JPH087477B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 1.産業上の利用分野 本発明は画像形成装置、例えば電子写真複写、静電記
録等に好適な画像形成装置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ト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、最初にグリース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、次に如き問題点がある。

（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）．この位置ずれの問題と共に、カラーバランスを
とるための画像処理によって解像力の低下を引起こして
しまう。

（３）．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。

（４）．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。

以上に挙げた問題点に加えて、従来のカラー複写機で
は、画像の色調の選択性、色の組合せの面で自由度に乏
しいという欠点がある。

3.発明の目的 本発明の目的は、上に説明した従来技術における種々
問題を解決することを目的としてなされたもので、具体
的には高解像力で、任意の色調の単色（モノカラー）画
像と多色画像を形成することが可能であり、しかも装置
が小型、かつ、高速画像形成が可能な画像形成装置を提
供することにある。

4.発明の構成 上記の本発明の目的は、 像担持体、該像担持体の周囲に配置された帯電手段、
露光手段、複数の現像手段及び転写手段並びにモード選
択手段及び制御手段を備えた画像形成装置において、 前記制御手段が、 前記モード選択手段によって第１モードが選択された
ときには、前記帯電手段と前記露光手段による１回の帯
電と１回の露光によって電位が十分に低く形成された単
一の潜像を、複数の現像手段の反転現像により前記像担
持体上に複数の異なる色のトナー像を重ねて単色画像を
形成するとともに、現像に寄与しない現像手段を前記潜
像が現像されないように非現像状態とし、この後に前記
転写手段によって転写材に単色画像を形成する制御を行
い、 前記モード選択手段によって第２モードが選択された
ときには、帯電、露光、現像からなるトナー像形成工程
を、複数の現像手段の内の異なる１現像手段を選択して
繰り返し行うことによって、各像形成工程において形成
される異なる潜像に異なる色のトナーを付着させて、前
記像担持体上に多色画像を形成し、この後に前記転写手
段によって転写材に多色画像を転写する制御を行うこと
を特徴とする画像形成装置、 によって達成される。

即ち、本発明は単一の潜像を複数の現像手段で現像す
ることによって、複数の色のトナー像の合成からなる単
色画像を形成するモードと単一の潜像を単一の現像手段
で現像する工程を異なる潜像に対し、異なる現像手段を
用いて繰り返すことによって多色画像を形成するモード
を有する画像形成装置を提供せんとするものである。

ここに、単色画像とは、異なる色のトナーが画像の全
領域にわたって同一割合で重なって形成される結果、画
像の色としては、像を形成する複数のトナーの色合成色
ではあるが、画像全領域にわたって一様な色を呈する画
像である。

例えば、イエロートナーとマゼンタトナーの合成によ
って、赤色、即ち、画像全領域が赤色の単色画像が形成
される。

多色画像とは異なる色のトナーが画像の各領域におい
て、異なった割合で付着する結果、画像の各領域におい
て、異なった色を呈する画像である。

所謂、フルカラー画像がこの多色画像である。

5.実施例 以下、本発明の実施例を第２図〜第12図について詳細
に説明する。

まず、第２図〜第４図で、本例による画像形成装置の
構成を説明すると、第２図の装置において、11は、Se等
の光導電性感光体を有し矢印方向に回転するドラム状の
像担持体;12は、像担持体11の表面を一様に帯電する帯
電器;14は、カラー画像用の色別の像露光;15、16、17、
18は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒と云ったそれぞ
れ異なる色の着色トナーが現像剤として用いられる各現
像器である。また、19および20は夫々、像担持体１上に
複数の着色トナーが付着されて形成されるカラー画像を
複写紙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;21は、転写器
及び分離器;22は、複写紙Ｐに転写されたトナー像を定
着させる定着器;23は、除電ランプと除電用コロナ放電
器の一方または両者の組合せから成る除電器;24は、像
担持体11のカラー画像を転写した後にその表面に接触し
て表面の残留トナーを除去し、第１回の現像が行われた
表面が到達するときまでには像担持体11の表面から離れ
るクリーニングブレード25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12としては、既に帯電している像担持
体11の表面を更に帯電するものにあっては特に、先の帯
電の影響が少なくて安定した帯電を与えることができる
図示の如きスコロトロンコロナ放電器を用いることが好
ましい。また、この画像形成装置のように、ドラム状の
像担持体11を用いるものにあっては、像露光14は、通常
のモノカラーの電子写真複写機におけるようなスリット
露光をフィルターで色別に濾波したようなものでもよい
（但、本発明によりモノカラーを得る場合は必ずしも必
要でない）が、鮮明なカラー画像を記録するためには、
第３図に示したようなレーザービームスキャナによるも
のが好ましい。

