JPH0731440B2

JPH0731440B2 - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH0731440B2
Application number: JP59139974A
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: 1984-07-06
Filing date: 1984-07-06
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPS6118976A

Description

【発明の詳細な説明】 1.産業上の利用分野本発明は画像形成方法、例えば電子写真複写、静電記録
等に好適な画像形成方法に関するものである。

2.従来技術例えば走査露光型の電子写真複写機においては、原稿台
上に複写原稿を載置し、複写釦を押すと、露光ランプが
原稿を照射しながら、反射ミラー等を有する光学系とと
もに所定方向に走行する。原稿の濃淡に対応した反射光
が、前記光学系を介して、一様に帯電された像担持体
（例えば感光体ドラム）上に照射され、像担持体上に静
電潜像が形成される。さらに、現像剤によって感光体ド
ラムの原稿の濃度に対応したトナー像が形成されること
になる。一方、給紙装置から被記録体（例えば複写紙）
がトナー像担持体上のドナー像の位置と一致すべく送ら
れ、トナー像担持体に接触せしめられる。そして、像担
持体の表面に形成されたトナー像が、転写電極によって
複写紙に転写される。この間、像担持体は所定方向に回
転し続け、複写紙には前記トナー像が次第に転写され
る。その後、トナー像を転写された複写紙がトナー像担
持体から分離され、複写紙はローラ定着装置に送られ
る。ローラ定着装置は、少なくとも１本は加熱されたロ
ーラからなる２本のローラによって構成され、現像剤に
よって形成された像を複写紙に加熱定着する。この後、
複写紙は、複写機本体外へ排紙される。像担持体はトナ
ーによる可視像が複写紙に転写された後、余分なトナー
粉を除くためクリーニングされ、記録をするたびにこれ
を繰り返す。

こうした複写機は、得られる画像がモノクロマティック
であるが、カラーの複写が得られる第１図に示すような
カラー複写機も提案されている。

第１図に示すカラー複写機は、原理的にはモノクロマテ
ィックの複写機とそれ程異なるものではない。モノクロ
マティックの複写機の場合、露光ランプが原稿を照射
し、原稿の濃淡に対応した反射光が、反射ミラー等を有
する光学系を介してトナー像担持体上を照射し、像担持
体上に静電潜像を形成するが、カラー複写機の場合、原
稿からの反射光を分解し、単一の色の光を取り出すため
にフィルターが設けられ、フィルターを通過した光のみ
がトナー像担持体を照射する。第１図に示すカラー複写
機には、色の異なる３種のフィルターを内蔵するフィル
ターバック２が設けられており、夫々のフィルターによ
り、原稿の反射光から単一の色の光が取り出される。例
えば、最初にグリーンのフィルターで色分解し、このフ
ィルターの通過光で露光装置12により像担持体上に静電
潜像を形成し、現像装置３内のマゼンタのトナーが収納
されている現像器3Bで現像する。ここで、像担持体１に
は、マゼンタのトナーにより可視像が形成される。この
可視像は、給紙箱８から搬送され、転写ドラム４に巻き
付いている複写紙７に転写極10により転写される。

像担持体１は、上記転写後に除電極11により除電され、
残留トナー粉がクリーニング装置５により取除かれた
後、再び帯電極９により帯電される。今度は、ブルーの
フィルターの通過光により像露光が行なわれ、イエロー
のトナーが収納されている現像器3Aにより現像が行なわ
れ、像担持体１にはイエローの可視像が形成され、この
可視像は、前記したと同様に複写紙７に転写される。そ
して、次に、レッドのフィルターの通過光により像露光
が行なわれ、シアンのトナーが収納されている現像器3C
により、像担持体１にはシアンの可視像が形成され、こ
の可視像も複写紙７に転写される。

複写紙７は、全部の色の可視像について、転写が終了す
るまでは転写ドラム４に巻き付いており、転写終了後
に、定着装置６に送られ、定着後に機外に排紙される。

上記の如く、このカラー複写機は、原稿からの反射光
を、フィルターにより分解して単一の色の光を取り出
し、この単一の色の光により形成された静電潜像を、そ
の光の色に対応する色に着色されたトナーを収納した現
像器により現像し、これを複写紙に転写することを繰り
返して、カラーの複写を行なっているのである。

このカラー複写機によれば、カラーの複写を行なうこと
が出来るが、次の如き問題点がある。

（１）、現像剤の色以外の任意の色で複写を行なうとき
には、転写ドラム（第１図の４）上の複写紙に各現像剤
の着色トナーを順次転写する必要があるが、各色につい
ての転写のタイミングをとらねばならず、位置ずれが生
じ易い。

