JPS6314175A

JPS6314175A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPS6314175A
Application number: JP61158983A
Authority: JP
Inventors: Masao Yoshikawa; 吉河　雅雄
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1986-07-07
Publication date: 1988-01-21
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPH0756578B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は特に複色刷り印刷を行なう画像形成装置の改良
に関する。

（従来の技術）現在、コンピュータ、ファクシミリ、ＣＡＤ等の情報機
器の端末装置としてのプリンターでは電子写真による静
電記録方式が多く適用されている。

これらのプリンターでは、情報信号をレーザビーム、Ｌ
ＥＤ　、ＬＣＤ等により感光ドラム上に書き込み、それ
を現像装置によって可視像化し、転写紙に転写し、更に
定着する工程をたどるが、従来のプリンターでは最終的
に得られる記録像は例えば黒だけの一色である。

然るに、例えばフォーマットの色と計算値やデータの値
の色とが異なる色で印刷されるとか、ＣＡＤにより出力
された図面の一部の色が他の色で表現されると印刷物が
明瞭になり、理解し易くなる等、２色で区別されること
は情報をより良く正確に把握する上で有力な手段である
。

従来は、第３図に示したように導電基板上に光導電層を
塗布した感光ドラム１を帯電器２で一様に例えば負に帯
電し、次にレーザによって第１の情報信号３を感光ドラ
ム１上に走査することによって第１の静電潜像を形成し
ていた。この静電潜像を第１の現像装置４によって光を
あてた所を負帯電したトナーによって反転現像させる０
次に、再び帯電器ｔｉにより帯電した後、第２の情報信
号５を走査し、＄２の静電潜像を形成し、やはり負帯電
したトナーによって反転現像して可視像化する０以上の
工程により感光ドラム１上に形成された２色の可視像は
、転写帯電器７により転写紙８に転写され、定着装置ｌ
Ｏによって定着される。更に、感光ドーラムｌはクリー
ニング装置９によって表面に残ったトナーを除去した後
、再びコピーサイクルが綴り返されることとなる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記従来の画像形成装置にあっては、第
２の現像装置３の現像方式として２次分磁気ブラシ現像
法を用いており、この２次分磁気ブラシ現像法では現像
部における磁性粒子の割合が多くなっているために第１
のトナー像に第２の現像装置６の磁気ブラシが接触して
、第１のトナー像の一部を掻き取り、第１のトナーが第
２の現像装置６内に混入したり、掻き取られた上に第２
のトナーが付着するといったように画像上、現像装置内
共にトナーが混合してしまい本来の色彩が失われてしま
うという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、混色のない鮮明な複色コピー画像を得る
ことができる画像形成装置を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記の目的を達成するために、像担持体の移
動方向に関して、第１現像装置、第２現像装置を順に配
置し、像担持体上に形成した第１の静電潜像を第１の現
像装置で現像し、像担持体上に形成した第２の静電潜像
を第２の現像装置で現像する画像形成装置において、前
記第２の現像装置が、磁性粒子と第１の現像装置の第１
トナーとは色の異なった第２トナー粒子とを有している
？成分磁気ブラシ現像であって、該第２の現像装置の現
像部における磁性粒子が占める体積は、現像剤担持体の
表面を開放する量であるように微少に構成されている。

（作　　　用）而して、第１現像で現像した後の像担持体に対する第２
現像装置の現像部にはトナー粒子に加えである磁性粒子
が、従来よりも僅かに存在するので、これが磁力の影響
下で疎らな状態の穂を形成し、実質的に現像剤担持体の
表面を大きく開放でき、この穂が感光ドラムと柔らかく
接触することによって第１現像器で現像された第１の画
像を乱すことなく第２の静電潜像が良好に現像される。

