JP2002072690A - 画像形成装置 - Google Patents
画像形成装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 現像行程時に転写残りのトナーを100%回
収し、ポジゴーストや掃き目ムラがない高品位な画像を
得ることである。 【解決手段】 感光ドラム1上のドット潜像を現像する
現像装置4は、2成分現像剤を使用し、その現像スリー
ブが感光ドラム1とカウンター方向回転し、現像時、現
像スリーブに交流と直流を重畳したバイアスが印加され
る。現像装置4は、転写材への転写により感光ドラム1
上に残ったトナーを対向部よりも上流側で回収するクリ
ーニング手段を兼ねる。磁性キャリアの磁界の強さ10
0mTでの磁化の強さを3.0×104〜1.5×105
A/m、現像スリーブ内マグネットの現像主極の位置を
感光ドラムとの最近接部より−5゜〜+5゜とし、トナ
ー、キャリアの粒径rt、rc(μm)、真比重δt、δc
(g/cm3)、トナー濃度n(wt%)として、S=
n・rc・δc/{(100−n)・rt・δt}なるSが
0.8〜2.2である。
収し、ポジゴーストや掃き目ムラがない高品位な画像を
得ることである。 【解決手段】 感光ドラム1上のドット潜像を現像する
現像装置4は、2成分現像剤を使用し、その現像スリー
ブが感光ドラム1とカウンター方向回転し、現像時、現
像スリーブに交流と直流を重畳したバイアスが印加され
る。現像装置4は、転写材への転写により感光ドラム1
上に残ったトナーを対向部よりも上流側で回収するクリ
ーニング手段を兼ねる。磁性キャリアの磁界の強さ10
0mTでの磁化の強さを3.0×104〜1.5×105
A/m、現像スリーブ内マグネットの現像主極の位置を
感光ドラムとの最近接部より−5゜〜+5゜とし、トナ
ー、キャリアの粒径rt、rc(μm)、真比重δt、δc
(g/cm3)、トナー濃度n(wt%)として、S=
n・rc・δc/{(100−n)・rt・δt}なるSが
0.8〜2.2である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式等を
利用した画像形成装置に関し、特に現像手段がクリーニ
ング手段を兼ねた画像形成装置に関する。
利用した画像形成装置に関し、特に現像手段がクリーニ
ング手段を兼ねた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、複写機やプリンター等の電子写真
画像形成装置の分野では、画像のフルカラー化、装置の
システム化にともなって、装置のデジタル化が進んでい
る。
画像形成装置の分野では、画像のフルカラー化、装置の
システム化にともなって、装置のデジタル化が進んでい
る。
【0003】たとえば、像担持体である感光ドラムに対
しレーザー光を走査し、このレーザー光のオン、オフに
より、感光ドラム上に潜像を形成し、これを現像し、記
録材に転写して、所望の画像を記録するレーザービーム
プリンター等の装置が広く知られるようになってきてい
る。その代表的用途は、文字、図形等の2値記録であ
る。文字、図形等の記録は、中間調を必要としないの
で、プリンター構造も簡単にできる。
しレーザー光を走査し、このレーザー光のオン、オフに
より、感光ドラム上に潜像を形成し、これを現像し、記
録材に転写して、所望の画像を記録するレーザービーム
プリンター等の装置が広く知られるようになってきてい
る。その代表的用途は、文字、図形等の2値記録であ
る。文字、図形等の記録は、中間調を必要としないの
で、プリンター構造も簡単にできる。
【0004】このような2値記録方式であっても、中間
調を表現できるプリンターがある。このプリンターとし
ては、ディザ法、濃度パターン法等を採用したものがよ
く知られている。しかし、周知のごとく、ディザ法、濃
度パターン法を採用したプリンターでは、高解像度が得
られない。
調を表現できるプリンターがある。このプリンターとし
ては、ディザ法、濃度パターン法等を採用したものがよ
く知られている。しかし、周知のごとく、ディザ法、濃
度パターン法を採用したプリンターでは、高解像度が得
られない。
【0005】そこで、最近、高記録密度を低下させずに
各画素において中間調画素を形成する方法が提案されて
いる。これは、レーザービームを画像信号でパルス幅
(PWM)変調することにより、中間調形成を行うもの
で、この方式によれば、高解像度かつ高階調性の画像を
形成することができる。
各画素において中間調画素を形成する方法が提案されて
いる。これは、レーザービームを画像信号でパルス幅
(PWM)変調することにより、中間調形成を行うもの
で、この方式によれば、高解像度かつ高階調性の画像を
形成することができる。
【0006】図3に示す画像形成装置において、コピー
開始信号が入力されると、感光ドラム1の表面が帯電器
3により所定の電位になるように帯電される。一方、原
稿台10上におかれた原稿Gに対し、原稿照射用ラン
プ、短焦点レンズアレイ、CCDセンサーが一体のユニ
ット9が照明光を照射しながら走査し、その照明走査光
の原稿面反射光が、光信号として短焦点レンズアレイに
よって結像されてCCDセンサーに入射される。
開始信号が入力されると、感光ドラム1の表面が帯電器
3により所定の電位になるように帯電される。一方、原
稿台10上におかれた原稿Gに対し、原稿照射用ラン
プ、短焦点レンズアレイ、CCDセンサーが一体のユニ
ット9が照明光を照射しながら走査し、その照明走査光
の原稿面反射光が、光信号として短焦点レンズアレイに
よって結像されてCCDセンサーに入射される。
【0007】CCDセンサーは、受光部、転送部および
出力部から構成されている。CCDセンサーに入射され
た光信号は、受光部において電荷信号に変えられ、転送
部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、
出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低
インピーダンス化して出力する。このようにして得られ
たアナログ信号に対し周知の画像処理を行ってデジタル
信号に変換し、このデジタル画像信号をプリンター部に
送る。
出力部から構成されている。CCDセンサーに入射され
た光信号は、受光部において電荷信号に変えられ、転送
部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、
出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低
インピーダンス化して出力する。このようにして得られ
たアナログ信号に対し周知の画像処理を行ってデジタル
信号に変換し、このデジタル画像信号をプリンター部に
送る。
【0008】プリンタ部においては、上記画像信号を受
けてON、OFF発光される固体レーザー素子102の
光を高速で回転する回転多面鏡103によって走査する
ことにより、感光ドラム1の表面上に原稿画像に対応し
た静電潜像を形成する。
けてON、OFF発光される固体レーザー素子102の
光を高速で回転する回転多面鏡103によって走査する
ことにより、感光ドラム1の表面上に原稿画像に対応し
た静電潜像を形成する。
【0009】図4は、上記の画像形成装置において、レ
ーザー光を走査するレーザー走査部100の概略構成を
示すものである。このレーザー走査部100によりレー
ザー光を走査する場合には、まず、入力された画像信号
に基づき発光信号発生器101により、固体レーザー素
子102を所定タイミングで明滅させる。固体レーザー
素子102から放射されたレーザー光は、コリメーター
レンズ系103により略平行な光束に変換され、さらに
矢印b方向に回転する回転多面鏡104により、矢印c
方向に走査されるとともに、fθレンズ群105a、1
05b、105cにより感光ドラム1の被走査面106
上にスポット状に結像される。このようなレーザー光の
走査により、被走査面106上には画像1走査分の露光
分布が形成され、さらに各走査ごとに被走査面106を
前記走査方向とは垂直に所定量だけスクロールさせれ
ば、被走査面106上に画像信号に応じた露光分布、す
なわち静電潜像が得られる。
ーザー光を走査するレーザー走査部100の概略構成を
示すものである。このレーザー走査部100によりレー
ザー光を走査する場合には、まず、入力された画像信号
に基づき発光信号発生器101により、固体レーザー素
子102を所定タイミングで明滅させる。固体レーザー
素子102から放射されたレーザー光は、コリメーター
レンズ系103により略平行な光束に変換され、さらに
矢印b方向に回転する回転多面鏡104により、矢印c
方向に走査されるとともに、fθレンズ群105a、1
05b、105cにより感光ドラム1の被走査面106
上にスポット状に結像される。このようなレーザー光の
走査により、被走査面106上には画像1走査分の露光
分布が形成され、さらに各走査ごとに被走査面106を
前記走査方向とは垂直に所定量だけスクロールさせれ
ば、被走査面106上に画像信号に応じた露光分布、す
なわち静電潜像が得られる。
【0010】つぎに、この静電潜像をトナー粒子とキャ
リア粒子を有するいわゆる2成分現像剤を収容した現像
装置4で現像すれば、感光ドラム1上に潜像をトナーで
可視化したトナー像が得られる。
リア粒子を有するいわゆる2成分現像剤を収容した現像
装置4で現像すれば、感光ドラム1上に潜像をトナーで
可視化したトナー像が得られる。
【0011】一般に現像方法は、非磁性トナーをブレー
ド等で現像スリーブ上にコーティングするか、磁性トナ
ーを磁気力によって現像スリーブ上にトナーをコーティ
ングし、コーティングしたトナーを現像スリーブの回転
により感光ドラムと対向した現像領域に搬送し、現像領
域で感光ドラムに対して非接触状態で現像する1成分非
接触現像法、感光ドラムに対して接触状態で現像する1
成分接触現像法、トナーと磁性キャリアを混合した現像
剤を磁気力により現像スリーブ上に担持して現像領域に
搬送し、現像領域で感光ドラムに対して接触状態で現像
する2成分接触現像法、現像領域で感光ドラムに対して
非接触状態で現像する2成分非接触現像法の4種類に大
別される。画像の高画質化、高安定化の面から2成分接
触現像法が多く用いられる。
ド等で現像スリーブ上にコーティングするか、磁性トナ
ーを磁気力によって現像スリーブ上にトナーをコーティ
ングし、コーティングしたトナーを現像スリーブの回転
により感光ドラムと対向した現像領域に搬送し、現像領
域で感光ドラムに対して非接触状態で現像する1成分非
接触現像法、感光ドラムに対して接触状態で現像する1
成分接触現像法、トナーと磁性キャリアを混合した現像
剤を磁気力により現像スリーブ上に担持して現像領域に
搬送し、現像領域で感光ドラムに対して接触状態で現像
する2成分接触現像法、現像領域で感光ドラムに対して
非接触状態で現像する2成分非接触現像法の4種類に大
別される。画像の高画質化、高安定化の面から2成分接
触現像法が多く用いられる。
【0012】図5は、従来用いられている2成分磁気ブ
ラシ現像用の現像装置4を示す概略図である。図5にお
いて符号11は現像剤担持体である現像スリーブで、現
像スリーブ11は、2成分現像剤を収容した現像容器1
6の感光ドラム1側に形成された開口部に、感光ドラム
1と対向部が逆方向(カウンター方向)に移動する向き
に回転自在に設置されている。現像容器16の開口部の
下方部分には、現像スリーブ11と所定間隙をあけてブ
レード15が設置されている。現像容器16の内部は、
上部が開放した隔壁17によって現像室R1と撹拌室R
2とに区画され、現像室R1と撹拌室R2とには、それ
ぞれ撹拌スクリュー13、14が設置されている。撹拌
室R2内の上方には、補給用トナー18を収納したトナ
ー補給室R3が設置され、この補給室R3の下部には補
給口20が設けられている。
ラシ現像用の現像装置4を示す概略図である。図5にお
いて符号11は現像剤担持体である現像スリーブで、現
像スリーブ11は、2成分現像剤を収容した現像容器1
6の感光ドラム1側に形成された開口部に、感光ドラム
