JPH08234566A

JPH08234566A - 多色画像形成装置

Info

Publication number: JPH08234566A
Application number: JP7058205A
Authority: JP
Inventors: Kazue Nishiyama; 和重西山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】第２現像以降の現像器が２成分現像器からな
り、現像剤担持体としての非磁性シェルと、その内側の
ＮＳ極が等方的に交互に多数配置された磁気コアとを互
に逆向きに回転して、シェル上に担持した２成分現像剤
を現像領域に搬送し、その搬送途上、シェルに近接配置
の規制部材により現像剤の薄層に規制し、現像バイアス
の印加下で薄層の現像剤で非接触現像法により現像を実
行する多色画像形成装置において、画像ムラの防止、現
像効率の向上を可能にする等にある。【構成】第２現像器の規制部材４０６は、非磁性の規
制ブレード４０４とこれに合わせた磁性板４０５とから
なり、磁気コア４０２の極数ｍと、コア４０２の中心と
非磁性シェル４０１と感光ドラム１の最近接点を結ぶ線
と、コア４０２の中心と規制部材４０６とを結ぶ線とが
なす角度θとが、θ（°）＝（２ｎ＋１）／２ｍ×３６
０°（ただし、ｎは０以上の整数で、最大でｍ−１）を
満たす位置またはその近傍に、規制部材４０６を位置さ
せた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を用いた
複写機、多色複写機、多色プリンタ等の多色画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、静電潜像担持体が１回転する間
に、像担持体上に複数色分の静電潜像を順次形成し、そ
の潜像を対応する色の複数の現像器により順々に現像し
て、像担持体上に複数色のトナー像を重ね合わせて形成
し、得られた複数色のトナー像を転写材上に一括して転
写する多色画像形成装置が知られている。

【０００３】多色画像形成装置として、図８に示す２色
画像形成装置を例にとって、その画像形成工程を説明す
る。図９に画像形成の各工程における感光ドラムの表面
電位を示す。

【０００４】図８において、２色画像形成装置は、静電
潜像担持体として例えば感光ドラム１を有し、感光ドラ
ム１は、表面にＯＰＣ、ａ−Ｓｉ等の光導電層を備え、
矢印Ａ方向に回転される。この感光ドラム１の表面を、
第１一次帯電器２によりたとえば−７００Ｖに一様帯電
する（図９（Ａ））。ついで、第１の画像信号情報によ
る第１画像露光１２を行なって、感光ドラム１上の露光
部の表面電位を例えば−２００Ｖに減衰し、感光ドラム
１上に第１の画像信号情報に応じた第１潜像を形成する
（図９（Ｂ））。画像露光１２を行なうには、たとえば
半導体レーザあるいはＬＥＤアレーが使用される。

【０００５】つぎに、第１潜像を、黒の２成分現像器で
ある第１現像器４により現像して、黒トナー像として可
視化する。第１現像器４は現像に、負に帯電した絶縁性
黒トナーと、硬磁性を有するキャリアとを混合した２成
分現像剤を用いる。

【０００６】現像方法は、特開昭５６−２７１７８号に
示すような方式を採る。すなわち、現像剤担持体として
の非磁性シェルと、その内部に回転可能に配設した、Ｎ
極、Ｓ極をほぼ等方的に交互に多数並べた磁極配置を有
するローラ状マグネット、つまり磁気コアとを使用し、
非磁性シェルの回転と、これと逆方向の磁気コアの回転
とにより、非磁性シェル上に担持した現像剤を感光ドラ
ムと対向した現像領域に搬送し、現像に供する現像方式
である。

【０００７】本現像方式によれば、非磁性シェル上で現
像剤の入れ替えが絶えず行なわれるため、昇温等による
トナーの融着が起こりずらく、高速の画像形成装置に使
用する現像方法として適している。

【０００８】現像時、現像剤担持体には、現像バイアス
として−５００Ｖ程度の直流バイアスを印加して、第１
潜像を反転現像する（図９（Ｃ））。得られた第１トナ
ー像の表面での電位（第１トナー像電位）は、トナー電
荷により第１画像部の感光ドラム表面電位（−２００
Ｖ）に対し−１００Ｖ程度上り、−３００Ｖ前後とな
る。

【０００９】ついで、感光ドラム１を第２一次帯電器
（再帯電器）５により再度一様帯電し、第１トナー像電
位を上昇する。このとき非画像部電位も若干上昇する。
再帯電後の非画像部電位は−７４０Ｖ、第１画像部の電
位は−６７０Ｖ程度となる（図９（Ｄ））。この感光ド
ラム１に対し第２の画像露光１３を行なって、第２の画
像信号情報に応じた第２潜像を形成する（図９
（Ｅ））。

【００１０】この後、第２現像器７により、負に帯電し
た例えば絶縁性赤トナーを混合した２成分現像剤を用い
て、上述したのと同様な現像方法で第２潜像を反転現像
する（図９（Ｆ））。これにより、感光ドラム１上に黒
トナー像および赤トナー像の２色画像が形成される。

【００１１】以上はネガネガ再帯電といわれる画像形成
プロセスである。他に感光ドラム上に２色画像を形成す
る方法として、特開昭５５−１３７５３８号公報に記載
されるネガポジプロセスや、特開昭５２−８１８５５号
公報に記載される３値プロセスなどがある。

