JPH09127793A - 画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２成分現像剤の磁気ブラシによりドット分布
静電潜像を良好に現像して、白抜けは勿論のこと、がさ
つきやトナーかぶりもない高品質な画像を得ることを可
能とした画像形成方法にある。 【解決手段】 １０００ガウスの磁界中での磁化の強さ
σ₁₀₀₀が３０〜１５０ｅｍｕ／ｃｍ³ の磁性キャリアを
用いた２成分現像剤を使用し、そして、現像部における
感光ドラムの移動速度ＶD 、現像スリーブの移動速度Ｖ
S が｜ＶD ｜≦｜ＶS ｜であって、その差ＶR ＝ＶS −
ＶD とＶD の比の相対周速比ＶR ／ＶD ＝（ＶS −ＶD
）／ＶD が、感光ドラムの外径が３０ｍｍ以上のと
き：２．０≦｜ＶR ／ＶD ｜≦４．０、感光ドラムの外
径が３０ｍｍ未満のとき：０≦｜ＶR ／ＶD ｜≦４．０
の関係を満たすようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上に画像
信号に対応して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
現像して画像を得る画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像信号に対応して変調されたレ
ーザビームにより電子写真感光体を走査露光して、感光
体上に画像に対応して潜像をドット状に分布させたドッ
ト分布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、レーザの駆動パルス電流の幅
（すなわち継続時間長）を画像の濃淡に対応して変調す
る、いわゆるパルス幅変調（ＰＷＭ）法は、高記録密度
（すなわち高解像度）を得ることができ、かつ高い階調
性を得ることができる。

【０００４】ところが、ＰＷＭ法を用いてドット分布静
電潜像を感光体、たとえば感光ドラムに形成し、この感
光ドラムに２成分現像剤の磁気ブラシを接触させて静電
潜像を反転現像したところ、得られた画像は、反射濃度
にして０．３以下のハーフトーン領域にがさつきが生じ
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多く発生した。そ
こで、がさつきの原因について検討したところ、以下の
ことがわかった。

【０００５】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、感光ドラム上の潜像は、ミクロ的に
見ると、アナログ潜像のようなブロードな潜像ではな
く、図図１１に示すような局所的なドット状の潜像の２
次元的分布となっている。さらにより低い濃度を再現し
ようとすると、感光ドラムの膜厚の影響からドット状潜
像がなまり、図１１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。たとえば反射濃度
０．２程度の画像を再現しようとすると、ドット潜像の
最大コントラストＶ₀ は１５０〜２００Ｖ程度になって
しまう。

【０００６】一方、感光ドラム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１００〜２００Ｖ低く
設定されているので、Ｖ₀ が１５０〜２００Ｖ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
光ドラム側に着くか、現像装置の現像スリーブ（現像剤
担持体）側に残留するかの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ドット分布
潜像を現像する際、磁気ブラシの感光ドラムへの接触状
態が現像効率に大きく影響し、磁気ブラシの穂のむらに
対応したドットの欠落等によるがさつき（濃度の細かい
むらの分布）が発生しやすくなる。

【０００７】図１２にこれを示す。図１２で符号Ｐは１
画素を示す。各画素Ｐに、ＰＷＭ法で変調されたレーザ
ビームにより、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
Ｌ１〜Ｌ５のトナー付着領域、すなわち、現像された領
域を示す。図１２においては、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。ドット状潜像
Ｌ５は全く現像されていない。

【０００８】このように、ドット状潜像が現像されてい
ない欠損像が２次元的に分布することにより、低濃度領
域ががさ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、このがさつきが著
しく目立ち、画像品質を低下させていた。

【０００９】本出願人提案の特開平５−３４６７３３号
では、磁気ブラシの穂の密度を高め、すなわち単位面積
あたりの磁気ブラシの本数を多くし、かつトナー濃度を
高めることによって、がさつきの発生を防止し、これま
でになく良好なドットの再現性を得た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、１つの問題が
あることが判明した。それは、現像スリーブと感光ドラ
ム（像担持体）とがこれらの対向部で同方向に移動し、
かつ現像スリーブの移動速度が感光ドラムよりも速い現
像方式では、図１３に示すように、上流側に高濃度部が
存在する低〜中濃度部のその高濃度部との隣接部におい
て、局部的に画像濃度が低下する白抜け現象が発生する
ことである。

【００１１】すなわち、図１４に示すように、現像スリ
ーブ２５の移動速度が感光ドラム３よりも速いことによ
り、感光ドラム３上の高濃度部Ａの現像でトナー含有量
が少なくなった現像スリーブ２５上の２成分現像剤が、
先に現像が終わった感光ドラム３上の低〜中濃度部Ｂに
追いつき、追い越していき、そのとき、現像剤中のキャ
リアが中濃度部Ｂのトナーと接触して、電気的にトナー
を引き付け、掻き取る。このキャリアによる低〜中濃度
部のトナーの引き付け、掻き取りは、多くのトナーが消
費されて、それだけキャリアに富む現像剤ほど顕著にな
り、低〜中低濃度部Ｂの上流側高濃度部Ａとの隣接部に
白抜けを生じる。