1と対向部が逆方向(カウンター方向)に移動する向き
に回転自在に設置されている。現像容器16の開口部の
下方部分には、現像スリーブ11と所定間隙をあけてブ
レード15が設置されている。現像容器16の内部は、
上部が開放した隔壁17によって現像室R1と撹拌室R
2とに区画され、現像室R1と撹拌室R2とには、それ
ぞれ撹拌スクリュー13、14が設置されている。撹拌
室R2内の上方には、補給用トナー18を収納したトナ
ー補給室R3が設置され、この補給室R3の下部には補
給口20が設けられている。
【0013】現像スリーブ11は、感光ドラム1との最
近接領域が約400μmとなるように配設され、感光ド
ラム1に対して現像剤を接触状態で現像できるように設
定されている。現像スリーブ11の内側には、マグネッ
トローラ12が非回転に固定配置され、マグネットロー
ラ12の現像主極は、感光ドラム1の回転方向0゜に位
置されており、現像スリーブ11と感光ドラム1とが対
向した現像領域に現像剤の磁気ブラシを形成させる。
近接領域が約400μmとなるように配設され、感光ド
ラム1に対して現像剤を接触状態で現像できるように設
定されている。現像スリーブ11の内側には、マグネッ
トローラ12が非回転に固定配置され、マグネットロー
ラ12の現像主極は、感光ドラム1の回転方向0゜に位
置されており、現像スリーブ11と感光ドラム1とが対
向した現像領域に現像剤の磁気ブラシを形成させる。
【0014】現像スリーブ11は、撹拌スクリュー13
により供給された現像剤をマグネットローラ12の磁力
により表面に担持し、現像スリーブ11の回転にともな
い、現像剤をブレード15のところに搬送し、ブレード
15により現像剤の層厚を規制させる。層厚を規制され
た現像剤は現像領域に搬送され、そこで磁気ブラシを形
成して感光ドラム1の表面に形成された静電潜像に接触
した状態で、現像スリーブ11への現像バイアスの印加
下に潜像を現像して、トナー像として可視化する。
により供給された現像剤をマグネットローラ12の磁力
により表面に担持し、現像スリーブ11の回転にともな
い、現像剤をブレード15のところに搬送し、ブレード
15により現像剤の層厚を規制させる。層厚を規制され
た現像剤は現像領域に搬送され、そこで磁気ブラシを形
成して感光ドラム1の表面に形成された静電潜像に接触
した状態で、現像スリーブ11への現像バイアスの印加
下に潜像を現像して、トナー像として可視化する。
【0015】現像剤中のトナーは、真比重が1.1g/
cm3、粒径が6μmとされ、現像剤中のキャリアは、
真比重が3.6g/cm3、粒径が35μmとされ、現
像剤のトナー濃度(現像剤の全重量に対するトナーの全
重量の比、T/D比)は4%とされている。現像スリー
ブ11の感光ドラム1に対する周速比は、通常1.5〜
2倍に設定されている。
cm3、粒径が6μmとされ、現像剤中のキャリアは、
真比重が3.6g/cm3、粒径が35μmとされ、現
像剤のトナー濃度(現像剤の全重量に対するトナーの全
重量の比、T/D比)は4%とされている。現像スリー
ブ11の感光ドラム1に対する周速比は、通常1.5〜
2倍に設定されている。
【0016】上記のようにして感光ドラム1上に形成さ
れたトナー像は、図3の転写帯電器7によって、感光ド
ラム1に搬送された転写材上に静電転写される。トナー
像を転写された転写材は、分離帯電器8によって感光ド
ラム1から静電分離されて定着器6へ搬送され、定着器
8でトナー像の転写材への熱定着を経て、画像形成装置
の機外に排出される。トナー像の転写後の感光ドラム1
は、表面の転写残りトナー等の付着汚染物のクリーナ5
による除去を受けた後、繰り返し画像形成に使用され
る。
れたトナー像は、図3の転写帯電器7によって、感光ド
ラム1に搬送された転写材上に静電転写される。トナー
像を転写された転写材は、分離帯電器8によって感光ド
ラム1から静電分離されて定着器6へ搬送され、定着器
8でトナー像の転写材への熱定着を経て、画像形成装置
の機外に排出される。トナー像の転写後の感光ドラム1
は、表面の転写残りトナー等の付着汚染物のクリーナ5
による除去を受けた後、繰り返し画像形成に使用され
る。
【0017】上記画像形成装置の構成は1例であって、
帯電器3はコロナ帯電器でなく帯電ローラであったり、
転写帯電器7も転写ローラであったりと、様々な方式が
あるが、基本的には、上記したように、帯電、露光、現
像、転写、定着およびクリーニングの行程によって画像
形成する。
帯電器3はコロナ帯電器でなく帯電ローラであったり、
転写帯電器7も転写ローラであったりと、様々な方式が
あるが、基本的には、上記したように、帯電、露光、現
像、転写、定着およびクリーニングの行程によって画像
形成する。
【0018】ところで、近年、画像形成装置の小型化が
進んできたが、上記したような帯電、露光、現像、転
写、定着およびクリーニングの各工程が小さくなるだけ
では、装置の小型化には限界があった。また上記の転写
残りのトナーはクリーナ5によって廃トナーとして回収
されるが、廃トナーは環境保護の面からも発生しないこ
とが好ましい。
進んできたが、上記したような帯電、露光、現像、転
写、定着およびクリーニングの各工程が小さくなるだけ
では、装置の小型化には限界があった。また上記の転写
残りのトナーはクリーナ5によって廃トナーとして回収
されるが、廃トナーは環境保護の面からも発生しないこ
とが好ましい。
【0019】そこで、クリーナ5を取り外し、現像装置
4によって現像と同時に、感光ドラム1のクリーニング
を行うクリーナレス装置も出現してきている。この現像
と同時のクリーニングとは、転写後に感光ドラム1の表
面に残留したトナーを、次行程以後の現像時に現像領域
において、現像バイアスのカブリ取り電圧Vbackによっ
て回収する方法である。この方法によれば、転写残りト
ナーは現像装置4に回収されて次行程以後の現像に用い
られるため、廃トナーの発生をなくすことができる。
4によって現像と同時に、感光ドラム1のクリーニング
を行うクリーナレス装置も出現してきている。この現像
と同時のクリーニングとは、転写後に感光ドラム1の表
面に残留したトナーを、次行程以後の現像時に現像領域
において、現像バイアスのカブリ取り電圧Vbackによっ
て回収する方法である。この方法によれば、転写残りト
ナーは現像装置4に回収されて次行程以後の現像に用い
られるため、廃トナーの発生をなくすことができる。
【0020】本画像形成装置のように、現像スリーブ1
1と感光ドラム1との回転にカウンター方向回転を採用
していると、感光ドラム1と現像スリーブ11との相対
速度差、従って感光ドラム1と現像スリーブ11上に担
持された現像剤との相対速度差が大きいために、以上の
ような現像と同時のクリーニングは、感光ドラム1上の
転写残りのトナーの回収力が大きい。
1と感光ドラム1との回転にカウンター方向回転を採用
していると、感光ドラム1と現像スリーブ11との相対
速度差、従って感光ドラム1と現像スリーブ11上に担
持された現像剤との相対速度差が大きいために、以上の
ような現像と同時のクリーニングは、感光ドラム1上の
転写残りのトナーの回収力が大きい。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像形成装置において、クリーナ5を取り外し、現像と
同時のクリーニングにより、転写残りのトナーの回収を
試みたところ、現像剤のT/D比が高いときは、画像の
ない部分に感光ドラム1の周期で前の画像のポジゴース
トが発生し、T/D比が低いときは、ポジゴーストの発
生はないが、画像の低濃度部に磁気ブラシによる掃き目
ムラが発生してしまった。
画像形成装置において、クリーナ5を取り外し、現像と
同時のクリーニングにより、転写残りのトナーの回収を
試みたところ、現像剤のT/D比が高いときは、画像の
ない部分に感光ドラム1の周期で前の画像のポジゴース
トが発生し、T/D比が低いときは、ポジゴーストの発
生はないが、画像の低濃度部に磁気ブラシによる掃き目
ムラが発生してしまった。
【0022】上記のポジゴーストは、前の画像の転写残
りトナーが現像領域で回収できなかったために、本来な
らば、白地部であるところにトナーが転写されて発生す
る現象であり、掃き目ムラは、感光ドラム1上の現像直
後のトナー像が現像主極による磁気ブラシによって掃き
取られる現象である。
りトナーが現像領域で回収できなかったために、本来な
らば、白地部であるところにトナーが転写されて発生す
る現象であり、掃き目ムラは、感光ドラム1上の現像直
後のトナー像が現像主極による磁気ブラシによって掃き
取られる現象である。
【0023】本発明の目的は、現像行程時に、転写残り
のトナーを100%回収し、ポジゴーストや掃き目ムラ
がない高品位な画像を得ることを可能とした画像形成装
置を提供することである。
のトナーを100%回収し、ポジゴーストや掃き目ムラ
がない高品位な画像を得ることを可能とした画像形成装
置を提供することである。
【0024】
【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、
ドット潜像が形成される回転する像担持体と、前記像担
持体の周囲に配置された、像担持体上に形成された潜像
をトナーと磁性キャリアを含む2成分現像剤により現像
する現像手段と、前記潜像の現像により形成されたトナ
ー像を転写材に転写する転写手段とを有し、前記現像手
段は、2成分現像剤を担持して像担持体と対向した現像
位置に搬送する回転する現像剤担持体と、その現像剤担
持体の内部に非回転に固定配置された複数の磁極を有す
る磁界発生手段とを有し、現像剤担持体は像担持体との
対向部で像担持体と逆方向に移動し、現像時、現像剤担
持体に像担持体との間で交流バイアスを重畳した直流バ
イアスが印加され、そして前記現像手段が、前記トナー
像の転写により像担持体上に残った転写残りのトナー
を、現像剤担持体と像担持体の対向部よりも像担持体の
上流側で回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装
置において、前記磁性キャリアの磁界の強さ100mT
における磁化の強さを3.0×10 4A/m以上1.5
×105A/m以下とし、前記磁界発生手段の現像主極
による現像剤担持体の表面に垂直な方向の磁場の強さの
ピーク位置を、像担持体の移動方向上流側にプラスの符
号を採って、現像剤担持体と像担持体との最近接部より
−5゜〜+5゜とし、現像剤のトナーの粒径をrt(μ
m)、磁性キャリアの粒径をrc(μm)、トナーの真
比重をδt(g/cm3)、キャリアの真比重をδc(g
/cm3)、現像剤のトナー濃度をn(wt%)とした
ときに、 S=n・rc・δc/{(100−n)・rt・δt} なるSが0.8以上2.2以下であることを特徴とする
画像形成装置である。
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
ドット潜像が形成される回転する像担持体と、前記像担
持体の周囲に配置された、像担持体上に形成された潜像
をトナーと磁性キャリアを含む2成分現像剤により現像
する現像手段と、前記潜像の現像により形成されたトナ
ー像を転写材に転写する転写手段とを有し、前記現像手
段は、2成分現像剤を担持して像担持体と対向した現像
位置に搬送する回転する現像剤担持体と、その現像剤担
持体の内部に非回転に固定配置された複数の磁極を有す
る磁界発生手段とを有し、現像剤担持体は像担持体との
対向部で像担持体と逆方向に移動し、現像時、現像剤担
持体に像担持体との間で交流バイアスを重畳した直流バ
イアスが印加され、そして前記現像手段が、前記トナー
像の転写により像担持体上に残った転写残りのトナー
を、現像剤担持体と像担持体の対向部よりも像担持体の
上流側で回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装
置において、前記磁性キャリアの磁界の強さ100mT
における磁化の強さを3.0×10 4A/m以上1.5
×105A/m以下とし、前記磁界発生手段の現像主極
による現像剤担持体の表面に垂直な方向の磁場の強さの
