JPH10307464A

JPH10307464A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10307464A
Application number: JP13427497A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Ito; 展之伊東; Tomohito Ishida; 知仁石田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-05-08
Filing date: 1997-05-08
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】特にハーフトーン領域において、がさつきや
濃度変動がなく良好な画像を得ることのできる現像装置
を得る。【解決手段】現像装置４１に平均粒径６μｍのトナー
を有する２成分現像剤４１３を初期的に格納し、補給用
トナー４１１１として平均粒径４μｍないし３μｍのト
ナーをトナーホッパー４１１１に収納する。反射濃度セ
ンサー５２により、現像後のハーフトーンドットトナー
像の反射濃度測定を逐次行ない、測定結果に応じてトナ
ー補給をきめ細かに行なう。これにより、特にハーフト
ーン領域においてがさつきや濃度変動をなくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機やプ
リンタなどとされる電子写真方式又は静電記録方式の画
像形成装置に関し、被記録画像信号に対応して像担持体
に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置
に特徴を有する。

【０００２】

【従来の技術】乾式現像剤を用いた現像方式には、２成
分マグネットブラシ現像方式、２成分ジャンピング現像
方式、１成分ジャンピング現像方式などがあり、従来か
ら使用されている。

【０００３】２成分マグネットブラシ現像方式では、ト
ナーとキャリアからなる現像剤を用い、現像器内で両者
を撹拌することにより摩擦帯電させ、マグネットを内包
した現像剤担持体である現像スリーブによって現像剤を
撹拌搬送し、現像スリーブ上にできた穂立ちからトナー
を感光ドラムに付着するようにして現像を行なう。

【０００４】２成分ジャンピング現像方式では、トナー
とキャリアからなる現像剤を用い、マグネットを内包し
た現像スリーブによって現像剤を撹拌搬送し、ＡＣ電圧
にＤＣ電圧を加えた現像バイアスを現像スリーブに加え
て、現像スリーブ上にできた穂立ちからトナーを感光ド
ラムに飛翔させ付着するようにして現像を行なう。

【０００５】又、１成分ジャンピング現像方式では、樹
脂と磁性体で構成されたトナーのみを用いて、現像スリ
ーブをキャリアとして使用し、現像スリーブとの摩擦に
よりトナー内の樹脂を帯電させ、マグネットを内包した
現像スリーブによって現像剤を撹拌搬送し、ＡＣ電圧に
ＤＣ電圧を加えた現像バイアスを現像スリーブに加え
て、現像スリーブ上にできた穂立ちからトナーを感光ド
ラムに飛翔させ付着するようにして現像を行なう。

【０００６】尚、この１成分ジャンピング現像方式で
は、上記磁性トナーの他に、非磁性体で構成したトナー
が、特に色トナーとして好適に使用されるが、これは磁
性体を持たないためくすんだ色にならないといった理由
による。又、この場合には、トナーを帯電するに際し、
スポンジ等の材料からなる供給ローラーが用いられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁性体トナ
ーを用いた１成分ジャンピング現像方式により以下のよ
うな実験を行なった。その結果、現像画像の反射濃度に
して０．３以下のハーフトーン領域で耐久枚数を重ねる
と、即ち長時間プリントを続けると、徐々にがさつきが
生じてしまう上に、初期に０．３の反射濃度であったと
ころが０．２などに濃度が低下し、又、初期に０．７の
反射濃度であったところが０．８に濃度が増加してしま
うことがわかった。このがさつきや濃度変動は、文字原
稿等においてはあまり発生せず、写真原稿等の濃度の薄
い領域にて多く発生した。

【０００８】（Ａ）像担持体上の現像直後における反射
濃度が０．３以下のハーフトーン領域のドットトナー像
を観察してみると、初期的には平均トナー粒径６μｍよ
りも１〜２μｍ小さいトナーが集まってそのドットトナ
ー像を形成していた。ところが、耐久枚数を重ねていく
とそのドットトナー像を形成する平均トナー粒径が徐々
に大きくなり、そして、トナードットの大きさにバラツ
キが出てくるようになっていることがわかった。

