JPH04369664A - 画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を用いた
プリンターに関するものであり、特にディジタル方式の
ものに有効である。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を採用したレーザービーム
プリンターの中間調再現方式としては、従来ディザ法、
濃度パターン法などの、構造が簡易である２値方式の出
力によるものが知られていた。しかしこれらの方式では
、マトリクスで濃度再現をするため、高解像度が得られ
にくい欠点があった。そこで近年、２値記録方式を採用
しつつも、レーザービームを画像信号でパルス幅（ＰＷ
Ｍ）変調することにより中間調再現をするプリンターが
開発された。この方法により、高解像かつ高階調性の画
像を形成できるようになった。

【０００３】図８（ａ），（ｂ）に、記録画素密度４０
０ｄｐｉ（１画素サイズ６３．５μｍ）レーザースポッ
ト径主走査方向７０μｍ（ガウス分布スポット１／ｅ２
　径）の時、１／４画素、１／２画素相当の時間パルス
幅変調した時の、感光媒体上の露光分布を示す。

【０００４】従来のスポット径は、全面露光時にその露
光分布が均一となるように、画素サイズの１．１〜１．
６倍を最適としているが、このスポットサイズを用いる
と、図示するように主走査方向の露光分布は、レーザー
のＯＮ／ＯＦＦによる振幅が小さくかつコントラストが
低いため平均露光量が全体に増減するような傾向を示す
。このため、いわゆる欲しい面積階調にならずに感光媒
体上の表面電位が全体的に変化する傾向が強いために、
得られる画像出力は電子写真（現像）特性であるＶ−Ｄ
特性の影響を強く受け、パルス幅に対して出力画像濃度
が直線的に変化しない。図１１に周知の現像装置のＶ−
Ｄ特性の一例を示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようにレーザース
ポット径が画素サイズに対して大きいためにＰＷＭ法の
特長である面積変調にならずに、感光媒体の表面電位も
バラつき、感光媒体上、転写紙上に付着するトナー量は
場所によって違い、そのトナー層厚も一定していない。

【０００６】図９に完全な理想的面積階調を実現した時
と、通常のＰＷＭ方式で図８にあるような露光量のとき
のトナー層厚の様子を示す。図９（ａ）に示すように、
理想的にはそれぞれの画像信号に対するトナー層厚は変
化せず、走査方向の面積のみ変化する。

【０００７】しかし、実際にＰＷＭ方式を適用してみる
と、図９（ｂ）に示すように、スポット径の大きさや現
像条件の違いにより、トナー層厚も変化してしまう。

【０００８】また、図中画像信号２５５（Ｆｕｌｌ）の
ときには隣接画素（信号０）にまで影響を及ぼす。

【０００９】さらに、この図に現像転写・搬送による飛
散などの画像劣化要因を加えると、転写紙全体に渡るト
ナー層厚は様々にばらついており、近年使用されている
トナーが小粒化していることから、画像のハーフトーン
以下、特にハイライト再現の場所ではトナー粒子がさら
に薄層化し、ついには転写紙の目（でこぼこ）に埋まっ
てしまうということが起こった。

【００１０】実際に、トナー粒子も転写紙の目も数μｍ
のオーダーであり、図１０（ａ）に示すように、通常ト
ナー層が多層化している時は転写紙表面の目により凹凸
があっても図１０（ｂ）に示すように差し支えないが、
図１０（ｃ）のようにトナー層が１層で凹部に埋まるよ
うなことがあると、図１０（ｄ）のように最後に定着ロ
ーラを通った時，定着ニップにトナー粒子が触れないこ
とがあり、著しく定着性が低下するという問題があった
。

【００１１】本発明は上記した従来技術の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、各
画素の情報が完全な面積階調になるようにして、高解像
度で高画質の画像が得られ、しかも定着性の良い画像形
成方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、レーザー光源からの光ビームを
結像光学系により感光媒体上にビームスポットとして形
成し、該ビームスポットを感光媒体上で感光媒体に対し
相対的に走査させることにより感光媒体を露光して潜像
を形成し、該潜像を現像剤で現像することによって階調
画像を再現する画像形成方法において、記録画素密度を
少なくとも４００ｄｐｉよりは密とし、前記ビームスポ
ットの主走査方向のスポットサイズが主走査方向の画素
サイズよりも小さくし、前記レーザー光源を被記録情報
の画素濃度値に対して１ドット毎にオン−オフさせる２
値出力でその潜像を完全な面積階調とし、さらに潜像を
現像する現像剤のトナーの平均体積粒径をＭとし、トナ
ー粒径をｒとしたときに、Ｍ／２＜ｒ＜３／２Ｍとなる
関係が成立する範囲にトナーの９０体積％以上が含まれ
、０＜ｒ＜２Ｍとなる関係が成立する範囲にトナーの９
９体積％以上が含まれることを特徴とする。

【００１３】このように、本発明は各画素の情報が完全
な面積階調になるように、ＰＷＭのような多値出力の画
像処理ではなく、２値出力の画像処理法を用いることに
より上記した問題を解消したものである。

【００１４】その際、ディザ法など何画素かをひとまと
めにしたマトリックスを組むものであると、従来技術に
記載したように、高解像度が得られにくいため、近年（
ＬＢＰなどで）頻繁に用いられている２４０〜４００ｄ
ｐｉではなく、６００ｄｐｉなど、少なくとも４００ｄ
ｐｉより密なるものを要求される。

【００１５】さらに例えば６００ｄｐｉになる１画素の
大きさは、約４２μｍ×４２μｍとなり、レーザースポ
ット径も小径のものが要求される。

【００１６】しかしながら、１画素内で面積階調の必要
はないので１画素サイズあればよいので、その小スポッ
ト径の潜像を忠実に現像するためには、トナー粒径も十
分に小さくなくてはならない。かかる見地に立って、本
件発明者等は上記条件を見いだした。