（実　施　例）以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明に係る画像形成装置の構成図であり、同
図において１は導電性基体上に光導電層を塗布した感光
ドラム、２は感光ドラムｌを一様に帯電する帯電器、４
はレーザービームによる第１の情報信号３により形成さ
れた第１の静電潜像を可視像化する第１の現像器である
。又、１２は第１の現像後感光ドラム１を再び一様に帯
電する帯電器である。更に、６は同様にレーザビームに
よる第２の情報信号５により形成された第２の静電潜像
を可視像化する第２の現像器であり、７は感光ドラム上
の２色の可視像を転写紙８に転写する転写帯電器、９は
感光ドラム１上の転写残りトナーを除去するためのクリ
ーニング装置である。

而して、帯電器２によって一様に負に帯電された感光ド
ラムｌはまず第１の情報信号３によって画像部のチャー
ジが消去される。このように作られた静電潜像が第１の
現像器４で反転現像させる。第１の現像器４は、マグネ
ット４ｃを内包した現像剤担持体としての（ベルトでも
良いが）スリーブ４ａ上に薄層に塗布された負に帯電し
た黒色トナーを電源４ｂにより印加した交流電界中で、
電荷の消去した画像部に反転現像させる０次に、帯電器
１２で再び感光ドラムｌを帯電した後、第２の情報信号
５により画像部のチャージを消去して第２の静電潜像を
形成する。この第２の静電潜像は、第２の現像器６で反
転現像させる。

第２の現像器６は、感光ドラムｌ上の第２の静電潜像を
現像する現像装設であって例えば赤のカラートナー粒子
と実質的に球形の磁性粒子とを有する現像剤を収容する
現像剤容器６ａと、前記感光ドラム１と対向してトナー
、粒子を感光ドラムｌに供給する現像部６ｂを形成する
とともに、容器６ａから現像剤を現像部６ｂに担持搬送
するス、リーブ６Ｃと、スリーブ６ｃＬ７）感光ドラム
１とは反対側に設けられて磁性粒子を現像部６ｂで感光
ドラムに近接させる磁極ＳＩ　と、感光ドラム１の回転
方向で現像部６ｂの上流に位置し、スリーブ６ｃ表面か
ら離間している規制部先端を有するブレード６ｄと、ス
リーブ６ｃのブレード６ｄと反対側に設けられ、前記ブ
レード６ｄよりもスリーブ６Ｃ回転方向に関して上流に
位置する磁極Ｎ１と、現像部６ｂに搬送されスリーブ６
Ｃ上に担持されたトナー粒子を感光ドラムｌ上に転移さ
せる電界を現像部６ｂに形成する電源６ｅとを有し、現
像部６ｂにおいて感光ドラム１とスリーブ６ｃとで画成
される空間の容積に対して、現像部６ｂの磁性粒子が占
める体積が１．５％〜３０％であり、ブレード６ｄ下流
におけるスリーブ６Ｃ上の現像剤塗布量が０．５〜５　
Ｘ　１０−２ｇ／ｃｍ２　であり、磁性粒子に対するト
ナー粒子の重量割合が４〜４０％である。ここで重要な
点は、スリーブの表面を大きく開放するために現像部６
ｂには、トナー粒子に加えて磁性粒子がわずかに存在す
る（ｌ、５％〜３０％の体積を占める）点である。これ
が磁力の影響下で粗（密でなく）の状態、即ち疎らな状
態の穂を形成し、この穂が感光ドラムｌと柔らかく接触
することによって、第１現像器４で現像された第１の画
像を乱すことなく第２の静電潜像を現像する。この際、
感光ドラム１と第２現像器６のスリーブ６ｃとの間には
、直流、又は、交流電界又はパルス、矩形波等の交互電
界を印加している。

ここで、第２図により、現像部６ｂでの挙動を説明する
。感光ドラムｌは潜像を構成する電荷を担持し１本実施
例において静電潜像を構成する電荷は負極性であり、ト
ナーは負極性に帯電している。又、この実施例において
は、感光ドラム１とスリーブ６ｂとは同一周方向移動と
なるように矢印のごとく回転する。これらの間の空間に
は電源６ｅによって交互電界が形成される。一方、感光
ドラムｌとスリーブ６Ｃとの最近接部に対応してスリー
ブ６Ｃの内部にはマグネッ）６ｆの磁極Ｓ１がある。

