JP5440914B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び現像方法 - Google Patents
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Landscapes
- Magnetic Brush Developing In Electrophotography (AREA)
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そして、その原因を究明すべく現像位置の磁気ブラシの挙動を高速度カメラで撮影したした結果、画像のザラツキ感には、磁気ブラシの体積比率よりも、磁気ブラシ先端と潜像担持体との接触状態が大きく関与していることがわかった。具体的には、現像位置では、磁気ブラシの根元側から先端側における全領域のうち、先端部だけが潜像担持体に摺擦しており、潜像担持体上の潜像に対しては、潜像担持体に接触している磁気ブラシ先端部からトナーが供給される。このとき、現像位置に存在する磁気ブラシが感光体の表面に均一に接触していれば、潜像担持体上のベタ潜像に対して均一にトナーが転位する。しかしながら、現像位置で互いに密接し合う磁気ブラシの中には、その先端を潜像担持体から僅かに離間させたままで、現像位置を通過するものが出現する。このような磁気ブラシでは、潜像担持体のベタ潜像に対してトナーを転位させ難くなるため、十分な現像能力を発揮することができなくなる。このため、先端を潜像担持体に確実に接触させている磁気ブラシの割合が適切でないと、良好な現像を行うことができずに、ベタ中間調部をザラツキ感のあるものにしてしまう。磁気ブラシの体積比率を上記特許文献1に記載された数値範囲に維持したとしても、先端を潜像担持体に接触させている磁気ブラシの割合が不適切な場合には、ザラツキ感のある画像になってしまうのである。よって、上記特許文献1に記載の画像形成装置では、画像のザラツキ感を十分に抑えることができない。
さらに、感光体と現像剤担持体との間に線速差がある場合、現像は磁気ブラシが1度接触するだけで終わるのではなく、感光体表面上の特定の箇所の潜像に対して複数の磁気ブラシが接触することで現像が行われるため、ザラツキ感やドット再現性には、現像剤が接触し始めてから離れるまでの間で感光体に磁気ブラシが一度でも接触する領域の感光体表面における割合(以下、動的現像剤密度と呼ぶ)の変化が少ないことが重要となる。しかし、経時におけるスリーブ表面摩耗やキャリアスペント、トナー外添剤埋没・離脱等による現像剤劣化等で汲み上げ量が減少した場合において、動的現像剤密度が変化してしまう場合がある。
また、請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記磁性キャリアが、磁性を有する芯材粒子と該芯材粒子表面を被覆する樹脂層とからなる電子写真現像剤用キャリアであって、該磁性キャリアの重量平均粒径が20〜40[μm]であることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2に記載の現像装置において、上記磁性キャリアが、1000・(103/4π)[A/m]の磁場を印加したときのキャリア粒子当たりの磁気モーメントは、70[A・m2/kg]以下であることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、少なくとも、潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段とを一体的に形成し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として請求項1、2または3の現像装置を採用したことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した該潜像担持体表面に画像情報に基づいて露光して静電潜像を形成する露光手段と、該潜像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して可視像化する現像手段と、得られた可視像を記録媒体に転写させる転写手段と、像転写後の該潜像担持体に残留する現像剤を回収する潜像担持体クリーニング装置とを有する画像形成装置において、上記現像手段として、