JPH07295320A

JPH07295320A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH07295320A
Application number: JP6109126A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sakami; 裕二酒見; Yoichi Kimura; 要一木村; Masahiro Inoue; 雅博井上; Makoto Kanbayashi; 誠神林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-04-26
Filing date: 1994-04-26
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】長期に亙って高画質の画像を安定して形成す
ることのできる画像形成装置を提供する。【構成】記録密度４００ｄｐｉとしたときの主走査方
向のレーザービームスポット径を４２μｍとし、８μｍ
以下の体積平均粒径を有し、且つ０．５ｍｇ／ｃｍ² の
塗布量に対する定着後のマクベス濃度が１．２以上とな
るトナーを用いてポスト帯電器１０１によりトナーの転
写前の平均帯電量を３０ｍＣ／Ｋｇ以上に帯電すること
により、画像濃度の薄い部分でも階調製の優れた飛散の
少ない高精細な画像を長期間に亙って得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置に関し、
特に被記録画像信号に対応して制御された光束で電子写
真感光体を走査して潜像を形成し、この潜像を現像する
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多数のタイプの画像形成装置の中で高速
・低騒音プリンタとして電子写真方式を採用したレーザ
ービームプリンタがよく知られている。このプリンタで
はレーザービームを画像信号に対応して発光、消失しつ
つ感光体を走査する所謂２値記録がなされる。この２値
記録式方式のレーザービームプリンタで中間調を表現で
きるものとしてはディザ法、濃度パターン法等を採用し
たものがよく知られている。しかし、周知のごとくディ
ザ法、濃度パターン法を採用したプリンタでは高解像が
得られない。そこで近年記録密度を低下させずに高解像
を得つつ中間調画像を形成する方法が提案されている。

【０００３】この方法は画像信号によってレーザーを駆
動するパルス信号の幅を変調することにより中間調画素
形成を行う、即ちレーザーの１画素当り光束放出時間長
が画像の濃度に対応して制御され、従って感光体を走査
するレーザービームの１画素当り感光体照射時間長が画
像濃度に対応して制御される。即ち低濃度の画像部分に
対しては上記パルス幅を短くして照射時間を短くし、高
濃度の画像部分に対しては上記パルス幅を長くして照射
時間を長くする。かかるパルス幅変調方式（ＰＷＭ方
式）によれば高解像度かつ高諧調性の画像を形成でき、
従って、高解像度と高諧調性を必要とする特にカラー画
像形成装置にはこの方式が欠かせないものとなってい
る。

【０００４】このＰＷＭ方式によると１画素毎にビーム
ポイントにより形成されるドットの面積諧調を行うこと
ができ、記録すべき画素密度（記録密度）を低下させる
ことなく同時に中間調を表現できる。

【０００５】ところでこのＰＷＭ方式を用いて各画素の
ドットの面積変化による諧調再現を安定して行わせるた
めには、主走査方向に関する感光体上のビームスポット
径の、記録画素主走査方向に関するドットサイズに対す
る比（スポット径比）を０．７以下にすることが望まし
い。

【０００６】尚、レーザービームスポットの強度分布は
ガウス分布的な分布である。そこで本明細書におけるビ
ームスポット径とは強度分布上において最大強度の１／
ｅ²倍の強度を有する点を連続させた輪郭線の径、即ち
１／ｅ² 径のことを言う。

【０００７】記録密度を例えば４００ｄｐｉ（単位画素
サイズ６３．５μｍ）としたときには、レーザービーム
スポット径は４２μｍ以下が好ましい。上述したよう
に、主走査方向にレーザースポット径を単位画素サイズ
の０．７倍として１画素内での露光分布のコントラスト
を少なくとも８０％以上と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い電位コントラストの
高いパターンが形成されることになる。従って、あるし
きい値特性をも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、現像しきい値を超えるためドットとし
て安定して現像される。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、安定した面積諧調の再現が可能となる。

【０００８】なお、感光体上におけるレーザービームス
ポットの主走査方向についての径は、主走査方向につい
ての単位画素サイズの０．７倍以下と設定される。この
径の下限は２０μｍより小径にするのは困難である。し
かし副走査方向についてのレーザースポット径は従来と
同様に副走査方向についての単位画素サイズの１．１倍
以上１．６倍以下とすることが副走査方向についての露
光分布を均一にする上で好ましい。従って、感光体上の
レーザービームスポットの形状は短軸が実質的に主走査
方向に存在し、長軸が実質的に副走査方向に存在する楕
円状の形状を有していることが好ましい。