第３図のレーザービームスキャナは、He-Neレーザー
等のレーザー31から出たレーザービーム30を音響光学変
調器32によりON/OFFして、八面体の回転多面鏡から成る
ミラースキャナ33により偏向させ、結像用ｆ−θレンズ
34を通して像担持体11の表面を定速度で走査する像露光
14に形成する。なお、35、36はミラー、37は像担持体11
上でのビームの直径を小さくするために結像用ｆ−θレ
ンズ34に入射するビームの直径を拡大するためのレンズ
である。像露光14の形成に第３図のようなレーザービー
ムスキャナを用いれば、後に述べるように色別について
の静電潜像を独立に形成して合成することが容易とな
り、したがって鮮明なフルカラー画像を記録することが
できる。しかし、像露光14は、前述のようなスリット露
光やレーザービームによるドット露光に限られるもので
はなく、例えば発光ダイオード、陰極線管や液晶シャッ
ターあるいは光ファイバ伝送体を用いて得られるもので
もよい。そして、像担持体がベルト状のように平面状態
をとり得る記録装置であっては、像露光をフランシュ露
光とすることもできる。

また、現像器15〜18には第４図に示したような構造の
ものが好ましく用いられる。

第４図において、41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;42は、現像スリ
ーブ41の内部に設けられかつ周方向に複数の磁極を有す
る磁石体;43は、現像スリーブ41上に形成される現像剤
層の厚さを規制する磁性又は非磁性の層厚規制ブレー
ド;44は、現像スリーブ41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;45は、現像剤溜り46の現像
剤Ｄを攪拌する攪拌回転体;47は、トナーホッパー;48
は、表面にトナーＴの入り込む凹みを有し、トナーホッ
パー47から現像剤溜り46にトナーを補給するトナー補給
ローラである。また、49は、保護抵抗50を介して現像ス
リーブ41に、場合によっては振動電圧成分（交流成分）
を含むバイアス電圧を印加して、現像スリーブ41と像担
持体11との間における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る。第４図では、現像スリーブ41
と磁石体42がそれぞれ矢印方向に回転するように示して
いるが、現像スリーブ41が固定であっても、磁石体42が
固定であっても、あるいは現像スリーブ41と磁石体42が
同方向に回転するようにしてもよい。磁石体42を固定と
する場合は、通常、像担持体11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
近接させて設けることができる。

このような現像器においては、磁石体42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41の表面に現像剤溜り46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43に
よって厚さを規制されて現像剤層を形成し、この現像剤
層が像担持体11の回転矢印方向と同方向あるいは逆方向
（第４図では同方向）に移動して、現像スリーブ41の表
面が像担持体11の表面に対向した現像域において像担持
体11の静電潜像を現像し、残りがスクレーパブレード44
によって現像スリーブ41の表面から外されて現像剤溜り
46に戻されるようになっている。そして、現像に際して
は、着色トナー像を像担持体上に付着させるために繰返
される少くとも第２回以降の現像については、先の現像
で像担持体11に付着したトナーを後の現像でずらしたり
すること等がないように、非接触現像条件を採用するこ
とが好ましい（但、現像スリーブ41上の現像剤層厚は、
現像スリーブ41と像担持体11との間隔よりも小さい−こ
れら両者間に電位差のない状態で）。

次に、本発明に従って画像を形成するプロセスを第５
図〜第８図について説明する。本発明に従って選択され
る画像形成時のモードは、次の第１のモード又は第２の
モード、或いはこれら両モードの組合せからなり、これ
らは画像情報に基いて適宜選択可能となっている。

