JPH0950186A

JPH0950186A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH0950186A
Application number: JP7218258A
Authority: JP
Inventors: Masaru Hibino; 勝日比野; Kenichiro Waki; 健一郎脇; Nobuyuki Ito; 展之伊東
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【目的】２成分磁気ブラシ接触カウンター方式によ
り、像担持体上のドット分布静電潜像を掃き目むらやか
ぶりを生じることなく現像して、ハーフトーンを有する
画像をも高品質に再現することを可能とした画像形成方
法にある。【構成】感光ドラム３上にドット分布静電潜像を形成
し、磁石２９を内包した現像スリーブ２５上にトナーお
よび磁性キャリアからなる２成分現像剤を担持して、感
光ドラム３と対向した現像部において感光ドラム３の回
転方向と逆方向となる向きに回転して、現像部に現像剤
を搬送し、現像部において磁界により現像剤の磁気ブラ
シを形成して感光ドラム３に接触させ、直流電圧に交流
電圧を重畳した現像バイアスの印加下で感光ドラム３上
の潜像を現像し、画像を得る。その現像部での磁界内に
おいて、磁気ブラシが感光ドラム３を押す接触圧力を
０．７ｇｆ／ｃｍ² 以下とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号に対応して像
担持体上に形成されたドット分布静電潜像を、トナーと
磁性キャリアとを有する２成分現像剤の磁気ブラシによ
り現像して、画像を得る画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真装置の現像装置として各
種の装置が提案され、また実用化されている。大別する
と、１成分現像方式による現像装置と、２成分現像方式
による現像装置とに分けられる。

【０００３】１成分現像方式はほとんど非接触方式であ
るが、代表的な現像法としては、磁性トナーを用いた１
成分ジャンピング現像法がある。この現像法は、構成が
容易で高品位な画像が得られるが、トナーに磁性体が含
まれるため、鮮明なカラー画像を得ることができないと
いう欠点がある。非磁性トナーを用いた１成分現像法で
は、鮮明なカラー画像を得ることができるが、現像スリ
ーブ上にトナーを塗布することが困難で、弾性ブレード
によって塗布しているのが現状であり、安定性、耐久性
に欠ける面がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、２成分現像法
は、磁性キャリアとトナーとを混合した２成分現像剤
を、キャリアにトナーを付着した形で感光ドラムと対向
した現像部に搬送し、現像を行なうものである。磁性キ
ャリアとしては、鉄粉系キャリア、フェライト系キャリ
ア等が用いられるが、現像剤の磁気ブラシによる画像の
掃き乱し（いわゆる掃き目むら）など、画像性を妨げる
問題点があった。

【０００５】これは、現像剤の磁気ブラシが感光ドラム
を押す圧力が、鉄分系のキャリアで１０〜８０ｇｆ／ｃ
ｍ² 、フェライト系のキャリアで３〜０ｇｆ／ｃｍ² と
高いためである。

【０００６】２成分現像法は、現像剤の磁気ブラシが感
光ドラムと当接するか否かで、接触現像法と非接触現像
法とに大別できるが、そのうち接触現像法は、現像部に
おける感光ドラムと現像スリーブの移動が同方向である
順方向現像方式と、互に逆方向であるカウンター現像方
式とに分けられる。特に、このカウンター方式では、感
光ドラムと磁気ブラシの相対速度差が大きくなるので、
上記の磁気ブラシによる掃き目むらは、非常に目立った
ものになる。

【０００７】また、カウンター現像方式では、感光ドラ
ムに対する磁気ブラシの相対速度差が大きいことから、
磁気ブラシによる感光ドラム表面の接線方向の摺擦力が
大きくなり、白地部におけるかぶりも増加する。

【０００８】このようなことから、２成分磁気ブラシ接
触カウンター現像方式は、階調性（γのリニアリティ）
が良好で、また現像装置の小型化が可能などの利点があ
るものの、かぶり、掃き目むらの点から現在ほとんど用
いられていないのが現状であった。

【０００９】本発明の目的は、２成分磁気ブラシ接触カ
ウンター方式により、像担持体上のドット分布静電潜像
を掃き目むらやかぶりを生じることなく現像して、ハー
フトーンを有する画像をも高品質に再現することを可能
とした画像形成方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明にかか
る画像形成方法にて達成される。要約すれば、本発明
は、像担持体上にドット分布静電潜像を形成し、磁界発
生手段を内包した現像剤担持体上にトナーおよび磁性キ
ャリアからなる２成分現像剤を担持して、像担持体と対
向した現像部において像担持体の回転方向と逆方向とな
る向きに回転して現像部に現像剤を搬送し、現像部にお
いて磁界発生手段の磁界により現像剤の磁気ブラシを形
成して像担持体に接触させ、直流電圧に交流電圧を重畳
した現像バイアスの印加下で像担持体上の潜像を現像
し、画像を得る画像形成方法において、前記磁界発生手
段の現像部での磁界内において、磁気ブラシが像担持体
を押す接触圧力を０．７ｇｆ／ｃｍ² 以下としたことを
特徴とする画像形成方法である。