【０００９】また、単位画素は主走査方向についての記
録密度と副走査方向についての記録密度を同等にするた
め主走査方向についてのサイズと副走査方向についての
サイズが同じであることが好ましい。

【００１０】なお、感光体上におけるレーザービームス
ポットのサイズを前述のように設定するには出射光が適
宜の発散角を有する半導体レーザー、適宜のパワーを有
するレンズを使用すればよく、これらのことは当業者に
理解できる事項である。

【００１１】ところで現像による良好な諧調再現性が得
られても、転写、定着でのトナー飛散によるハイライト
部でのがさつきが消えないという問題がある。

【００１２】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／又はトナーの重量平均粒径を調整
することによって上記問題を解消し得ることが判明し
た。

【００１３】具体的には、トナーの重量平均粒径をＭと
し、トナーの粒径をγとした場合、（１／２）Ｍ＜γ＜
（３／２）Ｍの範囲内に９０％重量以上のトナー粒子を
含み、０＜γ＜２Ｍの範囲に９９％重量以上のトナー粒
子を含むトナーが使用される。

【００１４】更に重量平均粒径が１２μｍ以下、好まし
くは９μｍ以下、更に好ましくは８μｍ以下４μｍ以上
のトナーが使用される。

【００１５】トナーが上記範囲外の重量分布を有した場
合には平均粒径を変化させても効果が十分に発揮できな
い。

【００１６】又、重量分布において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粒子が多く存在す
るため画像の濃度が薄い部分でのがさつきを軽減するこ
とは難しい。一方、重量分布において粒径が小さいトナ
ー粒子が増加するとキャリア粒子に付着して離れないト
ナーが相対的に増加し、キャリア粒子が効率よくトナー
に電荷を付与できなくなり現像器からトナー飛散やかぶ
りが増加する。更に粒径の小さいトナーは融着も起こし
易くキャリアの周りに融着し、キャリア劣化によるかぶ
り、飛散も増加する。

【００１７】以上の点から体積分布としては図６に示す
ようなシャープな粒径のものを使用することが好まし
い。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では初期には電荷の分布が均一であるが、耐久枚数
が増加するに従って十分に電荷が付与されない現像剤が
増加する。このような状態になると現像された直後のド
ラム上では画像は均一な画像が形成されるが現像像とし
てトリボの低いトナーを含むために転写時の画像劣化が
著しくなる。このためＰＷＭを用いた画像形成方法では
特に画像濃度の薄い部分において転写される部分と、ほ
とんど転写されない部分が生じてしまい結果的にがさつ
きの多い画像となる。画像濃度の薄い部分の不均一さは
画像に対する印象を特に悪くする。このような画像欠陥
はＰＷＭを用いて面積諧調を極ハイライト部まで再現し
ようとする場合に生じる。アナログ画像の場合は高画質
が得られにくいのと、転写の不均一が一様に分散するた
めＰＷＭ画像の様な著しい画質の低下は起こらない。

【００１９】さらにこのような画像の劣化を防止する目
的で現像後のドラム上の像に電荷を付与し転写時の劣化
を軽減させる方法も提案されているがトナーの電荷が大
きくなり過ぎて高濃度部での転写不良を起こす問題が発
生した。

【００２０】以上のように従来の方式では長期に亘って
高画質の画像を安定して形成することは非常に困難であ
った。

【００２１】従って、本発明の目的は、長期に亘って高
画質の画像を安定して形成することのできる画像形成装
置を提供することである。

【００２２】

【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、
静電潜像が形成される電子写真感光体と、光束を放出す
る光源と、被記録画像信号に対応して前記光源の１画素
当り光束放出時間長を制御する制御手段と、前記光源か
らの光束を前記電子写真感光体上で主走査方向に走査
し、前記光束の走査によって形成された静電潜像をトナ
ー及びキャリア粒子を含む２成分現像剤で現像する現像
手段と、転写部にて静電的に転写材に転写される前の前
記トナーを帯電させる帯電手段とを有し、前記トナーは
重量平均径が８μｍ以下であり、転写材上での単位面積
当りの重量が０．５ｍｇ／ｃｍ² の場合に定着後の画像
濃度が１．２以上に発色し、前記帯電手段によるトナー
の平均帯電量が３０ｍＣ／Ｋｇ以上であることを特徴と
する画像形成装置である。

