JPH0697360B2

JPH0697360B2 - 多色画像形成方法

Info

Publication number: JPH0697360B2
Application number: JP1328985A
Authority: JP
Inventors: 哲羽根田; 尚史庄司; 誠一郎平塚
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1985-01-25
Filing date: 1985-01-25
Publication date: 1994-11-30
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: JPS61172159A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は多色画像形成方法に関し、特に少くとも帯電、
像露光、トナー現像の過程を含む画像形成プロセスを複
数回繰返えすことにより感光体上に色の異なる複数のト
ナー像を形成する多色画像形成方法に関する。

〔従来の技術〕

上述のような多色画像形成方法として、特開昭56-14445
2号公報や特開昭58-116553号公報及び同58-116554号公
報に記載された方法が知られている。これらの方法は、
いずれも、繰返される像露光がそれぞれ別個の装置によ
って行なわれて、先の像露光位置に対して後の像露光位
置が重ならないようにずらす必要がある方法であり、現
像が背景部電位に対して露光部に当たる電位の低い静電
像に同極性に帯電するトナーを付着させる現像方法であ
る。そのため、例えばレーザービームスキャナを用いて
強度変調して多値化された像露光を行なうことにより、
風景画のような多色画像を形成するようにした場合、既
に形成されたトナー像の影響をうけ易く、色別の像露光
のスポット位置が互いに重ならないようにずらしておく
必要があり、いきおいスポット分布密度が粗となり、荒
れ、かっ色あせて見られる多色画像しか形成できないと
云った問題がある。また記録装置が大型化してコスト高
となり、静電写真感光体に対する像露光の同期制御も像
露光装置の位置が関係するので複雑になると云う問題も
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以下本発明において解決すべき問題点について詳述す
る。

多色画像を最も簡単に得るには原理的には帯電、多値化
した像露光、現像のプロセスを必要回数だけ繰返して色
の異なるトナー像を静電写真感光体（以下単に感光体と
云う）上に重畳して形成すればよいのであるが、実際上
これが困難であって前記のような複雑な方法がとられて
いる。その主要な原因の一つは、先に感光体上に形成さ
れたトナー画像が次回の像露光の際光を遮り、感光体に
おける画像の重畳部での画像形成を妨げるからであり、
その状態は第９図に模式的に示される。

第９図〔Ａ〕，〔Ｂ〕は非露光の電荷残留部にトナーが
付着し、像露光に対しポジ画像を与えるいわゆる正規現
像を行う場合を示し、第９図〔Ｃ〕，〔Ｄ〕は現像剤の
電荷、現像時のバイアス電圧等を変え、像露光により感
光体の電荷が低下した部分にのみトナーが付着し、像露
光に対しネガ画像を与えるいわゆる反転現像の場合を示
している。図中実線の位置は感光体表面の電位Ｖを示
し、横軸は感光体上の位置を示している。

正規現像の場合、第一回の帯電で感光体全面に与えられ
た電荷（第９図〔Ａ〕−（１））は像露光によって非露
光部1b、1dを残して低下し（第９図〔Ａ〕−（２））第
１回の現像により1b、1d部にトナーT₁が付着し第１の色
による画像が形成される。次いで第２回目の帯電により
再び全面に電荷が与えられ（第９図〔Ａ〕−（４））、
第２回目の像露光が1a、1b、1c、1e、1gの部分に与えら
れた場合、正しい色画像が形成されるためには第２図
〔Ａ〕−（５）のように露光された部分の電位がすべて
低下し、現像後第９図〔Ａ〕−（６）のごとくトナー
T₁、T₁＋T₂、T₂でそれぞれ形成された異なった色の画像
が1b、1d、1f部に形成されるべき画像の場合でも、すで
にトナーT₁による画像が形成されている2b部においては
光がトナーT₁層に吸収される場合には電位の低下が起こ
らず（第９図〔Ｂ〕−（５））、未露光の2d、2f部と共
に2b部にも第２現像によりトナーT₂が付着する（第９図
〔Ｂ〕−（６））。その結果トナーT₁のみの色の画像が
形成されるべき2b部にもトナーT₁＋T₂の色の画像が形成
されてしまう。

また反転現像の場合には第９図〔Ｃ〕−（５）のように
第２露光が与えられた場合すでに第１現像とトナーT₃に
よる画像が形成されている部分1sも電位が低下してトナ
ーT₄による第２現像後、第９図〔Ｃ〕−（６）の1s部の
ようにT₃、T₄の重畳した画像が形成されるべき画像を得
る場合でも、トナーT₃による光吸収のため2s部の電位は
第９図〔Ｄ〕−（５）のようにわずかにしか低下せず、
したがって第２のトナーT₄が付着しないか或いは僅かし
か付着しないため、第１、第２の露光を受け、トナー
T₃、T₄の混色像が形成さるべき2s部にT₃の単色像しか形
成されない。

以上の記録は２値記録の場合であるが、３値または４値
記録の場合はさらに複雑となる。例えば第10図〔Ｅ〕に
はｎ＝３レベルの像露光が施されて得られた静電像を正
規現像する場合が示され、第10図〔Ｆ〕には同様にして
得られた静電像を反転現像する場合が示されている。