【００１１】好ましくは、前記現像部の磁界のピーク値
が５００〜２０００ガウスである。本発明によれば、前
記現像部の磁界のピーク値が１０００ガウスであり、現
像剤の磁性キャリアの該ピーク値の磁界内での単位体積
当たりの磁化の強さσが１２０emu/cm³ 以下とすること
ができる。また、前記磁性キャリアが軟強磁性または硬
強磁性の磁性キャリアとされる。さらに、１画素当たり
の光源の発光時間を画像の濃度値に対応して変調するこ
とにより、前記ドット分布静電潜像が形成される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明にかかる画像形成装置を図面に
より詳しく説明する。

【００１３】実施例１図２は、本発明が適用可能な画像形成装置を示す全体構
成図である。本画像形成装置は、電子写真方式のカラー
プリンタである。このプリンタは、矢印方向に回転する
電子写真感光ドラム３を備え、該感光ドラム３の周囲
に、帯電器４、現像器１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１ＢＫを備え
た回転現像装置１、転写帯電器１０およびクリーニング
手段１２が配設され、感光ドラム３の上方にレーザスキ
ャナＬＳが配設されており、これら帯電器４等により画
像形成手段が構成されている。

【００１４】回転現像装置１の現像器、すなわちマゼン
タ現像器１Ｍ、シアン現像器１Ｃ、イエロー現像器１Ｙ
およびブラック現像器１ＢＫは、トナーとキャリアを含
有する２成分現像剤を収容しており、それぞれトナーと
してマゼンタトナー、シアントナー、イエロートナー、
ブラックトナーを使用している。

【００１５】被複写原稿は、図示しない原稿読み取り装
置で読み取られる。この読み取り装置は、原稿画像を電
気信号に変化するＣＣＤ等の光電変換素子を有してお
り、原稿のマゼンタ画像情報、シアン画像情報、イエロ
ー画像情報、白黒画像情報のそれぞれ対応した画像信号
を出力する。レーザビームスキャナＬＳに内蔵された半
導体レーザは、これらの画像信号に対応して制御され、
レーザビームＬを射出する。なお、電子計算機からの出
力信号に対応してレーザビームＬを射出することもでき
る。

【００１６】カラープリンタ全体のシーケンスについ
て、フルカラーモードの場合を例に採って簡単に説明す
ると、まず、感光ドラム３は帯電器４により均等に帯電
される。つぎに、マゼンタ画像信号により変調されたレ
ーザビームＬにより走査露光され、感光ドラム３上にド
ット分布静電潜像が形成される。この潜像は予め現像位
置に定置されたマゼンタ現像器１Ｍによって反転現像し
て、マゼンタトナー像として可視化される。

【００１７】一方、カセットＣから取り出して、給紙ガ
イド５ａ、給紙ローラ６、給紙ガイド５ｂを経由して供
給された紙等の転写材は、転写ドラム９のグリッパ７に
より把持され、当接用ローラ８とその対向極により静電
的に転写ドラム９上に巻き付けて担持される。転写ドラ
ム９は、感光ドラム３と同期して図示の矢印方向に回転
しており、転写ドラム９上に担持された転写材は感光ド
ラム３と対向した転写部に搬送され、そこで上記の感光
ドラム３上のマゼンタトナー像が転写帯電器１０により
転写される。転写ドラム９はそのまま回転を継続し、次
に形成される色のトナー像（図２においてはシアントナ
ー像）の転写に備えるべく、転写材を転写部に向けて再
び搬送する。

【００１８】マゼンタトナー像の転写が終了した感光ド
ラム３は、除電帯電器１１により除電し、クリーニング
手段１２により清掃して転写残りのトナーを除去した
後、再び帯電器４によって帯電し、つぎのシアン画像信
号により変調されたレーザビームＬの露光により、感光
ドラム３上にドット分布静電潜像が形成される。この間
に現像装置１が回転してシアン現像器１Ｃが現像位置に
定置され、上記の感光ドラム３上の潜像は、このシアン
現像器１Ｃによって反転現像されて、シアントナー像と
して可視化される。得られたシアントナー像は、転写部
において転写ドラム３上の転写材上にマゼンタトナー像
の上から重ね合わせて転写される。

【００１９】以上のような工程がイエロー、ブラックに
対しても行なわれ、感光ドラム３上へのそれぞれの画像
信号で変調したレーザビームＬの露光によるドット分布
静電潜像の形成、イエロー現像器１Ｙ、ブラック現像器
１ＢＫでの現像によるイエロートナー像、ブラックトナ
ー像の形成、転写材上へのイエロートナー像、ブラック
トナー像の重ね合わせた転写により、転写材上にマゼン
タ、シアン、イエローおよびブラックの４色のトナー像
を重ねたカラー画像が得られる。

【００２０】４色のトナー像の転写が終了すると、転写
材は分離除電帯電器１３、１４により除電し、グリッパ
７による把持を解除した後、分離爪１５により転写ドラ
ム９から分離され、ついで搬送ベルト１６で定着器（熱
圧ローラ定着器）１７に送られる。定着器１７に送られ
た転写材は、そこで加熱および加圧して定着することに
より、各色のトナー像の混色および転写材への固定が行
なわれて、フルカラープリント画像とされる。かくし
て、一連のフルカラーモードのシーケンスが終了し、定
着により得られたフルカラープリント画像はプリンタの
機外に排出される。

【００２１】図３に、図２のプリンタに設置したレーザ
ビームスキャナＬＳを示す。本スキャナは半導体レーザ
素子１０２を備え、この素子１０２はレーザ光発生用の
駆動信号である発光信号の発生器（レーザドライバ回
路）５００に接続され、発光信号発生器５００で発生さ
れた発光信号に応じて明滅する。レーザ素子１０２から
明滅により放射されたレーザビームＬの光束は、コリメ
ータレンズ系１０３にて略平行光にして、回転多面鏡、
すなわちポリゴンミラー１０４に入射される。