【００１２】上記の感光ドラム１上に形成された２色画
像は、必要に応じて、チャージャー１８を用いて転写前
処理を施し（通常はＤＣもしくはＡＣによるコロナの付
与、またはこれと光除電の併用）、２色のトナー像の帯
電量を転写しやすいように揃えた後、感光ドラム１に供
給された転写材９上に転写帯電器８により転写する。そ
の後、転写材９を定着器１０に送ってトナー像を定着
し、赤および黒の２色画像が得られる。一方、感光ドラ
ム１は、その上の転写残りのトナーをクリーニング装置
１１により除去し、次の画像形成に備えられる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に、硬磁性の磁性キャリアおよび電気絶縁性のトナーか
らなる２成分現像剤を使用し、現像剤担持体としての非
磁性シェルと、その内部のＮ極、Ｓ極を交互に多数並べ
た磁極配置の磁気コアとを相互に逆方向に回転させる現
像方式では、非磁性シェル表面上の現像剤は、磁気コア
を回転することによるシェル表面での磁場の変化によ
り、その磁性キャリアが回転運動しながら現像領域へ搬
送される。

【００１４】このように、上記の現像方式では、磁気コ
アを固定した現像方式と比較して、キャリアの運動が激
しくなるため、通常の非磁性規制部材（規制ブレード）
によっては、非磁性シェル上の現像剤の層厚を安定して
規制できず、現像剤の穂の長さがまちまちでかつ全体的
に長くなり、また現像剤の密度がシェルの場所によって
まちまちになる。そのため、得られる画像はムラが生じ
やすかった。

【００１５】また第２現像以降の現像器では、混色を防
止するため非接触現像にするので、非磁性シェルと感光
ドラムとの間の距離は、現像剤の穂長よりも長くする必
要があるが、上記のように、穂長が全体的に長いことか
ら１．５ｍｍ以上にもしなければならず、そのため現像
剤のトナーが飛翔しづらくなって、現像効率が低下し、
画像濃度の低下が起きていた。

【００１６】また画像形成装置の停止により各現像器が
停止したとき、あるいは第１現像のみを実行するモノカ
ラーモードのために、第２現像以降の現像器が停止した
とき、その第２現像以降の現像器の磁石のＳ、Ｎの磁極
部が感光ドラムとの対向位置に位置すると、現像剤の穂
が立ち上がって、感光ドラム表面に近接し、場合によっ
ては幾分かの現像剤が感光ドラム表面に接触する。

【００１７】通常、停止時の感光ドラムの電位および非
磁性シェルに印加するバイアスは０Ｖであり、またモノ
カラーモードにおいて反転現像する場合、感光ドラムの
電位に７００Ｖを採用すると、シェルへの印加直流バイ
アスをほぼ同電位にする。

【００１８】このため、感光ドラムに近接した現像剤
（場合によっては現像剤の幾分かは感光ドラムに接触）
からトナーおよびキャリアが感光ドラムに引かれて、感
光ドラムに付着する。このため感光ドラムの寿命が低下
したり、その付着トナーやキャリアが飛散したりするな
どの問題が生じる。またモノカラーモードにおいては、
感光ドラム上に付着した第１トナーと第２トナーが混色
するなどの問題があった。

【００１９】また規制部材が金属であると、磁気コアの
回転により渦電流が生じてジュール熱が発生するが、長
時間の使用時、そのジュール熱による規制部材の温度上
昇で、トナーの温度がガラス転移点を超えて溶け、その
トナーが冷えたときに規制ブレードと非磁性シェルとの
間で固着して、シェルが回転しなくなるという問題を生
じることがあった。

【００２０】非磁性シェル上の現像剤は、現像の終了
後、現像器内で剥ぎ取り部材によってシェルから剥ぎ取
られるが、現像器の停止時に、磁極によって形成された
現像剤の穂が剥ぎ取り部材に長時間、面していると、剥
ぎ取り部材が劣化して、現像剤の剥ぎ取り不良を起こす
こともあった。

【００２１】本発明の目的は、少なくとも第２現像器以
降の現像器が、硬磁性の磁性キャリアと絶縁性トナーと
からなる２成分現像剤を使用し、現像剤担持体としての
非磁性シェルと、その内側のＮ極、Ｓ極が等方的に交互
に多数配置された磁気コアとを相互に回転して、シェル
上に担持した現像剤を現像領域に搬送し、その搬送途
上、現像剤担持体に近接配置した規制部材により現像剤
を規制して薄層に形成し、現像領域において現像剤担持
体に現像バイアスを印加した下で、薄層の現像剤で非接
触現像法により潜像の現像を実行する現像方式である多
色画像形成装置において、（１）画像ムラの防止、
（２）現像効率の向上、（３）トナーの飛散防止、
（４）廃トナー量の低減、（５）感光ドラムの寿命向
上、（６）画像の混色防止、（７）第１トナーの第２現
像以降の現像器への混入防止を図り、さらに（８）現像
剤剥ぎ取り部材の劣化を防止して剥ぎ取り不良をなく
し、また（９）規制部材の温度上昇を防止することであ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば本発明は、静
電潜像が形成される無端回動する像担持体と、この像担
持体上に順次形成された少なくとも２つ以上の潜像を、
その各潜像が形成されるたびに対応した色の現像剤によ
り現像する、像担持体の周囲に配置された少なくとも２
個以上の現像器とを備え、この現像器のうちの２番目以
降の潜像を現像する第２現像器以降の現像器の各々は、
現像剤として、硬磁性の磁性キャリアと絶縁性トナーと
からなる２成分現像剤を使用し、この現像剤を担持する
現像剤担持体は非磁性シェルからなり、その内側に、Ｎ
極とＳ極がほぼ等方的に交互に多数配置されたローラ状
の磁気コアを内包し、そして現像剤担持体の回転と磁気
コアの回転とにより、現像剤担持体上に担持した現像剤
を像担持体と対向した現像領域に搬送し、その搬送途
上、現像剤担持体に近接配置した規制部材により現像剤
を規制して薄層に形成し、現像領域において現像剤担持
体に現像バイアスを印加した下で、薄層の現像剤で非接
触現像法により像担持体上の潜像の現像を実行する多色
画像形成装置において、前記規制部材は、非磁性部材と
これに合わせた磁性部材とからなっており、そして磁気
コアの極数をｍとし、磁気コアの中心と現像剤担持体と
像担持体の最近接点を結ぶ線と、磁気コアの中心と規制
部材とを結ぶ線とがなす角度をθとしたときに、 θ（°）＝（２ｎ＋１）／２ｍ×３６０° （ただし、ｎは０以上の整数で、最大でｍ−１）を満たす位置またはその近傍に、規制部材を位置させた
ことを特徴とする多色画像形成装置である。

