JP2001272857A - 現像装置、画像形成装置及び画像形成プロセスユニット - Google Patents
現像装置、画像形成装置及び画像形成プロセスユニットInfo
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Abstract
接触部材を設ける必要がなく、地汚れや画像濃度不足の
ない高品質のトナー像を形成することができる現像装
置、プリンタ及び画像形成プロセスユニットを提供す
る。 【解決手段】 表面にトナーを担持し感光体1に対向す
る現像領域A1に搬送する現像ローラ402と、トナー
10と磁性粒子11とを含む二成分現像剤12を担持し
て現像ローラ402に対向するトナー供給領域A2に搬
送し、現像剤12よりトナー10のみを現像ローラ40
2に供給する磁気ブラシローラ403とを備えた現像装
置において、現像ローラ402上に担持され現像領域A
1に搬送されるトナーのトナー帯電量個数分布と、磁気
ブラシローラ403に担持された現像剤12中のトナー
におけるトナー帯電量個数分布とが異なる。
Description
ー、FAXなどの画像形成装置、該装置に用いる現像装
置及び画像形成プロセスユニットに係り、詳しくは、表
面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬
送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成
分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供
給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該ト
ナー担持体に供給するトナー供給部材とを有する現像装
置、該現像装置を備えた画像形成装置及び画像形成プロ
セスユニットに関するものである。
像装置として、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤
を用いて潜像担持体上の静電潜像を現像する二成分現像
装置と、トナーを一成分現像剤として用いて潜像担持体
上の静電潜像を現像する一成分現像装置が知られてい
る。これらの現像装置のうち後者の一成分現像装置は、
構成が簡易で小型化できるというメリットを有してい
る。また、磁性粒子を用いないため、二成分現像剤の磁
気ブラシが潜像担持体へ当たる状態の影響で、静電潜像
に忠実でなく多少現像ムラが発生してしまう現象、いわ
ゆる磁気ブラシマークが発生しない。更に、二成分現像
装置に比して現像剤層が薄く、いわゆるエッジ効果と呼
ばれる現象も少ない。このため、一成分現像装置は、高
精細な画像の再現性に優れている。なかでも、非磁性一
成分現像剤を用いるものは、カラー化への対応が優れて
おり、高繊細なカラー画像を得る現像装置として適して
いる。
は、トナー担持体上のトナーの帯電制御は該トナー担持
体に接触するブレードやトナー供給ローラ等の接触部材
による摩擦帯電で行われるため、トナーの帯電制御性の
高速化、高耐久化への対応が難しいという課題がある。
また、上記接触部材の加圧でトナー担持体上のトナーに
ストレスがかかってトナーフィルミングが起ったり、ト
ナー内に外添剤が入り込んだりすることにより、画質の
劣化を招くおそれがある。更に、トナー担持体と上記接
触部材との摩擦により両者が摩耗して現像特性が経時的
に変化するおそれもあった。これらの問題を解決するた
めに、上記従来のブレードやトナー供給ローラ等の接触
部材による摩擦帯電を用いないで、所定極性に帯電した
トナーをトナー担持体上に供給して担持させることが好
ましい。
所定極性に帯電したトナーをトナー担持体上に供給して
担持させることができる現像装置として、二成分現像剤
からなる磁気ブラシを表面に形成したトナー供給部材を
用い、該トナー供給部材上の磁気ブラシよりトナーのみ
がトナー担持体に供給される現像装置が提案されている
(例えば、特開昭56−40862号公報、特開昭59
−172662号公報参照)。これらの現像装置では、
トナー供給部材(磁気ローラー、磁気ブラシ形成体)上
に二成分現像剤を担持して磁気ブラシを形成する。この
磁気ブラシ中のトナーは磁性粒子との摩擦により所定極
性に帯電される。そして、このトナー供給部材上の磁気
ブラシから所定極性に帯電されたトナーのみが、トナー
担持体(現像ローラ、トナー層保持体)上に移動して担
持される。
56−40862号公報等に記載されているように、ト
ナー供給部材に形成した磁気ブラシからトナーのみがト
ナー担持体上に供給される現像装置を用いて、潜像担持
体上の潜像を現像すると、地汚れや画像濃度不足が発生
し、良好な画像品質が得られない場合があった。この地
汚れ等の原因について本発明者らが実験等により調べた
ところ、上記トナー担持体上に担持したトナーの帯電量
分布が所望の帯電量分布になっていないことが、上記地
汚れ等の原因になっていることがわかった。例えば、ト
ナーの帯電量分布の所望の帯電量分布からのずれによ
り、所定の極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーが増
加すると地汚れの原因となり、過剰に帯電した高帯電ト
ナーが増加すると、現像トナーが減少して画像濃度不足
の原因となる。
電量分布と、トナーの供給元であるトナー供給部材上の
磁気ブラシ中のトナーの帯電量分布とが同じになるよう
に構成することもできる。しかしながら、この構成の場
合、トナー供給部材上の磁気ブラシにおける摩擦帯電特
性の制約により該トナー供給部材上のトナーの帯電量分
布が所望の帯電量分布になっていないと、該トナー供給
部材から供給を受けるトナー担持体上のトナーの帯電量
分布も、所望の帯電量分布からずれてしまうことにな
る。
からトナーのみがトナー担持体上に供給される現像装置
は、いわゆる2値プロセスで形成された潜像担持体上の
潜像の現像に用いることが考えられる。この2値プロセ
スは、近年のデジタル画像データを用いた画像形成プロ
セスとして用いられるものであり、各画素を一定の画像
濃度および大きさを有するドットがあるかないかの2値
で制御するものである。この2値プロセスでは,画像を
構成する画素のうちのトナーを付着させるトナー付着画
素の単位面積当たりの密度により画像の階調が表現され
る。ところが、上記トナー供給部材上の磁気ブラシから
トナーのみがトナー担持体上に供給される現像装置を用
いて2値プロセスで形成された潜像担持体上の潜像の現
像すると、やはり上記地汚れや画像濃度不足が発生する
場合があった。例えば、環境条件の変動や経時変化によ
り潜像担持体の表面電位等が変動したり現像剤の帯電量
等の現像剤特性が変動したりすると、上記トナー付着画
素であるドットの周辺に不要なトナーが付着して地汚れ
が発生したり、該ドットの画像濃度不足が発生したりす
る。
であり、その目的は、トナー担持体上のトナーを摩擦帯
電するための接触部材を設ける必要がなく、地汚れや画
像濃度不足のない高品質のトナー像を形成することがで
きる現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置及び画
像形成プロセスユニットを提供することである。
るために、請求項1の発明は、表面にトナーを担持し潜
像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体
と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して
該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該
二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給す
るトナー供給部材とを備えた現像装置において、該トナ
ー担持体上に担持され該現像領域に搬送されるトナーの
帯電量に対する個数の分布であるトナー帯電量個数分布
と、該トナー供給部材に担持された該二成分現像剤中の
トナーにおける該トナー帯電量個数分布とが異なること