【００２２】ポリゴンミラー１０４は矢印Ｂ方向に一定
速度で回転することにより、コリメータレンズ系１０３
から入射された平行光のレーザビームＬを偏向して、被
走査対象物である感光ドラム３の軸方向と同方向の矢印
Ｃ方向に走査する。このポリゴンミラー１０４の前方に
設けたｆθレンズ群１００が、偏向されたレーザビーム
Ｌを感光ドラム３の表面上にスポット状に結像するとと
もに、その走査速度を感光ドラム３の表面上で等速とす
る。このようなレーザビームＬによる感光ドラム３の走
査露光により、感光ドラム３上にドット分布静電潜像が
形成される。

【００２３】前記各現像器１Ｍ〜１ＢＫは、帯電器４に
よる帯電極性と同極性に帯電したトナーを潜像の明部電
位部に付着させる反転現像を行なうので、レーザビーム
Ｌは感光ドラム３のトナーが付着されるべき領域を露光
する。

【００２４】本実施例においては、ＰＷＭ（パルス幅変
調）方式を用いて、最小記録単位を１画素とする多値記
録によってドット分布静電潜像を形成している。これに
ついて説明する。図４はパルス幅変調回路の一例を示す
回路ブロック図、図５はパルス幅変調回路の動作を示す
タイミングチャートである。

【００２５】図４において、符号４０１は８ビットのデ
ジタル画像信号をラッチするＴＴＬラッチ回路、４０２
はＴＴＬ論理レベルを高速ＥＣＬ論理レベルに変換する
レベル変換器、４０３はＥＣＬ論理レベルをアナログ信
号に変換するＤ／Ａコンバータである。４０４はＰＷＭ
信号を発生するＥＣＬコンパレータ、４０５はＥＣＬ論
理レベルをＴＴＬ論理レベルに変換するレベル変換器、
４０６はクロック信号２ｆを発振するクロック発振器、
４０７はクロック信号２ｆに同期して略理想的三角波信
号を発生する三角波信号発生器、４０８はクロック信号
２ｆを１／２分周して画像クロック信号ｆを作成する１
／２分周器である。これによりクロック信号２ｆは画像
クロック信号ｆの２倍の周期を有していることとなる。
なお、回路を高速動作させるために、随所にＥＣＬ論理
回路を配している。

【００２６】かかる構成の回路動作を図５のタイミング
チャートを参照して説明する。信号ａはクロック信号２
ｆ、信号ｂは画像クロック信号ｆを示しており、図示の
如く画像信号ｅと関係付けてある。また、三角波信号発
生器４０７内部においても、三角波信号のデューティー
比を５０％に保つため、クロック信号２ｆを一旦１／２
分周してから三角波信号ｃを発生させている。さらに、
この三角波信号ｃはＥＣＬレベル（０〜−１Ｖ）に変換
されて三角波信号ｄになる。

【００２７】一方、画像信号は００ｈ（白）〜ＦＦｈ
（黒）まで、たとえば２５６階調レベルで変化する（記
号”ｈ”は１６進数表示であることを示している）。そ
して画像信号ｅは、いくつかの画像信号値についてそれ
らをＤ／Ａ変換したＥＣＬ電圧レベルを示している。た
とえば、第１画素は最高濃度画素レベルのＦＦｈ、第２
画素は中間調レベルの８０ｈ、第３画素は中間調レベル
の４０ｈ、第４画素は中間調レベルの２０ｈの各電圧を
示している。

【００２８】コンパレータ４０４は三角波信号ｄと画像
信号ｅを比較することにより、形成すべき画素濃度に応
じたパルス幅（時間長）Ｔ、ｔ₂ 、ｔ₃ 、ｔ₄ 等のＰＷ
Ｍ信号を発生する。このＰＷＭ信号は低濃度画素に対応
するパルス幅ほど狭くなる。そしてＰＷＭ信号は、０Ｖ
または５ＶのＴＴＬレベルに変換されてＰＷＭ信号ｆに
なり、レーザドライバ回路５００に入力される。このよ
うにして得られたＰＷＭ信号値に対応して１画素当たり
の露光時間を変化させることにより、１画素で２５６階
調を得ることが可能となる。

【００２９】なお、図５のビーム効果ｈは各駆動パルス
幅に対応する感光ドラムのレーザビーム露光面積形状を
示す。各ドット分布静電潜像の面積形状もこの露光面積
形状に略対応する。図５でａ〜ｇの信号波形については
横軸は時間であり、ｈについては横軸はビーム走査方向
の距離である。

【００３０】つぎに、図２の画像形成装置に設置された
回転現像装置１の現像器１Ｍ〜１ＢＫを図１により説明
する。なお、各現像器１Ｍ〜１ＢＫは同一の構成を備え
ているので、現像器１Ｍについてのみ説明し、他の現像
器の説明は省略する。