【０００９】（Ｂ）そこで、初期の平均トナー粒径６μ
ｍよりも１〜２μｍ小さいだけのトナーで現像を試みた
が、現像剤担持体上にトナーのコーティングムラが生じ
たり、画像濃度が極端に低下するという弊害が起きた。

【００１０】（Ｃ）次に現像器内のトナー量を（Ａ）時
の２倍に増やしてみたが（Ａ）の時よりも０．３以下の
ハーフトーン領域のがさつきが発生するまでの耐久枚数
はほとんど変わりなかった。これは平均粒径以上のトナ
ーの割合が一層多くなるためである。

【００１１】従って、本発明の目的は、特にハーフトー
ン領域においてがさつきや濃度変動がなく良好な画像を
得ることのできる現像装置を備えた画像形成装置を提供
することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する潜像形成
手段と、この潜像を現像する現像手段であって、前記像
担持体に対向して設けられ、現像剤を担持搬送して前記
像担持体に供給する現像剤担持体を有する現像手段と、
を備えた画像形成装置において、前記現像手段に初期に
格納されているトナーと性質が互いに異なるトナーを補
給することを特徴とする画像形成装置である。

【００１３】前記性質は体積平均粒径であることが好ま
しい。前記性質は互いのトナーの前記体積平均粒径が２
μｍ以上異なることが好ましい。別の態様によれば、前
記現像手段に補給されるトナーの体積平均粒径は前記現
像手段に初期に格納されているトナーの体積平均粒径よ
り２〜３μｍ小さいことが好ましい。被記録画像信号に
対応して前記像担持体に形成されたドット分布静電潜像
をトナーで現像することが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。

【００１５】実施例１本発明の実施例１について、図１〜図４を参照して説明
する。先ず、図１及び図２により本実施例の画像形成装
置であるデジタル電子写真装置について説明する。

【００１６】図１において、まず、原稿台１０上に原稿
Ｇを複写すべき面を下側にセットする。次にコピーボタ
ンを押すことにより複写が開始される。原稿照射用ラン
プ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサーが一体に構成
されたユニット９が原稿Ｇを照射しながら走査すること
により、その照射走査光の原稿面反射光が、短焦点レン
ズアレイによって結像されてＣＣＤセンサーに入射され
る。ＣＣＤセンサーは受光部、転送部、出力部より構成
されている。ＣＣＤ受光部において光信号が電気信号に
変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次出力
部へ転送され、出力部において電荷信号が電圧信号に変
換され、増幅、低インピーダンス化されて出力される。
このようにして得られたアナログ信号は周知の画像処理
が施されデジタル信号に変換された後プリンター部に送
られる。

【００１７】図２は上記の装置においてレーザー光を走
査するレーザー走査部ＬＳの概略構成を示すものであ
る。このレーザー走査部ＬＳによりレーザー光を走査す
る場合には、まず入力された画像信号に基づき発光信号
発生器１０１により、固体レーザー素子１０２から放射
されたレーザー光が、コリメーターレンズ系１０３によ
り略平行な光束に変換され、更に矢印Ｂ方向に回転する
回転多面鏡１０４により矢印Ｃ₀ 方向に走査されると共
にｆθレンズ群１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃにより感
光ドラム等の被走査面１００にスポット状に結像され
る。このようなレーザー光の走査により被走査面１００
上に画像一走査分の露光分布が形成され、更に各走査毎
に被走査面１００を上記走査方向とは垂直に所定量だけ
スクロールさせれば、該被走査面１００上に画像信号に
応じた露光分布が得られる。

【００１８】プリンター部にては上記の画像信号を受
け、レーザー走査部ＬＳを用いて以下のように静電潜像
を形成する。電子写真感光体たる感光ドラム４３は、中
心支軸を中心に所定の周速度で矢印方向に回転駆動さ
れ、その回転過程に帯電器４４により正極性または負極
性の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に画像信号
に対応してオンオフ発光される固体レーザー素子１０３
の光を光束で回転する回転多面鏡１０４によって走査す
ることにより感光ドラム１面には、原稿画像に対応した
静電潜像が順次形成されていく。

