JP4074744B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像剤担持体表面の所謂現像領域(現像剤担持体と像担持体の間で現像可能電界が確保されている領域)に現像剤を立ち上げて(穂立ちを起こして)現像処理するにあたり画像濃度を高く且つ低コントラスト画像を良好にする現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真式や静電記録式などによる各種画像形成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルトなどからなる潜像担持体(像担持体ともいう)上に画像情報に対応した静電潜像が形成され、現像装置によって現像動作が実行されて、可視像を得るようになっている。このように現像動作を実行するにあたり、転写性、ハーフトーンの再現性、温度・湿度に対する現像特性の安定性などの観点から、トナーとキャリアからなる2成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式が主流になってきている。このような方式の現像装置では、現像剤担持体上に2成分現像剤がブラシチェーン状に穂立ちされて保持されながら、潜像担持体に対向する現像領域に搬送されて、現像剤中のトナーを潜像担持体上の静電潜像部分に供給するのである。
【0003】
上記現像剤担持体は、通常円筒状に形成されたスリーブ(現像スリーブ)を備えて構成されると共に、当該スリーブ表面に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石体(磁石ローラ)をスリーブ内部に有している。穂立ちの際、キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿うようにスリーブ上に穂立ちされると共に、この穂立ちされたキャリアに対して帯電トナーが付着する。上記磁石ローラは、複数の磁極を備え、棒状などに形成されており、特に現像剤担持体表面の現像領域部分に現像剤を穂立ちさせる現像主磁極が備えられている。上記スリーブと磁石ローラの少なくとも一方が動くことでスリーブ表面に穂立ちされた現像剤が移動するようになっている。現像領域に搬送された現像剤は上記現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちし、接触現像の場合には、この現像剤のチェーン穂は撓むように潜像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が潜像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながら、トナー供給を行う。
【0004】
一方、高画質の画像を長期にわたって安定して提供するための一つの手段として、潜像担持体又は潜像担持体周りの作像プロセスに潤滑剤を塗布することが広く行われている。潜像担持体たる感光体の摩擦係数が高いと、クリーニング工程ではクリーニングブレードの巻き込みが発生して感光体をクリーニングできずに黒スジが発生すると共にクリーニングブレード自体が異常に摩耗することになる。感光体などに潤滑剤を塗布することによって、感光体とクリーニングブレード、感光体と転写部材などの間での摩擦力を低減させ、摩擦による感光体の膜削れ量を減少し、上記のような問題を回避すると共に感光体の高寿命を達成できた。同時に摩擦による「きしみ音」の発生を抑制することができ、不快音の発生を未然に防ぐことができた。また感光体の摩擦係数を下げることで、転写工程では、ライン部中央などトナー付着量の多い部分で発生しがちな中抜け現象(所謂虫食い)を抑えることができた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、潤滑剤塗布による低μ化により感光体へのトナーの付着量が減少し、十分な画像濃度を得るのが困難となり、現像バイアスや書き込みビームパワーの変更などによる階調補正を余儀なくされた。これらの制御は非常に複雑であり、コストアップに繋がってしまう。またハーフトーン領域においては、トナーの感光体との付着力と磁気ブラシの摺擦力のバランスが崩れた際にドット抜けが発生し、画像のザラツキ感が増す画像となってしまっている。またとりわけ感光体のハーフトーン部においてはキャリアに対してカウンターチャージと磁気ブラシの摺擦とが作用し所謂後端白抜け現象が発生するため、現像スリーブの対感光体線速比を増加させることが不可能であった。
【0006】
本発明は、像担持体又は当該像担持体周辺の作像装置で低摩擦化を図った系においてもハーフトーン部の均一感の高い画像を提供し、且つ画像後端部の白抜けの発生を抑え、横ラインの再現性にも優れた画像を実現し、また文字部周辺のハーフトーンのドット抜けを改善し、各色トナーの重なる領域での色再現性を向上させ、更には像担持体の摩擦係数が低い状態から高い状態に変化しても上記画像品質が良好に保持できるような画像形成装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にしたがって、現像剤担持体外周面に現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成する現像主磁極を有する現像装置と当該現像装置に対向する像担持体とを備えた画像形成装置において、温度23℃、相対湿度65%の標準環境にて、オイラー法で測定した上記像担持体の紙に対する静止摩擦係数μが0.02以上0.6未満であり、上記現像主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が40%以上であり、かつ現像領域に交番電界を形成し、その交番電界の周波数が2.5〜5.0kHZであることによって解決される。
【0008】
上記現像主磁極の磁力形成補助のための磁石を備えているのが好適である。交番電界として矩形波のものを用いる場合、矩形波1周期当たりにおいて、トナーを現像剤担持体から像担持体へ移動させる電界の印加時間T1と、同トナーを像担持体から現像剤担持体へ移動させる電界の印加時間T2とが、T1≦T2の関係を満たすならば、好都合である。またトナー帯電量分布のピーク位置から±5femtC/10μm以内に全トナーが収まるのがよい。潤滑剤塗布機構を付設しているのが好ましい。像担持体の初期摩擦係数μがμ≦0.4であるのがよい。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を、図に示す例に基づいて説明する。
先ず本発明に係る画像形成装置として電子写真式カラー複写機(以下、カラー複写機という)に関して、図1を用いて、本カラー複写機の概略構成及び動作について説明する。このカラー複写機は、カラー画像読取装置(以下、カラースキャナという)11、カラー画像記録装置(以下、カラープリンタという)12、給紙バンク13等で構成されている。
【0010】
上記カラースキャナ11は、コンタクトガラス101上の原稿10の画像を照明ランプ102、ミラー群103a,103b,103c及びレンズ104を介してカラーセンサ105に結像して、原稿10のカラー画像情報を、例えば赤、緑、青(以下、それぞれR,G,Bという)の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。ここで、カラーセンサ105は、本例ではR,G,Bの色分解手段とCCDのような光電変換素子で構成され、原稿10の画像を色分解した3色のカラー画像を同時に読み取っている。そして、このカラースキャナ11で得たR,G,Bの色分解画像信号強度レベルを基にして、不図示の画像処理部で色変換処理を行い、黒(以下、Bkという)、シアン(以下、Cという)、マゼンタ(以下、Mという)、イエロー(以下、Yという)のカラー画像データを得る。
【0011】
上記Bk、C、M、Yのカラー画像データを得るためのカラースキャナ11の動作は次の通りである。後述のカラープリンタ12の動作とタイミングを取ったスキャナスタート信号を受けて、照明ランプ102及びミラー群103a,103b,103c等からなる光学系が矢印左方向へ原稿10を走査し、1回の走査毎に1色のカラー画像データを得る。この動作を合計4回繰り返すことによって、順次4色のカラー画像データを得る。そして、その都度カラープリンタ12で順次顕像化しつつ、これを重ね合わせて最終的な4色フルカラー画像を形成する。
【0012】
上記カラープリンタ12は、像担持体としての感光体ドラム20、書き込み光学ユニット22、リボルバ現像ユニット23、中間転写装置26、定着装置27等で構成されている。 上記感光体ドラム20は矢印の反時計方向に回転し、その周りには、感光体クリーニング装置201、除電ランプ202、帯電器203、電位センサ204、リボルバ現像ユニット23の選択された現像器、現像濃度パターン検知器205、中間転写装置26の中間転写ベルト261などが配置されている。帯電器203内には潤滑剤塗布部材が内蔵されているが、その塗布部材については後述する。
【0013】
また、上記書き込み光学ユニット22は、カラースキャナ11からのカラー画像データを光信号に変換して、原稿10の画像に対応した光書き込みを行い、感光体ドラム20に静電潜像を形成する。この書き込み光学ユニット22は、光源としての半導体レーザー221、不図示のレーザー発光駆動制御部、ポリゴンミラー222とその回転用モータ223、f/θレンズ224、反射ミラー225などで構成されている。
【0014】
また、上記リボルバ現像ユニット23は、Bk現像器231K、C現像器231C、M現像器231M及びY現像器231Yと、各現像器を矢印の反時計方向に回転させる後述のリボルバ回転駆動部などで構成されている。各現像器は、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光体ドラム20の表面に接触させて回転する現像スリーブと、現像剤を汲み上げて攪拌するために回転する現像剤パドルなどで構成されている。各現像器231内のトナーはフェライトキャリアとの攪拌によって負極性に帯電され、また、各現像スリーブには不図示の現像バイアス電源によって負の直流電圧Vdcに交流電圧Vacが重畳された現像バイアスが印加され(現像電界として交番電界を用いるため)、現像スリーブが感光体ドラム20の金属基体層に対して所定電位にバイアスされている。複写機本体の待機状態では、リボルバ現像ユニット23はBk現像器231Kが現像位置にセットされており、コピー動作が開始されると、カラースキャナ11で所定のタイミングからBkカラー画像データの読み取りが開始され、このカラー画像データに基づいてレーザー光による光書き込み、静電潜像形成が始まる(以下、Bk画像データによる静電潜像をBk潜像という。C、M、Yについても同様)。このBk潜像の先端部から現像可能とすべくBk現像位置に静電潜像先端部が到達する前にBk現像スリーブを回転開始しておいて、Bk潜像をBKトナーで現像する。Bk潜像領域の現像動作が続いて、静電潜像後端部がBk現像位置を通過した時点で、速やかに次の色の現像器(本例では通常C現像器)が現像位置にくるまで、リボルバ現像ユニット23が回転する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像先端部が到達する前に完了する。
【0015】
このリボルバ現像ユニット23については、後で詳しく説明する。
上記中間転写装置26は、中間転写ベルト261、ベルトクリーニング装置262、紙転写コロナ放電器(以下、紙転写器という)263などで構成されている。中間転写ベルト261は駆動ローラ264a、転写対向ローラ264b、クリーニング対向ローラ264c及び従動ローラ群に張架されており、不図示の駆動モータにより、駆動制御される。また潤滑剤塗布部材も内蔵するベルトクリーニング装置262は、入口シール、ゴムブレード、排出コイル、入口シール及びゴムブレードの接離機構等で構成されており、1色目のBk画像を中間転写ベルト261に転写した後の2、3、4色目の画像をベルト転写している間は接離機構によって中間転写ベルト261の表面から入口シール、ブレードを離間させておく。塗布部材については後述する。また紙転写器263は、コロナ放電方式にてAC電圧+DC電圧、又はDC電圧を印加して、中間転写ベルト261上の重ねトナー像を記録紙に一括転写する。
【0016】
また、カラープリンタ12内の記録紙カセット207及び給紙バンク13内の記録紙カセット30a,30b,30cには、各種サイズの記録紙が収納されており、指定されたサイズの記録紙のカセットから、給紙コロ28,31a,31b,31cによってレジストローラ対29方向に給紙、搬送される。また、プリンタ12の図で見て右側面には、OHP用紙や厚紙などの手差し給紙用の手差しトレイ21が設けられている。
【0017】
上記構成のカラー複写機において、画像形成サイクルが開始されると、まず感光体ドラム20は矢印の反時計方向に、中間転写ベルト261は矢印の時計回りに不図示の駆動モータによって回転される。中間転写ベルト261の回転に伴ってBkトナー像形成、Cトナー像形成、Mトナー像形成、Yトナー像形成が行われ、最終的にBk、C、M、Yの順に中間転写ベルト261上に重ねてトナ−像が形成される。
【0018】
上記Bkトナー像形成は次のように行われる。帯電器203はコロナ放電によって感光体ドラム20を負電荷で約−700Vに一様帯電する。そして、半導体レーザー221はBkカラー画像信号に基づいてラスタ露光を行う。このラスタ像が露光されたとき、当初一様荷電された感光体ドラム20の露光部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、Bk潜像が形成される。そして、このBk潜像にBk現像スリーブ上の負帯電のBkトナーが接触することにより、感光体ドラム20の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い部分、つまり露光された部分にはBkトナーが吸着され、静電潜像と相似なBkトナー像が形成される。そして、感光体ドラム20上に形成されたBkトナー像は、感光体ドラム20と接触状態で等速駆動している中間転写ベルト261の表面に、ベルト転写器265によって転写される(以下、感光体ドラム20から中間転写ベルト261へのトナー像転写をベルト転写という)。
【0019】
感光体ドラム20上の若干の未転写残留トナーは、感光体ドラム20の再使用に備えて感光体クリーニング装置201で清掃される。ここで回収されたトナーは回収パイプを経由して不図示の排トナータンクに蓄えられる。