この空間には、スリーブ６ｃの回転によって搬送されて
きた磁性粒子２２と赤トナー２１との混合物である現像
剤がある。この部分における磁性粒子の体積比率の関係
から、存在する磁性粒子の量は通常のいわゆる磁気ブラ
シ現像方法に比較してはるかに少なく、この点において
第１の現像像を摺擦する磁気ブラシの強さはソフトであ
る。

第２図に示したように、静電潜像は負電荷によって構成
されているが、画像部分を露光しているので、電荷の無
い領域１１ａを負帯電したトナー２１で現像する。ｌｌ
ｂは非画像領域、１１ｃは第１現像器で現像され、その
後帯電器１２で再び帯電され、非画像領域と同電位にな
っている第１画像領域である。

磁気ブラシ２３は１画像領域１１ａを現像するが、前述
の如く、磁気ブラシ２３は粗の状態、即ち疎らな状態で
起立しているので、スリーブ６ｃ表面は露出しており、
トナー２１はスリーブ６０表面及び磁気ブラシ２３の表
面の両方から離脱し、現像するのに対し、それ以外の領
域では現像は行なわれない事と同時に、磁気ブラシ２３
は前記の如く粗の状態であるために、第１の現像像に接
触しても像を乱したり、掻き取ることは無い。

ここで、現像部における磁性粒子の体積比率について説
明する。「現像部」とはスリーブ６ｃから感光ドラムｌ
ヘトチーが転移あるいは供給される部分である。「体積
比率」とはこの現像部の容積に対するその中に存在する
磁性粒子の占める体積の百分率である０本件発明者は種
々の実験および考察の結果、上記現像部こにおいてはこ
の体積比率が重要な影響を有すること、およびこれを１
．５〜３０％特に２．６〜２６％とすることが極めて好
ましいことを見出した。

１．５２６未満では、現像像濃度の低下が認められるこ
と、スリーブゴーストが発生すること、穂２３が存在す
る部分としない部分との間で顕著な濃度差が発生するこ
と、スリーブ６０表面上に形成される現像剤層の厚さが
全体的に不均一となること、などの点で好ましくない。

３０％を越えると、スリーブ面を閉鎖する度合が増大し
、かぶりが発生すること、などの点で好ましくない。

特に、本発明は体積比率の増加あるいは減少にしたがっ
て画質が単調に劣化または増加するのではなく、１．５
〜３０％の範囲で十分な画像濃度が得られ、１．５％未
満でも３０％を越えても１画質低下が発生し、しかもこ
の画質が十分な上記数値の範囲ではスリーブゴーストも
かぶりも発生しないという発明者が見出した事実に基づ
くものである。前者の画質低下は負性特性によるものと
思われ、後者は磁性粒子の存在量が大さくなってスリー
ブ６Ｃ表面を開放できなくなりスリーブ６０表面からの
トナー供給量が大幅に減少することから生ずると考えら
れる。

又、１．５％未満では、線画像の再現性に劣り、画質濃
度の低下が顕著である。逆に３０％を越えた場合は磁性
粒子が感光ドラム面を傷つける問題１画像の一部として
付着して行くために生じる転写、定着の問題がある。

そして、磁性粒子の存在が１．５％に近い場合は、大面
積の一様高濃度画像（ベタ黒）の再現時に、「あらび」
と称せられる部分的現像ムラが発生する場合（特別環境
下等）があるので、これらが発生しにくい体積比率とす
ることが好ましい。

