JPH03210577A - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、静電潜像を利用して複数のトナー像を形成
する複写機やプリンタ等の画像形成装置に係り、特に、
潜像担持体上に既に形成されているトナー像を乱すこと
なく、画像品質を良好に保つようにした画像形成装置の
改良に関する。

［従来の技術］ 従来、電子写真法を利用したこの種の画像形成装置が種
々提供されている。

このような画像形成装置としては、例えば潜像契約手段
、潜像担持体、現像手段、転写手段からなる単色ユニッ
トをｎ色分用意して、各々のユニットを転写シートが移
動することにより、単色画像が順次転写されて、最終的
にカラー画像が得られる所謂順次転写法を応用したもの
が知られている。

この種の装置にあっては、画像形成速度が単色画像の形
成速度と同等にすることが可能であるが、装置が極めて
大型化するという問題がある。一方、装置の小型化の観
点から、−個の潜像担持体とこの潜像担持体に圧接した
転写ドラムを用いて、潜像形成、現像、転写をｎ色分繰
返す所謂重ね転写法を応用したものが知られているが、
画像形成速度が１／ｎになって遅くなるという問題を有
している。

このような問題を解決する画像形成’ＨＡＭとしては重
ね現像法を応用したものがある（特開昭５５−７３０６
３号公報参照）。これは、二色カラー画像形成装置の例
であって、一つの潜像担持体に、二値若しくは三値の複
数の静電潜像を形成し、これら二値若しくは三値の潜像
を有する潜像担持体の第一潜像を第一現像手段で現像し
た後、引続いて潜像担持体上の第二潜像を第二現像手段
で現像し、最終的に形成されたトナー像を転写シートに
同時に転写させてカラー画像を得るものであり、装置の
小型化と共に画像形成速度も極めて速いので有効である
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような重ね現像法を用いたものにお
いて、二段目以降の現像工程では、先の現像工程により
既に潜像担持体上に担持されたトナー像が二段目以降の
現像手段の現像剤に再度摺接するため、先の現像工程に
て形成されたトナー像が二段目以降の現像工程により著
しく乱れたものになる。従って、重ね現像法を用いた画
像形成装置においては、前段のトナー像を乱すことなく
、如何に後段の現像を実施するかが極めて重要な課題に
なっている。

このような課題を解決する方法としては、後段の現像工
程を一成分非接触現像法によって行うことも考えられる
が、−成分非接触現像法にあっては、画質、特に階調再
現性に劣り、この点からはキャリアとトナーとからなる
二成分系現像剤を用いる現像法、通常磁気ブラシ現像法
を使用せざるを得ない。

このような背景下において、本願発明者らは、二成分系
現像剤を用いた磁気ブラシ現像手段を使用して、鋭意検
討した結果、二成分系現像剤に用いるキャリアの密度が
上記トナー像の乱れに対して重要な因子となっているこ
とを見出し、二段目以降の現像手段で用いられる二成分
系現像剤として、トナーと密度が４．０９／ｘ３ｊＸ下
の磁性キャリアとを混合したものが好ましいことを既に
提供している（特願昭６１−２７２７２９０号）。

すなわち、上述したような二成分系現像剤を使用すれば
、磁性キャリアが低密度であるため、形成される磁気ブ
ラシそのものが柔かく形成されることになり、その分、
磁気ブラシが既に形成されているトナー像を乱す度合は
少なく抑えられるのである。

ところが、二段目以降の現像工程においては、磁性キャ
リアが低密度であることから、必然的に、現像手段にお
ける現像ロールの磁性キャリアに対する拘束力を充分大
きなものに確保することができず、磁性キャリアが現像
ロールの拘束を破って潜像担持体側へ転移してしまうと
いう所謂キャリオーバ現象が発生し易くなり、転移した
キャリアの存在により転写画像中に白抜けが生じたり、
文字画像の周辺が粗れる等画像品質を損うという問題を
生ずる。

この発明は、以上の問題点に着目して為されたものであ
って、既に形成されたトナー像を乱すことなく、上述し
たキャリオーバ現象を有効に回避できるようにした画像
形成装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ すなわち、この発明は、第１図（ａ）に示すように、潜
像相持体１と、この潜像担持体１上に複数の潜像を形成
する潜像契約手段２と、形成された潜像をトナーにより
顕在化する複数の現像手段３（例えば３ａ　、　３ｂ　
）と、各現像手段３で顕像化された複数のトナー像を転
写シート４に同時に転写する転写手段５とを備え、少な
くとも二段目以降の現像手段３ｂにおいてトナーと密度
が４．ＯｇＺ１３以下の磁性キャリアとからなる二成分
系現像剤を用いた画像形成装置を前提とし、少なくとも
二段目以降の現像手段３ｂの現像ニップ部後方部位に補
助磁石部材６を付設し、この補助磁石部材６には前段の
現像手段３ａにて既に形成されたトナー像を静電吸引す
る方向の静電界を弱めるべく補助バイアスｖｂを印加し
たものである。