請求項1、2または3の現像装置を採用したことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5の画像形成装置において、上記現像装置を複数備えることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、内部に磁石を有する現像剤担持体を潜像担持体に対向して配置し、この現像剤担持体表面にトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を層状に担持させて該潜像担持体の表面上に形成される潜像をトナーで現像する現像方法において、上記現像剤担持体の表面には表面移動方向に直交する方向に延びる複数の波線溝が形成され、その波線溝の溝幅及び溝ピッチは、表面移動方向に均一であり、該現像剤担持体に担持される上記二成分現像剤の量である現像剤汲み上げ量を、標準汲み上げ量に対して±10[mg/cm 2 ]の範囲で変更し、潜像担持体の表面の所定領域が二成分現像剤に接触してから離れるまでの間の該所定領域と接触する二成分現像剤を連続的に撮影して得られた複数枚の画像の各画像について、二成分現像剤が潜像担持体の表面に接触している箇所を「255」とし、二成分現像剤が潜像担持体に対する現像に寄与しないほど十分に離間している箇所を「0」とするように256階調に階調表示した画像に変換する画像処理を行い、上記複数枚の画像の256階調に階調表示した画像を積算して単一画像を作り、該単一画像を二次元高速フーリエ変換解析して得られるパワースペクトルについて、空間周波数が5〜12[cycle/mm]である範囲における上記パワースペクトルの積算値の最大値と最小値との差を求めたとき、当該最大値と最小値との差が0.08以下であることを特徴とするものである。
図1は、実施形態に係るプリンタ100の概略構成図である。
図1において、プリンタ100では、並設された複数の感光体1(a〜d)にそれぞれ個別に現像装置4(a〜d)を設け、それぞれの感光体1(a〜d)上にそれぞれ単色のトナー画像を形成する。そして、プリンタ100は、各感光体1(a〜d)上に得られた複数の単色トナー画像を順次中間転写ベルト5に転写して合成カラー画像を形成し、この合成カラー画像を記録媒体である転写紙Pに記録するいわゆるタンデム型のカラー画像形成装置である。プリンタ100が備える4つの現像装置(a〜d)は、それぞれ、ブラック用現像装置4a、シアン用現像装置4b、マゼンタ用現像装置4c、イエロー用現像装置4dであり、各感光体1(a〜d)にはそれぞれの色に対応した静電潜像が形成される。
プリンタ100は、4個の作像部を備えており、各作像部の中央には、感光体1(a〜d)が設けられている。感光体1(a〜d)の周りにはそれぞれ感光体1(a〜d)に隣接するようにプロセス手段が設けられている。即ち、感光体1(a〜d)の表面に当接するように、現像装置4(a〜d)、帯電手段としての帯電ローラ2(a〜d)、感光体クリーニングユニット9(a〜d)が配置されている。現像手段である現像装置4(a〜d)にはトナー補給装置10(a〜d)及びトナーホッパ11(a〜d)が付設されている。また、現像装置4(a〜d)と帯電ローラ2(a〜d)の間に露光光3(a〜d)が入射するように不図示の書込装置が設けられており、帯電ローラ2(a〜d)と感光体クリーニングユニット9(a〜d)との間には除電手段である除電装置14(a〜d)が設けられている。
感光体1(a〜d)の下方には中間転写ベルト5が設けられており、この中間転写ベルト5と一部当接するように、紙転写ベルト7が並設されている。中間転写ベルト5と紙転写ベルト7はいずれも複数のローラに掛け渡されており、その当接部に転写紙Pを供給するレジストローラ6が設けられている。また、紙転写ベルト7に隣接して、図1中左側には定着装置8が設けられている。
図2は、プリンタ100が備える四つの作像部のうちの一つの拡大断面図である。なお、各作像部は使用するトナーの色が異なる点以外は共通する構成であるので、図1中の数字の符号の後に付していたa〜dの符号は図2以降の図では省略する。図2に示す、現像装置4及び感光体1は、一体に支持され、プロセスカートリッジを構成する。
図3は、プリンタ100が備えるプロセスカートリッジ200の概略説明図である。