ピーク位置を、像担持体の移動方向上流側にプラスの符
号を採って、現像剤担持体と像担持体との最近接部より
−5゜〜+5゜とし、現像剤のトナーの粒径をrt(μ
m)、磁性キャリアの粒径をrc(μm)、トナーの真
比重をδt(g/cm3)、キャリアの真比重をδc(g
/cm3)、現像剤のトナー濃度をn(wt%)とした
ときに、 S=n・rc・δc/{(100−n)・rt・δt} なるSが0.8以上2.2以下であることを特徴とする
画像形成装置である。
【0025】本発明の他の態様では、前記磁性キャリア
の磁界の強さ100mTにおける磁化の強さを1.5×
105A/mより大きく2.5×105A/m以下とし、
前記現像主極による現像剤担持体の表面に垂直な方向の
磁場の強さのピーク位置を、現像剤担持体と像担持体と
の最近接部より−3゜〜+5゜とし、前記Sを0.8以
上2.4以下とした。
の磁界の強さ100mTにおける磁化の強さを1.5×
105A/mより大きく2.5×105A/m以下とし、
前記現像主極による現像剤担持体の表面に垂直な方向の
磁場の強さのピーク位置を、現像剤担持体と像担持体と
の最近接部より−3゜〜+5゜とし、前記Sを0.8以
上2.4以下とした。
【0026】本発明によれば、好ましくは、前記トナー
は重合法で生成されたトナーである。前記現像剤担持体
と像担持体の最近接部の距離をd(mm)、前記現像剤
担持体に印加される交流バイアスの振幅をV(V)とし
たとき、 2.80×103<V/d(V/mm)<8.5×103 の関係を満たす。前記像担持体上に形成される白地部の
電位と、前記現像剤担持体に印加される直流バイアスの
電位の電位差が100〜400Vである。前記トナーの
単位重量あたりの摩擦帯電電荷量の絶対値を15μC/
g以上40μC/g以下とする。
は重合法で生成されたトナーである。前記現像剤担持体
と像担持体の最近接部の距離をd(mm)、前記現像剤
担持体に印加される交流バイアスの振幅をV(V)とし
たとき、 2.80×103<V/d(V/mm)<8.5×103 の関係を満たす。前記像担持体上に形成される白地部の
電位と、前記現像剤担持体に印加される直流バイアスの
電位の電位差が100〜400Vである。前記トナーの
単位重量あたりの摩擦帯電電荷量の絶対値を15μC/
g以上40μC/g以下とする。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる画像形成装
置を図面に則して更に詳しく説明する。
置を図面に則して更に詳しく説明する。
【0028】図1は、本発明の画像形成装置の一実施例
を示す概略断面図である。本画像形成装置は、図3で示
した従来の画像形成装置に設置されているクリーナ5が
省略されたクリーナレスに構成されている。
を示す概略断面図である。本画像形成装置は、図3で示
した従来の画像形成装置に設置されているクリーナ5が
省略されたクリーナレスに構成されている。
【0029】図1の画像形成装置において、まず、原稿
第10上に原稿Gを複写すべき面を下側にしてセットす
る。つぎにコピーボタンを押すことにより複写が開始さ
れる。原稿第10上の原稿Gに対し、原稿照射用ラン
プ、短焦点レンズアレイ、CCDセンサーが一体のユニ
ット9が照明光を照射しながら走査し、その照明走査光
の原稿面反射光が、光信号として短焦点レンズアレイに
よって結像されてCCDセンサーに入射される。
第10上に原稿Gを複写すべき面を下側にしてセットす
る。つぎにコピーボタンを押すことにより複写が開始さ
れる。原稿第10上の原稿Gに対し、原稿照射用ラン
プ、短焦点レンズアレイ、CCDセンサーが一体のユニ
ット9が照明光を照射しながら走査し、その照明走査光
の原稿面反射光が、光信号として短焦点レンズアレイに
よって結像されてCCDセンサーに入射される。
【0030】CCDセンサーは、受光部、転送部および
出力部から構成されている。CCDセンサーに入射され
た光信号は、受光部において電荷信号に変えられ、転送
部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、
出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低
インピーダンス化して出力する。このようにして得られ
たアナログ信号に対し周知の画像処理を行ってデジタル
信号に変換し、このデジタル画像信号をプリンター部に
送る。
出力部から構成されている。CCDセンサーに入射され
た光信号は、受光部において電荷信号に変えられ、転送
部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、
出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低
インピーダンス化して出力する。このようにして得られ
たアナログ信号に対し周知の画像処理を行ってデジタル
信号に変換し、このデジタル画像信号をプリンター部に
送る。
【0031】プリンタ部においては、上記画像信号を受
けて、以下のようにして感光ドラム1の表面に静電潜像
を形成する。感光ドラム1は、中心支軸を中心に所定の
周速度で回転駆動され、その回転過程で帯電器3により
正極性または負極性の一様な帯電処理を受け、その一様
帯電面に画像信号に対応してON、OFF発光される固
体レーザー素子102の光を高速で回転する回転多面鏡
103によって走査することにより、感光ドラム1の表
面上に原稿画像に対応した静電潜像が形成されていく。
けて、以下のようにして感光ドラム1の表面に静電潜像
を形成する。感光ドラム1は、中心支軸を中心に所定の
周速度で回転駆動され、その回転過程で帯電器3により
正極性または負極性の一様な帯電処理を受け、その一様
帯電面に画像信号に対応してON、OFF発光される固
体レーザー素子102の光を高速で回転する回転多面鏡
103によって走査することにより、感光ドラム1の表
面上に原稿画像に対応した静電潜像が形成されていく。
【0032】つぎに、この静電潜像をトナー粒子とキャ
リア粒子を有するいわゆる2成分現像剤を収容した現像
装置4で現像し、トナー像として可視化する。感光ドラ
ム1上に形成されたトナー像は、感光ドラム1に搬送さ
れた転写材上に転写帯電器7によって静電転写される。
その後、転写材は、分離帯電器8によって静電分離され
て定着器6へ搬送され、そこでトナー像の転写材への熱
定着を経て、画像形成装置の機外に排出される。
リア粒子を有するいわゆる2成分現像剤を収容した現像
装置4で現像し、トナー像として可視化する。感光ドラ
ム1上に形成されたトナー像は、感光ドラム1に搬送さ
れた転写材上に転写帯電器7によって静電転写される。
その後、転写材は、分離帯電器8によって静電分離され
て定着器6へ搬送され、そこでトナー像の転写材への熱
定着を経て、画像形成装置の機外に排出される。
【0033】トナー像の転写後の感光ドラム1は、表面
に転写残りトナーが残留しているが、本発明では、この
転写残りトナーをつぎの現像時に現像装置4によって除
去、回収する。
に転写残りトナーが残留しているが、本発明では、この
転写残りトナーをつぎの現像時に現像装置4によって除
去、回収する。
【0034】本発明では、現像装置4は、図5に示した
従来と同じものを使用するが、この現像装置4について
より詳細に説明する。
従来と同じものを使用するが、この現像装置4について
より詳細に説明する。
【0035】図5に示すように、現像装置4は、2成分
現像剤19を収容した現像容器16を有し、現像容器1
6の感光ドラム1と対面した開口部に、現像スリーブ1
1が外部に突出するようにして回転自在に設置され、感
光ドラム1との対向部が逆方向(カウンター方向)に移
動する向きに回転される。現像容器16の開口部の下方
部分には、現像スリーブ11と所定間隙をあけてブレー
ド15が設置されている。
現像剤19を収容した現像容器16を有し、現像容器1
6の感光ドラム1と対面した開口部に、現像スリーブ1
1が外部に突出するようにして回転自在に設置され、感
光ドラム1との対向部が逆方向(カウンター方向)に移
動する向きに回転される。現像容器16の開口部の下方
部分には、現像スリーブ11と所定間隙をあけてブレー
ド15が設置されている。
【0036】現像容器16の内部は、上部が開放した隔
壁17によって現像室(第1室)R1と撹拌室(第2
室)R2とに区画され、現像室R1と撹拌室R2とに
は、それぞれ撹拌スクリュー13、14が設置されてい
る。撹拌室R2内の上方には、補給用トナー(非磁性ト
ナー)18を収納したトナー補給室R3が設置されてお
り、この補給室R3の下部には補給口20が設けら、現
像で消費されたトナーに見合った量の補給用トナー18
が補給口20を経て撹拌室R2内に落下補給される。
壁17によって現像室(第1室)R1と撹拌室(第2
室)R2とに区画され、現像室R1と撹拌室R2とに
は、それぞれ撹拌スクリュー13、14が設置されてい
る。撹拌室R2内の上方には、補給用トナー(非磁性ト
ナー)18を収納したトナー補給室R3が設置されてお
り、この補給室R3の下部には補給口20が設けら、現
像で消費されたトナーに見合った量の補給用トナー18
が補給口20を経て撹拌室R2内に落下補給される。
【0037】現像容器16内に収容された現像剤19
は、粉砕法によって製造された平均粒径6μmの非磁性
トナーに平均粒径20nmの酸化チタンを重量比1%で
外添したものと、飽和磁化が1.35×105A/m、
平均粒径が35μmの磁性粒子(磁性キャリア)とから
なる2成分現像剤である。現像剤19のトナー濃度(T
/D比)は、重量比で約4%になるようにした。
は、粉砕法によって製造された平均粒径6μmの非磁性
トナーに平均粒径20nmの酸化チタンを重量比1%で
外添したものと、飽和磁化が1.35×105A/m、
平均粒径が35μmの磁性粒子(磁性キャリア)とから
なる2成分現像剤である。現像剤19のトナー濃度(T
/D比)は、重量比で約4%になるようにした。
【0038】現像スリーブ11は非磁性部材からなり、
その内側には、磁界発生手段であるマグネットローラ1
2が非回転に固定配置されている。
その内側には、磁界発生手段であるマグネットローラ1
2が非回転に固定配置されている。
【0039】マグネットローラ12は、現像磁極N1
と、その下流に位置する磁極S3と、現像剤19を搬送
するための磁極N2、S2、S1とを有する。マグネッ
トローラ12は、現像磁極N1が感光ドラム1に対向す
るように位置されている。現像磁極N1は、現像スリー
ブ11と感光ドラム1との間の現像部の近傍に磁界を形
成し、現像スリーブ11の回転とともに矢印方向に運ば
れてきた現像剤19は、この磁界によって磁気ブラシに
形成され、感光ドラム1と接触してその表面の静電潜像
を現像する。このとき現像スリーブ11と感光ドラム1
とは、近接位置において互いに逆方向(カウンター方
向)に移動する。
と、その下流に位置する磁極S3と、現像剤19を搬送
するための磁極N2、S2、S1とを有する。マグネッ
トローラ12は、現像磁極N1が感光ドラム1に対向す
るように位置されている。現像磁極N1は、現像スリー
ブ11と感光ドラム1との間の現像部の近傍に磁界を形
成し、現像スリーブ11の回転とともに矢印方向に運ば
れてきた現像剤19は、この磁界によって磁気ブラシに
形成され、感光ドラム1と接触してその表面の静電潜像
を現像する。このとき現像スリーブ11と感光ドラム1
とは、近接位置において互いに逆方向(カウンター方
向)に移動する。
【0040】現像時、現像スリーブ11には現像電源2
1により、交流電圧に直流電圧を重畳した振動バイアス
電圧が印加される。潜像の暗部電位部(非露光部電位)
と明部電位(露光部電位)は、この振動バイアス電位の
最大値と最小値の間に位置している。これによって、現
像部に向きが交互に変化する交番電界が形成され、交番
電界中でトナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現
像スリーブ11およびキャリアへの静電的拘束を振り切
って、潜像電位に対応した量で感光ドラム1に付着す