第１のモード：異なる色の複数の着色トナーを同一潜
像上に順次重ね合せて付着せしめるモード（第５図）。

第２のモード：異なる色の複数の着色トナーを異なる
潜像上に夫々付着せしめるモード（第６図）。

第１のモードと第２のモードとの組合せ（第７図、第
８図）。

第５図〜第８図の例は、反転現像法に基いて、像露光
部が背景部よりも低電位の静電潜像となり、この静電像
が背景部電位と同極性に帯電するトナーの付着によって
現像されるものであり、第５図ではモノカラー画像が、
第６図、第７図及び第８図ではフルカラー画像が形成さ
れる。これらを以下に具体的に説明する。

第５図の例では、第２図に示した装置において、初期
状態の像担持体11の表面に、その１回転目に帯電器12に
よって一様に帯電を施し、その帯電面に第３図のレーザ
ービームスキャナによる色別の像露光14を投影して静電
潜像部の電位が充分に低くなる第１回像露光を行い、得
られた静電潜像51を現像器15〜18のうちの像露光14に対
応した着色トナーT₁の現像剤（但し、この場合はトナー
が像担持体11の帯電と同極性に帯電する現像剤）を用い
る現像器によって必要ならば、第１回現像する。そし
て、次の像担持体11の２回転目からは帯電器２を用いる
ことなく、同じ静電潜像51をそれに対応した着色トナー
T₂現像剤を用いる別の現像器によって必要ならば現像
し、以下同様に必要ならば第３回、第４回現像を繰返し
て、同一潜像上に重ね合わせた各カラー現像剤により任
意のモノカラー画像を形成し、記録の１サイクルを完了
するものである。勿論、１回転目の工程の中で、必要な
各現像剤のトナーを順次、同一潜像に重ね合わせること
もでき、この方が時間的な節約ができる。なお、この例
では、電位が充分に低い静電潜像51は、現像によって像
担持体11の帯電と同極性に帯電するトナーT₁が付着して
も、それによって電位が図示のように背景部電位に等し
くならずに充分な電位コントラストを保持しているか
ら、後に形成された静電像に色違いのトナーT₂を付着さ
せる現像の際に、先にトナーT₁の付着した静電潜像部
に、露光（すなわち書き込み）を行っていないにも拘ら
ず、トナーT₂が積重なって付着する。この場合、同一静
電潜像上での重ね合わせ現像における直流バイアスある
いは交流バイアスを順次変化させるように設定すること
によって、重なりの程度を好ましくコントロールするこ
とができ、これにより鮮明性に優れた任意のモノカラー
画像を得ることができる。

第５図の例においては、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Ｐ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15、16、17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。また、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像担持体11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
いては像担持体11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
は接触式の現像器にあっても、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２図において更に、黒色トナー用の供給器18
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。

また、本発明に基けば、第５図に示したように同一潜
像上に各カラートナーを順次重ね合わせて特定色のモノ
カラー画像を得るのに代え、第６図のように各静電潜像
上に対応する着色トナーを夫々付着させる工程をくり返
すことにより、フルカラー画像を得ることもできる。

すなわち、第６図の例は、初期から第１回現像までは
第５図の第１回現像までと同じであるが、次いで、除電
器（除電ランプのみを用いてもよい）によって除電を行
い、あるいは除電は省略して、２回転目に再び帯電器12
により一様に第２回帯電し、その帯電面に第２回像露光
を行って１回目の潜像51とは別に潜像52を形成する。そ
して、潜像52に対し第２回現像を行なって、別のトナー
T₂を付着せしめ、以下同様に第３回、第４回の静電潜像
形成及び現像を繰返すようにしている点が第５図の例と
異なる。このように、先の現像後、像担持体１の表面を
再び一様帯電して、後の静電潜像形成及び現像を行うよ
うにしている第６図の例では、第５図の例と異なり、次
の像露光がなされない限り、後の色違いトナーが付着す
ることはないと云う効果が得られる。

第７図は、第５図と第６図の両例によるプロセスを組
合した例を示す。

即ち、第１回現像までは第５図と同様であるが、再帯
電することなく引続いて第２回像露光を行ない、これに
よる潜像52と先の潜像51とに対し第２回現像で同じトナ
ーT₂を夫々同時に付着せしめる。この結果、一方の潜像
51には第５図の如き重ね合せトナーによる色調の画像
が、他方の潜像にはトナーT₂による別の色の画像が得ら
れる。勿論、トナーの重ね合せ回数によっては、更に多
様のカラー画像が得られる。