【００２３】本発明によれば、好ましくは、前記磁性板
の厚さが、磁気コアの磁極間の長さの１／５以下とされ
る。また前記２番目以降の潜像を形成する第２露光手段
以降の露光手段の各々は、像担持体の背面側から画像の
露光を行なうことができる。さらに前記シェルに接触し
て、シェル上の現像剤を剥ぎ取る剥ぎ取り部材を有し、
磁気コアの中心と規制部材を結ぶ線と、磁気コアの中心
と剥ぎ取り部材とを結ぶ線とがなす角度をφとしたとき
に、 φ（°）＝（２ｎ＋１）／２ｍ×３６０° （ただし、ｎは０以上の整数で、最大でｍ−１）を満たす位置またはその近傍に、剥ぎ取り部材を位置さ
せることができる。

【００２４】

【実施例】

実施例１図１は、本発明の多色画像形成装置の一実施例を示す構
成図である。本実施例では、２色画像形成装置について
示す。

【００２５】本実施例の２色画像形成装置は、図１に示
すように、静電潜像担持体としてＯＰＣ感光体を使用し
た感光ベルト２１を備え、その感光ベルト２１の周囲に
は、矢印で示す回動方向に、第１一次帯電器２２、ＬＥ
Ｄアレイからなる第１露光装置（図示せず）、第１現像
器２４、第２一次帯電器（再帯電器）帯電器２５、ＬＥ
Ｄアレイからなる第２露光装置（図示せず）および第２
現像器２７が配置されており、この第２露光装置は、感
光ベルト２１の背面側に設けられる。さらにその下流に
は転写帯電器２８、分離帯電器３３およびクリーナ３０
が配置され、分離帯電器３３から少し離れた位置には定
着装置２９が配置される。また第１帯電器２２の上流側
でクリーナ３０の下流側には、図示しない前露光装置が
配置される。

【００２６】上記の２色画像形成装置において、図示し
ない前露光装置により感光ベルト２１に前露光３１を施
して、感光ベルト２１の電位を全体的に０Ｖ近くまで下
げた後、第１帯電器２２により感光ベルト２１を−７０
０Ｖ程度に一様帯電し、図示しない第１露光装置により
第１の画像露光２３を行なって、感光ベルト２１上に第
１の画像信号に応じた第１静電潜像を形成する。第１画
像がベタ黒の場合、感光ベルト２１の第１潜像部の電位
は−２００Ｖまで落とされる。

【００２７】上記の第１画像信号等は、原稿画像をスキ
ャナで読み取った際に、その色データをもとに２色以上
の異なる現像剤により画像形成を行なうように色分解し
て、得られる。本実施例では、第１現像器２４による第
１現像は黒の現像、第２現像器２７による第２現像は赤
の現像を実施するために、全空間を黒と赤の２色で表現
できるように、第１画像信号、第２画像信号を形成し
た。

【００２８】第１潜像を黒の第１現像器２４により現像
して、感光ベルト２１上に黒トナー像として可視化し、
黒トナー像の第１トナー像が得られる。その後、第２帯
電器の再帯電器２５により再び感光ベルト２１を帯電す
ると、感光ベルト２１の電位は第１トナー像の領域で−
６５０Ｖ程度、非画像部で−７４０Ｖ程度になる。つぎ
に図示しない第２露光装置により、第２の画像信号にも
とづき第２の画像露光２６を感光ベルト２１の背面から
行なう。

【００２９】このように、背面にＬＥＤアレー等の第２
露光装置を配置すれば、多色画像形成装置を省スペース
化して小型にでき、また第１トナー像の上から行なう第
２の画像形成時に、第１トナーの飛散による第２露光装
置の汚れを防止でき、感光ベルト２１の表から露光を行
なうと、第１トナーによって光が遮断されて、感光ベル
トの電位が落ちないのに対し、裏から露光を行なうと、
十分電位を落とすことができる。さらに省スペース化に
よりもう１色分の現像器を配置するスペースを採れるな
どのメリットがある。特に飛散した第１トナーによる第
２露光装置の汚染の防止に対しては、非常に有効であ
り、これにより第２露光装置のメンテナンス間隔を延ば
せ、そのＬＥＤ自体の耐久性も向上する。