【００１９】上記静電潜像は、現像装置４１により現像
されてトナー像とされ、トナー像の移動と同期して、搬
送部材４５及びレジストローラ４６を介して転写部に搬
送されてきた転写材４８に、転写帯電器４０の作用によ
り転写される。転写材４８は分離帯電器５０によって感
光ドラム４３から分離された後、搬送ベルト４９により
定着装置４７に搬送され、転写像が定着され、機外に排
出される。

【００２０】感光ドラム４３の周面に残留したトナーは
クリーニング装置４２により除去される。感光ドラム４
３は前露光器５１により露光されて初期化され、次の画
像形成プロセスに供される。

【００２１】次に、感光ドラム４３に形成されたドット
分布静電潜像を顕像化するための上記現像装置４１とし
て図３に示すような２成分現像器を使用した例について
説明する。

【００２２】現像装置４１の現像剤容器４１ａの内部
は、隔壁４１９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、撹拌室Ｒ２の上方にはト
ナーホッパー４１１を具備している。なお、トナーホッ
パー４１１には補給口４１２１が設けられ、補給時、補
給用トナー４１１１が補給口４１２１を経て撹拌室Ｒ２
内に落下補給される。

【００２３】現像室Ｒ１及び撹拌室Ｒ２内にはトナー粒
子と磁性キャリア粒子が混合された現像剤４１３が収容
されている。

【００２４】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ものが使用でき、初期
的に現像剤４１３中のトナーの体積平均粒径は６μｍ
で、補給用トナー４１１１の体積平均粒径は４μｍのト
ナーである。ここでトナーの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。

【００２５】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、個数平均分布を出
力するインターフェイス（日科機製）及びＣＸ−ｉパー
ソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続し、電解液は
一級塩化ナトリウムを用いて１％Ｎａｃｌ水溶液を調整
する。

【００２６】測定法としては、上記電解水溶液１００〜
１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはア
ルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、
更に測定試料０．５〜５０ｍｇを加える。

【００２７】試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で
約１〜３分間分散処理を行ない、上記コールターカウン
ターＴＡ−II型によりアパーチャーとして１００μｍア
パーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測
定し体積分布を求める。これら求めた体積分布により、
サンプルの体積平均粒径が得られる。

【００２８】一方、磁性キャリアとしては磁性体粒子の
表面に極めて薄い樹脂コーティングを施したもの等が好
適に使用され、平均粒径は５〜７０μｍが好ましい。キ
ャリアの平均粒径は、水平方向最大弦長で示し、測定法
は顕微鏡法により、キャリア３００個以上をランダムに
選び、その径を実測して算術平均をとることによって本
実施例のキャリア粒径とした。

【００２９】さて、現像室Ｒ１内には第１搬送スクリュ
ー４１４が収容されている。第１搬送スクリュー４１４
の回転駆動によって現像室Ｒ１内の現像剤４１３は現像
スリーブ（φ３２ｍｍ）４１５の長手方向に向けて搬送
される。

【００３０】貯蔵室Ｒ２内には第２搬送スクリュー４１
６が収容されている。第２搬送スクリュー４１６はその
回転によってトナーを現像スリーブ４１５の長手方向に
沿って搬送する。第２搬送スクリュー４１６による現像
剤搬送方向は第１搬送スクリュー４１４とは反対方向で
ある。

【００３１】隔壁４１９には手前側と奥側に不図示の開
口が設けられており、第１スクリュー４１４で搬送され
た現像剤がこの開口の１つから第２搬送スクリュー４１
６に受け渡され、第２搬送スクリュー４１６で搬送され
た現像剤が上記開口の他の１つからス第１搬送クリュー
４１４に受け渡される。トナーは磁性粒子との摩擦で潜
像を現像するための極性に帯電する。

