JP3049675B2

JP3049675B2 - 画像形成方法

Info

Publication number: JP3049675B2
Application number: JP4173253A
Authority: JP
Inventors: 啓之鈴木; 健一郎脇; 勝日比野; 幸雄永瀬; 和久剱持
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 2000-06-05
Anticipated expiration: 2015-06-05
Also published as: JPH0619222A; US5438394A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被記録画像信号に対応し
て像担持体に形成されたドット分布静電潜像を、トナー
と磁性キャリアとを有する現像剤の磁気ブラシにより現
像する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被記録画像信号に対応して変調されたレ
−ザービームにより電子写真感光体を走査露光し、ドッ
ト分布静電潜像、即ち、ドット状の潜像を画像に対応し
て分布させた静電潜像を形成する画像形成方法が知られ
ている。

【０００３】その中でも、レーザーの駆動パルス電流の
幅（即ち継続時間長）を被記録画像の濃淡に対応して変
調する、所謂パルス幅変調（ＰＷＭ）法は、高記録密度
（即ち高解像度）を得ることができ、かつ高い階調性を
得ることができるものである。

【０００４】ところが、ＰＷＭ法を用いてドット分布静
電潜像を感光体に形成し、そして２成分現像剤の磁気ブ
ラシを感光体に接触させてこの静電潜像を反転現像した
処、形成された現像画像の、反射濃度にして０、３以下
のハーフトーン領域において、がさつきが生じてしまっ
た。このがさつきは、文字原稿等においてはあまり発生
せず、写真原稿等の濃度の薄い領域にて多く発生した。

【０００５】そこで、がさつきの発生原因について検討
を行ったところ以下のことがわかった。

【０００６】通常ドット分布潜像により低濃度部の潜像
を形成する場合、ミクロに見ると感光体上の潜像は、ア
ナログ潜像のようなブロードな潜像ではなく図２に示す
ような局所的なドット状潜像の２次元的分布となってい
る。更により低い濃度を再現しようとすると、感光体の
膜厚の影響からドット状潜像がなまり図２のように最大
コントラストＶ₀ （非露光部電位とドット状潜像内の絶
対値で最小の電位の差）が徐々に小さくなってしまう。

【０００７】例えば、反射濃度０．２程度の画像を再現
しようとすると、そのときのドット状潜像のＶ₀ は、１
５０〜２００Ｖ程度となってしまう。

【０００８】一方、感光体の光露光部にトナーを付着さ
せる反転現像の場合、かぶりを防止するために、振動現
像バイアス電圧のＤＣ電圧成分は、非露光部（非画像
部）の表面電位よりも絶対値でよりも１００〜２００Ｖ
低く設定されているため、Ｖ_０が１５０〜２００の場合
のドット状潜像の光露光部の電位と現像バイアスのＤＣ
電圧成分との電位差Ｖｃｏｎｔは、０〜５０Ｖ程度にな
ってしまう。この、Ｖｃｏｎｔが０〜５０Ｖというの
は、トナーが感光体側につくか現像剤担持体側に残留す
るか非常に不安定なコントラストである。そのために、
２成分現像剤によって上記ドット状潜像を現像する際、
磁気ブラシの感光体への接触状態が現像効率に大きく寄
与し、磁気ブラシの穂のムラに対応したドットの欠落等
によるがさつき（濃度の細かいムラの分布）が発生し易
くなるのである。

【０００９】図３にこれを示す。図３でＰは１画素を示
す。各画素Ｐに、ＰＷＭ法により変調されたレーザービ
ームによって、低濃度画像に対応するドット状潜像Ｌ１
〜Ｌ５が形成されている。Ｄ１〜Ｄ４はドット状潜像Ｌ
１〜Ｌ４のトナー付着領域、即ち現像された領域を示
す。

【００１０】ドット状潜像Ｌ２は完全に現像されてい
る。しかし、ドット状潜像Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４は部分的に
しか現像されていない。そしてドット状潜像Ｌ５は全く
現像されていない。

【００１１】このようにドット状潜像の欠損現像像が２
次元的に分布することにより、低濃度領域がガサついて
見えるのであり、特に複数色のトナーを重畳してカラー
画像を形成する場合、このガサツキが特に目立ち、画像
品質を低下させている。

【００１２】

【発明が解決しようとしている課題】本発明の目的は、
低濃度領域に対応するドット分布静電潜像を、ガサツキ
の抑制された現像画像に現像して、高品質の画像を形成
することである。