【００３０】その後、第２潜像を赤の第２現像器２７に
よって現像して、感光ベルト２１上に赤トナー像を形成
し、ついで、前記の黒トナー像とこの赤トナー像とを、
感光ベルト２１に搬送された転写材３２上に転写帯電器
２８により一括転写する。つづいて、分離帯電器３３に
より転写材３２を感光ベルト２１から分離して、定着器
２９に送り、そこでトナー像の定着を行なって２色画像
を得る。感光ベルト２１上に残留したトナーは、クリー
ニング装置３０により清掃する。

【００３１】本発明によれば、第１現像器２４、第２現
像器２７は２成分現像器に構成され、これらの現像器で
使用する２成分現像剤は、硬磁性の磁性キャリアと電気
絶縁性のトナーとを混合してなっている。この硬磁性キ
ャリアは、硬性の磁性材料、つまり、磁気的に飽和する
際に、高いレベルの最小保磁力を有するような磁気材料
からなっており、キャリアはトナーが有する電荷と反対
の電荷を有する。一般に、硬磁性キャリアとは、この最
小保磁力は少なくとも１００ガウス以上である。またこ
の硬磁性キャリアは、結合剤のないキャリアでも複合キ
ャリアでもよく、さらに、これらにＳｉなどのコーティ
ングを施したものでもよい。

【００３２】本発明で好適に使用しうる硬磁性キャリア
は、保磁力が少なくとも５００ガウス以上、有利には１
０００ガウス以上であることが好ましい。図３に、本発
明で用いた磁性キャリアのＢ−Ｈ曲線を示す。キャリア
の残留磁気Ｂｒは４０ＥＭＵ／ｇｍで、保磁力は１２５
０ガウス（Ｇ）、そして平均粒径は約３０μｍである。

【００３３】有効な硬性の磁性材料は、主金属成分とし
て鉄を含む磁性を持つ酸化物であるフェライトからなっ
ている。本実施例では、ＳｒＦｅ₁₂Ｏ₁₉を用いた。

【００３４】本実施例において、画像形成装置のプロセ
ススピードは５００ｍｍ／秒とし、１分間にＡ４サイズ
の画像を１００枚出力するように、画像形成条件を設定
した。

【００３５】本実施例では、第１現像器２４は、前述の
通り、黒の現像器とした。この第１現像器２４は、磁性
キャリアに黒トナーを混合した２成分現像剤を使用し
て、２成分接触現像方式により現像を実行させた。現像
剤担持体である非磁性シェルに印加する現像バイアス
は、Ｖｄｃ＝−６００Ｖの直流成分のみとした。また非
磁性シェルは、線速度で感光ベルトの速度の１２０％の
回転速度により、図１の矢印方向に回転した。非磁性シ
ェルの内側に配置された磁石（マグネットローラ）は、
シェルの回転方向と逆向きに１０００ｒｐｍで回転し
た。

【００３６】本実施例によれば、第２現像器２７は、図
２に示すように構成されている。本現像器２７は、その
感光ベルト２１と対面した開口部に、現像剤担持体とし
てＳＵＳ３０４製の非磁性シェル４０１を備え、そのシ
ェル４０１の内側に、周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を交互
に多数、具体的には８極並べた磁気コア４０２が配設さ
れている。磁気コア４０２の各磁極は、９００ガウス磁
力としてほぼ等極とした。本実施例では、この磁気コア
４０２は、シェル４０１の回転方向に対して逆向きに回
転するようになっている。なお、設計条件が異なる場合
は、同方向に回転して良好な画像を得ることができる。

【００３７】第２現像器２７は、磁性キャリアに赤トナ
ーを混合した２成分現像剤を使用して、２成分非接触現
像方式により現像を実行させる。現像時、バイアス電源
４０７で非磁性シェル４０１に印加する現像バイアス
は、直流成分と交流成分とを重畳した電圧が用いられ
る。

【００３８】また現像器２７の開口部の上流側位置に、
現像剤規制部材４０６が設置されている。この規制部材
４０６は、上記開口部に感光ベルト２１に若干近接させ
て位置され、その位置で非磁性シェル４０１の表面と直
交した姿勢で、これと小間隙を開けて配置されている。

【００３９】本発明によれば、規制部材４０６は、非磁
性材料で形成した規制ブレード４０４と、そのブレード
４０４の内側に、先端から少し後退させて取り付けた磁
性板４０５とからなっている。本実施例では、図４に示
すように、規制ブレード４０４を厚さ１ｍｍのＳＵＳ３
０４の板とし、これに、ＫＮめっきした厚さ０．５ｍｍ
のＳＰＣＣ−ＳＤ製の磁性板４０５を貼り合わせて設け
た。その磁性板４０５の規制ブレード４０４先端からの
後退量は１ｍｍとした。

