JPH065405B2 - 多色記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

(a) 産業上の利用分野 本発明は電子写真記録方式、又は静電記録方式による多
色記録装置に係り、特に長期にわたり混色がなく鮮明な
多色記録を安定して得られる多色記録装置に関するもの
である。 近年情報の多様化に伴って記録情報のカラー化が要求さ
れつつあり、電子写真記録及び静電記録なども例外では
なく、多色記録のための種々の装置及び方式が提案され
ている。 電子写真記録は感光体層を有する潜像形成媒体に電荷を
一様帯電し、この感光体層を所望とする像に応じて露光
することにより静電潜像を形成するものであり、いま一
つの静電記録は誘電体層を有する潜像形成媒体に電荷を
一様帯電した後、ピン電極による放電により電荷を除
去、或いは単に誘電体層上にピン電極による放電によっ
て電荷を付加して静電潜像を形成するものである。 これらの何れの方式も静電潜像を形成した後は、その潜
像を現像器により現像してトナー像となし、該トナー像
を記録用紙に転写する。従って潜像形成媒体面に対して
潜像形成手段と現像手段を多段に設け、各現像において
色別のトナー像を形成することにより、多色記録を得る
ことができる。 しかし上記多色記録においては、兎角、先の現像工程に
用いられた現像剤中のトナーが次の現像工程の現像剤中
に混じり込み、該次の現像工程で形成されたトナー像が
混色となる問題や他のトナーが混合されることによる現
像剤の劣化が生じ易く、このような問題を確実に排除す
ることが要望されている。 (b) 従来の技術 第２図(a)は電子写真記録方式による従来の多色記録装
置を、簡単に説明するために適用した２色記録装置の概
略構成図を示す。又、第２図(b)〜(g)は第２図(a)の２
色記録装置により２色記録を行う各記録プロセスにおけ
る潜像形成媒体上の電位状態を示す図である。 これら構成図及び電位状態図で示されるように、従来の
記録装置においては、先ずセレン(Se)等の感光体層が形
成された潜像性媒体、即ち感光ドラム１面上に、初期帯
電器２により第２図(b)に示す如く初期帯電電位レベルV
sに均一に全面帯電（正極性帯電）させる。 次にかかる感光ドラム１面上に、例えばHe-Neなどのガ
スレーザ、或いは半導体レーザ等を用いたレーザ走査光
学系からなる第１露光部３により、第１の色画像に対応
するネガ露光を行って第２図(c)に示す如く前記感光ド
ラム１面上の露光部分の帯電電位を略0Vにまで減衰させ
た第１の潜像21を形成する。 次に該第１の潜像21を例えば正極性の赤色トナーとキャ
リアとを混合した２成分磁気ブラシ現像剤を用いた第１
現像器４により磁気ブラシ反転現像を行って、第２図
(d)に示すように第１の赤色トナー像22を形成する。 しかる後、再帯電器５により前記第１の赤色トナー像22
部の電位Vtを、第２図(e)に示すように感光ドラム１面
の背景電位Vsと略同電位となるように再帯電を行う。こ
のプロセスは次の現像工程において既に形成された第１
の赤色トナー像22部に次の異なった色のトナーが付着す
ることを防止するためである。 次に再帯電を施した感光ドラム１面上にHe-Neガスレー
ザ、或いは半導体レーザ等を用いたレーザ走査光学系か
らなる第２露光部６により、第２の色画像に対応するネ
ガ露光を行って、第２図(f)に示す如く前記感光ドラム
１面上の露光部分の帯電電位を、略0Vにまで減衰させた
第２の潜像23を形成する。 その後、該第２の潜像23を例えば正極性の黒色トナーと
キャリアとを混合した２成分磁気ブラシ現像剤を用いた
第２現像器７により磁気ブラシ反転現像を行って、第２
図(g)に示すように第２の黒色トナー像24を形成する。 かくして前記感光ドラム１面上に形成された赤，黒，２
色のトナー像22,24、転写器８により記録用紙13上に一
括して転写され、更に定着部９において熱圧着等により
定着されて２色画像を記録している。一方、前記感光ド
