JPH10171240A

JPH10171240A - ２色画像形成装置

Info

Publication number: JPH10171240A
Application number: JP8333696A
Authority: JP
Inventors: Hisao Okada; 久雄岡田; Masayoshi Ishii; 政義石井; Yasuo Takuma; 康夫詫間; Ryuichi Shimizu; 龍一清水; Koji Kato; 孝二加藤; Koichi Takahashi; 康一高橋
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】正規現像と反転現像を組み合わせて２色画像
を形成する画像形成装置で、１色目のキャリアが感光体
に付着することによって２色目の画像中に白スジが発生
することを防ぐ。【解決手段】１色現像装置に、内部の磁石が感光体に向
いた方向に磁束密度のピークを有していることに加え
て、その反対の方向にも感光体に向いた磁束のピークと
同等かそれ以上の強さの磁束密度のピークを有するキャ
リア回収ロールを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式を用い
た画像形成装置に係り、特に正規現像と反転現像を組み
合わせて感光体上に２色のトナー像を形成する２色画像
形成装置に関する

【０００２】。

【従来の技術】特開昭４８−３７１４８号に示されるよ
うに、感光体を帯電した後、露光において画像の色情報
に応じて、露光無し、弱露光、強露光と露光量を３段階
に変えることによって、感光体上の表面電位を高レベル
領域と、低レベル領域と、その間の中間レベル領域の３
レベルの静電像を形成し、高レベル領域を正規現像し、
低レベル領域を反転現像して、感光体上に２色のトナー
像を形成する２色現像方法がある。

【０００３】この静電像の現像方法としては、着色粒子
であるトナーと磁性粒子であるキャリアとの混合物であ
る２成分現像剤を用いる方法がある。そして、現像にお
いては、前記の高レベルを現像する場合は、高レベルの
表面電位と中間レベルの表面電位の間の現像バイアス電
圧を現像装置の現像電極に印加し、一方、低レベルを現
像する場合は、低レベルの表面電位と中間レベルの表面
電位の間の現像バイアス電圧を現像装置の現像電極に印
加することによって、それぞれのトナーが高レベル領域
と低レベル領域に現像される。

【０００４】ところが、２成分現像剤を用いた現像方法
では、上記のような２色現像方法に限らず、現像バイア
ス電圧に対して、トナーが現像される電位領域とは反対
の電位領域にキャリアが現像されるという問題が生じて
いる。この原因は、２成分現像剤では、トナーとキャリ
アが混合することによって、お互いに逆の極性に帯電し
ていることである。例えば、上記の２色現像方法では、
図２に示すように、負に帯電した高レベル領域を現像す
る場合、その高レベルの表面電位ＶＨと中間レベルの表
面電位ＶＭの間の現像バイアス電圧ＶＢＨを現像装置の
現像電極に印加することによって、正極性に帯電したト
ナーが高レベル領域に現像される。一方、キャリアは負
極性に帯電しているので、表面電位が現像バイアスＶＢ
Ｈより低い領域に現像されることになる。ただ、キャリ
アは磁性粒子であり、現像装置の現像電極は一般に内部
に磁石を有して外部の金属円筒が回転する構成をした現
像ロールであり、その内部磁石の磁力でキャリアが感光
体に現像されないように引き留めるように図られてい
る。しかし、完全に引き留めることは難しく、僅かなキ
ャリア現像が生じていた。

【０００５】上記のように、キャリアが現像される現象
は、一般にキャリア付着と呼ばれており、従来の１色の
みの画像形成装置においても、現像の後工程である転写
工程で、トナー像の転写不良を生じるなどの問題を引き
起こしていた。このキャリア付着の対策として、現像の
後に、現像装置の現像ロールと同様に内部に磁石を有し
て外部の金属円筒が回転する構成のキャリア回収ロール
を設け、付着したキャリアを磁力で引き付け、外部の金
属円筒を回転させて現像装置内部へ回収することによっ
て問題を解決していた。このキャリア回収ロールとして
は、感光体に付着したキャリアを吸着しやすいように、
その内部の磁石が感光体に向いた方向にのみ磁力のピー
クがあるものを用いていた。

