JPH02141764A - 二色画像形成方法 - 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〕 本発明は電子写真方式の複写機、プリンタ等における二
色画像形成方法、さらに詳しくは二成分乾式現像剤を用
いる二色画像形成方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、電子写真方式の複写機、プリンタ等における
二色画像形成方法として、最初に第１トナーを用いて第
１潜像を現像し、ついで第１トナーと同極性に帯電した
第２トナーにより第２潜像を現像する方法が知られてい
る。

この方法によると、例えば第７図に示すように、一つの
感光体ドラム１０が図上矢印方向に一回転する間に、帯
電→第１露光→第１現像→第２露光→第２現像→転写の
各工程が実施される。

すなわち、感光体ドラム１０の周囲にメイン帯電チャー
ジャ１１、第１露光手段１２、第１現像器１３、第２帯
電チヤージヤ１４、第２露光手段１５、第２現像器１６
、転写チャージャ１７、クリーニング装置１８、イレー
ザランプ１９等が配置され、第８図に示す二色作像プロ
セス（ａ）〜（ｇ）に従って現像が行われる。

すなわち、 （ａ）感光体ドラム１０の表面をメインチャージャ１１
で■ｏ、に帯電させる。電圧ＶＯＩは、通常、−５００
〜−１０００Ｖである。

（ｂ）レーザビーム等を照射して露光を行い第１潜像を
形成する。

（ｃ）第１現像器１３によりカラートナーＴｃとキャリ
アを含む２成分系現像剤を用い、バイアス電圧■、を印
加して反転現像する。

（ｄ）次いで、第２チヤージヤ１４を用い、感光体ドラ
ム表面電位を均一に■。２にする。

（ｅ）さらに、レーザビーム等で第２露光を行って第２
潜像を形成する。

（ｆ）黒色トナーＴｂとキャリアを含む２成分系現像剤
を用い、バイアス電圧■、□を印加して第２現像器１６
により反転現像を行う。

（ｇ）最後に得られた２色トナー画像を転写チャージャ
１７により紙等の記録保持体上に転写し、図示しない定
着装置により定着する。

このような画像形成方法では、第１現像にて使用された
トナーＴｃが第２現像に用いられる現像剤中に徐々に混
入し、複写枚数の増大に伴って色の濁りを生ずるという
問題がある。このような問題は、磁気ブラシ方式の現像
では特に顕著にあられれる。何故なら第１現像により先
に感光体表面に形成された第１トナー現像が第２現像時
、磁気ブラシの穂によって掻取られ、第１トナーの一部
が第２現像剤中に混入し、混色するからである。

このような混色による影響を防ぐには、第２現像剤中に
混入した第１トナーを分離する必要がある。そのための
方策としては、以下のようなものが提案されている。

■　混入トナーの帯電極性を反転させて静電分離する方
法（例えば特開昭５８−１３７８４６号公報参照） この方法によると、第１のトナー、略２のトナ、キャリ
アの摩擦帯電序列を適切に設定することにより、第２現
像剤中に混入した第１のトナーは帯電極性が反転するよ
うになる。その結果、飛散して現像器外へ排出されたり
、感光体の非画像部へ付着したり、あるいは回収ロール
によって分離される。

■　第１トナーと第２トナーの現像闇値、換言すればト
ナーによる現像開始電圧に差を持たせ、バイアス電圧を
印加した回収ロールを用いて分離する方法（例えば特開
昭５８−１０２２５１号公報参照） この方法によると、例えば、第１トナーを非磁性カラー
トナー、第２トナーを磁性黒トナーとし、第２現像器中
にバイアスロールを設ける。そして、磁性黒トナーは磁
気的な闇値があるために該ロールに付着しないが、非磁
性カラートナーは該ロールに付着するバイアス電圧を印
加して混入トナーを分離する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前者方法では次のような問題がある。

すなわち、帯電序列の制御が必要であり、トナーの組成
等の許容幅が狭くなりがちである。また、環境条件の影
響を受けやすい。さらに、トナーの飛散が多く、機内を
汚しやすい。それを吸引するためのダクトを設けるとな
ると、機械本体が大型化する。