第10図〔Ｅ〕は正規現像の場合で、〔Ｅ〕−（１）には
予め第一帯電が付与された感光体上にL₁及びL₂（1/2
L₁）の強度の異なる第１像露光が施されて、3b、3d及び
3a、3c、3eの電位レベルを有する静電像が形成された状
態が示される。この静電像は第１現像されて電位レベル
に応じて〔Ｅ〕−（２）のトナーT₅が付着したトナー像
が形成される。次いで感光体上にはＶボルトの第２帯電
（再帯電）が付与された後、L₁及びL₂の強度の異なる第
２像露光が施されるが、トナーT₅が付着していない3a、
3c、3e、3f、3g、3h、3iの領域には露光に応じた電位減
衰が生じ、これをトナーT₆を用いて第２現像した場合
〔Ｅ〕−（６）のように露光されなかったか又は1/2露
光された3f、3hにトナーT₆が付着する。しかし先にトナ
ーT₅が付着している3b、及び3dの領域は第２像露光L₁及
びL₂による電位低下が不十分なため、本来トナーT₂が付
着すべきでない領域にかかわらず相当な量付着するよう
になる。このため多色像の色調が乱れる外にｎ＝３の階
調性が失なわれる。

第３図〔Ｆ〕は反転現像の場合であり、強度の異なるL₁
及びL₂の第１像露光により3q、3r、3s、3t、3uの領域に
は第10図〔Ｅ〕−（１）と同様の静電像が形成され、こ
れはトナーT₇を用いた第１現像により3q、3s、3t及び3u
の領域に電位レベルに応じてトナーT₇が付着する。次い
で第２帯電（再帯電）された後、前記と同様強度の異な
るL₁及びL₂の第２像露光が施されるが、先にトナーT₇が
付着している3q、3s、3t及び3uの領域は十分光が透過し
ないため電位が落ちない。このため第２現像においてト
ナーＴが付着しなければならない3s、3t、3uの領域にト
ナーＴが付着しないか、わずかしか付着しないという問
題が生ずる。このため正規現像の場合と同様多色像の色
調が乱れる外に、階調表現が失なわれるようになる。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は前記実情に基づいて提案されたもので、本発明
の目的とするところは、多値化された情報信号に基づく
像露光により多色画像を形成する際、記録精度が優れて
いて、装置を小型、低コストに構成でき、かつ色調及び
階調再現性にすぐれた多色画像形成方法を提供すること
にある。

前記の目的は、少なくとも帯電、画像信号に基づいて変
調した像露光、トナー現像の過程を含む画像形成プロセ
スを複数回繰り返すことにより、静電写真感光体上に色
の異なる複数のトナー像を重畳形成せしめる多色画像形
成方法において、前記像露光時の露光光の変調レベルを
ｎ（ｎは３以上の整数）とし、これにより前記静電写真
感光体上にｎ個の電位レベルを有する静電像が形成さ
れ、該像露光時にすでに前記静電写真感光体上に形成さ
れている最高濃度のトナー像に対する像露光光の主波長
における分光反射率をＲとするとき、以下の関係式を満
足する多色画像形成方法により達成される。

なお、ここでいう主波長とは、静電像形成時感光体の表
面電位の変化に対して最大の係りを持つ光の波長（域）
を意味する。

〔作用〕

前述の通り、この問題は基本的には像露光時すでに感光
体表面に形成されているトナー像による光の遮断になる
のであるが、トナーのごとき光散乱体によって形成され
た層の直下にある感光体に到達する有効透過光量を直接
測定することは困難な点が多い。そこで本発明者等が実
験を重ねた結果、トナー層の反射率が前記のような実用
条件下での有効露光量、すなわち有効透過光量と相関す
ることが明らかとなった。

従って以下の説明において用いられるトナー像の透過率
は、下記測定法に基づくトナー層の反射率Ｒの値が用い
られる。

さらに、各トナー像は、最高でも通常１層〜２層のトナ
ー粒子から成っているので反射率Ｒはトナー粒子をほぼ
１層に均一に形成したサンプルによって測定される値で
ある。

具体的にはニチバン株式会社製の白色のマイタックラベ
ルの粘着面に薬さじで、例えばＹトナーを適量ふりかけ
て、指でならしてゆくと余分なトナーは粘着面上の所望
のトナー付着部を作ろうとする領域から除去されるよう
になる。なお前記領域は円形とされ、径の大きさは測定
の都合上ψ＝30mm以上とされる。次いで必要により前記
ラベル上のトナーを軽く払った後、トナーが実質的に指
につかなくなるまで指で軽くこすってゆくと所望のサン
プルが得られる。前記のようにして得られたトナー層
は、感光体上に例えばＹトナー像が密に形成されたとき
のＹトナーの付着状態、即ちＹトナー像が最高濃度で形
成されたときのＹトナーの付着状態とほぼ同じものとな
る。

このサンプルを日立製のスペクトロフォトメータ330を
用いて分光反射率例えばＹトナー層の反射率R_Yを測定す
る。

本発明の方法は任意の色彩のトナーを組合わせた多色画
像の形成にも適用することができるが、イエロー、マゼ
ンタ、シアンのトナーを使用するいわゆるフルカラー画
像の形成に特に好ましく用いることができる。

本発明の方法に用いられる露光用光としては、感光体上
にトナー像の存在しない第１回目の像露光の際には特に
制限はなく、第２回目の像露光については、すでに第１
回目に現像され感光体上に形成されているトナー像が特
定以上の反射率を示す波長域に分光分布極大を有する光
であればよい。また第３回目以降の像露光については、
既に第１回目及び第２回目の像露光で重ね合わせて感光
体上に形成されているトナー像が特定以上の反射率を示
す波長域に分光分布極大を有する光であればよい。その
光源は特に限定されないが、例えばレーザ、LED、液晶
シャッタ等を光源とする強度変調された単色光が好まし
いものとして用いられる。

以下前記単色光光源を用いた本発明の多色画像形成方法
の作用を説明する。この場合、用いられる光源は単一の
光源であって再現される色調は全て電気信号によって区
別されるが、トナー像の吸収との関係で本発明の条件を
満たす光源の選択が必要とされる。