【００１３】

【課題を解決する為の手段】本発明の画像形成方法は、
トナー及び磁性キャリアを有する現像剤を現像剤担持体
で現像部に搬送し、現像剤担持体の内部に配置された磁
石の現像磁極が現像部に形成する現像磁界中で上記現像
剤の磁気ブラシを像担持体に接触させ、被記録画像信号
に対応して像担持体に形成されたドット分布静電潜像を
現像する画像形成方法に於いて上記磁性キャリアとし
て、上記現像磁極の現像剤担持体表面上での垂直磁界の
ピーク値の磁界を印加した時の磁化の強さσｄ（ｅｍｕ
／ｃｍ^３）が、以下の通りの磁性キャリアを使用するこ
とを特徴とする画像形成方法である。即ち、Ｘ＜２００の場合、３０≦σｄ≦１５０００／ｘＸ≧２００の場合、３０≦σｄ≦７５ここで、Ｘは上記ドット分布静電潜像の１ｍｍ² 当りの
画素数であり、６０以上、１００００以下である。

【００１４】このようにして、本発明では、前述のガサ
ツキの発生を防止できるように、磁気ブラシの密度、即
ち単位面積当りの磁気ブラシの本数、を高めたものであ
り、ドット分布潜像の全濃度領域での良好なハーフトー
ン画像が得られるようになった。

【００１５】ここで、本発明における１画素とは、階調
情報の最小単位を示しており、多値記録であるＰＷＭ方
式等においては最小記録単位のことを言う。即ち、その
最小記録単位に相当する時間長のパルスで駆動された光
で露光された画素は最高濃度の画素であり、上記時間長
より短い時間長のパルスで駆動された光で露光された部
分と非露光部分とから成る画素は中間調濃度の画素であ
り、非露光部分のみから成る画素は最低濃度（白地）の
画素である。

【００１６】一方、２値記録で疑似階調を出力するディ
ザ法等においては、例えば２×２の最小記録単位で疑似
階調を出力する場合には、４の最小記録単位の集合を１
画素としている。

【００１７】

【実施例】図４は、本発明が適用できる電子写真方式の
カラープリンタを示す。このプリンタは、矢印方向に回
転する電子写真感光ドラム３を備え、該感光ドラム３の
周囲には、帯電器４、現像器１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫ
を備えた回転現象装置１、転写用放電器１０、クリーニ
ング手段１２及び感光ドラム３の図面上方に配設したレ
ーザビームスキャナＬＳなどから成る画像形成手段が配
設される。各硯像器はトナー粒子とキャリア粒子を含有
する２成分現像剤をドラム３に供給する。現像器１Ｍの
現像剤はマゼンタトナーを、現像器１Ｃの現像剤はシア
ントナーを、現像器１Ｙの現像剤はイエロートナーを、
現像器１ＢＫの現像剤は黒トナーを含有する。

【００１８】被複写原稿は不図示の原稿読取り装置で読
み取られる。この読取り装置はＣＣＤ等の、原稿画像を
電気信号に変換する光電変換素子を有しており、原稿の
マゼンダ画像情報、シアン画像情報、イエロー画像情
報、白黒画像情報に夫々対応した画像信号を出力する。
スキャナＬＳに内蔵された半導体レーザーはこれらの画
像信号に対応して制御され、レーザービームＬを射出す
る。尚、電子計算機からの出力信号をプリントアウトす
ることもできる。カラープリンタ全体のシーケンスにつ
いて、フルカラーモードの場合を例として簡単に説明す
ると、先ず、感光ドラム３は帯電器４によって均等に帯
電される。次に、マゼンタ画像信号により変調されたレ
ーザ光Ｌにより走査露光が行われ、感光ドラム３上にド
ット分布静電潜像が形成され、この潜像は、予め現像位
置に定着されたマゼンダ現像器１Ｍによって反転現像さ
れる。

【００１９】一方、カセットＣから取り出され、給紙ガ
イド５ａ、給紙ローラ６、給紙ガイド５ｂを経由して進
行した紙等の転写材は、転写ドラム９のグリッパ７によ
り保持され、当接用ローラ８とその対向極によって静電
的に転写ドラム９に巻き付けられる。転写ドラム９は、
感光ドラム３と同期して図示矢印方向に回転しており、
マゼンタ現像器１Ｍで現像されたマゼンタ顕画像は、転
写部において転写帯電器１０によって転写材に転写され
る。転写ドラム９はそのまま、回転を継続し、次の色
（第１図においてはシアン）の画像の転写に備える。

【００２０】一方、感光ドラム３は、帯電器１１により
除電され、クリーニング手段１２によってクリーニング
され、再び帯電器４によって帯電され、次のシアン画像
信号により変調されたレーザービームＬにより前記のよ
うな露光を受け静電潜像が形成される。この間に現像装
置１は回転して、シアン現像器１Ｃが所定の現像位置に
定置されていてシアンに対応するドット分布静電潜像の
反転現像を行い、シアン顕画像を形成する。