また、後者方法では次のような問題がある。

すなわち、現像器にバイアスロールを設ける必要があり
、それだけ現像器が大型化する。バイアスロールで分離
したトナーを回収する手段が別途必要となる。

そこで本発明は、感光体の画像形成部分に形成された第
１の静電潜像を第１現像器により第１トナーにて現像し
、さらに該画像形成部分に形成された第２の静電潜像を
第２現像器により第２トナ−にて現像し、ついで該画像
形成部分上のトナー画像を転写材上に転写する二色画像
形成方法であって、 ■トナー選択の許容幅が広い、 ■混入トナーの除外にあたってトナーの飛散が少ない、 ■現像器にバイアスロールを設ける必要がなく、それだ
け小型の現像器を採用できる、 ■分離トナーを回収するための手段を別途新たに設ける
必要がない、 方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的にしたがい、感光体の画像形成部分に
形成された第１の静電潜像を第１現像器により第１トナ
ーにて現像し、さらに該画像形成部分に形成された第２
の静電潜像を第２現像器により第２トナーにて現像し、
ついで該画像形成部分上のトナー画像を転写材上に転写
する二色画像形成方法において、前記感光体画像形成部
分の隣に該部分とともに駆動されるトナー分離体を設け
、前記第２現像器を前記画像形成部分およびトナー分離
体の双方に臨むように形成し、配置するとともに、前記
第１および第２トナーとして、前記第１トナーの方が前
記第２トナーよりも現像開始に必要な電圧が低くて済む
ものを使用するとともに前記第１トナーが前記第２現像
器に混入したとき、該第２現像器において両トナーが同
極性に帯電するものを使用し、前記第２現像器による現
像中に、前記第２トナーは前記トナー分離体に付着しな
いかまたは付着しにくいが、前記混入第１トナーは前記
トナー分離体に付着するように、前記トナー分離体表面
電位を前記第２現像器における現像バイアス電圧より低
く制御することを特徴とする二色画像形成方法を提供す
るものである。

前記トナー分離体としては、前記感光体の幅を最大画像
形成幅よりも余分に延長形成して該延長した部分をトナ
ー分離体として使用する場合、前記感光体とは絶縁され
た状態で該感光体に隣合わせて別途設ける場合等が考え
られる。

前記「現像開始に必要な電圧」とは、現像のためにトナ
ーが前記画像形成部分へ移行しはじめるのに必要な電圧
である。

（作　用〕 本発明二色画像形成方法によると、第２現像器による現
像中に、第２トナーはトナー分離体に付着しないかまた
は付着しにくいが、第２現像器に混入した第１トナーは
トナー分離体に付着するように、トナー分離体表面電位
が第２現像器における現像バイアス電圧より低く制御さ
れることによって、混入第１トナーは選択的に分離され
トナー分離体に付着し、回収除去可能な状態とされる。

〔実　施　例〕

以下本発明実施例方法をこの方法を実施する装置例とし
てのレーザープリンタとともに説明する。

第１図はプリンタにおける感光体ドラム１０およびその
周囲の部品を概略的に示している。

感光体ドラム１０の周囲には、第１帯電チヤージヤ（ス
コロトロン）１１、サイド帯電チャージ中（スコロトロ
ン）１１Ｏ１第１現像器１３、第２帯電チヤージヤ（ス
コロトロン）１４、第２現像器１６、転写チージャ１７
、クリーニング装置１８およびイレーザランプ１９が順
次配置されている。

このプリンタには図示されていないが、画像に対応する
レーザ光を感光体に照射するためのレーザヘッド、ポリ
ゴンスキャナおよびミラー等を含む光学系のほか、感光
体ドラム１０と転写チャージャ１７との間へ転写材を供
給する転写材供給部、転写チャージャ１７によって転写
材上へ転写された感光体上のトナー像を該転写材へ定着
する定着装置等が備わっている。感光体ドラム１０の幅
、すなわち回転軸線方向の長さおよび該感光体ドラム周
囲に配置されている前記第１帯電チヤージヤ等の感光体
ドラム軸線方向の寸法は第２図に示す通りである。

