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、像形成体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像形成体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
粒子が像形成体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、像形成体に既
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、像形成体１とスリ
ーブ７との間隙ｄを後段の現像になるほど広（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、像形
成体ｌ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（ａ）の多色画像形成装置を使用し、第３図に示
したように像形成体に反射濃度の高いマーク３を設け、
フォトセンサでこれを検知することによって像形成体の
正確な位置を読み取った。

画像形成条件は下記の通りである。

血像展底条止 像形成体 感光層　　　　　ａ−３ｓ ドラム径　　　　１２０　ｍｍ 線速度　　　　　２１７０　＋ｎ／ｓｅｃ表面電位 帯電電位　　　　８００■ 露光部電位　　　　Ｏｖ 像露光条件 光源　　　　　半導体レーザー 波長　　　　　　７５０　ｎｍ 記録密度　　　　１６ｄｏｔ／ｍｍ 線速度２ＱＱｗ／ｓｅｃで回転 マグネット　　１２極、５００ｒｐｍで回転磁束密度　
　　８００ガウス（スリーブ表面）現像剤 キャリア　　　磁性粉樹脂分散系、 平均粒径２５鶴、 トナー イエロー　平均粒径１１μｍ、 平均帯電量８μｃ／ｇ （トナー濃度１５−ｔ％） マゼンタ　平均粒径１１μｍ、 平均帯電量９μｃ／ｇ （トナー濃度１５ｗｔ％） シアン　　平均粒径１１μｍ、 平均帯電量９μｃ／ｇ （トナー濃度１５−ｔ％） 黒　　　　平均粒径１１μｍ、 平均帯電量１０μｃ／ｇ （トナー濃度１５匈ｔ％） 現像条件 現像バイア７！、　　Ａ（Ｙ）　　ＤＣ６００Ｖ　　Ａ
Ｃｌ、２　ＫＶ　（実効値）　２ＫＩＩｚＢ（Ｍ）　　
ＤＣ６００Ｖ　　ＡＣｌ、２　ＫＶ　（実効値）２旧１
ｚＣ（（ｊ　　ＤＣ６００Ｖ　　ＡＣｌ、ＯＫＶ　（実
効値）２に１ｌｚＤ（Ｋ）　　ＤＣ６００Ｖ　　ＡＣｏ
、８　ＫＶ　（実効値）２ＫＩＩｚ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　　　　
　熱ローラで加圧 クリーニング　ブレードとファーブラシ上記の画像形成
は、第８図に示すタイムチャートでシーケンス制御がな
されている。読取光学系以下は、旧ｇｈ　１ｅｖｅｌで
駆動が行われるものである。

即ち、 ■　外部よりスタート措令信号が入力されると、像形成
体が回転を始める。

■　像形成体のマークが検出されると、発振器がリセッ
トされて新たなりロックパルスが発生する。

■　第２図以降の各ブロックの発生と同時に読取り部の
光学系が走査を開始する。

■　各クロックの所定パルス目で像露光が始まる。

■　帯電極、転写前帯電極、転写極、クリーニング装置
、各現像装置の駆動などをクロックパルスに従って制御
する。

なおりロックパルスの周期は５０Ｈｚ以上が望ましい。

以上の条件で多色像を形成したところ、位置ずれが全く
無く、色再現性の良好な記録物が得られた。

像形成体の位置検出手段としては、第３図のものに限ら
ず、例えば第４図に示すように像形成体に突起部を設け
、それを光学的或いはマイクロスイッチなどで機械的に
検知するもの、予め基準トナー像を像形成体上に形成し
ておき、それを光学的に検知するもの、或いは磁気的手
段によるものなどがある。

へ、発明の詳細 な説明したように、本発明に基づく画像形成装置は、前
述したように構成しであるので、画像形成過程の各工程
のタイミングを極めて正確にと回行う例えば多色画像形
成装置に通用すれば、色毎の僅かな色ずれをも実質的に
なくすることができ、鮮明度、階調共に優れた多色記録
画像を得ることができ、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１４図は本発明の実施例を示すものであって
、 第１図は画像形成装置の画像形成過程を示す基本的ブロ
ック図、 第２図（ａ）は画像形成装置の概略図、第２図（ｂ）は
同図（ａ）の光学系の概略図、第３図及び第４図は像形
成体の正面図、第５図はクロックパルス発生器のクロッ
クパルス発生過程を示すブロック図、 第６図はクロックパルス発生器の主要部の具体的回路例
、 第７図はクロックパルス発生器の各部の信号の時間経過
を示す図、 第８図は画像形成装置を構成する各部分の作動を示すタ
イムチャート、 第９図はマーク検出部の回路図、 ｆｆｌｌｏ図は濃度パターン法によるデータ変換の概要
を示す図・、 第１１図はディザ法によりデータ変換の概要を示す図、 第１２図は現像装置の断面図、 第１３図及び第１４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。 第１６図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、第１７図及び第１８
図は像形成時のトナーの付着状況を示す各断面図である
。 なお、図面に示された符号に於いて、 １・・・・・・・・・像形成体 ２・・・・・・・・・帯電器 ３．３−２・・・・・・・・・位置検出用マーク４・・
・・・・・・・転写極 ５・・・・・・・・・分離極 ６・・・・・・・・・定着器 ９・・・・・・・・・転写前帯電極 ８１・・・・・・・・・クリーニングブレード８２・・
・・・・・・・ファーブラシ Ｌ　Ｅ・・・・・・・・・像読取り部 ＴＲ・・・・・・・・・画像データ処理部ＭＥ・・・・
・・・・・画像メモリ ＲＥ・・・・・・・・・記録部 Ｓ・・・・・・・・・マーク検出部（フォトセンサ）Ｌ
・・・・・・・・・像露光 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　光学情報を時系列信号に変換する像読取り部と、運
   動する像形成体に前記時系列信号に基づいて像を形成す
   る画像記録部とを有する画像形成装置に於いて、前記像
   形成体の運動と共に運動するマークと、このマークの位
   置を検出してクロックパルスを発生するパルス発生手段
   と、前記クロックパルスに基づいて前記像読取り部及び
   前記画像記録部のシーケンス制御を行う制御手段とを有
   することを特徴とする画像形成装置。