ラム１面上に残留した各トナーはAC除電器10により除電
され、クリーナ11によってクリーニング除去され、更に
その感光ドラム１表面の全電荷を光除電器12により除電
消去して次の記録サイクルに入る。 上記記録装置においては、先の第１現像工程にて既に形
成された第１の赤色トナー像22が、次の第２現像工程に
て破壊されないように、第１，第２現像には、粒径が５
〜100μm，電気抵抗が10¹²〜10¹⁶Ω・cmの磁性のキャリ
アと、10〜20μmの粒径のトナーとを混合した２成分磁
気ブラシ現像剤を用い、第２現像時に、上記現像剤の磁
気ブラシの穂先が感光ドラム１表面に微かに接触する程
度のソフトタッチな現像を行っている。 従って第１現像工程において既に形成された第１の赤色
トナー像22が破壊されて第２現像器７内の現像剤に混入
する問題も著しく改善され、混色のない良好な２色画像
記録を可能にしている。 (c) 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の如き記録装置にあっても長期間に
わたって記録操作を繰り返して行くうちに、第１現像器
４で用いる赤色トナーが第２現像器７内に非常に僅かず
つではあるが徐々に混入し、蓄積されることは阻めな
い。その結果、混入した赤色トナー量が増加すると、共
に正極性を有している黒色トナーと、混入した赤色トナ
ーは、一緒になって現像されることになり、第２現像工
程により形成された第２の黒色トナー像24が混色化さ
れ、良好な２色画像記録が得られなくなる不都合があっ
た。 そこで上記の如き混色記録の発生を防止するため、本発
明者等は第２現像器内に混入したトナーを、摩擦帯電系
列の違いを利用して分離する方法を既に特開昭58-10517
3号公報により提案している。 即ち、上記方法は第１現像と第２現像に第２図(h)に示
す摩擦帯電系列を有す第１キャリア31及び第１トナー32
と、第２キャリア33及び第２トナー34を用いている。上
記第１トナー32及び第２トナー34は、それぞれの現像器
4,7内において第１キャリア31及び第２キャリア33と摩
擦して正極性に帯電し、例えば第２現像器７内に混入し
てきた正極性の第１トナー32は、現像ローラ上を搬送し
ている間に第２キャリア33と接触摩擦して負極性に反転
する。 その結果、混入した該第１トナー32は、正極性の第２ト
ナー34と静電的に結合し、該現像器７内の第２キャリア
33との付着力が低下することから静電的に結合した第２
トナー34と共に現像ローラ表面より飛散させて、混入し
た該第１トナー32の分離を容易化している。かかる分離
法によると混入トナーが第２現像器内に蓄積されないた
め、長期にわたり記録操作を繰り返しても混色のない良
好な２色画像記録を安定に行うことを可能にしている。 しかしその反面、上記した混入トナーの分離法において
は、各現像器にそれぞれ摩擦帯電準位の異なるキャリア
を用いているため、現像器の配置数に比例して摩擦帯電
特性の異なる複数種類のキャリアを用意する必要があ
る。又これらのキャリアは、これと組合わせる各トナー
を所定の極性に帯電させ、かつ混入したトナーの帯電極
性を摩擦反転させる静電特性を兼備させなければなら
ず、そのような複数種類のキャリアを作成することは容
易でないといった欠点があった。 本発明は上記従来の実情に鑑み、複数の現像器の内の第
２現像器以後の各現像器内に、混入トナーと接触摩擦す
ることにより該混入トナーの極性を負極性に反転、又は
その帯電電荷量を減衰させ、混入トナーを容易に、且つ
効率良く分離するトナー分離ローラを設けた構成とし、
長期間にわたり混色ない良好な多色画像記録を安定して
行うことができる新規な多色記録装置を提供することを
目的とするものである。 (d) 問題点を解決するための手段 上記した本発明の目的は、潜像形成媒体の周囲に、それ
ぞれ色別のトナーとキャリアからなる現像剤と現像ロー
ラとを備えた複数の現像器と、該複数の現像器により潜