を特徴とするものである。ここで、上記「トナーの帯電
量」は、各トナーの1粒子ごとの帯電量を意味するもの
であり、各トナーの帯電電荷量(q)をそれぞれ対応す
るトナーの粒径(d)や質量(m)で除したq/d及び
q/mのように各トナーの粒径や質量で規格化された帯
電量を含む概念である。
に担持された二成分現像剤中のトナーは磁性粒子との摩
擦で帯電されながら、該磁性粒子とともに、トナー担持
体に対向するトナー供給領域へ搬送される。このトナー
供給領域で、トナー供給部材の該現像剤よりトナーのみ
がトナー担持体に供給され担持される。このトナーの供
給は、トナー担持体上のトナー帯電量個数分布と、トナ
ー供給部材に担持された二成分現像剤中のトナーにおけ
るトナー帯電量個数分布とが異なるように行われる。よ
って、トナー供給部材上での摩擦帯電特性の制約などに
より該トナー供給部材上のトナー帯電量個数分布が所望
の分布になっていないとしても、トナー担持体上には、
所望のトナー帯電量個数分布からなるトナーを担持させ
ることが可能となる。
おいて、上記トナー担持体上の上記トナー帯電量個数分
布のプロファイルにおける半値幅が、上記トナー供給部
材上の上記トナーの帯電量個数分布のプロファイルにお
ける半値幅よりも小さいことを特徴とするものである。
ここで、上記「トナー帯電量個数分布のプロファイル」
とは、トナーの帯電量を横軸にとりトナーの個数を縦軸
にとってプロットしたときの全体のトナーの個数分布曲
線を意味する。このトナー帯電量個数分布のプロファイ
ルは、通常、正規分布の曲線となる。
上での摩擦帯電特性の制約などにより該トナー供給部材
上のトナー帯電量個数分布のプロファイルにおける半値
幅が大きく帯電量にばらつきがあったとしても、トナー
担持体上のトナー帯電量個数分布のプロファイルにおけ
る半値幅を小さくすることができる。よって、トナー供
給部材上のトナー帯電量個数分布のプロファイルにおけ
る半値幅が所望幅より大きく、しかもその半値幅が維持
されたままトナー担持体上のトナー帯電量個数分布のプ
ロファイルとなる場合に比して、トナー担持体上のトナ
ーの帯電量のばらつきが小さくなる。したがって、逆帯
電トナー、低帯電トナー及び高帯電トナーの存在個数比
率が少なく、地汚れや画像濃度不足をより確実に防止す
ることができる。
装置において、上記トナー担持体上のトナーの上記帯電
量分布のプロファイルが、上記トナー供給部材上の上記
トナー帯電量個数分布のプロファイルにおいてトナー個
数が最大となる帯電量よりも絶対値で低帯電量側に存在
する低帯電トナーの個数を減少させたものであることを
特徴とするものである。
上のトナーの帯電量個数分布のプロファイルが維持され
たままトナー担持体上のトナー帯電量個数分布のプロフ
ァイルとなる場合に比して、トナー担持体上の上記低帯
電トナーの個数が少なくなる。したがって、該低帯電ト
ナーによる地汚れ及びトナー飛散をより確実に防止する
ことができる。
装置において、上記トナー担持体上の上記トナー帯電量
個数分布のプロファイルが、上記トナー供給部材上の上
記トナー帯電量個数分布のプロファイルにおいてトナー
個数が最大となる帯電量よりも絶対値で高帯電量側に存
在する高帯電トナーの個数を減少させたものであること
を特徴とするものである。
上のトナー帯電量個数分布のプロファイルが維持された
ままトナー担持体上のトナー帯電量個数分布のプロファ
イルとなる場合に比して、トナー担持体上の上記高帯電
トナーの個数が少なくなる。したがって、該高帯電トナ
ーによる画像濃度不足をより確実に防止することができ
る。
4の現像装置において、上記トナー担持体上の上記トナ
ー帯電量個数分布のプロファイルにおける半値幅が、
2.2[fC/10μm]以下であることを特徴とする
ものである。
体上のトナー帯電量個数分布のプロファイルにおける半
値幅を2.2[fC/10μm]以下にすることで、地
汚れ及び画像濃度不足をより確実に防止できる。
4の現像装置において、所定極性とは逆極性に帯電した
逆帯電トナーの上記トナー担持体上における存在個数比
率が、25%以下であることを特徴とするものである。
体上における上記逆帯電トナーの存在個数比率を25%
以下にすることにより、地汚れをより確実に防止でき
る。
4の現像装置において、トナー個数が最大となる帯電量
の4倍以上の帯電量を有する高帯電トナーの上記トナー
担持体上における存在個数比率が、5%以下であること
を特徴とするものである。
体上の高帯電トナーの存在個数比率を5%以下にするこ
とにより、画像濃度不足をより確実に防止できる。
うちのトナーを付着させるトナー付着画素の単位面積当
たりの密度により該画像の階調を表現するように潜像担
持体に形成された潜像の該トナー付着画素を現像する現
像装置であって、表面にトナーを担持し該潜像担持体に
対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと
磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持
体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤
よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給
部材とを設けるとともに、該潜像担持体に形成された潜
像のトナー付着画素が該現像領域を通過しているときに
該トナー担持体上のトナーのうち該トナー付着画素に対
向している部分のトナーの全てを該トナー付着画素の現
像に用いる飽和現像を行うように、現像条件を設定した
ことを特徴とするものである。
に担持された二成分現像剤中のトナーは磁性粒子との摩
擦で帯電されながら、該磁性粒子とともに、トナー担持
体に対向するトナー供給領域へ搬送される。このトナー
供給領域で、トナー供給部材の該現像剤よりトナーのみ
がトナー担持体に供給され担持される。トナー担持体に
担持されたトナーは、2値プロセスで潜像担持体に形成
された潜像に対する上記飽和現像に用いられる。この潜
像担持体上でのトナー付着量の変動が小さい飽和現像を
行うことにより、環境条件の変動や経時変化により潜像
担持体の表面電位等が変動したり現像剤の帯電量等の現
像剤特性が変動したりする場合でも、画像を構成するト
ナー付着画素の周辺の地汚れや、該トナー付着画素にお
ける画像濃度不足を防止できる。
現像条件としては、トナー担持体に用いる材質の抵抗率
のほか、トナー供給部材上に担持される二成分現像剤か
らなる磁気ブラシの量、トナー担持体に印加する現像バ
イアス、トナー担持体に担持されたトナーの帯電量の絶
対値などを挙げることができる。
おいて、所定極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーの
上記トナー担持体上における存在個数比率が、25%以
下であることを特徴とするものである。
体上の逆帯電トナーの存在個数比率を25%以下にする
ことで、上記飽和現像における地汚れをより確実に防止
できる。
において、トナー個数が最大となる帯電量の4倍以上の
帯電量を有する高帯電トナーの上記トナー担持体上にお
ける存在個数比率が、5%以下であることを特徴とする
ものである。
持体上の高帯電トナーの存在個数比率を上記所定値以下
にすることで、上記飽和現像における上記トナー付着画
素の画像濃度不足をより確実に防止できる。
像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持
体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜
像担持体上の該トナー像を転写材に転写する転写装置と
を備えた画像形成装置であって、該現像装置として、請
求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10の現
像装置を用いたことを特徴とするものである。
装置を用いることにより、上記地汚れや画像濃度不足の
ない高品質の画像を形成することができる。