る。
1により、交流電圧に直流電圧を重畳した振動バイアス
電圧が印加される。潜像の暗部電位部(非露光部電位)
と明部電位(露光部電位)は、この振動バイアス電位の
最大値と最小値の間に位置している。これによって、現
像部に向きが交互に変化する交番電界が形成され、交番
電界中でトナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現
像スリーブ11およびキャリアへの静電的拘束を振り切
って、潜像電位に対応した量で感光ドラム1に付着す
る。
【0041】振動バイアス電圧の最大値と最小値の差
(ピーク間電圧)は1〜5kVが好ましく、また周波数
は1〜15kHzが好ましい。また振動バイアス電圧の
波形は、矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。振
動バイアス電圧の直流電圧成分は、潜像の暗部電位と明
部電位の間に位置するが、絶対値で最小の明部電位より
も暗部電位の法に近い値であることが、暗部電位領域へ
のカブリトナーの付着を防止する上で好ましい。
(ピーク間電圧)は1〜5kVが好ましく、また周波数
は1〜15kHzが好ましい。また振動バイアス電圧の
波形は、矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。振
動バイアス電圧の直流電圧成分は、潜像の暗部電位と明
部電位の間に位置するが、絶対値で最小の明部電位より
も暗部電位の法に近い値であることが、暗部電位領域へ
のカブリトナーの付着を防止する上で好ましい。
【0042】現像スリーブ11の下方に配置されたブレ
ード15は、現像スリーブ11と400μmの間隔をあ
けている。ブレード15は、アルミニウム、SUS31
6などの非磁性材からなり、現像スリーブ11上の現像
剤19の層厚を規制する。
ード15は、現像スリーブ11と400μmの間隔をあ
けている。ブレード15は、アルミニウム、SUS31
6などの非磁性材からなり、現像スリーブ11上の現像
剤19の層厚を規制する。
【0043】現像室R1内に配置された撹拌スクリュー
13は、図の矢印方向に回転して、現像室R1内の現像
剤19を撹拌しながら現像スリーブ11の長手方向に沿
って一方向に搬送する。撹拌室R2内の撹拌スクリュー
14は、回転によって撹拌室R2内の現像剤19と補給
室R3から補給されたトナー18とを撹拌しながら、上
記と逆方向に搬送する。隔壁17の両端部には図示しな
い連絡口が設けられており、現像室R1内から現像によ
りトナーが少なくなった現像剤が隔壁17の一方の連絡
口を通って撹拌室R2内に移送され、撹拌室R2内から
トナーが補給された現像剤が隔壁17の他方の連絡口を
通って現像室R1内に移送される。
13は、図の矢印方向に回転して、現像室R1内の現像
剤19を撹拌しながら現像スリーブ11の長手方向に沿
って一方向に搬送する。撹拌室R2内の撹拌スクリュー
14は、回転によって撹拌室R2内の現像剤19と補給
室R3から補給されたトナー18とを撹拌しながら、上
記と逆方向に搬送する。隔壁17の両端部には図示しな
い連絡口が設けられており、現像室R1内から現像によ
りトナーが少なくなった現像剤が隔壁17の一方の連絡
口を通って撹拌室R2内に移送され、撹拌室R2内から
トナーが補給された現像剤が隔壁17の他方の連絡口を
通って現像室R1内に移送される。
【0044】現像剤19の一方を構成する非磁性トナー
としては、粉砕法で生成したトナーを使用することがで
きるが、それ以外の製法のトナーを用いることができ、
たとえば重合法で生成したトナーは、現像と同時のクリ
ーニングを行う場合に好適である。重合トナーは球形に
近い形状であるため、外添剤がトナーに均一にコートさ
れ、感光ドラムに対する離型性が極めてよくなって、ト
ナーの転写残りの発生そのものが少ないからである。
としては、粉砕法で生成したトナーを使用することがで
きるが、それ以外の製法のトナーを用いることができ、
たとえば重合法で生成したトナーは、現像と同時のクリ
ーニングを行う場合に好適である。重合トナーは球形に
近い形状であるため、外添剤がトナーに均一にコートさ
れ、感光ドラムに対する離型性が極めてよくなって、ト
ナーの転写残りの発生そのものが少ないからである。
【0045】たとえば、粉砕トナーと重合トナーで転写
効率(感光ドラム上の単位面積あたりのトナー量に対す
る紙上に転写された単位面積あたりのトナー量の比)を
比べた場合、粉砕トナーでは転写効率が90%であった
のに対し、重合トナーでは97%もの高転写効率になっ
た。
効率(感光ドラム上の単位面積あたりのトナー量に対す
る紙上に転写された単位面積あたりのトナー量の比)を
比べた場合、粉砕トナーでは転写効率が90%であった
のに対し、重合トナーでは97%もの高転写効率になっ
た。
【0046】このような重合トナーを用いれば、転写残
りトナーが極微量になることに加え、高離型性であるた
めに、本発明のように、クリーナを省略して、現像と同
時に転写残りトナーを回収するようにしている場合、転
写残りトナーの回収性がより向上し、ポジゴーストが発
生しにくくなるので有利である。
りトナーが極微量になることに加え、高離型性であるた
めに、本発明のように、クリーナを省略して、現像と同
時に転写残りトナーを回収するようにしている場合、転
写残りトナーの回収性がより向上し、ポジゴーストが発
生しにくくなるので有利である。
【0047】本発明で行ったトナーの摩擦帯電量の測定
方法について説明する。
方法について説明する。
【0048】図2は、トナーの摩擦帯電電荷量(トリ
ボ)を測定する装置である。まず、摩擦帯電量を測定し
ようとするトナーをキャリアと合して2成分現像剤の形
にして、50〜100ml容量のポリエチレン製のビン
に入れ、約10〜40秒間手で振盪し、ついでこの現像
剤を約0.5〜1.5g、底が500メッシュの導電性
スクリーン43になった金属製の測定容器42に入れ、
容器42に金属製のフタ44を被せる。この状態の測定
容器42全体の重量を計り、これをW1(g)とする。
ボ)を測定する装置である。まず、摩擦帯電量を測定し
ようとするトナーをキャリアと合して2成分現像剤の形
にして、50〜100ml容量のポリエチレン製のビン
に入れ、約10〜40秒間手で振盪し、ついでこの現像
剤を約0.5〜1.5g、底が500メッシュの導電性
スクリーン43になった金属製の測定容器42に入れ、
容器42に金属製のフタ44を被せる。この状態の測定
容器42全体の重量を計り、これをW1(g)とする。
【0049】つぎに、測定容器42を吸引機41に設置
し(吸引機41の少なくとも測定容器42と接する部分
は絶縁体)、吸引口47から吸引し、風量調節弁46を
調節して、真空計45の圧力を250mmAqとする。
この状態で十分、好ましくは2分間吸引を行い、トナー
を吸引除去する。このときの測定容器42に接続した電
位計49が示す電位を読み、これをV1(V)とする。
また吸引後の測定容器42全体の重量を計り、これをW
2(g)とする。測定容器42に電位計49と並列接続
したコンデンサ48の容量をC1(μF)とすると、ト
ナーの摩擦帯電量は、下式: トナーの摩擦帯電量(μC/g)=C1×V1/(W1
−W2) のごとく計算される。
し(吸引機41の少なくとも測定容器42と接する部分
は絶縁体)、吸引口47から吸引し、風量調節弁46を
調節して、真空計45の圧力を250mmAqとする。
この状態で十分、好ましくは2分間吸引を行い、トナー
を吸引除去する。このときの測定容器42に接続した電
位計49が示す電位を読み、これをV1(V)とする。
また吸引後の測定容器42全体の重量を計り、これをW
2(g)とする。測定容器42に電位計49と並列接続
したコンデンサ48の容量をC1(μF)とすると、ト
ナーの摩擦帯電量は、下式: トナーの摩擦帯電量(μC/g)=C1×V1/(W1
−W2) のごとく計算される。
【0050】本実施例では、このように測定された摩擦
帯電量が約20μC/gの非磁性トナーを用いた。
帯電量が約20μC/gの非磁性トナーを用いた。
【0051】トナーの体積平均粒径は4〜15μmのも
のが好適に使用できる。本発明では、トナーの体積平均
粒径は、たとえば下記の方法で測定した。
のが好適に使用できる。本発明では、トナーの体積平均
粒径は、たとえば下記の方法で測定した。
【0052】測定装置としてコールカウンターTA−II
型(コールター社製)を用い、これに、個数平均分布、
体積平均分布を出力するインターフェイス(日科機
製)、およびCX−iパーソナルコンピュータ(キヤノ
ン製)を接続した。電解液は、1級塩化ナトリウムを用
いて、1%のNaCl水溶液を調製した。
型(コールター社製)を用い、これに、個数平均分布、
体積平均分布を出力するインターフェイス(日科機
製)、およびCX−iパーソナルコンピュータ(キヤノ
ン製)を接続した。電解液は、1級塩化ナトリウムを用
いて、1%のNaCl水溶液を調製した。
【0053】上記の電解液100〜150ml中に分散
剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスル
ホン酸塩)を0.1〜5ml加え、さらに測定試料のト
ナーを0.5〜50mg加える。
剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスル
ホン酸塩)を0.1〜5ml加え、さらに測定試料のト
ナーを0.5〜50mg加える。
【0054】試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で
約1〜3分間分散処理を行い、上記のコールターカウン
ターTA−II型により、100μmのアパチャーを用い
て2〜40μmのトナー粒子の粒度分布を測定し、体積
分布を求める。この求めた体積分布により、試料のトナ
ーの体積平均粒径が得られる。
約1〜3分間分散処理を行い、上記のコールターカウン
ターTA−II型により、100μmのアパチャーを用い
て2〜40μmのトナー粒子の粒度分布を測定し、体積
分布を求める。この求めた体積分布により、試料のトナ
ーの体積平均粒径が得られる。
【0055】トナーには外添剤を添加して、その表面を
外添剤で被覆する。この外添剤による被覆により、トナ
ーには物理的に2つの特性が付与される。1つは、トナ
ーの流動性が向上することであり、現像容器内にトナー
を補給したときに2成分現像剤と撹拌混合しやすくな
る。他の1つは、トナーの表面に外添剤が介在している
ので、感光ドラム上の潜像を現像したトナー像を転写す
るときに、感光ドラムからのトナーの離型性が高まり、
転写効率が良好になることである。
外添剤で被覆する。この外添剤による被覆により、トナ
ーには物理的に2つの特性が付与される。1つは、トナ
ーの流動性が向上することであり、現像容器内にトナー
を補給したときに2成分現像剤と撹拌混合しやすくな
る。他の1つは、トナーの表面に外添剤が介在している
ので、感光ドラム上の潜像を現像したトナー像を転写す
るときに、感光ドラムからのトナーの離型性が高まり、
転写効率が良好になることである。
【0056】外添剤の粒径としては、トナーに添加され
た状態での耐久性の点から、トナーの重量平均粒径1/
10以下の粒径であることが好ましい。この外添剤の粒
径は、電子顕微鏡でトナー粒子の表面観察により求めた
平均粒径を意味する。
た状態での耐久性の点から、トナーの重量平均粒径1/
10以下の粒径であることが好ましい。この外添剤の粒
径は、電子顕微鏡でトナー粒子の表面観察により求めた
平均粒径を意味する。
【0057】外添剤としては、たとえば以下のようなも
のが用いられる。酸化アルミニウム、酸化チタン、チタ
ン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウ
ム、酸化クロム、酸化スズ、酸化亜鉛などの金属酸化
物、窒化ケイ素などの窒化物、炭化ケイ素などの炭化
物、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムな
どの金属塩、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウ
ムなどの脂肪酸金属塩、カーボンブラック、シリカな
ど。
のが用いられる。酸化アルミニウム、酸化チタン、チタ
ン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウ
ム、酸化クロム、酸化スズ、酸化亜鉛などの金属酸化
物、窒化ケイ素などの窒化物、炭化ケイ素などの炭化
物、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムな
どの金属塩、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウ
ムなどの脂肪酸金属塩、カーボンブラック、シリカな
ど。
【0058】これら外添剤は単独で用いても、複数個を
併用して用いてもよい。好ましくは、疎水処理を行った
外添剤がよい。外添剤の使用量は、トナー100重量部
に対し0.1〜10重量部とされ、好ましくは0.05
〜5重量部が用いられる。
併用して用いてもよい。好ましくは、疎水処理を行った
外添剤がよい。外添剤の使用量は、トナー100重量部
に対し0.1〜10重量部とされ、好ましくは0.05
〜5重量部が用いられる。
【0059】本実施例では、外添剤は平均粒径20nm
の酸化チタンを用い、これをトナーに重量比1%で外添
した。
の酸化チタンを用い、これをトナーに重量比1%で外添
した。
【0060】現像剤の他方を構成する磁性キャリアとし
ては、従来公知のものを使用することができる。たとえ
ば樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電
化および抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して
形成した樹脂キャリア、あるいはフェライト等のマグネ
タイト単体の表面を酸化還元処理して抵抗調整したも
の、あるいはフェライト等のマグネタイト単体の表面を
樹脂でコーティングして抵抗調整したもの等が用いられ
る。これら磁性キャリアの製造法は特に制限されない。
ては、従来公知のものを使用することができる。たとえ
ば樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電
化および抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して
形成した樹脂キャリア、あるいはフェライト等のマグネ
タイト単体の表面を酸化還元処理して抵抗調整したも
の、あるいはフェライト等のマグネタイト単体の表面を
樹脂でコーティングして抵抗調整したもの等が用いられ
る。これら磁性キャリアの製造法は特に制限されない。
【0061】本実施例では、磁性キャリアとして、重量
平均粒径が20〜100μm、好ましくは20〜70μ
mであり、5×104V/mの電界強度で1012Ωcm
以上の比抵抗を有するものを用いた。このような高抵抗
の磁性キャリアを用いる理由については後述する。
平均粒径が20〜100μm、好ましくは20〜70μ
mであり、5×104V/mの電界強度で1012Ωcm
以上の比抵抗を有するものを用いた。このような高抵抗
の磁性キャリアを用いる理由については後述する。
【0062】磁性キャリアの比抵抗は、セルにキャリア
を充填し、この充填したキャリアに接するように上下に
電極を配置し、これらの電極間に電圧を印加して、その
とき流れる電流を測定することにより求めた。測定時、
キャリアが粉末であるので、充填率に変化が生じると、
それにともなって比抵抗の測定値が変化するの場合があ
るので、注意を要する。
を充填し、この充填したキャリアに接するように上下に
電極を配置し、これらの電極間に電圧を印加して、その
とき流れる電流を測定することにより求めた。測定時、
キャリアが粉末であるので、充填率に変化が生じると、
それにともなって比抵抗の測定値が変化するの場合があ
るので、注意を要する。
【0063】本発明における比抵抗の測定条件は、充填
したキャリアと電極との接触面積を約2.3cm2、厚
さを約2mm、上の電極に付加した荷重を180g、印
加電圧を100Vとした。
したキャリアと電極との接触面積を約2.3cm2、厚
さを約2mm、上の電極に付加した荷重を180g、印
加電圧を100Vとした。
【0064】本発明では、磁性キャリアは、100mT
の磁場における磁化の強さ(σ100)が3.0×104〜
2.5×105A/mの範囲のものを使用する。磁化の
強さが3.0×104A/m未満であるときは、現像剤
を現像スリーブ上に安定してコートすることができなく
なる。磁化の強さが2.5×105A/mより大きいと
きは、キャリアが現像スリーブに強く拘束され、感光ド
ラムに対する摺擦力が増して、感光ドラム上の転写残り
のトナーを除去、回収する力は大きくなるが、画像の低
濃度部において掃き目ムラが発生しやすくなる。
の磁場における磁化の強さ(σ100)が3.0×104〜
2.5×105A/mの範囲のものを使用する。磁化の
強さが3.0×104A/m未満であるときは、現像剤
を現像スリーブ上に安定してコートすることができなく
なる。磁化の強さが2.5×105A/mより大きいと
きは、キャリアが現像スリーブに強く拘束され、感光ド
ラムに対する摺擦力が増して、感光ドラム上の転写残り
のトナーを除去、回収する力は大きくなるが、画像の低
濃度部において掃き目ムラが発生しやすくなる。
【0065】本実施例では、磁化の強さが低めの3.0
×104A/m以上、1.5×105A/m以下の範囲の
磁性キャリアを用いた。
×104A/m以上、1.5×105A/m以下の範囲の
磁性キャリアを用いた。
【0066】掃き目ムラは、感光ドラム上に現像によっ
て形成されたトナー像が、磁気ブラシ中のキャリアによ
って静電気的に掻き取られる現象で、現像剤のトナー濃
度が低い場合に発生しやすくなる。たとえば低濃度部の
ように、現像スリーブと感光ドラムとの間の電位差が小
さい場合(低濃度部は、感光ドラム上の潜像の平均電位
が現像スリーブの直流バイアスの電位とほぼ同じであ
る)は、感光ドラム近傍の磁気ブラシ中のトナー濃度が
低くなり、同様な現象になりやすい。
て形成されたトナー像が、磁気ブラシ中のキャリアによ
って静電気的に掻き取られる現象で、現像剤のトナー濃
度が低い場合に発生しやすくなる。たとえば低濃度部の
ように、現像スリーブと感光ドラムとの間の電位差が小
さい場合(低濃度部は、感光ドラム上の潜像の平均電位
が現像スリーブの直流バイアスの電位とほぼ同じであ
る)は、感光ドラム近傍の磁気ブラシ中のトナー濃度が
低くなり、同様な現象になりやすい。
【0067】本実施例のように、磁場100mTにおけ
る磁化の強さ(σ100)が3.0×104〜1.5×10
5A/mの範囲にある磁性キャリアを用いると、現像剤
が現像スリーブ上に弱く拘束されるので、感光ドラム上
に形成したトナー像を磁気ブラシがソフトに摺擦し、本
来的に掃き目ムラが発生しにくくなる。
る磁化の強さ(σ100)が3.0×104〜1.5×10
5A/mの範囲にある磁性キャリアを用いると、現像剤
が現像スリーブ上に弱く拘束されるので、感光ドラム上
に形成したトナー像を磁気ブラシがソフトに摺擦し、本
来的に掃き目ムラが発生しにくくなる。
【0068】しかしながら、磁性キャリアの磁化が小さ
くなると、現像スリーブ上に現像剤が拘束される力が弱
くなるので、白地部にキャリアが付着しやすくなる。そ
の理由は、トナーおよびキャリアの摩擦帯電電荷量が同
じで、白地部におけるカブリ取りバイアス(Vback)の
大きさが同じ場合、白地部ではトナーと逆極性に帯電し
ているキャリアが感光ドラムに引きつけられる静電的な
力はほぼ同じであるのに対して、キャリアの磁化の強さ
に比例する磁気力が小さくなるので、キャリアを現像ス
リーブ側に引き止める力が弱くなるためである。
くなると、現像スリーブ上に現像剤が拘束される力が弱
くなるので、白地部にキャリアが付着しやすくなる。そ
の理由は、トナーおよびキャリアの摩擦帯電電荷量が同
じで、白地部におけるカブリ取りバイアス(Vback)の
大きさが同じ場合、白地部ではトナーと逆極性に帯電し
ているキャリアが感光ドラムに引きつけられる静電的な
力はほぼ同じであるのに対して、キャリアの磁化の強さ
に比例する磁気力が小さくなるので、キャリアを現像ス
リーブ側に引き止める力が弱くなるためである。
【0069】このように、キャリアの磁化を小さくする
とキャリア付着が生じやすくなるが、キャリア付着のし
やすさには、キャリア抵抗という因子がある。すなわ
ち、キャリアの抵抗が小さいと、キャリアに電荷が注入
され、帯電したキャリアが感光ドラム上に付着しやすく
なる。
とキャリア付着が生じやすくなるが、キャリア付着のし
やすさには、キャリア抵抗という因子がある。すなわ
ち、キャリアの抵抗が小さいと、キャリアに電荷が注入
され、帯電したキャリアが感光ドラム上に付着しやすく
なる。
【0070】本実施例では、以上のように、トナー像の
掃き目ムラを抑制するために、磁性キャリアの磁化を
3.0×104〜1.5×105A/m(磁場100m
T)と小さくし、一方、感光ドラムへのキャリア付着を
抑制するために、磁性キャリアの比抵抗を1012Ωcm
以上(電界強度5×104V/m)と大きくした。
掃き目ムラを抑制するために、磁性キャリアの磁化を
3.0×104〜1.5×105A/m(磁場100m
T)と小さくし、一方、感光ドラムへのキャリア付着を
抑制するために、磁性キャリアの比抵抗を1012Ωcm
以上(電界強度5×104V/m)と大きくした。
【0071】本発明では、磁性キャリアの磁気特性は、
理研電子(株)製の振動磁場型磁気特性自動記録装置B
HV−30を用いて測定した。100mTの外部磁場を
作り、そのときの磁性キャリアの磁化の強さを求める。
キャリアは円筒状のプラスチック容器に十分密になるよ
うにパッキングする。この状態で磁気モーメントを測定
し、キャリアを入れた状態の実際の重量を測定し、磁化
の強さ(Am2/kg)を求める。
理研電子(株)製の振動磁場型磁気特性自動記録装置B
HV−30を用いて測定した。100mTの外部磁場を
作り、そのときの磁性キャリアの磁化の強さを求める。
キャリアは円筒状のプラスチック容器に十分密になるよ
うにパッキングする。この状態で磁気モーメントを測定
し、キャリアを入れた状態の実際の重量を測定し、磁化
の強さ(Am2/kg)を求める。
【0072】ついで、磁性キャリア粒子の真比重を乾式
自動密度計アキュピック1330(島津製作所(株)
製)により求め、磁化の強さに真比重を掛け合わせるこ
とにより、単位体積あたりの磁化の強さ(Am2/k
g)を求める。なお、本発明では、トナー粒子の真比重
も、上記乾式自動密度計を用いて測定した。
自動密度計アキュピック1330(島津製作所(株)
製)により求め、磁化の強さに真比重を掛け合わせるこ
とにより、単位体積あたりの磁化の強さ(Am2/k
g)を求める。なお、本発明では、トナー粒子の真比重
も、上記乾式自動密度計を用いて測定した。
【0073】本発明では、上述したように、従来の画像
形成装置のようなクリーナがなく、転写残りトナーを現
像時に感光ドラムから現像スリーブに転移して回収する
ように、画像形成装置を構成している。
形成装置のようなクリーナがなく、転写残りトナーを現
像時に感光ドラムから現像スリーブに転移して回収する
ように、画像形成装置を構成している。
【0074】このような画像形成装置を使用して、つぎ
の式で表されるSの値と、現像主極の位置を種々変え
て、ポジゴーストが発生するか否かの画像評価実験を行
った。
の式で表されるSの値と、現像主極の位置を種々変え
て、ポジゴーストが発生するか否かの画像評価実験を行
った。
【0075】 S=n・rc・δc/{(100−n)・rt・δt} ここで、rtはトナー粒径(μm)、rcはキャリア粒径
(μm)、δtはトナー真比重(g/cm3)、δcはキ
ャリア真比重(g/cm3)、nは現像剤中のトナー量
(トナー濃度)(wt%)である。
(μm)、δtはトナー真比重(g/cm3)、δcはキ