【００２１】続いて、以上のような工程をそれぞれイエ
ロー画像信号及びブラック画像信号に対して行ない、４
色分顕画像（トナー像）の転写が終了すると、転写材は
各帯電器１３、１４により除電され、前記グリッパ７を
解除すると共に、分離爪１５によって転写ドラム９より
分離され、搬送ベルト１６で定着器（熱圧ローラ定着
器）１７に送られる。定着器１７は、転写材上に重なっ
ている４色の顕画像を定着する。こうして一連のフルカ
ラープリントシーケンスが終了し、所要のフルカラープ
リント画像が形成される。

【００２２】図５で、半導体レーザー素子１０２は、レ
ーザー光を発生するための発光信号（駆動信号）をおく
る発光信号発生器であるレーザードライバ５００に接続
され、該レーザードライバの発光信号に応じて明滅す
る。レーザー素子１０２から放射されたレーザ光束Ｌは
コリメータレンズ系１０３にて略平行光とされる。

【００２３】ポリゴンミラー、即ち、回転多面鏡１０５
は、矢印Ｂ方向に一定速度で回転することにより、コリ
メータレンズ系１０３から射出された平行光を矢印Ｃ方
向に走査する。回転多面鏡１０５の前方に設けたｆ−θ
レンズ群１００は、該多面鏡１０５により偏向されたレ
ーザー光束を被走査面、即ち、感光ドラム３上にスポッ
ト状に結像するとともにその走査速度を被走査面上にお
いて等速とする。

【００２４】以上のレーザービームＬによる感光体の走
査露光により、感光体３にはドット分布静電潜像が形成
される。

【００２５】前記各現像器は帯電器４による帯電極性と
同極性に帯電したトナーを潜像の明部電位部分に付着さ
せる反転現像を行うので、レーザービームＬはドラム３
のトナーが付着されるべき領域を露光する。

【００２６】本実施例においては、ＰＷＭ方式（パルス
幅変調）を用いて、最小記録単位を１画素とする多値記
録によって行ったため、ＰＷＭ方式について簡単に説明
する。

【００２７】図６はパルス幅変調回路の１例を示す回路
ブロック図、図７はパルス幅変調回路の動作を示すタイ
ミングチャートである。

【００２８】図６において、４０１は８ビットのデジタ
ル画像信号をラッチするＴＴＬラッチ回路、４０２はＴ
ＴＬ論理レベルを高速ＥＣＬ論理レベルに変換するレベ
ル変換器、４０３はＥＣＬ論理レベルをアナログ信号に
変換するＤ／Ａコンバータである。４０４はＰＷＭ信号
を発生するＥＣＬコンパレーター、４０５はＥＣＬ論理
レベルをＴＴＬ論理レベルに変換するレベル変換器、４
０６はクロック信号２ｆを発進するクロック発振器、４
０７はクロック信号２ｆに同期して略理想的三角波信号
を発生する三角波発生器、４０８はクロック信号２ｆを
１／２分周して画像クロック信号ｆを作成している１／
２分周期である。これによりクロック信号２ｆは画像ク
ロック信号ｆの２倍の周期を有していることとなる。
尚、回路を高速動作させるために、随所にＥＣＬ論理回
路を配している。

【００２９】かかる構成からなる回路動作を、図７のタ
イミングチャートを参照して説明する。信号ａはクロッ
ク信号２ｆ、信号ｂは画像クロック信号ｆを示してお
り、図示のごとく画像信号と関係付けてある。また、三
角波発生器４０７内部においても、三角波信号のデュー
ティー比を５０％に保つため、クロック信号２ｆを一旦
１／２分周してから三角波信号ｃを発生させている。更
に、この三角波信号ｃはＥＣＬレベル（０〜−１Ｖ）に
変換されて三角波信号ｄになる。

【００３０】一方、画像信号は００ｈ（白）〜ＦＦｈ
（黒）まで例えば２５６階調レベルで変化する。尚、記
号‘ｈ’は１６進数表示を示している。そして画像信号
ｅはいくつかの画像信号値についてそれらをＤ／Ａ変換
したＥＣＬ電圧レベルを示している。例えば、第１画素
は最高濃度画素レベルのＦＦｈ、第２画素は中間調レベ
ルの８０ｈ、第３画素は中間調レベルの４０ｈ、第４画
素は中間調レベルの２０ｈの各電圧を示している。

【００３１】コンパレータ４０４は三角波信号ｄと画像
信号ｅを比較することにより、形成すべき画素濃度に応
じたパルス幅（時間長）Ｔ、ｔ₂ 、ｔ₃ 、ｔ₄ 、等のＰ
ＷＭ信号を発生する。低濃度画素に対応するパルス幅程
狭くなる。そしてこのＰＷＭ信号は、０Ｖ又は５ＶのＴ
ＴＬレベルに変換されてＰＷＭ信号ｆになりレーザード
ライバー回路５００に入力される。このようにして得ら
れたＰＷＭ信号値に対応して１画素当たりの露光時間を
変化させることにより１画素で２５６階調を得ることが
可能となる。