像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持
体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜
像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、該潜
像担持体上のトナー像を該中間転写体に転写する1次転
写装置と、該中間転写体上のトナー像を転写材に転写す
る2次転写装置とを備えた画像形成装置であって、該現
像装置として、請求項1、2、3、4、5、6、7、
8、9又は10の現像装置を用いたことを特徴とするも
のである。
装置を用いることにより、上記地汚れや画像濃度不足の
ない高品質の画像を形成することができる。特に、トナ
ー供給部材上での摩擦帯電特性の制約などにより該トナ
ー供給部材上のトナー帯電量個数分布が比較的ブロード
な分布になっている場合でも、トナー担持体上のトナー
帯電量個数分布シャープすることが可能となる。従っ
て、所望の帯電量からずれたトナーの存在個数比率が小
さくなり、トナー散りが少ない高品質の画像を形成する
ことができる。
像担持体の表面を一様帯電する帯電装置と、該潜像担持
体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜
像担持体の表面をクリーニングするクリーニング装置と
を、画像形成装置に対して着脱可能に一体構造物として
構成した画像形成プロセスユニットであって、該現像装
置として、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9
又は10の現像装置を用いたことを特徴とするものであ
る。
は、上記現像装置を用いることにより、上記地汚れや画
像濃度不足のない高品質の画像を形成することができ
る。しかも、上記地汚れ防止により潜像担持体上の残留
トナーが少なくなるので、クリーニング装置及び画像形
成プロセスユニット全体の小型化を図ることができる。
静止摩擦係数μが0.1≦μ≦0.4の範囲にあるもの
を用いるのが好ましい。この潜像担持体を用いること
で、画像濃度の低下を抑えつつ、潜像担持体上の地汚れ
の発生を防止することができる。
しての電子写真式レーザプリンタ(以下「プリンタ」と
いう。)及び該プリンタに用いる現像装置に適用した実
施形態について説明する。まず、図1を用いて、本実施
形態に係るプリンタの全体の概略構成について説明す
る。このプリンタは、潜像担持体としてのドラム状の感
光体1の周辺に、感光体1の表面を一様帯電する帯電装
置2、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線等を
感光体1に照射する露光装置3、感光体1に形成された
静電潜像に対し現像ローラ402上の帯電トナーを付着
させることでトナー像を形成する現像装置4、感光体1
上に形成されたトナー像を転写材としての転写紙20に
転写する転写装置5、転写後に感光体1上に残ったトナ
ーを除去するクリーニング装置6等が順に配設されてい
る。また、感光体1上に静電潜像を形成する潜像形成手
段は、上記帯電装置2及び露光装置3により構成されて
いる。また、図示しない給紙トレイ等から転写紙を給紙
・搬送する図示しない給紙搬送装置と、転写装置5で転
写されたトナー像を転写紙20に定着する図示しない定
着装置とが備えられている。
の一部は、プリンタ本体に対して着脱可能に一体構造物
(ユニット)として構成してもよい。例えば、図2に示
すように、感光体1と帯電装置2と現像装置4とクリー
ニング装置6とを、プリンタ本体に対して着脱可能に、
一体構造物である画像形成プロセスユニット50として
構成してもよい。
に回転する感光体1の表面は、帯電装置2で一様帯電さ
れた後、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が
感光体軸方向にスキャンされて照射される。これによ
り、感光体1上に静電潜像が形成される。感光体1上に
形成された静電潜像は、現像領域A1において、現像装
置4により帯電したトナーを付着させることで現像さ
れ、トナー像となる。一方、転写紙20は図示しない給
紙搬送装置で給紙・搬送され、レジストローラ7により
所定のタイミングで感光体1と転写装置5とが対向する
転写部に送出・搬送される。そして転写装置5により、
転写紙20に感光体1上のトナー像とは逆極性の電荷を
付与することで、感光体1上に形成されたトナー像が転
写紙20に転写される。次いで、転写紙20は、感光体
1から分離され、図示しない定着装置に送られ、該定着
装置でトナー像が定着された転写紙20が出力される。
転写装置5でトナー像が転写された後の感光体1の表面
は、クリーニング装置6でクリーニングされ、感光体1
上に残ったトナーが除去される。
について詳しく説明する。上記感光体1はアルミ等の素
管に感光性を有する無機又は有機感光体を塗布し、感光
層を形成したものであるが、厚みの比較的薄いポリエチ
レンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレ
ート(PEN)、ニッケル等に感光層を形成したベルト
感光体を使用することも可能である。なお、本実施形態
では負極性に一様帯電する感光体1を使用しているが、
トナーの帯電極性等との関係を考慮し必要に応じて正極
性に一様帯電するものを使用してもよい。また、本実施
形態の感光体1の直径は50mmであり、線速200m
m/secで回転駆動している。
所定の範囲内にある感光体1を使用した。具体的には、
表面の最大静止摩擦係数μが0.1≦μ≦0.4の範囲
内にある感光体1を使用した。感光体1の表面の最大静
止摩擦係数μを上記所定値以下にすることにより、本来
感光体1への付着に不必要な地汚れトナーが現像領域で
付着しにくくなる。また、クリーニング装置6のクリー
ニングブレード601(図1参照)との摩擦も小さくな
り、その結果、感光体1の寿命を延ばすことが可能とな
る。
大静止摩擦係数μが0.1〜0.4の範囲に維持される
ように、感光体1の表面に所定のタイミングで潤滑剤を
塗布している。この潤滑剤を塗布する方法としては、従
来から公知の方法を採用することができる。例えば、特
開平4−372981号公報において、「体積平均粒径
4〜10μmのトナ−を使用したとき、感光体の摩擦係
数を低下させる物質を感光体上に供給する。潤滑剤の供
給は一定枚数おきに直接塗布、又は潤滑剤を担持した部
材を常時又は一定枚数おきに感光体に当接させても良
い。」等のように、開示されている。このように感光体
表面に潤滑剤を塗布することにより、感光体1の表面の
最大静止摩擦係数μを0.1〜0.4の範囲に維持する
ことができる。なお、上記潤滑剤を感光体1の表面に塗
布する代わりに、感光体1の表面部を構成する感光材料
自体に予め潤滑剤を入れておいてもよい。
3の測定システムを用いて測定したものである。まず、
用紙(株式会社リコー製、TYPE6200、A4サイ
ズ、T目)を297mm×30mmに切り、両端に糸1
01をつけて測定紙片100を作成する。この測定紙片
100の特性は、次表1のとおりである。
3にセットした感光体1の上に、上記測定紙片100を
裏面が接触するようにのせて、測定紙片100の一方の
糸101に0.98N(=100g重)の重り104を
つけ、もう一方の糸101をデジタルフォースゲージ
(デジタルプッシュプルゲ−ジ)105に接続する。そ
して、上記重り104で測定紙片100を引っ張り、測
定紙片100が動き出した時のゲ−ジ105の値を読
む。このときの値をF[N]とすると、最大静止摩擦係
数μは次式で求められる。
処理の場合における上記感光体の最大静止摩擦係数μの
測定値は、0.5〜0.6であり、経時で増加する傾向
にある。これに対して、潤滑剤を塗布した感光体1の測
定を行うとその値μは0.1〜0.4の範囲であった。
現像ローラ402とは、現像ローラ402上のトナ−層
を介して当接している。感光体1に対する現像ローラ4
02の押圧方法はバネで当接させるのが良好で、特に複
数のバネで当接させると当接ムラを低減させることが可