【００１２】つまり、低〜中濃度部の上流側高濃度部と
の隣接部における局部的な白抜け現象の発生原因は、現
像スリーブの移動速度が感光ドラムよりも速いことと、
多くのトナーが消費された極端にキャリアに富む現像剤
が現像スリーブ上に生じることであると考えられる。

【００１３】本発明の目的は、現像スリーブ上に担持し
た２成分現像剤の磁気ブラシにより感光ドラム上に形成
したドット分布静電潜像を良好に現像して、白抜けは勿
論のこと、がさつきやトナーかぶりもない高品質な画像
を得ることを可能とした画像形成方法を提供することで
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明にかか
る画像形成方法にて達成される。要約すれば、本発明
は、トナーおよび磁性キャリアを有する現像剤を現像剤
担持体上に担持して、像担持体と対向した現像部に搬送
し、現像部において現像剤担持体内に内包された磁界発
生手段の現像磁極が形成する現像磁界中で、前記現像剤
に磁気ブラシを形成して像担持体に接触させ、現像剤担
持体に振動バイアス電圧の印加下に、像担持体上に画像
信号に対応して形成されたドット分布静電潜像を現像す
る画像形成方法において、前記磁性キャリアの１０００
ガウスの磁界中における磁化の強さσ₁₀₀₀が３０〜１５
０ｅｍｕ／ｃｍ³ であり、そして、前記現像部における
像担持体の移動速度をＶD 、像担持体の移動方向と同方
向を正にとって符号を含めて現像剤担持体の移動速度を
ＶS とし、その差ＶR ＝ＶS −ＶD とＶD の比を 相対周速比ＶR ／ＶD ＝（ＶS −ＶD ）／ＶD と定義したときに、移動速度ＶD とＶS とが、｜ＶD ｜
≦｜ＶS ｜であって、かつ、像担持体の外径が３０ｍｍ
以上のとき ２．０≦｜ＶR ／ＶD ｜≦４．０ 像担持体の外径が３０ｍｍ未満のとき ０≦｜ＶR ／ＶD ｜≦４．０ の関係を満たすことを特徴とする画像形成方法である。

【００１５】本発明によれば、前記現像部における現像
剤担持体と像担持体の移動方向を互に逆することができ
る。また、前記像担持体が電子写真感光体であり、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
調された光束により、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ことができる。

【００１６】本発明において、１画素とは、階調情報の
最小単位を意味しており、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いう。その最小記録
単位に相当する時間長のパルスで駆動した光で露光され
たた部分のみからなる画素は、最高濃度の画素であり、
それよりも短い時間長のパルスで駆動した光で露光され
た部分と、露光されない非露光の部分とからなる画素
は、中間調濃度の画素であり、露光されない非露光部分
のみからなる画素は、最低濃度の（つまり白地の）画素
である。

【００１７】一方、２値記録で擬似階調を形成するディ
ザ法等においては、たとえば２×２の最小記録単位で擬
似階調を出力する場合、４つの最小記録単位の集合を１
画素としている。

【００１８】以下、本発明の画像形成方法を図面により
詳しく説明する。

【００１９】

【発明の実施の形態】

実施例１ 図１は、本発明が適用可能な画像形成装置を示す全体構
成図である。本画像形成装置は、電子写真方式のカラー
プリンタである。

【００２０】このプリンタは、像担持体として矢印方向
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、帯電器４、現像器１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１Ｂ
Ｋを備えた回転現像装置１、転写帯電器１０およびクリ
ーニング手段１２が配設され、感光ドラム３の上方にレ
ーザビームスキャナＬＳが配設されており、これら帯電
器４乃至レーザスキャナＬＳ等により画像形成手段が構
成されている。

【００２１】回転現像装置１の現像器、すなわちマゼン
タ現像器１Ｍ、シアン現像器１Ｃ、イエロー現像器１Ｙ
およびブラック現像器１ＢＫは、トナーとキャリアを含
有する２成分現像剤を収容しており、それぞれトナーと
してマゼンタトナー、シアントナー、イエロートナー、
ブラックトナーを使用している。

【００２２】プリンタには、図示しない原稿読み取り装
置が設置されており、この読み取り装置は、原稿画像を
電気信号に変化するＣＣＤ等の光電変換素子を有してい
る。複写原稿は読み取り装置で読み取られ、読み取り装
置は、原稿のマゼンタ、シアン、イエローおよび白黒画
像情報のそれぞれ対応した画像信号を出力する。レーザ
ビームスキャナＬＳは半導体レーザを内蔵しており、こ
の半導体レーザは、入力された画像信号に対応して制御
され、レーザビームＬを射出する。なお、プリンタは、
原稿のプリントアウトに加えて、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。

【００２３】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に採って簡単に説明す
ると、まず、感光ドラム３は帯電器４により均等に帯電
される。つぎに、マゼンタ画像信号により変調されたレ
ーザビームＬにより走査露光され、感光ドラム３上にド
ット分布静電潜像が形成される。この潜像は予め現像位
置に定置されたマゼンタ現像器１Ｍによって反転現像し
て、マゼンタトナー像として可視化される。

