JPH0263226B2

JPH0263226B2 -

Info

Publication number: JPH0263226B2
Application number: JP59071888A
Authority: JP
Inventors: Hisafumi Shoji; Satoru Haneda; Seiichiro Hiratsuka
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1984-04-12
Filing date: 1984-04-12
Publication date: 1990-12-27
Also published as: JPS60216360A

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、帯電工程と像形成体に潜像
を形成する工程と二成分現像剤を収納した現像装
置に交流成分を有する電界を印加して非接触現像
を行う工程を繰り返し、像形成体上にトナー像を
重ね合わせ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イルターで分解し、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、この静電像を色フイルターに対応し
たイエロー、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つ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つて記録紙上
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り、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、最後に記録紙に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
電界の作用によつて後の現像剤搬送担体に逆転移
したり、先に形成されたトナー像が乱されたりす
ることが起り易く、そのためにカラー画像の鮮明
な再現がなされなくなつたり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
して現像剤搬送担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
かぶりが生じ易くなり、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、かぶりを生ぜしめずに逆
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りする
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、帯電工程と像形成体に潜像を形成す
る工程と二成分現像剤を収納した現像装置に交流
成分を有する電界を印加して非接触現像を行う工
程を繰り返し、像形成体上にトナー像を重ね合わ
せる画像形成方法において、前記現像装置に印加
する電界の交流成分の波形を前の工程ほど高調波
成分を有するものとしたことを特徴とする画像形
成方法にあり、この構成によつて上記目的を達成
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、すなわち、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
像工程ほど高調波成分を多く含むパルス波形に近
いものとなつており、後段の現像工程ほど高調波
成分の少ない基本波形に近いものとなつている。一般に、一定の周期をもつ電界は _∞ 〓ⁿ⁼¹ A_osin（nωt＋_o）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、A_o，_oはそれぞれ第ｎ調波の
振幅と初期位相である。上記の電界中に置かれた
トナーには ω＝１／Ｔ∫^T _O｛_∞ 〓ⁿ⁼¹ A_osin（nωt＋_o）｝²dt に比例した振動のエネルギーが与えられる。した
がつて、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
成分の少な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
り、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、本発明を図面によつて説明する。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〜
３Ｃはそれぞれ多針電極２Ａ〜２Ｃによつて形成
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〜３Ｃには第２図に
示したような構成のものが用いられる。４Ａ〜４
Ｃは現像装置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
バイアス電圧を印加して、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，２
Ｃによる静電潜像の形成が支障なく行われるよう
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〜３Ｃ等によつて像形成体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
示していな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な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
あり、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〜３Ｃについて説
明すると、３１はアルミニウムやステンレス鋼の
ような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４Ａ〜４Ｃからバイアス電圧
が印加されることにより、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より、磁
石体３２の磁力によつて現像剤溜り３３から現像
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つて反時計方向に
移動するようになる。このように搬送される現像
剤は、層厚規制ブレード３４によつてその搬送量
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
ブレード３５によつて現像スリーブ３１の表面か
ら除かれて現像剤溜り３３に還元され、現像剤溜
り３３の現像剤は、撹拌翼３６によつて撹拌され
て、トナーホツパー３７からトナー補給ローラ３
８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、イエローと云つたトナーが用いられ、したが
つて、最後に例えば現像装置３Ｃによつて現像が
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４Ａ〜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
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ｂ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
よつて、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り、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に逆転移したり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、互いに矛盾するかぶりと逆
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〜３Ｃのいずれか一つが現像を行
うときは、他の現像装置の現像スリーブ３１には
バイアス電圧の印加が行われないことは勿論であ
り、また、他の現像装置の現像スリーブ３１や磁
石体３２の回転も行われない。以上述べた本発明の方法において、現像装置３
Ａ〜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１の表面に接触させ
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ヤンピング現像条件
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
より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10〜2000μmの範囲とし、従つて、層
厚規制ブレード３４によつて規制する現像剤層の
層厚をそれより薄くすることが好ましい。この現
像域の間隙を狭くし過ぎると、現像剤層の厚さを
極めて薄くしなければならず、それでは均一な層
厚が得られなくなり、したがつて現像域に安定し
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１の間で
放電し易くなつて現像剤を損傷したり、トナー粒
子を飛散させたりし易くなる。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10⁸Ωcm以上の絶縁性磁性キヤリヤ粒子とトナ
ー粒子から成る二成分現像剤が好ましい。このよ
うなキヤリヤ粒子としては、磁性体粒子の表面に
樹脂被膜を形成したキヤ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ヤリヤ粒子が用
いられる。なお、絶縁性粒子の抵抗率は、粒子を
0.5cm²の断面積を有する容器に入れて１mm程度の
厚さにタツピングした後、詰められた粒子上に１
Kg／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
電流値を読み取つて求められる値である。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
20μm以下、特に１〜10μmであることが好まし
く、キヤ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
オムニコンアルフア（ボシユロム社製）で測定さ
れる。このトナー粒子の平均粒径が小さくなり過
ぎると、トナー粒子１個の摩擦による帯電量が小
さくなるのと相対的にフアンデルワールス力が大
きくなつて、凝集し易くなつたり、分離飛翔しに
くくなつたりするし、反対に平均粒径が大きくな
り過ぎると、重畳に対する帯電量が減少して飛翔
制御がしにくくなつたり、解像力が低下するよう
になる。また、キヤリヤ粒子の平均粒径が小さく
なり過ぎると、磁石体３２の磁力によつて吸着さ
れる力が弱くなるのに対して電気的なクーロン力
やフアンデルワールス力が強くなり、そのために
キヤリヤ粒子がトナー粒子と共に像形成体１の表
面に移行し易くなるし、反対に平均粒径が大きく
なり過ぎると現像スリーブ３１上に形成される現
像剤層が粗雑になつて、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り、現像
スリーブ３１に印加する電圧のブレークダウンや
放電も起り易くなる結果、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
より一様に帯電された像形成体１の表面に図示し
ていない露光手段によつて像露光１１を入射され
ることによつて行われ、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。すなわち、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を素通りして２回転目に入り、
そこで再び帯電極１０や像露光１１によつて静電
潜像を形成され、その静電潜像が今度は現像装置
３Ｂによつて現像され、それによつて形成された
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
であり、第１図と同一符号は同一の機能部材を示
している。なお、像露光１１を入射する露光手段
にレーザビームスキヤ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こともある。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
りさせることになる。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なくてもよい。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ｂに示す
ような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または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
たり、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
ても非接触ジヤ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。この方法によれば、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つて、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120mmで、矢印方向に120mm／
sec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400V，−500V，
600Vのドツト構成の静電潜像を形成する。現像
装置３Ａ〜３Ｃはいずれも、現像スリーブ３１が
直径30mmの非磁性ステンレス鋼から成り、周速
120mm／sec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800rpm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0.8mmとする。現像装置３Ａ
〜３Ｃにはいずれも二成分現像剤を用いる。キヤ
リヤはフエ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20〜40μm
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を
10〜20μmに分級したものであり、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、３Ｃ用はイエロートナーである。キヤリヤと
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−
15μC／ｇ、シアントナーが20μC／ｇ、イエロー
トナーが−20μC／ｇであつた。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
録を行つた。なお、現像は現像装置３Ａ，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３Ａ〜３Ｃについてそれぞれ第３図のａ
〜ｃの波形とした。