【0020】
感光体ドラム20側ではBk画像形成工程の次にC画像形成工程に進み、所定のタイミングでカラースキャナ11によるC画像データ読み取りが始まり、そのC画像データによるレーザー光書き込みで、C潜像形成が行われる。そして、先のBk潜像の後端部が通過した後で、かつC潜像の先端部が到達する前にリボルバー現像ユニット23の回転動作が行われ、C現像器231Cが現像位置にセットされてC潜像がCトナーで現像される。C潜像領域の現像が続いて、C潜像の後端部が現像位置を通過した時点で、先のBk現像器231Bの場合と同様にリボルバー現像ユニット23の回転動作がなされ、次のM現像器231Mを現像位置に移動させる。これもやはり次のM潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。
【0021】
なお、M及びYの画像形成工程については、それぞれのカラー画像データ読み取り、静電潜像形成、現像の動作が上述のBk、Cの工程と同様であるので説明を省略する。
【0022】
上記中間転写ベルト261には、感光体ドラム20に順次形成されるBk、C、M、Yのトナー像を、同一面に順次位置合わせして、4色重ねのトナー像が形成され、次の転写工程において、この4色のトナー像が記録紙に紙転写器263により一括転写される。
【0023】
上記画像形成動作が開始される時期に、記録紙は上記記録紙カセット又は手差しトレイのいずれかから給送され、レジストローラ対29のニップで待機している。そして、紙転写器263に中間転写ベルト261上のトナー像先端がさしかかるときに、ちょうど記録紙の先端がこのトナー像の先端に一致するようにレジストローラ対29が、駆動され、記録紙とトナー像とのレジスト合わせが行われる。そして、記録紙が中間転写ベルト261上のトナー像と重ねられて正電位の紙転写器263の上を通過する。このときコロナ放電電流で記録紙が正電荷で荷電され、トナー画像が記録紙上に転写される。続いて紙転写器263の図で見て左側に配置されるべき不図示のAC+DCコロナによる分離除電器との対向部を通過するときに、記録紙は除電され、中間転写ベルト261から剥離して搬送ベルト211に移る。
【0024】
そして、中間転写ベルト261面から4色重ねトナー像を一括転写された記録紙は、搬送ベルト211で定着装置27に搬送され、所定温度に制御された定着ローラ271と加圧ローラ272のニップ部でトナー像が溶融定着され、排出ローラ対32で装置本体外に送り出され、不図示のコピートレイに表向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。
【0025】
一方、ベルト転写後の感光体ドラム20の表面は、感光体クリーニング装置201(ブラシローラ、ゴムブレード)でクリーニングされ、除電ランプ202で均一に除電される。また、記録紙にトナー像を転写した後の中間転写ベルト261の表面は、ベルトクリーニング装置262のブレードを再びブレード接離機構で押圧することによってクリーニングされる。
【0026】
次に、上記リボルバ現像ユニット23について説明する。図2に、各現像器231K,231C,231M,231Yが一体となったリボルバ現像ユニット23の内部構造を断面的に示す。このリボルバ現像ユニット23の各現像器231K,231C,231M,231Yは、不図示の前後端板間に設けられた中空角筒状のステー部材242によってそれぞれ支持されている。また、各現像器231K,231C,231M,231Yは、それぞれ同型の現像器ケーシング部283K,283C,283M,283Yを備えている。これら各現像器ケーシング部283K,283C,283M,283Yには、現像剤としてのキャリア及び各色のトナーからなる二成分現像剤がそれぞれ収容されている。図示の例では感光体ドラム20に対向する現像位置にあるのが黒トナーとキャリアを収容したBk現像器231Kで、図中反時計回りの順に、イエロートナーとキャリアを収容したY現像器231Y、マゼンタトナーとキャリアを収容したM現像器231M、シアントナーとキャリアを収容したC現像器231Cになっている。
【0027】
ここで、4つの各現像器の内部構造はまったく同様なので、以下、図2において現像位置にあるBk現像器231Kを例にとってその内部構造を説明し、他の現像器の内部構造については、対応する部材の符号として、Bk現像器における符号と同じ数字にイエロー、マゼンタ、シアンの各現像器を区別するためY,M,Cの添字を付した符号を図中に示し、その説明を省略する。
【0028】
Bk現像器231K内には、現像剤担持体である現像ローラ284が感光体20に近接するように配置されていて、双方の対向部分に現像領域が形成される。現像ローラ284には、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる現像スリーブ285が不図示の回転駆動機構によって時計回り方向に回転されるように備えられている。本例においては、感光体ドラム20のドラム線速が200mm/秒に設定され、現像スリーブ43のスリーブ線速が360mm/秒に設定されている。したがって、ドラム線速に対するスリーブ線速の比は1.8である。また感光体ドラム20と現像スリーブ43との間隔である現像ギャップは0.35mmに設定されている。
【0029】
上記現像スリーブ285内には、当該現像スリーブ285の周表面上に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石ローラ286が固定状態で備えられている。この磁石ローラ286から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤を構成するキャリアは、現像スリーブ285上にチェーン状に穂立ちされ、このチェーン状に穂立ちを起こしたキャリアに対して帯電トナーが付着されて磁気ブラシが構成されるようになっている。この磁気ブラシは、現像スリーブ285の回転移送によって現像スリーブ285と同方向(図で見て時計回り方向)に移送されることとなる。上記磁石ローラ286は、複数の磁極を備えている。具体的には、図3に詳細を示すように、現像領域部分に現像剤を穂立ちさせる現像主磁極P1b、現像主磁極磁力の形成を補助する主磁極形成補助部材P1a,P1c、現像スリーブ285上に現像剤を汲み上げるための磁極P4,P5、汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送させる磁極P6,P7,P8、現像後の領域で現像剤を搬送させる磁極P2,P3を備えている。これらの各磁極P1b,P1a,P1c,P4,P5,P6,P7,P8,P2及びP3は、現像スリーブ285の半径方向に向けて配置されている。上記磁石ローラの測定は既述したADS社製TS−10A型プローブ、ガウスメータHGM−8900Sを用いて行った。法線方向、接線方向の磁束密度の測定のホール素子の位置はスリーブ表面より0.5mmに設定した。
【0030】
上記磁石ローラ286は10極によって構成されているが、汲み上げ性、黒ベタ画像追従性を向上させるためにP3極からドクタブレード間に磁極を更に増やして12極で構成する磁石ローラとしても良い。磁石の形状に関しては、上記磁石ローラ内部の個々の磁石断面形状は四角でもよいが、その他に扇型、竹輪型などが考えられる。
【0031】
図2で認識できるように、上記現像主極群P1は、P1a,P1b,P1cの順で上流側から並ぶ横断面の小さな磁石から構成されている。横断面の小さいこれら磁石は希土類金属合金により作製されているが、サマリウム合金磁石、特にサマリウムコバルト合金磁石などを用いることもできる。希土類金属合金磁石のうち代表的な鉄ネオジウムボロン合金磁石では最大エネルギー積が358kJ/mであり、鉄ネオジウムボロン合金ボンド磁石では最大エネルギー積が80kJ/m前後である。このような磁石によって従来の磁石と異なり、相当に小サイズ化しても必要な現像ローラ表面磁力を確保できる。従来の通常フェライト磁石やフェライトボンド磁石などでは最大エネルギー積が36kJ/m前後、20kJ/m前後である。スリーブ径を大きくすることが許容される場合には、従来のフェライト磁石やフェライトボンド磁石を用いてスリーブ側に向いた磁石先端を細く形成することで半値幅を狭くすることが可能である。ここで半値幅とは、法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力(頂点)或いはピーク磁束密度の半分の値(例えばN極によって作製されている磁石の最高法線磁力が120mT(ミリテスラ)であった場合、半値というと60mTである.)を指す部分の角度幅のことである。半値中央角、半値中央角度幅と称することもある。
【0032】
改めて図3に示された本発明での磁石ローラによる法線磁力パターンに戻り、考察する。実線は現像スリーブ表面上の法線方向の磁束密度を測定した円チャートグラフである。目盛りは20mT毎になっている。これと、現像スリーブ表面から1mm離れたところでの法線方向の磁束密度を比較する。使用した計測装置、ADS社製ガウスメーター(HGM-8300)、ADS社製A1型アキシャルプローブである。本例での磁石ローラでは、主磁極P1bのスリーブ表面上の法線方向の磁束密度は108.1mTを示し、スリーブ表面から1mm離れた部分での法線方向磁束密度は50.2mTであり、磁束密度の変化量は57.9mTの磁力差を観測した。この時の法線方向磁束密度の減衰率(スリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値からとスリーブ表面から1mm離れたところでの法線方向磁束密度のピーク値の差をスリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値で割った比率)は53.6%である。主磁極P1bの上流側に位置する主磁極磁力形成補助磁石P1aのスリーブ表面上の法線方向磁束密度は100.1mTを示し、スリーブ表面上から1mm離れた部分での法線方向磁束密度は53.4mTであり、磁束密度の変化量は46.7mTの磁力差を測定した。この時の法線方向磁束密度の減衰率は46.7%である。主磁極P1bの下流側に位置する主磁極磁力形成補助磁石P1cのスリーブ表面上の法線方向磁束密度は108.0mTを示し、スリーブ表面上から1mm離れた部分での法線方向磁束密度は60.7mTであり、磁束密度の変化量は47.3mTの磁力差を測定した。この時の法線方向磁束密度の減衰率は43.8%である。本例では、磁石ローラ上に発生した磁力線に沿って現像剤で形成された磁気ブラシは、主磁極P1bに形成されるブラシ部分のみが感光体に接し、感光体上の静電潜像を顕像化する。この際、感光体が接しない状態とすると当該箇所での磁気ブラシの長さは約1mmで、従来の磁石ローラで形成される磁気ブラシよりも穂立ちが短く、密になった状態を作り出すことが可能となった。現像剤規制部材と現像スリーブの間の距離が従来と同じである場合には、現像剤規制部材を通過する現像剤量が同じであるので、現像領域にある磁気ブラシは短く、密になっていることが確認できた。この現象は図3の法線磁力パターンからも理解でき、現像スリーブ表面から1mm離れたところでの法線方向磁束密度が大きく減少しているので、磁気ブラシは現像スリーブより離れたところではブラシチェーンを形成することができず、磁気ブラシが短く現像スリーブ表面に密に形成することとなる。実験的には、或る磁極における法線方向磁束密度の減衰率の増減とその半値幅の減増には相関関係があり、半値幅を狭くすることで、その減衰率が大きくなることが判明している。法線方向磁束密度の減衰率を40%以上とするには、半値幅を22°以下、望ましくは18°以下で構成するのが良い。ちなみに従来の磁石ローラでは主磁極のスリーブ表面上の法線方向磁束密度は90mTを示し、スリーブ表面上から1mm離れた部分での法線方向磁束密度は63.9mTであり、磁束密度の変化量は26.1mTの磁力差を測定した。この時の法線方向磁束密度の減衰率は29%である。
【0033】
図4は1dot縦横ラインの線幅の比率と主磁極(P1b)の法線方向磁束密度の減衰率との関係を示している。縦軸の1dot縦横ラインの線幅の比率が1であれば縦線と横線の各幅は同等である。80%のラインはこれ以下だと横線細りが目立つボーダーラインである。言い換えれば、上記ラインより上であれば実用上問題ない。このグラフから、本例で使用した磁石ローラでは横線細りがなくなっていることが分かる。したがって法線方向磁束密度の減衰率が40%以上であれば、画像後端白抜け並びに横細線細りが解消される。また主磁極と隣り合う磁極に関しても、40%以上の法線方向磁束密度の減衰率によって画像後端白抜け並びに横細線細りがなくなっていることが確認された。
【0034】
上記磁束密度を測定した測定方法を示す。ADS社製ガウスメーター(HGM-8300)及びADS社製A1型アキシャルプローブで測定し、円チャートレコーダにて記録した。現像スリーブ表面上の法線方向磁束密度を測定する際には、現像スリーブ上に接触する様にアキシャルプローブを取り付け、磁石ローラを回転させ、360度を0.1度のステップで測定し、円チャートレコーダに記録する。次にアキシャルプローブの先端を現像スリーブ表面より1mm上げて固定し、上記と同じように磁石ローラを360度回転させて磁束密度を測定した。
【0035】
上記のような法線磁力を構成することによって現像ニップ幅の狭い状態を形成でき、現像ニップ上流側の現像剤溜りの発生を抑え、安定した現像ニップを形成することが可能となり、画像後端白抜けや横細線画像の細りのない画像が得られ、ひいてはドット均一性の高い美しい画像を提供することができるようになった。
【0036】
以上のような構成を有する現像ローラを有する現像装置において、現像器ケーシング部283K内には、現像ローラ284に担持され感光体ドラム20との対向部に搬送される現像剤量を規制するドクタブレード287、当該ドクタブレード287で規制されて現像器ケーシング内に押し留められた現像剤の−部を中心軸線方向に沿って後から前に搬送する第1搬送スクリュー288、及び、中心軸線方向に沿って上記第1搬送スクリュー288とは逆の向きに現像剤を搬送する第2搬送スクリュー289が配設されている。この第2搬送スクリュー289の下方の現像器ケーシング部283Kには、現像器ケーシング部283Kに収容されている現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサが設置されている。