【０００６】この従来のキャリア回収ロールを備えた第
１現像装置を用いて、２色画像形成を行った結果、第２
の現像によって形成される画像中に白スジが発生してし
まった。また、発生した白スジの長さは一定ではなかっ
た。そこで、第１の現像装置を調べてみると、キャリア
回収ロールに回収されたキャリアが連なってブラシを形
成していることがわかった。そのブラシの長さは、キャ
リア回収ロールと感光体との間隔より長いものがあっ
た。また、キャリア回収ロールを取り外した第１の現像
装置を用いた場合は白スジが発生しなかった。このこと
から、２色画像形成時の第２画像中の白スジは、第１の
現像装置のキャリア回収ロールに回収されたキャリアが
形成したブラシが感光体に接触したため生じたことがわ
かった。また、白スジの長さが一定でない理由はキャリ
ア回収ロール上のブラシの長さは個々のブラシ毎に異な
っており、ブラシがキャリア回収ロール表面上を移動し
ている間に感光体に接触している時間が一定でないため
であることがわかった。

【０００７】このキャリア現像は、現像バイアス電圧と
表面電位の差が大きいほど多く発生し、図２で説明した
と、表面電位ＶＭの中間レベル領域よりも、表面電位Ｖ
Ｌの低レベル領域に多く発生することが、表面電位とキ
ャリア付着の関係からわかった。そのため、従来のキャ
リア回収ロールでは、表面電位ＶＬの低レベル領域に付
着した多量のキャリアを回収するとほぼ同時にブラシが
形成され、それが感光体に接触することが、第２画像に
白スジが発生する原因と考えられる。

【０００８】さらにこの白スジの原因について追及する
ため、第２の現像バイアス電圧を変化させて実験した結
果、第２の現像バイアス電圧を表面電位ＶＬに近付ける
と太くなり、表面電位ＶＬから離すと細くなって消滅す
る白スジもあった。このことから、白スジはキャリア回
収ロール上のブラシが感光体と接触することによって、
接触部の表面電位がＶＬより高くなってしまうことが原
因であることがわかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来課題
を解決すべくなされたものであり、その目的は、白スジ
発生を低減した鮮明な２色画像が得られる２色画像形成
装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、回収したキ
ャリアによるブラシを形成させずに速やかに現像装置内
部に回収させることによって解決できる。その具体的な
手段としては、キャリア回収ロールとして、その内部の
磁石が感光体に向いた方向に磁極を有していることに加
えて、その反対の方向にも感光体に向いた磁極と逆極
で、ピーク磁力が同等かそれ以上の強さの磁極を有する
キャリア回収ロールを用いればよい。さらに、キャリア
回収ロールの内部磁石の磁極方向を感光体の中心へ向か
う方向からずらすことも有効である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用した２色画
像形成装置の実施例を示す。この装置では、感光体１に
負帯電のＯＰＣを用い、第１のトナーとして正帯電のト
ナー、及び第２のトナーとして負帯電のトナーを用いた
場合を説明する。図１で、感光体１は時計周りに回転し
ており、先ず感光体１の表面は第１帯電器２によって一
様に負に帯電され、露光装置３による露光によって感光
体１上には３レベルの表面電位ＶＨ，ＶＭ，ＶＬからな
る静電潜像が形成される。この表面電位の値は、１例と
して、ＶＨは−９００Ｖ、ＶＭは−４５０Ｖ、ＶＬは−
５０Ｖ前後の値である。次に、電源１５によって現像バ
イアスＶＢＨ（−７００Ｖ）が印加された第１現像機５
によって正帯電の第１トナーが感光体１上に現像され
る。続いて、電源１６によって現像バイアスＶＢＬ（−
２５０Ｖ）が印加された第２現像機６によって負帯電の
第２トナー像が感光体１上に現像される。この第１トナ
ーと第２トナーの現像は、現像剤としてトナーとキャリ
アの混合物である２成分現像剤を用いて行った。トナー
濃度は４重量％、トナー帯電量は第１現像剤が約１０μ
Ｃ／ｇ、第２現像剤が約−６μＣ／ｇである。