【００１７】また、画像処理を２値化することにより装
置も簡便で安価でコンパクトにすることができる。

【００１８】この場合に、潜像が反転現像法によって現
像剤で現像されることが好ましく、現像剤はトナー及び
磁性粒子を含有することが好ましい。

【００１９】また、他の方法として、前記ビームスポッ
トの走査方向のスポットサイズを走査方向の記録画素サ
イズの０．７倍よりも小さくし、潜像を体積平均粒径１
２μｍ未満のトナーを含有する現像剤で現像することに
よって階調画像を再生するようにしてもよい。

【００２０】この場合、体積平均粒径が９μｍ以下、さ
らに８μｍ以下のトナーを有するようにすることがより
効果的である。

【００２１】そして、トナーは、トナーの体積平均粒径
をＭとしトナー粒子の粒径をｒとした場合に、トナーの
体積分布において、Ｍ／２＜ｒ＜３／２Ｍとなる関係が
成立する範囲に９０体積％以上が含まれ、０＜ｒ＜２Ｍ
となる関係が成立する範囲に９９体積％以上が含まれる
ことが効果的である。また、この潜像が反転現像法によ
って現像剤で現像するようにしてもよい。そして、現像
剤はトナー及び磁性粒子を含有する構成とすることが好
ましい。

【００２２】

【実施例】

（実施例１）以下に本発明を実施例図面に基づいて説明
する。図１に、本発明の画像形成方法が適用される画像
形成装置の一例としての電子写真式カラープリンタの全
体構成図を示す。

【００２３】図において、１は回転式現像装置であり、
イエロー現像器１Ｙ，マゼンタ現像器１Ｍ，シアン現像
器１Ｃおよびブラック現像器１ＢＫを搭載している。

【００２４】このカラープリンタ全体のシーケンスにつ
いて、フルカラーモードの場合を例として簡単に説明す
る。

【００２５】３は図示矢印方向に回転する感光媒体とし
ての感光ドラムであり、ドラム上の感光体は帯電器４に
よって均等に帯電される。つぎに、原稿（図示せず）の
マゼンタ画像信号により変調された光ビームＥにより画
像露光が行われ、感光ドラム３上に静電潜像が形成され
、その後、あらかじめ現像位置に定置されたマゼンタ現
像器１Ｍによって現像が行われる。

【００２６】一方、給紙ガイド５ａ、給紙ローラ６、給
紙ガイド５ｂを経由して進行した転写用紙は、所定タイ
ミングに同期してグリッパ７により保持され、当接用ロ
ーラ８とその対向極によって静電的に転写ドラム９に巻
き付けられる。転写ドラム９は、感光ドラム３と同期し
て図示矢印方向に回転しており、マゼンタ現像器１Ｍで
現像された顕像は、転写部において転写帯電器１０によ
って転写される。転写ドラム９はそのまま回転を継続し
、次の色（図１においてはシアン）の転写に備える。

【００２７】一方、感光ドラム３は除電帯電器１１によ
り除電され、クリーニング部材１２によってクリーニン
グされ、再び帯電器４によって帯電され、次のシアン画
像信号により前記のような露光を受ける。この間に現像
装置１は回転して、シアン現像器１Ｃが所定の現像位置
に定置されていて所定のシアン現像を行う。

【００２８】続いて、以上のような行程を、それぞれイ
エローおよびブラックに対して行い、４色分の転写が終
了すると転写紙上の４色顕像は各帯電器１３，１４によ
り除電され、前記グリッパ７を解除すると共に分離爪１
５によって転写ドラム９より分離され、搬送ベルト１６
で定着器（熱圧ローラ定着器）１７に送られ、一連のフ
ルカラープリントシーケンスが終了し、所要のフルカラ
ープリント画像が形成される。

【００２９】図３は本発明の実施例の図１で示した現像
装置付近の拡大断面図である。

【００３０】感光ドラム３は図示しない駆動装置によっ
て矢印ａ方向に回転される。２２は感光ドラム３に近接
されている現像スリーブであり、たとえばアルミニウム
，ＳＵＳ３１６の如き非磁性材料で形成されている。 この現像スリーブ２２は現像容器３６の左下方壁に容器
長手方向に形成した横長開口に右略半周面を容器３６内
へ突入させ、左略半周面を容器３６外へ露出させて回転
自在に設けられており、図中矢印ｂ方向に回転駆動され
る。

【００３１】２３は、現像スリーブ２２内に挿入され図
示の位置姿勢に位置決め保持された固定磁界発生手段と
しての固定の磁石であり、現像スリーブ２２が回転駆動
されてもこの磁石２３は図示の位置・姿勢にそのまま固
定保持される。この磁石２３はＮ極の磁極２３ａ，Ｓ極
の磁極２３ｂ，Ｎ極の磁極２３ｃ、Ｓ極の磁極２３ｄの
４磁極を有する。なお、磁石２３は永久磁石に代えて電
磁石を配設してもよい。

【００３２】２４は、現像スリーブ２２を配設した現像
剤供給器開口の上縁側に上縁長手方向に沿って配設され
現像規制部材としての非磁性ブレードであり、基部が容
器側壁に固定され、先端側が開口上縁位置よりも容器３
６の内側へ突出している。この非磁性ブレード２４は例
えばＳＵＳ３１６を横断面略くの字形に曲げて加工した
ものである。

【００３３】２６は非磁性ブレード２４の下面側に上面
を接触させ前端面を現像剤案内面２６１とした磁性粒子
限定部材である。非磁性ブレード２４及び磁性粒子限定
部材２６あるいは同様の部材によって構成される部分が
規制部である。