このプロセスカートリッジ200は、感光体1や現像装置4の外、帯電ローラ2、クリーニングブラシ及びクリーニングブレードを備えたクリーニング手段である感光体クリーニングユニット9とを一体化してプリンタ100本体に対して着脱自在に形成されている。
プリンタ100では、プロセスカートリッジ200が独立して取り外しが可能で、感光体1、現像装置4、及び、その他の作像部材とも本発明で寿命は延びるが、必ずしもその長さは一致しない場合もあり、その時はそれぞれ別々に容易に交換することが可能である。また、独立して配設できるため簡単な機構を追加することで、非現像時に現像ローラ16を感光体1から退避させることができ、これによって、現像ローラ16へのトナーフィルミングの促進が低減され、更に現像装置4の寿命を延ばすことができる。
1<(Vs/Vp)とすることにより、感光体1の表面よりも現像スリーブ22上の現像剤の方が速く移動する。すなわち、表面移動する感光体1上の任意の潜像を現像剤が追い越す状態で有る。このとき任意の潜像を現像剤が追い越す、言い換えると、任意の潜像に対向する位置を通過する現像剤の割合はスリーブ線速が早い方が多くなる。Vs=Vpでは同じ現像剤が常に任意の潜像と接触した状態となり、潜像に対するトナー付着量は増えなくなるため、線速差が重要である。
Vs/Vpが1.5よりも低い場合には、静電潜像を通過する現像剤の割合が少なくなるために、現像能力が低下してしまい、高面積を有する画像を出力した場合、画像濃度低下が顕著となる。また、Vs/Vpが2.5よりも高い場合、すなわち任意の潜像を通過する現像剤の割合が多い場合は、異常画像が発生することが知られている。ここでいう異常画像とは、ベタ画像部後端の画像濃度低下、画像抜け、特にハーフトーン画像の後端部で顕著にみられる画像抜けや、ベタ画像とハーフトーン画像境界部での画像濃度変化を意味する。これらの異常画像は何れも潜像電位の異なる場所や潜像電位が不連続に急激に変化する画像濃度の境界部に現れる。そして、これらの異常画像は、感光体1と現像スリーブ22との対向位置である現像ニップを現像剤が通過する過程で現像剤中のトナーが移動することや、そもそも誘導体としての静電容量を持つ現像剤層が異なる不連続な現像電界を通過するときの過渡現象に起因するものと考えられる。
被覆率[%]=(Wt/Wc)×(ρc/ρt)×(Dc/Dw)×(1/4)×100 ・・・・(1)
上記(1)式中、Dcはキャリアの重量平均粒径[μm]、Dwはトナーの重量平均粒径[μm]、Wtはトナーの重量[g]、Wcはキャリアの重量[g]、ρtはトナー真密度[g/cm3]、ρcはキャリア真密度[g/cm3]を表す。
重量平均粒径は、個数基準で測定された粒子の粒径分布(個数頻度と粒径との関係)に基づいて算出されたものである。この場合の重量平均粒径Dwは以下の式で表される。
Dw={1/Σ(nD3)}×{Σ(nD4)} ・・・・(2)
上記(2)式中、Dは各チャネルに存在する粒子の代表粒径[μm]を示し、nは各チャネルに存在する粒子の総数を示す。チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、本実施形態では、2[μm]の長さを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに保存する粒子粒径の下限値を採用した。
(MO)x(NO)y(Fe 2 O 3 )z ・・・・(3)
但し上記(3)式において、x+y+z=100[mol%]であって、M、Nはそれぞれ、Ni、Cu、Zn、Li、Mg、Mn、Sr、Ca等であり、2価の金属酸化物と3価の鉄酸化物との完全混合物から構成されている。
上記シリコーン樹脂には、アミノシランカップリング剤を適量(0.001〜30[重量%])含有させることができるが、このようなものとしては以下のようなものが挙げられる。
H2N(CH2)3Si(OCH3)3:MW179.3
H2N(CH2)3Si(OC2H5)3:MW221.4
H2NCH2CH2CH2Si(CH3)2(OC2H5):MW161.3
H2NCH2CH2CH2Si(CH3)(OC2H5)2:MW191.3
H2NCH2CH2NHCH2Si(OCH3)3:MW194.3
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(CH3)(OCH3)2:MW206.4