【００２３】好ましくは、前記電子写真感光体上での光
束のスポット径は主走査方向に関して単位画素サイズの
０．７倍以下である。

【００２４】

【実施例】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。

【００２５】実施例１図２は本発明による画像形成装置の一実施例である電子
写真方式のカラープリンタを示す概略構成図である。こ
のプリンタは矢印方向に回転する像担持体としての電子
写真感光ドラム１を備え、該感光ドラム１の周囲には、
帯電器２、現像器４ｃ、４ｍ、４ｙ、４Ｂｋを備えた回
転現像装置４、転写用放電器５ｂ、クリーニング手段６
及び感光ドラム１の図面上方に配設したレーザービーム
スキャナＬＳなどからなる画像形成手段が配設される。

【００２６】各現像器はトナー粒子とキャリア粒子を含
有する２成分現像剤を感光ドラム１に供給する。現像器
４ｃの現像剤はシアントナーを、現像器４ｍの現像剤は
マゼンタトナーを、現像器４ｙの現像剤はイエロートナ
ーを、現像器４Ｂｋの現像剤は黒トナーを含有する。

【００２７】被複写原稿は不図示の原稿読み取り装置で
読み取られる。この読み取り装置はＣＣＤ等の原稿画像
を電気信号に変換する光電変換素子を有しており、原稿
のシアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情
報、白黒画像情報にそれぞれ対応した画像信号を出力す
る。プリンターに内蔵された半導体レーザーは、これら
の画像信号に対応して制御され、レーザービームＥを射
出する。尚、電子計算機からの出力信号をプリントアウ
トすることもできる。

【００２８】カラープリント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
と、先ず感光ドラム１は帯電器２によって均等に帯電さ
れる。次にシアン画像信号により変調されたレーザー光
Ｅにより走査露光が行われ、感光ドラム１上に静電潜像
が形成され、この潜像は予め現像位置に定置されたシア
ン現像器４Ｃ上によって反転現像される。

【００２９】一方、カセット７から取り出され、給紙ガ
イド及び給紙ローラを経由して進行した紙等の転写材は
転写ドラム５に吸着ローラ５ｇ及び吸着帯電器５ｃの作
用により静電的に巻き付けられる。転写ドラム５は感光
ドラム１と同期して図示矢印方向に回転しており、シア
ン現像器４ｃで現像されたシアン顕画像はポスト帯電器
１０１により電荷を均一に付与された後、転写部におい
て転写帯電器５ｂによって転写材に転写される。転写ド
ラム５はそのまま回転を継続し、次の色（図２において
はマゼンタ）の画像の転写に備える。

【００３０】一方、感光ドラム１は、クリーニング手段
６によってクリーニングされ、再び帯電器２によって帯
電され、次のマゼンタ画像信号により変調されたレーザ
ービームＥにより前記のような露光を受け、静電潜像が
形成される。この間に現像装置４は回転して、マゼンタ
現像器４ｍが所定の現像装置に定置されていてマゼンタ
に対応する潜像の反転現像を行い、マゼンタ顕画像を形
成する。

【００３１】続いて、以上のような工程をそれぞれイエ
ロー画像信号及びブラック画像信号に対して行い、４色
分の顕画像（トナー像）の転写が終了すると、転写材は
帯電器５ｈにより除電され、図に示さない分離爪によっ
て転写ドラム５より分離され、定着器（熱圧ローラ定着
器）９に送られる。定着器９は転写材上に重なっている
４色の顕画像を定着する。こうして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。

【００３２】尚、露光手段は、図３に示すように、半導
体レーザ部１０２、高速回転するポリゴンミラー１０
５、ｆ−θレンズ群１０６からなっており、該半導体レ
ーザ１０２は、画像読み取り装置、電子計算機等によっ
て演算出力される時系列のデジタル画素信号に対応して
変調されたレーザービームＥを発振し、感光ドラム１面
を露光する。前記各現像器は帯電器２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分に付着さ
せる反転現像を行うので、レーザービームＥはドラム１
のトナーが付着されるべき領域を露光する。