【００２４】一方、カセットＣから取り出して、給紙ガ
イド５ａ、５ｂおよびその間の給紙ローラ６を経由して
供給された紙等の転写材は、転写ドラム９のグリッパ７
により把持され、当接用ローラ８とその対向極により静
電的に転写ドラム９上に巻き付けて担持される。転写ド
ラム９は、感光ドラム３と同期して図示の矢印方向に回
転しており、転写ドラム９上に担持された転写材は感光
ドラム３と対向した転写部に搬送され、そこで上記の感
光ドラム３上のマゼンタトナー像が転写帯電器１０によ
り転写される。転写ドラム９はそのまま回転を継続し、
次に形成される色のトナー像（図１においてはシアント
ナー像）の転写に備えるべく、転写材を転写部に向けて
再び搬送する。

【００２５】マゼンタトナー像の転写が終了した感光ド
ラム３は、クリーニング手段１２により清掃して転写残
りのトナーを除去した後、再び帯電器４によって帯電
し、つぎのシアン画像信号により変調されたレーザビー
ムＬの露光により、感光ドラム３上にドット分布静電潜
像が形成される。この間に現像装置１が回転してシアン
現像器１Ｃが現像位置に定置され、上記の感光ドラム３
上の潜像は、このシアン現像器１Ｃによって反転現像さ
れて、シアントナー像として可視化される。得られたシ
アントナー像は、転写部において転写ドラム３上の転写
材上にマゼンタトナー像の上から重ね合わせて転写され
る。

【００２６】以上のような工程がイエロー、ブラックに
対しても行なわれ、感光ドラム３上へのそれぞれの画像
信号で変調したレーザビームＬの露光によるドット分布
静電潜像の形成、イエロー現像器１Ｙ、ブラック現像器
１ＢＫでの現像によるイエロートナー像、ブラックトナ
ー像の形成、転写材上へのイエロートナー像、ブラック
トナー像の重ね合わせた転写により、転写材上にマゼン
タ、シアン、イエローおよびブラックの４色のトナー像
を重ねたカラー画像が得られる。

【００２７】４色のトナー像の転写が終了すると、転写
材は分離除電帯電器１３、１４により除電し、グリッパ
７による把持を解除して転写ドラム９から分離され、つ
いで定着器（熱圧ローラ定着器）１７に送られる。定着
器１７に送られた転写材は、そこで加熱および加圧して
定着することにより、各色のトナー像の混色および転写
材への固定が行なわれて、フルカラープリント画像とさ
れる。かくして、一連のフルカラーモードのシーケンス
が終了し、定着により得られたフルカラープリント画像
はプリンタの機外に排出される。

【００２８】図２に、図１のプリンタに設置したレーザ
ビームスキャナＬＳを示す。本スキャナは半導体レーザ
素子１０２を備え、この素子１０２はレーザ光発生用の
駆動信号である発光信号の発生器（レーザドライバ回
路）５００に接続され、発光信号発生器５００で発生さ
れた発光信号に応じて明滅する。レーザ素子１０２から
明滅により放射されたレーザビームＬの光束は、コリメ
ータレンズ系１０３にて略平行光にして、回転多面鏡、
すなわちポリゴンミラー１０４に入射される。

【００２９】ポリゴンミラー１０４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
から入射された平行光のレーザビームＬを偏向して、被
走査対象物である感光ドラム３の軸方向と同方向の矢印
Ｃ方向に走査する。このポリゴンミラー１０４の前方に
設けたｆθレンズ群１００が、偏向されたレーザビーム
Ｌを感光ドラム３の表面上にスポット状に結像するとと
もに、その走査速度を感光ドラム３の表面上で等速とす
る。このようなレーザビームＬによる感光ドラム３の走
査露光により、感光ドラム３上にドット分布静電潜像が
形成される。

【００３０】前記各現像器１Ｍ〜１ＢＫ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
位部に付着させる反転現像を行なうので、レーザビーム
Ｌは感光ドラム３のトナーが付着されるべき領域を露光
する。

【００３１】本実施例においては、ＰＷＭ（パルス幅変
調）方式を用いて、最小記録単位を１画素とする多値記
録によってドット分布静電潜像を形成している。これに
ついて説明する。図３はパルス幅変調回路の一例を示す
回路ブロック図、図４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。

【００３２】図３において、符号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ＴＴＬ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、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、
４０６はクロック信号２ｆを発振するクロック発振器、
４０７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信号発生器、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を作成する１
／２分周器である。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。
なお、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。

【００３３】かかる構成の回路動作を図４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２
ｆ、信号ｂは画像クロック信号ｆを示しており、図示の
如く画像信号ｅと関係付けてある。また、三角波信号発
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。さらに、
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。

【００３４】一方、画像信号は００ｈ（白）〜ＦＦｈ
（黒）まで、たとえば２５６階調レベルで変化する（記
号”ｈ”は１６進数表示であることを示している）。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。た
とえば、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。

【００３５】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ＰＷ
Ｍ信号を発生する。このＰＷＭ信号は低濃度画素に対応
するパルス幅ほど狭くなる。そしてＰＷＭ信号は、０Ｖ
または５ＶのＴＴＬレベルに変換されてＰＷＭ信号ｆに
なり、レーザドライバ回路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。