【００３４】２７は磁性粒子を示し、３７は非磁性トナ
ーを示す。

【００３５】４０は現像容器３６下部部分に溜まるトナ
ーを封止するシール部材で、弾性を有し現像スリーブ２
２の回転方向に向って曲がっており、現像スリーブ２２
表面側を弾性的に押圧している。このシール部材４０は
、現像剤の容器内部側への進入を許可するように、現像
スリーブ２２との接触域で現像スリーブ２２の回転方向
下流側に端部を有している。

【００３６】３０は現像工程で発生した浮遊トナーをト
ナーと同極性の電圧を印加して感光ドラム側に付着させ
飛散を防止する飛散防止電極板である。

【００３７】６０はトナー濃度検出センサー（不図示）
によって得られる出力に応じて作動するトナー補給ロー
ラーである。センサとしては、たとえば現像剤の体積検
知方式，圧電素子，インダクタンス変化検知素子，交番
バイアスを利用したアンテナ方式，光学濃度を検知する
方式を利用することができる。このローラーの回転停止
によって非磁性トナー３７の補給を行う。トナー３７が
補給されたフレッシュ現像剤はスクリュー６１によって
搬送されながら混合・撹拌される。従ってこの搬送中に
おいて補給されたトナーにトリボ付与が行われる。

【００３８】６３はしきり板で現像器の長手方向両端部
において切り欠かれており、この部分でスクリュー６１
によって搬送されたフレッシュ現像剤がスクリュー６２
へ受け渡される。

【００３９】Ｓ磁極２３ｄは搬送極であり、現像後の回
収現像剤を容器内に回収し、さらに容器内の現像剤を規
制部まで搬送する。

【００４０】このＳ磁極２３ｄ付近では、現像スリーブ
２２に近接して設けたスクリュー６２によって搬送され
てきたフレッシュ現像剤と現像後の回収現像剤とを交換
する。

【００４１】６４は搬送スクリューで、現像スリーブの
軸方向の現像剤の量を均一化する。現像スリーブ２２の
回転に従って現像スリーブ２２上を搬送されてきた現像
剤はスクリュー６４によってスリーブ軸方向に搬送され
、現像スリーブ２２上で軸方向に“凸”が生じていた現
像剤層は一部図２のＭ空間を介して現像スリーブ２２上
の現像剤の搬送方向とは逆方向に反転して押し戻される
。スクリュー６４はスクリュー６２と逆方向に現像剤を
搬送する。

【００４２】この構成は、現像剤容器内に磁性粒子と、
非磁性あるいは弱磁性のトナーが混在している場合にも
有効である。

【００４３】非磁性ブレード２４の端部と現像スリーブ
２２面との距離ｄ２　は５０〜９００μｍ、好ましくは
１５０〜８００μｍである。この距離が５０μｍより小
さいと磁性粒子がこの間に詰まり現像剤層にムラを生じ
やすいと共に、良好な現像を行うのに必要な現像剤を塗
布することが出来ず濃度の薄いムラの多い現像画像しか
得られない傾向がある。ｄ２　は現像剤中に混在してい
るトナーの凝集体やゴミの如き不用粒子によるブレード
づまりを防止するためには４００μｍ以上が好ましい。 ９００μｍより大きいと現像スリーブ２２上へ塗布され
る現像剤量が増加し所定の現像剤層圧の規制が行えず、
潜像担持体への磁性粒子付着が多くなると共にする現像
剤の循環、現像剤限定部材２６による現像規制が弱まり
トナーのトリボが不足したカブリやすくなる傾向がある
。

【００４４】角度θ１は−５°〜３５°、好ましくは０
°〜２５°である。θ１＜−５°の場合、現像剤に働く
磁気力，鏡映力及びまたは凝集力により形成される現像
剤薄層がまばらでムラの多いものとなりやすく、θ＞３
５°を越えると非磁性ブレードでは現像剤塗布量が増加
し、所定の現像剤量を得ることが難しくなる。

【００４５】この磁性粒子層は、現像スリーブ２２が矢
印ｂ方向に回転駆動されても磁気力，重力に基づく拘束
力と現像スリーブ２２の移動方向への搬送力との釣合に
よってスリーブ表面から離れるに従って動きが遅くなる
。もちろん重力の影響により落下するものもある。

【００４６】従って磁極２３ａ，２３ｄの配設位置と磁
性粒子の流動性及び磁気特性を適宜選択する子とにより
磁気粒子層は現像スリーブ２２に近い程磁極２３ａ方向
に搬送し移動層を形成する。この磁性粒子の移動により
現像スリーブ２２の回転に伴なって現像領域へ磁性粒子
及びトナーは搬送され現像に供される。

【００４７】図２に、本実施例装置に利用したレーザー
ビームスキャナの概略図を示す。

【００４８】このレーザービームスキャナーは半導体レ
ーザー部１０２，ポリゴンミラー１０４とｆ−θレンズ
１００等から成っており、該半導体レーザー部１０２は
不図示の画像読取装置や電子計算器等によって演算出力
される、デジタル画素信号の入力を受けて、その信号に
対応して、レーザービームを発振し、ドラム面を露光す
る。

【００４９】そして、このようなレーザービームＬの走
査により感光ドラム３表面には画像一走査文の露光分布
が形成され、さらに各走査毎に感光ドラム３を所定量回
転して、該感光ドラム９上に画像信号に応じた露光分布
を有する潜像を形成し周知の電子写真プロセスにより記
録紙上に顕画像として記録する。