【００３３】更に詳しく説明すると、図３において、光
源部である半導体レーザー素子１０２は、レーザー光を
発生するための発光信号（駆動信号）をおくる発光信号
発生器であるレーザードライバ５００に接続され、該レ
ーザードライバの発光信号に応じて明滅する。レーザー
素子１０２から放射されたレーザー光束Ｅはコリメータ
レンズ系１０３にて略平行光とされる。該コリメータレ
ンズ系１０３は、レンズ系１０３が固定されたラック、
このラックに噛み合っているピニオン、このピニオンを
駆動するモータ等から成る焦点調整手段１０４によりレ
ーザー光の光軸方向である矢印Ａ方向に移動可能となっ
ている。

【００３４】ポリゴンミラー、即ち回転多面鏡１０５
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から射出された平行光を矢印方向
に走査する。回転多面鏡１０５の前方に設けたｆ−θレ
ンズ群１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）は、回
転多面鏡１０５により偏向されたレーザー光束を被走査
面、即ち感光ドラム１上にスポット状に結像するととも
にその走査速度を被走査面上において等速とする。

【００３５】尚、多面鏡１０５によってビームＥがドラ
ム１上を移動する方向、即ち矢印Ｃ方向を主走査方向と
いう。主走査方向は露光部でのドラム１の移動方向と交
差する方向、好ましくは略直角な方向である。

【００３６】一方、露光部でのドラム１の移動方向を副
走査方向という。主走査、副走査によって感光ドラム１
表面はレーザービームによりラスター走査される。

【００３７】被記録画像信号に対応して変調開始される
前に、レーザー光束Ｅは反射鏡１０７を介して検出手段
としてのＣＣＤ（固体撮像素子）１０８上に導かれる。
ＣＣＤ１０８は矢印Ｃ方向に多数個の光電変換素子を感
光ドラム１面と光学的にほぼ等価な位置に配列して構成
されている。又、ＣＣＤ１０８はレーザードライバー５
００及び焦点調整手段１０４を制御する制御部１００に
接続してある。

【００３８】更に、信号処理部１１１が、前記レーザー
ドライバ５００及び制御部１００に接続されている。

【００３９】以上の構成において、所望の画像を形成す
る場合、先ず信号処理部１１１から制御部１００に画像
出力信号Ｐを入力すると共に、レーザードライバー５０
０に画像信号Ｓを入力し、画像信号Ｓに対応してレーザ
ー素子１０２を明滅させる。このようなレーザー光束Ｅ
の走査により感光ドラム１表面には主走査分の露光分布
が形成され、さらに各主走査ごとに感光ドラム１を所定
量回転して該ドラム１上に画像信号Ｓに応じて露光分布
を有する潜像を形成する。

【００４０】上記画像出力信号Ｐは画像信号Ｓより先だ
って信号処理部１１１より出力され、画像信号Ｓの出力
が終了した後に出力が終了する。又、制御部１００は信
号処理部１１１から画像出力信号Ｐが入力されている間
焦点調節手段１０４の動作を停止している。

【００４１】次に、図４によりＰＷＭ回路について説明
する。ＰＷＭ回路は、８ビットの画像信号をラッチする
ＴＴＬラッチ回路４０１、ＴＴＬ論理レベルを高速ＥＣ
Ｌ論理レベルに変換するレベル変換器４０２、ＥＣＬＤ
／Ａコンバータ４０３、ＰＷＭ信号を発生するＥＣＬコ
ンパレータ４０４、ＥＣＬ論理レベルをＴＴＬ論理に変
換するレベル変換器４０５、画像クロック信号ｆの２倍
周波数のクロック信号２ｆを発生するクロック発振器４
０６、クロック信号２ｆに同期して略理想的三角波信号
を発生する三角波発生器４０７、及びクロック信号２ｆ
を１／２分周する分周する１／２分周器４０８を有す
る。又、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。

【００４２】かかる構成のＰＷＭ回路の動作を信号波形
を示す図５をも参照して説明する。信号（ａ）はクロッ
ク信号２ｆ、信号（ｂ）はその２倍周期の画素クロック
信号ｆを示しており、図示の如く画素番号と関係付けて
ある。三角波発生器４０７内部においても、三角波信号
のデューティ比を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。更に、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。

【００４３】一方、画素信号はＯＯＨ（白）〜ＦＦＨ
（黒）まで２５６諧調レベルで変化する。記号Ｈはヘキ
サ表示である。そして画像信号（ｅ）はそれらのＤ／Ａ
変換したＥＣＬ電圧を示している。図５では例えば第１
画素は最高濃度の黒画素レベルのＦＦＨ、第２画素は中
間調レベルの８０Ｈ、第３画素は第２画素より低濃度の
中間調レベルの４０Ｈ、第４画素は第３画素より低濃度
の中間調レベル２０Ｈの各電圧を示している。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
を有する（図５では一例としてＴ、ｔ₂ 、ｔ₃ 、ｔ₄ の
幅を有する）ＰＷＭ信号を発生する。ここで、Ｔ、ｔ
₂ 、ｔ₃ 及びｔ₄ はＴ＞ｔ₂ ＞ｔ₃ ＞ｔ₄ とされる。