すなわち、感光体ドラム１０はその表面に形成される静
電潜像やトナー像による画像の最大幅Ｗ１よりもさらに
一定量Ｗ２だけ長く形成されており、その延長部分１０
２はトナー分離体として用いられる。

第１帯電チヤージヤ１１は最大画像幅Ｗ１に対応できる
長さに形成されており、従ってこのチャージャ１１によ
って感光体上の画像形成部分１０１は帯電するが、延長
部分１０２は帯電しない。

サイド帯電チャージャ１１０は感光体・ドラム上の部分
１０２のみを帯電するように形成され、配置されている
。

また第１現像器１３は画像幅Ｗ１のみを現像する長さに
形成されており、第２帯電チヤージヤ１４も第１帯電チ
ヤージヤ１１と同じく、画像幅Ｗ１に対応する長さに形
成されている。

しかし、第２現像器１６は感光体ドラムＩＯの部分１０
２を含むほぼ全長を現像することができる長さに形成さ
れている。

転写チャージャ１７の幅、すなわち通常は紙である転写
材が通過する幅は画像幅Ｗ１に見合うものである。

クリーニング装置１８、イレーザランプ１９は感光体ド
ラム１０のほぼ全長をクリーニングおよび除電できる長
さに形成されている。

また、図示しない光学系による第１帯電後の第１露光お
よび第２帯電後の第２露光の幅は当然のことながら画像
幅Ｗ１にのみ対応するものである。

第１現像器１３は、磁気ブラシタイプの現像器であり、
固定磁石ロールの外側を現像スリーブが回転するタイプ
のものである。第１現像器１３にはキャリアおよびトナ
ーからなる二成分現像剤が収められている。該キャリア
は平均粒系６０μｍの球形フェライトキャリアである。

また、トナーは平均粒形１１μｍの非磁性赤色トナーで
あり、上記キャリアとの摩擦による帯電極性は負である
。

該トナーをさらに詳述すると、スチレンアクリル重合体
１００重量部、負帯電用荷電制御剤４重量部および赤色
顔料５重量部を溶融混合した後に冷却し、粉砕、分級し
て平均粒形１１μｍのトナーとしたものである。なお、
この現像剤におけるトナー濃度は５重量％である。

第２現像器１６も磁気ブラシタイプの現像器であり、固
定磁石ロールの外側を現像スリーブが回転するタイプの
ものである。

この現像器１６にはキャリアおよびトナーから成る二成
分現像剤が収容されている。キャリアは平均粒径５８μ
ｍのバインダ型キャリアである。

また、トナーは平均粒径１２μｍの磁性黒トナーであり
、上記キャリアとの摩擦による帯電極性は負である。該
トナーについて詳述すると、スチレンアクリル共重合体
１００重量部、負帯電用荷電制御剤５重量部、カーボン
ブラック４重量部および磁性粉４０重量部を溶融混合し
た後に冷却し、粉砕、分級して平均粒径１２μｍのトナ
ーとしたものである。なおこの現像剤におけるトナー濃
度は１５重量％である。

第４図は第１現像器１３における現像剤中の非磁性赤ト
ナーおよび第２現像器１６における現像剤中の磁性黒ト
ナーの感光体１０への付着重量と静電コントラスト（Ｖ
）の関係を示している。

ここで静電コントラストは、トナーを感光体へ付着させ
るのに寄与する電圧である。

第４図から判るように、赤トナー付着量は点線で示すよ
うに静電コントラスト０（■）付近から静電コントラス
トの増加とともに明瞭に増加するが、磁性黒トナーにつ
いては７０（Ｖ）の静電コントラスト（図中Ｐで表示）
では殆ど感光体１０へ付着せず、１００（Ｖ）付近を境
にして静電コントラストの増加にともなって明瞭に増加
するようになっている。すなわち磁性黒トナーの場合、
現像開始に必要な電圧は約１００（Ｖ）以上であり、赤
トナーについてはこれより低い電圧にて現像開始可能で
ある。