【００３２】尚、図７のｈは各駆動パルス幅に対応する
感光体のレーザービーム露光面積形状を示す。各ドット
潜像の面積形状もこの露光面積形状に略対応する。

【００３３】図７でａ〜ｇの信号波形については横軸は
時間であり、ｈについては横軸はビーム走査方向の距離
である。感光ドラム３に形成されたドット分布静電潜像
を顕像化するための各現象装置は１Ｍ〜１ＢＫは、図８
に示すように、現像剤容器１８を備える。

【００３４】現像剤容器１８の内部は、隔壁１９によっ
て現像室（第１室）Ｒ１と攪拌室（第２室）Ｒ２とに区
画され、攪拌室Ｒ２の上方にはトナー貯蔵室Ｒ３が形成
され、該トナー貯蔵室Ｒ３内には補給用トナー（非磁性
トナー）２０が収容されている。なお、トナー貯蔵室Ｒ
３には補給口２１が設けられ、現像で消費されたトナー
に見合った量の補給用トナー２０が該補給口２１を経て
攪拌室Ｒ２内に落下補給される。

【００３５】これに対し、現像室Ｒ１及び攪拌室Ｒ２内
には上記トナー粒子と磁性キャリア粒子が混合された現
像剤２２が収容されている。

【００３６】トナーとしてはバインダー樹脂に着色剤や
帯電制御剤等を添加した公知のものが使用でき、体積平
均粒径が５〜１５μｍのものが好適に使用できる。ここ
で、トナーの体積平均粒径は、下記測定法で測定された
ものを使用する。

【００３７】測定装置としてはコールターカウンターＴ
Ａ−ＩＩ型（コールター社製）を用い、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）
及びＣＸ−ｉパーソナルコンピュータ（キャノン製）を
接続し、電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％Ｎａ
Ｃｌ水溶液を調製する。

【００３８】測定法としては、前記電解水溶液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０．５〜５０ｍｇを加える。

【００３９】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、前記コルターカウンター
ＴＡ−ＩＩ型により、アパチャーとして１００μｍアパ
チャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定し
体積分布を求める。

【００４０】これら求めた体積分布より、サンプルの体
積平均粒径が得られる。

【００４１】一方、磁性キャリアとしては磁性体粒子の
表面に極めて薄い樹脂コーティングを施したもの等が好
適に使用され、平均粒径は５〜７０μｍが好ましい。

【００４２】キャリアの平均粒径は、水平方向最大弦長
で示し、測定法は顕微鏡法により、キャリア３００個以
上をランダムに選び、その径を実測して算術平均をとる
ことによって本発明のキャリア粒径とした。

【００４３】さて、現像室Ｒ１内には搬送スクリュー２
３が収容されている。該搬送スクリュー２３の回転駆動
によって現像室Ｒ１内の現像剤２２は現像スリーブ２５
の長手方向に向けて搬送される。

【００４４】貯蔵室Ｒ２内には搬送スクリュー２４が収
容されている。搬送スクリュー２４はその回転によって
トナーを現像スリーブ２５の長手方向に沿って搬送す
る。スクリュー２４による現像剤搬送方向はスクリュー
２３によるそれとは反対方向である。

【００４５】隔壁１９には午前側と奥側に開口が設けら
れており、スクリュー２３で搬送された現像剤がこの開
口の１つからスクリュー２４に受渡され、スクリュー２
４で搬送された現像剤が上記開口の他の１つからスクリ
ュー２３に受渡される。

【００４６】トナーは磁性粒子との摩擦で潜像を現像す
る為の極性に帯電する。

【００４７】現像剤容器１８の感光ドラム３に近接する
部位には開口部が設けられ、該開口部にアルミニウムや
非磁性ステンレス綱等の非磁性現像スリーブ２５が設け
られている。

【００４８】現像スリーブ２５は矢印ｂ方向に回転して
トナー及びキャリアの混合された現像剤を現像部２６に
担持搬送する。スリーブ２５に担持された現像剤の磁気
ブラシは現像部２６で矢印ａ方向に回転する感光体３に
接触し、静電潜像はこの現像部２６で現像される。

【００４９】尚、スリーブ２５には、電源２７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（非露光部電位）と明部電位
（露光部電位）は、上記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２６に向
きが交互に変化する交番電界が形成される。この交番電
解中でトナーとキャリアは激しく振動しトナーがスリー
ブ及びキャリアへの静電的拘束を振り切って潜像に対応
してドラム３に付着する。

【００５０】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１〜１０ｋＨ_Z が好ましい。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。

【００５１】そして上記直流電圧成分は潜像の暗部電位
と明部電位の間の値のものであるが、絶対値で最小の明
部電位よりも暗部電位の方により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。