【００４４】ＰＷＭ信号は０Ｖ又は５ＶのＴＴＬレベル
に変換されて、ＰＷＭ信号（ｆ）（０を含む幅を有する
レーザー駆動パルス信号）になり、レーザドライバ回路
５００に入力する。かくして半導体レーザ１０２は、各
単位画素毎に信号ｆの各パルス幅に対応した時間発光
し、感光ドラム１を走査露光する。前記プリンタでは反
転現像が行われるため、高濃度の画素程、レーザーの発
光時間は長い。

【００４５】尚、図４の回路においてラッチ回路４０１
の前段部には不図示のルックアップテーブルが設けられ
ている。このルックアップテーブルは画像データのγ補
正（諧調補正）を行う為のものであり、γ補正した結果
のデータが格納されたメモリで、１画素８ビットの画像
信号をアドレスデータとしてメモリをアクセスし、所望
のγ補正されたデータの画像信号を出力せしめる。通常
は１画素中特定のひとつのγ補正テーブルを使用してい
るが、必要に応じて複数種類のγ補正テーブルを１画素
中で切換え使用することができる。つまり、ビームによ
るライン走査毎に例えば３種類のテーブルを順次繰り返
し使用し、副走査方向のγ補正をライン毎に変化させ諧
調補正することができる構成となっている。

【００４６】又、ルックアップテーブルは、各色、例え
ばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナ
ー固有の濃度に影響されないように、トナーの濃度が低
い場合には、所謂、立ったγ曲線のテーブルが設定さ
れ、濃度が高い場合にはその逆の特性のγテーブルが設
定されて、各形成色毎に設けられているが、かかるルッ
クアップテーブルの前段には各色トナーの色のにごりを
補正するために非線形色マスキング回路、例えば２次色
マスキング回路を設けることができる。

【００４７】尚、図２のカラープリンタにおいては、図
４に図示されるＰＷＭ回路はシアン、マゼンタ、イエロ
ー、ブラックの画像信号がページ（原稿、コピー各々の
１ページ）毎に順次入力され、各色毎に順次レーザー変
調され、ドラム１の４回転で１枚のカラーコピーが得ら
れる。又、後述される装置においては、ＰＷＭ回路は色
毎に設けられる。

【００４８】更に又、本実施例においては、各色毎に設
けられているルックアップテーブルの前段には各色トナ
ーの色のにごりを補正するために非線形色マスキング回
路、例えば２次色マスキング回路が設けられており、後
で詳しく説明するが、小粒径トナー及び安定した小径の
レーザースポットとあいまって諧調性、色再現性が安定
したより高精細、より高品位のカラー画像を形成するこ
とができる。

【００４９】次に、図２に示す画像形成装置において、
レーザービームのスポット径を副走査方向のビーム径７
０μｍ、主走査方向のビーム径４２μｍの楕円径のスポ
ットを使用して感光ドラムに潜像を形成し、次いで現
像、転写及び熱圧ローラ定着を行った場合のトナーの体
積平均粒径と、定着後の画像の最小再現のドットの直径
との関係を示すグラフを図７に表わす。

【００５０】ここで現像条件としてトナーの粒径ごと
に、ＡＣバイアスとＤＣバイアスを重畳させたり、ＤＣ
バイアスのみにしたり、磁性粒子（キャリア）の種類や
スリーブ・ドラム間隙や、スリーブ・ブレード間隙を変
化させたりしたが、最小再現ドットの直径にはほとんど
影響しなかった。このことは次のように説明される。

【００５１】つまり、現像の書き込みをレーザービーム
の発光時間を制御して行う方法において、スポット径を
小さくしていくと、現像の濃度諧調性は得られるように
なる。しかしながら、フルカラーの画像を得るために複
数回転写をし、定着を行う工程を経ると、粒径の大きい
トナーは飛び散りのために、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。それは粒径の小さいトナーは転写後紙上で薄層
であり、紙との吸着力も大きくなっている。そのため複
数回、転写電界にトナー画像がさらされたとしても飛び
散りは発生しにくいと考えられる。