【００３１】現像器１Ｍは、トナーと磁性キャリアを混
合した２成分現像剤２２を収容した現像容器１８を備
え、この現像容器１８内は、隔壁１９によって現像室
（第１室）Ｒ１と撹拌室（第２室）Ｒ２とに区画されて
いる。上記の２成分現像剤２２は、現像室Ｒ１および撹
拌室Ｒ２内に収容されている。撹拌室Ｒ２の上方にはト
ナー貯蔵室Ｒ３が設けられ、このトナー貯蔵室Ｒ３内に
補給用トナー（非磁性トナー）２０が収容されている。
トナー貯蔵室Ｒ３の下部には補給口２１が設けられ、現
像で消費されたトナーに見合った量で補給用トナー２０
が補給口２１を経て撹拌室Ｒ２内に落下、補給される。

【００３２】前記のトナーとしては、バインダー樹脂に
着色剤や帯電制御剤等を添加した公知のトナーが使用で
き、その体積平均粒径は５〜１５μｍの範囲が好適であ
る。トナーの体積平均粒径は、たとえば下記の測定法で
測定した。

【００３３】測定装置としてコールカウンターＴＡ−II
型（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布を出
力するインターフェース（日科機製）およびＣＸ−ｉパ
ーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続した。電解
液として、試薬１級の塩化ナトリウムを用い、１％Ｎａ
Ｃｌ水溶液を調製した。

【００３４】上記の電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散
剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスル
ホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、さらにトナーの測定試
料を０．５〜５０ｍｇ加えて懸濁する。そして試料を懸
濁した電解液を超音波分散器で約１〜３分間分散処理を
行なってから、上記のコールカウンターにより１００μ
ｍのアパチャーを用いて、２〜４０μｍの粒子の粒度分
布を測定し、それからトナーの体積分布を求める。この
体積分布により試料の体積平均粒径が得られる。

【００３５】一方、磁性キャリアとしては、磁性体粒子
の表面に極めて薄く樹脂コーティングを施したもの等が
好適に使用でき、平均粒径は５〜７０μｍが好ましい。
このキャリアの平均粒径は水平方向最大弦長で示してお
り、測定法は顕微鏡法によった。キャリア３００個以上
をランダムに選んで、その径を実測して算術平均するこ
とによりキャリアの平均粒径が得られる。

【００３６】さて、現像室Ｒ１内には搬送スクリュー２
３が設置され、この搬送スクリュー２３の回転駆動によ
って、現像室Ｒ１内の現像剤２２が撹拌されながら、現
像スリーブ２５の長手方向に向けて搬送される。撹拌室
Ｒ２内にも搬送スクリュー２４が設置され、この搬送ス
クリュー２４の回転駆動によって、撹拌室Ｒ２内の現像
剤とこれに供給されたトナーが撹拌されながら、現像ス
リーブ２５の長手方向に向けて搬送する。この搬送スク
リュー２４による搬送方向はスクリュー２３によるそれ
とは反対方向である。

【００３７】現像容器１８の隔壁１９には手前側と奥側
に開口が設けられており、スクリュー２３で搬送された
現像剤がこの開口の１つからスクリュー２４に受け渡さ
れ、スクリュー２４で搬送された現像剤が他の１つの開
口からスクリュー２３に受け渡され、上記したように撹
拌されながら搬送される。この撹拌による磁性キャリア
との摩擦で、トナーは潜像を現像するための極性に帯電
される。

【００３８】現像容器１８の感光ドラム３に近接した部
位には開口部が設けられ、この開口部には、前記の現像
スリーブ２５が設置されている。現像スリーブ２５は、
アルミニウムや非磁性ステンレス鋼等の非磁性材料から
なる。

【００３９】現像容器１８内に収容された現像剤２２
は、現像スリーブ２５内に設置された磁石２９により現
像スリーブ２５上に担持され、現像スリーブ２５の矢印
ｂ方向の回転により、感光ドラム３と対向した現像部２
６に向けて搬送される。そして現像部２６で磁気ブラシ
を形成して矢印方向ａに回転する感光ドラム３に接触
し、感光ドラム３上に形成されたドット分布静電潜像が
現像される。

【００４０】現像時、現像スリーブ２５には電源２７に
より現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧に重畳し
た振動バイアス電圧が印加される。潜像の暗部電位（非
露光部電位）と明部電位（露光部電位）は、上記振動バ
イアス電圧の最大値と最小値の間に位置している。これ
によって現像部２６に向きが交互に変化する交番電界が
形成される。この交番電界中で現像剤のトナーとキャリ
アが激しく振動し、トナーが現像スリーブ２５およびキ
ャリアへの静電的拘束を振り切って感光ドラム３に飛翔
し、感光ドラム３に潜像に対応して付着する。

【００４１】振動バイアス電圧の最大値と最小値の差
（ピーク間電圧）は１〜５ｋＶが好ましく、周波数は１
〜１０ｋＨｚが好ましい。振動バイアス電圧の波形は、
矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。振動バイア
スの直流電圧成分は、上記したように暗部電位と明部電
位の間の値であるが、絶対値で最小の明部電位よりも暗
部電位に近い値である方が、暗部電位領域へのかぶりト
ナーの付着を防止する上で好ましい。

【００４２】現像スリーブ２５と感光ドラム３の最小間
隙（この最小間隙は現像部２６内にある）は、０．２〜
１ｍｍであることが好適である。

【００４３】現像スリーブ２５の下方には現像剤層厚規
制ブレード２８が設置されており、この規制ブレード２
８は、現像スリーブ２５が現像部２６に搬送する現像剤
２２の層厚、つまり現像剤２２の量を規制する。現像部
２６に搬送される現像剤量は、磁石２９の現像磁極Ｓ１
により現像部２６に形成される現像剤の磁気ブラシの現
像スリーブ表面からの高さが、感光ドラム３を取り去っ
た状態で、上記の最小間隙０．２〜１ｍｍの１．２〜３
倍となるような量であることが好ましい。