【００３６】なお、図４のビーム効果ｈは各駆動パルス
幅に対応する感光ドラムのレーザビーム露光面積形状を
示す。各ドット分布静電潜像の面積形状もこの露光面積
形状に略対応する。図４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。

【００３７】つぎに、図１の回転現像装置１に設置され
た現像器１Ｍ〜１ＢＫは同一構成をとっており、図５に
示すような現像器構成とされている。

【００３８】本現像器は現像容器１８を備え、現像容器
１８の内部は、隔壁１９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、撹拌室Ｒ２の上
方にはトナー貯蔵室Ｒ３が形成されている。現像室Ｒ１
の感光ドラム１と対向した開口部内には、現像スリーブ
２５が設置され、現像室Ｒ１内の下方には、現像スリー
ブ２５の長手方向に沿った搬送スクリュー２３が設置さ
れている。撹拌室Ｒ２内の下方には、同様な搬送スクリ
ュー２４が設置される。

【００３９】上記の現像室Ｒ１内には、トナーと磁性キ
ャリアを混合した２成分現像剤２２が収容され、撹拌室
Ｒ２内には、現像によりトナーが消費された現像剤が収
容されている。またトナー貯蔵室Ｒ３内には補給用トナ
ー（非磁性トナー）２０が収容され、トナー貯蔵室Ｒ３
の下部には補給口図１１が設けられている。隔壁１９に
は図面の手前側と奥側に開口が設けられている。

【００４０】現像室Ｒ１内に収容された現像剤２２は、
搬送スクリュー２３の回転により撹拌されながら、現像
スリーブ２５の長手方向に沿って搬送され、その搬送途
上で一部の現像剤が現像スリーブ２５上に担持される。
残りの現像剤は、現像スリーブ２５から剥ぎ取られた現
像に使用した現像剤とともに、隔壁１９の開口の１つか
ら撹拌室Ｒ２内に入る。撹拌室Ｒ２内には、現像で消費
されたトナーに見合った量で補給用トナー２０が、補給
口図１１を経て撹拌室Ｒ２内に適時、落下補給される。
撹拌室Ｒ２内に入った現像剤は、搬送スクリュー２４の
回転により補給されたトナーと撹拌されながら、上記と
逆方向に搬送され、隔壁１９の開口の他の１つから現像
室Ｒ１内に戻される。現像剤中のトナーは、スクリュー
２３、２４による現像剤の撹拌により磁性キャリアと摩
擦して、現像に適した極性に帯電する。

【００４１】現像室Ｒ１の開口部に設置された現像スリ
ーブ２５は、アルミニウムや非磁性ステンレス鋼等の非
磁性円筒体（たとえば外径３２ｍｍ。なお、感光ドラム
３の外径は８０ｍｍ）からなり、この現像スリーブ２５
は、感光ドラム３と対向した現像部２６において、矢印
ａ方向に回転する感光ドラム３と同方向に移動するよう
に、矢印ｂの向きに回転駆動される。現像スリーブ２５
と感光ドラム３との最小間隙（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。

【００４２】現像スリーブ２５内には磁石２９が固定配
置され、この磁石２９は、現像スリーブ２５の回転と逆
方向に、Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２およびＮ３の５つの磁
極を有している。現像室Ｒ１内の２成分現像剤２２は、
磁石２９の磁極Ｎ２の磁力により現像スリーブ２５上に
担持され、現像スリーブ２５の回転により現像部２６に
向けて搬送される。その搬送途上、現像スリーブ２５上
のトナーは、現像スリーブ２５の上方に近接設置した規
制ブレード２８および磁石２９の対向磁極Ｓ２により規
制されて、所定層厚のトナー層にコーティングされる。
現像部２６に搬送される現像剤の量は、現像部において
磁石２９の現像磁極Ｓ１の現像磁界により、現像スリー
ブ２５の表面に現像剤の磁気ブラシを、前記最小間隙の
１．２〜１．３倍の高さに形成しうるような量であるこ
とが好ましい。

【００４３】現像部２６に搬送された現像剤は、現像磁
極Ｓ１による現像磁界中で磁気ブラシを形成し、その磁
気ブラシが感光ドラム３に接触し、磁気ブラシ中のトナ
ーが感光ドラム３上のドット分布静電潜像に転移して、
潜像を現像する。現像磁極Ｓ１による現像磁界の現像ス
リーブ２５表面上での強さ（現像スリーブ表面での法線
方向の磁束密度）は、そのピーク値（ピーク強度）が５
００〜２０００ガウスであることが好適である。

【００４４】現像時、現像スリーブ２５には感光ドラム
３との間に、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、この振
動バイアス電圧の最大値と最小値の間に位置している。
振動バイアス電圧の最大値と最小の差（ピーク間電圧）
は１〜５ｋＶが好ましく、また周波数は１〜１０ｋＨｚ
が好ましい。振動バイアス電圧の波形は、矩形波、サイ
ン波、三画波などが使用できる。