第８図は、第５図の重ね合せトナーによるカラー像を
別々の潜像上に形成する例を示す。

ここでは、第１の潜像51上の重ね合せトナー像を乱さ
ないために再帯電を行ない、しかる後に別の潜像52を形
成し、これに対して再び同様の重ね合せ現像を別の着色
トナーＴ′₁、Ｔ′₂によって行なっている。

以上に説明したように、本発明に基いて画像形成時の
モードを選択することによって、種々の色調又はその組
合せからなるカラー画像を種々形成することができる。
このために、次に述べるように、画像情報に基いて上記
のモード（及びその具体的な複写プロセス）を選択でき
るように構成されている。

モード選択手段は、第９図に示すように、上記カラー
複写機のキャビネット外面の操作部62に設けられてい
る。第９図において、60はコピー濃度表示部、60Aはコ
ピー濃度表示器、61はクリアー釦、63はコピー釦、64は
コピー濃度選択部、64A及び64Bはコピー濃度選択釦、65
はコピー枚数指定釦、72はコピー枚数表示器である。そ
して、モード選択部66には、上記第１のモード（モード
１）の選択釦66Aと上記第２のモード（モード２）の選
択釦66Bとが設けられ、これらモードの少なくとも一方
を指定し、かつ現像に供される着色トナーの指定釦Ｙ
（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、ｂ
（黒）を選択的にあるいは組合わせて押せば、上述した
例えば第５図〜第８図に示したコピープロセスを実行す
ることができる。原理的には、前記三原色で任意の色を
作り出すことができるが、さらに青、緑、赤等の他の選
択釦を設けてもよい。

第10図は、上記のモード選択を行なうための回路系を
概略図示するものであって、選択釦66A及び66B、トナー
指定釦Ｙ、Ｍ、Ｃ、ｂからの信号はCPU67に入力され、
ここで信号処理されることによって、帯電、露光、現像
の各工程が所望通りに制御されるようになっている。

なお、上述した複写機において、現像器15〜18では、
トナーに黒色乃至は褐色の磁性体を含ませなくても色の
鮮明なトナーを得ることができ、トナーの帯電制御も容
易にできる。このためには、非磁性トナーと磁性キャリ
ヤとの混合物から成る、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、エチル系樹脂、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、マンガン−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る、抵抗率が10⁸Ω−c
m以上、好ましくは10¹³Ω−cm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41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、像担持体11面にキャリヤ粒子が付着
し易くなったり、バイアス電圧が充分に印加されないと
いう問題が生じ易い。特に、像担持体11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/
cm²の荷重を掛け、このときのキャリヤ粒子は1mm位の厚
さであるようにして、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、50μ
ｍ以下であることが好ましく、また必要に応じて、疏水
性シリカ等の流動化剤等が添加剤として適当に加えられ
る。キャリヤの平均粒径は重量平均粒径で、オムニコア
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）で測定する。

トナーは、樹脂に各種顔料及び必要に応じて帯電制御
剤等を加えた平均粒径が１〜20μｍのものが好ましく、
また平均帯電量が３〜300μc/g、特に、５〜30μc/gの
ものが好ましい。トナーの平均粒径が１μｍを下まわる
とキャリヤから離れにくくなり、20μｍを越えると画像
の解像度が低下するようになる。

上記のような絶縁性キャリヤとトナーとの混合物から
成る現像剤を用いる場合、トナーが十分に静電潜像に付
着してしかもかぶりが生じないように、第４図の現像ス
リーブ41に印加するバイアス電圧を設定すると、リーク
を起こすおそれがない。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われるよ
うに、トナーには、色の鮮明性が損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。

以上が本発明に好ましく用いられる現像器並びに現像
剤であるが、これに限られるものではなく、特開昭50-3
0537号、同55-18656〜18659号、同56-144452号、同58-1
16553〜116554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。さらに好ましくは、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号各明細書等に記載されているような二
成分現像剤による非接触ジャンピング現像条件によるの
がよい。

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（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・） ｛（V_AC/d）−1500｝／≦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こすことな
く、高画質の画像を得ることができる。