【表】る。
得られたカラー画像は、No.，，のいずれ
の場合も、像乱れや混色のない鮮明なものであ
り、多数枚の記録を行つた場合も色再現性が変わ
ることはなかつた。この実施例では各現像装置３Ａ〜３Ｃ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180mm／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600Vとし、
像露光１１はHe−Neレーザを用いたレーザスキ
ヤナによつて行う。現像装置３Ａ，３Ｂの現像ス
リーブ３１はいずれも直径が30mmであり、現像時
には周速180mm／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
の磁束密度を与える６極の磁極を有して600rpm
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
する露光部の電位は０〜50V、非画像部に対応す
る未露光部の電位は550〜600Vであつた。現像装
置３Ａ，３Ｂにはいずれも二成分現像剤を用い
る。キヤリヤは実施例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。キヤリ
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20μC／ｇの帯電量を
もつた。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
を行つた。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現像装置３Ａ，３Ｂにつ
いてそれぞれ第３図のａ，ｃの波形とした。

〔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
Ａ〜３Ｃ……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。

Claims

【特許請求の範囲】

１帯電工程と像形成体に潜像を形成する工程と
二成分現像剤を収納した現像装置に交流成分を有
する電界を印加して非接触現像を行う工程を繰り
返し、像形成体上にトナー像を重ね合わせる画像
形成方法において、前記現像装置に印加する電界
の交流成分の波形を前の工程ほど高調波成分を有
するものとしたことを特徴とする画像形成方法。