能である。この当接用バネはコイルバネ、板バネ等が使
用可能である。また、現像ローラ402の表面部の硬度
(JIS−A)が30゜とすると、現像ローラ402の
感光体1に対する当接線圧は9.8〜128N/m(1
〜16gf/mm)の範囲が好ましい。また、上記現像
ローラ402の押圧手段の数は多い程圧が分散されるの
で当接ムラを低減できるので、良好である。
(ステアリン酸亜鉛、シリコンオイル)を塗布した場合
及び潤滑剤を塗布しない未処理の場合における、現像ロ
ーラ402の当接圧と現像特性(ベタ均一性、地汚れ)
との関係を調べた実験結果を示している。軸方向の幅が
50mmの現像ローラ402を、150g〜900gの
荷重で感光体1に当接させた。現像ローラ402の表層
材料としては、シリコンゴムを使用した。また、現像ロ
ーラ402の対感光体線速比は、×1.2に設定した。
また、表2中の「0.035」等の数値は、地汚れの程
度を示す指標としてのΔIDの値である。このΔIDは
次のように測定する。まず、感光体1の地肌部に付着し
ているトナーを透明の粘着テープにうつしとり、該粘着
テープに対して光の反射特性を測定する。そして、入射
光強度Iin及び反射光強度Irの測定値から、次の数2
で示す計算式を使って、光学濃度ID(測定対象)を求
める。同じように基準サンプルの粘着テープに対する光
学濃度ID(基準)しても行い、次の数3で示す計算式
を使ってΔIDを求める。また、このΔIDの目標値は
0.02以下である。
B及びCは異常画像の発生を示しており、それぞれ「バ
ンディング」、「先端白抜け」及び「ベタムラ」の発生
に対応している。
塗布して該表面の最大静止摩擦係数μを0.4以下にす
ることで、地汚れを防止することができることがわか
る。また、感光体1の表面の最大静止摩擦係数μがμ<
0.1の範囲では、感光体1に対して上記線速比を持っ
て回転している現像ローラ402によるスキャベンジ能
力が高まって感光体1と現像ローラ402の間のトナー
10が十分現像されずに、低濃度の画像となるために品
質が著しく劣化する。また、感光体1の表面の最大静止
摩擦係数μがμ>0.4の範囲では、感光体1の地肌部
の地汚れが出やすくなる。この地汚れの防止手段として
現像ローラ402の感光体1に対する当接圧を増やすと
か、現像ローラの対感光体線速比を増やすことが有効で
あるが、バンディング等の異常画像が発生しやすくな
る。
詳しく説明する。本実施形態のプリンタでは、従来の光
書き込み系に対してビームスポット径を小さくして且つ
書き込みエネルギーを増加した条件になるように、露光
装置3における光書き込み条件を設定している。
1の微分感度Sというパラメータを用いて説明する。こ
の微分感度Sは、露光装置3が照射する光ビームと同等
の波長の光ビームで感光体1を均一露光したときに得ら
れる感光体1の表面電位V(E)と露光量Eとの関係で
定義される。具体的には、感光体1をある露光量Eで露
光し、ここから露光量Eを微小な値ΔEだけ増やしたと
きの感光体表面電位をV(E+ΔE)とした場合、微分
感度Sは、次式で定義される。
に従い低減する。「微分感度を十分小さくする値」とい
うのは、求める安定性を得るのに十分な感光体1の減衰
特性の領域を使用することができるような露光量の値を
意味する。この場合の「求める安定性」というのは、画
像を構成する画素のうちのトナーを付着させるトナー付
着画素の単位面積当たりの密度により該画像の階調を表
現する2値プロセスにおいて、均一なドット径及び所定
の現像濃度を有した複数のドット画像を形成できること
であり、それが経時的に大きな変化をしないことであ
る。ところが、感光体1の経時劣化に伴う露光後電位の
上昇で現像濃度不足が生じることがある。そこで、この
ような画像品質を低下させないような露光後電位にする
ための露光量の値が「微分感度を十分に小さくする値」
であり、例えば感光層の微分感度Sがその最大値の1/
3以下の値にすることである。また、現像条件の観点か
らは、上記2値プロセスにおいて均一なドット径及び所
定の現像濃度を有した複数のドット画像を形成するため
に、感光体1の静電潜像を飽和現像することが好まし
い。
光層1tの構成を示したものである。感光層1tは電荷
発生層1aと電荷輸送層1bとにより構成され、全体の
膜厚TPが13μmとなっている。そして、感光層1t
の膜厚TPと光ビームの露光径Dbとは、次式の関係を
満足するように設定されている。
1の表面座標を(x、y)としたとき、感光体1上での
光ビームのエネルギー分布P(x、y、t)[W/
m2]を露光時間で積分した値として定義される次式の
露光量分布E(x、y)[J/m 2]のピーク値より1
/e2での最小直径として定義される。
図である。本実施形態では、1画素分の静電潜像を感光
体1に形成するために、副走査方向に約20μmだけ露
光すると、露光量分布における光ビームの露光径は、図
5に示すように主走査方向及び副走査方向共に約38μ
mとなる。つまり、主副走査方向とも、近似的に38μ
mのガウス分布を示す。従って、露光量分布のピーク値
より1/e2での最小値径として定義される光ビームの
露光径Dbは38μmである。
位の減衰特性を測定した実験結果を示すグラフである。
図6中の記号「◆」が実測データであり、記号「■」、
「△」及びそれらを結ぶ破線は微分感度を説明するため
にプロットしたものである。各破線の傾きが微分感度と
なる。本実施形態における露光装置3は、その光ビーム
の波長が670nmであり、露光パワーが感光体1の表
面で0.23mWになるように調節されている。これに
より、露光量分布のピーク値での露光量、つまり、露光
径Db内での最大露光量が、感光層1tの微分感度を十
分に小さくする値となる。
では、最大微分感度が28[V・m 2/mJ]であり、
その1/3以下の微分感度Sに対応する露光量Eが微分
感度を十分に小さくする値である。参考までに述べる
と、図6の感光体1の減衰特性では、露光量分布のピー
ク値(ピーク露光量)の露光量Eが20[mJ/m2]
であり、これに対応する微分感度Sは5[V・m2/m
J]である。従って最大微分感度の約1/5となってい
る。
02の体積固有抵抗は103Ω・cmであり、従来の一
成分現像装置と比較して低い値である。そのため、現像
特性におけるγ曲線(現像ポテンシャルに対する現像
量)をみると、図7の曲線C1で示すようにその立ち上
がり部の傾きが大きく、比較的低電位でも現像しやすく
すぐに飽和してしまう。図7中の曲線C2は、比較例と
して示した従来の一成分現像装置におけるγ曲線であ
る。図7の曲線C1に示すような急峻な立ち上がりを示
す現像特性を有する現像ローラ402を用いることは、
現像ローラ402上のトナー担持量を一定にしてベタ画
像で該現像ローラ402上の全量のトナーを現像するの
は比較的容易ではある。しかし、小径ドットを形成する
には従来の感光体及び書き込みの諸条件では微分感度が
十分下がらない場合は現像量の変化が生じやすい。その
結果、ドット径の変動が見られるが、本実施形態では上
記潜像形成条件が1/e2で規定される潜像ドット径の
部分で十分、微分感度が下がっているので均一なドット
径及び現像濃度のドット画像を形成できる。
明する。図8に示すように、現像装置4のケーシング4
01の内部には、感光体1側から、トナー担持体として
の現像ローラ402、トナー供給部材としての磁気ブラ
シローラ403、攪拌・搬送部材404、405が配設
されている。ケーシング401内のトナー10と磁性粒
子11とを含む二成分現像剤(以下「現像剤」とい
う。)12は、攪拌・搬送部材404、405で攪拌さ
れ、その一部が、磁気ブラシローラ403上に担持され
る。磁気ブラシローラ403上の現像剤12は、現像剤
規制部材としての規制ブレード406で層厚が規制され
た後、トナー供給領域A2で現像ローラ402に接触す
る。このトナー供給領域A2で磁気ブラシローラ403
上の現像剤12よりトナー10のみ分離されて現像ロー
ラ402に供給される。
ベースとした剛体のドラム状の感光体1を用いているの
で、現像ローラ402はゴム材料が良好で、硬度は10