【００５０】ところで、図２に示すような光学系により
、レーザービームを感光ドラム３上において微小なスポ
ットに結像して中間調画像を形成する場合、前述したよ
うにドラム面上のビームのスポット径を、従来用いられ
るような、記録画素サイズの約１．１〜１．６倍とする
と、図８に示したように、たとえレーザービームを１画
素おきにＯＮ／ＯＦＦしたとしてもドラム面上の露光分
布は図８（ｂ）のようになり、露光量の最大、最小値に
おけるコントラストも、約３０％程度しか得られず、そ
の後の現像プロセスにより得られる各画素のドットの面
積変化による階調再現が安定して行われなくなってしま
う。

【００５１】ドットの面積階調表現を安定化させるため
には、本件発明者による種々の実験から、たとえばレー
ザービームＬをＯＮ／ＯＦＦした時にドラム面上の露光
分布におけるコントラストの約８０％以上得られれば可
能であることが見いだされた。

【００５２】そこで本実施例では、ドラム面上のスポッ
ト径を記録画素サイズに対して、スポット径（ガウス分
布スポット１／ｅ２　径）＜画素サイズ×１とすること
で可能とした。

【００５３】図４は、記録密度を６００ｄｐｉ（画素サ
イズ４２．０μｍ）とした時に、レーザービームスポッ
ト径をそれぞれ画素サイズの１．８倍の７０μｍ（　図
４（ａ）参照）　，１．１倍の５０μｍ（図４（ｂ）参
照）　，１倍の４２μｍ（図４（ｃ）参照）とした時の
ドラム面上の露光分布を示している。

【００５４】図４より、ＯＮ／ＯＦＦした時の露光分布
のコントラストはそれぞれ約３０％（同図（ａ）参照）
，約６０％（同図（ｂ）参照），約８０％（同図（ｃ）
参照）となり、レーザービームスポット径（１／ｅ２　
径）を画素サイズの１倍以下とすることで可能となった
。一般に１０〜１２μｍ程度の粉体を用いた周知の現像
システムは、図１１に示すように感光体の表面電位に対
して、ある一定の電位から急激に現像されるような、し
きい値をもつような特性を有している。

【００５５】従って、図４（ａ）に示すような、レーザ
ーの１画素内でのＯＮ／ＯＦＦ時の露光分布のコントラ
ストの低い方式では、感光ドラム表面電位も、図４（ａ
）の露光分布に従い、ドット面積に対して、表面電位が
全体的に変化するようになるため、図１１の現像システ
ムのＶ−Ｄ特性に従って、感光ドラムの表面電位がある
しきい値をこえた所から、急激に現像されるようになる
のを示したのが図５中の特性曲線Ａである。現像システ
ムのＶ−Ｄ特性の影響を強く受けていことがわかる。

【００５６】それに対し、本発明による、レーザースポ
ット径を画素サイズの１倍としてレーザーのＯＮ／ＯＦ
Ｆ時の露光分布のコントラストを少くとも８０％以上と
高くした例では、感光ドラム上に形成される潜像もこの
露光分布に従って電位コントラストの高いＯＮ／ＯＦＦ
のパターンが形成されることになる。従って、あるしき
い値特性を持つような現像システムにより現像されたと
しても、駆動パルスの短い領域からすぐに露光分布のピ
ークが高くなり、現像しきい値をこえるためドットとし
て安定して現像される。

【００５７】その結果、駆動パルスのＯＮ／ＯＦＦ比の
小さい領域から安定してドット径の変化として再現でき
、安定した面積階調の現像上の再現が可能となる。図５
中、特性曲線Ｂが本発明によるスポットサイズを用いた
時のドット面積に対する画像濃度の関係を示したもので
、図より明らかなように現像システムの影響をあまり受
けずパルス幅に対して安定した面積階調が可能となるこ
とが見いだされた。

【００５８】しかしながら、現像による濃度再現性が得
られても転写、定着後の飛び散りによりハイライト部で
のがさつきが現像剤によって消えない場合がある。数多
くの実験の結果、現像剤に含まれるトナーの粒度分布及
び／またはトナーの体積平均粒径を調整することによっ
て上記問題点を解消し得ることが判明した。

【００５９】具体的には、本発明において、トナーの平
均粒径をＭとして、トナー粒子の粒径をｒとした場合に
、１／２Ｍ＜ｒ＜３／２Ｍの範囲（すなわち、Ｍ±Ｍ／
２の範囲）に９０体積％以上のトナー粒子を含み、０＜
ｒ＜２Ｍの範囲（すなわちＭ±Ｍの範囲）に９９体積％
以上のトナー粒子を含むトナーが画像形成方法に使用さ
れる。

【００６０】さらに、本発明において、体積平均粒径が
１２μｍ未満（好ましくは、９μｍ以下、さらに好まし
くは８μｍ以下）のトナーが画像形成方法に使用される
。

【００６１】本発明において、トナーの体積分布及び体
積平均粒径は、例えば下記測定法で測定されたものを使
用する。

【００６２】測定装置としてはコールターカウンターＴ
Ａ−ＩＩ型（コールター社製）を用い、個数平均分布，
体積平均分布を出力するインターフェイス（日科機製）
及びＣＸ−ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン製）を
接続し電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣ
ｌ水溶液を調製する。

【００６３】測定法としては前記電解水溶液１００〜１
５０ミリリットル中に分散剤として界面活性剤（好まし
くはアルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１〜５ミリ
リットル加え、さらに測定試料０．５〜５０ｍｇを加え
る。

【００６４】試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約
１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンター
ＴＡ−ＩＩ型により、アパチャーとして１００μｍアパ
チャーを用いて２〜４０μｍ粒子の粒度分布を測定して
体積平均分布を求める。

【００６５】これら求めた体積分布より、サンプルの体
積平均粒径が得られる。

【００６６】トナーが上記範囲を越えた分布を有すると
、粒径を変化させても、効果が充分に発揮出来ない。 粒径が大きい範囲の粒子が増加すると、いくら平均粒径
を小さくしても転写での飛び散りの原因である粒径の大
きいトナー粒子が存在するため、画像の濃度が薄い部分
でのガサツキを軽減することは難しい。