この現像プロセスを具体的に述べると、第４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又は別の潜像上に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ヤと非磁性ト
ナーから成る二成分現像剤を用いる。該キャリヤは、平
均粒径30μｍ、磁化30emu/g、抵抗率10¹⁴Ω−cm以上の
樹脂中にフェライト粒子を分散したキャリヤである。該
トナーは熱可塑性樹脂90wt％、顔料10wt％に荷電制御剤
を少量添加し混練粉砕し、平均粒径10μｍとしたものを
用いた。該キャリヤ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、トナーはキャリヤと
の摩擦により正に帯電する。ここで、感光体ドラム（像
担持体）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、交流成分の周波数は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、2
0μc/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500V/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同志の相互
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、周波数の関係に
ついて整理出来、第11図に示すような結果を得た。第11
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現れない領域、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する働きを
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
きくなるに従い、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動し、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、交流成分の電荷強度の
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（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・） ｛（V_AC/d）−1500｝／≦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。十分な画像濃度が得られ、かつ前段までに形成して
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・） ｛（V_AC/d）−1500｝／≦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・） ｛（V_AC/d）−1500｝／≦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す場合がある。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
像の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、繊細な点や線を良好に再現し、あるいは階調性
をあげるために磁性キャリヤ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、良好な画像形成の防げになるキャリヤ粒子にバ
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
体面にキャリヤ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、キャリヤの抵抗率は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ヤの製造方法は、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、トナーとキャリヤの攪拌性及び
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ヤ粒
子の凝集を起こりにくくするために、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。

本発明は、像担持体がドラム状の装置を用いるものに
限られるものでないことは勿論、実施例に示した感光体
以外の感光体例えば、感光体表面に絶縁層を形成した感
光体を用いることも可能である。

次に、上述した実施例をより具体的に説明する。

具体例１（第６図の例に対応） 第２図に示したようなカラープリンターを用いた。但
し、露光ランプは用いず、像担持体11はセレン感光層を
表面に有するものであり、その周速は180mm/secとし
た。この像担持体11の表面をスコロトロンコロナ放電器
を用いた帯電器12により＋600Vに帯電し、その帯電面に
He-Neレーザーを用いた第３図のレーザービームスキャ
ナにより12dot/mmの密度で第１回像露光を行った。その
結果、像担持体11には露光部の背景部電位＋10Vに対し
て非露光部の電位が＋600Vの静電潜像が形成された。こ
の静電潜像を第４図に示したような現像器15により第１
回現像した。

現像器15では、マグネタイトを樹脂中に50wt％分散含
有した平均粒径が20μｍ磁化が30emu/g、抵抗率が10¹⁴
Ω−cm以上のキャリヤと、スチレン−アクリル樹脂にイ
エロー顔料としてベンジン誘導体10重量部及びその他荷
電制御剤を加えた平均粒径が10μｍの非磁性トナーとか
ら成る現像剤を、トナーのキャリヤに対する比率が25wt
％になる条件で用いた。また、現像スリーブ41の外径は
30mm、その回転数は100rpm、磁石体42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0.5mm、現像スリーブ41と像担持体11との
間隙0.8mmとし、現像スリーブ41には＋500Vの直流電圧
と2KHz、1000Vの交流電圧（V_AC）の重畳電圧を印加して
非接触ジャンピング現像で現像した。

現像器15で静電潜像を現像している間は、他の現像器
16〜18を現像を行わない状態に保持した。これは、現像
スリーブ41を電源49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41に像担持体11の帯電と同極性、トナーの帯
電とは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16〜18も現像器15と同じく非接触ジャ
ンピング現像条件で現像するものとしているから、現像
スリーブ41上の現像剤層は特に除去したりあるいは現像
器を静電像から退避させなくてもよい。現像器16には、
現像器15の現像剤のトナーがイエロー顔料の代りにマゼ
ンタ顔料としてポリタングストリン酸を含むトナーに変
えられた組成の現像剤を用いた。現像器17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
ーに変えられた組成の現像剤を用い、現像器18には、同
じくトナーが黒色顔料としてカーボンブラックを含むト
ナーに変えられた組成の現像剤を用いた。勿論、カラー
トナーとして他の顔料や染料によるものを用いることも
できるし、また、現像する色の順番や現像器の順番も適
当に選択し得る。