（２）、また、各色毎に、帯電→露光→現像→転写を繰
返して行なう必要があるため、これらの制御を正確に行
なわねばならず、かつコピー時間も長くなってしまう。

（３）、色の３原色に対応して最低現像器を３台必要と
し、黒を用意すると４台となり、これに加えて転写ドラ
ム４も設けなければならない。そして、現像器、及び転
写ドラム４は、その役割から、像担持体１の周面上に設
置しなければならない。従って、像担持体１の周面近傍
は、これらを配置するためのスペースを必要とし、モノ
クロマティックの複写機と比較し、必然的に大型にしな
ければならない。

3.発明の目的本発明の目的は、特に、単色（モノカラー）ながら任意
の色の画像を容易にかつ精度良く形成でき、しかも装置
の小型化も可能な画像形成方法を提供することにある。

4.発明の構成即ち、本発明による画像形成方法は、像担持体上に帯電
・像露光により潜像を形成し、前記像担持体とは非接触
である、イエロー、マゼンタ、シアンの着色トナーを各
々有する現像手段から複数の前記現像手段を選択し、反
転現像法により、同一の前記潜像上に互いに異なる色の
複数の着色トナーを順次重ね合わせて、単色画像を形成
した後、前記単色画像を転写材に転写するまでの工程を
行う画像形成方法において、前記同一の前記潜像を現像する際に前記非接触現像手段
に交流バイアスを印加し、その交流バイアスの振幅をV
_AC（Ｖ）、周波数をｆ（Hz）、前記像担持体と前記二成
分現像剤を搬送する現像剤搬送体との間隙をｄ（mm）と
するとき、 0.2≦V_AC／（ｄ・ｆ）｛（V_AC/d）−1500｝/f≦1.0 を満たすことを特徴とするものである。

5.実施例以下、本発明を電子写真複写機に適用した実施例を第２
図〜第５図につき詳細に説明する。

第２図は、電子写真複写機の概略を示すものである。

この複写機においては、本体上壁部上に移動可能に設け
られた原稿載置台14のガラス面上にプラテンカバー15で
覆われた原稿16が載置され、本体内の光源17から光18が
本体上壁部に設けられたスリット19を通して原稿16に照
射され、その反射光が光集束性素子（商品名セルホック
レンズアレイ）13及びフィルター12′を通過し、感光体
ドラムからなる像担持体１上へ入射する。従って、帯電
器９により、一様に帯電されたトナー像担持体１の周面
のセレン、シリコン、硫化カドミウム等の無機光導電性
物質や有機光導電性物質等からなる感光層には、原稿載
置台14が矢印の方向に移動することにより原稿画像に対
応したパターンに像露光が行なわれ、静電潜像が形成さ
れる。静電潜像が形成された像担持体１に対しては、現
像装置20から所定の現像剤が供給される。この現像装置
20は、後記に詳述するように、像担持体１の像形成面に
対向配置された３つの現像器31、32、33からなり、各現
像器にはスリーブ34、35、36が夫々内蔵されている。各
スリーブは、トナー粒子を各現像器31、32、33から像担
持体１上へ選択的に搬送する作用をなし、これによって
トナー粒子は静電潜像の電気力により順次像担持体１上
へ移動、吸着され、同一潜像上に順次重ね合せられ、所
定の色調を有するトナー像が所定パターンに形成され、
現像が行なわれることになる。色調を制御するために
は、各現像スリーブにバイアスを制御して印加してトナ
ーの付着量を変えることにより行なう。

こうして形成されたトナー像は、必要に応じて転写率を
向上させるために再帯電させた後、給紙装置21から給紙
ローラ22により搬送されてタイミングローラ23により像
担持体１上の画像領域に一致するように送られてきた複
写紙24へ、転写極25により転写される。像担持体１上の
トナー像が転写された複写紙は、分離極26により像担持
体１から分離され、定着装置27へ送られる。定着装置27
内には、少なくとも１本は加熱された定着ローラ27A、2
7Bが設けられ、両ローラ間を通過する間に、複写紙24は
加熱され、トナー像は複写紙24に定着される。定着後、
転写紙24は搬送ローラ27Cにより排紙皿28に排紙され
る。一方、複写紙24にトナー像を転写した像担持体１
は、その後も矢印の方向に回転を続け、除電器50により
除電された後、像担持体に付着しているトナーはクリー
ニング装置29に設けられているクリーニングブレード29
Aにより取除かれる。そして、再び、像担持体１は帯電
極９により帯電させられ、次の複写工程に進むことにな
る。