〜70°(JIS−A)の範囲が良好である。また、現
像ローラ402の直径は10〜30mmが好適である。
本実施形態では直径16mmのものを用いた。また、現
像ローラ402の表面は適宜あらして粗さRz(十点平
均粗さ)を1〜4μmとした。この表面粗さRzの範囲
は、トナー10の体積平均粒径に対して13〜80%と
なり、現像ローラ402の表面に埋没することなくトナ
ー10が搬送される範囲である。ここで、現像ローラ4
02のゴム材料として使用できるものとしてシリコン、
ブタジエン、NBR、ヒドリン、EPDM等を挙げるこ
とができる。また、いわゆるベルト感光体を使用した場
合には現像ローラ402の硬度は低くする必要がないの
で、金属ローラ等も使用可能である。また、上記現像ロ
ーラ402の表面には、経時品質を安定化させるために
適宜コ−ト材料を被覆することが有好である。また、本
実施形態における現像ローラ402の機能はトナーを担
持するためだけのものであり、従来の一成分現像装置の
ようにトナー10と現像ローラ402との摩擦帯電によ
るトナー10への帯電電荷付与の必要がないために、現
像ローラ402は電気抵抗、表面性、硬度と寸法精度を
満たせば良く、材料の選択幅は格段に増えることとな
る。
は、帯電がトナー10と逆極性でも良いし、トナーを所
望の極性に摩擦帯電する機能を持たせない場合は同極性
でも良い。前者の表層コート材料としては、シリコン、
アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料
を挙げることができる。また後者の表層コート材料とし
ては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フ
ッ素を含んだいわゆるテフロン(登録商標)系材料は表
面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時におけ
るトナーフィルミングが極めて発生しにくい。また、上
記表層コート材料に用いることができる一般的な樹脂材
料として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、
テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニール
エーテル(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサ
フルオロプロピレン重合体(FEP)、ポリクロロトリ
フルオロエチレン(PCTFE)、テトラフルオロエチ
レン・エチレン共重合体(ETFE)、クロロトリフル
オロエチレン・エチレン共重合体(ECTFE)、ポリ
ビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリビニルフル
オライド(PVF)等を挙げることができる。これに導
電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料
を含有させることが多い。更に均一に現像ローラ402
にコートできるように、他の樹脂を混ぜ合わせることも
ある。電気抵抗に関してはコート層を含めてバルクの体
積抵抗率を設定するもので、103〜108Ω・cmに
設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施
形態で使用するベース層の体積抵抗率は103〜105
Ω・cmなので、表層の体積抵抗率は少し高めに設定す
ることがある。
率は、図9(a)及び(b)に示す方法で測定したもの
である。まず、測定対象の現像ローラ402を、接地さ
れた導電性のベース板300上にセットし、現像ローラ
402の芯金(回転軸)402aの両端にそれぞれにF
=4.9N(=500gf)の荷重をかけ、全体でF=
9.8N(1kgf)の荷重をかける。これにより、図
9(b)に示すようにベース板300との間にニップW
を形成する。現像ローラ402の芯金402aには、電
流計301を介して直流電源302を接続する。そし
て、直流電圧V(=1V)を印加し、そのときの電流値
I[A]を読み取る。この印加電圧値V[V]及び電流
値I[A]の測定値と、各種寸法L1[cm]、L2
[cm]及びW[cm]の測定値とを用いて、次式によ
り現像ローラ402の弾性層402bの体積抵抗率ρv
を求める。
厚みは5〜50μmの範囲が良好で、50μmを越える
コート層の硬度とベース層の硬度差が大きい場合で応力
が発生した時にひび割れ等の不具合が生じやすくなる。
また5μmを下回ると表面磨耗が進むとベース層の露出
が発生してトナーが付着しやすくなる。
ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂
に帯電制御剤(CCA)及び色剤を混合したものであ
り、その周りにシリカ、酸化チタン等の外添剤を添加す
ることで流動性を高めている。添加剤の粒径は通常0.
1〜1.5μmの範囲である。色剤としてはカーボンブ
ラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミ
ン等を挙げることができる。トナー10は更に場合によ
ってはワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種
類の添加剤を外添しているものも使用することができ
る。トナー10の体積平均粒径は3〜12μmの範囲が
好適である。本実施形態で用いたトナー7の体積平均粒
径は7μmであり、1200dpi以上の高解像度の画
像にも十分対応することが可能である。また、本実施形
態では、帯電極性が負極性のトナー10を使用している
が、感光体1の帯電極性などに応じて帯電極性が正極性
のトナーを使用してもよい。
アとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリ
コン樹脂等で被覆されたものである。磁性粒子11の粒
径は20〜50μmの範囲が好適である。また、磁性粒
子11の抵抗は、ダイナミック抵抗DRで104〜10
8Ωの範囲が好適である。ここで、上記磁性粒子11の
ダイナミック抵抗DRの測定は、図10に示す測定装置
を用いて次のように行った。まず、接地した台座200
の上方に、固定磁石を所定位置に内蔵した直径φ20m
mの回転可能なスリーブ201をセットする。このスリ
ーブ201の表面には、幅W=65mm及び長さL=
0.5〜1mmの対向面積を有する対向電極(ドクタ)
202を、ギャップg=0.9mmで対向させる。次
に、スリーブ201を回転速度600rpm(線速62
8mm/sec)で回転駆動し始める。そして、回転し
ているスリーブ201上に測定対象の磁性粒子を所定量
(14g)だけ担持させ、該スリーブ201の回転によ
り該磁性粒子を10分間攪拌する。次に、スリーブ20
1に電圧を印加しない状態で、スリーブ201と対向電
極202との間を流れる電流Ioff[A]を電流計20
3で測定する。次に、直流電源204からスリーブ20
1に耐圧上限レベル(高抵抗シリコンコートキャリアで
は400Vから鉄粉キャリアでは数V)の印加電圧E
[V]を5分間印加する。本実施形態では200Vを印
加した。そして、電圧Eを印加した状態でスリーブ20
1と対向電極202との間を流れる電流Ion[A]を電
流計203で測定する。これらの測定結果から、次式を
用いてダイナミック抵抗DR[Ω]を算出する。
極を有する磁石部材407を内蔵した非磁性の回転可能
なスリーブ408で構成されている。磁石部材407は
固定配置され、現像剤12がスリーブ408上の所定箇
所を通過するときに磁力が作用するようになっている。
本実施形態で用いたスリーブ408は、直径がφ18m
mであり、表面粗さRz(十点平均粗さ)が10〜20
μmの範囲に入るようにサンドブラスト処理されてい
る。
部材407は、規制ブレード406による規制箇所から
磁気ブラシローラ403の回転方向にN極(N1)、S
極(S1)、N極(N2)、S極(S2)、S極(S
3)の5つの磁極を有する。なお、磁石部材407の磁
極の配置は、図8の構成に限定されるものではなく、磁