第１回現像の行われた像担持体11の表面に対しては除
電器23および帯電器12を作用させて＋600Vに再帯電した
（除電器は動作させなくてもよい。）その帯電面にレー
ザービームによる像露光により第２回像露光を行い、次
いで、現像スリーブ41には＋500Vの直流電圧と、2KHz、
900Vの交流電圧（V_AC）との重畳電圧を印加する非接触
ジャンピング現像条件で、現像器16によりマゼンタトナ
ーの第２回現像を行った。同様に、帯電とレーザービー
ムによる像露光と現像器17によるシアントナーの第３回
現像、及び、帯電とレーザービームによる像露光と現像
器18による黒色トナーの第４回現像を繰返した。なお、
第２回現像以降の現像においては、像担持体11の表面電
位の変化や現像特性、色再現性に合せて、適当に現像ス
リーブ41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号の時間選択変換の
選択時間等を変えるようにした。特に、帯電電位を順次
大きくしていく一方、バイアスの交流成分の振幅を小さ
く、周波数を大きくするよう順次変化させることは、ト
ナーの混色を防ぐ効果がある。

第４回現像が行われて像担持体11上に４色のカラー画
像が形成されたら、これを転写前帯電器19と転写前露光
ランプ20で転写され易くして、転写器21で複写紙Ｐに一
度に転写し、定着器22によって定着した。カラー画像を
転写した像担持体11は、除電器23によって除電され、ク
リーニング装置24のクリーニングブレード25やファーブ
ラシの当接によって表面から残留トナーが除かれて、カ
ラー画像形成の行われた面がクリーニング装置24を通過
した時点で、完全にカラー画像記録の一サイクル工程を
終了した。

以上によって記録されたフルカラー画像は、各カラー
が十分な濃度を示し、鮮明なものであった。

具体例２（第５図の例に対応） 具体例１の記録装置を用いた。但し、露光ランプを用
いず、像担持体11はSe感光層を表面層として有するもの
とし、その周速は180mm/secとした。この像担持体11の
表面をスコロトロンコロナ放電器を用いた帯電器12によ
り＋600Vに帯電し、その帯電面にHe-Neレーザーを用い
た第３図のレーザービームスキャナにより12ドット/mm
の密度で第１回像露光を行った。その結果、像担持体11
には背景部電位＋600Vに対して露光部の電位が＋10Vの
静電潜像が形成された。この静電潜像を第４図に示した
ような現像器15により第１回現像した。

なお、現像器15〜18による現像条件は、各現像スリー
ブに印加する現像バイアスをその直流成分を背景部電位
の低下に合わせて＋500V、＋450V、＋400V、＋350V（交
流成分（V_AC）は、全て2KHz、1500Vである）とした以外
は具体例１と同じとした。又この場合も、現像に供され
ない現像器を非現像状態に保持するバイアス電圧は、ト
ナーの帯電と逆極性で、像担持体11の帯電とも逆極性と
している。

第１回現像の行われた像担持体11の表面に対しては転
写前帯電器19や転写前露光ランプ20、除電器23、クリー
ニング装置24および帯電器12を作用させることなく、か
つ第２回像露光を行なうことなく、現像器16によりマゼ
ンタトナーの現像をも行なわなかった。次に、現像器17
によるシアントナーの第２回現像を行ない、次の現像器
８による黒色トナーの現像を行なわなかった。なお、第
２回現像以降の現像におていは、像担持体11の表面電位
の変化や現像特性、色再現性に合せて、適当に現像スリ
ーブ41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、時間選択変換の選択時間等を変えるよう
にした。この例では特に、直流バイアスを回毎に順次小
さくしていくことが効果がある。