このような技術的手段において、上記潜像担持体１とし
ては、潜像契約手段２によって潜像を形成し得るもので
あれば感光体、誘電体等適宜選択して差支えなく、その
具体的構成についてもドラム状、ベル１−状を問わない
。

また、潜像契約手段２についても、潜像担持体１上に所
定レベルの電位からなる潜像を形成し得るものであれば
、潜像相持体１表面を予め帯電しておき、画像に対応し
た箇所若しくは非画像部を光若しくはイオンで除電する
もの等適宜選択することができる。

更に、複数の現働手段３については、各潜像に対応して
現像できるものであれば、使用する現像剤（同色を含む
）、現像方式等適宜選択して差支えないが、二段目以降
の現像手段３ｂについては、現像性能を良好に保ち且つ
既に形成されたトナー像の掻き取りを有効に防止すると
いう観点から、少なくとも使用現像剤として、トナーと
密度が４ｇ／１３以下の磁性キャリアを使用することが
必要である。この場合において、上記磁性キャリアとし
ては、ポーラスなキャリア、フェライトキャリア、樹脂
バインダ中に磁性粉を分散させたキャリア等適宜選択す
ることができるが、樹脂バインダ中に磁性粉を分散させ
てなるキャリアは、磁性粉含有層により容易に密度を調
整できる点で好ましい。また、二段目以降の現像手段３
ｂにおいて、既に形成されたトナー像の掻き取りをより
確実に防止するという観点からすれば、現像性能を損わ
ない範囲で潜像担持体に対する現像ロールの相対回転速
度を下げたり、現像ニップ域に対向する現像ロール部位
に反発磁極を配置する等適宜設計変更することが好まし
い。

更にまた、転写手段５としては、静電転写方式や加熱転
写方式を利用したもの等適宜選択して差支えない。

また、上記補助磁石部材６については、キャリオーバ現
象により潜像担持体１側へ移行した磁性キャリアを吸引
する程度の磁界が得られるように、その磁気力や補助磁
石部材６と潜像担持体１との間のギャップを適宜調整す
ることが必要である。

また、補助磁石部材６への補助バイアスｖｂとしては、
既に形成されたトナー像が静電吸引力により補助磁石部
材６側へ移行しない程度に、既に形成されたトナー像と
補助磁石部材６との間の静電界を弱めるものであること
が必要である。また、上記補助磁石部材６としては、現
像手段３と別異に設けても差支えないが、現像手段３の
ハウジング内に補助磁石部材６を組込み、キャリオーバ
した磁性キャリアを効率良く回収するように設δ１する
ことか好ましい。

［作用］ 上述したような技術的手段によれば、二段目以降の現像
工程において、潜像担持体１上の対応する潜像は所定の
色トナーで現像される。

このとき、上記二段目以降の現像工程ではトナーと密度
が４９／ｘ３以下の磁性キャリアとからなる二成分系現
像剤が用いられるため、二段目以降の現像工程において
は、先の現像工程で既に形成されたトナー像と現像剤と
の摺接力が小さく抑えられる。

一方、二段目以降の現像工程においては、第１図（ｂ）
に示すように、使用する磁性キャリアＣが低密度のもの
であり、現像ロール３Ｒによる磁性キャリアＣの拘束力
が弱いため、磁性キャリアＣが潜像担持体１側へ転移す
るキャリオーバ現象が生ずるが、転移した磁性キャリア
Ｃは潜像担持体１から補助磁石部材６側に磁気吸引され
る。この場合において、補助磁石部材６には所定の補助
バイアスｖｂが印加されているので、既成のトナー１１
Ｔを補助磁石部材６側へ静電吸引する方向の静電界Ｓは
弱まり、既成のトナー像が補助磁石部材６に静電吸引さ
れることはない。