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3:MW224.4
(CH3)2NCH2CH2CH2Si(CH3)(OC2H5)2:MW219.4
(C4H9)2NC3H6Si(OCH3)3:MW291.6
キャリア芯材粒子表面上に形成する樹脂層の厚みは、通常0.02〜1[μm]、好ましくは0.03〜0.8[μm]である。樹脂層の厚みはきわめて小さいことから、樹脂層を被覆した芯材粒子からなるキャリアとキャリア芯材粒子の粒度分布は実質的に同じである。
ここで使用されるトナーの結着樹脂としては、従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものは全てが適用可能である。具体的にはポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン/p−クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、スチレン/ビニルナフタレン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリル酸エチル共重合体、スチレン/アクリル酸ブチル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合体、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン/α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルメチルケトン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イソプレン共重合体、スチレン/アクリロニトリル/インデン共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して使用される。
更に、トナーには、上記の離型剤の他に必要に応じてトナーの熱特性、電気特性、物理特性を調整する目的で、各種の可塑剤(フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル等)、抵抗調整剤(酸化錫、酸化鉛、酸化アンチモン等)等の助剤を添加することも可能である。更にトナーには、必要に応じて上記の離型剤、助剤等以外の流動性付与剤を混合することもできる。その流動性付与剤としては、例えばシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、フッ化マグネシウム微粒子、炭化ケイ素微粒子、炭化ホウ素微粒子、炭化チタン微粒子、炭化ジルコニウム微粒子、窒化ホウ素微粒子、窒化チタン微粒子、窒化ジルコニウム微粒子、マグネタイト微粒子、二硫化モリブデン微粒子、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸マグネシウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子、フッ素系樹脂微粒子、アクリル系樹脂微粒子等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を併用することが可能である。なお、流動性付与剤としては、一次粒子の粒径が0.1[μm]よりも小さく、表面をシランカップリング剤やシリコンオイル等で疎水化処理した疎水化度40以上のものであることが好ましい。
現像ローラ16の現像スリーブ22は材質としてアルミニウムを用い、図4に示すように現像スリーブ22の表面には現像ローラ16の軸方向に波線溝からなるスリーブ表面溝21が加工されている。なお、後述する各実施例は、溝幅21w、溝深さ21d、溝本数、溝ピッチ21pの設定を異ならせている。
なお、ここでの[部]は重量基準である。
先ず、重合トナーの製造例について説明する。
イオン交換水710[g]に、0.1M−Na3PO4水溶液450[g]を投入し、60[℃]に加温した後、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、12000[rpm]にて攪拌した。これに1.0M−CaCl2水溶液68[g]を徐々に添加し、Ca3(PO4)2を含む水系媒体を得た。
・スチレン:170[g]
・n−ブチルアクリレート:30[g]
・キナクリドン系マゼンタ顔料:10[g]