【００４４】現像スリーブ２５内の磁石２９はローラ状
に形成され、現像スリーブ２５内に同心状にかつ非回転
に配置されている。磁石２９の現像磁極Ｓ１は現像部２
６に位置し、この現像磁極Ｓ１が現像部２６に形成する
現像磁界により、現像スリーブ２５上の現像剤に磁気ブ
ラシが形成される。磁気ブラシは感光ドラム３に接触し
て、磁気ブラシ中のトナーが感光ドラム３上に形成され
たドット分布静電潜像に転移して、潜像を現像する。磁
気ブラシ中のトナーは、磁性キャリアの穂（ブラシ）に
付着したり、現像スリーブ２５の表面に付着している
が、いずれのトナーも潜像の露光部に転移可能である。

【００４５】現像磁極Ｓ１による現像磁界の現像スリー
ブ２５表面上での強さ（現像スリーブ表面に垂直な方向
の磁束密度）は、そのピーク値が５００〜２０００ガウ
スであることが好適である。

【００４６】磁石２９は、本例では、現像磁極（現像主
極）Ｓ１の他に、磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２を有して
いる。現像容器１８内の現像剤２２が磁極Ｎ３によって
現像スリーブ２５上に汲み上げられ、現像スリーブ２５
が回転することにより、汲み上げられた現像剤が磁極Ｓ
２からＮ１へと搬送され、その途中で規制部材２８によ
り規制されて、現像剤２２の薄層に形成される。そして
現像スリーブ２５の回転に伴い現像部２６へ搬送され
て、前記したように、現像磁極Ｓ１の磁界中で磁気ブラ
シを形成し、感光ドラム３上の静電潜像の現像に使用さ
れる。

【００４７】現像を終了した現像剤は、現像スリーブ２
５の回転により現像容器１８内に戻され、磁極Ｎ２とＮ
３間の反撥磁界により現像スリーブ２５上から撹拌室Ｒ
１内落下して、回収される。回収された現像剤は、前記
したように撹拌スクリュー２３および２４により搬送さ
れる。

【００４８】現像主極である現像磁極Ｓ１のピーク磁界
中における磁性キャリアの単位体積当たりの磁化の強さ
をσ_d （ｄ：現像磁極のピーク磁界の強さ）とすると、
σ_dの値が大きいキャリアを用いた場合、現像スリーブ
２５上現像剤の磁気ブラシと感光ドラム３の相対速度が
大きすぎると、現像後のトナー像の磁気ブラシによる掻
き取りが生じ、得られる画像の劣化を招く。この掻き取
りによる画像劣化は、特に感光ドラム上に現像されたト
ナー量の少ないハイライト・ハーフトーン濃度域に、す
じ状乃至は引っかき状の掃き目むらとして現れる。

【００４９】本発明者等は、図１の現像器を用いて、磁
気ブラシによるトナーの掻き取りを検討した。その結
果、磁気ブラシによるトナーの掻き取りは、現像部にお
いて磁気ブラシが感光ドラム３を押す接触圧力と、感光
ドラムと磁気ブラシの相対速度に大きく依存しており、
特に、感光ドラムの移動方向に関して、磁気ブラシが現
像領域の下流側に位置したときに、発生しやすくなるこ
とが分かった。従って、感光ドラムと現像スリーブ間の
相対速度が大きいカウンター方式の現像において、特に
トナーの掻き取りが生じやすい。

【００５０】また、磁気ブラシの接触圧力は、現像領域
における現像剤のパッキング密度（たとえば同じ体積の
現像剤を現像スリーブ上にコートしたとき、現像スリー
ブと感光ドラム間のＳ−Ｄギャップが狭いほど、現像剤
のパッキング密度は高くなる）、あるいは磁気ブラシの
穂立ちの状態（従って、現像磁極のピーク磁界の強さを
加えたときの磁性キャリアの単位体積当たりの磁化の強
さ、つまりσ_d ）に、強く依存していることが分かっ
た。

【００５１】なお、磁性キャリアの磁気特性は、理研電
子（株）の直流磁化Ｂ−Ｈ特性自動記録装置ＢＨＨ−５
０型を使用して測定することができる。この測定の際、
内径６．５ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状の容器にキャリ
アを２ｋｇｆ程度の荷重をかけて充填し、容器内でキャ
リアが動かないようにしてその磁化の強さを測定する。

【００５２】そこで、まず、カウンター現像において、
σ_d の値が２００emu/cm³ のキャリアを用い、現像スリ
ーブ上の現像剤量を約５０ｍｇ／ｃｍ² とした条件で、
Ｓ−Ｄギャップのみを変化させて、磁気ブラシの接触圧
力と得られる画像の掃き目むらの関係を調べた。

【００５３】感光ドラムに対する磁気ブラシの接触圧力
の測定は、図６に示すように、圧力センサー３０を現像
スリーブ２５に対し現像部で垂直に対向配置し、現像ス
リーブ２５の表面の法線方向の磁気ブラシの圧力を選択
的に測定することにより行なった。この接触圧力は、磁
気ブラシの接触接触面積を測定して、単位面積当たりの
圧力［ｇｆ／ｃｍ² ］として表示した。