【００５２】また、スリーブ２５と感光ドラム３の最小
間隙（この最小間隙位置は現像部２６内にある）は０．
２〜１ｍｍであることが好適である。

【００５３】２８は現像剤層厚規制ブレードであり、ス
リーブ２５が現像部２６に担持搬送する２成分現像剤の
層厚を規制する。ブレード２８で規制されて現像部２６
に搬送される現像剤量は、後述の現像磁極Ｓ₁ による現
像部での磁界により形成される現像剤の磁気ブラシのス
リーブ表面上での高さが、感光ドラム３を取り去った状
態で、前記スリーブ、感光ドラム間の最小間隙値の１．
２〜３倍となるような量であることが好ましい。

【００５４】現像スリーブ２５内にはローラ状の磁石２
９が固定配置されている。この磁石２９は現像部２６に
対向する現像磁極Ｓ₁ を有している。現像磁極Ｓ₁ が現
像部２６に形成する現像磁界により現像剤の磁気ブラシ
が形成され、この磁気ブラシが感光ドラム３に接触して
ドット分布静電潜像を現像する。その際、磁性キャリア
の穂（ブラシ）に付着しているトナーも、この穂ではな
くスリーブ表面に付着しているトナーも、該潜像の露光
部に転移してこれを現像する。

【００５５】現像磁極Ｓ₁ による現像磁界のスリーブ２
５表面上での強さ（スリーブ表面に垂直な方向の磁束密
度）は、そのピーク値が５００〜２０００ガウスである
ことが好適である。

【００５６】この例では磁石は上記現像磁極Ｓ₁ の他
に、Ｎ₁ 、Ｎ₂ 、Ｎ₃ 、Ｓ₂ 極を有している。

【００５７】斯かる構成により、従来と同様に、現像ス
リーブ２５の回転によりＮ₂ 極でくみ上げられた現像剤
はＳ₂ 極からＮ₁ 極と搬送され、その途中で規制部材２
８で規制され、現像剤薄層を形成する。そして現像磁極
Ｓ₁ の磁界中で穂立ちした現像剤が像担持体３上の静電
潜像を現像する。その後Ｎ₃ 極、Ｎ₂ 極間の反発磁界に
より現像スリーブ２５上の現像剤は攪拌室Ｒ１内へ落下
する。攪拌室Ｒ１内に落下した現像剤はスクリュー２
３、２４により攪拌搬送される。

【００５８】このような現像装置を用いて前記課題につ
いて検討を行ったところ、前記のようながさつきをなく
すためには、現像剤により形成される磁気ブラシの密度
（単位面積当りの本数）を現像部において高くする必要
があることがわかった。

【００５９】また、磁気ブラシの密度を高める方法とし
ては、現像部における磁性キャリアの磁化の強さを低く
することにより可能となることがわかった。

【００６０】尚、磁性キャリアの磁気特性測定には理研
電子株式会社の直流磁化Ｂ−Ｈ特性自動記録装置ＢＨＨ
−５０を用いることができる。この際、直径（内径）
６．５ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状の容器にキャリアを
荷重約２ｋｇ重程度で充填し、容器内でキャリアが動か
ないようにしてその磁化の強さを測定する。

【００６１】さて、まず、現像磁極Ｓ１として、スリー
ブ表面上での、スリーブ表面に対する法線方向の磁束密
度のピーク値が１０００ガウスであるものを使用したの
で、磁気力（時速密度）が１０００ガウスの場合のキャ
リアの磁化の値と現像部での磁気ブラシの密度の関係を
調べた処、図９のようになった。

【００６２】図９を見てもわかるように、現像磁界のピ
ーク磁束密度でのキャリアの磁化の値と磁気ブラシの穂
の密度の関係は、反比例関係になっている。穂の密度を
ａ（個／ｍｍ² ）、１０００ガウスの磁気力におけるキ
ャリアの磁化の値をσ₁₀₀₀（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）とする
と、ａ×σ₁₀₀₀＝６００という関係になった。つまり、
σ₁₀₀₀が小さくなればなるほど穂の密度は密になる。

【００６３】また、現像剤の穂の密度とがさっきの関係
を考える場合において記録密度（ドット状潜像の分布密
度、即ち画素の分布密度）が関係してくる。記録密度が
低い場合には、穂の密度が多少粗くてもがさつきは出に
くいが、記録密度が高い場合には、穂の密度についても
高密度であることが必要となってくる。そこで、本実施
例においては、記録密度を副走査方向（感光体移動方
向）について、２００ｄｐｉ、３００ｄｐｉ、４００ｄ
ｐｉ、６００ｄｐｉと変化させ、主走査方向（ビーム走
査方向）について、２００ｄｐｉ、４００ｄｐｉ、６０
０ｄｐｉに変えた場合について実験した。表１は、各記
録密度の場合の磁気ブラシの密度とがさつきの関係を示
したものである。

【００６４】表１に於いて、記号の意味は下記の通りＡ：「がさつき」がなく、非常になめらかな画質Ｂ：「がさつき」がなく、更になめらかな画質Ｃ：「がさつき」が目立たなく、なめらかな画質Ｄ：「がさつき」が目立つＥ：「がさつき」が非常に目立つ