【００６７】粒径が小さいトナー粒子が増加すると磁性
粒子に付着して離れない剤が増加し、磁性粒子が効率よ
くトナーにトリボ電荷を付与出来なくなり、現像器から
の飛散やかぶりが増加する。さらに粒径の小さい（トナ
ー）は融着も起こし易く磁性粒子（キヤリア）のまわり
に融着し、キャリア劣化によるカブリ飛散も増加する。 以上の点から、体積分布としては図１０の様なシャープ
な粒径のものを使用することが必要とされる。

【００６８】また、潜像の書き込みをレーザビームの発
光時間を制御して行う方法で、スポット径を小さくして
いくと、現像の濃度階調性は得られる様になる。しかし
ながらフルカラーの画像を得る為に複数回転写をし、定
着を行なう工程を経ると粒径の大きいトナーは、飛び散
りの為にブロードなドット径となるが、粒径の小さいト
ナーは飛び散りがなく画像の乱れが少ない。

【００６９】それは粒径の小さいトナーは転写紙上で薄
い層であり、紙との吸着力も大きくなっている。そのた
め複数化、転写電界にトナー画像がさらされたとしても
飛び散りは発生しくにいと考えられる。

【００７０】フルカラーの画像での画像濃度の薄い部分
での再現性は、特に画像の印象を著しく変化させる。フ
ルカラーの画像で階調性がある高画質の画像を得ようと
すると５０μｍ前後のドットが忠実に再現されているか
いないかで、画像の印象は著しく異なってくる。

【００７１】そこで記録密度を４００ｄｐｉとした時走
査方向のレーザービームスポット径を４２μｍ以下とし
、好ましくは体積平均粒径９μｍ以下、さらに好ましく
は、８μｍ以下のトナーを用いることにより、前述した
説明及びデータの様に５０μｍ前後のドットも忠実に再
現し、さらに転写での飛び散りも極端に減少し、従来の
方法では得られなかったフルカラーで画像濃度の薄い部
分の階調性も充分でガサツキやぼけの少ない高精細な画
像が得られる様になった。

【００７２】上述の効果により特に８μｍ以下の体積平
均粒径のトナーを使用する場合、５０μｍ以下のドット
が忠実に再現され、さらに転写電界に複数回さらされて
も画像が乱されることが少ない。特にこの傾向は画像濃
度が薄い部分でのガサツキや再現性に良好な影響を与え
ている。

【００７３】例えば、本発明で使用されるトナーが体積
平均粒径６μｍを有する場合、該トナーの体積分布にお
いて、トナーは、３μｍ以上９μｍ未満の範囲に９０体
積％以上のトナー粒子を含有し、且つ０μｍ以上１２μ
ｍ未満の範囲に９９体積％以上のトナー粒子を含有する
ことが重要である。

【００７４】本発明に係る粒度分布のシャープのトナー
を生成するためには、例えば、所定のトナー用材料を溶
融混練し、混練物を冷却後粉砕し、粉砕粉を精密に分級
して所定の粒度分布及び／または体積平均粒径を有する
トナーを調製する方法を挙げることができる。粉砕粉を
精密に分級する方法としては、固定壁型風力分級機の如
き分級手段で分級し、さらに得られた分級粉体をコアン
ダ効果を利用した多分割分級装置（例えば、日鉄鉱業社
製エルボジェット分級機）の如く多分割分級手段で精密
に微粉及び粗粉を同時に除去して、所定の粒度分布及び
／または体積平均粒径を有するトナーを調製する方法を
挙げることができる。

【００７５】本発明において、トナーとは、着色樹脂粒
子（結着樹脂，着色剤，必要によりその他添剤を含有）
そのもの、及び、疎水性コロイダルシリ微粉末の如く外
添剤が外添されている着色樹脂粒子を包含している。

【００７６】トナーに使用される結着樹脂としては、ス
チレン−アクリル酸エステル樹脂またはスチレン−メタ
クリル酸エステル樹脂の如きスチレン系共重合体または
ポリエステル樹脂が例示される。特に、カラートナーの
定着時における混色性を考慮した場合、

【００７７】

【化１】 （式中Ｒはエチレンまたはプロピレン基であり、ｘ，ｙ
はそれぞれ１以上の正の整数であり、かつｘ＋ｙの平均
値は２〜１０である。）で代表されるビスフェノール誘
導体もしくはその置換体をジオール成分とし、２価以上
のカルボン酸又はその酸無水物又はその低級アルキルエ
ステルとからなるカルボン酸成分（例えばフマル酸，マ
レイン酸，無水マレイン酸，フタル酸，テレフタル酸あ
るいは同等の成分）とを少なくとも共縮重合したポリエ
ステル樹脂がシャープな溶融特性を有するのでより好ま
しくい。

【００７８】本発明の目的に適合する着色剤としては下
記の顔料又は染料が挙げられる。本発明においては耐光
性の悪いＣ．Ｉ．ディスパースイエロー１６４（Ｄｉｓ
ｐｅｒｓｅ　　Ｙ１６４），Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロ
ー７７（Ｓｏｌｖｅｎｔ　　Ｙ７７）及びＣ．Ｉ．ソル
ベントイエロー９３（Ｓｏｌｖｃｎｔ　　Ｙ９３）の如
き着色剤は、推賞できないものである。

【００７９】染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ダイレク
トレッド１，Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド４，Ｃ．Ｉ．ア
シッドレッド１，Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１，Ｃ．Ｉ
．モーダントレッド３０，Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１
，Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー２，Ｃ．Ｉ．アシッドブル
ー９，Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１５，Ｃ．Ｉ．ベーシッ
クブルー３，Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー５，Ｃ．Ｉ．モ
ーダントブルー７がある。