本例の複写機における現像装置20は第３図に拡大図示す
る如くに構成されている。

即ち、現像装置20は、感光体ドラム１に対向した各スリ
ーブ上に、一成分又は二成分現像剤の各現像器31（例え
ばイエロー用）、32（例えばマゼンタ用）、33（例えば
シアン用）から各現像剤を選択的に供給する。各現像器
内には夫々、回転マグネット38、39、40を内蔵したスリ
ーブ34、35、36;現像剤厚み規制板41、42、42;トナー掻
取り用ブレード44、45、46;トナー供給スクリュー47、4
8、49;攪拌板51、52、53が配されている。

この現像装置20においては、現像時に各スリーブと感光
体ドラム１との間に、交流電源（例えば4KV以下、50Hz
〜10KHz）と直流電源（例えば500V以下）とからなる各
現像バイアス62、63、64が夫々印加される。この際、各
スリーブと感光体ドラム１とは一定の間隔（例えば2000
μｍ以下）を置いて配置され、非接触方式で、感光体ド
ラム１上に形成された静電潜像に対して各スリーブから
各色の着色トナーが順次重ね合せられてゆく。ここで、
スリーブ上の現像剤の層厚は、像担持体１とスリーブと
の間隙よりも薄くすること（但、像担持体とスリーブと
の間には電位差が存在しない状態で）が好ましいが、こ
れは、スリーブ上の現像剤を振動電界下でほぐしながら
非接触で像担持体上に飛翔、移行させるためである。ス
リーブ上の現像剤が像担持体と接触した状態で操作する
場合、既に形成されたトナー像を次の現像剤がかき落と
したり、或いはかき落とされた現像剤が別の現像器内に
混入し易くなるが、上記の非接触方式によるトナーの移
行では、既に形成されたトナー像の不所望なかき出落と
しを避け、現像器内への異色トナーの混入を減少させ
て、現像によるかぶりや画像荒れのみならず現像剤間の
混合をなくすことができる。

上記の如くに構成された複写機において画像を形成する
プロセスを第４図につき更に詳述する。

第４図は、ネガ現像（光照射域にトナー像の形成）の場
合を示すが、ポジ現像Ｃ光の非照射域にトナー像を形
成）に較べて静電潜像のポテンシャルが逆さになってお
り、逆極性のトナーT₁、T₂の重ね合せで所定の色調の可
視像を形成するものである。

即ち、像担持体を全面正帯電した後に照射光18により像
露光を行ない、光の照射域に電位低下した静電潜像60を
選択的に形成する。次いで、上記した現像器31〜33のう
ち所定の現像器、例えば31と32を作動させ、静電潜像60
をまず現像器31で現像して例えばイエローのトナー像T₁
を形成し、更に次の現像器にて引続いて同一の静電潜像
60上に２回目の現像を行ない、これによってイエローの
トナー像T₁上に例えばマゼンタのトナー像T₂を順次重ね
合せる。この際、１回目の現像（トナー像T₁の形成）に
よって潜像60のポテンシャルは幾分上昇するが、なおも
充分な電位コントラストを有しているから、次の現像
（トナー像T₂の形成）において同一潜像60上にトナーT₂
が充分な濃度でトナーT₁に重なり合って付着されること
になる。この結果、得られた可視像はトナーT₁とT₂との
色が混合した色調のもの（赤色）となり、各現像器のト
ナーとは異なった色調のモノカラー画像が得られる。上
記種類のトナーの重ね合せのみならず、任意の色調を出
すためには各現像器を選択的に組合せてイエロー、マゼ
ンタ、シアンの各トナーの２種又は３種を任意に重ね合
わせてよい。例えば、これら３種のトナーを同一潜像60
上に重ね合せて黒に近いトナー像を得ることができる
し、或いは第４番目の現像器から黒色トナーを供給して
黒色度を更に高めてもよい。

上記に得られる重ね合せ現像によるトナー像の色調は、
潜像60上に付着する各トナーの付着量を調整（例えば現
像器のスリーブのバイアス電圧を変化）することによっ
て制御することができる。

このようにしても、上述したと同様にモノカラー画像を
任意の色調で得られるが、加えて反転現像による現像で
あるために露光手段や感光体の寿命を長くできかつ記録
時間の短縮も図れる。

以上の例においては、像担持体１上に形成された重ね合
せトナーによるトナー像は、次に第２図で述べたように
複写紙24上に転写され、更に定着される。従って、画像
形成プロセスが容易であり、装置も小型化し、かつ任意
の色調の画像形成は１回のみの露光によって行なえるた
めに更にプロセス制御が容易となる。即ち、上述の例に
よれば、共通の像担持体１の周囲に各カラー用の現像器
31、32、33を配し、これらを組合わせて動作させ、像担
持体上に現像剤を供給し、重ね合わせて現像、転写する
ものであるから、任意の色調のコピー画像を得ることの
できる転写ドラム等の占有面積を減少させた小型の複写
装置を提供できる。又、各色の現像を同一の潜像上で行
なえるために、カラー複写機においてみられる位置ずれ
が生じない。また、本例による非接触現像の際には特定
の現像剤のみが感光体ドラム１に対向せしめられるの
で、従来のカラー現像装置のように他の現像装置につい
ては感光体ドラム１との位置を非接触状態にする（或い
は移動させる）とか、現像剤層を穂切板により送られな
いようにすることは必ずしも考慮することはない。