【００６５】

【表１】

【００６６】表１に示す結果からわかるように、記録密
度が低くても、磁気ブラシ１本当たりの画素数が２５画
素以下の場合においてはがさつきはほとんど目立たなか
った。

【００６７】また、穂の密度が１ｍｍ² 当たり８本以上
ある場合においては、記録密度が高く磁気ブラシ１本当
たりの画素数が、２５画素以上ある場合においてもがさ
つきはほとんど目立たなかった。これは、人間の目の視
覚限界によっている。

【００６８】図１０は、空間周波数ν（ｌｉｎｅ／ｍ
ｍ）と認識可能なレベル数Ｌ（濃度差）を示している。
（Ｌ＝１０³ ｅ^-0.72 ν（１−ｅ^-0.52 ν）＋１）一般
にがさつきが目立ちやすい画像濃度０．２〜０．３の低
濃度部分における濃度の振れ幅は約０．０２程度であ
り、図１０から、空間周波数が約２．７（ｌｉｎｅ／ｍ
ｍ）よりも高い場合には、上記の程度の濃度変動につい
ては人間の目では認識できなくなる。つまり磁気ブラシ
の密度が７．３（本／ｍｍ² ）（２．７×２．７＝７．
３）以上の場合には上記の理由により高周波ながさつき
になるために認識しにくくなるのである。よって穂の密
度が１ｍｍ² 当たり８本以上ある場合においては、記録
密度が高く磁気ブラシ１本当たりの画素数が、２５画素
以上ある場合においてもがさつきはほとんど目立たなか
った。

【００６９】ここで、１ｍｍ² 当りの画素数をＸとし
て、前記のａ×σ₁₀₀₀＝６００という関係を用い、２５
画素当たり１本以上の磁気ブラシが必要であるとする
と、 σ₁₀₀₀≦６００×２５／Ｘ＝１５０００／Ｘという式が得られる。

【００７０】また、表１に示すように磁気ブラシの密度
が８本／ｍｍ² 以上になるためには、 σ₁₀₀₀≦７５と言う条件を満たせばよい。

【００７１】一方、現像磁界のピーク値でのキャリアの
磁化の強さが３０（ｅｍｕ／ｃｍ³）より小さいとスリ
ーブ上での現像剤の搬送性が悪く、現像画像の画質が劣
化したり、現像剤の飛散が生じやすくなるので、３０
（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）以上であることが好ましい。

【００７２】また、記録密度Ｘが６０画素／ｍｍ² より
小さいと、解像性も良いとは言えず、従って６０画素／
ｍｍ² 以上の場合に本発明を適用することが好ましい。
一方、記録密度Ｘが１００００画素／ｍｍ² より大にな
ると乾式トナー粒子によるドット画像の再現も困難にな
るので、１００００画素／ｍｍ² 以下の場合に本発明を
適用することが好ましい。

【００７３】以上により、１ｍｍ² 当たりの画素数Ｘと
σ₁₀₀₀の関係において、図１の斜線の領域を満たす場合
においてはがさつきのない、良好な画像が得られる。即
ち、図２のＤ１、Ｄ３、Ｄ４のような欠損現像画像の発
生や、Ｌ５のような非現像ドット状潜像の残存を抑制す
ることができる。

【００７４】而して上記の２式が交差する点のＸは２０
０（画素／ｍｍ² ）であるため次のことが言える。

【００７５】即ち、現像磁界のスリーブ表面上での、ス
リーブ表面の法線方向の磁束密度のピーク値（ｄガウ
ス）を印加した時の磁性キャリアの磁化の強さをσｄ
（ｅｍｕ／ｃｍ₃ ）とした場合、以下の条件を満たす磁
性キャリアを用いることによりがさつきが発生しにくく
なり、全濃度領域において良好なハーフトーン画像が得
られるようになった。

【００７６】Ｘ＜２００の場合σｄ≦１５０００／ＸＸ≧２００の場合σｄ≦７５また、表１から磁気ブラシの本数を１５画素当たり１本
以上、または１０本／ｍｍ² 以上とすることによりほと
んどがさつきは目で認識できなくなることがわかった。
そのためには、以下の条件を満たす磁性キャリアを用い
ることが必要になる。

【００７７】Ｘ＜１５０の場合σｄ＜９０００／Ｘ（１
５画素当たり１本以上）Ｘ≧１５０の場合σｄ＜６０（１０本／ｍｍ² 以上）（２式が交差する点のＸは１５０（画素／ｍｍ² ）であ
るため）以上は前記現像磁界ピーク値ｄが１０００ガウスの場合
であったが、ピーク値ｄが１０００ガウス以外の場合で
も結果は同様であった。