【００８０】顔料としては、ナフトールイエローＳ，ハ
ンザイエローＧ，パーマネントイエローＮＣＧ，パーマ
ネントオレンジＧＴＲ，ピラゾロンオレンジ，ベンジジ
ンオレンジＧ，パーマネントレッド４Ｒ，ウオッチング
レッドカルシウム塩，ブリリアントカーミン３Ｂ，ファ
ストバイオレットＢ，メチルバイオレットレーキ，フタ
ロシアニンブルー，ファーストスカイブルー，インダン
スレンブルーＢＣがある。

【００８１】特に顔料としてはジスアゾイエロー，不溶
性アゾ，銅フタロシアニンが好ましく、染料としては塩
基性染料または油溶性染料が好ましい。

【００８２】特に好ましくはＣ．Ｉ．ピグメントイエロ
ー１７，Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５，Ｃ．Ｉ．ピ
グメントイエロー１３，Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１
４，Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２，Ｃ．Ｉ．ピグメ
ントレッド５，Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド３，Ｃ．Ｉ．
ピグメントレッド２，Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド６，Ｃ
．Ｉ．ピグメントレッド７，Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー
１５，Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１６またはフタロシア
ニン骨格にカルボキシベンズアミドメチル基を２〜３個
置換したＢａ塩である銅フタロシアニン系顔料である。

【００８３】染料としてはＣ．Ｉ．ソルベントレッド４
９，Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド５２，Ｃ．Ｉ．ソルベン
トレッド１０９，Ｃ．Ｉ．ベイシックレッド１２，Ｃ．
Ｉ．ベイシックレッド１，Ｃ．Ｉ．ベイシックレッド３
ｂである。

【００８４】着色剤の含有量としては、ＯＨＰフィルム
の透過性に対し敏感に反映するイエロートナーについて
は、結着樹脂１００重量部に対して１２重量部以下であ
り、好ましくは、０．５〜７重量部が望ましい。１２重
量部以上であると、イエローの混合色であるグリーン，
レッド及び肌色の再現性に劣る。

【００８５】マゼンタトナー・シアントナーについては
、結着樹脂１００重量部に対しては１５重量部以下、よ
り好ましくは０．１〜９重量部以下が好ましい。

【００８６】２色以上の着色剤を併用いて用いる黒色ト
ナーの場合、２０重量部以上の総着色剤量の添加はキャ
リアへのスペント化を生じやすく、さらに、着色剤がト
ナー表面に数多く露出することによるトナーのドラムへ
の融着が増加し、定着性が不安化する。したがって、黒
色トナーにおいて、着色剤の量は結着樹脂１００重量部
に対して３〜１５重量部が好ましい。

【００８７】黒色トナーを形成するための好ましい着色
剤の組合わせとしては、ジスアゾ系イエロー顔料，モノ
アゾ系レッド顔料及び銅フタロシアニン系ブルー顔料の
組合わせがある。各完了の配合割合はイエロー顔料，レ
ッド顔料及びブルー顔料の比が１：１，５：〜２．５，
５：０，５〜１．５が好ましい。

【００８８】本発明に係るトナーが負荷電性の場合には
、負荷電特性を安定化するために、荷電制御剤を配合す
ることも好ましい。その際トナーの色調に影響をあたえ
ない無職または淡色の負荷電制御剤が好ましい。負荷電
制御剤としては例えばアルキル置換サリチル酸の金属錯
体（例えば、ジーターシャリーブチルサリチル酸のクロ
ム錯体または亜鉛錯体）の如き有機金属錯体が挙げられ
る。負荷電制御剤をトナーに配合する場合には、結着樹
脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましく
は０．５〜８重量部添加するのが良い。

【００８９】本発明において、使用される現像剤が二成
現像剤である場合、キャリアは磁性粒子が好ましい。磁
性粒子は、粒径が３０〜１００μｍ、好ましくは４０〜
８０μｍで、電気的抵抗値が１０７　Ωｃｍ以上、好ま
しくは１０８　Ωｃｍ以上さらに好ましくな１０９　〜
１０１２Ωｃｍとなる様に、フェライト粒子（最大磁化
６０ｅｍｕ／ｇ）へ樹脂コーティングしたものが好まし
く用いられ得る。

【００９０】磁性粒子（例えば、フェライト粒子または
樹脂コートされたフェライト粒子）の抵抗値の測定は測
定電極面積４ｃｍ２　，電極間間隙０．４ｃｍのサンド
イッチタイプのセルを用い、片方の電極に１Ｋｇ重量の
加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加し
て、回路に流れた電流から磁性粒子の抵抗値を測定した
値であるという方法をとっている。 （実施例２）図６に他の実施例を示す。添付図からわか
るように、本実施例では色ごとに専用の感光媒体として
の感光ドラム３Ｙ（イエロー），３Ｍ（マゼンタ），３
Ｃ（シアン），３ＢＫ（ブラック）を具備し、その周り
にそれぞれ専用のレーザビームスキャナー８０Ｙ，８０
Ｍ，８０Ｃ，８０ＢＫ；現像器１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂ
Ｋ；転写用放電器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０ＢＫ；
クリーニング器１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２ＢＫを配
置してある。

【００９１】転写紙は給紙ガイド５ａを通り、給紙ロー
ラー６，給紙ガイド５ｂと順に搬送され吸着用帯電器か
らコロナ放電を受け、搬送ベルト９ａへ確実に吸着する
。その後、各感光ドラムに形成された画像を転写用放電
器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０ＢＫにより転写し、除
電器８２により搬送ベルト９ａから除電分離され、定着
器１７により定着されて、フルカラーの画像が得られる
。