前記のように、本発明における感光体上への像露光は、
光源からの光が画像信号に基づいて行なわれ、例えば
３、４等の複数レベルに前記画像信号により強度変調さ
れた光を用いて行なわれる。従って感光体上には前記像
露光の強度に対応した複数の電位レベルの静電像が形成
され、この静電像がトナー現像されたときは、前記複数
レベルの電位に対応する量のトナーが付着して複数レベ
ルの階調を有するトナー像が形成される。

今前記像露光がｎレベルに強度変調された光により行な
われるとすれば、感光体上にはｎ個の電位レベルを有す
る静電像が形成されるが、各電位レベル間の電位差は静
電像の最大電位差を、該最大電位差に対しての割合となるよう分割したものとなる。

例えばｎ＝２の場合は２つの強度レベルを有する光によ
り像露光を行なう場合で２値記録であり、静電像の電位
は感光体の露光部と非露光部とに分けられ、それらの電
位差が静電像の各レベル間の電位差となるのみである。

しかし次に例えばｎ＝３またはｎ＝４の場合は、３また
は４の強度レベルを有する光により像露光を行なう３値
または４値記録であり、各レベルの電位差は静電像の最
大電位差に対しての割合となるよう２分割または３分割されたものとな
る。

ところで本発明の多色画像形成方法においては、前記し
たように色調の異なるトナー像が重ね合わせて形成され
るため、感光体上に既に形成されたトナー像を通して色
調の異なる次のトナー像形成のための像露光が行なわれ
る。従って第９図及び第10図で先に説明したように感光
体上には、先のトナー像に遮蔽されて必要とする透過光
が到達しない露光不足部分と、トナー像のない所で露光
十分な部分とが生じ、本来同じ電位となるべき両者間に
電位差を生じ、トナーの付着状態が異なってくるので後
のトナー像が著しく歪められるようになる。特に３値以
上の多値記録においては、色調の乱れの外に形成される
多色画像の階調性が失なわれる。

そこで前記色調の異なるトナー像を重ね合わせて記録す
る多色画像形成方法において望まれる目安は、トナー像
が無い時の各レベル間の電位差ΔＶ＝V₀／（ｎ−１）
が、既に形成されたトナー像の有り、無しの部分におけ
る像露光光の透過光量の差により生ずる電位差（１−
Ｒ）V₀より小さくならないようにすることである。前記
多色画像形成方法における目安は、式に集約される。ここでＲは感光体上に既に最大濃度で形
成されたトナー像の像露光光による透過率で、これは前
記方法を用いてトナー粒子をほぼ１層に均一に形成した
サンプルのトナー層の反射率を測定して求められ、これ
は前記したように反射率が透過率とほぼ同じであること
を根拠としている。また１−Ｒは像露光のトナー層によ
る吸収率である。

今像露光の変調レベルｎ＝４の場合を例として前記式を
第１図により具体的に説明する。

第１図の（イ）、（ロ）、（ハ）はいづれも先のトナー
像を通して像露光されたときのｎ＝４の電位レベルを示
す図、第１図（ニ）は先のトナー像無しで像露光された
ときのｎ＝４の電位レベルを示している。第１図（ニ）
の各電位レベル１、２、３の電位はV₀、V₁、V₂で示さ
れ、各レベル間の電位差はである。この第１図（ニ）の場合は先のトナー像による
光吸収がないため、後のトナー現像により完全に歪みの
ない４階調のトナー像が得られる。しかし第１図
（イ）、（ロ）、（ハ）の場合はそれぞれ（１−R₃）、
（１−R₂）、（１−R₁）という先のトナー像による光吸
収があるため（ここでR₃＝1/2、R₂＝2/3、R₁＝5/6とし
た）、その分各電圧レベル間の電位差が少なくなり、ト
ナー現像したときの階調表現力が減少する。本発明で
は、少なくとも第１図（ロ）におけるΔＶ以上のレベル
間電位差が得られる様、像露光用光源及びトナー像の形
成順序を考慮すべきものとしている。

このことを詳しく説明すると、本発明では前述したよう
に前記色調の異なるトナー像を重ね合わせて記録する多
色画像形成方法において望まれる目安は、トナー像が無
い時の各レベル間の電位差ΔＶ＝V₀／（ｎ−１）が、既
に形成されたトナー像の有り、無しの部分における透過
光量の差により生ずる電位差（１−Ｒ）V₀より小さくな
らないようにすることを目的とするものである。ここで
正規現像を例に取って考えてみると、正規現像では第
１、第２、第３、第４レベルの順に露光光の強度を強く
して、それに伴ってトナーの付着量が少なくなっていき
画像の階調を表現する。そこで、第１回目の現像による
トナー像が無い箇所に第２回目のトナー像を形成する場
合（第１図ニ）において、２番目にトナーの付着量が少
ない、即ち第３レベルの階調を表現する時、V₂＝V₀／
（ｎ−１）の電位に落ちるように露光光を照射すればよ
い。

しかし、第１回目の現像でトナー像が有る所に第２回目
のトナー像を形成するとき、第１図イのような１−R₃＞
1/（ｎ−１）の場合、第４レベル（第４レベルではトナ
ーが付着しない）の露光光を照射しても、第１回目に形
成したトナー像による露光光の吸収が多く、感光体の表
面電位がV₁₁までしか落ちない。そして該V₁₁が前述した
トナー像の無い所に第２回目の現像をする第１図ニの第
３レベルの表面電位のV₂よりも電位が高くなってしま
う。そのため第１回目に形成したトナー像の有る第４レ
ベルの方が、第１回目のトナー像の無い第３レベルより
濃度が高くなってしまい、トナー像の有り、無しによっ
て第４レベルの濃度が逆転してしまう。即ち、トナー像
の有り、無しによって目的とした濃度階調が得られず、
逆転しとしまうということが起こってしまう。