本方式に用いられる非接触式の現像器は全ての現像器に
用いられることが好ましいが、第１回目に現像を行なう
現像器は接触式の現像装置であっても、予めトナー像が
形成されていないために用いることができる。勿論、こ
の現像器による現像を行なわない場合は、感光体ドラム
と非接触状態にするとか、移動させるとか、現像剤層を
穂切板により送られないようにするとか、或いはトナー
が付着しないように同極性の電気的バイアスをスリーブ
に印加することを行なう。

また、本例における第２図に示した装置によれば、第１
図に示した従来装置の如き転写ドラム４を用いた色重ね
を行なう必要もなくなる。

なお、第３図において更に、黒色トナー用の供給器を
（上記３つの供給器に対し４番目として）追加すれば、
この追加の供給器を使用して例えばイエロー、マゼン
タ、シアン色の重ね合わせを用いなくとも黒色画像を得
ることができる。

更にまた、上記した現像方式においては、一成分現像剤
を用いた米国特許第3893419号、特開昭55-18656〜18659
号、特開昭56-125753号公報や、二成分現像剤を用いた
特願昭58-57446号、特願昭58-97973号、特願昭59-4563
号、特願昭59-10699号、特願昭58-238295号、特願昭58-
238296号、特願昭59-10700号等に示された方式を採用し
てよい。

特に、特願昭58-238296号による現像方式が望ましい。
この二成分現像剤を用いた現像方式によれば、上述の重
ね合せ現像時に各現像工程で、現像バイアスの交流成分
の振幅V_AC（Ｖ）、周波数をｆ（HZ）、像担持体と現像
剤を搬送する現像剤搬送体との間隙をｄ（mm）とすると
き、 0.2≦V_AC／（ｄ・ｆ）｛（V_AC/d）−1500｝/f≦1.0 を満たすようにしたものである。

このように、交流バイアス、及び周波数等の現像条件を
選ぶことによって、画像の乱れや混色を起すことなく、
高画質の画像を得ることができる。

この画像プロセスを具体的に述べると、第３図において
まず第１の現像器で１回目の現像を行ない、次に第２の
現像器で同一潜像上に２回目の現像を行なうが、この際
現像剤として磁性キャリアと非磁性トナーから成る二成
分現像剤を用いる。該キャリアは、平均粒径30μｍ｛平
均粒径は重量平均粒径でオムニコニアルファ（ボシュロ
ム社製）とか、コールカウンタ（コールタ社製）で測
定｝、磁化30emu/g、抵抗率10¹⁴Ω‐cm以上の樹脂中に
フエライト微粒子を分散したキャリアであり、尚、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/cm²の荷重を
掛け、このときのキャリア粒子は1mm位の厚さであるよ
うにして、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ることで得ら
れる値である。該トナーは熱可塑性樹脂90wt％、顔料10
wt％に荷重制御剤を少量添加し混練粉砕し、平均粒径10
μｍとしたものを用いた。該キャリア80wt％に対し該ト
ナーを20wt％の割合で混合し、現像剤とした。なお、ト
ナーはキャリアとの摩擦により正に帯電する。ここで、
感光体ドラムとスリーブとの間隙ｄを1.0mm、現像剤層
厚を0.5mm、感光体の帯電電位を600V、現像バイアスの
直流成分を500V、交流成分の周波数を1KHzに設定したと
きの交流成分の振幅と感光体ドラム上の露光部（電位は
0V）に反転現像によって形成されるトナー像の画像濃度
との関係を測定した。トナーの平均帯電量が夫々30μc/
g、20μc/g、15μc/gに荷電制御されたものを用いた場
合にいずれも、電界の交流成分の振幅が200V/mm以上で
交流成分の効果が現われ、2500V/mm以上にすると感光体
ドラム上に予め形成してあるトナー像が一部破壊されて
いるのが観測された。また、現像バイアスの交流成分の
周波数を2.5KHzとし、上記の実験時と同一の条件によ
り、交流の電界強度E_ACを変化させたときの画像濃度の
変化を測定したところ、前記交流電界強度の振幅E_ACが5
00V/mmを越えると画像濃度が大きく、4KV/mm以上になる
と、感光体ドラム上に予め形成されたトナー像の一部が
破壊された。