【００４０】規制ブレード４０４に磁性板４０５を取付
けた場合と取付けない場合の条件で、現像器２７を運転
して、そのときの現像領域における非磁性シェル４０１
上の現像剤の穂の長さのばらつきおよび平均長さを調べ
た。非磁性シェル４０１の回転速度は１０２０ｍｍ／
秒、磁気コア４０２の回転速度は３０００ｒｐｍで、磁
気コア４０２はシェル４０１と逆方向に回転した。また
シェル４０１と感光ドラム１との間隙（Ｓ−Ｄギャッ
プ）は３００μｍとした。結果を表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１に示されるように、規制ブレード４０
４に磁性板４０５を取付けることにより、現像剤の穂の
長さのばらつきが著しく減少し、平均穂長も短くなっ
た。

【００４３】磁気コア４０２が固定の場合、Ｓ−Ｂギャ
ップ（シェル４０１と規制ブレード４０４との間隙）間
で磁力が変化しないのに対し、磁気コア４０２を回転す
る方式では、常に、このＳ−Ｂギャップ間での磁力が変
化するため、現像剤の磁気拘束力が絶えず不安定にな
り、それが現像剤の穂の長さおよびそのばらつきに反映
される。すなわち、現像剤の穂が長くなりまたばらつく
のは、非磁性シェル４０１内で磁気コア４０２を回転さ
せる現像方式に特有の現象であり、従って規制ブレード
４０４に磁性板４０５を設けることにより、現像剤の磁
気拘束力が安定し、上記のように好結果を得られること
が分かった。

【００４４】つぎに、図５に示すように、非磁性シェル
４０１と感光ベルト２１の距離をｄ₁ 、シェル４０１と
規制ブレード４０４との距離（Ｓ−Ｂギャップ）をｄ
₂ 、シェル４０１と磁性板４０５の距離をｄ₃ とする。
このｄ₂ 、ｄ₃ 間の大小を変えて現像し、ハーフトーン
の画像形成を行なった。得られたハーフトーン画像の画
像ムラの有無と、ｄ₂ 、ｄ₃ の大小との関係を表２に示
す。

【００４５】

【表２】

【００４６】ｄ₂ ≧ｄ₃ の場合には、非磁性シェル４０
１上の現像剤は、シェル４０１内の磁気コア４０２と磁
性板４０５との間に働く磁力により強力に拘束され、シ
ェル４０１と磁性板４０５との間で穂切りが行なわれる
ため、長時間の使用よって、現像剤がシェル４０１と磁
性板４０５との間で滞留を起こして、詰まりやすくな
る。その結果、例えば現像枚数１００万枚において、表
２に示されるように、画像ムラが発生してしまう。

【００４７】これに対しｄ₂ ＜ｄ₃ の場合には、非磁性
シェル４０１上の現像剤は、シェル４０１と規制ブレー
ド４０４との間隙内（Ｓ−Ｂギャップ内）で磁力により
拘束されるが、その拘束力は弱く、穂切りは規制ブレー
ド４０４によって機械的に行なわれるため、シェル４０
１と規制ブレード４０４との間で滞留を起こして詰まる
ことがなく、従って、表２に示されるように、画像ムラ
を生じることがない。

【００４８】またｄ₂ ＜ｄ₃ の場合は、現像剤の穂の長
さを短くすることも可能になるため、シェル４０１と感
光ベルト２１との距離ｄ₁ を狭くすることができる。た
だし、第２現像時に混色を避けるために、このｄ₁ は現
像剤の穂長以上にすることは前提条件である。

【００４９】直流電圧と交流電圧（方形波）とを重畳し
た現像バイアスを用い、そのトナー飛翔方向の最大電界
強度を４Ｖ／μｍとし、現像コントラストを４００Ｖ＝
一定とした条件で現像に供し、画像形成を行なった。そ
のときのＳ−Ｄギャップの距離と画像濃度との関係を表
３に示す。

【００５０】

【表３】

【００５１】表３に示されるように、最大電界強度を同
じにしているにも拘らず、濃度の違いが見られるのは、
飛翔したトナーが、Ｓ−Ｄギャップの距離が短い方が短
時間で感光ベルト２１に到達できるからであり、これが
濃度の差となって現れてくるのである。

【００５２】従って以上をまとめると、ｄ₂ ＜ｄ₃ の場
合は、現像剤の穂の平均長さを短くすることができ、平
均穂長を短くすることにより、Ｓ−Ｄギャップ、つまり
シェル４０１と感光ベルト２１との間隙を狭くすること
ができて、現像性を高めることができると結論される。

【００５３】次に規制部材４０６の取付位置について説
明する。磁気コア４０２の磁極数をｍとする。非磁性シ
ェル４０１と感光ベルト２１の最近接点と磁気コア４０
２の中心とを結ぶ線と、規制ブレード４０４と磁気コア
４０２の中心とを結ぶ線とがなす角度をθとすると、０
以上の正の整数をｎとして、 θ＝（２ｎ＋１）／２ｍ×３６０° （ただし、ｎ＝０、１、２、・・・ｍ−１）となるようなθの位置に規制ブレード４０４を設ける。
本実施例では、磁気コア４０２の極数ｍ＝８極であり、
これにｎ＝１として、θ＝６７．５°の位置に規制ブレ
ード４０４を設置した。

【００５４】本画像形成装置は、これまでの説明から明
らかなように、感光ベルト２１の１回転の間に２色画像
を形成する１パスの２色画像形成装置である。このよう
な２色画像形成装置において、黒のみ、つまり、第１色
のみの画像を形成する場合、あるいは現像動作が行なわ
れない画像形成停止時、第２現像器２７は、現像動作中
に回転していた磁気コア４０２が静止している。このと
き、磁気コア４０２の極間では、シェル４０１上の現像
剤の穂は寝ているが、規制ブレード４０４を上記位置に
設定しておくと、その磁気コア４０２の極間を。制御装
置を必要としないで常に自動的に、感光ベルト２１に面
する現像部に位置させることができる。従って現像部で
現像剤の穂長は一番短くなり、感光ベルト２１と穂先の
間隔を一番広い状態に保てる。