【００１２】以上の手順によって感光体１上に形成され
た第１のトナー像と第２のトナー像による２色トナー像
は、第２帯電器７によって負のコロナ照射がなされ、ト
ナーの帯電極性が負に揃えられる。その後、転写器８に
よって紙等の記録媒体１２に転写され、この図には示さ
れていない定着機で定着される。転写後の感光体１は、
クリーナ９によって残留トナーが除去された後、次の２
色画像形成が行われる。

【００１３】この実施例の２色画像形成装置では、第１
現像機５のキャリア回収ロール５１として、図３に示す
ように、その内部の磁石が感光体に向いた方向に磁極を
有する磁石５３を有していることに加えて、その反対の
方向にも感光体に向いた磁極と逆極で同等の強さの磁力
ピークを有する磁石５４を有するキャリア回収ロールを
用いている。このキャリア回収ロールの表面上の磁束密
度の測定結果を図４に示す。感光体に向いた極はＮ極で
あり、そこから離れると磁束密度が低下し、一旦弱いＳ
極に転じ、次に弱いＮ極に転じてから最後に強いＳ極に
なっている。このことから、このキャリア回収ロールの
表面付近の磁力線は図５に示すように、全ての磁力線が
Ｎ極から金属円筒５２表面を経て外側に出てそのままＳ
極の金属円筒５２表面を経て内側のＳ極につながってい
るというのではなく、Ｎ極から金属円筒５２表面から外
側に出た磁力線は一旦再び金属円筒５２の内側に入り込
んだ後再び金属円筒５２の外側にでてから、最後にＳ極
の金属円筒５２表面からＳ極につながっているものがあ
ることがわかる。したがって、このキャリア回収ロール
の磁力線は、磁極の真上では金属円筒５２の表面にほぼ
垂直になっているが、磁極から離れるとたちまち斜めに
なってしまうことがわかる。

【００１４】ところで、磁性粒子は磁力線にそって並ぶ
性質がある。この性質は、電磁石の実験で、砂鉄を用い
て磁力線を可視化する方法として利用されている。その
性質はこのキャリア回収ロール５１にも当てはまり、磁
極位置では感光体に付着していたキャリアを吸着してブ
ラシを形成しても、金属円筒５２の回転によって磁極か
らずれるとそのブラシは磁力線にそってたちまち斜めに
なってしまい、感光体を擦ることがなくなることであ
る。

【００１５】なお、このキャリア回収ロールの感光体に
向いた方向の磁極と反対側の磁極の磁力の強さは、その
ピークの磁束密度として、感光体に向いた方向の磁極の
磁束密度と同等かそれ以上であればよい。ここで、同等
とは、図４に示すように感光体側に向いた磁極の隣にそ
の極とは逆向きの磁力線が形成されることをいう。

【００１６】また、図１では、キャリア回収ロール５１
の右側の感光体と反対側の磁極に近づけて反時計方向に
回転する羽根車２５を設けている。この羽根車２５で、
キャリア回収ロール５１の感光体と反対側の磁極に引き
寄せられた現像剤をキャリア回収ロール５１から引き離
すことによって、感光体と反対側の磁極の磁力が有効に
作用し続けるようになり、本発明のキャリア回収ロール
の性能が十分に発揮される。

【００１７】また、キャリア回収ロールの内部の磁石の
磁極の方向を、感光体の中心へ向かう方向からずらすこ
とによって、回収されたキャリアによってブラシが形成
されても、それが感光体に接触することが少なく、白ス
ジを発生させることが少なくなる。