【００４５】上記の振動バイアス電圧の印加によって、
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。この交番電界中で現像スリーブ２５上の現像剤の磁
気ブラは、トナーとキャリアが激しく振動し、トナーが
現像スリーブおよびキャリアへの静電拘束力を振り切っ
て、感光ドラム３上の潜像に対応して転移、付着して、
潜像が効率的に現像される。磁気ブラシ中のトナーは、
磁性キャリアの穂（ブラシ）に付着したり、現像スリー
ブ２５の表面に付着しているが、いずれのトナーも潜像
の露光部に転移可能である。

【００４６】現像を終えた現像剤は、現像スリーブ２５
の回転により現像部２６を通過して現像容器２８内に戻
され、磁石２９の同極の磁極Ｎ３、Ｎ２の反撥磁界によ
り現像スリーブ２５上から剥ぎ取られ、現像室Ｒ１内に
落下、回収される。回収された現像剤は、現像室Ｒ１内
の搬送スクリュー２３により搬送される。

【００４７】現像剤のトナーとしては、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トナーが使用
でき、その体積平均粒径は５〜１５μｍの範囲が好適で
ある。トナーの体積平均粒径は、たとえば下記の測定法
で測定した。

【００４８】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、個数平均分布、体積平均
分布を出力するインターフェース（日科機製）およびＣ
Ｘ−ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続し
た。電解液として、試薬１級の塩化ナトリウムを用い、
１％ＮａＣｌ水溶液を調製した。

【００４９】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、さらにトナーの測定試
料を０．５〜５０ｍｇ加えて懸濁する。そして試料を懸
濁した電解液を超音波分散器で約１〜３分間分散処理を
行なってから、上記のコールカウンターにより１００μ
ｍのアパチャーを用いて、２〜４０μｍの粒子の粒度分
布を測定し、それからトナーの体積分布を求める。この
体積分布により試料の体積平均粒径が得られる。

【００５０】一方、現像剤の磁性キャリアとしては、磁
性体粒子の表面に極めて薄く樹脂コーティングを施した
もの等が好適に使用でき、平均粒径は５〜７０μｍが好
ましい。このキャリアの平均粒径は水平方向最大弦長で
示しており、測定法は顕微鏡法によった。キャリア３０
０個以上をランダムに選んで、その径を実測して算術平
均することによりキャリアの平均粒径が得られる。

【００５１】上記構成の現像装置を用いて検討したとこ
ろ、前記のがさつきをなくすためには、現像スリーブ２
５上の現像剤に形成される磁気ブラシの穂の密度（単位
面積当たりの磁気ブラシの本数）を、現像部において高
くする必要があることがわかった。また、磁気ブラシの
密度を高めるためには、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であることがわか
った。

【００５２】なお、磁性キャリアの磁気特性は、理研電
子（株）の直流磁化Ｂ−Ｈ特性自動記録装置ＢＨＨ−５
０型を使用して測定することができる。この測定の際、
内径６．５ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状の容器にキャリ
アを２ｋｇｆ程度の荷重をかけて充填し、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。

【００５３】本実施例では、現像磁極Ｓ１として、現像
スリーブ表面での現像磁界の法線方向の磁束密度のピー
ク値が１０００ガウスのものを使用したので、まず、現
像磁界（磁気力）のピーク値が１０００ガウスの場合の
磁性キャリアの磁化の値と、現像部での磁気ブラシの密
度の関係を調べたところ、図６のようになった。

【００５４】図６を見てもわかるように、現像磁界の磁
束密度ピーク値での磁性キャリアの磁化の値と磁気ブラ
シの穂の密度の関係は、反比例の関係になっている。す
なわち、磁気ブラシの穂の密度をα（本／ｍｍ² ）、１
０００ガウスの磁気力におけるキャリアの磁化の強さを
σ₁₀₀₀（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）とすると、α×σ₁₀₀₀＝６０
０という関係になっている。つまり、σ₁₀₀₀が小さくな
ればなるほど、磁気ブラシの穂の密度は密になる。

【００５５】現像剤のトナー粒径、キャリア粒径、トナ
ー濃度および現像部でのキャリアの磁化の強さを変化さ
せて現像に使用し、画像形成して、画質を調べる実験を
行なった。画像の記録密度は、副走査方向（感光ドラム
移動方向）に２００ｄｐｉ、主走査方向（ビーム走査方
向）に４００ｄｐｉとした。結果を表１に示す。

【００５６】表１において、画質の記号の意味は次の通
りである： Ａ：「がさつき」がなく、非常に滑らか Ｂ：「がさつき」がなく、さらに滑らか Ｃ：「がさつき」が目立たなく、滑らか Ｄ：「がさつき」が目立つ Ｅ：「がさつき」が非常に目立つ

【００５７】

【表１】

【００５８】表１に示されるように、キャリアのσ₁₀₀₀
の値が７５ｅｍｕ／ｃｍ³ 以下で、磁気ブラシの穂の密
度αが８本／ｍｍ² 以上の場合、画像の記録密度が高い
場合にも、画像のがさつが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。

【００５９】図７は、空間周波数ν（ｌｉｎｅ／ｍｍ）
と認識可能なレベル数Ｌ（濃度差）との関係を示す図
で、 Ｌ＝１０³ ｅｘｐ（−０．７２ν）・[１−ｅｘｐ（−
０．５２ν）］＋１ と表わせる。