剤形成媒体上に順に形成された多色トナー像を記録用紙
に転写する転写手段と、該潜像形成媒体上の残留トナー
を除去するクリーニング手段とを備えた多色記録装置に
おいて、上記複数の現像器内の各キャリアの摩擦帯電特
性は共通であり、各色別のトナーは前記キャリアよりも
用いる現像器の順にそれぞれ高くなる摩擦帯電準位を有
し、かつ第２現像器以後の各現像器内の現像ローラに隣
接して、混入したトナーの極性反転、又は帯電電荷量を
減衰させる摩擦帯電準位が前記混入トナーより高く、第
２現像器内のトナーよりも低い摩擦帯電層を被覆して成
る混入トナー分離ローラを設けた構成、又、上記混入ト
ナー分離ローラに被覆された摩擦帯電層の表面が微小な
凹凸を有している構成の本発明による多色記録装置によ
って達成される。 (e) 作用 即ち、本発明においては、例えば、各現像器に用いられ
る現像剤を構成するキャリアと、第１の現像器に用いら
れる現像剤を構成する第１トナーと、第２の現像器内の
現像ローラに隣接配置した混入トナー分離ローラに被覆
した摩擦帯電層と、該第２の現像器に用いられる現像剤
を構成する第２トナーとの摩擦帯電準位を、前記キャリ
アよりこの順に大きくした帯電特性を有しているので、
キャリアと摩擦して正極性に帯電し、かつ第２現像器内
に混入してきた第１トナーのみが混入トナー分離ローラ
に被覆した摩擦帯電層と摩擦して負極性に反転されて正
極性の第２トナーと静電的に結合し、該第２トナーと付
着するキャリアの付着力を低下させるか、又はその帯電
電荷量を減衰せしめる。 この場合、混入トナー分離ローラの外周面に施した摩擦
帯電層の表面を、例えばトナーよりも微小な凹凸面にし
て現像剤との接触面積を大きくしているので、その凹凸
面に対する混入トナーの接触頻度及び接触確率が増大
し、該混入トナーの極性反転、又は帯電電荷量の減衰が
より効果的に行われるようになる。 従って、前記混入した第１トナーは静電的に結合された
第２トナーと共に前記混入トナー分離ローラ上での搬送
に伴う回転遠心力により飛散分離することが可能とな
り、長期間にわたり記録操作を繰り返しても、混色のな
い良好な多色画像記録を安定に、かつ効率良く行うこと
ができる。 なお、第２トナーは混入トナー分離ローラに被覆した摩
擦帯電層と摩擦しても、その摩擦帯電準位が該摩擦帯電
層よりも高い準位にあるので極性反転が生じる恐れはな
い。 更に、各色別のトナーと組合わせて用いるキャリアはト
ナーに対する摩擦帯電特性を満たされればよいので、摩
擦帯電準位の共通なキャリアを適用でき、そのキャリア
の作成が容易となる。 (f) 実施例 以下図面を用いて本発明に係る多色記録装置の一実施例
を説明を簡単にするために、前記第２図(a)に示す２色
記録装置に適用した場合の例により詳細に説明する。 先ず、本発明に係る記録装置の第１現像器の構成は従来
と同様であり、本発明の特徴とする第２現像器41の一実
施例を第１図(a)の要部断面図により示す。即ち、同図
において42は現像ローラ、43は現像剤供給ローラ、44は
混入トナー分離ローラ、45,46は掻き取り板、47,48,49
は仕切板である。 現像ローラ42及び現像剤供給ローラ43は共に、例えばア
ルミニウム（Al）等からなる非磁性スリーブ42a,43aの
内部に磁気ローラ42b,43bが設けられたものであり、本
実施例では磁気ローラ42bを回転させることにより現像
剤を非磁性スリーブ42a上を介して感光ドラム１側へ搬
送させるものである。 又、これら現像ローラ42及び現像剤供給ローラ43に近接
して、外周面に微小な凹凸表面を有する混入トナー（本
実施例では第１赤色トナー32）よりも高い摩擦帯電準位
の摩擦帯電層44cが被覆されたアルミニウム（Al）等か
らなる非磁性スリーブ44aと内部に磁気ローラ44bが設け
られた混入トナー分離ローラ44が配設されている。 上記混入トナー分離ローラ44の摩擦帯電層44cと第１現
像、第２現像に用いる第１キャリア31及び第１赤色トナ