【００５５】規制ブレード４０４を本実施例の位置（θ
＝６７．５°）に設置した場合と、これから外れた位置
（θ＝９０°）に設置した場合の条件で現像に供し、１
００万枚の画像形成を行なった。現像バイアスは、−６
００Ｖの直流電圧にＶｐｐ３ｋＶ、周波数ｆ＝２ｋＨｚ
の交流電圧を重畳したものを用い、またＳ−Ｄギャップ
（シェルと感光ベルトとの距離）は１ｍｍとした。その
ときの画像の混色、第２現像器への第１トナーの混入
量、トナー飛散、廃トナー量、および感光ベルトの寿命
について、比較して表４に示す。

【００５６】

【表４】

【００５７】画像の混色は、モノカラーモードの黒単色
の画像中の赤トナーの存在の程度で比べた。第１現像後
の感光ベルトの電位が、画像部と非画像部とで異なり、
第２帯電器による最帯電でも電位差が生じるので、第２
現像が行なわれないように、第２現像器の非磁性シェル
に最帯電後の感光ベルトの電位に近い電圧の直流バイア
スを印加しても、そのシェルと感光ベルトの間隙内で電
界が生じてしまうので、現像剤の穂は非接触にしていて
も、先端をできるだけ感光ベルトから離す必要がある。
本実施例では、この画像混色は、現像剤の穂先と感光ベ
ルトとの距離が常に広いため、少なくなっている。

【００５８】第２現像器２７への第１トナーの混入量も
同じような理由から少なくなる。表４の混入量の欄の濃
度は、１００万枚の２色画像形成時の第２現像の赤トナ
ー像の濃度を示したものである。これは、第１トナー
（黒トナー）が第２現像器に多く混入することにより、
第２トナーが帯電不良を起こし、それが第２現像の赤ト
ナー像の濃度低下となって現れるので、第１トナーの混
入量の指標になる。赤トナー像の初期濃度１．３５に対
し、本実施例の規制ブレード配置（θ＝６７．５°）の
方が、濃度低下が少ないことが分かる。

【００５９】上述したように、第１現像後の感光ベルト
と非磁性シェルとの間には電界が生じてしまうので、第
２現像剤が感光ベルトに付着してしまうのであるが、本
実施例でトナー飛散および廃トナー量が少ないのは、磁
気コアの極間を現像部に位置させるようにしているの
で、その量を極力少なくできたからである。同じ理由に
より、感光ベルト２１へのトナーおよびキャリアの付着
量を減らすことができ、これらの付着による感光ベルト
の削れ量も少なくできて、感光ベルトの寿命を延ばすこ
とができた。

【００６０】以上のことは、第２現像を行なわない際、
その第２現像器２７を感光ベルト２１から退避するよう
な場合にも、少なからず有効であり、第２現像器の退避
の移動距離を小さくできるメリットがある。また磁性板
４０５の厚さは０．５ｍｍとしたが、第２現像器の磁気
コア４０２の停止時に、感光ベルト２１に対面するとこ
ろで極間になるように、感光ベルト２１に対する磁極の
高い位置精度を得るためには、磁性板４０５厚さは、磁
極間の距離の１／５以下にした方がよい。またトナーの
詰まりを防ぐ点からも、磁性板４０５の厚さは磁極間の
１／５以下にすることがよい。これらの関係を表５に示
す。

【００６１】

【表５】

【００６２】また本実施例では、第２露光にＬＥＤを背
面露光として用いたが、硬磁性キャリアを混合した現像
剤を用い、磁気コアを回転させる現像方式では、現像剤
の動きが激しいために、特にトナーの飛散が多い。そこ
で、ＬＥＤのトナー汚れ、ＬＥＤのメンテナンス寿命、
および第２帯電器の帯電ワイヤーのトナー汚れについ
て、背面露光と正面露光とを比較して調べた。その結
果、表６に示すように、背面露光が優れている。

【００６３】

【表６】

【００６４】以上では、第２現像器の磁気コア４０２を
８極としたが、本発明では、さらに多数の磁極を有して
いてもよく、たとえば図６に示す第２現像器のように、
１６極の磁気コアであっても同様に適用でき、同様な効
果を有する。

【００６５】本発明の多色画像形成装置は、以上のよう
に構成され、第２現像器が硬磁性キャリアを混合した２
成分現像剤度を用い、現像剤担持体としての非磁性シェ
ル内に、Ｎ極、Ｓ極を等方的に交互に多数並べた磁極配
置の磁気コアを配設し、その磁気コアをシェルと逆回転
させて現像を実行する現像方式とした。これによれば、
（１）画像ムラの防止、（２）現像効率の向上、（３）
トナーの飛散防止、（４）廃トナー量の低減、（５）感
光ドラムの寿命向上、（６）画像の混色防止を図り、さ
らに（７）第１トナーの第２現像器への混入防止を図っ
た高速機が提供可能となった。