この数値は現像部に対して磁性粒子の体積比率が２．６
％以上であることで、この範囲はより好ましい範囲とな
る。また、磁性粒子の存在が３０％に近い場合は、磁性
粒子の穂が接する部分の周辺にスリーブ面からのトナー
補給が遅れる場合（現像速度大の時等）があり、ベタ黒
再現時にうろこ状の濃度ムラを生じる可能性がある。こ
れを防止する確実な範囲としては、磁性粒子の上記体積
比率が２６％以下がより好ましいものとなる。

体積比率が１．５〜３０％の範囲であれば、スリーブ６
０表面上に穂２３が好ましい程度に疎らな状態で形成さ
れ、スリーブ６Ｃおよび穂５１上の両方のトナーが感光
ドラム１に対して十分に開放され、スリーブとのトナー
も交互電界で飛翔転移するので、はとんどすべてのトナ
ーが現像に消費可能な状態となることから高い現像効率
（現像部に存在するトナーのうち現像に消費され得るト
ナーの割合）および高画像濃度が得られる。好ましくは
、微小なしかし激しい穂の振動を生じさせ、これによっ
て磁性粒子およびスリーブ６ｃに付着しているトナーが
ほぐされる。いずれにせよ磁気ブラシの場合などのよう
な掃目むらやゴースト像の発生を防止できる。さらに、
穂の振動によって、磁性粒子２２とトナー２１との摩擦
接触が活発になるのでトナー２１への摩擦帯電を向上さ
せ、かぶり発生を防止できる。なお、現像効率が高いこ
とは現像装置の小型化に適する。

上記現像部に存在する磁性粒子２７の体積比率は（Ｍ／ｈ）Ｘ　　（１／ρ）Ｘ　　［（Ｃ／　　（Ｔ＋
Ｃ）］で求めることができる。ここで、Ｍはスリーブの
単位面積当りの現像剤（混合物・・・非穂立時）の塗布
量（ｇ／Ｃｍｚ）、ｈは現像部空間の高さくＣ■）、ρ
は磁性粒子の真空度ｇ／ｃ１１３、Ｃ／（Ｔ＋Ｃ）はス
リーブ上の現像剤中の磁性粒子の重量割合である。

なお、上記定義の現像部において磁性粒子に対するトナ
ーの割合は４〜４０重量％が好ましい。

上記実施例のように交互電界が強い（変化率が大きいま
たはＶＰＰが大きい）場合、穂２３がスリーブ６Ｃから
あるいはその基部から敲脱し、雛脱した磁性粒子２２は
スリーブ６ｃと感光ドラム１との間の空間で往復運動す
る。この往復運動のエネルギーは大きいので、上述の振
動による効果がさらに促進される。

以上の挙動は高速度カメラ（日立製作所製）で８０００
コマ／秒の撮影を行なって確認された。

感光ドラム１表面とスリーブ６０表面との間隙を小さく
して、感光ドラム１と穂２３との接触圧力を高め、振動
を小さくした場合でも、現像部の入口側および出口側で
は空隙は大きいので、十分な振動が起り、上述の効果が
奏される。

逆に、感光ドラムｌとスリーブ６ｃとの間隙を大きくし
て、磁界を印加しない状態で穂５１は感光ドラムｌに接
触しないが、印加した場合は接触するような距離とする
ことが好ましい。

また、前記の比較的低い抵抗値の磁性粒子２２を使用す
る場合、感光ドラム１とスリーブ６ｃとの間に印加する
交互電圧は、そのピーク値の際に潜像の暗部、明部のい
ずれにおいても間隙放電が発生しないように設定する必
要がある。一方、比較的高い抵抗値の穂２３を使用する
場合は、交互電圧の周波数と穂２３の充放電時定数を適
切に選択することによって、間隙電圧が放電開始電圧に
到達しないようにすることが好ましい。

これらを考慮した場合、穂２３全体の抵抗としては、感
光ドラムｌに磁性粒子の穂が接触した状態で穂２３の高
さ方向の抵抗が１０１５〜１０６ΩＣ１の程度が好まし
く、現像電極効果を期待する場合は１０１２〜１０６Ω
ｃｍ程度が好ましい。