ー32と第２キャリア33及び第２黒色トナー34との摩擦帯
電準位の関係を第１図(b)の摩擦帯電系列図に示すよう
に定める。 尚、上記２色記録装置の第１現像器４及び第２現像器７
に用いられ各現像剤中の第１キャリア31と第２キャリア
33は、共に粒径が５〜100μm，電気抵抗が10¹²〜10¹⁶Ω
・cmの磁性粉体から成る同一のものを用いる。また第１
赤色トナー32と第２黒色トナー34は、共に粒径が10〜20
μmで非磁性および絶縁性の粉体から成っており、更に
これら第１，第２キャリア31,33と第１赤色トナー32及
び第２黒色トナー34、更に混入トナー分離ローラ44に施
した摩擦帯電層44cの摩擦帯電準位は帯電量制御材等の
添加量を制御することによって前記第１図(b)の摩擦帯
電系列図に示す順序に容易に配列することができる。 次に上記した摩擦帯電系列を有する第１，第２磁性キャ
リア31,33と第１赤色トナー32及び第２黒色トナー34、
更に混入トナー分離ローラ44を備えた第２現像器41前記
第２図(a)に示す２色記録装置に適用した場合の例によ
り説明する。 先ず、セレン（Se）系の感光層が形成された潜像系媒
体、即ち感光ドラム１面に初期帯電器２より＋600V程度
の初期帯電電位レベルに均一に帯電させる。次にかかる
感光ドラム１面上に例えば半導体レーザを用いたレーザ
走査光学系による第１露光部３により第１の色画像に対
応するネガ露光を行い、露光部分の電位を約0Vに減衰さ
せた第１の潜像を形成する。 次に該第１の潜像を、例えば正極性の第１赤色トナー32
を含む第１現像剤を用い、かつ＋400Vの直流電圧、又は
周波数：１KHz，電圧：1.5KVpp，オフセット電圧：＋40
0Vの交流電圧を印加した第１現像器４により磁気ブラシ
反転現像を行って第１の赤色トナー像を形成する。 しかる後、再帯電器５により前記第１の赤色トナー像部
の電位を、感光ドラム１面の背景電位レベルと略同電位
レベルになるように再帯電を行う。次にかかる感光ドラ
ム１面上に同じく半導体レーザを用いたレーザ走査光学
系による第２露光部６により第２の色画像に対応するネ
ガ露光を行い、露光部分の電位を約0Vに減衰させた第２
の潜像を形成する。 その後、該第２の潜像を、例えば正極性の第２黒色トナ
ー34を含む第２現像剤を用い、かつ＋400Vの直流電圧、
又は周波数：１KHz，電圧：1.5KVpp，オフセット電圧：
＋400Vの交流電圧を印加した本発明の特徴とする第２現
像器41により磁気ブラシ反転現象を行って第２の黒色ト
ナー像を形成する。 しかる後、前記感光ドラム１面上に形成された赤，黒，
２色のトナー像を、転写器８により記録用紙13上に一括
して転写し、更に定着部９において熱圧着等により定着
することにより２色画像を記録することができる。 この２色記録装置においては、第２現像器41内に第１現
像器４で用いる第１赤色トナー32が混入することがあっ
ても、この混入した正極性の第１赤色トナー32は、掻き
取り板45によって現像ローラ42上を搬送する現像剤と共
に、隣の混入トナー分離ローラ44の摩擦帯電層44c上に
移送される。この移送中において微小な凹凸表面により
接触面積を大きくしてなる摩擦帯電層44cとの摩擦帯電
により効率良くその極性が負極性に反転するか、又はそ
の帯電電荷量が略零レベルに減衰される。 その結果、負極性に反転した混入第１赤色トナー32は、
第２黒色トナー34と静電的に結合した状態となり、第２
キャリア33との付着力が低下する。このため第２黒色ト
ナー34と静電的に結合した状態の第１赤色トナー32、或
いは帯電電荷量が大きく減衰した第１赤色トナー32は現
像剤中から飛散し易くなる。 従って上記第１赤色トナー32は磁気ローラ44bの回転に
よって生じる穂先の回転運動によって混入トナー分離ロ
ーラ44表面から遠心力により飛散され、仕切板48により
仕切られた混入トナー分離ローラ44直下の領域内に容易
