JP3976937B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用してカラー画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
カラー画像を形成する画像形成装置としては、例えば転写ドラム(転写フィルム)上に保持された紙などの転写材に、像担持体である感光ドラム上に形成される各色のトナー像を順次重ね合わせて転写することによりカラー画像を形成する画像形成装置が実用化されている。
【0003】
このような画像形成装置では、入力される画像信号に基づいて感光ドラム上に形成された静電潜像を第1色目のトナー(例えばシアン)によって現像してトナー像を形成し、このトナー像を転写ドラム(転写フィルム)上に保持された紙などの転写材に転写する。この転写工程を他の3色、即ちマゼンタ、イエロー、ブラックの各色のトナーについても同様に行い、転写材上に4色のトナー像を順次重ねて転写することによってカラー画像を得ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したようなカラー画像形成装置が例えばカラー複写機の場合、文字原稿等ではあまり発生しないが、写真原稿等の濃度の薄いハーフトーンのある原稿では、複写によって形成されるカラー画像に細やかな濃度ムラが生じ易い。一般にこの濃度ムラは「ガサツキ」と言われている。
【0005】
上記濃度ムラは、視覚的にシアン、マゼンタ、イエローの各色のうち、シアン、マゼンタが特に目立ち易い。
【0006】
このような現象は、電子写真方式の画像形成装置に特徴的な現象であるが、図8に示すように、理想的複写線に対して実際の複写線Aでは、複写濃度(複写反射濃度)は低濃度領域で原稿濃度(原稿反射濃度)よりも濃度は低く、原稿濃度の中濃度辺りから急激に複写濃度が増加し、速やかに最大濃度に到達するという特徴を示す。
【0007】
これは、1成分現像剤であればトナーと現像スリーブ間、2成分現像剤であれば、トナーとキャリア間の付着力(主としてトナーの現像剤担持体への鏡映力)が強力である一方でトナーの帯電量分布が不均一なため、現像バイアスでこれらを引き剥がし、感光ドラムへ飛翔させようとする時、ある場所のトナーは飛翔しやすく、また、他の場所のトナーは飛翔しにくい、といったことが起こり、上述した濃度ムラが発生してしまう。
【0008】
更に、本発明者の検討によれば、上記濃度ムラの現象をより際立たせているのが、トナー1個の持つ「濃度」が大きい事であることが分かってきた。即ち、ハーフトーン領域ではベタ部より、圧倒的に現像されるトナー量が少ない。
【0009】
例えば、ある濃度を出すために必要とする色素の量を10とする。濃いトナー1個のもつ色素の量を7とする。淡いトナー1個のもつ色素の量を半分程度の3とする。すると、上述したトナーの帯電量分布の問題がないとしても、濃いトナーでは、濃度を14か7にしかできないので、目標値10に対する濃度差のために必然的に濃度ムラが生じる度合いが大きいが、淡いトナーでは12か9となるので、その濃度差を縮めることができ、濃度ムラも減らせられる。
【0010】
即ち、トナー1個の「濃度」が小さかったら、上述したように急激にトナーの付着量が増えても、ハーフトーン領域の濃度ムラ(ガサツキ)は目立たなくなるはずである。しかしながら、トナー1個の「濃度」が小さかったら、最大反射濃度(図8参照)が低下してしまうという不具合が発生する。
【0011】
また、本発明者の検討によれば、感光ドラム上の現像直後のハーフトーン領域のドットトナー像を観察してみたところ、初期的には平均トナー粒径(6μm)よりも1〜2μm小さいトナーが集まって、そのドットトナー像を形成していることが分かった。
【0012】
即ち、低濃度領域のトナー粒径は、全体を形成するトナーの平均粒径よりも小さめということである。これは、小さいトナーは単位重量当たりの電荷量(トリボ)が大きく、運動性能が良いため、現像時に微小なドットが形成する静電潜像と現像バイアスで発生する電界に十分追従できるからである。
【0013】
一方、濃い濃度を必要とする部分には低く(現像するトナーのトリボが低ければ低い程、同じ静電潜像なら多くのトナーが現像される)、大きめのトナー(より多くの色素を含む)が付着するのが良い。
【0014】
そこで本発明は、薄いハーフトーン画像等の場合でも、濃度ムラ(ガサツキ)の発生を抑えて高画質な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のトナー像を像担持体上に現像する各色の現像手段を備え、シアンの現像手段には、第1シアントナーと、最大反射濃度が前記第1シアントナーより小さいシアン色の第2シアントナーとが混ぜられており、マゼンタの現像手段には、第1マゼンタトナーと、最大反射濃度が前記第1マゼンタトナーより小さいマゼンタ色の第2マゼンタトナーとが混ぜられており、前記第2シアントナーの平均粒径が、前記第1シアントナーの平均粒径よりも2μm以上小さく、前記第2マゼンタトナーの平均粒径が、前記第1マゼンタトナーの各平均粒径よりも2μm以上小さく、前記像担持体上に形成された反射濃度測定用トナー像の反射濃度を測定する反射濃度測定手段を有し、前記反射濃度測定手段で測定された反射濃度情報の増加に基づいて、前記第2シアントナー、前記第2マゼンタトナーを、それぞれシアンの現像手段、マゼンタの現像手段に補給する。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【0018】