気ブラシローラ403の周囲の規制ブレード406等の
配置に応じて他の配置に設定してもよい。例えば図11
に示すように、規制ブレード406による規制箇所から
磁気ブラシローラ403の回転方向にN極(N1)、S
極(S1)、N極(N2)、S極(S2)の4つの磁極
を配置してもよい。また、図8の現像装置の例では磁石
部材407を固定配置しスリーブ408を回転駆動する
ように構成したが、スリーブ408を固定配置しその内
側のローラ状の磁石部材を回転させるように構成しても
よい。
ブ408上にトナー10及び磁性粒子11からなる現像
剤13がブラシ状に担持される。そして、磁気ブラシロ
ーラ403上の磁気ブラシ中のトナー10は、磁性粒子
11と混合されることで規定の帯電量を得る。この磁気
ブラシローラ403上のトナーの帯電量としては、−1
0〜−40[μC/g]の範囲が好適である。
ラ403内の磁極N2に隣接するトナー供給領域A2で
磁気ブラシローラ4上の磁気ブラシと接触するようにし
て対向するとともに、現像領域A1で感光体1に対向す
るように配設されている。また、本実施形態では規制ブ
レード406と磁気ブラシローラ403の間の最近接部
における間隔が500μmに設定され、また規制ブレー
ド406に対向した磁石部材407の磁極N1を、規制
ブレード406との対向位置よりも磁気ブラシローラ4
03の回転方向上流側に数度傾斜して位置している。こ
れにより、ケーシング401内における現像剤12の循
環流を容易に形成することができる。
ーラ403との対向部で磁気ブラシローラ4上に形成さ
れた現像剤12の量を規制するように磁気ブラシと接触
し、所定量の現像剤がトナー供給領域に搬送されるよう
にするとともに、現像剤12中のトナー10と磁性粒子
11との摩擦帯電を促進させている。
ーラ403はそれぞれ、図示しない回転駆動装置により
図8の矢印b方向及びc方向に回転駆動され、トナー供
給領域A2では両ローラの表面が互いに逆方向に移動す
るようになっている。本実施形態では、感光体1の線速
200mm/sに対し、現像ローラ402を線速300
mm/sで回転駆動している。また、トナー供給領域A
2における現像ローラ402と磁気ブラシローラ403の
スリーブとのギャップは0.6mmに設定した。
領域A1に現像電界を形成するための現像バイアスVb
を印加する電源409が接続されている。また、磁気ブ
ラシローラ403のスリーブ408には、トナー供給領
域A2にトナー供給用電界を形成するためのトナー供給
バイアスVsupを印加する電源410が接続されてい
る。
する。ケーシング401内に収容された現像剤12は、
トナー10と磁性粒子11が混合されたものであり、攪
拌・搬送部材404,405や磁気ブラシローラ403
のスリーブ408の回転力、磁石部材407の磁力によ
って攪拌され、そのときに、トナー10に磁性粒子11
との摩擦帯電により電荷が付与される。
れた現像剤12は規制ブレード406によって規制さ
れ、現像剤12の一定量がトナー供給バイアスで形成さ
れた電界等により、現像ローラ402に転移し、残りは
ケーシング401内に戻される。
中のトナーが分離されて現像ローラ402に転移し、薄
層状のトナー10が担持される。そして、現像ローラ4
02上に担持された薄層状のトナー10は、該ローラ4
02の回転により現像領域A1に搬送される。そして、
上記現像バイアスで形成された現像電界により、感光体
1上の静電潜像に選択的に付着し、該静電潜像が現像さ
れる。
気ブラシローラ403上のトナーの帯電量と、現像ロー
ラ402に薄層状に担持されたトナーの帯電量を、従来
の一成分現像装置と比較して説明する。表3は、本実施
形態の現像装置及び従来の一成分現像装置で同じトナー
を使用し、現像ローラに供給される直前の磁気ブラシロ
ーラ403又は従来のトナー供給ローラ上のトナーの帯
電量と、現像ローラ402に薄層状に担持されたトナー
の帯電量とを測定した実験結果を示している。地汚れの
ランクは、前述のΔIDの測定値に基づいて設定された
ものである。例えば、ΔIDが0.08〜0.04の範
囲内にあるときをランク「3」としている。
ーラ上の担持量は1〜3[mg/cm2]とかなり多
い。これを薄層化ブレードで一部掻き取るがかなり広範
な帯電量のトナーが通過せざるを得ないと考える。した
がって、表3に示すように実際に薄層形成時のトナー帯
電量は平均で−12[μC/g]まで上がっているが、
画像を確認すると地汚れランクは「3」と平均的であっ
た。一方、本実施形態の現像装置では、現像時の現像ロ
ーラ402上のトナー帯電量は平均で−12[μC/
g]と従来の一成分現像装置と同じであるが、地汚れの
ランクは「5」であり、画像特性が優れていることが分
かった。
ローラ402上のトナーの粒径及び帯電量分布と画像品
質との関係を測定した複数の実験結果を説明する。トナ
ーの粒径及び帯電量分布の測定には、E−SPART
ANALYZER(ホソカワミクロン株式会社製の分析
装置であり、以下、「E−SPART分析装置」とい
う。)を使用した。このE−SPART分析装置は、二
重ビーム周波数偏移型レーザードップラー速度計と静電
界中で粒子の動きを摂動させる弾性波とを用いた方法を
採用し、現像ローラ402上のトナーにエアを吹き付け
て飛ばし、電界中の動きを捉えることでトナー個々の粒
径と帯電量のデータを得られるものである。本確認実験
では3000個のトナーをサンプリングして分布の相違
を見た。
体にわたって均一に存在するならば、トナー帯電量はト
ナー粒径の3乗に比例するが、実際にはトナー粒径その
ものに比例している。このようにトナー帯電量とトナー
粒径とが比例関係にあるため、本確認実験では、主とし
てトナーの帯電量qを粒径dで除した値、すなわちトナ
ー粒径の影響をなくした(q/d)の値についてトナー
の個数分布を測定した。
測定した現像ローラ402上のトナー帯電量分布の測定
結果である。図12中の記号「◆」は本実施形態の現像
装置における測定データである。また、記号「□」は、
磁気ブラシローラをトナー供給部材として用いない従来
の一成分現像装置における比較例として測定した測定デ
ータである。図12からわかるように、本実施形態の現
像装置の現像ローラ402に担持されているトナー10
の帯電量分布プロファイルは、従来の一成分現像装置よ
りもシャープになっている。
に関する指標は、一般には半値幅で表され、その値が小
さい方がシャープであると考えられる。一般にトナーの
帯電量分布プロファイルがシャープであると、同じよう
な帯電量q/dを有するトナーが多く存在することとな
り、そのトナーの現像能力が同じであることから均一な
現像が達成できる。反対に、トナーの帯電量分布プロフ
ァイルがブロードとなると、トナー帯電量の範囲が広が
り現像能力の範囲も広がることから現像量の変動が生じ
てしまう。
一成分現像装置におけるトナー帯電量q/dの分布範囲
は、本実施形態の現像装置によるものと比べて、両曲線
が交わった点P1、P2よりも外側のq/dの範囲で、
その個数が多い。図12の向かって左側、すなわちq/
dの絶対値が大きい値の範囲では電荷量が大きく現像し
ようとする力は大きいが、現像の進行による現像電界の
減衰で、現像ローラに担持する量の多くを現像できなく
なる。その結果、一部が現像ローラに残留することとな
る。また図12の向かって右側、すなわちq/dの絶対
値が小さい範囲では、感光体の電荷量に依存する形にな
るので現像量が増加する場合がある。また、低帯電もし
くは逆帯電トナーが存在して地肌部で地汚れが発生し易
い。
ー帯電量q/dの広がった部分の個数比は、ピーク値の
チャンネルの個数に対して両隣のチャンネルの度数(個
数)で50%以下が最適である。このように本実施形態
の現像装置では、トナー帯電量q/d分布がシャープな
ので、現像が均一に行われ、高品位の画像が形成でき
る。ちなみにトナー帯電量q/dのピークを持つチャン
ネルに対してその両隣のチャンネル(間隔は1[fC/
10μm])における度数(個数)の比率を比較(大・
小のチャンネルは平均化する)すると、従来の一成分現
像装置では78%に対して、本実施形態の現像装置では