また、このような問題は反転現像においても同様であ
る。即ち、反転現像では第１、第２、第３、第４レベル
の順に露光光の強度を強くして、それに伴ってトナーの
付着量が多くなっていき画像の階調を表現する。そこ
で、第１回目の現像によるトナー像が無い箇所に第２回
目のトナー像を形成する場合（第１図ニ）において、２
番目にトナーの付着量が多い、即ち第３レベルの階調を
表現する時、V₂＝V₀／（ｎ−１）の電位に落ちるように
露光光を照射すればよい。

しかし、第１回目の現像でトナー像が有る所に第２回目
のトナー像を形成するとき、第１図イのような１−R₃＞
1/（ｎ−１）の場合、第４レベル即ちトナー像を最高濃
度で形成するように露光光を照射しても、トナー像によ
る露光光の吸収が多く、感光体の表面電位がV₁₁までし
か落ちない。そして該V₁₁が前述したトナー像の無い所
に第２回目の現像をする第１図ニの第３レベルの表面電
位のV₂よりも電位が高くなってしまう。そのため第１回
目のトナー像の有る第４レベルの方が、第１回目のトナ
ー像の無い第３レベルより濃度が低くなってしまい、ト
ナー像の有り、無しによって第４レベルの濃度が逆転し
てしまう。即ち、トナー像の有り、無しによって目的と
した濃度階調が得られず、逆転してしまうということが
起こってしまう。

そこで、本発明では第１回目の現像でトナー像が無い所
に第２回目の現像をするときの第３レベルの感光体の表
面電位が、第１回目の現像でトナー像が有る所に第２回
目の現像をするときの第４レベル感光体の表面電位より
も小さくならないようにするものであり、具体的には１
−Ｒ≦1/（ｎ−１）の式を満たす第１図ロまたは第１図
ハの第４レベルであるV₈、V₅よりトナー像の無い箇所へ
の第２現像の第３レベルであるV₂が小さくなったりしな
い様に設定している。このことによって、トナー像の有
り・無しによって濃度階調が逆転してしまうということ
が起こらないようになる。

さらに一般的に説明すると、先に形成されたトナーがあ
るか、ないかによってレベルｋとレベルｋ＋ｘ（ｘは０
以外の整数）に対応する電位が逆転して階調が失なわれ
ることがなく、結果的に優れた画像が得られる。なお先
にトナー像がある場合の像露光は該トナー像に遮蔽され
るので、該像露光の強度変調が制限され、結果的に十分
な階調表現性が発揮されない。そこで各色電気信号をデ
シタルドットパターン信号に変換するデイザ回路におい
て前記像露光の変調レベルの調製を行なうようにしても
よい。

前記単一光源を用いて像露光の強度変調レベルｎ＝４の
場合に本発明の条件を充たすには、分光分布極大がマゼ
ンタトナーの長波長側の反射域の反射率が67％以上の領
域にあるもの、第２図のトナーの場合610nm以上の長波
長のものを使用すればよい。

610nm以上の光、例えば半導体レーザの発振する波長750
nm（第２図Ｌ）のビームで感光体をスキャンニングして
画像を形成する場合、先づイエロー画像を形成し、次い
でマゼンタ画像を露光してもイエロートナーの750nmの
吸収は僅かのためマゼンタ画像の露光が阻害されること
はなくまたその逆も同じである。またイエロー、マゼン
タ画像が重畳された後においても両トナーの750nmの光
の吸収は少なく、その後のシアン像の形成が阻害される
ことはなく、所要のフルカラー像を正しく形成すること
ができる。

一方本発明の条件に合致しない、例えば550nm付近の光
を使用した場合イエロー、マゼンタ像の形成は問題なく
行うことができるが、550nmの光はマゼンタトナーに強
く吸収されるため、反転現像の場合を例にとればシアン
現像の際マゼンタ部にシアントナーの付着が起こらず、
所要のフルカラー像を得ることができない。このことは
750nmの光を用いた場合でも、最初にシアントナー像を
作ると同様の問題がおこる。即ちその上にマゼンタトナ
ーやイエロートナーが付着されにくくなり、所要のフル
カラー像が形成されなくなる。

次に本発明の方法に適した現像について述べる。本発明
の方法による多色画像の形成における現像は正規現像、
反転現像のいずれをも行なうことができ、現像の方法、
条件、装置等も特に限定されるものではないが、現像の
際すでに形成されているトナー像を乱すことのないよ
う、トナーを含む現像剤層が感光体表面に直接接触しな
い、いわゆる非接触現像と呼ばれる現像方法をとること
が好ましい。

第３図は前記の非接触現像を行うに適した現像装置の一
例であって、図中22はアルミニウムやステンレス鋼等の
非磁性材料から成る現像スリーブ、23は現像スリーブ22
の内部に設けられた周方向に複数の磁極を有する磁石
体、24は現像スリーブ22上に形成される現像剤層の厚さ
を規制する層厚規制ブレード、25は現像スリーブ22上か
ら現像後の現像剤層を除去するスクレーパブレード、26
は現像剤溜り27の現像剤を攪拌する攪拌回転体、28はト
ナーホッパー、29はトナーホッパー28から現像剤溜り27
にトナーを補給する表面にトナーの入り込む凹みを有す
るトナー補給ローラ、30は保護抵抗31を介して現像スリ
ーブ22に振動成分を有する場合もあるバイアス電圧を印
加し、現像スリーブ22と感光体１の間にトナーの運動を
制御する電界を形成するための電源であり、図は現像ス
リーブ22と磁石体23がそれぞれ矢印方向に回転するもの
であることを示しているが、現像スリーブ22が固定であ
っても、磁石体23が固定であっても、あるいは現像スリ
ーブ22と磁石体23が同方向に回転するようなものであっ
てもよい。磁石体23を固定とする場合は、通常、感光体
１に対向する磁極の磁束密度を他の磁極の磁束密度より
も大きくするために、磁化を強くしたり、そこに同極あ
るいは異極の２個の磁極を近接させて設けたりすること
が行なわれる。