［実施例コ 以下、添附図面に示す実施例に基づいてこの発明の詳細
な説明する。

第２図は二色カラー複写機にこの発明を適用した一実施
例を示す説明図である。

同図において、１１は潜像担持体としての感光ドラム、
１２は感光ドラム１１を予め帯電する帯電コロトロン、
１３は第一の潜像を形成するＬＥＤアレイ、１４はプラ
テン１５上の原稿１６を照射する露光ランプ１４ａ、原
稿１６がらの反射光を感光ドラム１１の所定部位へ導く
光路形成用の複数のミラー群１４ｂ及び感光ドラム１１
の所定部位へ原稿１６からの光像を結像する結像レンズ
１４ｃからなる第二潜像形成用の光学結像系、１７は負
極性に帯電される赤色トナーを用いる磁気ブラシ方式の
第一現像器、１８は正極性に帯電される黒色トナーを用
いる磁気ブラシ方式の第二現像器、１９は第二１ｉ！像
器１８の現像ニップ域の後方部位に配設される補助磁石
部材としてのピックアップミール、２０は転写工程前に
感光ドラム１１上のトナー像の帯電特性を均一にする転
写前コロトロン、２１は複写シート２２に感光ドラム１
１上の各色トナー像を転写する転写コロトロン、２３は
転写工程後の複写シート２２を感光ドラム１１から剥離
する剥離用除電コロトロン、２４はクリーニング工程前
に感光ドラム１１の残留電荷を除去する除電コロトロン
、２５は感光ドラム１１上の残留トナーを除去するクリ
ーナ、２６は次の複写サイクル前において感光ドラム１
１上の電荷を完全に除去する除電ランプ、２７は複写シ
ート２２を格納するシート給送トレイ、２８は転写工程
後の複写シート２２にトナー縁を定＠する定着器、２９
は定着工程後の複写済みの複写シート２２を排出収容す
る排出トレイ、３０はシート給送トレイ２７内の複写シ
ート２２を転写部位へ所定のタイミングで送出し、定着
器２８を経て排出トレイ２９へと搬送するシート搬送系
である。

この実施例において、上記感光ドラム１１としては負帯
電型有機感光層を有し、プロセス速度が１６０層／　ｓ
ｅｃのものを用いた。

また、第一現像器１７は、第３図に示すように、ハウジ
ング３１内に、非磁性体で形成された回転スリーブ３２
ａ及びこの回転スリーブ３２ａ内に固定的に配設された
マグネットロール３２ｂからなる現像ロール３２、現像
剤攪拌用のアジテータ３３、攪拌された現像剤を現像ロ
ール３２側へ供給する搬送バドル３４、現像口１ル３２
の周囲に供給される現像剤のトリミングギャップ規制用
のトリミングパー３５並びにトリミングパー３５で掻き
取った現像剤を再度アジテータ３３側へ戻すミキシング
プレート３６を格納したものである。

そして、上記第−現像器１７の各パラメータとしては、
回転スリーブ３２ａ径を５０ａｍ、マグネットロール３
２ｂの磁極を６極非対称型とし、その主極の磁力を６５
０ガウス、感光ドラム１１と現像ロール３２との間のギ
ャップを０．８ｍ＋＋、トリミングギャップを０．６麿
、現像ニップ域に対する主極のセット位置のずれを示す
マグネットセットアングルを＋５°、回転スリーブ３２
ａの速度を４００ａｍ／Ｓｅｃ、現像バイアスｖ１を−
４５０（Ｖ）としたものが用いられる。

そしてまた、この第一現像！１１７の現像剤としては、
スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体３０重量
部と立方体型マグネタイト７０重量部とを溶融混線粉砕
して得た平均粒径８０μｍのキャリア、スチレン−〇−
ブチルメタクリレート共重合体９０重量部と赤色顔料リ
ソールスカルト（ＢＡＳＦ社製）１０重量部とを溶融混
線粉砕優分級して得た平均粒ｌ！１２μｍのトナーから
なるものが用いられる。

更に、第二現像器１８は第一現像器１７と同様な構成を
有しており、第３図に示すように、ハウジング４１内に
、回転スリーブ４２ａ及びマグネットロール４２ｂから
なる現像ロール４２、現像剤攪拌用゛のアジテータ４３
、攪拌された現像剤を現像ロール４２側へ供給する搬送
パドル４４、現像ロール４２の周囲に供給される現像剤
のトリミングギャップ規制用のトリミングパー４５、ド
ーミングバー４５で掻き取った現像剤を再度アジテータ
４３側へ戻すミキシングプレート４６並びにハウジング
４１内に黒色トナーを補給するトナーディスペンスオー
ガ４７を格納したものである。

そして、上記第二現像器１８の各パラメータとしては、
回転スリーブ４２ａ径を５０麿、マグネットロール４２
ｂの磁極を６積算対称反発型としその反発主極の磁力を
１２５０ガウス、感光ドラム１１と現像ロール４２との
闇のギャップを０．８履、トリミングギャップを０．６
履、現像ニップ域に対する主極のセット位置のずれを示
すマグネットセットアングルをｏｏ、回転スリーブ４２
ａの速度を１６０ｊＩＩＩ／５ｅｃ１現像バイアスｖ１
を−２５０（Ｖ）としたものが用いられる。