【0037】
また帯電装置に内蔵され感光体20の表面に配置された塗布部材209は、図5に示されるように、固定治具421に固形潤滑剤424がバネを介して配置されている。別の作像形成装置であるクリーニング装置や他の装置内に塗布部材を組み入れることも可能である。中間転写装置26にも同様な塗布部材が配置されている。
【0038】
固定治具421によって固定された固形潤滑剤424は、不図示の押圧部材の圧力によりブラシ部422に接触していて、このブラシ422によって潤滑剤が削り取られる。この際、押圧部材の押し付け圧力は可変であり、潤滑剤をブラシ422に押し付ける圧力の変化で塗布量を変化させるようになっている。塗布量を変化させることによって、感光体表面、及び転写部材表面の摩擦係数を変化させるものである。
【0039】
潤滑剤材料としては、表面エネルギーが低いという特性を筆頭に、化学的に不活性であること、熱安定性が高いことなどが望まれ、具体的にはステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属やポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やPFAなどのフッ素系ポリマーなどが挙げられる。本例ではステアリン酸亜鉛を用いた。その理由は、成形加工が容易で、画像形成に関して悪影響を及ぼさず、安定した画像が得られるためである。
【0040】
感光体への潤滑剤の塗布については別の方法としてブラシの感光体に対する塗布ブラシの線速比を変化させて、塗布量を変化させるという手段もある。また図6に示すように、押圧部材を兼ねる固定治具431によって直接固形潤滑剤432を感光体20に押し付け、その圧力変化によって塗布量及び摩擦係数を変化させることも可能である。
【0041】
なお本例では感光体20の摩擦係数μを低下させるために、感光体20に潤滑剤を塗布する機構を設けたが、感光体組成や製法の違いにより摩擦係数が本例程度に低いシステムにおいても本発明の効果は確認済みである。
【0042】
塗布量と感光体表面の摩擦係数の関係を説明する。図7に塗布量と摩擦係数(以下μと記述する)の関係を示す。感光体に潤滑剤を塗布することによって、図示するような勾配で感光体μが変化する。感光体μは無限に零に近づくものではなく或る値に収束する。この値は塗布する前の感光体の組成、表面状態、並びに環境条件(特に湿度)に依存する。本発明においてはオイラー法により感光体μを測定した。この測定装置の概略を図8に示す。本測定において、感光体μは0.02に限りなく収束した(潤滑剤塗布前の感光体μは0.7であった)。但し、この値は他の測定法を用いた場合や測定環境によっても相違する。本測定はRH65%、温度23℃の標準環境で行った。
【0043】
図2に戻り、発光素子と受光素子により構成されたフォトセンサ510が現像ユニット23の近傍に配置されている。このような図示した位置にセンサを設置することにより基準パターンの濃度を測定し、CPUを有する制御手段にこの情報を入力し、潤滑剤塗布量並びに現像に関与するパラメータの制御を行う。
【0044】
感光体上のトナー付着量と反射型フォトセンサ出力の関係を図9に示す。基準パターンとして例えば2cm×2cm程度の大きさの潜像を感光体上に作成する。このパターンは条件変化に対して敏感に反応するため、ハーフトーンなどの中間調が望ましいが、黒ベタ画像でも制御可能である。
【0045】
潤滑剤塗布量の変化は図10に示すように現像γカーブにも影響を与える。このグラフは縦軸に画像濃度、横軸に現像ポテンシャルをプロットしたものである。このグラフが示すように、潤滑剤塗布量が少ない場合には、設計した現像γに対して高くなる。逆に塗布量が多い場合には低くなる。そのため、即座に現像γを設計値に修正することが必要である。本発明では例えば図11のフローチャートのように現像剤塗布量を制御する。すなわち、塗布ブラシ線速を標準に設定した上で基準濃度パターンを形成し、基準パターンの反射濃度を読み取って、或る基準値(上限側)よりも高い場合には塗布ブラシ線速を増加し、別の基準値(下限側)よりも低い場合には塗布ブラシ線速を減少するように制御して反射濃度を適正範囲に収める。このように制御することによって常に安定した画像を得ることができる。
【0046】
本発明者らは、像担持体に近接する主磁極に隣接して、主磁極の磁力と半値幅を調整するための補助磁極を設けた磁石ローラ(第1例の磁石ローラ)と従来タイプの磁石ローラ(現像磁極の半値幅が48°のもの)を用いて詳細に実験を行った。後端白抜けと感光体μとの関係を以下に示す。なおリファレンスとして従来タイプの磁石ローラのデータも添付した。
【0047】
図12は、潤滑剤塗布後の感光体表面μに対する後端白抜けのレベルをランク評価したものである。後端白抜けレベルのランク評価とは、ハーフトーン画像の後端部において抜けがまったく存在しないものをランク5とし、最も抜けるものをランク1とするものである(例えばランク1レベルでは、感光体線速200mm/s、現像ギャップ0.35mm、対感光体現像スリーブ線速比:1.8、ACバイアスの周波数9kHz、感光体μ:0.2で従来磁石ローラを使用した系において、画像後端部より4.2mm画像抜けが発生した)。感光体表面摩擦係数は図中でμ:0.7までプロットしている。しかしながら、μが0.6以上では10K程度のランニングにより、クリーニングブレードが摩耗し、その機能が著しく低下した、また感光体表面にもトナーがフィルミングを起こし画像品質を低下させてしまった。図に示す通り、従来タイプの磁石ローラでは、感光体μ:0.2で後端白抜けランクがランク1となっている。一方、本発明に係る磁石ローラを使用した場合、感光体μが0.5から0.1に変化しても後端白抜けランクは5を維持している。本発明に係る磁石ローラに関しては更に小さな感光体μに対しても実験した。図13に示す様に、感光体μが0.1以下の時の後端白抜けランクは、感光体μが0.02以上において、良好なレベルを示した。感光体μが0.02未満では、後端白抜けランクが著しく低下する。これは、実験で粒径が6.5μmのトナーを用いたためであり、更に小粒径のトナーを用いた系では、後端白抜けレベルの低下は少ない。
【0048】
また本発明に関わる磁石ローラは感光体μが0.4以下の系において、従来タイプの磁石ローラの後端白抜けレベルと比較して特に優れている。初期感光体μが0.4以下の場合、従来タイプの磁石ローラでは十分な後端白抜けレベルを維持することが不可能であった。一般的に潤滑剤塗布システムを持たない系では、経時により感光体μが上昇する(クリーニングブレード当接や磁気ブラシの接触による感光体表面の削れによる)ため、従来タイプの磁石ローラでの若干の後端白抜けレベルの回復が見られる。
【0049】
次に対感光体現像スリーブ線速比と後端白抜けの関係を説明する。感光体μと後端白抜けの関係の場合と同様に従来磁石ローラをリファレンスとして図14に付け加えた。図に示す通り、本発明に係る磁石ローラにおいては、線速比4.0まで後端白抜けに対して非常によいランクを保持できた。一方、従来磁石ローラの場合、線速比1.5で後端白抜けランクが低下し、線速比2.0でランク1まで低下した。
【0050】
更に、本発明の磁石ローラに関して文字周辺の白抜けランクを評価した。文字周辺白抜けのランク評価は、文字とその周辺のハーフトーン画像の境界において抜けが全く存在しないものをランク5と定義し、最も抜けるものをランク1とした。この実験結果を図15に示す。このグラフのように、ランクは線速比を増加させることによって改善した。上述したように、本発明のような磁石構成の現像ローラを用いることにより後端部の白抜けと文字周辺部の抜けを両立することができる。
【0051】
次に中間転写ベルト(一次転写工程)への潤滑剤の塗布機構を説明する。図2に示すベルトクリーニング装置(図示省略)内の位置に中間転写ベルト261への潤滑剤塗布ブラシ266を設置した。中間転写ベルト261は感光体20と接触しニップを形成しているため、感光体塗布装置と同じ潤滑剤材料を用いることが望ましい。感光体への潤滑剤塗布と同様に、塗布ブラシの接触圧(接触圧が0のときは塗布をしない)やブラシの線速を変化させることによって、塗布量を変化させることができる。感光体への潤滑剤塗布と同様の機構である(図5や図6)ため改めての図示は省略する。塗布ブラシの材料は、導電性アクリル繊維(20000本/inch=3100本/cm)を使用した。
【0052】
中間転写ベルト261に潤滑剤を塗布することによって、感光体20と中間転写ベルト261の摩擦力が減少するため、感光体及び中間転写ベルトの寿命は飛躍的に伸びる。またベルトへのトナーフィルミングを防止することができるため、一次転写工程で各色トナーを積層させた後、一括して転写材にトナーを転写する二次転写工程において、一次転写の表面エネルギーを低く抑えることができ、転写性が向上し、画像部中抜けのない画像が経時しても得られる。
【0053】
ところで、表面エネルギー(表面張力)は表面の試薬に対する接触角θを用いて次式のように表すことができる。
W=γ(1+cosθ) ・・・(1)
ここで(1)式中のWは被測定材料の表面張力、γは試薬の表面張力、θは被測定材料と試薬の接触角である。図16に試薬と被測定材料の概略を示す。表面張力は表面エネルギーの代用特性として一般に用いられている。
【0054】
試薬は例えば純水のような純物質を用いる。同一表面張力の試薬を用い、被測定材料の濡れ性を計測することによって、表面張力の変化を測定するものである。表面張力の増加に伴い、異なる2種の物質間の付着力が増加する。この式は被測定材料の試薬(液体)に対する表面張力(臨界表面張力)を求めるものであるが、被測定物の表面に付着する粉体の付着力変化を知るための一つの方法として広く用いられている。
【0055】
感光体20と中間転写ベルト261の表面エネルギーを変化させ、3つの環境で中間転写ベルト上の画像の差異を見極めるべく実験を行った。3つの環境はそれぞれ温度と湿度に関するもので、HH(30℃、90%)、MM(23℃、65%)、LL(10℃、15%)である。その実験結果を図17に示す。但し、実験データはそれぞれ初期的な傾向であり、経時変化による画像の変動は表していない。横軸は各環境であり、縦軸は虫食いランクである。ここで虫食いランクは、後端白抜けランクと同様に、抜けがまったく存在しないものをランク5と定義し、最も抜けるものをランク1とした。ランク4以上では目視では確認できないため、すべての画像をCCDカメラに取り込みを2値化処理した後、画像部面積率の変化より判断した。但し、評価画像はベタ文字部を用いた。その概略を図18に示す。
【0056】
実験結果として、図17に示した通り、感光体の表面エネルギー<中間転写ベルトの表面エネルギーの条件を満たす時、環境変動によっても影響を受けずに安定して転写できた。その他の条件ではどの環境においても、ランク4以上のレベルの画像は得られなかった。特にHH環境では、虫食いが多く発生し、画像品質として全く許容できるものではなかった。
【0057】
次に上述の表面エネルギー条件において、3K(3000枚)までのショートランニング試験を行った。その結果を図19に示す。但し、ランニング環境はMM(23℃、65%)である。図に示すように、感光体の表面エネルギー<中間転写ベルトの条件は、ランニングによっても虫食いランクの低下はなかった。その他の条件では、それぞれ0.5K、1Kにおいて、感光体にトナーがフィルム状に付着するフィルミングが起こったため、画質の著しい劣化によりランニングを続行することが不可能となった。感光体の表面エネルギー<中間転写ベルトの条件では、更に20Kまでランニングを続行したが、問題は発生しなかった。
【0058】
次に本発明における交番電界を説明する。既述のように、現像電界として交番電界を用いるために本発明では直流バイアスに交流バイアスを重畳したものを現像バイアスとして用いる。図20に示すように、この現像バイアスは、現像剤担持体上のトナーを感光体上の潜像へ飛翔させる方向に電界を形成する電圧の印加時間:T1とトナーを感光体側から現像剤担持体方向に引き戻す方向に作用する電界を形成する電圧の印加時間:T2を1周期ごとに交互に繰り返すものである。この現像バイアスを一定時間現像剤担持体に印加することによって、トナーが感光体上に現像される。ACバイアス1周期あたりでトナーを感光体に現像する方向に作用する電界の発生時間をDutyと呼び、それを次式に示す。
Duty=T1/(T1+T2)×100 (%) ・・・(2)
【0059】
またACバイアス重畳時のDCバイアス成分:Voffは、時間平均の現像バイアスが一定になるように、次式のように設定した。
Voff=Vb+(1/2−(Duty/100))×Vpp (V) ・・・(3)
ここでVbはAC成分を重畳しない場合のDC成分、VppはACバイアスのPeak to Peak電圧である。Voffは±20Vの範囲で適宜補正を行った。
【0060】
なお、実験条件は
現像ギャップGp:0.35mm
現像剤汲み上げ量ρ:0.065mg/cm
感光体線速Vs:200mm/sec
対感光体スリーブ線速比:1.3
Vpp:0.8kV
である。
【0061】
本発明のシステムにおいて、ACバイアスのDuty、及び周波数による出力画像差異の評価を行った。それらの評価結果を表1に示す。なお本発明においてはDutyを10%から70%まで変化させた画像を評価した。
【0062】
【表1】

Figure 0004074744
【0063】
評価画像には、露光手段の露光量を変化させる方式により作成した256段パッチ画像を採用した(解像度:600dpi)。その理由はこの方式で作成した256段パッチ画像のハイライト部は、交番電界のDutyやVpp電圧の変化にも影響を受けやすく、ハーフトーン部のザラツキ感を評価するのに最も適していることを挙げることができる。なぜならばハイライト部の潜像は露光後の電位が浅いため、潜像のコントラストが小さく1ドットあたりに現像されるトナー量が必然的に少なくなる。そのため若干のトナー付着量変動がドット抜けにつながり、ザラツキが目立ちやすいからである。また交番電界に限って言うと、露光電位が浅いため現像を行う際、トナーを現像スリーブ側に引き戻す電界が作用する時間内にトナーが受ける静電力が大きくなる。そのため感光体上潜像に静電的に付着したトナー、または感光体上潜像へ飛翔途中のトナーが現像スリーブに引き戻される確率が大幅に増加しザラツキが低下する。
【0064】