〈実施の形態1〉
図1は、本発明の実施の形態1に係る画像形成装置(本実施の形態では、転写ドラムを備えたフルカラーの複写機)を示す概略構成図である。
【0019】
図1において、Aはプリンタ部、Bはこのプリンタ部Aの上に搭載した画像読み取り部(イメージスキャナ)である。
【0020】
画像読み取り部Bにおいて、20は固定の原稿台ガラスであり、この原稿台ガラス20の上面に原稿Gを複写すべき面を下側にして載置し、その上に不図示の原稿板を被せてセットする。21は原稿照射用ランプ21a、短焦点レンズアレイ21b、CCDセンサー21c等を配置した画像読み取りユニットである。
【0021】
この画像読み取りユニット21は、不図示のコピーボタンが押されることで、原稿台ガラス20の下側においてこの原稿台ガラス20の左辺側のホームポジションから右辺側にガラス下面に沿って往動駆動され、所定の往復終点に達すると復動駆動されて始めのホームポジションに戻される。
【0022】
画像読み取りユニット21の往動駆動過程において、原稿台ガラス20上の載置セット原稿Gの下向き画像面が原稿照射用ランプ21aにより左辺側から右辺側にかけて順次照明走査され、その照明走査光の原稿面反射光が短焦点レンズアレイ21bによってCCDセンサー21cに結像入射する。
【0023】
CCDセンサー21cは、不図示の受光部、転送部、出力部より構成されており、受光部において光信号が電荷信号に変えられて、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を周知の画像処理によりデジタル信号に変換してプリンタ部Aに出力する。即ち、画像読み取り部Bにより原稿Gの画像情報が時系列電気デジタル画素信号(画像信号)として光電読み取りされる。
【0024】
一方、プリンタ部Aにおいて、像担持体としての感光ドラム1の周囲には、一次帯電器2、現像装置4、転写ドラム5、クリーニング装置6、前露光ランプ7等が設置されている。また、転写ドラム5の転写材搬送方向下流側には定着装置9が設置され、プリンタ部Aの上部にはレーザビーム走査露光方式の露光装置(レーザ走査装置)3が設置されている。
【0025】
感光ドラム1は、本実施の形態では負帯電の有機感光体で、アルミニウム等の導電性のドラム基体(不図示)上に光電層を有しており、所定のプロセススピードで矢印方向(反時計方向)に回転駆動され、一次帯電器2により、本実施の形態では負極性の一様な帯電処理を受ける。
【0026】
露光装置3は、画像読み取りユニット21から入力される画像信号に基づいて感光ドラム1表面をレーザ走査露光Lして、静電潜像を形成する。
【0027】
図2は、露光装置3を示す概略構成図である。この露光装置3により感光ドラム1表面をレーザ走査露光Lする場合には、先ず画像読み取りユニット21から入力された画像信号に基づき発光信号発生器24により、固体レーザ素子25を所定タイミングで明減(ON/OFF)させる。そして、固体レーザ素子25から放射された光信号であるレーザ光を、コリメーターレンズ系26によりほぼ平行な光束に変換し、更に、矢印c方向に高速回転する回転多面鏡22により感光ドラム1を矢印d方向(長手方向)に走査することによって、fθレンズ群23、反射ミラー27(図1参照)により感光ドラム1表面にレーザスポットが結像される。このようなレーザ走査により感光ドラム1表面には走査分の露光分布が形成され、更に、各走査毎に感光ドラム1表面に対して垂直に所定量だけスクロールさせれば、感光ドラム1表面に画像信号に応じた露光分布が得られる。
【0028】
即ち、感光ドラム1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素子25の光を高速で回転する回転多面鏡22によって走査することにより、感光ドラム1表面には走査露光パターンに対応した各色の静電潜像が順次形成されていく。本実施の形態では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4色である。
【0029】
現像装置4は、図3に示すように、シアントナーを収納したシアン現像器4C、マゼンタトナーを収納したマゼンタ現像器4M、イエロートナーを収納したイエロー現像器4Y、ブラックトナーを収納したブラック現像器4Kが回転自在な回転体4Aに支持されており、感光ドラム1上に形成される静電潜像を現像して可視像化(顕像化)する。本実施の形態では、シアン現像器4C、マゼンタ現像器4M、イエロー現像器4Y、ブラック現像器4Kによって、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、K(ブラック)の順で現像される。
【0030】
また、本実施の形態では、トナーとして、シアン現像器4Cにはシアントナーに同色の最大反射濃度が前記シアントナーより小さいシアントナー(以下、C’トナーという)を混ぜ加え、マゼンタ現像器4Mにはマゼンタトナーに同色の最大反射濃度が前記マゼンタトナーより小さいマゼンタトナー(以下、M’トナーという)を混ぜ加えたものを使用した。
【0031】
前記シアン現像器4C、マゼンタ現像器4M、イエロー現像器4Y、ブラック現像器4Kとして、本実施の形態では、図4に示すような2成分現像器を用いた。
【0032】