【００５２】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
ルカラーの画像で諧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。

【００５３】そこで、記録密度を４００ｄｐｉとした
時、主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、更に好
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にて示すように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
濃度の薄い部分の諧調性も十分で、ガサツキやぼけの少
ない高精細な画像が得られるようになった。

【００５４】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した場合には、５０μｍ以下のド
ットが忠実に再現され、更に転写電界に複数回さらされ
ても画像が乱れることが少ない。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。

【００５５】例えば、本実施例にて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を超え、９μｍ未満の範囲に
９０％体積以上のトナー粒子を含有し、且つ０より大き
く１２μｍ未満の範囲に９９体積％以上のトナー粒子を
含有することが好ましい。

【００５６】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る。測定装置としてはコール
ターカウンタ−ＴＡ−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
ェース（日科機製）及びＣＸ−ｉパーソナルコンピュー
タ（キャノン製）を接続し、電界液を１級塩化ナトリウ
ムを用いて１％Ｎａｃｌ水溶液を調製する。

【００５７】測定法としては前記電界水溶液１００〜１
５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤として（好ましく
はアルキベンゼンスルホン酸）を０．１〜５ｍｌ加え、
更に測定試料０．５〜５０ｍｇを加える。

【００５８】試料を懸濁した電界液は超音波分散器で約
１〜３分間処理を行い、前記コールターカウンタ−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
て体積分布を求める。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。

【００５９】前述のごとく粒度分布のシャープなトナー
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／又は体積平均粒径を有するト
ナーを調製する方法を上げることができる。

【００６０】粉砕粉を精密に分級する方法としては、固
定壁型風力分級器のごとき分級手段で分級し、更に、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器の如く
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／又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。

【００６１】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加剤を含有）そのもの、及
び、外添剤が外添されている着色樹脂粒子を包含してい
る。

【００６２】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又はスチレン−メタク
リル酸エステル樹脂のごときスチレン系重合体またはポ
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、次式

【００６３】

【化１】（式中Ｒはエチレン又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
体若しくはその置換体などのジオール成分と、２価以上
のカルボン酸或いはその酸無水物、又はその低級アルキ
ルエステルなどのカルボン酸成分（例えばフマル酸、マ
レイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸な
ど）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い。

【００６４】使用される現像剤が２成分現像剤である場
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 Ωｃ
ｍ以上更に好ましくは１０⁹Ωｃｍ〜１０¹²Ωｃｍとな
るように、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。

【００６５】磁性粒子、例えばフェライト粒子又は樹脂
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。

【００６６】以上説明したスポット径とトナー径を用い
てＰＷＭ方式で画像出しを行うと、初期にはポスト帯電
器を用いなくても高画質を得ることができる。しかしな
がら長期に亘って画像出しを行うと現像剤中のトナー中
に十分な電荷が付与されないトナーの比率が高まってく
る。この十分な電荷が付与されないトナーが現像されて
しまう為に現像後のドラム上は長期間使用後も極ハイラ
イト部まで初期と同等とドット再現を得ることができ
る。しかしながら転写時には転写電界により転写される
ことがないために転写されるドットと部分的又はほとん
ど転写されないドットが生じ、結果的に非常にがさつい
た画像となる。これは特にＰＷＭを用いて３０μｍ前後
のドットまで忠実に再現する本画像形成方式を用いてい
るために顕著となる。従来のアナログ方式ではハイライ
ト部では全体にトナーが分散しているために、本実施例
ほど転写の劣化は目立たない。そこで本実施例では前述
したように図１に示すポスト帯電器１０１を用いてトナ
ーの電荷を平均値で３０ｍｃ／Ｋｇ以上に上げることに
した。その結果、常に安定して転写され画像にガサツキ
が生じないことが判明した。

【００６７】ここでトナーの電荷の測定法を述べる。ト
ナーの電荷の測定は現像後およびポスト帯電後のドラム
上から吸引により容量Ｃ（Ｆ）のファラデーケージ内に
トナーを吸引し、ファラデーケージの電位の変化ΔＥ
（Ｖ）をエレクトロメーターを用いて読み取る。吸引さ
れたトナーの重さΔＭ（Ｋｇ）を測定することにより平
均帯電量＝ＣΔＥ／ΔＭ（Ｃ／Ｋｇ）の関係で得られ
る。