256段パッチ画像において、ザラツキを評価する場所は比較的トナー付着量の少ない部分であり、明度で言うと60〜80の領域で画像評価を行う(特に明度70付近でザラツキ感が悪くなる傾向がある)。これらの明度において、ランク見本に基づいて目視によりランク評価を行った。ここでザラツキランクは、後端白抜けランクと同様に、最もハーフトーン部の均一感に優れたものをランク5と定義し、最も均一感に欠けるものをランク1とした(表中の条件ではランク1は存在しない.例えばDuty=60%、Vpp:1.2kV、Voff:−500Vの条件はランク1である)。ザラツキはDutyが50%以下でランク4以上と良好であるが、Duty=50%を超える領域では低下する。
【0065】
細線再現性の評価には2値的に書き込んだ1ドット縦ラインを用いた。その理由として、1ドット縦ラインは現像γの変化に比較的敏感であり、現像γ変動による細線再現性の低下を容易に判断できるためである。このライン画像をCCDカメラで読み込み、その後2値化処理した画像の線幅を実際に計測するという手法で評価した。85μmを狙いの中心値とし、実測100μm以上、70μm以下のサンプルに対して×と評価し表中に記した。
【0066】
図21に代表的なDutyによる現像γ曲線(出力パッチ数に対する感光体上トナー付着量曲線)を示した。図示のようにDuty=50%を超える領域では、現像γが上昇する。それに起因する影響は細線再現性に欠け、階調性の乏しい画像となってしまうことである。更には地肌汚れレベルが著しく低下し、基本画像品質を満たせなくなる。Duty=50%以下では地肌汚れなどの基本品質を劣化させることない画像が得られるが、逆にDuty=10%では現像能力が低くなってしまっている。
【0067】
周波数とザラツキの関係は、図22のような結果となった。この時のトナーの帯電量はブローオフ法の測定で−20μc/gであった。図示したように2.5kHZ〜5.0kHZの範囲で良好なハーフトーンが得られた。より低周波領域では、交番電界を重畳しない直流バイアス的な画像となり、ACバイアスの効果が得られず、ハーフトーンのザラツキが向上しない。これは潜像に付着したトナーを振動させることにより忠実に潜像を再現させるAC電界の効果が得られにくいためである。また、より高周波側では、ハイライト部のトナー付着量が2.5kHZ〜5.0kHZの周波数領域と比較して減少し、ドット抜けが多くなる。その結果として、ザラツキが低下する。この実験で使用したトナーの帯電量分布を図23に示す。図に示すように、縦軸はトナーの個数であり、横軸はQ/d(femtC/10μm)である。なお本測定にはホソカワミクロン社製Eスパートアナライザを用いた。
【0068】
次の実験として、トナーの帯電量分布を上記より狭くしたトナーを用いて同様に周波数によるハーフトーン部のザラツキを評価した。帯電量分布を図24に示し、実験結果を図25に示す。このトナーは上記実験で使用したものと同処方で生成されたものであるが、分布範囲を狭くすることでブローオフ法での帯電量は−25μc/gとなった。図23で示された分布の場合の結果とは異なり高周波側でのザラツキ低下は確認されなかった。その理由はACバイアスを高周波側へ振った際には、現像電界に対するレスポンスの悪いトナー(低帯電トナーであり現像されにくいトナー)では現像されないが、このように帯電量分布を狭くし、低帯電トナーをカットした系では十分に現像されるためである。つまり、ACバイアスを高周波で使用するためには、帯電量分布を狭くすることが必須といえる。
【0069】
以上は、現像主磁極に隣接させ当該主磁極の磁力と半値幅を調整するための補助磁極を設けた構成の磁石ローラを用いた場合の例において説明したが、これに限定されるものではなく、現像主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が40%以上であるような磁石ローラであれば、同様な効果が得られる。
【0070】
【発明の効果】
本発明によれば、温度23℃、相対湿度65%の標準環境にて、オイラー法で測定した上記像担持体の紙に対する静止摩擦係数μが0.02以上0.6未満であり、現像主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が40%以上であり、かつ現像領域に交番電界を形成することで、後端白抜けレベルを高く維持したまま、ハーフトーンのザラツキを向上することができる。交番電界の周波数が2.5〜5.0kHzであることで、ハーフトーンにトナーを均一に付着することができる。
【0071】
直流バイアスに交流バイアスを重畳することで形成される交番電界として矩形波のものを用いる場合、矩形波1周期当たりにおいて、トナーを現像剤担持体から像担持体へ移動させる電界の印加時間T1と、同トナーを像担持体から現像剤担持体へ移動させる電界の印加時間T2とが、T1≦T2の関係を満たす、言い換えれば、交流バイアスのDutyを50%以下にすることにより、請求項1の効果に加えて形成画像上のトナー濃度(ID)の確保が容易である。またトナー帯電量分布のピーク位置から±5femtC/10μm以内に全トナーが収まれば、経時的にもハーフトーンにトナーを均一に付着することができ、ザラツキを向上することができる。潤滑剤塗布機構を付設していれば、像担持体μが変化した際にも適正なμに補正することができ、安定した画像を経時的にも得ることができる。像担持体の初期摩擦係数μがμ≦0.4であれば、像担持体の膜削れを防ぎ、長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置としてのカラー複写機の概略構成図である。
【図2】図1のカラー複写機に装着されるリボルバ現像ユニットの部分概略構成図である。
【図3】図2のリボルバ現像ユニットでの現像ローラの磁力分布とその大きさ程度を示す図である。
【図4】1ドット縦横ラインの線幅の比率と磁石ローラの主磁極法線方向磁束密度の減衰率との関係を示すグラフである。
【図5】塗布部材の構成概略図である。
【図6】図5に対する代替例としての塗布部材構成図である。
【図7】塗布量と感光体表面の摩擦係数の関係を示すグラフである。
【図8】感光体摩擦係数を測定するための測定装置の概略図である。
【図9】感光体上のトナー付着量と反射型フォトセンサ出力の関係を示すグラフである。
【図10】潤滑剤塗布量の変化と現像γカーブの関係を表すもので、縦軸に画像濃度、横軸に現像ポテンシャルをプロットする。
【図11】現像剤塗布量の制御を説明するフローチャートである。
【図12】潤滑剤塗布後の感光体表面摩擦係数に対する後端白抜けのレベルをランク評価したグラフである。
【図13】本発明に関わる磁石ローラでの感光体摩擦係数0.1以下の後端白抜けレベルのランク評価のグラフである。
【図14】対感光体現像スリーブ線速比と後端白抜けの関係を説明するグラフである。
【図15】対感光体現像スリーブ線速比と文字周辺抜けの関係を説明するグラフである。
【図16】試薬と被測定材料表面の位置関係を示す概略図である。
【図17】中間転写ベルト上の画像における虫食いの、温度・湿度変化における差異を表すグラフである。
【図18】図17に関わる実験における評価画像を示す図である。
【図19】ランニング枚数による虫食い状態の変化を示すグラフである。
【図20】現像電界として交番電界を用いる場合の現像バイアスの変化を説明する図である。
【図21】代表的なDutyによる現像γ曲線を示すグラフである。
【図22】周波数とザラツキの関係を示すグラフである。
【図23】図22に関わる実験で使用したトナーの帯電量分布を示すグラフである。
【図24】周波数とザラツキの関係を示す別のグラフである。
【図25】図24に関わる実験で使用したトナーの帯電量分布を示すグラフである。
【符号の説明】
1 感光体ドラム
4 現像装置
41 現像ローラ
43 現像スリーブ
44 磁石ローラ
45 ドクタブレード
47 スクリュー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, development is performed in a so-called development region (region where a developable electric field is secured between the developer carrier and the image carrier) on the surface of the developer carrier (raising the head). The present invention relates to an image forming apparatus including a developing device that increases image density and improves low-contrast images during processing.
[0002]
[Prior art]
In general, in various image forming apparatuses such as copying machines, printers, facsimiles, and the like using an electrophotographic method or an electrostatic recording method, a latent image carrier (also referred to as an image carrier) composed of a photosensitive drum or a photosensitive belt is used. An electrostatic latent image corresponding to the image information is formed, and a developing operation is executed by the developing device to obtain a visible image. In carrying out the developing operation in this way, from the viewpoint of transferability, halftone reproducibility, stability of development characteristics with respect to temperature and humidity, etc., there is a magnetic brush development system using a two-component developer composed of toner and carrier. It is becoming mainstream. In this type of developing device, the two-component developer is held on the developer carrier in the form of a brush chain, and is transported to the development area facing the latent image carrier, so that it is contained in the developer. The toner is supplied to the electrostatic latent image portion on the latent image carrier.
[0003]
The developer carrying member is usually configured to include a sleeve (developing sleeve) formed in a cylindrical shape, and a magnet body (magnet roller) that forms a magnetic field so that the developer can be raised on the sleeve surface. Has inside the sleeve. At the time of the spike, the carrier is spiked on the sleeve so as to follow the lines of magnetic force generated by the magnet roller, and charged toner adheres to the spiked carrier. The magnet roller is provided with a plurality of magnetic poles and is formed in a rod shape or the like, and in particular, a development main magnetic pole is provided for causing the developer to spike in the development region portion on the surface of the developer carrying member. By moving at least one of the sleeve and the magnet roller, the developer spiked on the sleeve surface moves. The developer transported to the development area spikes along the lines of magnetic force emitted from the development main pole, and in the case of contact development, the chain chain of the developer contacts the surface of the latent image carrier so as to bend and contact. The toner is supplied while the chain chain of the developed developer rubs against the electrostatic latent image based on the relative linear velocity difference from the latent image carrier.