【００６６】実施例２本実施例では、図１の多色画像形成装置において、第２
現像器２７として、図７に示すような現像器を用いた。
本現像器は、図２の現像器のときと同様、９００ガウス
の等極で８極の磁気コア４０２を有し、硬磁性のキャリ
アと絶縁性のトナーからなる２成分現像剤を用いてい
る。また規制部材４０６は、非磁性規制ブレード４０４
と磁性板４０５とからなり、本実施例では、現像器の開
口部の上流側に、規制部材４０６を感光ベルト２１から
若干離して設置した。

【００６７】本実施例では、この規制部材４０６の位
置、具体的には規制ブレード４０４の位置をθ＝１１
２．５°（ｎ＝２）となるように設定した。

【００６８】本実施例では、現像器内に、非磁性シェル
４０１上の現像剤を剥ぎ取る剥ぎ取り部材４０３を設け
たことが特徴である。この剥ぎ取り部材４０３はナイロ
ンゴムからなり、シェル４０１の周面に当接されてい
る。本発明によれば、この剥ぎ取り部材４０３の位置を
次のようにした。

【００６９】磁性シェル４０１の中心と規制部材４０５
（具体的には磁性板４０５）とを結ぶ線と、シェル４０
１の中心と剥ぎ取り部材４０３とを結ぶ線とがなす角度
をφとすると、 φ＝（２ｎ＋１）／２ｍ×３６０° （ただし、ｎ＝０、１、２、・・・ｍ−１）を満たすようにした。

【００７０】本実施例では、磁気コア４０２の磁極数ｍ
＝８で、これにｎ＝２として、φ＝１１２．５°の位置
に剥ぎ取り部材４０３を設置した。

【００７１】これにより第２現像器２７の停止時に、感
光ベルト２１と非磁性シェル４０１とが対向した現像部
において、そこに磁気コア４０２の極間を位置させて、
シェル４０１上の現像剤の穂を寝せるとともに、その現
像剤の穂が寝た極間の部分に剥ぎ取り部材４０３を接し
させ、剥ぎ取り部材４０３による現像剤の剥ぎ取りの労
力を低減させた。

【００７２】剥ぎ取り部材４０３がへたって寿命を超え
ると、現像剤の剥ぎ取り不良を起こし、現像剤がシェル
４０１上に固着した状態となり、そのトナーの帯電不良
が生じて、画像の濃度低下となって現れる。

【００７３】剥ぎ取り部材４０３を本実施例の位置（φ
＝１１２．５°）に設置した場合と、これから外れた位
置（φ＝１３５°）に設置した場合の条件で現像に供
し、１００万枚の画像形成を行なった。その結果を表７
に示す。

【００７４】

【表７】

【００７５】本実施例によれば、剥ぎ取り部材４０３の
へたりを減らすことができ、表７に示されるように、そ
の寿命を延ばすことができた。

【００７６】実施例３本実施例は、実施例２において、規制部材４０６の昇温
およびそれによるトナーのつまりを防止したことが特徴
である。

【００７７】硬磁性のキャリアを有する２成分現像剤を
使用し、非磁性シェル４０１内の磁気コア４０２をシェ
ル４０１と逆回転する現像方式では、シェル４０１およ
び規制ブレード４０４における磁界が、絶えず変化する
ために、渦電流がシェル４０１内に流れだけでなく、規
制ブレード４０４が金属製である場合には、規制ブレー
ド４０４内にも渦電流が流れ、それによるジュール熱が
生じる。特に高速機においては、規制ブレード４０４の
熱でトナーの融着が引き起こされる。

【００７８】磁気コア４０２を回転させた場合と、固定
した場合の条件で現像に供し、１００万枚の画像形成を
行なった。そのときの規制ブレード４０４の表面温度と
トナーのつまりを調べた。結果を表８に示す。磁気コア
の回転速度は３０００ｒｐｍ、非磁性シェル４０１の回
転速度は６００ｍｍ／秒とし、高速機に対応の仕様とし
た。

【００７９】

【表８】

【００８０】表８の結果から、規制ブレードの温度上昇
およびトナーのつまりは、磁気コアの回転に特有な問題
であることが分かる。そこで、本実施例では、規制ブレ
ード４０４を非金属である樹脂、具体的にはフェノール
樹脂で形成した。この規制ブレード４０４の材料は、ト
ナーの帯電極性に合わせて選べばよく、たとえばエポキ
シ樹脂を用いることもできる。表９にその結果を示す。

【００８１】

【表９】

【００８２】本実施例では、規制部材４０６の規制ブレ
ード４０４を樹脂材料で形成したので、渦電流が生じ
ず、規制ブレード４０４における昇温を抑えて、それに
よるトナーの詰まりをなくすことができた。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多色画像
形成装置は、静電潜像が形成される無端回動する像担持
体と、この像担持体上に順次形成された少なくとも２つ
以上の潜像を、その各潜像が形成されるたびに対応した
色の現像剤により現像する、像担持体の周囲に配置され
た少なくとも２個以上の現像器とを備え、この現像器の
うちの２番目以降の潜像を現像する第２現像器以降の現
像器の各々は、現像剤として、硬磁性の磁性キャリアと
絶縁性トナーとからなる２成分現像剤を使用し、この現
像剤を担持する現像剤担持体は非磁性シェルからなり、
その内側に、Ｎ極とＳ極が交互に多数配置されたローラ
状の磁気コアを内包し、そして現像剤担持体の回転と磁
気コアの回転とにより、現像剤担持体上に担持した現像
剤を像担持体と対向した現像領域に搬送し、現像領域に
おいて現像剤担持体に現像バイアスを印加した下で、非
接触現像法により像担持体上の潜像の現像を実行すると
いう基本構成を有する。