【００６８】図８のグラフにはポスト帯電器の電流とド
ラム上トナートリボの関係を示す。ポスト帯電器の電流
は本実施例では図８のグラフに示す値になっているがこ
れは帯電器の構成に依存するものであり重要ではない。
ここで重要なのはトナーの平均帯電量であり、本実施例
では斜線で示す３０ｍＣ／Ｋｇ〜５０ｍＣ／Ｋｇの範囲
にトナーの電荷量を設定すれば長時間使用後でもハイラ
イト部での転写による劣化がほとんど生じないことが判
明した。

【００６９】図９のグラフに１万枚複写後の現像剤のポ
スト帯電による平均帯電量とハイライトのがさつきレベ
ルの関係を示す。

【００７０】同グラフに示すように、ポスト帯電通過後
の平均帯電量が３０ｍＣ／Ｋｇ以下の場合には、１万枚
複写後にトリボの分布がブロードになると、ポスト帯電
を行っても十分にトリボの付与されないトナーが存在
し、ハイライト部分で特に目立つ転写抜けが部分的に存
在し、それがガサツキとして発生し、著しく画像の品質
を落としてしまう。逆にポスト帯電の帯電量が大きく平
均帯電量が５０ｍＣ／Ｋｇ以上になると、トリボの極端
に高いトナーが存在するようになり、トリボが低い場合
と同じような転写抜けが発生する。

【００７１】そこで濃度０．２の画像のガサツキのレベ
ルを主観で５段階評価し、３以上が許容レベルとして平
均帯電量との関係をグラフ化したのが図９であり、トリ
ボが前述したように３０ｍＣ／Ｋｇから５０ｍＣ／Ｋｇ
の範囲にあればハイライト部での転写による劣化がほと
んど生じないことが判明した。

【００７２】しかしながら、このようにトリボの高いト
ナーを現像すると高濃度部においてトナーの量が多くな
り過ぎて転写不良が生じる場合があった。特にフルカラ
ーの４色目においてかなり条件が厳しくなった。

【００７３】数多くの検討の結果、一定濃度を得るため
のトナー量を少なくすることにより高濃度部での転写不
良が生じないことが判明した。本実施例のようにトリボ
を３０ｍＣ／Ｋｇ以上に設定した場合にはトナーの顔料
コンテントを増加させ、０．５ｍｇ／ｃｍ² の転写紙上
のトナー量に対してマクベス濃度が１．２以上でるよう
にすれば、ハイライトから高濃度部まで常に安定して高
画質の画像が得られるようになった。以上の関係は先ず
定着前のトナーの量をあらかじめ測定し、単位面積当り
０．５ｍｇ／ｃｍ² になるように調整しこの条件下にて
定着まで行い定着紙上の濃度をマクベス反射濃度計によ
り測定することにより得られた。

【００７４】図１０のグラフに０．５ｍｇ／ｃｍ² のト
ナー量に対するマクベス濃度とベタ部ボソ抜けのレベル
の関係を示す。この場合も主観で５段階評価でレベルを
決定し、３以上を許容レベルとした。同グラフからわか
るように前述した１．２以上の濃度がでるように顔料コ
ンテントアップした場合に良好な画像が得られるように
なった。

【００７５】以上のように、８μｍ以下の体積平均粒径
を有し、且つ０．５ｍｇ／ｃｍ² の塗布量に対する定着
後のマクベス濃度が１．２以上となるトナーを用いてポ
スト帯電器によりトナーの転写前の平均帯電量を３０ｍ
Ｃ／Ｋｇ以上に帯電することにより、画像濃度の薄い部
分でも諧調性の優れた飛び散りの少ない高精細な画像が
長期に亘って得ることができる。

【００７６】実施例２次に、本発明による画像形成装置の実施例２について、
図１１を参照して説明する。

【００７７】本実施例による画像形成装置はフルカラー
のレーザービームプリンタとされるが、上記実施例と異
なり色毎に専用の像担持体、即ち本実施例では電子写真
感光ドラム２１Ｙ（イエロー画像形成用）、２１Ｍ（マ
ゼンタ画像形成用）、２１Ｃ（シアン画像形成用）、２
１Ｂｋ（ブラック画像形成用）を具備し、その周りにそ
れぞれ専用のレーザービームスキャナー２３Ｙ、２３
Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂｋ、現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４
Ｃ、２４Ｂｋ、ポスト帯電器１２１Ｙ、１２１Ｍ、１２
１Ｃ、１２１Ｂｋ、転写用放電器２５ｂＹ、２５ｂＭ、
２５ｂＣ、２５ｂＢｋ、クリーニング器２６Ｙ、２６
Ｍ、２６Ｃ、２６Ｂｋが配置されている。