この2成分現像器は、矢印e方向に回転駆動される現像スリーブ30を備えており、現像スリーブ30内にはマグネットローラ31が固定配置されている。現像容器32には、現像剤Tを現像スリーブ30表面に薄層形成するための規制ブレード33が設置されている。
【0033】
また、現像剤容器32の内部は、隔壁36によって現像室(第1室)Rlと攪拌室(第2室)R2とに区画され、攪拌室R2の上方には、トナーホッパー34が配置されている。現像室Rlと攪拌室R2には、それぞれ搬送スクリュー37、38が設置されている。なお、トナーホッパー34には補給口35が設けられており、トナー補給時、トナーtが該補給口35を経て攪拌室R2内に落下補給される。
【0034】
一方、現像室Rl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Tが収容されている。
【0035】
トナーt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物が使用でき、トナーtの体積平均粒径は6μmである。
【0036】
トナーtの体積平均粒径は、例えば下記の測定法で測定することができる。
【0037】
測定装置としては、例えばコールターカウンター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イス(日科機製)及びCX−iパーソナルコンピュータ(キヤノン製)を接続し、電解液は一級塩化ナトリウムを用いて、1%NaCl水溶液を調整する。
【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、更に測定試料0.5〜50mgを加える。この試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、測定装置(コールターカウンター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。これら求めた体積分布により、サンプルの体積平均粒径が得られる。
【0039】
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。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実施の形態のキャリア粒径とした。
【0040】
また、現像室Rl内の現像剤Tは、搬送スクリュー37の回転駆動によって現像スリーブ30の長手方向に向けて搬送される。攪拌室R2内の現像剤Tは、搬送スクリュー38の回転駆動によって現像スリーブ30の長手方向に向けて搬送される。搬送スクリュー38による現像剤搬送方向は、搬送スクリュー37によるそれとは反対方向である。
【0041】
隔壁36には、紙面と垂直方向である手前側と奥側に開口部(不図示)がそれぞれ設けられており、搬送スクリュー37で搬送された現像剤Tがこの開口部の1つから搬送スクリュー38に受渡され、搬送スクリュー38で搬送された現像剤Tが上記開口部の他の1つから搬送スクリュー36に受渡される。トナーは磁性粒子との摩擦で、静電潜像を現像するための極性に帯電する。
【0042】
アルミニウムや非磁性ステンレス銅等の非磁性材からなる現像スリーブ30は、現像剤容器32の感光ドラム1に近接する部位に設けた開口部に設けられており、矢印e方向(反時計方向)に回転してトナー及びキャリアの混合された現像剤Tを現像部Cに担持搬送する。現像スリーブ30に担持された現像剤Tの磁気ブラシは現像部Cで矢印a方向(時計方向)に回転する感光ドラム1に接触し、静電潜像はこの現像部Cで現像される。
【0043】
現像スリーブ30には、電源(不図示)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。静電潜像の暗部電位(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C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、トナーとキャリアは激しく振動し、トナーが現像スリーブ30及びキャリアへの静電的拘束を振り切って静電潜像に対応して感光ドラム1表面に付着する。
【0044】
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1〜10KHz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。
【0045】
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うえで好ましい。また、現像スリーブ30と感光ドラム1の最小間隙(この最小間隙位置は現像部C内にある)は0.2〜1mmであることが好適である。
【0046】
また、規制ブレード33で規制されて現像部Cに搬送される現像剤Tの量は、マグネットローラ31の現像磁極Slによる現像部Cでの磁界により形成される現像剤Tの磁気ブラシの現像スリーブ30表面上での高さが、感光ドラム1を取り去った状態で、現像スリーブ30と感光ドラム1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。
【0047】
マグネットローラ31の現像磁極Slは、現像部Cと対向する位置に配置されており、現像磁極Slが現像部Cに形成する現像磁界により現像剤Tの磁気ブラシが形成され、この磁気ブラシが感光ドラム1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、静電潜像の露光部に転移してこれを現像する。