【００５４】その結果を図７および表１に示す。図７
は、Ｓ−Ｄギャップを変化させたときの磁気ブラシの接
触圧力変化である。表１は、その接触圧力と画像の掃き
目むらとの関係である。なお、図７において、Ｓ−Ｄギ
ャップが１４００μｍ以上では、磁気ブラシは感光ドラ
ムに到達しておらず非接触状態である。

【００５５】

【表１】

【００５６】図７および表１から明らかなように、Ｓ−
Ｄギャップを増大して磁気ブラシの接触圧力を減少させ
ると、画像の掃き目むらは低減し、接触圧力が約１．０
ｇｆ／ｃｍ² 以下になると、掃き目むらはほとんど目立
たない程度になる。

【００５７】現像領域における現像剤のパッキング密度
を変えて行なった幾つかの検討の結果、カウンター現像
において生じる掃き目むら現象は、感光ドラムと現像ス
リーブの相対速度以上に磁気ブラシの接触圧力が支配的
で、接触圧力が１．０ｇｆ／ｃｍ² 以下ならば、掃き目
むらをほとんど目立たないようにすることができる。

【００５８】Ｓ−Ｄギャップ依存の磁気ブラシの接触圧
力変化に対する画像のかぶり量の変化を図８に示す。通
常、かぶり量の測定は、転写紙の影響をなくすために、反射率（％）＝転写紙白地部の反射率（％）−転写紙か
ぶり部の反射率（％）のような差し引きの反射率として求められる。

【００５９】図８から明らかなように、磁気ブラシの接
触圧力を減少させると、画像のかぶり量は減少し、接触
圧力が０．７ｇ／ｃｍ² 以下になると、かぶり量は反射
率が約０．５％以下のほとんど無視できるくらいの小さ
な値で一定になる。

【００６０】かぶり量が反射率約２％以下であれば、画
像の汚れに対する人間の主観評価の点で目立たず許容で
き、さらに反射率０．５％以下であれば、かぶりはほと
んど認識されないといわれている。

【００６１】磁気ブラシの接触圧力が約０．７ｇ／ｃｍ
² 以下になるとかぶり量が一定になるのは、この圧力以
下ではトナーの白地部への付着が、機械的な摩擦や接触
圧力によるのではなく、トナーのもつ電荷による単なる
静電的な鏡映力によることが理由であると思われる。

【００６２】すなわち、現像バイアスの交番電界により
トナーがＳ−Ｄギャップ間を往復運動し、そのとき鏡映
力で感光ドラムに付着したトナーの一部の付着力が高い
トナーは、現像バイアスの電界により引き戻されず、白
地部であってもそのまま付着しているが、磁気ブラシの
接触圧力が約０．７ｇ／ｃｍ² 以下では、機械的な摩擦
や接触圧力による付着が無視できる程度に小さいので、
その結果、一定量のかぶりが発生することになる。

【００６３】従って、このかぶりは、たとえ磁気ブラシ
が感光ドラムに非接触（つまり接触圧力がゼロ）であっ
ても発生し得、発生するかどうかは、ひとえにトナーの
帯電量と感光ドラムの誘電率にかかっている。

【００６４】ところが、磁気ブラシの接触圧力が約０．
７ｇｆ／ｃｍ² 以上になると、往復運動により感光ドラ
ムに到達トナーに、磁気ブラシの機械的な摩擦や接触圧
力が加わり、トナーが機械的押圧により感光ドラムに擦
り付けられる。従ってトナーの付着力が増大し、磁気ブ
ラシの接触圧力の増大に対応して、かぶり量が増大する
ことになる。

【００６５】磁気ブラシの接触圧力は、磁性キャリアの
単位体積当たりの磁化の強さσ_d によっても大きく変わ
る。これは、現像磁界中でキャリア粒子が穂立ちすると
き、その穂の一つひとつはそれぞれ棒磁石のような挙動
を示すが、たとえばキャリアの磁化の強さが小さくなる
と、キャリア粒子間に働く力が小さくなって、穂が崩れ
やすくなる結果、ブラシの接触圧力が減少するというよ
うに説明できるものと考えられる。

【００６６】図９は、磁性キャリアの単位体積当たりの
磁化の強さσ_d を６６〜２００emu/cm³ まで変化させた
ときの磁気ブラシの接触圧力の変化を示す。このとき、
現像スリーブ上の現像剤量は約５０ｍｇ／ｃｍ² 、Ｓ−
Ｄギャップは５００μｍ、現像種極のピーク磁界の強さ
は１０００ガウスであった。

【００６７】図９から明らかなように、磁性キャリアの
磁化の強さσ_d を選択することにより、磁気ブラシの接
触圧力を変化させて選択することができる。磁性キャリ
アの磁化強さσ_d 依存の磁気ブラシ接触圧力の変化に対
する画像の掃き目むらの評価を表２に示す。表２から
も、接触圧力が１．０ｇｆ／ｃｍ² 以下のときは、掃き
目むらがほとんど目立たないようになる。