このような現像器は、磁石体23の磁極が通常500〜1500
ガウスの磁束密度に磁化されていて、その磁力によって
現像スリーブ22の表面に現像剤溜り27の現像剤を吸着
し、吸着された現像剤が層厚規制ブレード24によって厚
さを規制されて現像剤層を形成し、その現像剤層が感光
体１の回転矢印方向と同方向あるいは逆方向に移動し
て、現像スリーブ22の表面が感光体１の表面に対向した
現像域において感光体１の静電像を現像し、残りがスク
レーパブレード25によって現像スリーブ22の表面から外
されて現像剤溜り27に戻されるようになる。

本発明の方法に用いられる現像剤としては、一成分非磁
性現像剤やトナー中に磁性体を含ませた磁性トナーのみ
を用いるいわゆる一成分磁性現像剤を用いることができ
るが、トナーに黒色乃至は褐色の磁性体を含ませる必要
がなくて色の鮮明なトナーを得ることができ、トナーの
帯電制御も容易に行ない得る、非磁性トナーと磁性キャ
リヤとの混合から成る、所謂二成分現像剤を用いること
が好ましい。特に、磁性キャリヤがスチレン系樹脂、ビ
ニル系樹脂、エチレン系樹脂、ロジン変性樹脂、アクリ
ル系樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステ
ル樹脂等の樹脂に四三酸化鉄、γ−酸化第二鉄、二酸化
クロム、酸化マンガン、フェライト、アンガン−銅系合
金等の強磁性体乃至は常磁性体の微粒子を分散含有させ
たもの、あるいはそれら磁性体の粒子の表面を上述のよ
うな樹脂で被覆したものから成り、抵抗率が10⁸Ωcm以
上、好ましくは10¹³Ωcm以上の絶縁性キャリヤであるこ
とが好ましい。この抵抗率が低いと、現像スリーブ22に
バイアス電圧を印加した場合に、キャリヤ粒子に電荷が
注入されて、感光体１面にキャリヤ粒子が付着し易くな
るという問題や、バイアス電圧が充分に印加されないと
いう問題が生ずる。特に、感光体１にキャリヤが付着す
るようになると、カラー画像の色調に悪影響を及ぼす。

なお、抵抗率は、粒子を0.50cm²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1kg/cm
²の荷重を掛け、荷重体を兼ねた電極と底面電極との間
に1000V/cmの電界が生じる電圧を印加したときの電流値
を読み取ることで得られる値である。

また、キャリヤは、平均粒径が５μｍ未満では磁化が弱
くなりすぎ、50μｍを越えると画像が改善されず、又ブ
レークダウンや放電が起こり易く、高電圧が印加できな
くなる傾向を生ずるので、平均粒径が５μｍ以上50μｍ
以下であることが好ましく、必要に応じて、疎水性シリ
カ等の流動化剤を添加してもよい。トナーの着色剤とし
ては、例えばシアン色用として銅フタロシアニン、マゼ
ンタ色用としてのポリタングストリン酸、イエロー色用
としてベンジジン誘導体等が用いられる。しかし、トナ
ーの着色剤として以上のような顔料に限らず染料を用い
てもよく、また必要により帯電制御剤を添加して用いて
もよい。

次にトナーの平均粒径は１〜20μｍのものが好ましく、
平均帯電量は３〜300μc/g、特に５〜100μc/gのものが
好ましい。トナーの平均粒径が１μｍを下まわるとキャ
リア粒子から離れにくくなり、20μｍを超えると画像の
解像度が低下するようになる。

以上のような絶縁性キャリアとトナーとの混合から成る
現像剤を用いると、第３図の現像スリーブ22に印加され
るバイアス電圧が容易かつ適正に設定される。即ちキャ
リア粒子を絶縁性としたことにより、ブレークダウンの
惧れがなく、しかもキャリア付着やかぶり発生のないバ
イアス電圧の設定を容易に行なうことができる。なおこ
のようなバイアス電圧の印加によるトナーの現像移動制
御がより効果的に行なわれるように、トナーにも色の鮮
明性が損なわれない範囲で磁性キャリヤに用いられるよ
うな磁性体を含有させてもよい。

以上が本発明の方法に好ましく用いられる現像器並びに
現像剤の構成であるが、本発明はこれに限られるもので
はなく、特開昭56-144452号、同58-116553〜116554号各
公報に記載されているような現像器や現像剤を用いても
よい。しかし、好ましくは、前記のような二成分現像剤
を用いた現像方法であり、本出願人が先に出願した特願
昭58-57446号、同58-96900〜96903号、同58-97973号、
同58-23829号、同58-238296号各明細書に記載している
ような現像器や現像剤を用いた現像方法とするのがよ
く、二成分現像剤による非接触現像、すなわち感光体表
面と現像スリーブとの間に電位差がない時現像スリーブ
上に形成される現像剤層の厚みが、感光体表面と現像ス
リーブとの間隙よりも薄くなるよう設定した条件下で現
像を行うのがよい。