そしてまた、この第二現像器１８の現像剤としては、平
均粒径１００μｍのフェライトキャリアスチレン−ｎ−
ブチルメタクリレート共重合体９０憂部部とカーボン１
９フ９９重都部と帯電制御剤１重一部とをｙｇｍ混練混
練粉砕機分級得た平均粒径１０μｍのトナーからなるも
のが用いられる。

また、上記ピックアップロール１９は、第３図に示すよ
うに、第二現像器１８のハウジング４１内に格納配置さ
れており、二極対称型の固定マグネット５１を回転スリ
ーブ５２の内部に配設したものであって、回転スリーブ
５２に所定の補助バイアスｖｂを印加したものである。

そして、このピックアップロール１９の各パラメータと
しては、回転スリーブ５２径を２０履、上記固定マグネ
ット５１の主極を６００ガウス、回転スリーブ５２の回
転速度を１６ａｗ／ｓｅｃとしたものが用いられる。尚
、符号５３はピックアップロール１９に捕集されたキャ
リアをピックアップロール１９がら剥離するスクレーパ
である。

次に、この実施例に係る二色カラー複写機の作動につい
て説明する。

先ず、帯電コロトロン１２によって感光ドラム１１の表
面を約−６００（Ｖ）程度に一様に帯電し［第４図（ａ
）］、次いで、ＬＥＤアレイ１３にょって画像情報に応
じた光照射を行い、感光ドラム１１上に第一のネガ潜像
Ｚ１　　（画働部電位約−５０（ｖ）程度）を形成する
［第４図（ｂ）］。この後、適当な現像バイアスＶｌ　
　（この実施例では一４５０ｎ）を第−現像器１７の現
像ロール３２に印加した状態で、上記第一のネガ潜像Ｚ
１を負極性の赤色トナーで現像し、第一のトナー像ＴＩ
　　（この実施例では約−１００（Ｖ））を形成する［
第４図（ｃ）　　コ　。

続いて、上記光学結像系１４によって感光ドラム１１上
に原稿１６の画像に対応した第二のポジ潜像Ｚ２　　（
この実施例では、画像部電位−５５０（Ｖ）、非画像部
電位−１５０（Ｖ））を形成した［第４図（ｄ）］Ｉ、
適当な現像バイアスｖ２　（この実施例では−２５０（
Ｖ））を第二現像１１８の現像ロール４２に印加した状
態で、第二のポジ潜像ｚ２を正極性の黒色トナーで現像
し、第二のトナー像Ｔ２を形成する［第４図（ｅ）　］
。

この後、感光ドラム１１上の各トナー像ＴＩ。

Ｔ２の極性を転写前コロトロン２０で揃えた後、転写コ
ロトロン２１により複写シート２２に各トナー像ＴＩ　
、Ｔ２を転写し、所定の定着工程を経て複写シート２２
に各トナー像１　、Ｔ２を定着する。

このような動作過程において、第二現像工程の後工程と
してピックアップロール１９によるキャリア捕集工程が
行われる。

今、第３図に示すピックアップロール１９と感光ドラム
１１との闇のギャップδを０．２，０゜４．０．６　（
履）に設定し、上記補助バイアスＶｔ１２００．１００
．Ｏ，−１００，−２００（Ｖ）と変化させて、複写画
像上のキャリアの付着量及び第一トナー像のピックアッ
プロール１９への転移量を調べたところ、以下の表で示
すような結果が得られた。尚、同表において、上記複写
画像上のキャリアの付１！については、付着量の少ない
良好なものから順にグレード付番ブを１ないし５で示し
、また、第一トナー像のピックアップロール１９への転
移−については、目視による判定において転移ありを×
、若干転移ありを△、転移なしを○で示す。

表 この表によれば、第一トナー像をほとんど乱すことなく
、第二現像剤のキャリアを効率的に回収し得るものとし
ては、ギャップδが０．２履の場合には補助バイアスｖ
ｂが−２００ｍ程度必要であり、また、ギャップδが０
．４ａｍの場合には補助バイアスｖｂが−１００ｍ程度
必要であり、ギャップδが０．６ｊｗの場合には補助バ
イアスｖｂを適宜選定してもほとんど不可能であること
が理解された。