【００１８】この実施例では、直径２０ｍｍのキャリア
回収ロールを用いた。このキャリア回収ロールでは、磁
極の真上には回収したキャリアによって長さが１．５ｍ
ｍのブラシが形成されていた。このときの現像ギャップ
は１．２ｍｍであった。したがって、磁極が感光体の中
心を向いている場合には、その磁極の真上に形成された
ブラシは感光体に接触していることがわかった。しか
し、このキャリア回収ロールでは金属円筒５２の回転に
よってブラシが斜めになるので、上記に説明したように
白スジを発生することはない。ところが、画像を詳細に
調べると、２色目の画像濃度が高ければそれに埋もれて
目立たない程度ではあるが、スジ状ではなく点状に白っ
ぽくなっている場所があることがわかった。これは、キ
ャリア回収ロール上にブラシが形成され、それが金属円
筒５２の回転によってブラシが斜めになる前に感光体に
接触するためであると考えた。そこで、磁極を感光体の
中心に向かう方向から長さ１．５ｍｍのブラシが感光体
に接触しなくなる角度、この場合約１３度ずらした。そ
れによって、点状に白っぽくなった場所はなくなった。
また、この磁極は現像ロールに近付ける方向（図１で時
計周り方向）にずらしても、その反対方向（反時計周り
方向）でも同じ効果が得られた。

【００１９】以上に示したように、このキャリア回収ロ
ールを用いることによって、従来のキャリア回収ロール
を用いていた場合に生じていた第２画像中の白スジは生
じることがなく、好ましい２色画像形成を行うことがで
きる。

【００２０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、第２画像中の白スジを防止することができ、鮮明な
２色画像が得られる２色画像形成装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す概略説明図

【図２】キャリア付着の状態を示す説明図

【図３】本発明に係るキャリア回収ロールの１実施例を
示す側面図

【図４】図３の実施例における磁束密度の例を示す特性
図

【図５】図３の実施例における磁力線の状態を示す説明
図

【符号の説明】

１…感光体、２…第１帯電器、３…露光装置、５…第１
現像機、６…第２現像機、７…第２帯電器、８…転写
器、９…クリーナ、１２…記録媒体、１５，１６…電
源、２５…羽根車、５１…キャリア回収ロール、５２…
金属円筒、５３，５４…磁石、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水龍一茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内 (72)発明者加藤孝二茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内 (72)発明者高橋康一茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体を帯電させ、露光において露光量
を３段階に変えることによって、感光体上に高電位部、
低電位部およびその中間の電位部からなる３レベルの静
電像を形成し、それを色と帯電極性が異なるトナーを用
いてそれぞれ正規現像及び反転現像して、感光体上に２
色のトナー像を形成する２色画像形成装置において、そ
の第１色現像装置のキャリア回収ロールとして、感光体
と向き合った表面にキャリアによるブラシを立たせない
キャリア回収ロールを備えたことを特徴とする２色画像
形成装置。
【請求項２】請求項１記載の２色画像形成装置におい
て、その第１色現像装置のキャリア回収ロールとして、
内部の磁石が感光体に向いた方向に磁束密度のピークを
有していることに加えて、その反対の方向にも感光体に
向いた磁束のピークと同等かそれ以上の強さの磁束密度
のピークを有するキャリア回収ロールを備えたことを特
徴とする２色画像形成装置。
【請求項３】請求項２記載の２色画像形成装置におい
て、キャリア回収ロールの感光体と反対側の磁極方向に
羽根車を配置することを特徴とする２色画像形成装置。
【請求項４】請求項２記載の２色画像形成装置におい
て、キャリア回収ロールの内部の磁石の感光体に向いた
方向の磁束密度がピークとなる方向を、キャリア回収ロ
ールから感光体の中心へ向かう方向からずらしたことを
特徴とする２色画像形成装置。