[0004]
On the other hand, as one means for stably providing a high-quality image over a long period of time, applying a lubricant to a latent image carrier or an image forming process around the latent image carrier is widely performed. If the coefficient of friction of the photosensitive member as a latent image carrier is high, the cleaning blade is caught in the cleaning process, the photosensitive member cannot be cleaned, black streaks are generated, and the cleaning blade itself is abnormally worn. By applying a lubricant to the photoconductor, etc., the frictional force between the photoconductor and the cleaning blade, the photoconductor and the transfer member, etc. is reduced, and the amount of film scraping of the photoconductor due to friction is reduced. The problem was avoided and the long life of the photoreceptor was achieved. At the same time, the generation of “squeaking noise” due to friction could be suppressed, and the generation of unpleasant noise could be prevented. Also, by reducing the coefficient of friction of the photosensitive member, it was possible to suppress the hollowing out phenomenon (so-called insect erosion) that tends to occur in a portion with a large amount of toner adhesion such as the center of the line portion in the transfer step.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the amount of toner adhering to the photoreceptor is reduced due to the reduction in μ by applying lubricant, making it difficult to obtain a sufficient image density, and it is necessary to perform gradation correction by changing the developing bias and writing beam power. . These controls are very complicated, leading to an increase in cost. Further, in the halftone area, when the balance between the adhesion force of the toner to the photoconductor and the rubbing force of the magnetic brush is lost, dot missing occurs, resulting in an image with an increased feeling of roughness of the image. In particular, in the halftone portion of the photosensitive member, counter charge and the rubbing of the magnetic brush act on the carrier to cause a so-called white-out phenomenon, so that the linear velocity ratio of the developing sleeve to the photosensitive member is increased. Was impossible.
[0006]
The present invention provides a high-uniformity image of a halftone portion even in a system in which low friction is achieved by an image carrier or an image forming device around the image carrier, and white spots occur at the rear end of the image. Image with excellent horizontal line reproducibility, improved halftone dot omission around the character area, improved color reproducibility in overlapping areas of each color toner, and image carrier An object of the present invention is to provide an image forming apparatus in which the above-mentioned image quality can be maintained satisfactorily even when the friction coefficient of the lens changes from a low state to a high state.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  According to the present invention, the object is to provide an image having a developing device having a developing main magnetic pole for magnetically adsorbing the developer on the outer peripheral surface of the developer carrying member to form a magnetic brush, and an image carrier facing the developing device. In the forming apparatus, the static friction coefficient μ with respect to the paper of the image carrier measured by the Euler method in a standard environment at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 65% is 0.02 or more and less than 0.6, and the development main pole The normal direction magnetic flux density attenuation rate is 40% or more, and an alternating electric field is applied to the development area.The frequency of the alternating electric field is 2.5-5.0 kHzIt is solved by.
[0008]
  It is preferable to provide a magnet for assisting magnetic force formation of the developing main magnetic pole. When a rectangular wave is used as the alternating electric field, an electric field application time T1 for moving the toner from the developer carrier to the image carrier per period of the rectangular wave, and the toner from the image carrier to the developer carrier. It is convenient if the application time T2 of the electric field to be moved satisfies the relationship of T1 ≦ T2.. AlsoIt is preferable that all toners are contained within ± 5 femt C / 10 μm from the peak position of the toner charge amount distribution. It is preferable to provide a lubricant application mechanism. The initial friction coefficient μ of the image carrier is preferably μ ≦ 0.4.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The details of the present invention will be described based on examples shown in the drawings.
First, an electrophotographic color copying machine (hereinafter referred to as a color copying machine) as an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. The color copying machine includes a color image reading device (hereinafter referred to as a color scanner) 11, a color image recording device (hereinafter referred to as a color printer) 12, a paper supply bank 13, and the like.
[0010]
The color scanner 11 forms an image of the document 10 on the contact glass 101 on the color sensor 105 via the illumination lamp 102, the mirror groups 103a, 103b, and 103c and the lens 104, and the color image information of the document 10 is obtained. For example, red, green, and blue (hereinafter referred to as R, G, and B) color separation lights are read and converted into electrical image signals. In this example, the color sensor 105 includes R, G, and B color separation means and a photoelectric conversion element such as a CCD, and simultaneously reads three color images obtained by color separation of the image of the document 10. . Then, based on the R, G, and B color separation image signal intensity levels obtained by the color scanner 11, color conversion processing is performed by an image processing unit (not shown) to obtain black (hereinafter referred to as Bk), cyan (hereinafter referred to as “Bk”). , C), magenta (hereinafter referred to as M), and yellow (hereinafter referred to as Y) color image data.
[0011]
The operation of the color scanner 11 for obtaining the Bk, C, M, and Y color image data is as follows. In response to a scanner start signal that takes the operation and timing of the color printer 12 to be described later, the optical system including the illumination lamp 102 and the mirror groups 103a, 103b, and 103c scans the document 10 in the left direction of the arrow, and scans once. One color image data is obtained every time. By repeating this operation a total of four times, color image data of four colors is sequentially obtained. Each time, the color printer 12 sequentially visualizes the images and superimposes them to form a final four-color full-color image.
[0012]
The color printer 12 includes a photosensitive drum 20 as an image carrier, a writing optical unit 22, a revolver developing unit 23, an intermediate transfer device 26, a fixing device 27, and the like. The photosensitive drum 20 rotates counterclockwise as indicated by an arrow, and around the photosensitive drum cleaning device 201, the charge eliminating lamp 202, the charger 203, the potential sensor 204, the selected developer of the revolver developing unit 23, and the development A density pattern detector 205, an intermediate transfer belt 261 of the intermediate transfer device 26, and the like are arranged. A lubricant application member is built in the charger 203, and the application member will be described later.
[0013]
Further, the writing optical unit 22 converts the color image data from the color scanner 11 into an optical signal, performs optical writing corresponding to the image of the document 10, and forms an electrostatic latent image on the photosensitive drum 20. The writing optical unit 22 includes a semiconductor laser 221 as a light source, a laser light emission drive control unit (not shown), a polygon mirror 222 and its rotation motor 223, an f / θ lens 224, a reflection mirror 225, and the like.
[0014]
The revolver developing unit 23 includes a Bk developing unit 231K, a C developing unit 231C, an M developing unit 231M, and a Y developing unit 231Y, and a revolver rotation driving unit described below that rotates each developing unit counterclockwise as indicated by an arrow. It is configured. Each developing device includes a developing sleeve that rotates by contacting a developer ear with the surface of the photosensitive drum 20 in order to develop an electrostatic latent image, a developer paddle that rotates to pump up and stir the developer, and the like. It consists of The toner in each developing device 231 is negatively charged by stirring with a ferrite carrier, and each developing sleeve has a developing bias in which an AC voltage Vac is superimposed on a negative DC voltage Vdc by a developing bias power source (not shown). The developing sleeve is biased to a predetermined potential with respect to the metal substrate layer of the photosensitive drum 20 when applied (in order to use an alternating electric field as the developing electric field). In the standby state of the copying machine main body, the revolver developing unit 23 has the Bk developing unit 231K set at the developing position, and when the copying operation is started, the color scanner 11 starts reading Bk color image data from a predetermined timing. Then, based on the color image data, optical writing with a laser beam and formation of an electrostatic latent image start (hereinafter, an electrostatic latent image based on Bk image data is referred to as a Bk latent image. The same applies to C, M, and Y). The Bk developing sleeve is started to rotate before the leading edge of the electrostatic latent image reaches the Bk developing position so that the leading edge of the Bk latent image can be developed, and the Bk latent image is developed with BK toner. When the developing operation of the Bk latent image area continues and the trailing edge of the electrostatic latent image passes the Bk developing position, the developing device for the next color (normally the C developing device in this example) immediately comes to the developing position. Until the revolver developing unit 23 rotates. This is completed at least before the leading edge of the electrostatic latent image by the next image data arrives.
[0015]
The revolver developing unit 23 will be described in detail later.
The intermediate transfer device 26 includes an intermediate transfer belt 261, a belt cleaning device 262, a paper transfer corona discharger (hereinafter referred to as a paper transfer device) 263, and the like. The intermediate transfer belt 261 is stretched around a drive roller 264a, a transfer counter roller 264b, a cleaning counter roller 264c, and a driven roller group, and is driven and controlled by a drive motor (not shown). The belt cleaning device 262 including a lubricant application member includes an inlet seal, a rubber blade, a discharge coil, an inlet seal, a rubber blade contact / separation mechanism, and the like. The first color Bk image is transferred to the intermediate transfer belt 261. During the transfer of the second, third and fourth color images after the transfer, the entrance seal and the blade are separated from the surface of the intermediate transfer belt 261 by the contact / separation mechanism. The application member will be described later. The paper transfer unit 263 applies an AC voltage + DC voltage or a DC voltage by a corona discharge method, and collectively transfers the superimposed toner images on the intermediate transfer belt 261 onto the recording paper.
[0016]
The recording paper cassette 207 in the color printer 12 and the recording paper cassettes 30a, 30b, and 30c in the paper supply bank 13 store recording papers of various sizes. The paper is fed and conveyed in the direction of the registration roller pair 29 by the paper feed rollers 28, 31a, 31b, and 31c. Further, a manual feed tray 21 for manual paper feed such as OHP paper or thick paper is provided on the right side in the drawing of the printer 12.
[0017]
In the color copying machine having the above configuration, when an image forming cycle is started, first, the photosensitive drum 20 is rotated counterclockwise as indicated by an arrow, and the intermediate transfer belt 261 is rotated clockwise as indicated by an arrow by a drive motor (not shown). As the intermediate transfer belt 261 rotates, Bk toner image formation, C toner image formation, M toner image formation, and Y toner image formation are performed, and finally, on the intermediate transfer belt 261 in the order of Bk, C, M, and Y. Overlaid, a toner image is formed.
[0018]
The Bk toner image is formed as follows. The charger 203 uniformly charges the photosensitive drum 20 to about −700 V with a negative charge by corona discharge. The semiconductor laser 221 performs raster exposure based on the Bk color image signal. When this raster image is exposed, the charge proportional to the exposure light amount disappears in the exposed portion of the photosensitive drum 20 that is initially uniformly charged, and a Bk latent image is formed. When the negatively charged Bk toner on the Bk developing sleeve comes into contact with the Bk latent image, the toner does not adhere to the remaining portion of the photosensitive drum 20, and the portion without charge, that is, the exposed portion is exposed. The Bk toner is attracted to the portion, and a Bk toner image similar to the electrostatic latent image is formed. The Bk toner image formed on the photosensitive drum 20 is transferred by the belt transfer unit 265 to the surface of the intermediate transfer belt 261 that is driven at a constant speed in contact with the photosensitive drum 20 (hereinafter referred to as a photosensitive drum). Transfer of the toner image from the body drum 20 to the intermediate transfer belt 261 is referred to as belt transfer).
[0019]
Some untransferred residual toner on the photoconductor drum 20 is cleaned by the photoconductor cleaning device 201 in preparation for reuse of the photoconductor drum 20. The collected toner is stored in a waste toner tank (not shown) via a collection pipe.
[0020]
On the photosensitive drum 20 side, the process proceeds to the C image forming process after the Bk image forming process, and C image data reading by the color scanner 11 is started at a predetermined timing, and C latent image formation is performed by laser beam writing using the C image data. Done. Then, after the rear end portion of the previous Bk latent image passes and before the front end portion of the C latent image arrives, the revolver developing unit 23 is rotated, and the C developing unit 231C is set at the developing position. The C latent image is developed with C toner. When the development of the C latent image area is continued and the rear end of the C latent image passes the development position, the revolver developing unit 23 is rotated in the same manner as in the case of the previous Bk developing unit 231B, and the next M The developing device 231M is moved to the developing position. This is also completed before the leading edge of the next M latent image reaches the developing position.
[0021]
The description of the M and Y image forming steps will be omitted because the operations of reading color image data, forming an electrostatic latent image, and developing are the same as those in steps Bk and C described above.
[0022]
On the intermediate transfer belt 261, Bk, C, M, and Y toner images sequentially formed on the photosensitive drum 20 are sequentially aligned on the same surface to form a four-color superimposed toner image. In the transfer process, the four color toner images are collectively transferred to the recording paper by the paper transfer unit 263.