【００６８】

【表２】

【００６９】図１０は、磁気ブラシの磁化強さσ_d 依存
の磁気ブラシの接触圧力変化に対するかぶり量の変化を
示す。図１０から明らかなように、磁気ブラシの接触圧
力を減少させると、図８のときと同様、かぶり量は減少
し、接触圧力が約０．７ｇ／ｃｍ² 以下になると、かぶ
り量は反射率約０．５％以下の無視できるいくらいの小
さな値で一定になることが確認された。

【００７０】現像スリーブ上の現像剤量が約５０ｍｇ／
ｃｍ² 、Ｓ−Ｄギャップが５００μｍ、現像主極の磁界
のピークの強さが１０００ガウスである場合、接触圧力
を０．７ｇｆ／ｃｍ² 以下にするには、図１０から、磁
性キャリアの体積当たりの磁化の強さσ_d （σ₁₀₀₀）を
１２０emu/cm³ 以下にすることが必要である。

【００７１】以上のように、現像スリーブ２５と感光ド
ラム３とをカウンター方向に回転させ、かつ現像磁界
（現像磁極の磁界）内において、現像スリーブ上現像剤
の磁気ブラシが感光ドラムを押す接触圧力を０．７ｇｆ
／ｃｍ² 以下することにより、磁気ブラシによる掃き目
むらもない、均一なハイライト・ハーフトーンを形成す
ることができる。

【００７２】磁性キャリアの単位体積当たりの磁化の強
さσ_d を小さくした現像方式において、現像スリーブと
感光ドラムの回転をカウンター方向にした現像を行なう
ことは、他の点でも有利である。以下に説明する。

【００７３】１０００ガウスの現像磁界中で、磁性キャ
リアの磁化を小さくすると、順方向の接触現像方式で
は、ベタ部（ソリッド部）において掃き寄せが生じやす
くなる。この掃き寄せとは、ベタ部を現像する際、ベタ
部に背景部（白地部）が隣接し、また後続すると、ベタ
部の後端部にトナーが大量に付着し、ベタ部後端の濃度
が高くなる現象である。この掃き寄せ現象は、特に非接
触現像時に生じやすく、現像バイアスにより感光ドラム
側の現像領域の前半部に滞留し、振動しているトナー
が、ベタ部に続く背景部において現像スリーブ側に引き
戻されずに、ベタ部に付着してしまうことによる。

【００７４】キャリアの磁化σ_d を小さくすると掃き寄
せが生じやすくなるのは、これにより現像磁界中で磁気
ブラシが緻密になることと、磁気ブラシの穂の長さが短
くなることによる。現像領域前半の磁気ブラシの穂長が
長いと、現像領域前半において感光ドラム側に滞留して
いるトナーを磁気ブラシが掻き取るので、掃き寄せが発
生しにくくなるが、磁気ブラシの穂長が短くなると、上
記の滞留トナーを掻き取りづらくなる。

【００７５】以上の掃き寄せに関しては、磁性キャリア
の磁化σ_d を小さくした現像方式においても、カウンタ
ー現像を行なうことにより、ベタ部後端の滞留現象その
ものが生じなくなり、掃き寄せを発生させないようにで
きる点でもメリットがある。

【００７６】以上を要するに、本発明では、感光ドラム
と現像スリーブとが対向した現像部において、感光ドラ
ムと現像スリーブとが互に逆方向になるように移動し、
その現像スリーブ上現像剤の磁気ブラシを感光ドラムに
接触して、像担持体上の潜像を直流電圧に交流電圧を重
畳した現像バイアスを印加した下で現像するに際し、現
像部における磁気ブラシが感光ドラムを押圧する接触圧
力を０．７ｇｆ／ｃｍ² 以下にしたので、掃き目むら
も、かぶりもなく、また掃き寄せもない、高品質なハー
フトーン画像を得ることができる。

【００７７】実施例２実施例１においては、２成分現像剤の磁性キャリアとし
て、図１１に示すように、ヒステリシスがない磁気特性
を示す軟強磁性キャリアを用いたが、本実施例では、図
１２に示すように、ヒステリシスを有する磁気特性を示
す硬強磁性キャリアを用いたことが特徴である。本実施
例のその他の構成は、実施例１と同様である。

【００７８】図１２のような硬強磁性キャリアは、保磁
力Ｈｃおよび残留磁化σｒを有することを特徴としてい
る。硬強磁性キャリアは残留磁化σｒを有するため、外
部磁場が弱まった状態（現像スリーブから離れた状態）
においてもある程度の磁化を持ち、そのためキャリア同
士が引き合う力、あるいはキャリアの現像極に引き付け
られる力が強くなり、軟強磁性キャリアに比べてキャリ
ア付着を起こりずらくするのに有利である。

【００７９】本実施例において、２成分現像剤の磁性キ
ャリアとして複数種の硬強磁性キャリアを使用した他
は、実施例１と同様にして、磁性キャリアの磁化強さσ
_d 依存の磁気ブラシ接触圧力の変化と画像の掃き目むら
の関係を調べた。硬強磁性キャリアは、いずれも、保磁
力Ｈｃが約２０００エルステッドのものを使用したが、
１０００ガウスの磁界における磁化の強さσ₁₀₀₀および
残留磁化σｒは異ならせた。

【００８０】本実施例によっても、実施例１のときと同
様、接触カウンター現像において、磁気ブラシの接触圧
力を０．７ｇｆ／ｃｍ² 以下にすることにより、掃き目
むらも、かぶりもなく、また掃き寄せもない、良好なハ
ーフトーン画像を得ることができた。