第２回現像が行われて、像担持体11上にイエローとシ
アンの重ね合わせによるグリーン色のモノカラー像を形
成できた。

なお、この例では、具体例１と同じ時間がモノカラー
を得るのに要し、又感光体電位変化も考慮しなけれはな
らない。それ故、第１回目のサイクルにおいて、重ね合
わせるべきトナーを有する他の現像器にも像形成領域で
バイアスを印加することにより、１回転でモノカラー画
像を得ることができる（応用例）。こうすることによ
り、第１回目のサイクルによってモノカラー画像を形成
でき、感光体の電位変化も少なくなる。また、この応用
例の変形例として、第２回目の像露光を行ない、その
部分にトナーを付着させる（応用例）。先に形成され
た像露光部には、二色のトナーが重なり合うので、異な
った色が形成される。多色カラーを得る場合は、再帯電
により先に形成された静電潜像を消去後、応用例のプ
ロセスをくり返す。すなわち、色を表現する回数だけく
り返すことにより、高い解像力を有する鮮明な多色カラ
ー画像を得ることができる。

具体例３ この例では、具体例１と具体例２を用いた画像形成モ
ードを示す。

通常のユーザーの要求としては、従来のモノ黒画像に
対して、カラー画像の要求が増大している。しかしなが
ら、カラー画像の要求の中には、 モノカラー画像→モード１ フルカラー画像→モード２ に分けられると考えられる。

ここでは、具体例1,2と同一構成の画像形成装置を用
いて、プロセスのみを変えることにより、両者を次のよ
うに併用することができる。

（１）．情報がモノカラーの場合 原稿情報あるいは、電気信号がモノカラーであると判
断した場合、あるいはモノカラーの出力で良いと命令が
あった場合、モード１（具体例２）のプロセスが選定さ
れた。

（２）．情報がフルカラーの場合 原稿情報あるいは、電気信号がフルカラーであると判
断した場合、あるいはフルカラーの出力命令があった場
合、 モード２（具体例１）のプロセスが選定された。

（３）．情報が二色あるいは、多色の場合 原稿情報あるいは、電気信号が二色、あるいは多色で
あると判断した場合、解像力あるいは、色バランスが要
求された場合に応じて、 モード１及び／又はモード２が選択された。

6.発明の作用効果 本発明によれば、フルカラー画像と称される多色画像
及びモノカラー画像と称される単色画像形成を同一の装
置で行なうので、装置が小型、低コストに構成され、そ
の動作時の同期制御も容易に正確に行われるという優れ
た効果が得られる。従って、任意のカラー画像を高解像
度に形成することができる。

【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11図は本発明の実施例を示すものであって、 第２図はカラープリンターの要部概略図、 第３図は像露光用レーザービームスキャナの概略図、 第４図は現像器の断面図、 第５図、第６図、第７図、第８図は夫々画像形成プロセ
スを示すポテンシャル図、 第９図は操作部の平面図、 第10図はモード選択回路のブロック図、 第11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、 11……像担持体（感光体ドラム） 12……帯電器 14……像露光 15、16、17、18……現像器 21……転写、分離器 22……定着器 24……クリーニング装置 Ｐ……複写紙 41……現像スリーブ 42……マグネット（磁石体） 49……バイアス電源 T,T₁，T₂,T′₁,T′₂……トナー 66……モード選択部 66A,66B……モード選択釦 Y,M,C,b……トナー指定釦 67……CPU である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平塚 誠一郎 東京都八王子市石川町2970番地 小西六写 真工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−42156（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−82242（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−106743（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−144452（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体、該像担持体の周囲に配置された
   帯電手段、露光手段、複数の現像手段及び転写手段並び
   にモード選択手段及び制御手段を備えた画像形成装置に
   おいて、 前記制御手段が、 前記モード選択手段によって第１モードが選択されたと
   きには、前記帯電手段と前記露光手段による１回の帯電
   と１回の露光によって電位が十分に低く形成された単一
   の潜像を、複数の現像手段の反転現像により前記像担持
   体上に複数の異なる色のトナー像を重ねて単色画像を形
   成するとともに、現像に寄与しない現像手段を前記潜像
   が現像されないように非現像状態とし、この後に前記転
   写手段によって転写材に単色画像を形成する制御を行
   い、 前記モード選択手段によって第２モードが選択されたと
   きには、帯電、露光、現像からなるトナー像形成工程
   を、複数の現像手段の内の異なる１現像手段を選択して
   繰り返し行うことによって、各トナー像形成工程におい
   て形成される異なる潜像に異なる色のトナーを付着させ
   て前記像担持体上に多色画像を形成し、この後に前記転
   写手段によって転写材に多色画像を転写する制御を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。