【0048】
現像磁極Slによる現像磁界の現像スリーブ30表面上での強さ(現像スリーブ30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。また、マグネットローラ31には、上記現像磁極Slの他に、Nl、N2、N3、S2極を有している。
【0049】
ここで、感光ドラム1表面の静電潜像を、現像装置4を用いて2成分磁気ブラシ法により顕像化する現像工程と現像剤Tの循環系について説明する。
【0050】
現像スリーブ30の回転によりN2極で汲み上げられた現像剤TはS2極からNl極と搬送され、その途中で規制ブレード33で層厚が規制され、現像剤薄層を形成する。そして、現像磁極Slの磁界中で穂立ちした現像剤Tが感光ドラム1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30上の現像剤Tは現像室Rl内へ落下する。現像室Rl内に落下した現像剤Tは、搬送スクリュー37により攪拌搬送される。
【0051】
転写ドラム5は、表面に例えばポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムからなる転写シート5cが張設されており、感光ドラム1に対して当接、離間自在に設置されている。転写ドラム5は矢印方向(時計方向)に回転駆動される。転写ドラム5内には、転写帯電器5a、分離帯電器5b等が設置されている。
【0052】
次に、上記した画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【0053】
感光ドラム1は、中心支軸を中心に所定の周速度(プロセススピード)で矢印a方向(反時計方向)に回転駆動され、その回転過程において一次帯電器2により、本実施の形態では負極性の一様な帯電処理を受ける。
【0054】
そして、感光ドラム1の一様帯電面に対して露光装置(レーザ走査装置)3から出力される、画像読み取り部Bからプリンタ部A側に出力される画像信号に対応して変調されたレーザ光による走査露光Lによって、感光ドラム1上に画像読み取り部Bにより光電読み取りされた原稿Gの画像情報に対応した各色の静電潜像が順次形成される。感光ドラム1上に形成された静電潜像は現像装置4により、上述した2成分磁気ブラシ法によって、先ずシアン現像器4Cのシアントナー(C’トナー)により反転現像されてトナー像(第1色目のシアントナー像)として可視像化される。
【0055】
一方、感光ドラム1上への上記トナー像の形成に同期して、給紙カセット10内に収納された紙などの転写材Pが給紙ローラ11又は12により1枚づつ給送され、レジストローラ13により所定のタイミングで転写ドラム5に給紙され、吸着ローラ14によって転写材Pが転写ドラム5上に静電吸着される。転写ドラム5上に静電吸着された転写材Pは、転写ドラム5の矢印方向(時計方向)の回転によって感光ドラム1と対向した位置に移動し、転写帯電器5aによって転写材Pの裏側に前記トナーと逆極性の電荷が付与されて、表面側に感光ドラム1上のトナー像(シアントナー像)が転写される。
【0056】
この転写後、感光ドラム1上に残留している転写残トナーはクリーニング装置6によって除去され、次の色のトナー像の形成に供される。
【0057】
以下、同様にしてマゼンタ(M’トナー)、イエロー、ブラックの各色のトナーをそれぞれ収納したマゼンタ現像器4M、イエロー現像器4Y、ブラック現像器4Kにより感光ドラム1上の静電潜像が現像されて、感光ドラム1上に順次形成されたマゼンタトナー像、イエロートナー像、ブラックトナー像が、転写帯電器5aにより転写ドラム5(転写シート)上の転写材Pに順次重ねて転写され、フルカラー画像が形成される。
【0058】
そして、転写材Pを分離帯電器5bによって転写ドラム5(転写シート)上から分離し、分離された転写材Pは搬送ベルト8を通して定着装置9に搬送される。定着装置9に搬送された転写材Pは、定着ローラ9aと加圧ローラ9b間で加熱、加圧されて表面にフルカラー画像が定着された後、排紙ローラ15によりトレイ16上に排紙される。
【0059】
また、感光ドラム1表面は、クリーニング装置6によって転写残トナーが除去され、更に感光ドラム1表面は、前露光ランプ7で除電され、次の画像形成に備える。
【0060】
上述したように本実施の形態では、シアン現像器4Cにはシアントナーに同色の最大反射濃度が前記シアントナーより小さいC’トナーを混ぜ加え、マゼンタ現像器4Mにはマゼンタトナーに同色の最大反射濃度が前記マゼンタトナーより小さいM’トナーを混ぜ加えたものを使用した構成であるが、特にシアントナーとC’トナーについて、シアントナーの体積平均粒径が6μmの場合に、C’トナーの体積平均粒径を変化させて、上述した課題であるハーフトーン画像のガサツキ(濃度ムラ)について、その効果を評価したところ、図5に示すような結果が得られた。
【0061】
この評価結果から明らかなように、シアントナーに同色の最大反射濃度が前記シアントナーより小さいC’トナーを混ぜ加える際に、C’シアントナーの体積平均粒径が4μmの場合、つまり、シアントナーよりも2μm以上小さくすることにより、ハーフトーン画像の濃度ムラ(ガサツキ)がなくなることが分かった。なお、マゼンタトナーとM’トナーの場合も、同様な構成にすることによりハーフトーン画像の濃度ムラ(ガサツキ)がなくすことができた。