【００９２】このような転写方式を用いた場合でも、記
録画素密度を６００ｄｐｉとし、走査方向のレーザービ
ームスポット径を４２μｍ以下とし、図３に示した現像
器を用いて、前述した現像条件で、１２μｍ未満、好ま
しくは９μｍ以下、なるべくは８μｍ以下の体積平均粒
径のトナーを用いることにより、画像濃度が薄い部分で
も階調性の優れた飛び散りの少ない高精細なフルカラー
の画像が得られた。

【００９３】本発明はフェライト粒子を用いたＡＣバイ
アス、プラスＤＣバイアス現像方式を用いているが、通
常の鉄粉を用いたＤＣバイアス現像でも良い。

【００９４】現像器としても図７に示すものを用いてス
リーブの回転方向を感光ドラムとカウンターとしても平
均粒径８μｍ以下のトナーで同様の効果が得られた。

【００９５】本発明の条件を満足する粒径分布及び粒径
（例えば、体積平均粒径６μｍ）を有するトナーを用い
、非磁性ブレード２４の端部と現像スリーブ２２面との
距離ｄ２　を６００μｍとし、現像スリーブ２２面と感
光ドラム３の間隔を４５０μｍとした。感光ドラム３は
積層型の有機光導電性（ＯＰＣ）ドラムを用い、−６０
０Ｖの帯電潜像電位とした。

【００９６】バイアス電源４として周波数１７００Ｈｚ
、ピーク対ピーク値１５００Ｖの矩形波交互電圧に−３
００Ｖの直流電圧を重畳させたものを用いて現像を行っ
た。潜像の書き込みは原稿画像を色分解し、感光ドラム
にマゼンタ，シアン，イエロー，ブラックの順に半導体
レーザを光源として、レーザビームのスポット径を主走
査方向１／ｅ２　４２μｍ、副走査方向１／ｅ２　を７
０μｍにして、２００線／ｉｎｃｈで２５６階調の画像
の書き込みを行い、順に現像、転写を繰り返し、最後に
定着しフルカラーの画像を得たところ、画像濃度の薄い
部分も忠実に再現し、ガサツキのない高精密で高画質の
画像が得られた。

【００９７】これに対し、レーザービームスポット径を
主走査方向７０μｍとし体積平均粒径１２μｍのトナー
で同一条件で画像出しを行ったところ、体積平均粒径６
μｍのトナーの場合と比較して、画像濃度の薄い部分で
の再現性が乏しく、全体にガサツキも目立つ画像しか得
られなかった。

【００９８】以上説明したように、原稿画像を色分解し
、感光体ドラムに各色ごとに、レーザの光ビームを光源
として潜像を形成し、さらにトナーを用いた現像によっ
て可視可された各色トナー画像を転写部材に逐次重ねで
転写し、多色画像を得る多色電子写真装置に於いてビー
ムスポットの走査方向のスポットサイズが走査方向の記
録画素サイズに対し、〔スポットサイズ（１／ｅ２　）
＜画素サイズ×０．１〕であり、前記現像剤として、特
に粒度分布のシャープな体積平均粒径８μｍ以下の粒径
のトナーを使用し中間調形成方法としてディザ法などの
２値の出力を用いたことにより、（１）画像濃度の低い
部分での階調性が充分に得られ、（２）画像濃度の低い
部分を含む画像全体のガサツキが大幅に軽減され、高画
質なフルカラーの画像が得られる効果がある。また定着
性においても良好な結果が得られた。 （実施例３） 　　プロポキシ化ビスフェノールとフマル酸　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　１００重量部を縮合し
て得られたポリエステル樹脂 　　（重量平均分子量１５０００，数平均分子量３３０
０）　　ローダミン系顔料　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　３重量部　　負荷電性制御剤　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　４重量部　　（ジアル
キル置換サリチル酸の金属錯体）上記材料を溶融混練し
、溶融混練物を冷却し冷却物を粉砕し、固定壁型風力分
級機で分級し、さらに、コアンダ効果を利用した多分割
分級装置で分級して、体積平均粒径６μｍの負荷電性の
マゼンタトナーを調製した。得られたマゼンタトナーは
３μｍ以上９μｍ未満の範囲に（９５体積％、０μｍ以
上１２μｍ未満の範囲に実質的に１００体積％のシャー
プな粒度分布を有していた。

【００９９】このマゼンタトナー１００重量部と負摩擦
帯電性疎水性コロイダルシリカ０．４重量部を混合して
シリカ外添マゼンタトナーを調製した。次に、スチレン
ーアクリル酸エステル系共重合体でコートされた重量平
均粒径５０μｍ（電気抵抗値１０１０Ω・ｃｍ）のフェ
ライト磁性粒子９４重量部と該シリカ外添マゼンタトナ
ー６重量部とを混合してマゼンタトナー画像形成用二成
分系現像剤を調製した。

【０１００】同様にして、下記着色剤を使用して、シア
ントナー画像形成用二成分系現像剤，イエロートナー画
像形成用二成分系現像剤及びブラックトナー画像形成用
二成分系現像剤を調製した。その結果を表１に示してい
る。

【０１０１】各々の二成分系現像剤を１００ミリリット
ル容積のポリエチレン容器に入れ、手で約３０回激しく
振った後に、トナーの摩擦帯電量を測定したところ、各
色トナーは約−３０ｕｃ／ａの値を示した。

【０１０２】上記二成分系現像剤を、図１に示すカラー
画像形成装置の所定の位置に導入し、非磁性ブレード２
４の端部と現像スリーブ２２面との距離ｄ２　を６００
μｍとし、現像スリーブ２２面と感光ドラム３の間隔を
４５０μｍとした。感光ドラム３は積層型の有機光導電
性（ＯＰＣ）ドラムを用い、−６００Ｖの帯電潜像電位
とした。