35%であった。
領域A2に到達する直前の磁気ブラシローラ403上の
トナーの帯電量分布と、現像ローラ402上に供給され
たトナーの帯電量分布とを測定した実験結果を示してい
る。各図において実線が本実施形態の現像装置の場合、
破線が磁気ブラシローラをトナー供給部材として用いな
い従来の一成分現像装置の場合の測定結果である。ま
た、各図の実線の実験は、トナー供給ポテンシャルΔV
sup及び現像ローラ402の表層の材質の条件を変えて
測定したものであり、それらの条件を次の表4に示す。
また、上記「トナー供給ポテンシャルΔVsup」は、現
像バイアスVbとトナー供給バイアスVsupとを用いて
次の数式9で算出したものである。
上のトナーの帯電量分布プロファイルが、磁気ブラシロ
ーラ403上のトナーの場合に比して、ピーク近傍にお
いてシャープになっている。これは、両ローラ間の高い
トナー供給ポテンシャルで帯電量分布プロファイルのピ
ーク近傍のトナーが多量に供給されたことによるものと
考えられる。また、全体的に絶対値で高帯電側にシフト
しているのは、現像ローラ表層のシリコンゴムによりト
ナーが負極性に摩擦帯電されたことによるものと考えら
れる。
402上のトナーの帯電量分布プロファイルが、全体的
に絶対値で高帯電側にシフトしている。これは、現像ロ
ーラ表層のシリコンゴムによりトナーが負極性に摩擦帯
電されたことによるものと考えられる。また、両ローラ
上でトナーの帯電量分布プロファイルの形状はほとんど
変わらないのは、上記トナー供給ポテンシャルの影響が
少ないことによるものと考えられる。
402上のトナーの帯電量分布プロファイルが、磁気ブ
ラシローラ403上のトナーの場合に比して、裾野のト
ナー個数が少なくシャープになっている。これは、両ロ
ーラ間の高いトナー供給ポテンシャルでにより、逆極性
の正帯電トナーが減少し、帯電量分布プロファイルのピ
ーク近傍のトナーが多量に供給されたことによるものと
考えられる。また、トナー帯電量プロファイルが高帯電
側にほとんどシフトしていないのは、現像ローラ表層の
材質として、トナーをほとんど摩擦帯電しないウレタン
系樹脂を用いたことによるものと考えられる。
選択したり、上記トナー供給ポテンシャルの大きさを調
整したりすることにより、磁気ブラシローラ403上の
トナーの帯電量プロファイルに制約されることなく、現
像ローラ402上のトナーの帯電量プロファイルを所望
のプロファイルにすることができる。
帯電量分布プロファイルの半値幅と地汚れ(ΔID)と
の関係を測定した実験結果である。地汚れの指標として
のΔIDは、前述の数式2及び数式3で定義したもので
ある。この図16の結果から、トナーの帯電量分布プロ
ファイルにおける半値幅が2.2[fC/10μm]を
超えると、上記ΔIDが許容限界値(0.08)を超え
て地汚れがひどくなることがわかる。なお、前述の図1
3における実験結果の場合について、現像ローラ上のト
ナーの帯電量分布プロファイルにおける半値幅を求める
と、1.1[fC/10μm]であった。これに対し、
比較例として測定した従来の一成分現像装置の場合は、
2.7[fC/10μm]と大きく、地汚れが発生しや
すかった。
ナーの存在比率と地汚れ(ΔID)との関係を測定した
実験結果である。この図17の結果から、現像ローラ4
02上の逆帯電トナーの存在比率が、25%を超えると
上記ΔIDが許容限界値(0.08)を超えて地汚れが
ひどくなることがわかる。なお、前述の図13における
実験結果の場合について、現像ローラ上の逆帯電トナー
の存在比率を求めると、19%であった。これに対し、
比較例として測定した従来の一成分現像装置の場合は、
27%と大きく、地汚れが発生しやすかった。
ナーの存在比率とドット抜けとの関係を測定した実験結
果である。ここで、高帯電トナーとしては、トナーの帯
電量分布プロファイルのピーク値の絶対値で4倍以上の
帯電量を有するトナーをカウントした。また、ドット抜
けランクは、基準画像としてハーフトーン画像を用い、
出力されたトナー像のザラツキを肉眼で観察し、ドット
抜けランクを判断した。この図18の結果から、現像ロ
ーラ402上の高帯電トナーの存在比率が、5%を超え
るとドット抜けランクが5を下回り、ハーフトーン画像
のザラツキがひどくなることがわかる。
ーラ403上の磁気ブラシ(二成分現像剤)から帯電済
みのトナーのみを現像ローラ402上に供給し担持させ
ることができる。したがって、現像ローラ402上のト
ナーを薄層化ブレードなどの接触部材で摩擦帯電する必
要がなく、現像ローラ402上のトナーフィルミング
や、現像ローラ及び接触部材の摩耗による現像特性の経
時的な変化などの問題がなくなる。
02上のトナーの帯電量分布と、磁気ブラシローラ上の
トナーの帯電量分布とを異ならせている。このため、磁
気ブラシローラ403上の摩擦帯電特性に制約等があっ
て磁気ブラシローラ403上のトナーの帯電量分布が所
望の分布でない場合でも、現像ローラ402上には所望
の帯電量分布からなるトナーを担持することができる。
したがって、地汚れや画像濃度不足(ドット抜け)のな
い高品質のトナー像を得ることができる。また、地汚れ
防止により感光体1上の残留トナーの量が少なくなるの
で、感光体表面をクリーニングするクリーニング装置6
の小型化を図ることができる。
ーの帯電量にバラツキが少なく安定した帯電量分布を得
ることができるので、特に2値プロセスで画像を形成す
る場合において安定した飽和現像が可能となる。したが
って、地汚れや画像濃度不足(ドット抜け)に起因する
ザラツキがない画像を安定して形成することができる。
したトナー像を転写紙に直接転写する場合について説明
したが、本発明は、感光体上のトナー像を一旦中間転写
体に転写し、その後、該中間転写体上のトナー像を転写
紙に転写する画像形成装置及びそれに用いる現像装置に
も適用できるものである。例えば、一つの感光体上に各
色ごとのトナー像を順次形成し、該感光体上の各色トナ
ー像を一次転写装置で中間転写体としての中間転写ベル
トに重ね合わせて転写し、該中間転写ベルト上の重ねト
ナー像を2次転写装置で転写紙に一括転写するカラー画
像形成装置及び該装置に用いる現像装置にも適用するこ
とができる。また例えば、中間転写体としての中間転写
ベルトの直線状の移動経路部分に沿って感光体を含む画
像形成ユニットを複数組並べて配置し、各画像形成ユニ
ットの感光体上に互いに異なる色のトナー像を形成し、
各感光体上のトナー像を一次転写装置で該中間転写ベル
ト上に重ね合わせて転写し、該中間転写ベルト上の重ね
トナー像を2次転写装置で転写紙に一括転写するタンデ
ム型のカラー画像形成装置及び該装置に用いる現像装置
にも適用することができる。
れに用いる現像装置の場合について説明したが、本発明
は、複写機やFAXなど他の画像形成装置及びそれに用
いる現像装置にも適用できるものである。
担持体上のトナーを摩擦帯電するための接触部材を設け
る必要がなく、トナー担持体上のトナーフィルミング
や、トナー担持体及び接触部材の摩耗による現像特性の
経時的な変化などの問題がない。しかも、トナー供給部
材上での摩擦帯電特性の制約があったとしても、トナー
担持体上には所望の帯電量分布からなるトナーを担持す
ることが可能となり、地汚れ及び画像濃度不足のない高
品質のトナー像を得ることができるという効果がある。
給部材上のトナーの帯電量分布プロファイルにおける半
値幅が所望幅より大きく、しかもその半値幅が維持され
たままトナー担持体上のトナーの帯電量分布プロファイ
ルとなる場合に比して、地汚れや画像濃度不足をより確
実に防止できるという効果がある。
ー供給部材上のトナーの帯電量分布プロファイルが維持
されたままトナー担持体上のトナーの帯電量分布プロフ
ァイルとなる場合に比して、低帯電トナーによる地汚れ
及びトナー飛散をより確実に防止することができるとい
う効果がある。
ー供給部材上のトナーの帯電量分布プロファイルが維持
されたままトナー担持体上のトナーの帯電量分布プロフ
ァイルとなる場合に比して、高帯電トナーによる画像濃
度不足をより確実に防止することができるという効果が
ある。