【0062】
このように本実施の形態では、現像器の構成は従来のままで、シアン現像器4Cにはシアントナーに同色の最大反射濃度が前記シアントナーより小さいC’トナーを混ぜ加え、マゼンタ現像器4Mにはマゼンタトナーに同色の最大反射濃度が前記マゼンタトナーより小さいM’トナーを混ぜ加え、かつ、C’トナー、M’トナーの各平均粒径が、シアントナー、マゼンタトナーの各平均粒径よりも2μm以上小さくする簡単な構成で、ハーフトーン画像の濃度ムラ(ガサツキ)をなくすことができた。
【0063】
〈実施の形態2〉
本発明者の検討によれば、ハーフトーン部の多い画像ばかり連続出力を行うと、実施の形態1の場合においては、徐々に最大反射濃度の小さい前記C’トナーやM’トナーが激しく消費して、単位体積中に占めるC’トナー、M’トナーの量が、シアントナー、マゼンタトナーに対して相対的に少なくなり、ハーフトーン部画像の濃度ムラ(ガサツキ)が徐々に生じ易くなってくることが判明した。この時、最初の反射濃度が例えば0.7であったところは反射濃度が増加し始めた。
【0064】
そこで、本実施の形態では、図6に示すように、感光ドラム1表面に対向して現像部Cの上流側に反射濃度センサー40を設けて、シアン現像器4C、マゼンタ現像器4Mによる測定用ハーフトーンドットトナー像の反射濃度測定を逐次行い、例えば最初の反射濃度が0.7であった場合に、画像形成枚数(耐久枚数)の増加によって反射濃度の増加を検知すると、シアン現像器Cにはトナーホッパー34から前記C’トナーをを攪拌室R2内に補給して現像室Rlに搬送し、現像スリーブ30上に担持させるようにした。また、マゼンタ現像器4Mにはトナーホッパー34からM’トナーを攪拌室R2内に補給して現像室Rlに搬送し、現像スリーブ30上に担持させるようにした。
【0065】
他の構成は、実施の形態1と同様である。このC’トナーとM’トナーは、図5に示した粒径が4μmのトナーである。また、反射濃度センサー40は、不図示の発光素子と受光素子を備えており、発光素子から感光ドラム1上のトナー像(測定用ハーフトーンドットトナー像)に光を照射して、その反射光を受光素子で受光し、制御装置(不図示)は入力されるこの信号に基づいて、上記したC’トナーとM’トナーを補給するよう制御する。
【0066】
このように本実施の形態では、図7に示すように、反射濃度の増加に応じてトナーb(C’トナー、M’トナー)を補給することにより、速やかに初期の濃度に収束し、ハーフトーン部画像の濃度ムラ(ガサツキ)がなくなることが確認された。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第1シアントナーに同色の最大反射濃度が前記第1シアントナーより小さい第2シアントナーを混ぜ加え、第1マゼンタトナーに同色の最大反射濃度が前記第1マゼンタトナーより小さい第2マゼンタトナーを混ぜ加えたものを使用し、かつ、第2シアントナーー、第2マゼンタトナーの各平均粒径が、第1シアントナー、第1マゼンタトナーの各平均粒径よりも2μm以上小さくすることにより、ハーフトーン画像の場合でも濃度ムラ(ガサツキ)をなくして、高画質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図2】本発明の実施の形態1に係る画像形成装置の露光装置(レーザビームスキャナ)を示す概略構成図。
【図3】本発明の実施の形態1に係る画像形成装置の現像装置を示す概略構成図。
【図4】2成分現像器の構成を示す概略断面図。
【図5】実施の形態1における評価結果を示す図。
【図6】本発明の実施の形態2に係る画像形成装置の要部を示す概略断面図。
【図7】実施の形態2における評価結果を示す図。
【図8】従来例における原稿反射濃度と複写反射濃度との関係を示す図。
【符号の説明】
1 感光ドラム(像担持体)
2 一次帯電器
3 露光装置
4 現像装置(現像手段)
4C シアン現像器
4M マゼンタ現像器
4Y イエロー現像器
4K ブラック現像器
5 転写ドラム
5a 転写帯電器
5b 分離帯電器
9 定着装置
30 現像ドラム
40 反射濃度センサー(反射濃度測定手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile that performs color image formation using an electrophotographic system.
[0002]
[Prior art]
As an image forming apparatus for forming a color image, for example, a toner image of each color formed on a photosensitive drum as an image carrier is sequentially superimposed on a transfer material such as paper held on a transfer drum (transfer film). An image forming apparatus for forming a color image by transferring the image has been put into practical use.