感光体ドラムｌＯは帯電極性が負の有機感光体（ＯＰＣ
）であり、その表面線速度（システム速度に一致）は１
１０ｍｍ／ｓｅｃである。

本実施例において各部の電位関係は次の通りである（第
３図参照）。

・第１帯電チヤージヤ１１による感光体画像形成部分１
０１の帯電電位■。＋７　６００（Ｖ）なお、この電位
はチャージャ１１の制御用グリッドの電位を−６００（
Ｖ）近傍にすることで達成できる。

・サイド帯電チャージャ１１０による感光体延長部分１
０２（７）帯電電位Ｖ。、゛ニー４８０　（Ｖ）この電
位はサイドチャージャ１１０のグリッド電位の制御で達
成できる。

・第１現像器１３における第１現像バイアス電圧Ｖ□ニ
ー４５０（Ｖ） ・第２帯電チヤージヤ１４による感光体画像形成部分１
０１の帯電電位■。２ニー１００　（Ｖ）この電位もグ
リッド電位の制御で達成できる。

・第２現像器１６における第２現像バイアス電圧Ｖａｔ
：　　５５０（Ｖ） ・第１チヤージヤ１１による帯電後の第１露光による露
光部の電位ニー５０（Ｖ） ・第２チヤージヤ１４による帯電後の第２露光による露
光部の電位ニーｓｏ　（Ｖ） さて、感光体ドラムｌＯは第１図上時計方向に駆動され
、第３図に示す作像プロセス（ａ）〜（ｆ）に従って二
色画像が形成され、また、混入トナーの回収が行われる
。すなわち、 （ａ）第１帯電チヤージヤ１１およびサイド帯電チャー
ジャ１１０によって感光体１０を帯電させる。感光体１
０の画像形成部分１０１は第１チヤージ＋１１Ｌよっ”
ｉ’Ｖｏ＋＝　　ｅｏ。

（Ｖ）に、延長部分１０２は■。、′＝−４８０（Ｖ）
にそれぞれ帯電する。

（ｂ）次に図示しない光学系による第１露光１２（第１
図参照）によって感光体の画像形成部分１０１に静電潜
像が形成される。その後、第１現像器１３により該潜像
は反転現像され、この時現像バイアス電圧としてＶｓ＋
＝　　４５０（ｖ）が印加される。その結果、第１静電
潜像部分に赤色トナーＴ、が付着する。しかしトナー分
離部分１０２は現像器１３の寸法がそこまで達していな
いのでそこにトナーが付着することはない。

（ｃ）次いで第２帯電チヤージヤ１４により感光体の画
像形成部分の表面電位がＶｏｚ＝　　７００（ｖ）に均
一化される。この場合、第２帯電チヤージヤ１４は画像
形成部分１０１しか帯電しないので、部分１０２は変化
なく、その表面電位ｙ１１．’は−４８０（Ｖ）　（７
）マｔテある。

（ｄ）次に図示しない光学系による第２ｎ光により第２
静電潜像が形成される。

（ｅ’）その後この潜像は第２現像器１６により黒トナ
ーＴｂにて反転現像される。

次にこの第２現像器による現像につき詳述する。

第２現像用のトナーＴ、と磁性トナーであるので磁気的
拘束力が働き、それだけ感光体ドラム１０へ移行しにく
くなる。そこで２現像器１６の現像バイアス電圧■、２
は第１現像器１３における現像バイアス電圧■□＝−４
５０（Ｖ）より高い−５５０（Ｖ）とされ、第２露光部
電位＝−６０（Ｖ）との静電コントラストを大きくして
いる。

この第２現像器による画像形成時においては、感光体ド
ラム１０上に付着した第１トナー（赤トナー）が僅かず
つではあるが、第２現像器１６の磁気ブラシに掻取られ
て第２現像器１６に混入していく。

本実施例では赤トナーおよび黒トナーには同一の負帯電
用荷電制御剤が用いられている。従って、赤トナーと黒
トナーどうしでは殆ど帯電せず、どちらもキャリアに対
し負に帯電し、キャリアに付着する。そのため、第２現
像器１６中に赤トナーが混入しても、該トナーの極性が
反転して粉煙となり飛散するという事態は発生しない。