第４図は本発明の方法を実施するに適したカラー画像形
成装置の一例を示す概要図であって、１はSe等の光導電
性感光体表面を有し、矢印方向に回転するドラム状の感
光体、２は感光体１の表面を一様帯電する帯電器、４は
像露光装置、５〜８はイエロー、マゼンタ、シアン等の
それぞれ異なる色のトナーが現像剤として用いられてい
る現像器、９および10は感光体１上に複数の色トナー像
が重ね合わされて形成されたカラー画像を記録体Ｐに転
写し易くするために、必要に応じて設けられる転写前帯
電器および転写前露光ランプ、11は転写器、12は記録体
Ｐに転写されたトナー像を定着させる定着器、13は除電
ランプと除電用コロナ放電器の一方または両方の組み合
わせから成る除電器、14は感光体１のカラー画像を転写
した後の表面に接触して表面の残留トナーを除去し、第
１回の現像が行なわれた表面が到達するときまでには感
光体１の表面から離れるクリーニングブレードやファー
ブラシを有するクリーニング装置である。

ここで、帯電器２には、既に帯電している感光体１の表
面に重ねて帯電するものにあっては特に、先の帯電の影
響が少なく安定した帯電を与えることができる図示のよ
うなスコロトロンコロナ放電器を用いることが好まし
い。

本図の装置における像露光装置４としては第５図に示し
たようなレーザービームスキャナが用いられ、該レーザ
ビームの波長は、使用されるトナーの分光反射率との関
係において本発明の条件を充たすものでなければならな
いことは勿論である。

第５図のレーザービームスキャナは、半導体レーザーの
ようなレーザー15から出た強度変調されたレーザービー
ムを、八面体の回転多面鏡から成るミラースキャナ17に
より偏向させ、結像用ｆ−θレンズ18を通して像形成体
１の表面を定速度で走査する像露光を色別に形成するも
のである。なお、19、20はミラー、21は結像用ｆ−θレ
ンズ18に入射するビームの径を変化させるレンズ装置で
ある。

本装置により多色画像を得るには感光体１の表面を帯電
器２によって全面的に帯電させた後、像露光装置４によ
って第１の像露光を与え、現像器５により現像して第１
の色例えばイエローの画像を形成せしめる。帯電器２に
よって再び全面帯電を与え第２の像露光の後現像器６に
よって現像し第２の色例えばマゼンタの画像を第１の色
の像上に重畳して形成させる。以下同様の過程を必要回
数繰返し、最終回の第３回画像が行なわれるようになっ
た段階から画像が通過し了えるまで必要に応じて転写前
帯電器９と転写前露光ランプ10の一方もしくは両方を作
動し、そして転写器11によってカラー画像を感光体１の
回転に同期して送られる記録体Ｐに転写し、転写された
多色画像は定着器12によって記録体Ｐに定着され、カラ
ー画像を転写した感光体１の表面は除電器13によって除
電されて、クリーニング装置14によりクリーニングされ
ることによって初期状態に戻ることによりカラー画像記
録の１サイクルが完了する。

第６図は前記の装置とは異なった多色画像形成装置の他
の一例である。

第６図の記録装置が第４図の記録装置と異なる点は、ド
ラム状の感光体１が第４図と同様の感光層1bの表面にさ
らに透明絶縁体表層1cを設けたような構成である点、お
よび第４図の帯電器２の代わりに、露光ランプとコロナ
放電器の組合わせから成る一次帯電器32（電荷注入し得
る感光体である場合は露光ランプを省略し得る。）とコ
ロナ放電器から成る二次帯電器33を設けた点であり、そ
の他は第１図の記録装置におけると同様である。したが
って、第１図におけると同一機能部材は同一符号で示し
ている。なお、一次帯電器32および二次帯電器33のコロ
ナ放電器には、図示のようにスコロトロンコロナ放電器
を用いるのが好ましい。像露光用光源は第４図の場合と
同じくレーザービームスキャナを用いている。

この記録装置においては、除電された感光体１の表面を
一次帯電器32の露光ランプで照射しながら（先に触れた
ように、露光ランプの照射を必要としない場合もあ
る。）コロナ放電器で帯電させると、感光体１は、光導
電性感光層1bおよび透明絶縁表層1cの表面及び内面が第
７図Ａに見るように電荷をもつ。この帯電した感光体１
の表面に対して、二次帯電器33がコロナ放電を行うと、
今度は光導電性感光層1bが絶縁性であるから、透明絶縁
表層1cの表面の電荷のみが減少して、感光体１の帯電は
第７図Ｂに見るように変化する。この二次帯電した感光
体１の表面に像露光を入射すると、露光部PHにおける光
導電性感光層1bの表面電荷が減少し、非露光部DAにおい
ては依然として元のまま電荷が残るから、感光体１の帯
電は第７図Ｃに見るように変化する。この間の感光体１
の表面電位の変化を示したのが第８図であり、第８図に
おけるA,B,Cの状態の電位はそれぞれ第７図A,B,Cの帯電
状態に対応する。すなわち、像露光が入射した露光部PH
の電位は第８図にＣ（PH）で示す表面電位となるのに対
して、像露光が入射しなかった非露光部DAの電位は第８
図にＢで示す表面電位とほぼ同じＣ（DA）であるから、
この背景電位に対して像露光によりＣ（PH）で示す表面
電位の静電像が形成されたことになる。この静電像は、
通常の電子写真複写機におけると同様露光部PHを潜像と
逆極性に帯電する現像剤によってクーロン引力により現
像することができる。なお、1aはアルミニウム等から成
る導電性基体である。むろん、非露光部が静電像となる
ように像露光を行ない、非露光部を現像してもよい。