[0003]
In such an image forming apparatus, an electrostatic latent image formed on a photosensitive drum is developed with a first color toner (for example, cyan) based on an input image signal to form a toner image, and the toner image Is transferred to a transfer material such as paper held on a transfer drum (transfer film). This transfer process is similarly performed for the other three colors, that is, magenta, yellow, and black toners, and four color toner images are sequentially superimposed and transferred onto a transfer material, thereby obtaining a color image.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the color image forming apparatus as described above is, for example, a color copying machine, it does not occur so much in a text original, but in a thin halftone original such as a photographic original, the color image formed by copying is fine. Density unevenness is likely to occur. In general, this density unevenness is said to be “gastling”.
[0005]
The density unevenness is visually noticeable particularly in cyan and magenta among cyan, magenta and yellow colors.
[0006]
Such a phenomenon is a characteristic phenomenon in an electrophotographic image forming apparatus. As shown in FIG. 8, the copy density (copy reflection density) of the actual copy line A with respect to the ideal copy line is shown. Indicates a feature that the density is lower than the original density (original reflection density) in the low density area, the copy density increases rapidly from the middle density of the original density, and reaches the maximum density quickly.
[0007]
In the case of a one-component developer, the adhesion between the toner and the developing sleeve is strong, and in the case of a two-component developer, the adhesion force between the toner and the carrier (mainly, the reflection force of the toner onto the developer carrying member) is strong. Because the toner charge amount distribution is non-uniform, when they are peeled off by the developing bias and are going to fly to the photosensitive drum, the toner in one place is easy to fly, and the toner in other places is hard to fly. As a result, the above-described density unevenness occurs.
[0008]
Further, according to the study of the present inventor, it has been found that what makes the phenomenon of density unevenness more conspicuous is that the “density” of one toner is large. That is, in the halftone area, the amount of toner developed is overwhelmingly smaller than that of the solid part.
[0009]
For example, let 10 be the amount of dye required to produce a certain concentration. The amount of pigment possessed by one dark toner is 7. The amount of the dye of one light toner is set to 3, which is about half. Then, even if there is no problem with the above-described toner charge amount distribution, the density can only be 14 or 7 with the dark toner, and thus the degree of density unevenness inevitably increases due to the density difference with respect to the
[0010]
That is, if the “density” of one toner is small, even if the toner adhesion amount suddenly increases as described above, the density unevenness (glossiness) in the halftone area should be inconspicuous. However, if the “density” of one toner is small, there arises a problem that the maximum reflection density (see FIG. 8) decreases.
[0011]
Further, according to the study by the present inventor, when a dot toner image in the halftone area immediately after development on the photosensitive drum is observed, the toner is initially 1-2 μm smaller than the average toner particle size (6 μm). Gathered to form the dot toner image.
[0012]
That is, the toner particle size in the low density region is smaller than the average particle size of the toner forming the whole. This is because a small toner has a large amount of charge (tribo) per unit weight and good movement performance, and can sufficiently follow the electrostatic latent image formed by minute dots during development and the electric field generated by the development bias. .
[0013]
On the other hand, it is low for parts that require a high density (the lower the toner tribo to be developed, the more toner is developed with the same electrostatic latent image), and the larger toner (containing more dye). It is good to adhere.
[0014]
Therefore, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high-quality image while suppressing occurrence of density unevenness (gray) even in the case of a thin halftone image or the like.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention relates to an image bearing member for cyan, magenta, yellow, and black toner images in an electrophotographic image forming apparatus that forms a color image by superimposing a plurality of color toner images. The cyan developing means includes a first cyan toner and a cyan second cyan toner having a maximum reflection density smaller than that of the first cyan toner. In the developing means, a first magenta toner and a second magenta toner having a maximum reflection density smaller than the first magenta toner are mixed, and the average particle diameter of the second cyan toner is the first magenta toner. The average particle size of the first magenta toner is 2 μm or more smaller than the average particle size of the first magenta toner. And a reflection density measuring means for measuring the reflection density of the toner image for reflection density measurement formed on the image carrier, and based on the increase in the reflection density information measured by the reflection density measuring means, A second cyan toner, the second magenta toner, Replenish the cyan developer and magenta developer, respectively. .
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention (in this embodiment, a full-color copying machine including a transfer drum).
[0019]
In FIG. 1, A is a printer unit, and B is an image reading unit (image scanner) mounted on the printer unit A.
[0020]
In the image reading section B,
[0021]
When a copy button (not shown) is pressed, the
[0022]
In the forward drive process of the
[0023]
The CCD sensor 21c includes a light receiving unit, a transfer unit, and an output unit (not shown). In the light receiving unit, an optical signal is changed to a charge signal and is sequentially transferred to the output unit in synchronization with a clock pulse. In the output section, the charge signal is converted into a voltage signal, amplified and reduced in impedance, and output. The analog signal thus obtained is converted into a digital signal by well-known image processing and output to the printer unit A. That is, the image information of the original G is photoelectrically read as a time-series electric digital pixel signal (image signal) by the image reading unit B.