【００３２】現像剤容器４１ａの感光ドラム４３に近接
する部位には開口部が設けられ、該開口部にアルミニウ
ムや非磁性ステンレス鋼等の非磁性現像スリーブ４１５
が設けられている。

【００３３】現像剤担持体である現像スリーブ４１５は
矢印ｂ方向に回転してトナー及びキャリアの混合された
現像剤を現像部Ａへ担持搬送する。現像スリーブ４１５
に担持された現像剤の磁気ブラシは現像部Ａで矢印ａ方
向に回転する感光ドラム４３に接触し、静電潜像はこの
現像部Ａで現像される。

【００３４】尚、現像スリーブ４１５には、電源（不図
示）により、交流電圧に直流電圧を重畳した振動バイア
ス電圧が印加される。潜像の暗部電位（被露光部電位）
と明部電位（露光部電位）は、上記振動バイアス電位の
最大値と最小値の間に位置している。これによって、現
像部Ａに向きが交互に変化する交番電界が形成される。
この交番電界中でトナーとキャリアは激しく振動し、ト
ナーが現像スリーブ及びキャリアへの静電的拘束を振り
切って潜像に対応して感光ドラム４３に付着する。

【００３５】振動バイアス電圧の最大値と最小値の差
（ピーク間電圧）は１〜５ｋＶが好ましく、また周波数
は１〜１０ｋＨｚが好ましい。振動バイアス電圧の波形
は矩形波、サイン波、三角波などが使用できる。

【００３６】そして上記直流電圧成分は潜像の暗部電位
と明部電位の間の値のものであるが絶対値で最小の明部
電位よりも暗部電位の方がより近い値であることが、暗
部電位領域へのカブリトナーの付着を防止する上で好ま
しい。

【００３７】また、現像スリーブ４１５と感光ドラム４
３の最小間隙（この最小間隙位置は現像部Ａ内にある）
Ｄは０．２〜１ｍｍであることが好適である。

【００３８】現像スリーブ４１５に近接して現像剤層厚
規制ブレード４１８が配置されており、現像スリーブ４
１５が現像部Ａに担持搬送する２成分現像剤の層厚を規
制する。現像剤層厚規制ブレード４１８で規制されて現
像部Ａに搬送される現像剤量は、後述の現像磁極Ｓ１に
よる現像部での磁界により形成される現像剤の磁気ブラ
シのスリーブ表面上での高さが、感光ドラム４３を取り
去った状態で、上記スリーブ、感光ドラム間の最小間隙
値の１．２〜３倍となるような量であることが好まし
い。

【００３９】現像スリーブ４１５内にはローラ状の磁石
４１７が固定されている。この磁石４１７は現像部Ａに
対向する現像磁極Ｓ１を有している。現像磁極Ｓ１が現
像部Ａに形成する現像磁界により現像剤の磁気ブラシが
形成され、この磁気ブラシが感光ドラム４３に接触して
ドット分布静電潜像を現像する。その際、磁性キャリア
の穂（ブラシ）に付着しているトナーも、この穂ではな
くスリーブ表面に付着しているトナーも、該潜像の露光
部に転移してこれを現像する。

【００４０】現像磁極Ｓ１による現像磁界のスリーブ４
１５表面上での強さ（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。この例では磁石は現像磁石Ｓ１の
他に、図３に示すようにＮ１、Ｎ２、Ｎ２、Ｓ２極を有
している。

【００４１】斯かる構成により、現像スリーブ２５の回
転によりＮ２極で汲み上げられた現像剤はＳ２極からＮ
１極へと搬送され、その途中で現像剤層厚規制部材４１
８で規制され、現像剤薄層を形成する。そして現像磁極
Ｓ１の磁界中で穂立ちした現像剤が像担持体４３上の静
電潜像を現像する。その後、Ｎ３極、Ｎ２極間の反発磁
界により現像スリーブ４１５上の現像剤は現像室Ｒ１内
へ落下する。現像室Ｒ１に落下した現像剤は第１、第２
スクリュー４１４、４１６により撹拌搬送される。