以下前記の装置を用いた本発明の実施例を説明する。

〔実施例〕

第４図の装置を用い現像器５〜７にはそれぞれ第２図に
示した分光吸収を有するイエロー、マゼンタ、シアンの
トナーを充填してフルカラーの画像形成試験を行った。
感光体としてはSe感光層を有するものを用い、その周速
は180mm/secとした感光体１の表面をスコロトロンコロ
ナ放電器を用いた帯電器２により＋500Vに帯電し、その
帯電面に強度変調した波長750nmの半導体レーザーを用
いた第５図のレーザービームスキャナにより16スポット
/mmの密度で第１回露光を行った。最大露光強度は感光
体の電位低下を十分生じさせるために半減露光量（感光
体の電位を1/2にするのに要する露光量の１〜３倍とし
た。

その結果感光体１には背景部電位＋500Vに対して露光部
の電位が＋350V、＋200V及び＋30Vの４レベルの静電像
が形成された。この静電像を第３図に示したような現像
器５により第１回反転現像した。

現像器５には、マグネタイトを樹脂中に50wt％分散含有
した平均粒径が30μｍ、磁化が30emu/g、抵抗率が10¹⁴
Ωcm以上のキャリヤと、スチレン−アクリル樹脂にイエ
ロー顔料としてトナー100重量部に対してキナフタロン
系顔料15重量部とその他荷電制御剤とを加えた平均粒径
が10μｍの正帯電の非磁性トナーから成る現像剤を該現
像剤中のトナーの比率が20wt％となる条件で用いた。ま
た、現像スリーブ22の外径は30mm、その回転数は100rp
m、磁石体23のN,S磁極の磁束密度は1000ガウス、回転数
は1000rpm、現像域での現像剤層の厚さ0.7mm、現像スリ
ーブ22と感光体１との間隙0.8mm、現像スリーブ22には
＋450Vの直流電圧と1.5KHz,1000Vの交流電圧の重畳電圧
を印加する非接触現像条件によった。

現像器５で静電像を現像している間は、現像器６及び７
（第３図の現像器と同様の構造）を現像を行わない状態
に保った。それは、現像スリーブ22を電源30から切離し
てフローティング状態とすること、あるいは接地するこ
と、または積極的に現像スリーブ22に感光体１の帯電と
逆極性すなわちトナーの帯電とも逆極性の直流バイアス
電圧を印加することによって達成され、中でも直流バイ
アス電圧を印加することが好ましい。現像器６及び７も
現像器５と同じく非接触現像条件で現像するものとして
いるが、現像スリーブ22上の現像剤層を除去するかある
いは、現像スリーブを感光体から離すことがさらに好ま
しい。この現像器６には現像器５の現像剤のトナーがイ
エロー顔料の代わりにマゼンタ顔料としてアゾレイキ顔
料に変えられた構成の現像剤を用い、現像器７には同じ
くトナーがシアン顔料として銅フタロシアニンを含むト
ナーに変えた構成の現像剤を使用した。勿論カラートナ
ーとして他の顔料や染料を含むものを用いてもよい。

第１回現像の行なわれた感光体１の表面に対しては、転
写前露光ランプ10を作用させる（省略してもよい。）一
方、除電器13、クリーニング装置14を作用させることな
く、２回転目にまた帯電器２で＋500Vに第２回帯電を行
ってから、再び同じレーザービームスキャナによりスポ
ット位置を重ね同じスポット密度で第２回像露光を行っ
た。このとき第一層であるイエロートナー像に対するレ
ーザビームの反射率は85％てあった。

次いで現像器６によりマゼンタトナーの第２回現像を行
った。次いで再帯電後同様にして第３回目の像露光を行
なったがこのときイエロートナー像とマゼンタトナー像
の積層された層に対するレーザビームの反射率は72％で
あって。同様に現像器７によるシアントナーの第３回現
像を繰返した。なお、上記各現像については、感光体１
の表面電位の変化や現像特性あるいは色再現性等に合わ
せて、適当に現像スリーブ22に印加する電圧の直流バイ
アス成分や交流成分の振幅，周波数，特願昭58-145031
号明細書に記載した時間選択変換の選択時間等を変え、
各色の現像濃度を調整するようにできる。

第３回現像が行なわれて感光体１上に３色のカラー画像
が形成されたら、それを転写前帯電器９や転写前露光ラ
ンプ10で転写され易くして、転写器11で記録体Ｐに転写
し、定着器12によって定着した。カラー画像を転写した
感光体１は、除電器13によって除電され、クリーニング
装置14のクリーニングブレードやファーブラシの当接に
よって表面から残留トナーを除かれて、カラー画像形成
の行なわれた面がクリーニング装置14を通過した時点で
完全に多色画像形成の一サイクル工程を終了した。

以上によって記録されたカラー画像は、スポット画素の
密度が高く、繊細に図柄の表現された色調及び階調性等
がすぐれたものであった。

本実施例による混色は減法混色である。これに対し色ご
とにスポット位置をずらした加法混色が知られる。この
方法を用いる際には、書き込み位置精度が極めて高く要
求され、高密度化には困難が伴うが、本方法は、加法混
色に対して用いることも有効である。この場合、書き込
み位置精度が不充分で、一部異なる色のスポットが重な
る加法混色中に減法混色部が生じたとしても、あるいは
高密度化のために意図的に減法混色と加法混色の中間状
態をつくり出したとしてもトナー像が重なるという利点
を有するためにカラーバランスを良好に保つことができ
る。