【００６０】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触れ幅は約
０．０２程度であり、図７から、空間周波数νが約２．
７８（ｌｉｎｅ／ｍｍ² ）よりも高い場合には、上記程
度の濃度変動は人間の目では認識できなくなる。つま
り、磁気ブラシの穂の密度が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。従って、穂の密度が１ｍｍ² あたり８
本以上あれば、記録密度が高い画像の場合にも、がさつ
きがほとんど目立たなかった。

【００６１】一方、現像磁界のピーク値でのキャリアの
磁化の強さσ₁₀₀₀が３０（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）より小さい
と、現像スリーブによる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、σ₁₀₀₀が３０（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）以上であること
が好ましい。

【００６２】以上は、現像磁界のピーク値が１０００ガ
ウスの場合であるが、ピーク値ｄが１０００ガウス以外
の場合においても、結果は同様であった。すなわち、図
８に、ｄ＝５００、８００、１５００、２０００ガウス
の場合の磁化の強さσd （ｅｍｕ／ｃｍ³ ）と磁気ブラ
シの穂の密度α（本／ｍｍ² ）の関係を示すが、いずれ
のσd でも、σd ×α＝６００という関係を満たしてい
る。

【００６３】また、現像磁界のピーク値ｄが５００、８
００、１５００、２０００ガウスのいずれの場合も、磁
気ブラシの穂の密度α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
αが１０本／ｍｍ² 以上となるのは、σd が６０ｅｍｕ
／ｃｍ³ 以下の場合であった。

【００６４】従って、磁気ブラシの穂の密度、およびド
ット分布潜像を現像した画像のがさつきの防止性は、現
像磁界のピーク強度ｄに依存するのではなく、ピーク強
度ｄ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わかる。

【００６５】なお、磁性キャリアはフェライトからな
り、かつ、周期律表の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種以上
含有している。本発明では、たとえばＮｉ−Ｚｎ系、Ｌ
ｉ系、Ｌｉ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｃｕ系フェライトを用いる
ことができる。強さｄの磁界中における磁性キャリアの
磁化の強さσd （ｅｍｕ／ｃｍ³ ）は、たとえば組成を
調節することによって適宜調整できる。勿論、キャリア
の材質は上記に限られない。

【００６６】また、本発明は、ディザ法により階調を表
現する画像にも適用できる。

【００６７】次に、白抜けは、前述したように、現像剤
担持体の移動速度が像担持体よりも速いことにより、像
担持体上の高濃度部の現像でトナー含有量が少なくなっ
た現像剤担持体上の２成分現像剤が、先に現像が終わっ
た像担持体上の中濃度部に追いつき、追い越していくと
き、現像剤中のキャリアが中濃度部のトナーと接触し
て、電気的にトナーを引き付け、掻き取る現象であるか
ら、現像スリーブ２５の移動速度（従って、磁気ブラシ
の移動速度）と感光ドラム３の移動速度の比（周速比）
にも依存する。現像部における感光ドラム３の移動方向
と同方向を正にとり符号を含めて、感光ドラム３の移動
速度をＶD 、現像スリーブ２５の移動速度をＶS とし、
その差ＶR ＝ＶS −ＶD とＶD の比を 相対周速比ＶR ／ＶD ＝（ＶS −ＶD ）／ＶD とする。

【００６８】本実施例では、現像スリーブ２５の移動方
向は、上述したように、現像部２６において感光ドラム
３と同方向（順方向）である。この現像スリーブ２５の
移動速度ＶS ＝４８０ｍｍ／秒、感光ドラム３の移動速
度ＶD ＝１６０ｍｍ／秒とすると、このときの相対周速
比は、 ＶR ／ＶD ＝（４８０−１６０）／１６０＝２．０ である。

【００６９】磁性キャリアの磁化の強さσ₁₀₀₀、現像ス
リーブと感光ドラムの相対周速比ＶR ／ＶD を変えた条
件で現像して、画像形成を行ない、得られる画像の白抜
けおよびトナーかぶりを調べる実験を行なった。トナー
かぶりを調べたのは、σ₁₀₀₀の値が大きいキャリアを用
いた場合や、現像スリーブと感光ドラムの相対速度が大
きすぎる場合、感光ドラムへの磁気ブラシの押し付け圧
力が増して、白地部へのトナー付着、つまり、トナーか
ぶりが生じるからである。画像の記録密度は、副走査方
向、主走査方向とも、４００ｄｐｉとした。結果を表２
に示す。

【００７０】

【表２】

【００７１】表２において、白抜けの欄の記号の意味は
次の通りである： Ａ：「白抜け」がない Ｂ：「白抜け」が目立たない Ｃ：「白抜け」が目立つ Ｄ：「白抜け」が非常に目立つ

【００７２】トナーかぶりの欄の記号の意味は次の通り
である： Ａ：「トナーかぶり」がない Ｂ：「トナーかぶり」が目立たない Ｃ：「トナーかぶり」が目立つ Ｄ：「トナーかぶり」が非常に目立つ