[0023]
At the time when the image forming operation is started, the recording paper is fed from either the recording paper cassette or the manual feed tray and is waiting at the nip of the registration roller pair 29. When the leading edge of the toner image on the intermediate transfer belt 261 approaches the paper transfer unit 263, the registration roller pair 29 is driven so that the leading edge of the recording paper coincides with the leading edge of the toner image, and the recording paper and toner Registration with the image is performed. Then, the recording paper is superimposed on the toner image on the intermediate transfer belt 261 and passes over the positive potential paper transfer device 263. At this time, the recording paper is charged with a positive charge by the corona discharge current, and the toner image is transferred onto the recording paper. Subsequently, the recording paper is neutralized and peeled off from the intermediate transfer belt 261 when passing through a portion facing a separation static eliminator by an AC + DC corona (not shown) that should be arranged on the left side in the drawing of the paper transfer unit 263. Move to conveyor belt 211.
[0024]
Then, the recording paper onto which the four-color superimposed toner images are collectively transferred from the surface of the intermediate transfer belt 261 is conveyed to the fixing device 27 by the conveying belt 211, and the nip portion between the fixing roller 271 and the pressure roller 272 controlled to a predetermined temperature. Then, the toner image is melted and fixed, sent out of the apparatus main body by the discharge roller pair 32, and stacked on the copy tray (not shown) so as to obtain a full color copy.
[0025]
On the other hand, the surface of the photosensitive drum 20 after the belt transfer is cleaned by the photosensitive member cleaning device 201 (brush roller, rubber blade), and is uniformly discharged by the discharging lamp 202. Further, the surface of the intermediate transfer belt 261 after the toner image is transferred to the recording paper is cleaned by pressing the blade of the belt cleaning device 262 again by the blade contact / separation mechanism.
[0026]
Next, the revolver developing unit 23 will be described. FIG. 2 is a sectional view showing the internal structure of the revolver developing unit 23 in which the developing units 231K, 231C, 231M, and 231Y are integrated. The developing devices 231K, 231C, 231M, and 231Y of the revolver developing unit 23 are respectively supported by a hollow square cylindrical stay member 242 provided between front and rear end plates (not shown). The developing units 231K, 231C, 231M, and 231Y are provided with the same type of developing unit casing portions 283K, 283C, 283M, and 283Y, respectively. Each of the developing device casing portions 283K, 283C, 283M, and 283Y contains a carrier as a developer and a two-component developer composed of toner of each color. In the illustrated example, the Bk developing unit 231K containing black toner and carrier is located at the developing position facing the photosensitive drum 20, and the Y developing unit 231Y containing yellow toner and carrier in the counterclockwise order in FIG. An M developing unit 231M containing magenta toner and a carrier and a C developing unit 231C containing cyan toner and a carrier are provided.
[0027]
Here, since the internal structure of each of the four developing devices is exactly the same, the internal structure will be described below by taking the Bk developing device 231K at the developing position in FIG. 2 as an example, and the internal structures of the other developing devices are As the reference numerals of the members to be used, the same numerals as those in the Bk developing unit are attached with the suffixes Y, M, and C to distinguish the yellow, magenta, and cyan developing units, and the description thereof is omitted. .
[0028]
In the Bk developing device 231K, a developing roller 284, which is a developer carrying member, is disposed so as to be close to the photosensitive member 20, and a developing region is formed at both opposing portions. The developing roller 284 is provided with a developing sleeve 285 formed of a non-magnetic material such as aluminum, brass, stainless steel, or conductive resin in a cylindrical shape so as to be rotated in a clockwise direction by a rotation driving mechanism (not shown). ing. In this example, the drum linear speed of the photosensitive drum 20 is set to 200 mm / second, and the sleeve linear speed of the developing sleeve 43 is set to 360 mm / second. Therefore, the ratio of the sleeve linear velocity to the drum linear velocity is 1.8. The development gap, which is the distance between the photosensitive drum 20 and the development sleeve 43, is set to 0.35 mm.
[0029]
In the developing sleeve 285, a magnet roller 286 that forms a magnetic field is provided in a fixed state so as to cause the developer to stand up on the peripheral surface of the developing sleeve 285. The carrier constituting the developer is spiked in a chain shape on the developing sleeve 285 so as to follow the normal magnetic field lines emitted from the magnet roller 286, and the carrier that has spiked in the chain shape is charged. Toner is attached to form a magnetic brush. The magnetic brush is transferred in the same direction as the developing sleeve 285 (clockwise as viewed in the figure) by the rotational transfer of the developing sleeve 285. The magnet roller 286 includes a plurality of magnetic poles. Specifically, as shown in detail in FIG. 3, a developing main magnetic pole P1b for causing the developer to stand up in the developing region, main magnetic pole forming auxiliary members P1a and P1c for assisting the formation of the developing main magnetic pole, and a developing sleeve 285 Magnetic poles P4 and P5 for pumping up the developer, magnetic poles P6, P7 and P8 for transporting the pumped developer to the development area, and magnetic poles P2 and P3 for transporting the developer in the developed area are provided. These magnetic poles P1b, P1a, P1c, P4, P5, P6, P7, P8, P2 and P3 are arranged toward the radial direction of the developing sleeve 285. The measurement of the magnet roller was performed using the ADS TS-10A probe and Gauss meter HGM-8900S described above. The position of the Hall element for measuring the magnetic flux density in the normal direction and the tangential direction was set to 0.5 mm from the sleeve surface.
[0030]
The magnet roller 286 is composed of 10 poles. However, in order to improve the drawability and black solid image followability, the magnet roller 286 may be composed of 12 poles by further increasing the number of magnetic poles from the P3 pole to the doctor blade. Regarding the shape of the magnets, the sectional shape of each magnet inside the magnet roller may be a square, but other shapes such as a fan shape and a bamboo ring shape may be considered.
[0031]
As can be recognized in FIG. 2, the development main pole group P1 is composed of magnets having small cross sections arranged in the order of P1a, P1b, and P1c from the upstream side. These magnets having a small cross section are made of a rare earth metal alloy, but samarium alloy magnets, particularly samarium cobalt alloy magnets, can also be used. Among rare earth metal alloy magnets, the typical iron neodymium boron alloy magnet has a maximum energy product of 358 kJ / m.3The maximum energy product of iron neodymium boron alloy bonded magnet is 80 kJ / m3Before and after. Unlike conventional magnets, such a magnet can ensure the required developing roller surface magnetic force even if the size is considerably reduced. For conventional normal ferrite magnets and ferrite bonded magnets, the maximum energy product is 36 kJ / m.3Before and after, 20kJ / m3Before and after. When it is acceptable to increase the sleeve diameter, it is possible to narrow the half-value width by forming the tip of the magnet facing the sleeve side using a conventional ferrite magnet or ferrite bonded magnet. Here, the full width at half maximum is the maximum normal magnetic force (vertex) of the magnetic distribution curve in the normal direction or half the peak magnetic flux density (for example, the maximum normal magnetic force of a magnet made of N poles is 120 mT (millitesla)). In this case, the half value is 60 mT). It may be called a half-value central angle and a half-value center angle width.
[0032]
Returning to the normal magnetic force pattern by the magnet roller in the present invention shown in FIG. The solid line is a pie chart graph measuring the magnetic flux density in the normal direction on the surface of the developing sleeve. The scale is every 20 mT. This is compared with the magnetic flux density in the normal direction at a distance of 1 mm from the surface of the developing sleeve. These are the measurement device used, the ADS Gauss meter (HGM-8300), and the ADS A1 type axial probe. In the magnet roller in this example, the magnetic flux density in the normal direction on the sleeve surface of the main magnetic pole P1b is 108.1 mT, and the normal direction magnetic flux density at a portion 1 mm away from the sleeve surface is 50.2 mT. The change in magnetic flux density was 57.9 mT. Attenuation rate of normal direction magnetic flux density at this time (the difference between the normal direction magnetic flux density peak value on the sleeve surface and the normal direction magnetic flux density peak value at a distance of 1 mm from the sleeve surface The ratio divided by the peak value of the magnetic flux density in the linear direction) is 53.6%. The normal magnetic flux density on the sleeve surface of the main magnetic pole forming auxiliary magnet P1a located upstream of the main magnetic pole P1b is 100.1 mT, and the normal magnetic flux density at a portion 1 mm away from the sleeve surface is 53 The magnetic flux difference was 46.7 mT, and the magnetic flux difference was measured. The attenuation factor of the normal direction magnetic flux density at this time is 46.7%. The normal magnetic flux density on the sleeve surface of the main magnetic pole magnetic force forming auxiliary magnet P1c located downstream of the main magnetic pole P1b is 108.0 mT, and the normal magnetic flux density at a portion 1 mm away from the sleeve surface is 60 The magnetic flux difference was 47.3 mT, and the magnetic flux difference was 47.3 mT. The attenuation factor of the normal direction magnetic flux density at this time is 43.8%. In this example, the magnetic brush formed of the developer along the magnetic force lines generated on the magnet roller is in contact with only the brush portion formed on the main magnetic pole P1b, and the electrostatic latent image on the photoconductor is exposed. Image. At this time, if the photoconductor is not in contact, the length of the magnetic brush at that location is about 1 mm, and the head is shorter than the magnetic brush formed by the conventional magnet roller, and a dense state is created. Became possible. When the distance between the developer regulating member and the developing sleeve is the same as the conventional one, since the amount of developer passing through the developer regulating member is the same, the magnetic brush in the development area is short and dense. It was confirmed that This phenomenon can be understood from the normal magnetic force pattern of FIG. 3, and the magnetic flux density in the normal direction at 1 mm away from the developing sleeve surface is greatly reduced. It cannot be formed, and the magnetic brush is short and densely formed on the surface of the developing sleeve. Experimentally, it has been found that there is a correlation between the increase / decrease of the normal magnetic flux density attenuation rate at a certain magnetic pole and the increase / decrease of the half-value width, and that the attenuation rate increases by reducing the half-value width. is doing. In order to set the attenuation factor of the normal direction magnetic flux density to 40% or more, the full width at half maximum should be 22 ° or less, preferably 18 ° or less. Incidentally, in the conventional magnet roller, the normal magnetic flux density on the sleeve surface of the main pole is 90 mT, and the normal magnetic flux density at a portion 1 mm away from the sleeve surface is 63.9 mT. Measured a magnetic force difference of 26.1 mT. The attenuation factor of the normal direction magnetic flux density at this time is 29%.
[0033]
FIG. 4 shows the relationship between the ratio of the line width of 1 dot vertical and horizontal lines and the attenuation factor of the normal direction magnetic flux density of the main magnetic pole (P1b). If the ratio of the line widths of 1 dot vertical and horizontal lines on the vertical axis is 1, the widths of the vertical and horizontal lines are equal. The 80% line is a border line where the horizontal line is conspicuous below this. In other words, if it is above the line, there is no practical problem. From this graph, it can be seen that the horizontal thinning is eliminated in the magnet roller used in this example. Therefore, if the attenuation factor of the normal direction magnetic flux density is 40% or more, the whiteout at the rear end of the image and the thinning of the horizontal thin line are eliminated. Further, it was confirmed that the magnetic pole adjacent to the main magnetic pole was also free from the trailing edge of the image and the thinning of the horizontal thin line due to the attenuation factor of the normal direction magnetic flux density of 40% or more.
[0034]
The measuring method which measured the said magnetic flux density is shown. Measured with an ADS Gauss meter (HGM-8300) and an ADS A1 type axial probe, it was recorded with a pie chart recorder. When measuring the normal direction magnetic flux density on the surface of the developing sleeve, attach an axial probe so that it contacts the developing sleeve, rotate the magnet roller, measure 360 degrees in steps of 0.1 degree, Record on chart recorder. Next, the tip of the axial probe was fixed 1 mm higher than the surface of the developing sleeve, and the magnetic roller was rotated 360 degrees in the same manner as described above to measure the magnetic flux density.
[0035]
By configuring the normal magnetic force as described above, it is possible to form a state in which the development nip width is narrow, suppress the occurrence of developer accumulation on the upstream side of the development nip, and to form a stable development nip. An image having no white spots or thin horizontal line images can be obtained, and as a result, a beautiful image with high dot uniformity can be provided.
[0036]
In the developing device having the developing roller having the above-described configuration, a doctor blade that regulates the amount of developer carried on the developing roller 284 and conveyed to a portion facing the photosensitive drum 20 in the developing device casing portion 283K. 287, a first conveying screw 288 that conveys the negative portion of the developer, which is regulated by the doctor blade 287 and pressed into the developing device casing, along the central axis direction from the back to the front, and along the central axis direction. A second conveying screw 289 that conveys the developer in a direction opposite to the first conveying screw 288 is disposed. In the developing device casing portion 283K below the second conveying screw 289, a toner concentration sensor for detecting the toner concentration of the developer contained in the developing device casing portion 283K is installed.