【００７８】即ち、ｄ（ガウス）が５００、８００、１
５００、２０００の夫々の場合の磁化の強さσｄ（ｅｍ
ｕ／ｃｍ³ ）と磁気ブラシの穂の密度α（本／ｍｍ² ）
の関係を図１１に示す。いずれの場合も、σｄ×α＝６
００、という関係を満していることが解る。

【００７９】またｄ（ガウス）が５００、８００、１５
００、２０００のいずれの場合も、磁気ブラシの穂の密
度が８本／ｍｍ² 以上となるのは、σｄが７５ｅｍｕ／
ｃｍ³ 以下の場合であり、穂の密度が１０本／ｍｍ² 以
上となるのはσｄが６０ｅｍｕ／ｃｍ³ 以下の場合であ
った。

【００８０】従って、磁気ブラシの穂の密度、及びドッ
ト分布潜像を現像した像のがさつき防止性は、現像磁界
のピーク強度ｄ（ガウス）に依存するのではなく、ｄガ
ウスの磁界中でのキャリアの磁化の強さσｄ（ｅｍｕ／
ｃｍ³ ）に依存していることが解る。

【００８１】ところで、以上の例に於いては図１２に示
すヒステリシス特性を有するキャリア、即ち軟強磁性体
キャリアを使用したが、図１３に示すようなヒステリシ
ス特性を有するキャリア、即ち硬強磁性体キャリアを使
用することもできる。

【００８２】図１３のような、硬強磁性キャリアは、保
磁力Ｈｃ及び残留磁化σｒを有することを特徴としてい
る。硬強磁性キャリアは残留磁化σｒを有するため、外
部磁場が弱まった状態（現像部から離れた状態）におい
ても磁化が残留するためキャリア−キャリア間の引き合
う力が強くなり、軟強磁性キャリアに比べてキャリア付
着（画像部にキャリアが付着し画像を乱す現象）防止の
点で有利となる。

【００８３】本実施例においては、潜像形成方法（パル
ス幅変調方式）及び装置構成については前記軟強磁性キ
ャリアを使用した実施例と同様にし、現像剤のキャリア
のみを変更して行った。用いた現像剤のキャリアとして
は、保持力Ｈｃはすべて約２０００（Ｏｅ）のものを用
い、１０００ガウスの磁気力における磁化の値σ
₁₀₀₀（ｅｍｕ／ｃｍ）及び残留磁化σｒが違うキャリア
を用いた。そしてピーク値ｄが１０００ガウスの現像磁
極Ｓ₁ を用いて現像部に形成された磁気ブラシの穂の密
度を図１４の白丸にて示し、またドット分布静電潜像を
現像して得られた評価結果を表２に示す。

【００８４】表２で記号の意味は表１と同じである。

【００８５】

【表２】

【００８６】図１４に示されているように、硬強磁性キ
ャリアの場合も、前述の軟強磁性キャリアの場合と同様
にα×σ１０００＝６００となっている。

【００８７】また表２から解るように、記録密度が低く
ても、磁気ブラシ１本当たりの画素数が２５画素以下の
場合においてはがさつきはほとんど目立たなかった。

【００８８】また、穂の密度が１ｍｍ² 当たり８本以上
ある場合においては、記録密度が高く磁気ブラシ１本当
たりの画素数が２５画素以上ある場合においてもがさつ
きはほとんど目立たなかった。これは、前述の通り人間
の目の視覚限界によっている。

【００８９】また、表２から磁気ブラシの本数を１５画
素当たり１本以上、または１０本／ｍｍ² 以上とするこ
とによりほとんどがさつきは目で認識できなくなること
がわかった。

【００９０】一方、図１５に示すように、硬強磁性キャ
リアの残留磁化σｒ（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）が相違しても
の、α×σｄ＝６００という式が成立する。即ち、磁気
ブラシの穂の密度はキャリアの残留磁化に依存するので
はなく、ピーク磁界ｄ（ガウス）に於けるキャリアの磁
化の強さに依存する。

【００９１】以上は、前記現像磁界ピーク値ｄが１００
０ガウスの場合であったが、ピーク値ｄが１０００ガウ
ス以外の場合でも結果は同様であった。

【００９２】即ち、ｄ（ガウス）が５００、８００、１
５００、２０００のいずれの場合も、σｄ×α＝６００
という関係を満している。

【００９３】また、ｄ（ガウス）が５００、８００、１
５００、２０００のいずれの場合も、磁気ブラシの穂の
密度が８本／ｍｍ² 以上となるのは、σｄが７５ｅｍｕ
／ｃｍ³ 以下の場合であり、穂の密度が１０本／ｍｍ²
以上となるのはσｄが６０ｅｍｕ／ｃｍ³ 以下の場合で
あった。