【００７３】表２に示されるように、σ₁₀₀₀の値の小さ
いキャリアを用い、相対周速比ＶR／ＶD を１、２と大
きくして行くことにより、白抜けのない画像を実現する
ことができ、ＶR ／ＶD を２→１と小さくすると、トナ
ーかぶりのない画像を実現できる。従って、相対周速比
ＶR ／ＶD をしかるべき値にすれば、白抜け、トナーか
ぶりを共に所望のレベルに小さくした画像に調節するこ
とができる。

【００７４】実施例２ 前記の表２によれば、σ₁₀₀₀の値の小さいキャリアを用
い、相対周速比ＶR ／ＶD を１、２と大きくして行くこ
とにより、白抜けやトナーかぶりのない画像を実現する
ことができるわかった。そこで、相対周速比を２よりも
さらに大きくすることが考えられるが、そのために、現
像スリーブ２５の移動速度ＶS を速くすることは、機械
的な負荷の増大および現像剤の劣化を引き起こし、問題
がある。

【００７５】そこで、本実施例では、図９に示す現像器
の如く、現像部２６において感光ドラム３のａ方向の回
転に対し、現像スリーブ２５の回転を逆にｂ方向のカウ
ンター方向とした。図９に示した現像器の構成は、現像
スリーブ２５の回転方向が図５の場合と逆になることか
ら、規制ブレード２８が現像スリーブ２５の下側に設け
られる等を除けば、図５の現像器と基本的に同じであ
る。図９において、図５に付した符号と同一の符号は同
一の部材を示す。

【００７６】従って、本実施例によれば、たとえば現像
スリーブ２５の移動速度ＶS ＝−２８０ｍｍ／秒、感光
ドラム３の移動速度ＶD ＝１６０ｍｍ／秒とすると、相
対周速比ＶR ／ＶD ＝（ＶS −ＶD ）／ＶD は、 ＶR ／ＶD ＝（−２８０−１６０）／１６０＝−２．７
５ となる。

【００７７】本実施例において、現像スリーブ２５の回
転方向をカウンター方向にした以外は、表２のときと同
様な条件で現像し、画像形成を行なって、画像の白抜け
およびトナーかぶりを調べる実験を行なった。その結果
を表３に示す。

【００７８】

【表３】

【００７９】本実施例のように、現像スリーブ２５を感
光ドラム３に対しカウンター方向の回転とすると、図１
０に示されるように、感光ドラム３に対し現像部の下流
方向から、現像スリーブ２５により新しい現像剤が運ば
れて来るので、感光ドラム３上の現像部の下流部に至っ
た現像後の低〜低濃度部Ｂは、その上流側の高濃度部Ａ
との隣接部が現像剤のキャリアによって掻き取られるこ
とがなく、白抜けが発生しずらい。

【００８０】表２および表３の結果を合わせて考える
と、σ₁₀₀₀の値の小さいキャリアを用い、感光ドラム３
に対する現像スリーブ２５の回転を順方向またはカウン
ター方向とし、そして、そのいずれの場合にも、相対周
速比の絶対値｜ＶR ／ＶD ｜をしかるべき値にすれば、
ハーフトーン濃度領域においてがさつきがなく、しか
も、白抜けおよびトナーかぶりのない高画質な画像を達
成できる。

【００８１】実施例３ 実施例１、２の結果などから、感光ドラム３の移動に対
して現像スリーブ２５を適度な大きさの速度差で相対移
動すると、現像スリーブ２５上の単位面積当たりの現像
剤におけるトナー消費量を少なくして、現像剤中のキャ
リアが現像後の感光ドラム３上のトナーを掻き取らない
条件が成立することが、白抜けがなくなる理由であると
考えられる。

【００８２】そこで、現像時間、または現像スリーブ２
５上の現像剤の磁気ブラシが感光ドラム３に接触する現
像ニップを変えた条件で現像して、画像形成を行なっ
た。現像ニップの変更を条件の１つとしたのは、他の条
件が同じ場合、たとえば現像ニップを大きくすると、現
像スリーブ上の単位面積あたりの現像剤のトナー消費量
は大きくなるからである。

【００８３】実施例１、２では、感光ドラム３の外径は
８０ｍｍ、現像スリー２５の外径は３２ｍｍであるが、
本実施例３においては、感光ドラム３の外径は１８０ｍ
ｍに変えた。その他の条件は、実施例１および２と基本
的に同じである。現像スリーブ２５の回転が順方向の場
合の結果を表４に、カウンター方向の場合の結果を表５
に示す。

【００８４】

【表４】

【００８５】

【表５】

【００８６】表４に示されるように、現像スリーブ回転
が順方向の場合は、白抜け防止が実施例１（表２）に比
べてやや劣った。現像スリーブ回転がカウンター方向の
場合は、表５に示されるように、白抜けおよびトナーか
ぶりの防止とも、実施例２（表３）と同様な効果を奏し
た。

【００８７】上記の結果から、感光ドラム３の外径を大
きくすると現像ニップが大きくなるので、現像スリーブ
２５の回転が相対周速比を十分にとりにくい順方向の場
合、感光ドラム外径の増大とともに、白抜けが徐々に悪
化して行く傾向があることがわかった。従って、現像ス
リーブ順方向回転の場合、感光ドラム外径が小さい方が
よいと考えられる。