【００４２】上記構成において、連続出力耐久試験を行
ない、ハーフトーン濃度を記録してみた。その結果、図
４に示すように、最初反射濃度０．３であったところは
徐々に濃度低下を示し、最初反射濃度０．７であったと
ころは徐々に濃度増加を示し始め、ハーフトーン濃度
０．３以下のがさつきも悪くなってきた。しかし、平均
粒径４μｍの微粒径トナー４１１１を補給する動作を行
なうと、速やかに初期の濃度に収束し、がさつきも収ま
ってくることが確認された。

【００４３】尚、トナー４１１に平均粒径５μｍのトナ
ーを入れた場合にも、僅かに効果があったが平均粒径４
μｍあるいは３μｍのようにもともとの平均粒径６μｍ
（初期）から２μｍ以上異なる粒径をトナー４１１に入
れておいた方が顕著な効果が得られた。

【００４４】上記のように、体積平均粒径６μｍのトナ
ーに体積平均粒径が３〜４μｍのトナーを補給すること
により、特にハーフトーン領域におけるがさつきや濃度
変化の発生を防止できた。

【００４５】実施例２次に、図５〜図７により実施例２について説明する。本
実施例では、図１にて説明した画像形成装置において、
感光ドラム４３の回転方向で現像装置４１の下流側に反
射濃度センサー５２を配置した。本実施例の反射濃度セ
ンサー５２は、図６に示すように、発光素子５２１及び
受光素子５２２を備えている。

【００４６】本実施例においては、反射濃度センサー５
２により現像後のハーフトーンドットトナー像の反射濃
度を測定を逐次行ない、実施例１で示したようなトナー
補給をきめ細かく行なうことを試みた。そして、実施例
１で行なった耐久試験と同様のことを行なった結果、図
６に示すように、ハーフトーン画質にガサツキがなく、
本発明の効果を一層高めることが確かめられた。

【００４７】尚、上記実施例の説明においては、本発明
を２成分現像器を備えた画像形成装置に適用した場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではない。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、現像手段に初期に格納されているトナーと性
質が互いに異なるトナーを補給することにより、ドット
分布及びハーフトーン静電潜像をがさつきや濃度変動の
ない、良好な高画質画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例であるプ
リンタ装置を示す構成図である。

【図２】レーザービームスキャナの構成例を示す概略図
である。

【図３】図１の画像形成装置の現像装置を示す構成図で
ある。

【図４】実施例１における本発明の効果を示すためのハ
ーフトーン部濃度推移のグラフである。

【図５】実施例２の画像形成装置を示す構成図である。

【図６】図５の画像形成装置の、ハーフトーンドットト
ナー像を検知するための濃度センサーを示す構成図であ
る。

【図７】実施例２における本発明の効果を示すためのハ
ーフトーン部濃度推移のグラフである。

【符号の説明】

４１現像器（現像手段）４３感光ドラム（像担持体）５２反射濃度センサー４１１トナーホッパー４１３現像剤４１５現像スリーブ（現像剤担持体）４１１１補給用トナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体に静電潜像を形
成する潜像形成手段と、この潜像を現像する現像手段で
あって、前記像担持体に対向して設けられ、現像剤を担
持搬送して前記像担持体に供給する現像剤担持体を有す
る現像手段と、を備えた画像形成装置において、前記現像手段に初期に格納されているトナーと性質が互
いに異なるトナーを補給することを特徴とする画像形成
装置。
【請求項２】前記性質は体積平均粒径であることを特
徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記性質は互いのトナーの前記体積平均
粒径が２μｍ以上異なることであることを特徴とする請
求項２の画像形成装置。
【請求項４】前記現像手段に補給されるトナーの体積
平均粒径は前記現像手段に初期に格納されているトナー
の体積平均粒径より２〜３μｍ小さいことを特徴とする
請求項２の画像形成装置。
【請求項５】被記録画像信号に対応して前記像担持体
に形成されたドット分布静電潜像をトナーで現像するこ
とを特徴とする請求項１の画像形成装置。