れ及び画像濃度不足をより確実に防止できるという効果
がある。
れをより確実に防止できるという効果がある。
濃度不足をより確実に防止できるという効果がある。
担持体上のトナーを摩擦帯電するための接触部材を設け
る必要がなく、トナー担持体上のトナーフィルミング
や、トナー担持体及び接触部材の摩耗による現像特性の
経時的な変化などの問題がない。しかも、環境条件の変
動や経時変化により潜像担持体の表面電位等が変動した
り現像剤の帯電量等の現像剤特性が変動したりする場合
でも、トナー付着画素周辺の地汚れや、該トナー付着画
素の画像濃度不足を防止できるという効果がある。
現像におけるトナー付着画素周辺の地汚れをより確実に
防止できるという効果がある。
記飽和現像におけるトナー付着画素の画像濃度不足をよ
り確実に防止できるという効果がある。
地汚れや画像濃度不足のない高品質の画像を形成するこ
とができるという効果がある。
供給部材上での摩擦帯電特性の制約などにより該トナー
供給部材上のトナー帯電量個数分布が比較的ブロードな
分布になっている場合でも、所望の帯電量からずれたト
ナーのトナー担持体上における存在個数比率が小さくな
り、トナー散りが少ない高品質の画像を形成することが
できるという効果がある。
クリーニング装置及び画像形成プロセスユニット全体の
小型化を図ることができるという効果がある。
図。
ットの部分斜視図
ムの説明図。
フ。
対する現像量)のグラフ。
積抵抗率測定システムの説明図。
ステムの説明図。
を示すグラフ。
現像ローラ上のトナー帯電量分布の測定結果を示すグラ
フ。
現像ローラ上のトナー帯電量分布の測定結果を示すグラ
フ。
現像ローラ上のトナー帯電量分布の測定結果を示すグラ
フ。
イルの半値幅と、地汚れ(ΔID)との関係を測定した
実験結果のグラフ。
地汚れ(ΔID)との関係を測定した実験結果のグラ
フ。
ドット抜けとの関係を測定した実験結果のグラフ。
Claims (13)
- 【請求項1】表面にトナーを担持し潜像担持体に対向す
る現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒
子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対
向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりト
ナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材と
を備えた現像装置において、 該トナー担持体上に担持され該現像領域に搬送されるト
ナーの帯電量に対する個数の分布であるトナー帯電量個
数分布と、該トナー供給部材に担持された該二成分現像
剤中のトナーにおける該トナー帯電量個数分布とが異な
ることを特徴とする現像装置。 - 【請求項2】請求項1の現像装置において、 上記トナー担持体上の上記トナー帯電量個数分布のプロ
ファイルにおける半値幅が、上記トナー供給部材上の上
記トナーの帯電量個数分布のプロファイルにおける半値
幅よりも小さいことを特徴とする現像装置。 - 【請求項3】請求項1又は2の現像装置において、 上記トナー担持体上のトナーの上記帯電量分布のプロフ
ァイルが、上記トナー供給部材上の上記トナー帯電量個
数分布のプロファイルにおいてトナー個数が最大となる
帯電量よりも絶対値で低帯電量側に存在する低帯電トナ
ーの個数を減少させたものであることを特徴とする現像
装置。 - 【請求項4】請求項1又は2の現像装置において、 上記トナー担持体上の上記トナー帯電量個数分布のプロ
ファイルが、上記トナー供給部材上の上記トナー帯電量
個数分布のプロファイルにおいてトナー個数が最大とな
る帯電量よりも絶対値で高帯電量側に存在する高帯電ト
ナーの個数を減少させたものであることを特徴とする現
像装置。 - 【請求項5】請求項1、2、3又は4の現像装置におい
て、 上記トナー担持体上の上記トナー帯電量個数分布のプロ
ファイルにおける半値幅が、2.2[fC/10μm]
以下であることを特徴とする現像装置。 - 【請求項6】請求項1、2、3又は4の現像装置におい
て、 所定極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーの上記トナ
ー担持体上における存在個数比率が、25%以下である
ことを特徴とする現像装置。 - 【請求項7】請求項1、2、3又は4の現像装置におい
て、 トナー個数が最大となる帯電量の4倍以上の帯電量を有
する高帯電トナーの上記トナー担持体上における存在個
数比率が、5%以下であることを特徴とする現像装置。 - 【請求項8】画像を構成する画素のうちのトナーを付着
させるトナー付着画素の単位面積当たりの密度により該
画像の階調を表現するように潜像担持体に形成された潜
像の該トナー付着画素を現像する現像装置であって、 表面にトナーを担持し該潜像担持体に対向する現像領域
に搬送するトナー担持体と、 トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該ト
ナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成
分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するト
ナー供給部材とを設けとともに、 該潜像担持体に形成された潜像のトナー付着画素が該現
像領域を通過しているときに該トナー担持体上のトナー
のうち該トナー付着画素に対向している部分のトナーの
全てを該トナー付着画素の現像に用いる飽和現像を行う
ように、現像条件を設定したことを特徴とする現像装
置。 - 【請求項9】請求項8の現像装置において、 所定極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーの上記トナ
ー担持体上における存在個数比率が、25%以下である
ことを特徴とする現像装置。 - 【請求項10】請求項8の現像装置において、 トナー個数が最大となる帯電量の4倍以上の帯電量を有
する高帯電トナーの上記トナー担持体上における存在個
数比率が、5%以下であることを特徴とする現像装置。 - 【請求項11】潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形
成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像し
てトナー像とする現像装置と、該潜像担持体上のトナー
像を転写材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置
であって、 該現像装置として、請求項1、2、3、4、5、6、
7、8、9又は10の現像装置を用いたことを特徴とす
る画像形成装置。 - 【請求項12】潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形
成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像し
てトナー像とする現像装置と、該潜像担持体上のトナー
像が転写される中間転写体と、該潜像担持体上のトナー
像を該中間転写体に転写する1次転写装置と、該中間転
写体上のトナー像を転写材に転写する2次転写装置とを
備えた画像形成装置であって、 該現像装置として、請求項1、2、3、4、5、6、
7、8、9又は10の現像装置を用いたことを特徴とす
る画像形成装置。 - 【請求項13】潜像担持体と、該潜像担持体の表面を一
様帯電する帯電装置と、該潜像担持体上の潜像を現像し
てトナー像とする現像装置と、該潜像担持体の表面をク
リーニングするクリーニング装置とを、画像形成装置に
対して着脱可能に一体構造物として構成した画像形成プ
ロセスユニットであって、 該現像装置として、請求項1、2、3、4、5、6、
7、8、9又は10の現像装置を用いたことを特徴とす
る画像形成プロセスユニット。
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