・ジ−t−ブチルサリチル酸金属化合物:2[g]
・ポリエステル樹脂:10[g]
ここで、トナーAの主な特性をまとめると、以下の通りである。
トナーAの主な特性: Dw=7.0[μm]、Dn=6.5[μm]、Dv/Dn=1.077、3[μm]以下の粒子個数比率=1[%]
シリコーン樹脂(SR2411.トーレダウコーニングシリコーン社製)を希釈して、シリコーン樹脂溶液(固形分:5[%])を用意した。そして、流動床型コーティング装置を用いて、キャリア芯材粒子(1)の各粒子表面上に、上記シリコーン樹脂溶液を、100[℃]の雰囲気下で約40[g/min]の割合で塗布し、更に240[℃]で2時間加熱して、膜厚0.53[μm]、真比重5.0[g/cm3]のキャリアを得た。膜厚の調整はコート液量によって行った。
・感光体線速:282[mm/sec]
・感光体径:60[mm]
・現像スリーブ/感光体の線速比:2.0
・Gp(現像ギャップ:感光体表面と現像スリーブ表面とが最も近接する位置での距離):0.3[mm]
・Gd(ドクタギャップ:現像ローラと現像ドクタとの間の距離):0.32[mm]
・現像剤汲み上げ量:40[mg/cm2]
・現像スリーブ径:φ25[mm]
・現像スリーブ表面の溝タイプ:波線溝(表1参照)
・現像ローラ内の磁石の主極角度:3[°]
・現像ローラ内の磁石の主極磁束密度:120[mT]
・ドクタ対向極磁束密度:56[mT]
・帯電電位V0:−520[V]
・露光後電位VL:−50[V]
・現像バイアスVB(DC成分):−400[V]
・現像バイアスVB:DC
実施例1において、スリーブ表面溝21の設定を表1のように変更した以外は実施例1と同様の構成である。
実施例1において、スリーブ表面溝21の設定を表1のように変更した以外は実施例1と同様の構成である。
図5は、比較例1の現像ローラ16の説明図である。
図4を用いて説明した実施形態の現像ローラ16と同様に比較例1の現像ローラ16も現像スリーブ22は材質としてアルミニウムを用いている。そして、図5に示すように現像スリーブ22の表面にスリーブ表面溝21を設けているが、比較例1の現像スリーブ22のスリーブ表面溝21は現像ローラ16の軸方向に平行な直線状のV溝である点で、スリーブ表面溝21の形状が波線溝ある点で実施例1〜3の現像スリーブ22とは異なる。
そして、スリーブ表面形状の溝を表1のようなV溝に変更した以外は実施例1と同様の構成である。
粒状度を測定用として、ハーフトーン領域の画像をスキャナで読み取り、1[cm2]程度のパッチを用意する。この画像をフーリエ変換して得られたパワースペクトルに対し、人間の視覚特性を表す周波数フィルタをかけて、人間の目に目立ちやすい部分を抽出したパワースペクトルを積分する。このようにしてパッチ毎に得られた数値のことを粒状度と呼ぶ。本実施形態では、特に明度が40〜80となる部分のパッチの粒状度の平均値を用いた。粒状度は、小さい程ザラツキ感のない良好な画像であるといえる。
図6は現像領域における磁気ブラシ20の状態の説明図である。そして、図6(a)は、現像領域における感光体1と現像ローラ16との拡大模式図であり、図6(b)は、後述する可視化装置によって感光体越しに観察した現像領域における磁気ブラシ20であり、感光体1に対する現像剤の接触状態を示す図である。なお、図6(b)は、感光体1の代わりに設置した透明ガラスドラム表面の所定の領域(撮影領域)が磁気ブラシ20に接触してから離れるまでの間に連続的に撮影した画像を繋ぎ合わせたものである。
ここで、現像領域とは、図6に示すように現像スリーブ22上の磁気ブラシ20と感光体1表面とが接触している領域のことである。
図6に示すように、現像領域のニップ幅Wp内であってもその位置によって磁気ブラシ20の状態は異なる。図6(b)で示すように、現像領域上流α1及び現像領域下流α3に比して、現像領域中央α2方が感光体1の表面に接触している現像剤の密度が高い(画像中の白の箇所の割合が多い)ことがわかる。