これらの結果からわかるように画像濃度がある振幅を境
にして大きく変化するが、このある振幅の値はトナーの
平均帯電量にあまり依存せず得られるものである。その
理由は次のように考えられる。すなわち、二成分現像剤
では、トナーはキャリアとの摩擦やトナーどうしの相互
摩擦により帯電し、トナーの帯電量は広い範囲にわたっ
て分布していると予想され、大きな帯電量をもつトナー
が優先的に現像されると考えられる。荷電制御剤によ
り、平均帯電量を制御しても、これらの大きな帯電量を
もつトナーの占める割合は大きく変化せず、その結果、
現像特性の変化は一応見られるものの大きくは観測され
ないと考えられる。

さて、上記と同様な実験を条件を変えながら行なったと
ころ、交流電界強度の振幅E_ACと、周波数ｆの関係につ
いて整理出来、第５図に示すような結果を得た。第５図
において、で示した領域は現像ムラが起こりやすい領
域、で示した領域は交流成分の効果が現われない領
域、で示した領域はトナーの逆戻りが起こりやすい領
域、、は交流成分の効果が現われトナーの逆戻りが
起こらない領域では特に好ましい領域である。

この結果は、感光体ドラム上に前段で形成されたトナー
像を破壊することなく、次の（後段の）トナー像を適切
な濃度で現像するには、交流電界強度の振幅、及びその
周波数につき、適正領域があることを示しており、その
原因は以下に記載する理由によるものと考えられる。

画像濃度が交流電界強度の振幅E_ACに対し、増加傾向に
ある領域については、交流電界強度の振幅E_ACが0.2〜1.
2KV/mmとなる領域では現像バイアスの交流成分が、スリ
ーブからトナーを飛翔する閾値を越え易くなる働きを
し、小さな帯電量のトナーでも感光体ドラムに付着さ
れ、現像に供される。従って、交流電界強度の振幅が大
きくなるに伴い、画像濃度が大きくなるのである。

一方、画像濃度が交流電界強度の振幅E_ACに対し飽和す
る領域では交流電界強度の振幅E_ACが、1.2KV/mm以上の
領域については、以下のようにこの現像を説明すること
ができる。すなわち、この領域では交流電界強度の振幅
が大きくなるに従ってトナーは強く振幅し、トナーが凝
集して形成しているクラスターが壊れ易くなり、大きな
電荷をもつトナーだけが選択的に感光体ドラムに付着さ
れ、小さな電荷をもつトナー粒子は現像されにくくな
る。また、小さな電荷をもつトナーは、一度感光体ドラ
ムに付着しても鏡像力が弱いため、交流バイアスにより
スリーブに戻りやすい。さらに、交流成分の電界強度の
振幅が大きすぎることにより感光体ドラム表面の電荷が
リークすることによって、トナーが現像されにくくなる
という現像も起こりやすくなる。実際にはこれらの要因
が重なって画像濃度が交流成分の増加に対し、一定にな
っていると考えられる。

さらに交流電界強度を大きくし、例えば上記の条件で、
振幅を2.5KV/mm以上にすると、前述したように、予め感
光体ドラム上に形成しておいたトナー像が破壊され、交
流成分が大きいほど破壊の程度は大きいことがわかっ
た。この原因は、感光体ドラム上に付着しているトナー
に対し、交流成分によりスリーブに引戻す力が働くため
であると考えられる。

感光体ドラム上にトナー像を順次重ね合わせて現像する
場合、既に形成されてあるトナー像が後段の現像の際に
破壊されることは致命的な問題である。

また、上記の結果を比較してもわかるように交流成分の
周波数を変化させて実験したところ周波数が高くなる
程、画像濃度が小さくなるが、これは、トナー粒子が、
電界の変化に対し追随することが出来ないために振動す
る範囲が狭められ、感光体ドラムに付着されにくくなる
ことが原因となっている。

以上の実験結果に基づき、各現像工程で、現像バイアス
の交流成分の振幅をV_AC（Ｖ）周波数をｆ（Hz）、感光
体ドラムとスリーブの間隙をｄ（mm）とするとき、 0.2≦V_AC／（ｄ・ｆ）｛（V_AC/d）−1500｝/f≦1.0 を満たす条件により現像を行なえば、既に感光体ドラム
上に形成されたトナー像を乱すことなく、後の現像を適
切な濃度で行なうことができるとの結論を得たのであ
る。十分な画像濃度を得られ、かつ前段までに形成した
トナー像を乱さないためには、上記の条件の中でも、 0.5≦V_AC／（ｄ・ｆ）｛（V_AC/d）−1500｝/f≦1.0 を満たすことが好ましい。さらにこの中でも特に 0.5≦V_AC／（ｄ・ｆ）｛（V_AC/d）−1500｝/f≦0.8 を満たすと、より鮮明で色にごりのない多色画像が得ら
れ、多数回動作させても現像装置への異色のトナーの混
入を防ぐことができる。