さて、前述のように第２現像器１６に混入した赤トナー
は次のように分離除去される。

第４図に示すように、磁性黒トナーは約１００（Ｖ）の
静電コントラストを境にしてそこから静電コントラスト
が増加するにともない感光体ＩＯへのトナー付着量が増
加する。すなわち現像開始可能電圧が約１００（Ｖ）で
ある。これに対し赤トナーは第４図に点線で示すように
、静電コントラストがほぼ０（■）付近から該コントラ
ストが増加するにともなって感光体への付着量が増加す
る。すなわち、現像開始可能電圧は１００（Ｖ）より十
分低い。

そして第２現像器１６は第２図に示すように、ほぼ感光
体ドラム１０の長さいっばいの現像幅を持っているので
、画像形成部分１０１だけでなくトナー分離部分１０２
も現像する。部分１０２の電位ｖ０１′は−４８０（Ｖ
）であり、第２現像器１６の現像スリーブにはバイアス
電圧■□＝−５５０（Ｖ）が印加されている。その結果
、部分１０２については負帯電トナーを該部分へ移行せ
しめる静電コントラストとして７０（Ｖ）が生じている
。

第４図から判るように、７０（Ｖ）の静電コントラスト
（図中Ｐで表示）では磁性黒トナーは殆どトナー分離部
分１０２へ移行しないけれども、非磁性の赤トナーは該
部分へ移行しそこに付着する。

すなわち第２現像器１６による現像においては、感光体
上の画像形成部分１０１で通常の反転現像が行われ、こ
れと同時にトナー分離部分１０２に混入赤トナーが選択
的に分離付着せしめられる。

こうして感光体画像形成部１０１に付着したトナーは転
写チャージ中１７の作用で送られてきた転写材に転写さ
れる。しかし部分１０２に付着した混入トナーＴｃ　′
は感光体ドラムＩＯの全幅の長さを持つクリーニング装
置１８により部分１０２から除去され回収される。

感光体ドラム１０の表面各部はクリーニング装置１８を
通過したのちイレーサーランプ１９により感光体の全幅
にわたって除電され、再び第１帯電チヤージヤ１１およ
びサイドチャージャ１１０に臨む。

このように前記実施例によると、第２現像器１６に混入
した赤トナーはトナー分離部分１０２に付着せしめられ
、別途回収手段を要することなく、既に設けられている
クリーニング装置１８によってそこから除去回収される
。

なお本発明は前記実施例に限定されるものではなく、他
にも様々の態様で実施することができる。

例えば前記実施例におけるトナー分離部分１０２を含む
感光体ドラム１０に代えて、第５図および第６図に示す
ようなドラム１０’を採用することができる。ドラム１
０’は感光体部分１００およびこれに連設されたトナー
分離ドラム２００とから成っている。感光体部分１００
は必要画像幅を確保する長さＷｌを有し、トナー分離ド
ラム２００は前記実施例におけるトナー分離部分に相当
する長さＷ２を備えている。

ドラム１０’の一部を拡大して示す第６図から判るよう
に、分離ドラム２００はアルミニウム製であり、感光体
部分１００の感光層１００ａを被せたアルミニウムベー
ス１００ｂとは絶縁部材３００によって電気的に絶縁さ
れている。そして、感光体部分のアルミニウムベースは
接地されているが、分離ドラム２００にはバイアス電圧
ｖ０〔例えば−４８０（Ｖ））が印加されている。この
電圧■。は前記実施例において感光体上のトナー分離部
１０２に帯電チャージャ１１０によって印加される電圧
■。、′に相当するものである。従ってこの実施例では
前記実施例におけるようなサイドチャージャ１１０は不
要である。感光体部分１００、絶縁部材３００、分離ド
ラム２００の外径はドラム１０’の表面が均一になるよ
うに選択されており、これによってクリーニング装置１
８による均一なりリーニングが可能となっている。