可視化装置は、φ60[mm]の透明ガラスドラムを感光体の代わりとして備え、これに、所定の現像ギャップGpだけ離れた位置に、現像スリーブ22を配置する。また、ガラスドラムは1/4にカットされており、カットされた部分から現像領域の磁気ブラシ20の先端部を観察できるようにする。このとき、ガラスドラムは実機の感光体1と同じ線速で移動可能である。また、トナーが摩擦帯電によって付着しないように、ガラスドラム表面に透明電極を作製し、非画像部電位を外部電源によってガラスドラムに印可した。さらに、ガラスドラムの最表面には摩擦係数等を実際の感光体1と同じにするために、感光体1の表面と同様の表面層を塗布してある。また、常にガラスドラムの同一箇所を観察するために、ガラスドラムの中心にガラスドラムと同期回転するミラーを設け、現像剤挙動はこのミラー越しに観察を行う。
この可視化装置で観察される磁気ブラシ20の先端部を、実体顕微鏡(オリンパス製 SZ60)で拡大し、高速度カメラ(フォトロン製 Fastcam MAX−120KC)を用い6000FPSで撮影を行った。撮影した動画像データの内、現像剤が感光体に接触し始める位置から離れるまでの動画の1フレームごとに元画像を得る〔図7−(1)〕。
次に、動画像処理ソフト(Image Pro Plus)と画像解析ソフト(NI Vision Assistant)を用い、現像剤が感光体1に接触している領域と現像剤が接触していない領域とが区別可能な適当な閾値で二値化処理を行う〔図7−(2)〕。このとき現像剤が存在する部分を1(白)、現像剤が存在しない部分を0(黒)で現す。
次に、二値化処理した画像に、二値化処理する前の元画像のグリーン輝度値(画像をRGBに分解したときのグリーンチャンネルの輝度値)を抽出した画像〔図7−(3)〕を乗算〔図7−(4)〕する。これにより、二成分現像剤が感光体1の表面に接触している箇所を「255」とし、二成分現像剤が感光体1に対する現像に寄与しないほど十分に離間している箇所を「0」とするように256階調に階調表示した画像処理画像を得る。このとき、二成分現像剤が感光体1の表面に接触していない箇所であっても、感光体1に対する現像に影響する距離に二成分現像剤が在る箇所では、その階調表示は「0」と「255」との間の値(例えば、「100」など)となる。
このようにして現像剤が感光体に接触し始める位置から離れる位置までの複数の画像処理画像を得ることができる〔図7−(5)〕。これら複数の画像処理画像を積算し、1枚の単一画像を得る〔図7−(6)〕。このときの複数の画像処理画像を積算する処理は、画像上の各位置について、最大値を「255」として上述した階調表示の値を積算していくものである。
そして、複数の画像処理画像を積算して得た単一画像に対して二次元高速フーリエ変換解析を行い、パワースペクトルを得る〔図7−(7)〕。本実施形態では、上記〔図7−(6)〕で得られた画像を数値化するために、画像を周波数解析(二次元高速フーリエ変換解析)している。これは、画像を特徴付ける手法として一般的に用いられているものである。
なお、上記パワースペクトルの積算値を求める空間周波数の範囲について、5[cycle/mm]未満は、撮影している面積が狭いため、低周波は意味がないため除外し、5[cycle/mm]以上の範囲とした。また、解像度が600[dpi]、2×2[dot]の条件ではドット径は、1[inch]/600[dot]×2=84.7[μm]となる。このドット径中に1周期の波が形成される周波数は、1/84.7[μm]=11.8[cycle/mm]となる。よって、上記パワースペクトルの積算値を求める空間周波数の範囲を12[cycle/mm]以下とした。本実験で評価したプリンタ100の書込解像度が600[dpi]であり、中間調のベタ部が2×2[dot]で形成されることが多く、さらに1×1[dot]より1×2[dot]が乱れた方がより顕著にザラツキ感に影響するため、600[dpi]、2×2[dot]以下の周波数である、空間周波数が5〜12[cycle/mm]の範囲におけるパワースペクトルの積算値を用いている。
比較例1の構成において、本実施形態のプリンタ100の標準の汲み上げ量である約40[mg/cm2]の場合と、汲み上げ量の公差の上下限である40±10[mg/cm2]の汲み上げ量の場合(すなわち、汲み上げ量が約30[mg/cm2]の場合、及び、約50[mg/cm2]場合)でのパワースペクトルを図9に示す。なお、図9では、標準の汲み上げ量である約40[mg/cm2]として40[mg/cm2]、汲み上げ量の下限である約30[mg/cm2]として33[mg/cm2]、汲み上げ量の上限である約50[mg/cm2]として50[mg/cm2]のときのパワースペクトルを求めている。