また、交流成分による現像ムラを防止するため、交流成
分の周波数は200Hz以上とし、現像剤を感光体ドラムに
供給する手段として、回転する磁気ロールを用いる場合
には、交流成分と磁気ロールの回転により生じるうなり
の影響をなくすため、交流成分の周波数は500Hz以上に
することが、更に望ましい。

感光体ドラムに形成されたトナー像を破壊することな
く、後のトナー像を一定の濃度で順次感光体ドラム上に
現像するには、現像を繰り返すに従って、順次帯電量の大きいトナーを使用する。

現像バイアスの交流成分の電界強度の振幅を順次小
さくする。

現像バイアスの交流成分の周波数を順次高くする。

という方法をそれぞれ単独にか又は任意に組合わせて採
用することが、更に好ましい。

即ち、帯電量の大きなトナー粒子程、電界の影響を受け
易い。したがって、初期の現像で帯電量の大きなトナー
粒子が感光体ドラムに付着すると、後段の現像の際、こ
のトナー粒子がスリーブに戻る場合がある。そのため前
記したは、帯電量の小さいトナー粒子を初期の現像に
使用することにより、後段の現像の際に前記トナー粒子
がスリーブに戻るのを防ぐというものである。は、現
像が繰り返されるに従って（即ち、後段の現像になるほ
ど）順次電界強度を小さくすることにより、感光体ドラ
ムに既に付着されているトナー粒子の戻りを防ぐという
方法である。電界強度を小さくする具体的な方法として
は、交流成分の電圧を順次低くする方法と、感光体ドラ
ムとスリーブとの間隙ｄを後段の現像になるほど広くし
ていく方法がある。また、前記は、現像が繰り返され
るに従って順次交流成分の周波数を高くすることによ
り、感光体ドラムにすでに付着しているトナー粒子の戻
りを防ぐという方法である。これらは単独で用い
ても効果があるが、例えば、現像を繰り返すにつれてト
ナー帯電量を順次大きくするとともに交流バイアスを順
次小さくする、などのように組み合わせて用いるとさら
に効果がある。また、以上の三方式を採用する場合は、
直流バイアスをそれぞれ調整することにより、適切な画
像濃度あるいは色バランスを保持することができる。

なお、上記において、更に好ましい画像を得るためにこ
れらのトナー粒径は、解像力との関係から通常平均粒径
が50ミクロン程度以下であることが望ましい。本手段で
はトナー粒径に対して原理的な制限はないが、解像力、
トナー飛散や搬送の関係から通常１〜30ミクロン程度が
好ましく用いられる。

また、繊細な点や線をあるいは階調性をあげるために磁
性キャリア粒子は磁性体粒子と樹脂とから成る粒子例え
ば磁性粉と樹脂との樹脂分散系や樹脂コーティングされ
た磁性粒子であって、さらに好ましくは球形化されてい
る、平均粒径が好ましくは50μｍ以下、特に好ましくは
30μｍ以下、５μｍ以上の粒子が好適である。

また、良好な画像形成の妨げになるキャリア粒子にバイ
アス電圧によって電荷が注入されやすくなって像担持体
面にキャリア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くなるという問題点を発生させな
いために、キャリアの抵抗率は10⁸Ω−cm以上好ましく
は10¹³Ω−cm以上、更に好ましくは10¹⁴Ω−cm以上の絶
縁性のものがよく、更にこれらの抵抗率で、粒径が上述
したものがよい。

このような微粒子化されたキャリアの製造方法は、トナ
ーについて述べた磁性体と熱可塑性樹脂を用いて、磁性
体の表面を樹脂で被覆するかあるいは磁性体微粒子を分
散含有させた樹脂で粒子を作るかして、得られた粒子を
従来公知の平均粒径選別手段で粒径選別することによっ
て得られる。そして、トナーとキャリアの攪拌性及び現
像剤の搬送性を向上させ、また、トナーの荷電制御性を
向上させてトナー粒子同志やトナー粒子とキャリア粒子
の凝集を起りにくくするため、キャリアを球形化するこ
とが望ましいが、球形の磁性キャリア粒子は、樹脂被覆
キャリア粒子では、磁性体粒子にできるだけ球形のもの
を選んでそれに樹脂の被覆処理を施すこと、磁性体微粒
子分散系のキャリアでは、できるだけ磁性体の微粒子を
用いて、分散樹脂粒子形成後に熱風や熱水による球形化
処理を施すこと、あるいはスプレードライ法によって直
接球形の分散樹脂粒子を形成すること等によって製造さ
れる。