【００８４】本発明では、その現像バイアスは、パルス
幅が２００μｓｅｃ以下のパルスがプラス方向、マイナ
ス方向に交互に１回以上繰り返されるパルス領域を含む
電圧波形からなり、現像領域において、磁気コアの磁極
変化１回あたり印加されるパルス数は、プラス方向、マ
イナス方向の１方向にそれぞれ１０個以内であるように
したので、（１）第２現像以降の現像時の現像剤の穂の
接触による多色画像の乱れ、混色を防止でき、（２）第
２現像以降の現像時の現像剤のトナー飛散、およびそれ
による多色画像の混色を防止でき、（３）第２現像器以
降の現像器への第１トナーの混入を防止でき、（４）ハ
イライトが像のがさつきを低減でき、（５）画像後端の
ぼけを防止でき、さらに、（６）高画質、高安定性の高
速多色画像形成装置に適した現像器システムを提供でき
た。

【００８５】また像担持体に第２露光以降の露光を行な
う第２露光装置以降の露光装置を像担持体の内側に配置
することによって、多色画像形成装置を小型化できると
ともに、さらに第２現像以降の現像器からのトナーの飛
散にともなう、第２露光装置以降の露光装置での画像露
光の乱れによる画像劣化を防止し、また第２露光装置以
降の露光装置の高耐久化を実現することが可能となっ
た。

【００８６】さらにまた、現像バイアスのパルス領域の
パルスを、プラス方向、マイナス方向のパルスの振幅、
幅が異なる非対称パルスとすることによって、現像特性
のＶ−Ｄカーブを調整することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多色画像形成装置の一実施例を示す構
成図である。

【図２】図１の多色画像形成装置の第２現像器を示す断
面図である。

【図３】本発明で用いた磁性キャリアのＢ−Ｈ曲線を示
す図である。

【図４】本発明における第２現像器の現像剤規制部材の
構成を示す図である。

【図５】図４の規制部材の配置を示す図である。

【図６】本発明で使用する第２現像器の他の例を示す断
面図である。

【図７】本発明の他の実施例における第２現像器を示す
断面図である。

【図８】従来の２色画像形成装置を示す構成図である。

【図９】図８の装置における画像形成の各工程の感光ド
ラムの表面電位を示す図である。

【符号の説明】

２１感光ベルト２２第１帯電器２３第１露光２４第１現像器２５第２帯電器（再帯電器）２６第２露光２７第２現像器４０１非磁性シェル４０２磁気コア４０３剥ぎ取り部材４０４規制ブレード４０５磁性板４０６規制部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像が形成される無端回動する像担
持体と、この像担持体上に順次形成された少なくとも２
つ以上の潜像を、その各潜像が形成されるたびに対応し
た色の現像剤により現像する、像担持体の周囲に配置さ
れた少なくとも２個以上の現像器とを備え、この現像器
のうちの２番目以降の潜像を現像する第２現像器以降の
現像器の各々は、現像剤として、硬磁性の磁性キャリア
と絶縁性トナーとからなる２成分現像剤を使用し、この
現像剤を担持する現像剤担持体は非磁性シェルからな
り、その内側に、Ｎ極とＳ極がほぼ等方的に交互に多数
配置されたローラ状の磁気コアを内包し、そして現像剤
担持体の回転と磁気コアの回転とにより、現像剤担持体
上に担持した現像剤を像担持体と対向した現像領域に搬
送し、その搬送途上、現像剤担持体に近接配置した規制
部材により現像剤を規制して薄層に形成し、現像領域に
おいて現像剤担持体に現像バイアスを印加した下で、薄
層の現像剤で非接触現像法により像担持体上の潜像の現
像を実行する多色画像形成装置において、前記規制部材
は、非磁性部材とこれに合わせた磁性部材とからなって
おり、そして磁気コアの極数をｍとし、磁気コアの中心
と現像剤担持体と像担持体の最近接点を結ぶ線と、磁気
コアの中心と規制部材とを結ぶ線とがなす角度をθとし
たときに、 θ（°）＝（２ｎ＋１）／２ｍ×３６０° （ただし、ｎは０以上の整数で、最大でｍ−１）を満たす位置またはその近傍に、規制部材を位置させた
ことを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２】前記磁性板の厚さが、磁気コアの磁極間
の長さの１／５以下である請求項の１の多色画像形成装
置。
【請求項３】前記２番目以降の潜像を形成する第２露
光手段以降の露光手段の各々は、像担持体の背面側から
画像の露光を行なう請求項１または２の多色画像形成装
置。
【請求項４】前記シェルに接触して、シェル上の現像
剤を剥ぎ取る剥ぎ取り部材を有し、磁気コアの中心と規
制部材を結ぶ線と、磁気コアの中心と剥ぎ取り部材とを
結ぶ線とがなす角度をφとしたときに、 φ（°）＝（２ｎ＋１）／２ｍ×３６０° （ただし、ｎは０以上の整数で、最大でｍ−１）を満たす位置またはその近傍に、剥ぎ取り部材を位置さ
せた請求項１、２または３の多色画像形成装置。