図10に示すように、実施例1における標準汲み上げ量に対して±10[mg/cm2]の範囲内でのPS値の最大値と最小値の差は0.075である。また、比較例1における標準汲み上げ量に対して±10[mg/cm2]の範囲内でのPS値の最大値と最小値の差は0.085である。
なお、PS値は無次元値である。
表2に、実施例1〜実施例3、及び、比較例1のそれぞれの装置について、標準汲み上げ量に対して±10[mg/cm2]の範囲内でのPS値の最大値と最小値の差、初期と75Kランニング後のザラツキ感、ドット再現性の判定結果を示す。
なお、粒状度0.31未満を「〇」、粒状度0.31以上を「×」として、ザラツキ感の良否を判定した。
また、ドット再現性は、画像を構成するドット再現性を100倍の拡大鏡を覗いて以下のように評価した。
○:カラー画像のBk、Y、M、C(ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン)の各ドット間のバラツキが、各ドットの最大と最小の差がドット面積差で60[%]未満で、再現されており、カラー画像の色バランスも良好である(良好〜実用性があるレベル)
×:カラー画像のBk、Y、M、Cの各ドット間のバラツキが大きく(各ドットの最大と最小の差がドット面積差で60[%]以上)再現されており、カラー画像の色バランスが失われている。(実用上問題のレベル)
次に、図7(5)〜(6)で示すように、このような画像処理を行った複数枚の画像を積算して単一画像を作成する。ここでの画像を乗算する処理は、画像上の各位置について、最大値を「255」として上述した階調表示の値を積算していくものである。例えば、ある一枚の画像に対して他の一枚の画像を積算するときには、一枚目の画像の或る位置の階調表示の値が「50」で、二枚目の画像の同じ位置の階調表示の値が「100」の場合は、その2つの画像を積算した画像におけるこの或る位置の階調表示の値は「150」となる。さらに、3枚目の画像の同じ位置の階調表示の値が「25」の場合は、これら3つの画像を積算した画像におけるこの或る位置の階調表示の値は「175」となる。また、或る位置の階調表示の積算値が「255」を超えた場合は、その位置の階調表示の積算値は「255」となる。このような画像を積算する処理を、上記複数枚の画像の全てについて行い、得られた画像が上記単一画像である。
この単一画像を二次元高速フーリエ変換解析して図7(7)で示すパワースペクトルのグラフを得る。そして、得られたパワースペクトルの、空間周波数が5〜12[cycle/mm]となる範囲の積算値であるPS値を、現像スリーブ22の単位面積当たりで汲み上げられる現像剤の重さで規定される汲み上げ量を異ならせた複数の条件において算出する。そして、プリンタ100の現像スリーブ22の標準汲み上げ量40[mg/cm2]を中心に±10[mg/cm2]の範囲内におけるPS値のうちの最大値と最小値との差が0.08となるように現像装置4を設定することにより、動的現像剤密度の変化を抑制し、経時でザラツキ感のない、ドット再現性の良い高品質の現像を行うことができる。
2 帯電ローラ
3 露光光
4 現像装置
5 中間転写ベルト
6 レジストローラ
7 紙転写ベルト
8 定着装置
9 感光体クリーニングユニット
10 トナー補給装置
11 トナーホッパ
12 一次転写ローラ
13 中間転写クリーニングブレード
14 除電装置
16 現像ローラ
17 現像ドクタ
18 第一搬送スクリュ
19 第二搬送スクリュ
20 磁気ブラシ
21 スリーブ表面溝
21d 溝深さ
21p 溝ピッチ
21w 溝幅
22 現像スリーブ
23 磁石
24 トナー濃度センサ
100 プリンタ
200 プロセスカートリッジ
Claims (7)
- 潜像担持体に対向して配置され、内部に磁石を有する現像剤担持体を有し、
該現像剤担持体の表面にトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持して、該現像剤担持体と該潜像担持体とが対向する現像領域に該二成分現像剤を搬送し、
該画像形成領域で該潜像担持体の表面上に形成される潜像をトナーで現像する現像装置において、
上記現像剤担持体の表面には表面移動方向に直交する方向に延びる複数の波線溝が形成され、その波線溝の溝幅及び溝ピッチは、表面移動方向に均一であり、
該現像剤担持体に担持される上記二成分現像剤の量である現像剤汲み上げ量を、標準汲み上げ量に対して±10[mg/cm 2 ]の範囲で変更し、