に分離収容することができる。 一方その他の現像剤は、その後掻き取り板46によって現
像剤供給ローラ４３上に移送され、再び現像ローラ42へ
供給されることになるので、長期間にわたって記録操作
を繰り返しても混色のない良好な２色画像記録を安定し
て行うことが可能となる。 尚、以上の実施例では説明を簡単にするために２色記録
装置に適用した場合の例について説明したが、本発明の
本質はこの例に限定されるものではなく、多色記録装置
に適用可能なことは勿論である。 即ち、第３図は３色記録装置に本発明を適用した場合の
キャリア、各トナー及び第２現像器と第３現像器に適用
するトナー分離ローラの極性反転層の摩擦帯電系列の一
実施例を示す図である。 本実施例では第１，第２及び第３の各現像器に用いられ
る現像剤中のキャリアは、共に同一の摩擦帯電特性を有
しており、第１現像器では前記共通のキャリア51と第１
のトナー52からなる現像剤、第２現像器では同じく共通
キャリア51と第２のトナー53からなる現像剤、更に第３
現像器では同じく共通のキャリア51と第３のトナー54か
らなる現像剤をそれぞれ用いる。これら各トナー及びキ
ャリアの粒径及び電気抵抗値等は前記２色記録装置によ
る実施例の場合に準ずる。 又、上記第２現像器及び第３現像器には第１図(a)に示
す現像器の構成と同様に、それぞれ現像ローラ及び現像
剤供給ローラと、これらに隣接して混入トナー分離ロー
ラが設けられた構成を有しており、該第２現像器の混入
トナー分離ローラのスリーブ表面には、前記第３図に示
す摩擦帯電準位を有するＡ摩擦帯電層55が被覆され、該
第３現像器のトナー分離ローラのスリーブ表面には、同
じく第３図に示す摩擦帯電準位を有するＢ摩擦帯電層56
が被覆されている。 しかして上記した第１，第２及び第３現像器を例えば感
光ドラム面に沿って前記２色記録装置の構成に準じて順
に各帯電器及び露光手段と共に対向配置した装置構成に
して３色記録を行うようにすれば、第２現像器内に混入
した第１のトナー52、また第３現像器内に混入した第
１、第２のトナー52,53はそれぞれ前記トナー分離ロー
ラのＡ摩擦帯電層55、或いはＢ摩擦帯電層56との摩擦帯
電によりその極性反転、或いは帯電電荷量が減衰され、
前記２色記録装置による実施例の説明と同様に第２及び
第３現像器にそれそれ混入した異色トナーを容易に分離
ことが可能となり、混色のない良好な３色記録を長期に
わたって安定して行うことが可能となる。 更に本発明は上記した実施例の記録装置に限定されるこ
となく、例えば感光ドラム（潜像形成媒体）の周囲に一
つの潜像形成手段、複数個の現像器、転写手段、クリー
ニング手段等を備え、感光ドラムが一回転する間に潜像
形成手段及び選択された一つの現像器により一つの色画
像に対応するトナー像を形成するようにし、この感光ド
ラムを必要とする色の数だけ回転することにより多色の
トナー像を感光ドラム上に形成した後、転写手段により
その多色トナー像を一括して記録用紙に転写する方式の
多色記録装置にも適用可能であり、同様の効果が得られ
る。 更に上記各実施例においては第１現像器より以後に配置
された各現像器内に、それぞれ前の現像器側より混入し
たトナーを分離させるトナー分離ローラを備えた構成の
例について説明したが、本発明はこの例に限定されるこ
となく、例えば前記現像器内の現像ローラの非磁性スリ
ーブ外周面に直接混入トナーの極性反転、或いは帯電電
荷量を減衰させる摩擦帯電準位を有する摩擦帯電層を被
覆して該現像ローラ自身に混入トナー分離機能を持たせ
た構成としてもよい。 また更に本発明は電子写真記録方式による多色記録装置
について説明したが、この方式に限定されるものではな
く、例えばピン電極による気体放電法、或いはイオン流
制御法等の潜像形成手段を用いた静電記録方式の多色記
録装置にも適用可能であることは言うまでもない。 (g) 発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明に係る多色記録