【００８１】実施例３本実施例では、多重現像プロセスに適用した。近年、感
光ドラム上にトナー像を直接重ね合わせてカラー画像を
形成する、多重現像プロセスが提案され、検討されてい
る。

【００８２】この多重現像プロセスを図１３を参照して
説明すると、感光ドラム３３の表面を帯電器３４によっ
て均一に帯電し、露光手段３５によりレーザ照射して感
光ドラム３３の表面上に潜像を形成し、その潜像に対応
した色の現像器３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｙまたは３１ＢＫ
により反転現像して、トナー像として可視化する。この
プロセスをマゼンタ、シアン、イエローの３色またはこ
れにブラックを加えた４色分繰り返して、感光ドラム３
３上に３色または４色のトナー像を重ねたカラー画像を
形成する（多重現像）。ついで、このトナー像を転写手
段４０により転写材上に一括転写し、定着器に送って定
着し、転写材上にカラー画像を得る。感光ドラム３３
は、前露光ランプ３６により残留電荷を除去した後、つ
ぎの画像形成に備えられる。

【００８３】本実施例では、このような多重現像プロセ
スの画像形成方法において、上記の各現像器３１Ｍ、３
１Ｃ、３１Ｙ、３１ＢＫを、実施例１の図１に示した現
像器と同様な構成とするものである。

【００８４】本実施例においても、接触カウンター現像
において、磁気ブラシの接触圧力を０．７ｇｆ／ｃｍ²
以下とすることにより、掃き目むらも、かぶりもなく、
また掃き寄せもない、高品質なハーフトーン画像を得る
ことができた。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、像担持
体上にドット分布静電潜像を形成し、磁界発生手段を内
包した現像剤担持体上にトナーおよび磁性キャリアから
なる２成分現像剤を担持して、像担持体と対向した現像
部において像担持体の回転方向と逆方向となる向きに回
転して現像部に現像剤を搬送し、現像部において磁界発
生手段の磁界により現像剤の磁気ブラシを形成して像担
持体に接触させ、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バ
イアスの印加下で像担持体上の潜像を現像し、画像を得
る画像形成方法である。その磁界発生手段の現像部での
磁界内において、磁気ブラシが像担持体を押す接触圧力
を０．７ｇｆ／ｃｍ² 以下としたので、掃き目むらも、
かぶりもなく、また掃き寄せもなく、ハーフトーンを再
現でき、高品質な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する現像器の一実施例を示す構成
図である。

【図２】本発明が適用可能な画像形成装置を示す全体構
成図である。

【図３】図２の画像形成装置のレーザビームスキャナを
示す説明図である。

【図４】図３のスキャナで使用するパルス幅変調回路の
一例を示す回路ブロック図である。

【図５】図４のパルス幅変調回路の信号波形を示す説明
図である。

【図６】図１の現像器の現像スリーブ上現像剤の磁気ブ
ラシの測定法を示す説明図である。

【図７】図１の現像器のＳ−Ｄギャップを変化させたと
きの磁気ブラシの接触圧力変化を示す図である。

【図８】図１の現像器のＳ−Ｄギャップ依存の磁気ブラ
シの接触圧力変化に対する画像のかぶり量の変化を示す
図である。

【図９】図１の現像器の磁性キャリアの磁化の強さσ_d
を変化させたときの磁気ブラシの接触圧力の変化を示す
図である。

【図１０】図１の現像器の磁気ブラシの磁化強さσ_d 依
存の磁気ブラシの接触圧力変化に対するかぶり量の変化
を示す図である。

【図１１】本発明で使用した軟強磁性キャリアの磁気特
性を示す図である。

【図１２】本発明で使用した硬強磁性キャリアの磁気特
性を示す図である。

【図１３】本発明が適用可能な多重現像プロセス方式の
画像形成装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１回転現像装置１Ｍ〜１ＢＫ現像器３感光ドラム１８現像容器２２２成分現像剤２５現像スリーブ２７バイアス電源２９磁石Ｓ１現像磁極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上にドット分布静電潜像を形成
し、磁界発生手段を内包した現像剤担持体上にトナーお
よび磁性キャリアからなる２成分現像剤を担持して、像
担持体と対向した現像部において像担持体の回転方向と
逆方向となる向きに回転して現像部に現像剤を搬送し、
現像部において磁界発生手段の磁界により現像剤の磁気
ブラシを形成して像担持体に接触させ、直流電圧に交流
電圧を重畳した現像バイアスの印加下で像担持体上の潜
像を現像し、画像を得る画像形成方法において、前記磁
界発生手段の現像部での磁界内において、磁気ブラシが
像担持体を押す接触圧力を０．７ｇｆ／ｃｍ² 以下とし
たことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】前記現像部の磁界のピーク値を５００〜
２０００ガウスとした請求項１の画像形成方法。
【請求項３】前記現像部の磁界のピーク値が１０００
ガウスであり、現像剤の磁性キャリアの該ピーク値の磁
界内での単位体積当たりの磁化の強さσが１２０emu/cm
³ 以下である請求項２の画像形成方法。
【請求項４】前記磁性キャリアが軟強磁性または硬強
磁性の磁性キャリアである請求項１、２または３の画像
形成方法。
【請求項５】１画素当たりの光源の発光時間を画像の
濃度値に対応して変調することにより、前記ドット分布
静電潜像を形成する請求項１、２、３、または４の画像
形成方法。