【００７８】転写材は給紙ガイド５０を通り、給紙ロー
ラ５１、給紙ガイド５２と順に搬送され、吸着用帯電器
８１からコロナ放電を受け搬送ベルト２５ａ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２５ｂＹ、２５ｂＭ、２５ｂＣ、２５ｂＢｋに
より転写材に重ねて転写紙、除電器８２により搬送ベル
ト２５ａから除電され定着器２７により定着されてフル
カラーの画像が得られる。

【００７９】このような転写の方式を用いた場合でも記
録密度４００ｄｐｉとしたときの主走査方向のレーザー
ビームスポット径を４２μｍ以下とし、８μｍ以下の体
積平均粒径のトナーでかつ０．５ｍｇ／ｃｍ² の塗布量
に対する定着後のマクベス濃度が１．２以上となるトナ
ーを用いてトナーの転写前の平均帯電量を３０ｍＣ／Ｋ
ｇ以上にする手段を設けることにより、画像濃度の薄い
部分でも諧調性の優れた飛び散りの少ない高精細な画像
が長期に亘って得ることができる。

【００８０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による画像形成装置は、静電潜像が形成される電子写真
感光体と、光束を放出する光源と、被記録画像信号に対
応して前記光源の１画素当り光束放出時間長を制御する
制御手段と、前記光源からの光束を前記電子写真感光体
上で主走査方向に走査し、前記光束の走査によって形成
された静電潜像をトナー及びキャリア粒子を含む２成分
現像剤で現像する現像手段と、転写部にて静電的に転写
材に転写される前の前記トナーを帯電させる帯電手段と
を有し、前記トナーは重量平均径が８μｍ以下であり、
転写材上での単位面積当りの重量が０．５ｍｇ／ｃｍ²
の場合に定着後の画像濃度が１．２以上に発色し、前記
帯電手段によるトナーの平均帯電量が３０ｍＣ／Ｋｇ以
上であることにより、長期に長期に亘って高画質画像を
安定して得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像形成装置の第１実施例の特徴
部を示す構成図である。

【図２】本発明による画像形成装置の第１実施例を示す
全体構成図である。

【図３】図２の画像形成装置の露光手段を示す構成図で
ある。

【図４】図２の画像形成装置に使用されるＰＷＭ回路で
ある。

【図５】図４のＰＷＭ回路の波形図である。

【図６】本実施例に使用したトナーの粒度分布図であ
る。

【図７】トナーの体積平均粒径と最小再現ドット径の関
係を示すグラフである。

【図８】ポスト帯電電流とトリボとの関係を示すグラフ
である。

【図９】トナーの平均帯電量と１万枚複写後のハイライ
ト部のがさつきレベルとの関係を示すグラフである。

【図１０】０．５ｍｇ／ｃｍ² のトナー量に対するマク
ベス濃度とベタ部のボソ抜けレベルとの関係を示すグラ
フである。

【図１１】本発明による画像形成装置の第２実施例を示
す構成図である。

【符号の説明】

１電子写真感光体４現像装置５転写装置９定着器１０１ポスト帯電器Ｅレーザ光束ＬＳレーザスキャナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/16 (72)発明者神林誠東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像が形成される電子写真感光体
と、光束を放出する光源と、被記録画像信号に対応して
前記光源の１画素当り光束放出時間長を制御する制御手
段と、前記光源からの光束を前記電子写真感光体上で主
走査方向に走査し、前記光束の走査によって形成された
静電潜像をトナー及びキャリア粒子を含む２成分現像剤
で現像する現像手段と、転写部にて静電的に転写材に転
写される前の前記トナーを帯電させる帯電手段とを有
し、前記トナーは重量平均径が８μｍ以下であり、転写
材上での単位面積当りの重量が０．５ｍｇ／ｃｍ² の場
合に定着後の画像濃度が１．２以上に発色し、前記帯電
手段によるトナーの平均帯電量が３０ｍＣ／Ｋｇ以上で
あることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記電子写真感光体上での光束のスポッ
ト径が主走査方向に関して単位画素サイズの０．７倍以
下であることを特徴とする請求項１の画像形成装置。