潜像担持体の表面の所定領域が二成分現像剤に接触してから離れるまでの間の該所定領域と接触する二成分現像剤を連続的に撮影して得られた複数枚の画像の各画像について、二成分現像剤が潜像担持体の表面に接触している箇所を「255」とし、二成分現像剤が潜像担持体に対する現像に寄与しないほど十分に離間している箇所を「0」とするように256階調に階調表示した画像に変換する画像処理を行い、
上記複数枚の画像の256階調に階調表示した画像を積算して単一画像を作り、
該単一画像を二次元高速フーリエ変換解析して得られるパワースペクトルを算出し、
空間周波数が5〜12[cycle/mm]となる範囲における該パワースペクトルの積算値の最大値と最小値との差を求めたとき、当該最大値と最小値との差が0.08以下であることを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記磁性キャリアが、磁性を有する芯材粒子と該芯材粒子表面を被覆する樹脂層とからなる電子写真現像剤用キャリアであって、該磁性キャリアの重量平均粒径が20〜40[μm]であることを特徴とする現像装置。 - 請求項1または2に記載の現像装置において、
上記磁性キャリアが、1000・(103/4π)[A/m]の磁場を印加したときのキャリア粒子当たりの磁気モーメントは、70[A・m2/kg]以下であることを特徴とする現像装置。 - 少なくとも、潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段とを一体的に形成し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジにおいて、
上記現像手段として請求項1、2または3の現像装置を採用したことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 潜像担持体と、
該潜像担持体表面を帯電する帯電手段と、
帯電した該潜像担持体表面に画像情報に基づいて露光して静電潜像を形成する露光手段と、
該潜像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して可視像化する現像手段と、
得られた可視像を記録媒体に転写させる転写手段と、
像転写後の該潜像担持体に残留する現像剤を回収する潜像担持体クリーニング装置とを有する画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項1、2または3の現像装置を採用したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5の画像形成装置において、
上記現像装置を複数備えることを特徴とする画像形成装置。 - 内部に磁石を有する現像剤担持体を潜像担持体に対向して配置し、この現像剤担持体表面にトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を層状に担持させて該潜像担持体の表面上に形成される潜像をトナーで現像する現像方法において、
上記現像剤担持体の表面には表面移動方向に直交する方向に延びる複数の波線溝が形成され、その波線溝の溝幅及び溝ピッチは、表面移動方向に均一であり、
該現像剤担持体に担持される上記二成分現像剤の量である現像剤汲み上げ量を、標準汲み上げ量に対して±10[mg/cm 2 ]の範囲で変更し、
潜像担持体の表面の所定領域が二成分現像剤に接触してから離れるまでの間の該所定領域と接触する二成分現像剤を連続的に撮影して得られた複数枚の画像の各画像について、二成分現像剤が潜像担持体の表面に接触している箇所を「255」とし、二成分現像剤が潜像担持体に対する現像に寄与しないほど十分に離間している箇所を「0」とするように256階調に階調表示した画像に変換する画像処理を行い、
上記複数枚の画像の256階調に階調表示した画像を積算して単一画像を作り、
該単一画像を二次元高速フーリエ変換解析して得られるパワースペクトルについて、空間周波数が5〜12[cycle/mm]となる範囲における上記パワースペクトルの積算値の最大値と最小値との差を求めたとき、当該最大値と最小値との差が0.08以下であることを特徴とする現像方法。
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