なお、本発明による方法は、第１図のような複写装置に
おいても、特定色のモノカラーを得る時は用いることが
できる。転写定着方法に関しても、EF紙を用いたり、粘
着転写方法を用いたり、或いは圧力定着方法を用いる
等、公知の方法を用いることができる。

また、本発明は電子写真による記録方式のみならず、静
電記録方式、磁気記録方式を利用した、ノンインパクト
プリンタに適用することが可能である。

次に、本実施例を一層理解するための例を説明する。

例１キャリアとして、微粒フェライトを樹脂中に樹脂分に対
して50重量％分散し、平均粒径が30μｍ、磁化が30emμ
/g、抵抗率が10¹⁴Ωcm以上の、熱による球形化処理を行
なった磁性粒子からなるものを用いた。またトナーとし
て、スチレン−アクリル樹脂（三洋化成製ハイマーup11
0）重量部、イエロー、マゼンタあるいはシアン顔料10
重量部、荷電制御剤少量から成る平均粒径が10μｍの粉
砕造粒法によって得られた非磁性粒子からなるものを用
いた。第３図に示した装置により、現像剤供給器におけ
る現像剤のトナー粒子比率がキャリア粒子に対して20wt
％になる条件で現像を行なった。各現像剤の顔料はイエ
ロー、マゼンタ、シアン用顔料であり、各現像剤におけ
るトナーの平均帯電量は約−15μC/gであった。

これらの構成により、赤色のモノカラー画像を得る場合
を示す。

この場合、像担持体１はアモルファスシリコン感光体、
その周速は180mm/sec、像露光として像担持体１に形成
された静電像の最高電位＋500V、像担持体と各スリーブ
との間隙0.7mm、各スリーブ34〜36の外径30mm、その回
転数50rpm、磁石体38〜40のＮ、Ｓ磁極の磁束密度は900
ガウス、その回転数は500rpm、現像剤層の厚さ0.5mm、
スリーブ34に印加するバイアス電圧は直流電圧成分＋25
0V、交流電圧成分(V_AC)1.5KHz、1000Vとした。

以上の条件でまずイエロートナーを用いた現像を現像器
31で行なった。それ以外の現像器では非画像形成部の通
過時には、像担持体へのトナー付着を防ぐためにスリー
ブに直流成分のみを印加するが、フローテング状態に保
った。あるいは、スリーブ上に現像剤を搬送しないよう
にしてもよいし、スリーブを像担持体から遠ざけるよう
移動させてもよい。むろん、非画像形成部の通過時の現
像器は駆動させなくてもよい。

次に、同一の静電潜像をマゼンタトナーを用いて現像し
た。

この現像には、マゼンタトナーをスリーブ35から感光体
ドラムへ、バイアス電圧を直流電圧成分＋150V、交流電
圧成分(V_AC)1.5KHz、900Vとした以外は同様なトナーの
移動条件より移行させた。非画像形成領域の通過時は、
イエロートナーを有した現像器と同様に制御した。又、
シアントナーを用いた現像は行なう必要がないために、
上記の非画像形成領域と同じ制御を用いることにより像
担持体へのシアントナーの移行を防止した。

以上のようにして、２色のトナー像を重ねてドラム上に
形成した後に、それを普通紙にコロナ転写器を用いて転
写、定着した結果、鮮明な赤色のカラー画像が得られ
た。

感光体ドラム上に残ったトナーは、必要に応じ除電器50
により除電後クリーニング装置29により除去した。

例２キャリア粒子として、平均粒径が20μｍ、磁化が50em/
g、抵抗率が10¹⁴Ωcm以上の樹脂コーテングされた球状
フェライト粒子を用い、トナー粒子として、平均粒径が
５μｍの非磁性カラー粒子を用いて、第３図に示した装
置により現像装置における現像剤のトナー粒子比率がキ
ャリア粒子に対して10wt％になる条件で現像を行った。
トナーの平均帯電量は−30μC/gであった。

この場合の像担持体の条件は例１と同じであり、スリー
ブの外径も30mm、但しその回転数は110rpm、スリーブに
対向した磁極の磁束密度は1200ガウス、現像剤層の厚さ
0.3mm、像担持体とスリーブとの間隙0.7mm（即ち700μ
ｍ）、イエロー及びシアン用のスリーブ34及び36に印加
するバイアス電圧は共に直流電圧成分＋200V、交流電圧
成分(V_AC)2KHz、1500Vとした。