[0024]
On the other hand, in the printer unit A, a
[0025]
In the present embodiment, the photosensitive drum 1 is a negatively charged organic photoreceptor, and has a photoelectric layer on a conductive drum substrate (not shown) such as aluminum, and is in the direction of the arrow (counterclockwise) at a predetermined process speed. In this embodiment, the
[0026]
The
[0027]
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the
[0028]
That is, the surface of the photosensitive drum 1 is scanned on the surface of the photosensitive drum 1 by scanning the light of the
[0029]
As shown in FIG. 3, the developing
[0030]
Further, in the present embodiment, as the toner, cyan developer 4C is mixed with cyan toner and cyan toner having a maximum reflection density of the same color smaller than that of the cyan toner (hereinafter referred to as C ′ toner), and is added to
[0031]
As the cyan developing unit 4C,
[0032]
The two-component developing device includes a developing
[0033]
Further, the interior of the
[0034]
On the other hand, the developer T in which the toner particles and the magnetic carrier particles are mixed is accommodated in the developing chamber Rl and the stirring chamber R2.
[0035]
As the toner t, a known product in which a colorant or a charge control agent is added to a binder resin can be used, and the volume average particle diameter of the toner t is 6 μm.
[0036]
The volume average particle diameter of the toner t can be measured by, for example, the following measurement method.
[0037]
As a measuring device, for example, using a Coulter counter TA-II type (manufactured by Coulter), an interface (manufactured by Nikka) and a CX-i personal computer (manufactured by Canon) for outputting number average distribution and volume average distribution are connected, As the electrolytic solution, 1% NaCl aqueous solution is prepared using primary sodium chloride.
[0038]
As a measurement method, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the electrolytic aqueous solution, and 0.5 to 50 mg of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which this sample is suspended is subjected to a dispersion treatment for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser. As an aperture with a measuring device (Coulter Counter TA-II type), particles of 2 to 40 μm are used with a 100 μm aperture. Measure the particle size distribution and determine the volume distribution. The volume average particle diameter of the sample is obtained from the obtained volume distribution.
[0039]
On the other hand, as the magnetic carrier, a magnetic particle whose surface is coated with a very thin resin is preferably used, and the average particle size is preferably 5 to 70 μm. The average particle size of the carrier is indicated by the maximum horizontal chord length, and the measurement method is to randomly select 300 or more carriers by microscopy, measure the diameter, and take the arithmetic average to obtain the carrier particle size of this embodiment. It was.
[0040]
Further, the developer T in the developing chamber Rl is conveyed in the longitudinal direction of the developing
[0041]
The
[0042]
A developing
[0043]
A vibration bias voltage obtained by superimposing a DC voltage on an AC voltage is applied to the developing
[0044]
The difference between the maximum value and the minimum value (the peak-to-peak voltage) of the vibration bias voltage is preferably 1 to 5 KV, and the frequency is preferably 1 to 10 KHz. Further, a rectangular wave, a sine wave, a triangular wave, or the like can be used as the vibration bias voltage waveform.
[0045]
The DC voltage component has a value between the dark part potential and the bright part potential of the latent image, but is closer to the dark part potential than the minimum bright part potential in absolute value. This is preferable in preventing fog toner from adhering to the region. The minimum gap between the developing
[0046]
The amount of the developer T that is regulated by the regulating
[0047]
The developing magnetic pole S1 of the
[0048]
The peak value of the strength of the developing magnetic field generated by the developing magnetic pole S1 on the surface of the developing sleeve 30 (the magnetic flux density in the direction perpendicular to the surface of the developing sleeve 30) is preferably 500 to 2000 Gauss. Further, the
[0049]
Here, a developing process for visualizing the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1 by the two-component magnetic brush method using the developing
[0050]
The developer T pumped up at the N2 pole by the rotation of the developing
[0051]
The
[0052]
Next, an image forming operation of the above-described image forming apparatus will be described.
[0053]
The photosensitive drum 1 is driven to rotate in the direction of arrow a (counterclockwise) at a predetermined peripheral speed (process speed) around the center support shaft, and in the present embodiment, the photosensitive drum 1 is negatively charged by the
[0054]
Then, a laser beam modulated in response to an image signal output from the image reading unit B to the printer unit A side and output from the exposure device (laser scanning device) 3 to the uniformly charged surface of the photosensitive drum 1. As a result of the scanning exposure L, electrostatic latent images of respective colors corresponding to the image information of the document G photoelectrically read by the image reading unit B are sequentially formed on the photosensitive drum 1. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 is first reversely developed by the developing
[0055]
On the other hand, in synchronization with the formation of the toner image on the photosensitive drum 1, the transfer material P such as paper stored in the
[0056]
After this transfer, the transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 1 is removed by the
[0057]
Similarly, the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 is developed by the
[0058]
Then, the transfer material P is separated from the transfer drum 5 (transfer sheet) by the
[0059]
Further, the transfer residual toner is removed from the surface of the photosensitive drum 1 by the
[0060]
As described above, in the present embodiment, the cyan developing device 4C is mixed with cyan toner and C ′ toner having the same maximum reflection density of the same color as that of the cyan toner, and the
[0061]
As is apparent from this evaluation result, when the C ′ toner having a maximum reflection density of the same color smaller than that of the cyan toner is added to the cyan toner, the volume average particle diameter of the C ′ cyan toner is 4 μm, that is, the cyan toner. It has been found that the density unevenness (glossiness) of the halftone image is eliminated by making it smaller than 2 μm. In the case of the magenta toner and the M ′ toner, it was possible to eliminate the density unevenness (guzziness) of the halftone image by using the same configuration.