[0037]
Further, as shown in FIG. 5, the coating member 209 built in the charging device and disposed on the surface of the photosensitive member 20 has a solid lubricant 424 disposed on a fixing jig 421 via a spring. It is also possible to incorporate the coating member in a cleaning device or another device which is another image forming apparatus. A similar coating member is also disposed in the intermediate transfer device 26.
[0038]
The solid lubricant 424 fixed by the fixing jig 421 is in contact with the brush portion 422 by the pressure of a pressing member (not shown), and the lubricant is scraped off by the brush 422. At this time, the pressing pressure of the pressing member is variable, and the application amount is changed by a change in the pressure pressing the lubricant against the brush 422. By changing the coating amount, the friction coefficient on the surface of the photoreceptor and the surface of the transfer member is changed.
[0039]
As a lubricant material, it is desired to be chemically inactive and to have high thermal stability, such as low surface energy, and specifically zinc stearate, barium stearate, stearic acid. Examples thereof include fatty acid metals such as iron, nickel stearate, and magnesium stearate, and fluorine-based polymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and PFA. In this example, zinc stearate was used. The reason is that a molding process is easy and a stable image can be obtained without adversely affecting image formation.
[0040]
As another method for applying the lubricant to the photosensitive member, there is a means of changing the coating amount by changing the linear speed ratio of the brush to the photosensitive member. As shown in FIG. 6, the solid lubricant 432 can be directly pressed against the photoconductor 20 by a fixing jig 431 that also serves as a pressing member, and the application amount and the friction coefficient can be changed by changing the pressure.
[0041]
In this example, in order to reduce the friction coefficient μ of the photoconductor 20, a mechanism for applying a lubricant to the photoconductor 20 is provided. However, in a system where the friction coefficient is as low as this example due to the difference in the photoconductor composition and the manufacturing method. Also, the effect of the present invention has been confirmed.
[0042]
The relationship between the coating amount and the coefficient of friction of the photoreceptor surface will be described. FIG. 7 shows the relationship between the coating amount and the friction coefficient (hereinafter referred to as μ). By applying a lubricant to the photoconductor, the photoconductor μ changes with a gradient as shown in the figure. The photosensitive member μ converges to a certain value rather than infinitely close to zero. This value depends on the composition of the photoconductor before coating, the surface condition, and the environmental conditions (especially humidity). In the present invention, the photoreceptor μ was measured by the Euler method. An outline of this measuring apparatus is shown in FIG. In this measurement, the photosensitive member μ converged without limitation to 0.02 (the photosensitive member μ before applying the lubricant was 0.7). However, this value differs depending on the case where other measurement methods are used and the measurement environment. This measurement was performed in a standard environment of RH 65% and temperature 23 ° C.
[0043]
Returning to FIG. 2, a photosensor 510 composed of a light emitting element and a light receiving element is arranged in the vicinity of the developing unit 23. The density of the reference pattern is measured by installing a sensor at such a position shown in the figure, and this information is input to a control means having a CPU to control the lubricant application amount and parameters related to development.
[0044]
FIG. 9 shows the relationship between the toner adhesion amount on the photoconductor and the output of the reflection type photosensor. For example, a latent image having a size of about 2 cm × 2 cm is created on the photoconductor as the reference pattern. Since this pattern is sensitive to changes in conditions, a halftone such as a halftone is desirable, but it can also be controlled by a black solid image.
[0045]
The change in the amount of lubricant applied also affects the development γ curve as shown in FIG. In this graph, the image density is plotted on the vertical axis and the development potential is plotted on the horizontal axis. As shown in this graph, when the amount of applied lubricant is small, it becomes higher than the designed development γ. On the other hand, when the application amount is large, the value is low. Therefore, it is necessary to immediately correct the development γ to the design value. In the present invention, for example, the developer application amount is controlled as shown in the flowchart of FIG. That is, a reference density pattern is formed after setting the application brush linear speed as a standard, and the reflection density of the reference pattern is read. If the reference brush pattern is higher than a certain reference value (upper limit side), the application brush linear speed is increased. If it is lower than another reference value (lower limit side), the reflection brush density is controlled within the appropriate range by controlling the application brush linear velocity to be reduced. By controlling in this way, a stable image can always be obtained.
[0046]
The inventors of the present invention have a magnet roller (magnet roller of the first example) provided with an auxiliary magnetic pole for adjusting the magnetic force and the half-value width of the main magnetic pole adjacent to the main magnetic pole adjacent to the image carrier, and a conventional type. The experiment was conducted in detail using a magnet roller (with a half-width of the developing magnetic pole of 48 °). The relationship between the trailing edge blank and the photoreceptor μ is shown below. The data of the conventional type magnet roller is also attached as a reference.
[0047]
FIG. 12 shows the rank evaluation of the level of trailing edge blanking with respect to the photoreceptor surface μ after applying the lubricant. The rank evaluation of the trailing edge blank level is a rank 5 where no gap is present at the trailing edge of the halftone image, and a rank 1 is the most missing (for example, at the rank 1 level, the photosensitive member). In a system using a conventional magnet roller with a linear speed of 200 mm / s, a developing gap of 0.35 mm, a linear speed ratio of the photosensitive member developing sleeve of 1.8, an AC bias frequency of 9 kHz, and a photosensitive member μ of 0.2, after image An image loss of 4.2 mm occurred from the end). The photoreceptor surface friction coefficient is plotted up to μ: 0.7 in the figure. However, when μ is 0.6 or more, the cleaning blade is worn due to running of about 10K, and its function is remarkably deteriorated. Further, the toner causes filming on the surface of the photosensitive member, thereby degrading the image quality. As shown in the figure, the conventional type magnet roller has a photoreceptor μ of 0.2 and a trailing edge blank rank of rank 1. On the other hand, when the magnet roller according to the present invention is used, the trailing edge blank rank is maintained at 5 even if the photosensitive member μ is changed from 0.5 to 0.1. With respect to the magnet roller according to the present invention, an experiment was conducted on a smaller photosensitive member μ. As shown in FIG. 13, the rear end blank rank when the photosensitive member μ is 0.1 or less shows a satisfactory level when the photosensitive member μ is 0.02 or more. When the photoreceptor μ is less than 0.02, the trailing edge blank rank is remarkably lowered. This is because a toner having a particle diameter of 6.5 μm was used in the experiment, and in the system using a toner having a smaller particle diameter, the decrease in the trailing edge white-out level is small.
[0048]
Further, the magnet roller according to the present invention is particularly excellent in the system in which the photosensitive member μ is 0.4 or less as compared with the white level at the rear end of the conventional type magnet roller. When the initial photoreceptor μ is 0.4 or less, it has been impossible to maintain a sufficient trailing edge blanking level with a conventional type magnet roller. Generally, in a system that does not have a lubricant application system, the photosensitive member μ increases with time (due to scraping of the surface of the photosensitive member due to contact with a cleaning blade or a magnetic brush). There is a recovery of the trailing edge blank level.
[0049]
Next, the relationship between the photosensitive member developing sleeve linear velocity ratio and the trailing edge white spot will be described. As in the case of the relationship between the photoconductor μ and the trailing edge white spot, a conventional magnet roller is added to FIG. 14 as a reference. As shown in the figure, in the magnet roller according to the present invention, it was possible to maintain a very good rank with respect to the trailing edge white spot up to a linear speed ratio of 4.0. On the other hand, in the case of the conventional magnet roller, the trailing edge blank rank decreased at a line speed ratio of 1.5 and decreased to rank 1 at a line speed ratio of 2.0.
[0050]
Furthermore, the blank rank around characters was evaluated for the magnet roller of the present invention. In the rank evaluation of the white space around the character, a character having no missing character at the boundary between the character and the surrounding halftone image is defined as a rank 5, and the character having the most missing character is defined as a rank 1. The result of this experiment is shown in FIG. Like this graph, the rank was improved by increasing the linear speed ratio. As described above, by using the developing roller having a magnet configuration as in the present invention, it is possible to achieve both white spots at the rear end and missing letters at the periphery of the character.
[0051]
Next, a mechanism for applying the lubricant to the intermediate transfer belt (primary transfer process) will be described. A lubricant application brush 266 for the intermediate transfer belt 261 was installed at a position in a belt cleaning device (not shown) shown in FIG. Since the intermediate transfer belt 261 is in contact with the photoreceptor 20 to form a nip, it is desirable to use the same lubricant material as that of the photoreceptor coating apparatus. Similar to the application of the lubricant to the photosensitive member, the application amount can be changed by changing the contact pressure of the application brush (not applied when the contact pressure is 0) or the linear velocity of the brush. Since this is the same mechanism as that for applying the lubricant to the photoconductor (FIGS. 5 and 6), a further illustration is omitted. The material of the application brush is conductive acrylic fiber (20,000 / inch)2= 3100 / cm2)It was used.
[0052]
By applying a lubricant to the intermediate transfer belt 261, the frictional force between the photoconductor 20 and the intermediate transfer belt 261 is reduced, so that the life of the photoconductor and the intermediate transfer belt is dramatically increased. In addition, since toner filming on the belt can be prevented, the surface energy of the primary transfer is reduced in the secondary transfer process in which the toners of the respective colors are stacked in the primary transfer process and then transferred to the transfer material in a batch. The image can be suppressed, transferability is improved, and an image with no omission in the image area can be obtained even with lapse of time.
[0053]
By the way, the surface energy (surface tension) can be expressed by the following equation using the contact angle θ with respect to the reagent on the surface.
W = γ (1 + cos θ) (1)
In the equation (1), W is the surface tension of the material to be measured, γ is the surface tension of the reagent, and θ is the contact angle between the material to be measured and the reagent. FIG. 16 shows an outline of the reagent and the material to be measured. Surface tension is commonly used as a surrogate property of surface energy.
[0054]
As the reagent, a pure substance such as pure water is used. A change in surface tension is measured by measuring the wettability of a material to be measured using a reagent having the same surface tension. As the surface tension increases, the adhesion between two different substances increases. This equation is used to determine the surface tension (critical surface tension) of the material to be measured with respect to the reagent (liquid), but it is widely used as a method to know the change in the adhesion force of the powder adhering to the surface of the object to be measured. It has been.
[0055]
Experiments were performed to determine the difference between images on the intermediate transfer belt in three environments by changing the surface energy of the photoreceptor 20 and the intermediate transfer belt 261. The three environments are related to temperature and humidity, and are HH (30 ° C., 90%), MM (23 ° C., 65%), and LL (10 ° C., 15%). The experimental results are shown in FIG. However, each experimental data is an initial tendency, and does not represent image fluctuations due to changes over time. The horizontal axis represents each environment, and the vertical axis represents the worm-eating rank. Here, as for the worm-eating rank, as in the case of the rear end blank dropout rank, a dropout is defined as rank 5 and the dropout rank is rank 1. Since it cannot be confirmed visually at rank 4 or higher, all images were taken into the CCD camera and binarized, and then judged from changes in the area ratio of the image area. However, the solid image part was used for the evaluation image. The outline is shown in FIG.
[0056]
As a result of the experiment, as shown in FIG. 17, when the condition of the surface energy of the photoconductor <the surface energy of the intermediate transfer belt was satisfied, the image could be stably transferred without being affected by environmental fluctuations. Under other conditions, images of rank 4 or higher were not obtained in any environment. In particular, in an HH environment, a large number of insect eaters occurred, and image quality was not acceptable at all.
[0057]
Next, a short running test up to 3K (3000 sheets) was performed under the above-mentioned surface energy conditions. The result is shown in FIG. However, the running environment is MM (23 ° C., 65%). As shown in the figure, the condition of the surface energy of the photoconductor <intermediate transfer belt did not decrease the worm-eating rank even when running. Under other conditions, at 0.5K and 1K, filming occurred in which the toner adheres to the photosensitive member in a film form, so that it was impossible to continue running due to significant deterioration in image quality. Under the condition of the surface energy of the photoreceptor <intermediate transfer belt, the running was continued up to 20K, but no problem occurred.