それゆえ、同表によれば、第一トナー像とピックアップ
ロール１９との間においてピックアップロール１９の磁
界及び補助バイアスｖｂによる静電界が作用する条件下
、具体的には第一トナー像とピックアップロール１９と
の間のギャップδが極端に大きくならない条件下におい
て、補助バイアスｖｂとして、第一トナー像を静電吸引
すべき静電界を弱めるように設定する必要があることが
把握される。すなわち、ギャップδが極めて小さい場合
には、ピックアップロール１９の磁気吸引力が大きくな
るため、補助バイアスｖｂとしては、第一トナー像の静
電吸引力が負に作用する静電界を形成することが必要で
あり、ギャップδがある程度大きい場合には、ピックア
ップロール１９の磁気吸引力自体で第一トナーを吸引す
る程度まで大きくはならないので、補助バイアスｖｂと
しては、第一トナー像とピックアップロール１９との間
の静電界を略Ｏに形成すればよいのである。

［発明の効果１ 以上説明してきたように、請求項コないし３記載の画像
形成装置によれば、二段目以時の現像工程において、既
成のトナー像と磁気ブラシ形成用現像剤との摺接力を小
さく抑え、しかも、既成のトナー像との間の静電界を弱
めながら、潜像担持体側へ転移した低密度磁性キャリア
を補助磁石部材に磁気吸着さぜるようにしたので、既成
のトナー像を乱すことなく、キャリオーバ現象に基づく
画質劣化を回避でき、良好な画像を得ることができる。

また、請求項２＆！載の画像形成装置によれば、補助磁
石部材に磁気吸着した磁性キャリアを現像手段内に回収
することができるので、磁性キャリアを無駄に消費する
事態を防止することができる。

更に、請求項３記載の画像形成装置によれば、各潜像を
ポジ潜像とネガ潜像とに区別して形成し、各現像手段に
よって互いに異なる極性のトナーにて対応する潜像をポ
ジ若しくはネガ現像するようにしたので、第二の現像工
程において、既成の第一トナー像と第二のトナー像とが
混入し合う事態をも効に回避することができ、その分、
二系統の画像品質をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明に係る画像形成装置の概略構成
を示す説明図、第１図（ｂ）はその作用説明図、第２図
は二色カラー複写機にこの発明を適用した一実施例を示
す説明図、第３図はその要部詳細図、第４図（ａ）ない
しくｅ）は実施例に係る二色カラー複写機の画像形成工
程を示す説明図である。 ［符号の説明］ ｖｂ・・・補助バイアス ト・・潜像相持体 ２・・・潜像契約手段 ３　（３ａ　、　３ｂ　）・・・現像手段４・・・転写
シート ５・・・転写手段 ６・・・補助磁石部材 １１・・・感光ドラム（潜像担持体） １２・・・帯電コロトロン（潜像契約手段）１３・・・
ＬＥＤアレイ（潜像契約手段）１４・・・光学結像系（
潜像契約手段）１７・・・第一現像器（現像手段） １８・・・第二現像器（現像手段） １９・・・ピックアップロール（補助磁石部材）２１・
・・転写コロトロン（転写手段）２２・・・複写シート
（転写シート）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）潜像担持体（１）と、この潜像担持体（１）上に複
   数の画像を形成する潜像契約手段（２）と、形成された
   潜像をトナーにより顕在化する複数の現像手段（３；３
   ａ、３ｂ）と、各現像手段（３；３ａ、３ｂ）で顕像化
   された複数のトナー像を転写シート（４）に同時に転写
   する転写手段（５）とを備え、少なくとも二段目以降の
   現像手段（３；３ｂ）においてトナーと密度が４．０ｇ
   ／ｃｍ＾３以下の磁性キャリアとからなる二成分系現像
   剤を用いた画像形成装置において、少なくとも二段目以
   降の現像手段（３；３ｂ）の現像ニップ部後方部位には
   潜像担持体（１）から離間する補助磁石部材（６）を配
   設し、 この補助磁石部材（６）には前段の現像手段（３；３ａ
   ）にて既に形成されたトナー像を静電吸引する方向の静
   電界を弱めるべく補助バイアス（Ｖｂ）を印加したこと
   を特徴とする画像形成装置。 ２）請求項１記載のものにおいて、補助磁石部材（６）
   が対応する現像手段（３；３ｂ）のハウジング内に組込
   まれていることを特徴とする画像形成装置。 ３）二系統の画像を形成する請求項１記載のものにおい
   て、二つの画像の一方がポジ潜像で、他方がネガ潜像で
   あり、二つの現像手段（３；３ａ、３ｂ）は互いに異な
   る極性のトナーにて対応する画像をポジ若しくはネガ現
   像するものであることを特徴とする画像形成装置。