【００８８】そこで、感光ドラム外径がどのくらい小さ
いと良いかを調べるために、感光ドラム外径を小さくし
て行くと白抜けがどうなるかを実験した。その結果を表
６〜９に示す。

【００８９】

【表６】

【００９０】

【表７】

【００９１】

【表８】

【００９２】

【表９】

【００９３】表６〜９に示されるように、感光ドラム３
の外径を小さくして行くと、白抜け防止効果が大きくな
り、特に感光ドラム３の外径が３０ｍｍ以下では、相対
周速比が小さくても全く問題がないことがわかった。

【００９４】以上から、本発明では、｜ＶD ｜≦｜ＶS
｜とし、かつ、感光ドラム３の外径が３０ｍｍ以上のと
き、２．０≦｜ＶR ／ＶD ｜≦４．０を満たし、感光ド
ラム３の外径が３０ｍｍ未満のとき、０≦｜ＶR ／ＶD
｜≦４．０を満たすように規定した。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
方法では、１０００ガウスの磁界中での磁化の強さσ
₁₀₀₀が３０〜１５０ｅｍｕ／ｃｍ³ の磁性キャリアを用
いた現像剤を使用し、そして、現像部における感光ドラ
ムの移動速度ＶD 、現像スリーブの移動速度ＶS が｜Ｖ
D ｜≦｜ＶS ｜であって、その差ＶR ＝ＶS −ＶD とＶ
Dの比の相対周速比ＶR ／ＶD ＝（ＶS −ＶD ）／ＶD
が、感光ドラムの外径が３０ｍｍ以上のとき：２．０≦
｜ＶR ／ＶD ｜≦４．０、感光ドラムの外径が３０ｍｍ
未満のとき：０≦｜ＶR ／ＶD ｜≦４．０の関係を満た
すようにした。従って、現像スリーブ上に担持した現像
剤の磁気ブラシにより感光ドラム上に形成したドット分
布静電潜像を良好に現像して、白抜けは勿論のこと、が
さつきやトナーかぶりもない高品質な画像を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用可能な画像形成装置を示す全体構
成図である。

【図２】本発明に利用できるレーザビームスキャナを示
す説明図である。

【図３】ＰＷＭ用回路の説明図である。

【図４】ＰＷＭ法の信号波形を示す説明図である。

【図５】本発明に使用できる回転現像装置における現像
器を示す構成図である。

【図６】磁性キャリアの磁化の強さσ₁₀₀₀と穂の密度の
関係を示す図である。

【図７】人間の視力限界の説明図である。

【図８】磁性キャリアの磁化の強さσd と穂の密度の関
係を示す図である。

【図９】本発明で使用することができる現像器の他の例
を示す構成図である。

【図１０】図９の現像器による現像時の現像部の様子を
示す説明図である。

【図１１】ドット分布静電潜像の電位を示す説明図であ
る。

【図１２】ドット分布静電潜像の現像像を示す説明図で
ある。

【図１３】従来の画像形成方法で生じていた画像の白抜
けを示す説明図である。

【図１４】図１３の白抜けが生じるときの現像器の現像
時の現像部の様子を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 回転現像装置 １Ｍ〜１ＢＫ 現像器 ３ 感光ドラム １８ 現像容器 ２２ ２成分現像剤 ２５ 現像スリーブ ２６ 現像部 ２８ 規制ブレード ２９ 磁石

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーおよび磁性キャリアを有する現像
   剤を現像剤担持体上に担持して、像担持体と対向した現
   像部に搬送し、現像部において現像剤担持体内に内包さ
   れた磁界発生手段の現像磁極が形成する現像磁界中で、
   前記現像剤に磁気ブラシを形成して像担持体に接触さ
   せ、現像剤担持体に振動バイアス電圧の印加下に、像担
   持体上に画像信号に対応して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おいて、 前記磁性キャリアの１０００ガウスの磁界中における磁
   化の強さσ₁₀₀₀が３０〜１５０ｅｍｕ／ｃｍ³ であり、
   そして、前記現像部における像担持体の移動速度をＶD
   、像担持体の移動方向と同方向を正にとって符号を含
   めて現像剤担持体の移動速度をＶS とし、その差ＶR ＝
   ＶS −ＶD とＶD の比を 相対周速比ＶR ／ＶD ＝（ＶS −ＶD ）／ＶD と定義したときに、移動速度ＶD とＶS とが、 ｜ＶD ｜≦｜ＶS ｜であって、かつ、 像担持体の外径が３０ｍｍ以上のとき ２．０≦｜ＶR ／ＶD ｜≦４．０ 像担持体の外径が３０ｍｍ未満のとき ０≦｜ＶR ／ＶD ｜≦４．０ の関係を満たすことを特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】 前記現像部における現像剤担持体と像担
   持体の移動方向が互に逆である請求項１の画像形成方
   法。
3. 【請求項３】 前記像担持体が電子写真感光体であり、
   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
   り変調された光束により、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または２の画像形
   成方法。