磁性粒子２２は平均粒径が３０〜１ｏｏＩＬ、好ましく
は４０〜８０終である。

つぎに、スリーブ上への現像剤の塗布量、すなわちブレ
ード６ｄの下流におけるスリーブ上の現像剤量（磁性粒
子とトナーとの合計重量）については１種々の実験およ
び検討の結果、この現像装置においては、各磁性粒子が
実質的に球状である場合、　０．５〜５．ＯＸ　１０−
２　ｇ１ｃｍ２が好ましいことが判明した。　５．ＯＸ
　ｌ　Ｏ−２ｇ／ｃ履２を越えると現像像にかぶりが認
られ、特に８０　Ｘ　Ｉ　Ｏｌ　ｇ／ｃｍ２以上ではか
ぶりが特に強く発生する。逆に０．５×１０１ｇ／ｃ■
２未満では磁性粒子の穂による掃き目が視認される。し
たがって上記範囲が好ましい。

さらに、上記現像部におけるトナー混合比、すなわち、
トナー重量／磁性粒子重量についても種々の実験および
検討の結果、この現像装置においては、４〜４０％が好
ましいことが判明した。

４０％を越えると、現像剤塗布量に無関係にかぶりが発
生し、４％未満では現像剤塗布量に無関係に十分な画像
濃度が得られない、したがって、上記範囲が好ましい。

つぎに、第１図の現像装置を用いた具体例について述べ
る。第１図において、スリーブ６ｃとして直径２０層層
のアルミスリーブの表面を、７ランダムと砥粒により不
定型サンドブラスト処理したものを用い、磁石６ｆとし
て４極着磁でＮ極、Ｓ極が交互に第１図で示されるよう
なものを用いた。磁石６ｆによる表面磁束密度の最大値
は約９００ガウスであった。

ブレード６ｄとしては１．２■濡厚の非磁性ステンレス
を用い、上記角度θは１５°とした。

磁性粒子としては、表面にシリコン樹脂コートした粒径
７０〜５０ル（２５０／３００メツシユ）のフェライト
（最大磁化６０ｅｍｕ／ｇ）を用いた。

本発明としては、上記体積比率に限定されることなく、
像乱れ防止効果としてはスリーブ表面が開放される程度
であれば良いが、現像性を考慮すると、上記比率が好ま
しい。

（発明の効果）以上の説明で明らかな如く本発明によれば。

第１に現像された画像を乱すことなく現像が行え、更に
第１の現像されたトナーを掻きとり、第２現像器内に第
１のトナーが混入し、色彩を濁すこともなく、鮮明な複
色画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る画像形成装置の構成図、第２図は
現像部での磁性粒子及びトナーの挙動を示す拡大図、第
３図は従来の画像形成装置の構成図である。符号の説明１・・・感光ドラム　　　　２，１１・・・帯電器４・
・・第１現像器　　　　６・・・第２現像器７・・・転
写帯電器　　　　８・・・転写紙２１・・・トナー　　
　　　２２・・・磁性粒子２３・・・磁気ブラシ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）像担持体の移動方向に関して、第１現像装置、第
２現像装置を順に配置し、像担持体上に形成した第１の
静電潜像を第１の現像装置で現像し、像担持体上に形成
した第２の静電潜像を第２の現像装置で現像する画像形
成装置において、前記第２の現像装置が、磁性粒子と第
１の現像装置の第１トナーとは色の異なった第２トナー
粒子とを有している２成分磁気ブラシ現像であって、現
像部における磁性粒子が占める体積は、現像剤担持体の
表面を開放する量であるように微少であることを特徴と
する画像形成装置。
（２）前記第２の現像装置の現像部における磁性粒子が
占める体積が１．５〜３０％であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の画像形成装置。