【００９４】従って、硬強磁性キャリアの場合も、前述
軟強磁性キャリアの場合と同様、現像磁界のスリーブ表
面上での、スリーブ表面の法線方向の磁束密度のピーク
値（ｄガウス）を印加した時の磁性キャリアの磁化の強
さをσｄ（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）とした場合、以下の条件を
満たす磁性キャリアを用いることによりドット状潜像を
欠損なく現像してがさつきが発生しにくくなり、全濃度
領域において良好なハーフトーン画像が得られるように
なる。

【００９５】即ち、Ｘ＜２００の場合σｄ≦１５０００／Ｘ（２５画素当た
り１本以上）Ｘ≧２００の場合σｄ≦７５（８本／ｍｍ² 以上）更に好ましくは次の条件を満たす磁性キャリアを使用す
ることである。

【００９６】Ｘ＜１５０の場合σｄ＜９０００／Ｘ（１
５画素当たり１本以上）Ｘ≧１５０の場合σｄ＜６０（１０本／ｍｍ² 以上）尚、硬強磁性キャリアでもσｄ≧３０（ｅｍｕ／ｃｍ
³ ）であり、６０≦Ｘ≦１００００である。

【００９７】つまり、硬強磁性キャリアを使用する場合
も、磁気ブラシの穂の密度、及びドット分布潜像を現像
した像のがさつき防止性は、現像磁界のピーク強度ｄ
（ガウス）に依存するのではなく、ｄガウスの磁界中で
のキャリアの磁化の強さσｄ（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）に依存
している。

【００９８】尚、磁性キャリアとしては、フェライトか
らなり、かつ周期律表ＩＡ、ＩＩＡ、ＩＩＩＡ、ＩＶ
Ａ、ＶＡ、ＩＢ、ＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、
ＶＩＩＩ族の中から選ばれる元素を少なくとも１種類以
上含有している。例えばＮｉ−Ｚｎ系、Ｌｉ系、Ｌｉ−
Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｃｕ系フェライトを用いることができ
る。σｄの大きさは、例えば組成を適宜調整することに
よって調整できる。もちろん、キャリアの材質は上記に
限られてない。

【００９９】また、本発明はディザ法により階調を表現
するものにも適用できる。

【０１００】

【発明の効果】本発明によればドット分布静電潜像を、
ガサツキなく、低濃度から高濃度領域まで良好な階調を
有する画像に現像することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁性キャリア粒子の磁化の強さと記録密度の関
連の好適範囲の説明図。

【図２】ドット状潜像の電位の説明図。

【図３】ドット状潜像の現像像の説明図。

【図４】本発明が利用できるカラー電子写真装置の一例
の説明図。

【図５】本発明に利用できるレーザービームスキャナの
説明図。

【図６】ＰＷＭ用回路の説明図。

【図７】ＰＷＭ方の信号波形説明図。

【図８】本発明に利用できる現像装置の説明図。

【図９】キャリアの磁化と穂の密度の相関図。

【図１０】視力限界の説明図。

【図１１】現像ピーク磁界の強さに対するキャリアの磁
化の関係の説明図。

【図１２】軟強磁性キャリアのヒステリシス曲線の説明
図。

【図１３】硬強磁性キャリアのヒステリシス曲線の説明
図。

【図１４】硬強磁性キャリア、軟強磁性キャリアの磁化
と穂の密度の相関図。

【図１５】硬強磁性キャリアの磁化と穂の密度の相関
図。

【符号の説明】

３電子写真感光ドラム２２２成分現像剤２５現像スリーブ２７バイアス電源２９磁石１０２半導体レーザーＳ₁ 現像磁極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永瀬幸雄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)発明者剱持和久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 (56)参考文献特開平４−147286（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/095 G03G 9/00 G03G 15/01

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー及び磁性キャリアを有する現像剤
を現像剤担持体で現像部に搬送し、現像剤担持体の内部
に配置された磁石の現像磁極が現像部に形成する現像磁
界中で上記現像剤の磁気ブラシを像担持体に接触させ、
被記録画像信号に対応して像担持体に形成されたドット
分布静電潜像を現像する画像形成方法に於いて、上記磁
性キャリアとして、上記現像磁極の現像剤担持体表面上
での垂直磁界のピーク値の磁界を印加した時の磁化の強
さσｄ（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）が、以下の通りの磁性キャリ
アを使用することを特長とする画像形成方法。Ｘ＜２００の場合、３０≦σｄ≦１５０００／ＸＸ≧２００の場合、３０≦σｄ≦７５ここで、Ｘは上記ドット分布静電潜像の１ｍｍ² 当りの
画素数であり、６０以上、１００００以下である。
【請求項２】前記像担持体は電子写真感光体であり、
被記録画像の濃淡に対応してパルス幅変調された信号に
より変調された光束で上記電子写真感光体を露光してド
ット分布静電潜像を形成する請求項１の画像形成方法。
【請求項３】前記現像剤担持体に振動バイアス電圧を
印加する請求項１又は２の画像形成方法。