[0058]
Next, the alternating electric field in the present invention will be described. As described above, in order to use an alternating electric field as the developing electric field, in the present invention, an AC bias superimposed on a DC bias is used as the developing bias. As shown in FIG. 20, this developing bias is applied to the developer carrying member from the photosensitive member side with a voltage application time T1 for forming an electric field in the direction in which the toner on the developer carrier is caused to fly to the latent image on the photosensitive member. Application time of voltage for forming an electric field acting in the direction of pulling back in the body direction: T2 is alternately repeated every cycle. By applying this developing bias to the developer carrying member for a certain period of time, the toner is developed on the photoreceptor. The generation time of the electric field acting in the direction of developing the toner on the photoconductor per one AC bias cycle is called Duty, and is represented by the following equation.
Duty = T1 / (T1 + T2) × 100 (%) (2)
[0059]
Further, the DC bias component Voff at the time of AC bias superposition was set as in the following equation so that the time-average development bias was constant.
Voff = Vb + (1 / 2− (Duty / 100)) × Vpp (V) (3)
Here, Vb is a DC component when no AC component is superimposed, and Vpp is a peak-to-peak voltage of AC bias. Voff was appropriately corrected within a range of ± 20V.
[0060]
The experimental conditions are
Development gap Gp: 0.35 mm
Developer pumping amount ρ: 0.065 mg / cm2
Photoconductor linear velocity Vs: 200 mm / sec
Photoconductor sleeve linear speed ratio: 1.3
Vpp: 0.8kV
It is.
[0061]
In the system of the present invention, the output image difference depending on the duty of the AC bias and the frequency was evaluated. The evaluation results are shown in Table 1. In the present invention, an image in which the duty was changed from 10% to 70% was evaluated.
[0062]
[Table 1]
Figure 0004074744
[0063]
As the evaluation image, a 256-step patch image created by a method of changing the exposure amount of the exposure means was adopted (resolution: 600 dpi). The reason is that the highlighted part of the 256-step patch image created by this method is easily affected by changes in the duty of the alternating electric field and the Vpp voltage, and is most suitable for evaluating the roughness of the halftone part. Can be mentioned. This is because the latent image in the highlight portion has a shallow potential after exposure, so that the contrast of the latent image is small and the amount of toner developed per dot is inevitably reduced. For this reason, a slight change in the toner adhesion amount leads to missing dots, and the roughness is easily noticeable. Speaking only in the alternating electric field, since the exposure potential is shallow, the electrostatic force received by the toner increases during the time when the electric field that pulls the toner back to the developing sleeve acts when developing. For this reason, the probability that the toner electrostatically attached to the latent image on the photosensitive member or the toner flying to the latent image on the photosensitive member is pulled back to the developing sleeve is greatly increased, and the roughness is reduced.
[0064]
In a 256-level patch image, the roughness is evaluated at a portion where the toner adhesion amount is relatively small, and image evaluation is performed in the region of 60 to 80 in terms of brightness (especially, the roughness is liable to deteriorate near brightness 70). is there). At these lightnesses, rank evaluation was performed visually based on rank samples. Here, the roughness rank is defined as rank 5 with the most uniform halftone part, and rank 1 with the least uniform feeling (as in the conditions in the table). There is no rank 1. For example, the conditions of Duty = 60%, Vpp: 1.2 kV, Voff: −500 V are rank 1). The roughness is good with a duty of 50% or less and a rank of 4 or more, but decreases in a region where the duty exceeds 50%.
[0065]
For evaluation of fine line reproducibility, a 1-dot vertical line written in binary was used. The reason is that the 1-dot vertical line is relatively sensitive to changes in the development γ, and it is easy to determine a reduction in fine line reproducibility due to development γ fluctuations. This line image was read by a CCD camera and then evaluated by a method of actually measuring the line width of the binarized image. A center value of 85 μm was set as the target, and a sample of 100 μm or more and 70 μm or less of actual measurement was evaluated as “x” and described in the table.
[0066]
FIG. 21 shows a typical development γ curve (duty toner adhesion amount curve with respect to the number of output patches) by Duty. As shown in the figure, the development γ increases in an area exceeding Duty = 50%. The resulting effect is that the fine line reproducibility is lacking and the image has poor gradation. Furthermore, the background dirt level is remarkably lowered and the basic image quality cannot be satisfied. When Duty = 50% or less, an image that does not deteriorate the basic quality such as background stains can be obtained. Conversely, when Duty = 10%, the developing ability is low.
[0067]
The relationship between the frequency and the roughness is as shown in FIG. At this time, the charge amount of the toner was −20 μc / g as measured by the blow-off method. As shown in the figure, a good halftone was obtained in the range of 2.5 kHz to 5.0 kHz. In a lower frequency region, the image becomes a DC bias-like image in which an alternating electric field is not superimposed, an AC bias effect cannot be obtained, and the halftone roughness is not improved. This is because it is difficult to obtain an AC electric field effect that faithfully reproduces the latent image by vibrating the toner attached to the latent image. On the higher frequency side, the toner adhesion amount in the highlight portion is reduced as compared with the frequency region of 2.5 kHz to 5.0 kHz, and dot missing increases. As a result, roughness is reduced. The charge amount distribution of the toner used in this experiment is shown in FIG. As shown in the figure, the vertical axis represents the number of toners, and the horizontal axis represents Q / d (femt C / 10 μm). For this measurement, an E-spart analyzer manufactured by Hosokawa Micron Corporation was used.
[0068]
As the next experiment, the roughness of the halftone portion due to the frequency was similarly evaluated using a toner having a toner charge amount distribution narrower than that described above. The charge amount distribution is shown in FIG. 24, and the experimental results are shown in FIG. This toner was produced with the same formulation as that used in the above experiment, but the charge amount in the blow-off method was -25 μc / g by narrowing the distribution range. Unlike the result in the case of the distribution shown in FIG. 23, no reduction in roughness on the high frequency side was confirmed. The reason for this is that when the AC bias is moved to the high frequency side, it is not developed with a toner that has a poor response to the developing electric field (a toner that is lowly charged and difficult to develop). This is because the system in which the toner is cut is sufficiently developed. That is, in order to use the AC bias at a high frequency, it can be said that it is essential to narrow the charge amount distribution.
[0069]
The above has been described with respect to an example in which a magnet roller having a configuration in which an auxiliary magnetic pole for adjusting the magnetic force and the half-value width of the main magnetic pole is provided adjacent to the developing main magnetic pole, but is not limited thereto. The same effect can be obtained if the magnet roller has a normal magnetic flux density attenuation rate of 40% or more of the developing main pole.
[0070]
【The invention's effect】
  According to the present invention, the static friction coefficient μ with respect to the paper of the image carrier measured by the Euler method in a standard environment at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 65% is 0.02 or more and less than 0.6. When the attenuation rate of the magnetic flux density in the normal direction of the magnetic pole is 40% or more and an alternating electric field is formed in the development region, it is possible to improve the halftone roughness while maintaining the trailing edge white level high. .When the frequency of the alternating electric field is 2.5 to 5.0 kHz, the toner can be uniformly attached to the halftone.
[0071]
  When a rectangular wave is used as an alternating electric field formed by superimposing an AC bias on a DC bias, an electric field application time T1 for moving the toner from the developer carrier to the image carrier per one period of the rectangular wave; The electric field application time T2 for moving the toner from the image carrier to the developer carrier satisfies the relationship of T1 ≦ T2, in other words, by setting the duty of the AC bias to 50% or less. In addition to the above effect, it is easy to secure the toner density (ID) on the formed image.. AlsoIf all the toner falls within ± 5 femt C / 10 μm from the peak position of the toner charge amount distribution, the toner can be uniformly attached to the halftone over time, and the roughness can be improved. If a lubricant application mechanism is provided, it can be corrected to an appropriate μ even when the image carrier μ changes, and a stable image can be obtained over time. If the initial coefficient of friction μ of the image carrier is μ ≦ 0.4, the film of the image carrier can be prevented from being scraped and the life can be extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color copying machine as an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a partial schematic configuration diagram of a revolver developing unit installed in the color copying machine of FIG. 1;
3 is a diagram showing a magnetic distribution of a developing roller in the revolver developing unit of FIG. 2 and a magnitude thereof. FIG.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the ratio of the line width of 1-dot vertical and horizontal lines and the attenuation factor of the magnetic flux density in the normal direction of the main magnetic pole of the magnet roller.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an application member.
6 is a configuration diagram of an application member as an alternative to FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the coating amount and the coefficient of friction of the photoreceptor surface.
FIG. 8 is a schematic view of a measuring apparatus for measuring a photoconductor friction coefficient.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the toner adhesion amount on the photoconductor and the output of the reflective photosensor.
FIG. 10 represents the relationship between the change in the amount of lubricant applied and the development γ curve, with the vertical axis representing image density and the horizontal axis plotting development potential.
FIG. 11 is a flowchart illustrating control of a developer application amount.
FIG. 12 is a graph showing a rank evaluation of the level of trailing edge blanking relative to the photoreceptor surface friction coefficient after application of a lubricant.
FIG. 13 is a graph of the rank evaluation of the trailing edge white spot level of the photoconductor friction coefficient of 0.1 or less in the magnet roller according to the present invention.
FIG. 14 is a graph for explaining the relationship between the photosensitive member developing sleeve linear velocity ratio and the trailing edge white spot;
FIG. 15 is a graph for explaining the relationship between the photosensitive member developing sleeve linear velocity ratio and missing characters.
FIG. 16 is a schematic view showing the positional relationship between the reagent and the surface of the material to be measured.
FIG. 17 is a graph showing differences in temperature and humidity changes of worm-eaten in an image on an intermediate transfer belt.
18 is a diagram showing an evaluation image in the experiment related to FIG.
FIG. 19 is a graph showing changes in worm-eating state depending on the number of running sheets.
FIG. 20 is a diagram illustrating a change in developing bias when an alternating electric field is used as the developing electric field.
FIG. 21 is a graph showing a development γ curve by a typical duty.
FIG. 22 is a graph showing the relationship between frequency and roughness.
23 is a graph showing a charge amount distribution of toner used in the experiment relating to FIG.
FIG. 24 is another graph showing the relationship between frequency and roughness.
FIG. 25 is a graph showing a charge amount distribution of toner used in the experiment relating to FIG. 24;
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum
4 Development device
41 Developing roller
43 Development Sleeve
44 Magnet roller
45 Doctor blade
47 screw

Claims (7)

現像剤担持体外周面に現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成する現像主磁極を有する現像装置と当該現像装置に対向する像担持体とを備えた画像形成装置において、
温度23℃、相対湿度65%の標準環境にて、オイラー法で測定した上記像担持体の紙に対する静止摩擦係数μが0.02以上0.6未満であり、上記現像主磁極の法線方向磁束密度の減衰率が40%以上であり、かつ現像領域に交番電界を形成し、その交番電界の周波数が2.5〜5.0kHZであることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus comprising: a developing device having a developing main magnetic pole for magnetically adsorbing a developer on the outer peripheral surface of the developer carrying member to form a magnetic brush; and an image carrier facing the developing device.
The static friction coefficient μ of the image carrier to the paper measured by the Euler method in a standard environment at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 65% is 0.02 or more and less than 0.6, and the normal direction of the developing main pole An image forming apparatus, wherein an attenuation rate of magnetic flux density is 40% or more, an alternating electric field is formed in a developing region, and a frequency of the alternating electric field is 2.5 to 5.0 kHz .
上記現像主磁極の磁力形成補助のための磁石を備えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。  The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a magnet for assisting magnetic force formation of the developing main magnetic pole. 上記交番電界として矩形波のものを用いることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。  The image forming apparatus according to claim 1, wherein a rectangular wave is used as the alternating electric field. 矩形波1周期当たりにおいて、トナーを現像剤担持体から像担持体へ移動させる電界の印加時間T1と、同トナーを像担持体から現像剤担持体へ移動させる電界の印加時間T2とが、T1≦T2の関係を満たすことを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。  An electric field application time T1 for moving the toner from the developer carrier to the image carrier and an electric field application time T2 for moving the toner from the image carrier to the developer carrier per period of the rectangular wave are T1. The image forming apparatus according to claim 3, wherein a relationship of ≦ T 2 is satisfied. トナー帯電量分布のピーク位置から±5femtC/10μm以内に全トナーが収まることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that all the toner falls from the peak position of the toner charge distribution within ± 5femtC / 10μm. 潤滑剤塗布機構を付設したことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that annexed lubricant application mechanism. 上記像担持体の初期摩擦係数μがμ≦0.4であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the initial coefficient of friction of the image carrier mu is mu ≦ 0.4.
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