ャリア真比重(g/cm3)、nは現像剤中のトナー量
(トナー濃度)(wt%)である。
【0076】このSは、トナー濃度nwt%のときのキ
ャリアの表面積に対するトナーの表面積の比を表してい
る。前述したように、Vbackの値、トナーの帯電電荷量
(Q/M)の値、現像バイアスが固定されている場合、
トナーの粒径、比重およびキャリアの粒径、比重が変わ
らなければ、Sの値が小さいほど、現像領域中のキャリ
ア表面上に保持されるトナーの量(あるいは数)が少な
くなり、キャリア表面上にトナーが付着していない領域
が大きくなるので、感光ドラム上の転写残りのトナーを
現像装置で回収しやすくなる。
ャリアの表面積に対するトナーの表面積の比を表してい
る。前述したように、Vbackの値、トナーの帯電電荷量
(Q/M)の値、現像バイアスが固定されている場合、
トナーの粒径、比重およびキャリアの粒径、比重が変わ
らなければ、Sの値が小さいほど、現像領域中のキャリ
ア表面上に保持されるトナーの量(あるいは数)が少な
くなり、キャリア表面上にトナーが付着していない領域
が大きくなるので、感光ドラム上の転写残りのトナーを
現像装置で回収しやすくなる。
【0077】マグネットローラの現像主極の現像スリー
ブの表面に垂直な方向の磁場の強さのピーク位置(以
下、現像主極位置)に関しては、本発明のように、現像
スリーブの回転方向(現像剤の移動方向でもある)と感
光ドラムの移動方向がその近接部で互いに逆方向になる
ような場合は、現像主極位置が感光ドラムの回転方向上
流側に位置するときよりも、より下流側に位置する方
が、転写残りトナーを機械的に回収する力は強い。加え
て、より下流側に主極が位置すると、近接部において周
方向に現像剤が接触する領域が長く、つまり広くなるの
で、回収電界(ここではVb)が有効に作用し、回収力
は強くなる。
ブの表面に垂直な方向の磁場の強さのピーク位置(以
下、現像主極位置)に関しては、本発明のように、現像
スリーブの回転方向(現像剤の移動方向でもある)と感
光ドラムの移動方向がその近接部で互いに逆方向になる
ような場合は、現像主極位置が感光ドラムの回転方向上
流側に位置するときよりも、より下流側に位置する方
が、転写残りトナーを機械的に回収する力は強い。加え
て、より下流側に主極が位置すると、近接部において周
方向に現像剤が接触する領域が長く、つまり広くなるの
で、回収電界(ここではVb)が有効に作用し、回収力
は強くなる。
【0078】しかしながら、以上のように、キャリアに
対するトナーの表面積比Sを小さくしたり、現像種極位
置を感光ドラムの移動方向下流側に位置させたりする
と、感光ドラム上に現像によって形成されたトナー像を
磁気ブラシが掻き取る現象、いわゆるスキャベンジング
効果が発生しやすくなる。スキャベンジング効果が発生
すると、画像上では、特に低濃度部に掃き目ムラが生じ
る。
対するトナーの表面積比Sを小さくしたり、現像種極位
置を感光ドラムの移動方向下流側に位置させたりする
と、感光ドラム上に現像によって形成されたトナー像を
磁気ブラシが掻き取る現象、いわゆるスキャベンジング
効果が発生しやすくなる。スキャベンジング効果が発生
すると、画像上では、特に低濃度部に掃き目ムラが生じ
る。
【0079】本実施例では、キャリアの磁化の強さを小
さくする構成を採用しているので、キャリアの磁化の強
さが大きい場合に比較して、転写残りトナーの回収性が
劣り、スキャベンジング効果に関しては有利である。
さくする構成を採用しているので、キャリアの磁化の強
さが大きい場合に比較して、転写残りトナーの回収性が
劣り、スキャベンジング効果に関しては有利である。
【0080】以上を踏まえて、本実験では、Sの値、現
像主極位置を変更しつつ、ポジゴーストの発生および掃
き目ムラの評価を行った。また同時にトナー粒径および
キャリア粒径をそれぞれ6μm、30μmを中心にして
幾つかに変更して実験を行った。
像主極位置を変更しつつ、ポジゴーストの発生および掃
き目ムラの評価を行った。また同時にトナー粒径および
キャリア粒径をそれぞれ6μm、30μmを中心にして
幾つかに変更して実験を行った。
【0081】その際、トナーの回収性は、トナーに働く
電気的な力の影響を受けるので、カブリ取りバイアス
(Vback)、トナーの重量あたりの摩擦帯電電荷量(Q
/M(C/kg)、現像バイアスを固定して実験を行っ
た。
電気的な力の影響を受けるので、カブリ取りバイアス
(Vback)、トナーの重量あたりの摩擦帯電電荷量(Q
/M(C/kg)、現像バイアスを固定して実験を行っ
た。
【0082】つまり、トナーのカブリおよびキャリアの
付着が発生しない電界領域は100〜400Vなので、
Vbackを250Vに固定し、またトナー摩擦帯電電荷量
Q/Mを20μC/gに固定した。現像バイアスは、現
像スリーブと感光ドラムの最近接距離(S−Dギャッ
プ)を400μm、現像スリーブの直径を16mm、感
光ドラムの直径を30mmに対して、2kVpp、2k
Hzの矩形波バイアスで固定した。
付着が発生しない電界領域は100〜400Vなので、
Vbackを250Vに固定し、またトナー摩擦帯電電荷量
Q/Mを20μC/gに固定した。現像バイアスは、現
像スリーブと感光ドラムの最近接距離(S−Dギャッ
プ)を400μm、現像スリーブの直径を16mm、感
光ドラムの直径を30mmに対して、2kVpp、2k
Hzの矩形波バイアスで固定した。
【0083】なお、現像スリーブ上の単位面積あたりの
現像剤のコート量は、25mg/cm2で固定した。キ
ャリアおよびトナーの真比重は、それぞれ3.6g/c
m3、1.1g/cm3で固定した。
現像剤のコート量は、25mg/cm2で固定した。キ
ャリアおよびトナーの真比重は、それぞれ3.6g/c
m3、1.1g/cm3で固定した。
【0084】結果を表1に示す。表1において、ポジゴ
ーストレベル、掃き目ムラレベルの記号の意味はそれぞ
れつぎの通りである。
ーストレベル、掃き目ムラレベルの記号の意味はそれぞ
れつぎの通りである。
【0085】ポジゴーストレベル Y :ポジゴースが目視できる N :ポジゴースがない 掃き目ムラレベル A:掃き目ムラがない B:掃き目ムラが目立たない C:掃き目ムラが目立つ
【0086】
【表1】
【0087】表1によると、現像主極位置が感光ドラム
の移動方向に対して上流5゜から下流5゜までの間にあ
るとき、Sの値が0.86〜2.12の間にあるとき
は、ポジゴーストは発生せず、掃き目ムラも目立たない
レベルに収まっている。
の移動方向に対して上流5゜から下流5゜までの間にあ
るとき、Sの値が0.86〜2.12の間にあるとき
は、ポジゴーストは発生せず、掃き目ムラも目立たない
レベルに収まっている。
【0088】現像スリーブと感光ドラムがその対向部で
互いに逆方向に移動する方式の現像(カウンター現像)
では、現像主極の位置を、感光ドラムの移動方向下流側
に位置させる方が、現像スリーブと感光ドラムの対向部
で現像剤が接触する周方向の領域が長くなるので、均一
の画像を安定して得ることができる。
互いに逆方向に移動する方式の現像(カウンター現像)
では、現像主極の位置を、感光ドラムの移動方向下流側
に位置させる方が、現像スリーブと感光ドラムの対向部
で現像剤が接触する周方向の領域が長くなるので、均一
の画像を安定して得ることができる。
【0089】たとえば、現像スリーブあるいは感光ドラ
ムの径が小さいときなどでは、現像領域で実際にトナー
が飛翔する領域よりも、現像剤が接触する周方向の領域
が狭くなることにより、特に現像前半部(現像スリーブ
と感光ドラムの最近接部より現像スリーブ回転方向上流
側)で現像剤が感光ドラムに非接触となりがちになり、
高濃度部などにおいては、飛翔したトナーが感光ドラム
上に滞留しやすくなり、エッジ強調等が起こり、均一な
ベタ画像が形成されない場合がある。
ムの径が小さいときなどでは、現像領域で実際にトナー
が飛翔する領域よりも、現像剤が接触する周方向の領域
が狭くなることにより、特に現像前半部(現像スリーブ
と感光ドラムの最近接部より現像スリーブ回転方向上流
側)で現像剤が感光ドラムに非接触となりがちになり、
高濃度部などにおいては、飛翔したトナーが感光ドラム
上に滞留しやすくなり、エッジ強調等が起こり、均一な
ベタ画像が形成されない場合がある。
【0090】以上の点から、掃き目ムラが発生しない限
り、現像主極の位置は、感光ドラムの移動方向下流側に
配置した方が安定する。
り、現像主極の位置は、感光ドラムの移動方向下流側に
配置した方が安定する。
【0091】現像スリーブと感光ドラムの最近接部の距
離d(mm)と、現像スリーブと感光ドラムとの間に印
加される交番電界の振幅V(V)の関係が、 2.80×103<V/d(V/mm)<8.5×103 であり、感光ドラム上に形成される白地部電位(一次帯
電部電位)と現像スリーブに印加される直流バイアスの
電位の差Vbackが100〜400Vであるときは、以上
のような実験結果が当てはまる。
離d(mm)と、現像スリーブと感光ドラムとの間に印
加される交番電界の振幅V(V)の関係が、 2.80×103<V/d(V/mm)<8.5×103 であり、感光ドラム上に形成される白地部電位(一次帯
電部電位)と現像スリーブに印加される直流バイアスの
電位の差Vbackが100〜400Vであるときは、以上
のような実験結果が当てはまる。
【0092】また上記のような最近接部距離dと交番電
界の振幅Vの関係およびVbackの下で、トナーの単位重
量あたりの摩擦帯電電荷量の絶対値が15μC/g以上
40μC/g以下であれば、最終画像の濃度、白地部に
おけるカブリおよびキャリア付着の関係も申し分がな
く、当然、ポジゴースト、掃き目ムラがともに発生しな
い。
界の振幅Vの関係およびVbackの下で、トナーの単位重
量あたりの摩擦帯電電荷量の絶対値が15μC/g以上
40μC/g以下であれば、最終画像の濃度、白地部に
おけるカブリおよびキャリア付着の関係も申し分がな
く、当然、ポジゴースト、掃き目ムラがともに発生しな
い。
【0093】磁性キャリアの100mTにおける磁化の
強さを3.0×104〜1.5×105A/mに固定し、
トナーおよびキャリアの真比重δt、δc(g/c
m3)、トナーおよびキャリアの粒径rt、rc(μ
m)、現像剤のトナー濃度n(wt%)、現像主極の位
置(現像スリーブの表面に垂直な方向の磁場の強さのピ
ーク位置)を幾つかに変更して実験した結果、現像スリ
ーブと感光ドラムが対向部で逆方向に移動し、現像と同
時に感光ドラムのクリーニングを行う方式においては、
感光ドラムの表面性、トナーの摩擦帯電電荷量を含む諸
物性、Vback、現像バイアス等が一定の条件下で、現像
主極位置が、現像スリーブと感度との最近接部より、−
5゜〜+5゜に位置し、かつトナーおよびキャリアの真
比重、粒径等に関し、 S=n・rc・δc/{(100−n)・rt・δt} なるSが0.8以上、2.2以下であれば、ポジゴース
トがなく、掃き目ムラのない良好な画像を形成すること
ができた。
強さを3.0×104〜1.5×105A/mに固定し、
トナーおよびキャリアの真比重δt、δc(g/c
m3)、トナーおよびキャリアの粒径rt、rc(μ
m)、現像剤のトナー濃度n(wt%)、現像主極の位
置(現像スリーブの表面に垂直な方向の磁場の強さのピ
ーク位置)を幾つかに変更して実験した結果、現像スリ
ーブと感光ドラムが対向部で逆方向に移動し、現像と同
時に感光ドラムのクリーニングを行う方式においては、
感光ドラムの表面性、トナーの摩擦帯電電荷量を含む諸
物性、Vback、現像バイアス等が一定の条件下で、現像
主極位置が、現像スリーブと感度との最近接部より、−
5゜〜+5゜に位置し、かつトナーおよびキャリアの真
比重、粒径等に関し、 S=n・rc・δc/{(100−n)・rt・δt} なるSが0.8以上、2.2以下であれば、ポジゴース
トがなく、掃き目ムラのない良好な画像を形成すること
ができた。
【0094】比較例1 実施例1において、現像主極位置、現像剤のトナー濃
度、トナーおよびキャリアの粒径を変えたが、それ以外
のトナーおよびキャリアの真比重や、その他の機械的条
件、検討条件は実施例1と同様にして画像形成を行っ