装置によれば、複数個の現像器の内の第１の現像器より
以後に配置した各現像器にそれぞれ前の現像器より混入
した異色トナーを、効率良く極性反転、或いは帯電電荷
量を略零レベルに減衰せしめて被混入側の現像剤より容
易に飛散分離することが可能となる。 従って、第１現像器以後の各現像器内にそれぞれ前の現
像器からの混入トナーが蓄積されることが無く、常に混
色のない鮮明な多色記録を安定して行うことができる優
れた利点を有する。 また混入トナーによる現像剤の交換消費量の増大や交換
保守作業等が無くなり、当該装置の保守が容易になる
等、実用上優れた効果を奏する。

【図面な簡単な説明】

第１図(a)本発明に係る記録装置の第２現像器以後の現
像器に用いる混入トナーの分離機能を有する現像器の一
実施例を示す要部断面図、 第１図(b)は本発明を２色記録装置に適用した場合のキ
ャリア、各トナー及び第２現像器のトナー分離ローラの
摩擦帯電層の摩擦帯電準位の一実施例を示す摩擦帯電系
列図、 第２図(a)は電子写真記録方式による従来の多色記録装
置を簡単に説明するるために適用した２色記録装置を示
す模式図、 第２図(b)〜(g)は第２図に示す２色記録装置での各記録
プロセスにおける感光ドラム（潜像形成媒体）上の電位
状態を示す図、 第２図(h)は従来の第１現像と第２現像に用いている各
キャリア、各トナーの摩擦帯電準位を示す摩擦帯電系列
図、 第３図は本発明を３色記録装置に適用した場合の各現像
器に用いる各キャリア、各トナー及び第２現像器と第３
現像器の混入トナー分離ローラを被覆する各摩擦帯電層
の摩擦帯電準位の一実施例を示す摩擦帯電系列図を示
す。 図面において、 １は感光ドラム、 ２は初期帯電器、 ３は第１露光部、 ４は第１現像器、 ５は再帯電器、 ６は第２露光部、 ７は第２現像器、 ８は転写器、 ９は定着部、 13は記録用紙、 31は第１キャリア、 32は第１赤色トナー、 33は第２キャリア、 34は第２黒色トナー、 41は第２現像器、 42は現像ローラ、 42a,43a,44aは非磁性スリーブ、 42b,43b,44bは磁気ローラ、 43は現像剤供給ローラ、 44は混入トナー分離ローラ、 44cは摩擦帯電層、 45,46は掻き取り板、 47,48,49は仕切板、 51は共通のキャリア、 52は第１のトナー、 53は第２のトナー 54は第３のトナー、 55はＡ摩擦帯電層、 56はＢ摩擦帯電層をそれぞれ示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像形成媒体（１）の周囲に、それぞれ色
   別のトナー(32,34)とキャリア(31,33)とからなる現像剤
   と現像ローラ(42)とを備えた複数の現像器と、該複数の
   現像器により潜像形成媒体（１）上に順に形成された多
   色トナー像を記録用紙に転写する転写手段と、該潜像形
   成媒体（１）上の残留トナーを除去するクリーニング手
   段とを備えた多色記録装置において、 上記複数の現像器内の各キャリア(31,33)の摩擦帯電特
   性は共通であり、各色別のトナー(32,34)は前記各キャ
   リア(31,33)よりも用いる現像器の順にそれぞれ高くな
   る摩擦帯電準位を有し、かつ第２現像器(41)以後の各現
   像器内の現像ローラ(42)に隣接して、混入したトナー(3
   2)の極性反転、又は帯電電荷量を減衰させる摩擦帯電準
   位が前記混入トナー(32)より高く、第２現像器(41)内の
   トナー(34)よりも低い摩擦帯電層(44c)を被覆して成る
   混入トナー分離ローラ(44)を設けたことを特徴とする多
   色記録装置。
2. 【請求項２】上記混入トナー分離ローラ(44)に被覆され
   る摩擦帯電層(44c)の表面が微小な凹凸を有して成るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項に記載の多色記
   録装置。