この構成により、例１と同様の操作で像担持体上には緑
色のトナー層が形成された。

上記の二例では、スリーブ上の二成分現像剤から、トナ
ーを像担持体上に移行させるのであるが、一成分現像剤
でも同様に行なえる。この時に、イエロー、マゼンタや
シアン色のトナーを有する現像器のスリーブから像担持
体へのトナー移動を同一潜像上に行ない、像担持体上に
所望の色を作るべく色トナーを重ね合わせた。

任意の色調が、各現像器の現像条件（直流成分、交流電
圧成分、周波数、現像剤層厚、スリーブと像担持体との
間隙、現像剤の搬送速度など）を変化させることによ
り、同一潜像上に重ね合わせる各トナー量を制御して作
り出すことができる。例えば黒は、イエロー、マゼン
タ、シアン用スリーブにバイアスを印加して作ることが
できる。むろん、黒色は、頻繁に使用される色であり、
黒トナーを存する現像器を別に設けてもよい。

上記に用いた装置では、現像領域において、像担持体１
とスリーブの関係や現像剤の関係が同じに設定されてい
るが、これに限定されない。又、現像剤の移動方向もこ
れに限定されない。

本方法によれば、上記の中でも簡便な方法でカラーバラ
ンスを調整することができるのは、スリーブの現像バイ
アスを変える（この場合、交流成分の電圧を変えたり、
周波数を変えたり、直流成分を変えたりすることを含
む）ことによるものである。

以上に述べた操作を各現像器に対して行なうことによ
り、色調と濃度を調整することができる。

色調の指定は、既に市販されているカラー複写機のよう
に平面状に設けられた色調を有するボタンをユーザーが
押したりすることにより行なうのが望ましい。これによ
り、予め各色調に対応して組みこまれたプログラムによ
り、各現像バイアス値を決定する。

また、上記の例では、ポジ現像の場合を示したが、レー
ザー、LED、LCDのような露光系により形成された静電潜
像を現像する、いわゆる反転現像に対しても、トナー極
性、スリーブのバイアスのDC成分を変化させれば、同様
に実施することができる。感光体の帯電極性と同極性の
現像剤をスリーブから像担持体へと移動せるべく、DC成
分を生じさせることによって現像すればよい。

さらに、感光体表面に絶縁層を有する場合の画像作成
法、スクリーン感光体や静電記録ヘッドによって誘電体
層上に像を形成する画像形成法に対しても同様に適用し
うる。さらに、トナーが磁性を有するものであれば、磁
気潜像にも同様に現像することができる。この場合スリ
ーブは、少なくとも現像領域では、磁石を含まないこと
が好ましい。

6.発明の作用効果本発明は上述した如く、同一潜像上に異なる色の着色ト
ナーを順次重ね合せて現像しているので、任意の色調の
画像を容易に、かつ位置ずれなしに精度良く得ることが
できる。しかも、重ね合せによるトナー像を１回で転写
できるから、従来の如き転写ドラムは不要であり、その
分装置の小型化、操作の簡略化を図れる。しかも、現像
は非接触の反転現像であるから、重ね合せトナー像を乱
すことなく、混色もなく、かつ露光手段や像担持体の寿
命も長くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のカラー複写機の概略断面図である。第２図〜第５図は本発明の実施例を示すものであって、第２図は電子写真複写機の全体概略断面図、第３図は現像装置の断面図第４図は他の現像プロセスを示すポテンシャル図、第５図は各現像条件において電界強度と周波数とを変化
させたときの濃度特性を示した図である。なお、図面に示した符号において、１……感光体ドラム（像担持体） 20……現像装置 31、32、33……現像器 34、35、36……スリーブ 38、39、40……マグネット（磁石） 62、63、64……バイアスである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−82242（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−144452（ＪＰ，Ａ) 特公平３−2304（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に帯電・像露光により潜像を形
成し、前記像担持体とは非接触である、イエロー、マゼ
ンタ、シアンの着色トナーを各々有する現像手段から複
数の前記現像手段を選択し、反転現像法により、同一の
前記潜像上に互いに異なる色の複数の着色トナーを順次
重ね合わせて、単色画像を形成した後、前記単色画像を
転写材に転写するまでの工程を行う画像形成方法におい
て、前記同一の前記潜像を現像する際に前記非接触現像手段
に交流バイアスを印加し、その交流バイアスの振幅をV
_AC（Ｖ）、周波数ｆ（Hz）、前記像担持体と前記二成分
現像剤を搬送する現像剤搬送体との間隙をｄ（mm）とす
るとき、 0.2≦V_AC／（ｄ・ｆ）｛（V_AC/d）−1500｝/f≦1.0 を満たすことを特徴とする画像形成方法。