た。結果を上記表1に示す。
度、トナーおよびキャリアの粒径を変えたが、それ以外
のトナーおよびキャリアの真比重や、その他の機械的条
件、検討条件は実施例1と同様にして画像形成を行っ
た。結果を上記表1に示す。
【0095】表1に示されるように、現像主極の位置が
感光ドラムの移動方向下流側7゜(すなわち−7゜)あ
るいは下流側6゜(すなわち−6゜)のときは、ポジゴ
ーストは発生しないが、掃き目ムラが目立った。また現
像主極の位置が−5゜〜+5゜の位置に配置されていて
も、Sの値が2.2より大きいときは掃き目ムラは発生
しないが、ポジゴーストは目立ち、Sの値が0.8未満
のときはポジゴーストは発生しないが、掃き目ムラは目
立った。
感光ドラムの移動方向下流側7゜(すなわち−7゜)あ
るいは下流側6゜(すなわち−6゜)のときは、ポジゴ
ーストは発生しないが、掃き目ムラが目立った。また現
像主極の位置が−5゜〜+5゜の位置に配置されていて
も、Sの値が2.2より大きいときは掃き目ムラは発生
しないが、ポジゴーストは目立ち、Sの値が0.8未満
のときはポジゴーストは発生しないが、掃き目ムラは目
立った。
【0096】比較例1について、さらに幾つかの検討を
加えた結果、実施例1以外の構成では、ポジゴーストが
発生しない状況と、掃き目ムラが発生しない状況とを両
立することはできなかった。
加えた結果、実施例1以外の構成では、ポジゴーストが
発生しない状況と、掃き目ムラが発生しない状況とを両
立することはできなかった。
【0097】実施例2 実施例1では、磁性キャリアとして、100mTの磁場
における磁化の強さ(σ100)が3.0×104〜1.5
×105A/mである低めのものを使用したが、本実施
例では、普通の磁化の強さである1.5×105A/m
より大きく、2.5×105A/m以下の磁性キャリア
を使用した。
における磁化の強さ(σ100)が3.0×104〜1.5
×105A/mである低めのものを使用したが、本実施
例では、普通の磁化の強さである1.5×105A/m
より大きく、2.5×105A/m以下の磁性キャリア
を使用した。
【0098】実施例1のときと同様、前記のS=n・r
c・δc/{(100−n)・rt・δt}の値、現像主極
位置を変更しつつ、ポジゴーストの発生および掃き目ム
ラの画像評価実験を行った。同様に、トナー粒径および
キャリア粒径それぞれ6μm、30μmを中心にして幾
つかに変更し、カブリ採り電位Vbackを250Vに固定
し、トナー摩擦帯電電荷量Q/Mを20μC/gに固定
した。
c・δc/{(100−n)・rt・δt}の値、現像主極
位置を変更しつつ、ポジゴーストの発生および掃き目ム
ラの画像評価実験を行った。同様に、トナー粒径および
キャリア粒径それぞれ6μm、30μmを中心にして幾
つかに変更し、カブリ採り電位Vbackを250Vに固定
し、トナー摩擦帯電電荷量Q/Mを20μC/gに固定
した。
【0099】現像バイアスも同様で、現像スリーブと感
光ドラムの最近接距離(S−Dギャップ)を400μ
m、現像スリーブの直径を16mm、感光ドラムの直径
を30mmに対して、2kVpp、2kHzの矩形波バ
イアスで固定した。現像スリーブ上の単位面積あたりの
現像剤のコート量も、25mg/cm2で固定した。キ
ャリアおよびトナーの真比重も、それぞれ3.6g/c
m3、1.1g/cm3で固定した。
光ドラムの最近接距離(S−Dギャップ)を400μ
m、現像スリーブの直径を16mm、感光ドラムの直径
を30mmに対して、2kVpp、2kHzの矩形波バ
イアスで固定した。現像スリーブ上の単位面積あたりの
現像剤のコート量も、25mg/cm2で固定した。キ
ャリアおよびトナーの真比重も、それぞれ3.6g/c
m3、1.1g/cm3で固定した。
【0100】結果を表2に示す。表2において、ポジゴ
ーストレベル、掃き目ムラレベルの記号の意味は、表1
のときと同じである。
ーストレベル、掃き目ムラレベルの記号の意味は、表1
のときと同じである。
【0101】
【表2】
【0102】表2によると、現像主極位置が感光ドラム
の移動方向に対して上流5゜から下流3゜までの間にあ
るとき、Sの値が0.86〜2.12の間にあるとき
は、ポジゴーストは発生せず、掃き目ムラも目立たない
レベルに収まっている。
の移動方向に対して上流5゜から下流3゜までの間にあ
るとき、Sの値が0.86〜2.12の間にあるとき
は、ポジゴーストは発生せず、掃き目ムラも目立たない
レベルに収まっている。
【0103】現像スリーブと感光ドラムがその対向部で
互いに逆方向に移動する方式の現像(カウンター現像)
では、現像主極の位置を、感光ドラムの移動方向下流側
に位置させる方が、現像スリーブと感光ドラムの対向部
で現像剤が接触する周方向の領域が長くなるので、均一
の画像を安定して得ることができる。
互いに逆方向に移動する方式の現像(カウンター現像)
では、現像主極の位置を、感光ドラムの移動方向下流側
に位置させる方が、現像スリーブと感光ドラムの対向部
で現像剤が接触する周方向の領域が長くなるので、均一
の画像を安定して得ることができる。
【0104】本実施例においても、現像スリーブと感光
ドラムの最近接部の距離d(mm)と、現像スリーブと
感光ドラムとの間に印加される交番電界の振幅V(V)
の関係が、 2.80×103<V/d(V/mm)<8.5×103 であり、感光ドラム上に形成される白地部電位(一次帯
電部電位)と現像スリーブに印加される直流バイアスの
電位の差Vbackが100〜400Vであるときは、以上
のような実験結果が当てはまる。
ドラムの最近接部の距離d(mm)と、現像スリーブと
感光ドラムとの間に印加される交番電界の振幅V(V)
の関係が、 2.80×103<V/d(V/mm)<8.5×103 であり、感光ドラム上に形成される白地部電位(一次帯
電部電位)と現像スリーブに印加される直流バイアスの
電位の差Vbackが100〜400Vであるときは、以上
のような実験結果が当てはまる。
【0105】また上記のような最近接部距離dと交番電
界の振幅Vの関係およびVbackの下で、トナーの単位重
量あたりの摩擦帯電電荷量の絶対値が15μC/g以上
40μC/g以下であれば、最終画像の濃度、白地部に
おけるカブリおよびキャリア付着の関係も申し分がな
く、当然、ポジゴースト、掃き目ムラがともに発生しな
い。
界の振幅Vの関係およびVbackの下で、トナーの単位重
量あたりの摩擦帯電電荷量の絶対値が15μC/g以上
40μC/g以下であれば、最終画像の濃度、白地部に
おけるカブリおよびキャリア付着の関係も申し分がな
く、当然、ポジゴースト、掃き目ムラがともに発生しな
い。
【0106】磁性キャリアの100mTにおける磁化の
強さを1.5×105A/mより大きく2.5×105A
/m以下に固定し、トナーおよびキャリアの真比重δ
t、δc(g/cm3)、トナーおよびキャリアの粒径r
t、rc(μm)、現像剤のトナー濃度n(wt%)、現
像主極の位置(現像スリーブの表面に垂直な方向の磁場
の強さのピーク位置)を幾つかに変更して実験した結
果、現像スリーブと感光ドラムが対向部で逆方向に移動
し、現像と同時に感光ドラムのクリーニングを行う方式
においては、感光ドラムの表面性、トナーの摩擦帯電電
荷量を含む諸物性、Vback、現像バイアス等が一定の条
件下で、現像主極位置が、現像スリーブと感度との最近
接部より、−3゜〜+5゜に位置し、かつトナーおよび
キャリアの真比重、粒径等に関し、 S=n・rc・δc/{(100−n)・rt・δt} なるSが0.8以上、2.4以下であれば、ポジゴース
トがなく、掃き目ムラのない良好な画像を形成すること
ができた。
強さを1.5×105A/mより大きく2.5×105A
/m以下に固定し、トナーおよびキャリアの真比重δ
t、δc(g/cm3)、トナーおよびキャリアの粒径r
t、rc(μm)、現像剤のトナー濃度n(wt%)、現
像主極の位置(現像スリーブの表面に垂直な方向の磁場
の強さのピーク位置)を幾つかに変更して実験した結
果、現像スリーブと感光ドラムが対向部で逆方向に移動
し、現像と同時に感光ドラムのクリーニングを行う方式
においては、感光ドラムの表面性、トナーの摩擦帯電電
荷量を含む諸物性、Vback、現像バイアス等が一定の条
件下で、現像主極位置が、現像スリーブと感度との最近
接部より、−3゜〜+5゜に位置し、かつトナーおよび
キャリアの真比重、粒径等に関し、 S=n・rc・δc/{(100−n)・rt・δt} なるSが0.8以上、2.4以下であれば、ポジゴース
トがなく、掃き目ムラのない良好な画像を形成すること
ができた。
【0107】比較例2 実施例2において、現像主極位置、現像剤のトナー濃
度、トナーおよびキャリアの粒径を変えたが、それ以外
のトナーおよびキャリアの真比重や、その他の機械的条
件、検討条件は実施例1と同様にして画像形成を行っ
た。結果を上記表2に示す。
度、トナーおよびキャリアの粒径を変えたが、それ以外
のトナーおよびキャリアの真比重や、その他の機械的条
件、検討条件は実施例1と同様にして画像形成を行っ
た。結果を上記表2に示す。
【0108】表2に示されるように、現像主極の位置が
感光ドラムの移動方向下流側5゜(すなわち−5゜)あ
るいは下流側4゜(すなわち−4゜)のときは、ポジゴ
ーストは発生しないが、掃き目ムラが目立った。また現
像主極の位置が−3゜〜+5゜の位置に配置されていて
も、Sの値が2.5より大きいときは掃き目ムラは発生
しないが、ポジゴーストは目立ち、Sの値が0.8未満
のときはポジゴーストは発生しないが、掃き目ムラは目
立った。
感光ドラムの移動方向下流側5゜(すなわち−5゜)あ
るいは下流側4゜(すなわち−4゜)のときは、ポジゴ
ーストは発生しないが、掃き目ムラが目立った。また現
像主極の位置が−3゜〜+5゜の位置に配置されていて
も、Sの値が2.5より大きいときは掃き目ムラは発生
しないが、ポジゴーストは目立ち、Sの値が0.8未満
のときはポジゴーストは発生しないが、掃き目ムラは目
立った。
【0109】比較例2について、さらに幾つかの検討を
加えた結果、実施例2以外の構成では、ポジゴーストが
発生しない状況と、掃き目ムラが発生しない状況とを両
立することはできなかった。
加えた結果、実施例2以外の構成では、ポジゴーストが
発生しない状況と、掃き目ムラが発生しない状況とを両
立することはできなかった。
【0110】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ドット
潜像が形成される回転する像担持体と、前記像担持体の
周囲に配置された、像担持体上に形成された潜像をトナ
ーと磁性キャリアを含む2成分現像剤により現像する現
像手段と、潜像の現像により形成されたトナー像を転写
材に転写する転写手段とを有し、現像手段は、2成分現
像剤を担持して像担持体と対向した現像位置に搬送する
回転する現像剤担持体と、その現像剤担持体の内部に非
回転に固定配置された複数の磁極を有する磁界発生手段
とを有し、現像剤担持体は像担持体との対向部で像担持
体と逆方向に移動し、現像時、現像剤担持体に像担持体
との間で交流バイアスを重畳した直流バイアスが印加さ
れ、そして現像手段が、前記トナー像の転写により像担
持体上に残った転写残りのトナーを、現像剤担持体と像
担持体の対向部よりも像担持体の上流側で回収するクリ
ーニング手段を兼ねる画像形成装置である。
潜像が形成される回転する像担持体と、前記像担持体の
周囲に配置された、像担持体上に形成された潜像をトナ
ーと磁性キャリアを含む2成分現像剤により現像する現
像手段と、潜像の現像により形成されたトナー像を転写
材に転写する転写手段とを有し、現像手段は、2成分現
像剤を担持して像担持体と対向した現像位置に搬送する
回転する現像剤担持体と、その現像剤担持体の内部に非
回転に固定配置された複数の磁極を有する磁界発生手段
とを有し、現像剤担持体は像担持体との対向部で像担持
体と逆方向に移動し、現像時、現像剤担持体に像担持体
との間で交流バイアスを重畳した直流バイアスが印加さ
れ、そして現像手段が、前記トナー像の転写により像担
持体上に残った転写残りのトナーを、現像剤担持体と像