また、この実施例ではイレーサーランプ１９の長さは感
光体部分１００の幅だけあればよいことは当然である。

なお分離ドラム２００としてはアルミニウム製ドラムの
上に薄い絶縁性のコーティングを施してもよい。

前記実施例では赤トナーおよび黒トナーの双方に同一の
負帯電用荷電制御剤が使用されているが、本発明では要
するに第２現像器に第１トナーが混入しても該第１トナ
ーの極性が反転しなければよいのであるから、その条件
さえ満たされるならば、前記実施例のように必ずしも同
一の負帯電用荷電制御剤を使用する必要はない。

さらに、前記実施例では黒トナーは磁性トナーであるが
、第２現像器に混入する第１トナーを選択的に分離でき
る静電コントラストを得ることができるものであれば、
必ずしも磁性トナーである必要はない。

また、いずれにしても、感光体の画像形成部分の表面電
位、現像バイアス電圧、トナー分離部分ないしトナー分
離ドラムの電位等の電位は、前記それぞれの実施例にお
けるものに限定される必要はなく、本発明の目的を達成
し、効果を奏し得る範囲で様々に選択できる。

〔発明の効果〕

本発明によると、感光体の画像形成部分に形成された第
１の静電潜像を第１現像器により第１トナーにて現像し
、さらに該画像形成部分に形成された第２の静電潜像を
第２現像器により第２トナーにて現像し、ついで該画像
形成部分上のトナー画像を転写材上に転写する二色画像
形成方法であって、 ■トナー選択の許容幅が広い、 ■混入トナーの除外にあたってトナーの飛散が少ない、 ■現像器にバイアスロールを設ける必要がなく、それだ
け小型の現像器を採用できる、 ■分離トナーを回収するための手段を別途新たに設ける
必要がない、 方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法を取り入れたプリンタに
おける感光体ドラムおよびその周囲の部分の概略断面図
、第２図は感光体ドラムに対する第１帯電チヤージヤ等
の寸法関係を示す説明図、第３図は感光体表面に二色ト
ナー像を形成するとともに、第２現像器に混入した第１
トナーを除去するための工程説明図、第４図は非磁性赤
トナーと磁性黒トナーに関して、トナー分離体へのトナ
ー付着量およびトナー分離体へトナーを移動させる静電
コントラストとの関係を示すグラフ、第５図は他の実施
例における感光体およびこれに連設されるトナー分離体
の概略正面図、第６図は第５図に示すドラムの一部拡大
断面図であり、第７図は従来プリンタにおける感光体ド
ラムとその周囲部分の概略断面図、第８図は第７図に示
すプリンタにおける二色トナー像形成の工程説明図であ
る。 １０・・・感光体ドラム、 １０１・・・画像形成部分、 １０２・・・トナー分離部分、 １０′・・・ドラム、 １００・・・感光体部分、 ２００・・・トナー分離ドラム、 １１・・・第１帯電チヤージヤ、 １２・・・第１露光、 １３・・・第１現像器、 １４・・・第２帯電チヤージヤ、 １５・・・第２露光、 １６・・・第２現像器。 第１図 出　願　人　ミノルタカメラ株式会社 １６・・・第２現像器 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光体の画像形成部分に形成された第１の静電潜
   像を第１現像器により第１トナーにて現像し、さらに該
   画像形成部分に形成された第２の静電潜像を第２現像器
   により第２トナーにて現像し、ついで該画像形成部分上
   のトナー画像を転写材上に転写する二色画像形成方法に
   おいて、前記感光体画像形成部分の隣に該部分とともに
   駆動されるトナー分離体を設け、前記第２現像器を前記
   画像形成部分およびトナー分離体の双方に臨むように形
   成し、配置するとともに、前記第１および第２トナーと
   して、前記第１トナーの方が前記第２トナーよりも現像
   開始に必要な電圧が低くて済むものを使用するとともに
   前記第１トナーが前記第２現像器に混入したとき、該第
   ２現像器において両トナーが同極性に帯電するものを使
   用し、前記第２現像器による現像中に、前記第２トナー
   は前記トナー分離体に付着しないかまたは付着しにくい
   が、前記混入第１トナーは前記トナー分離体に付着する
   ように、前記トナー分離体表面電位を前記第２現像器に
   おける現像バイアス電圧より低く制御することを特徴と
   する二色画像形成方法。