【０１０３】また、バイアス電源４として周波数１７０
０Ｈｚ、ピーク対ピーク値１５００Ｖの矩形波交互電圧
に−３００Ｖの直流電圧を重畳させたものを用いて現像
を行った。潜像の書き込みは原稿画像を色分解し、感光
ドラムにマゼンタ，シアン，イエロー，ブラックの順に
半導体レーザを光源として、レーザビームのスポット径
を主走査方向１／ｅ２　４２μｍ、副走査方向１／ｅ２
　を７０μｍにして、２００線／ｉｎｃｈで２５６階調
の画像の書き込みを行い、順に反転現像、静電転写を繰
り返し、最後に熱圧ローラ定着器により定着しフルカラ
ーの画像を得たところ、画像濃度の薄い部分も（ｈｉｇ
ｈ−ｌｉｇｈｔ　部）も忠実に再現し、ガサツキのない
高精細で高画質の画像が得られた。

【０１０４】フルカラー画像を観察したところ５０μｍ
前後のドットが潜像に対応して忠実に再現されていた。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように、画素サイズ，トナ
ー粒径，光ビームのスポット径等の関係を適切に選択し
、画像処理法を２値化することによって、高解像度で高
画質な画像が得られ、また、定着性も数段向上させるこ
とができた。

【０１０６】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の画像形成方法が適用される画像
形成装置の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】図２は図１の走査光学装置を示す図である。

【図３】図３は図１の現像装置の概略断面図である。

【図４】図４は本発明による感光媒体上の露光分布図と
従来例を比較した図である。

【図５】図５は本発明によるドット面積と濃度の関係を
示す図である。

【図６】図６は本発明の画像形成方法が適用される画像
形成装置の他の実施例を示す概略構成図である。

【図７】図６に用いられる現像装置の一例を示す概略断
面図である。

【図８】図８（ａ），（ｂ）は従来例による感光媒体上
の露光分布を示す図である。

【図９】図９（ａ）（ｂ）は理想的な面積階調を実現し
た時と通常のＰＷＭ方式露光時のトナー層厚の様子を模
式的に示す図である。

【図１０】図１０（ａ）乃至（ｄ）は転写紙上の転写時
と定着時のトナー層厚の状態を模式的に示す図である。

【図１１】図１１は周知の現像システムのＶーＤ特性の
代表例を示す特性図である。

【符号の説明】

３　　感光ドラム ４　　帯電器 １Ｍ，１Ｋ，１Ｙ，１ＢＫ　　現像器 １０１　　レーザードライブ回路 １０２　　レーザー光源 １０４　　ポリゴンミラー

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザー光源からの光ビームを結像光
   学系により感光媒体上にビームスポットとして形成し、
   該ビームスポットを感光媒体上で感光媒体に対し相対的
   に走査させることにより感光媒体を露光して潜像を形成
   し、該潜像を現像剤で現像することによって階調画像を
   再現する画像形成方法において、記録画素密度を少なく
   とも４００ｄｐｉよりは密とし、前記ビームスポットの
   主走査方向のスポットサイズを主走査方向の画素サイズ
   よりも小さくし、前記レーザー光源を被記録情報の画素
   濃度値に対して１ドット毎にオン−オフさせる２値出力
   でその潜像を完全な面積階調とし、さらに潜像を現像す
   る現像剤のトナーの平均体積粒径をＭとし、トナー粒径
   をｒとしたときに、Ｍ／２＜ｒ＜３／２Ｍとなる関係が
   成立する範囲にトナーの９０体積％以上が含まれ、０＜
   ｒ＜２Ｍとなる関係が成立する範囲にトナーの９９体積
   ％以上が含まれることを特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】　　潜像が反転現像法によって現像剤で現
   像される請求項１記載の画像形成方法。
3. 【請求項３】　　現像剤はトナー及び磁性粒子を含有す
   る請求項１または２に記載の画像形成方法。
4. 【請求項４】　　レーザー光源からの光ビームを結像光
   学系により感光媒体上にビームスポットとして形成し、
   該ビームスポットを感光媒体上で感光媒体に対し相対的
   に走査させ、該レーザー光源を被記録情報の画像濃度値
   に対応して得られた光情報により感光媒体を露光して潜
   像を形成し、該潜像を現像剤で現像することによって階
   調画像を再生する画像形成方法において、前記ビームス
   ポットの走査方向のスポットサイズを走査方向の記録画
   素サイズの０．７倍よりも小さくし、潜像を体積平均粒
   径１２μｍ未満のトナーを含有する現像剤で現像するこ
   とによって階調画像を再生することを特徴とする画像形
   成方法。
5. 【請求項５】　　体積平均粒径が９μｍ以下のトナーを
   有する請求項４に記載の画像形成方法。
6. 【請求項６】　　体積平均粒径が８μｍ以下のトナーを
   有する請求項４に記載の画像形成方法。
7. 【請求項７】　　トナーは、トナーの体積平均粒径をＭ
   としトナー粒子の粒径をｒとした場合に、トナーの体積
   分布において、Ｍ／２＜ｒ＜３／２Ｍとなる関係が成立
   する範囲に９０体積％以上が含まれ、０＜ｒ＜２Ｍとな
   る関係が成立する範囲に９９体積％以上が含まれる請求
   項４，５または６に記載の画像形成方法。
8. 【請求項８】　　潜像が反転現像法によって現像剤で現
   像される請求項４，５，６または７に記載の画像形成方
   法。
9. 【請求項９】　　現像剤はトナー及び磁性粒子を含有す
   る請求項４，５，６，７または８記載の画像形成方法。