担持体の対向部よりも像担持体の上流側で回収するクリ
ーニング手段を兼ねる画像形成装置である。
【0111】本発明では、磁性キャリアの磁界の強さ1
00mTにおける磁化の強さを3.0×104A/m以
上1.5×105A/m以下とし、磁界発生手段の現像
主極による現像剤担持体の表面に垂直な方向の磁場の強
さのピーク位置を、像担持体の移動方向上流側にプラス
の符号を採って、現像剤担持体と像担持体との最近接部
より−5゜〜+5゜とし、現像剤のトナーの粒径をrt
(μm)、磁性キャリアの粒径をrc(μm)、トナー
の真比重をδt(g/cm3)、キャリアの真比重をδc
(g/cm3)、現像剤のトナー濃度をn(wt%)と
したときに、 S=n・rc・δc/{(100−n)・rt・δt} なるSが0.8以上2.2以下であるようにしたので、
転写残りのトナーを100%回収し、ポジゴーストもな
く、低濃度部における掃き目ムラもない、良好な画像を
得ることができた。
00mTにおける磁化の強さを3.0×104A/m以
上1.5×105A/m以下とし、磁界発生手段の現像
主極による現像剤担持体の表面に垂直な方向の磁場の強
さのピーク位置を、像担持体の移動方向上流側にプラス
の符号を採って、現像剤担持体と像担持体との最近接部
より−5゜〜+5゜とし、現像剤のトナーの粒径をrt
(μm)、磁性キャリアの粒径をrc(μm)、トナー
の真比重をδt(g/cm3)、キャリアの真比重をδc
(g/cm3)、現像剤のトナー濃度をn(wt%)と
したときに、 S=n・rc・δc/{(100−n)・rt・δt} なるSが0.8以上2.2以下であるようにしたので、
転写残りのトナーを100%回収し、ポジゴーストもな
く、低濃度部における掃き目ムラもない、良好な画像を
得ることができた。
【0112】また、磁性キャリアの磁界の強さ100m
Tにおける磁化の強さを1.5×105A/mより大き
く、2.5×105A/m以下とし、磁界発生手段の現
像主極による現像剤担持体の表面に垂直な方向の磁場の
強さのピーク位置を、現像剤担持体と像担持体との最近
接部より−3゜〜+5゜とし、前記Sが0.8以上2.
4以下であるようにすることによっても、上記と同様な
効果を達成することができる。
Tにおける磁化の強さを1.5×105A/mより大き
く、2.5×105A/m以下とし、磁界発生手段の現
像主極による現像剤担持体の表面に垂直な方向の磁場の
強さのピーク位置を、現像剤担持体と像担持体との最近
接部より−3゜〜+5゜とし、前記Sが0.8以上2.
4以下であるようにすることによっても、上記と同様な
効果を達成することができる。
【図1】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略断
面図である。
面図である。
【図2】本発明で2成分現像剤を構成するトナーの摩擦
帯電電荷量を測定するのに用いた測定装置を示す斜視図
である。
帯電電荷量を測定するのに用いた測定装置を示す斜視図
である。
【図3】従来の画像形成装置を示す概略断面図である。
【図4】図3の画像形成装置に設置されたレーザー走査
部を示す概略図である。
部を示す概略図である。
【図5】図3の画像形成装置に設置された2成分現像装
置を示す概略断面図である。
置を示す概略断面図である。
1 感光ドラム 3 一次帯電器 4 現像装置 6 定着器 7 転写装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03G 15/08 507L (72)発明者 志田 昌規 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小澤 一郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H005 AB06 AB10 DA07 EA01 EA02 EA05 EA10 FA01 2H031 AC19 AC20 AD05 BA08 BA09 BB01 CA03 CA11 DA05 2H073 AA01 BA04 BA13 BA23 BA25 BA43 CA03 2H077 AA37 AC16 AD06 AD36 AE01 BA07 EA03
Claims (6)
- 【請求項1】 ドット潜像が形成される回転する像担持
体と、前記像担持体の周囲に配置された、像担持体上に
形成された潜像をトナーと磁性キャリアを含む2成分現
像剤により現像する現像手段と、前記潜像の現像により
形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを有
し、前記現像手段は、2成分現像剤を担持して像担持体
と対向した現像位置に搬送する回転する現像剤担持体
と、その現像剤担持体の内部に非回転に固定配置された
複数の磁極を有する磁界発生手段とを有し、現像剤担持
体は像担持体との対向部で像担持体と逆方向に移動し、
現像時、現像剤担持体に像担持体との間で交流バイアス
を重畳した直流バイアスが印加され、そして前記現像手
段が、前記トナー像の転写により像担持体上に残った転
写残りのトナーを、現像剤担持体と像担持体の対向部よ
りも像担持体の上流側で回収するクリーニング手段を兼
ねる画像形成装置において、 前記磁性キャリアの磁界の強さ100mTにおける磁化
の強さを3.0×10 4A/m以上1.5×105A/m
以下とし、前記磁界発生手段の現像主極による現像剤担
持体の表面に垂直な方向の磁場の強さのピーク位置を、
像担持体の移動方向上流側にプラスの符号を採って、現
像剤担持体と像担持体との最近接部より−5゜〜+5゜
とし、現像剤のトナーの粒径をrt(μm)、磁性キャ
リアの粒径をrc(μm)、トナーの真比重をδt(g/
cm3)、キャリアの真比重をδc(g/cm3)、現像
剤のトナー濃度をn(wt%)としたときに、 S=n・rc・δc/{(100−n)・rt・δt} なるSが0.8以上2.2以下であることを特徴とする
画像形成装置。 - 【請求項2】 ドット潜像が形成される回転する像担持
体と、前記像担持体の周囲に配置された、像担持体上に
形成された潜像をトナーと磁性キャリアを含む2成分現
像剤により現像する現像手段と、前記潜像の現像により
形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを有
し、前記現像手段は、2成分現像剤を担持して像担持体
と対向した現像位置に搬送する回転する現像剤担持体
と、その現像剤担持体の内部に非回転に固定配置された
複数の磁極を有する磁界発生手段とを有し、現像剤担持
体は像担持体との対向部で像担持体と逆方向に移動し、
現像時、現像剤担持体に像担持体との間で交流バイアス
を重畳した直流バイアスが印加され、そして前記現像手
段が、前記トナー像の転写により像担持体上に残った転
写残りのトナーを、現像剤担持体と像担持体の対向部よ
りも像担持体の上流側で回収するクリーニング手段を兼
ねる画像形成装置において、 前記磁性キャリアの磁界の強さ100mTにおける磁化
の強さを1.5×10 5A/mより大きく2.5×105
A/m以下とし、前記磁界発生手段の現像主極による現
像剤担持体の表面に垂直な方向の磁場の強さのピーク位
置を、像担持体の移動方向上流側にプラスの符号を採っ
て、現像剤担持体と像担持体との最近接部より−3゜〜
+5゜とし、現像剤のトナーの粒径をrt(μm)、磁
性キャリアの粒径をrc(μm)、トナーの真比重をδt
(g/cm3)、キャリアの真比重をδc(g/c
m3)、現像剤のトナー濃度をn(wt%)としたと
き、 S=n・rc・δc/{(100−n)・rt・δt} なるSが0.8以上2.4以下であることを特徴とする
画像形成装置。 - 【請求項3】 前記トナーは重合法で生成されたトナー
である請求項1または2の画像形成装置。 - 【請求項4】 前記現像剤担持体と像担持体の最近接部
の距離をd(mm)、前記現像剤担持体に印加される交
流バイアスの振幅をV(V)としたとき、 2.80×103<V/d(V/mm)<8.5×103 の関係を満たす請求項1〜3のいずれかの項に記載の画
像形成装置。 - 【請求項5】 前記像担持体上に形成される白地部の電
位と、前記現像剤担持体に印加される直流バイアスの電
位の電位差が100〜400Vである請求項1〜4のい
ずれかの項に記載の画像形成装置。 - 【請求項6】 前記トナーの単位重量あたりの摩擦帯電
電荷量の絶対値を15μC/g以上40μC/g以下と
する請求項1〜5のいずれかの項に記載の画像形成装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000265541A JP2002072690A (ja) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000265541A JP2002072690A (ja) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | 画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002072690A true JP2002072690A (ja) | 2002-03-12 |
Family
ID=18752789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000265541A Pending JP2002072690A (ja) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | 画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002072690A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7558507B2 (en) | 2002-03-26 | 2009-07-07 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus, and pressure fogging prevention |
US7693465B2 (en) | 2004-09-29 | 2010-04-06 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus and process cartridge |
US7962073B2 (en) | 2007-03-27 | 2011-06-14 | Konica Minolta Business Technologies, Inc. | Image forming apparatus with developing unit having a magnetic brush |
-
2000
- 2000-09-01 JP JP2000265541A patent/JP2002072690A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7558507B2 (en) | 2002-03-26 | 2009-07-07 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus, and pressure fogging prevention |
US7693465B2 (en) | 2004-09-29 | 2010-04-06 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus and process cartridge |
US7962073B2 (en) | 2007-03-27 | 2011-06-14 | Konica Minolta Business Technologies, Inc. | Image forming apparatus with developing unit having a magnetic brush |
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