〔実施例２〕第６図の記録装置を用いた。感光体１は、厚さ30μｍの
長波長増感されたCdS感光体層上に厚さ20μｍの透明絶
縁体層を設けたものであり、その周速を180m/secとし
た。この感光体１に一次帯電器32の露光ランプで一様露
光を行いながら直流のスコロトロンコロナ放電器で表面
電位が＋1500Vになにるように一次帯電を行った。次に
交流成分をもつスコロトロンコロナ放電器から成る二次
帯電器33で感光体１の表面電位が−100Vになるように帯
電した。この帯電面に波長800nmを有する半導体レーザ
により像露光し、＋500V、＋300V、＋100V、−100Vの４
レベルの電位を示す静電像を形成した。この静電像を負
帯電のイエロートナーを装填した現像器５で現像スリー
ブ22に直流成分＋50Vを含む1.5KHz、1000Vの交流電圧を
印加しながら現像した。その他の現像条件は実施例１と
同一とした。第１回現像の行なわれた感光体１の表面に
対して転写前露光ランプ10を作用させる（省略してもよ
い）一方、除電器13、クリーニング装置14を作用させる
ことなく感光体１の２回転目に再び一次帯電器32、二次
帯電器33で帯電を行ない、さらに第２回目の像露光を行
なった。このときのイエロートナー層に対するレーザビ
ームの反射率は85％であった。次いで負帯電のマゼンタ
トナーを装填した現像器６で２回目の現像を行なった。
現像条件は第１回目と同一とした。次いで３回目の帯電
次いで像露光を行なったが、このときイエロートナー層
とマゼンタトナー層が重ね合わされた層に対するレーザ
ビームの反射率は72％であった。次いで負帯電のシアン
トナーを装填した現像器７での現像を行なって３色のト
ナー層が重ね合わされた３色カラートナー像を得、これ
を実施例１の場合と同様にして記録体Ｐに転写及び定着
してフルカラーの多色画像を得た。この多色画像は実施
例１の場合と同様すぐれた色調及び階調を有するもので
あった。

なお、本発明は、像形成体がベルト状やシー状のものに
対しても適用できるし、あるいは、像形成体がエレクト
ロファックス紙のように基体に取付けられるものであっ
て、その上に形成されたトナーによるカラー画像を転写
することなく定着するようなものであってもよい。また
転写はコロナ転写以外に、バイアスローラ転写や粘着転
写あるいは中間転写体を介する圧力転写でもよい。定着
も熱ローラ定着に限られるものでもないこと勿論であ
る。

以上においては、イエロー、マゼンタ、シアンの３色の
カラートナーの重ね合わせについて説明したが、黒トナ
ーをさらに重ね合わせることは、カラー画像にしまりを
与え、好ましい画質が得られる。

そこで例えば像露光光源として800nm近傍の波長を有す
るものを用いてイエロー、マゼンタ、シアンの各トナー
像を重ね合わせた後に、黒トナー像を重ね合わせるよう
にするのが望ましい。

なお黒トナーが前記波長の光に対して十分透過性を有し
ている場合は、重ね合わせる順序は任意に選択してもよ
いが、基本的には像露光光の波長に対して透過率の高い
順に重ね合わせるのがよく、黒トナー像は最終形成とす
るのが好ましい。

本発明における実施例２に示した方法は、一次帯電と二
次帯電の強さのバランスにより、画像部と非画像部の電
位の極性を逆にできることは大きな利点であるが、それ
を同極性とし、かつ、現像バイアス条件を変化させるこ
とによっても現像することはむろん可能である。また本
発明の方法にはNP法、KIP法も適用できることはいうま
でもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の多色画像形成方法によれ
ば、記録精度がすぐれていて、装置を小型、低コストと
することができ、多値記録に際しての多色画像の色調及
び階調の再現性がすぐれている等の効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における４階調静電像の電位レベルを説
明する図、第２図は実施例に用いられる各色トナー像の
分光反射率及びレーザビームの分光分布を示すグラフ、
第３図は現像器の断面図、第４図及び第６図は多色画像
形成装置の要部断面図、第５図はレーザビームスキャナ
の概略断面図、第７図及び第８図は第６図の多色画像形
成装置における静電像形成過程を示す図、第９図及び第
10図はトナーの重畳過程を説明する模式図である。１……感光体、２……帯電器４……像露光装置、５〜７……現像器９……転写前帯電器、10……転写前露光ランプ 11……転写器、12……定着器 13……除電器、14……クリーニング装置 15……レーザー、16……音響光学変調器 17……ミラースキャナ、18……結像用ｆ−θレンズ 19,20……ミラー、21……レンズ装置 22……現像スリーブ、23……磁石体 24……層厚規制ブレード、25……スクレーパブレード 26……攪拌回転体、27……現像剤溜り 28……トナーホッパー、29……トナー補給ローラ 30……電源、31……保護抵抗 32……一次帯電器、33……二次帯電器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも帯電、画像信号に基づいて変調
した像露光、トナー現像の過程を含む画像形成プロセス
を複数回繰り返すことにより、静電写真感光体上に色の
異なる複数のトナー像を重畳形成せしめる多色画像形成
方法において、前記像露光時の露光光の変調レベルをｎ
（ｎは３以上の整数）とし、これにより前記静電写真感
光体上にｎ個の電位レベルを有する静電像が形成され、
該像露光時にすでに前記静電写真感光体上に形成されて
いる最高濃度のトナー像に対する像露光光の主波長にお
ける分光反射率をＲとするとき、以下の関係式を満足す
ることを特徴とする多色画像形成方法。
【請求項２】前記トナー現像が非接触現像方法により行
われる特許請求の範囲第１項記載の多色画像形成方法。