[0062]
As described above, in the present embodiment, the configuration of the developing device remains the same, and the cyan developing device 4C is mixed with cyan toner and C 'toner having the same maximum reflection density of the same color as that of the cyan toner, and the
[0063]
<
According to the inventor's study, when continuous output is performed only for an image with many halftone parts, in the case of the first embodiment, the C ′ toner and M ′ toner having a gradually reduced maximum reflection density are gradually consumed. As a result, the amount of C ′ toner and M ′ toner in the unit volume is relatively small with respect to the cyan toner and magenta toner, and the density unevenness (gassiness) of the halftone image is likely to occur gradually. It has been found. At this time, the reflection density started to increase where the initial reflection density was 0.7, for example.
[0064]
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6, a
[0065]
Other configurations are the same as those in the first embodiment. The C ′ toner and M ′ toner are toners having a particle diameter of 4 μm shown in FIG. The
[0066]
As described above, in this embodiment, as shown in FIG. 7, the toner b (C ′ toner, M ′ toner) is replenished as the reflection density increases, so that the initial density is quickly converged, and half It was confirmed that there was no uneven density in the tone part image.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first cyan toner is mixed with the second cyan toner having the same maximum reflection density of the same color as that of the first cyan toner, and the maximum reflection density of the same color is added to the first magenta toner. A mixture of a second magenta toner smaller than the first magenta toner is used, and the average particle sizes of the second cyan toner and the second magenta toner are the average particle sizes of the first cyan toner and the first magenta toner. By making it smaller than 2 μm, it is possible to obtain a high-quality image by eliminating density unevenness even in the case of a halftone image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic block diagram showing an exposure apparatus (laser beam scanner) of the image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a developing device of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a two-component developing device.
FIG. 5 shows an evaluation result in the first embodiment.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a main part of an image forming apparatus according to
7 is a diagram showing an evaluation result in
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between document reflection density and copy reflection density in a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum (image carrier)
2 Primary charger
3 Exposure equipment
4 Developing device (Developing means)
4C cyan developer
4M magenta developer
4Y Yellow developer
4K black developer
5 Transfer drum
5a Transfer charger
5b Separate charger
9 Fixing device
30 Development drum
40 Reflection density sensor (reflection density measuring means)
Claims (1)
シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のトナー像を像担持体上に現像する各色の現像手段を備え、
シアンの現像手段には、第1シアントナーと、最大反射濃度が前記第1シアントナーより小さいシアン色の第2シアントナーとが混ぜられており、
マゼンタの現像手段には、第1マゼンタトナーと、最大反射濃度が前記第1マゼンタトナーより小さいマゼンタ色の第2マゼンタトナーとが混ぜられており、
前記第2シアントナーの平均粒径が、前記第1シアントナーの平均粒径よりも2μm以上小さく、
前記第2マゼンタトナーの平均粒径が、前記第1マゼンタトナーの各平均粒径よりも2μm以上小さく、
前記像担持体上に形成された反射濃度測定用トナー像の反射濃度を測定する反射濃度測定手段を有し、
前記反射濃度測定手段で測定された反射濃度情報の増加に基づいて、前記第2シアントナー、前記第2マゼンタトナーを、それぞれシアンの現像手段、マゼンタの現像手段に補給することを特徴とする画像形成装置。In an electrophotographic image forming apparatus that forms a color image by superimposing a plurality of color toner images,
Each color developing means for developing a toner image of each color of cyan, magenta, yellow, and black on an image carrier;
In the cyan developing means, a first cyan toner and a second cyan toner having a maximum reflection density smaller than the first cyan toner are mixed.
In the magenta developing means, a first magenta toner and a second magenta toner having a maximum reflection density smaller than the first magenta toner are mixed.
The average particle diameter of the second cyan toner is 2 μm or more smaller than the average particle diameter of the first cyan toner;
An average particle diameter of the second magenta toner is 2 μm or more smaller than each average particle diameter of the first magenta toner;
A reflection density measuring means for measuring the reflection density of the reflection density measuring toner image formed on the image carrier;
The second cyan toner and the second magenta toner are replenished to the cyan developing unit and the magenta developing unit, respectively , based on an increase in reflection density information measured by the reflection density measuring unit. Forming equipment.
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