JP4376012B2

JP4376012B2 - Development condition setting method

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Publication number: JP4376012B2
Application number: JP2003199444A
Authority: JP
Inventors: 一郎門田; 秀樹小杉; 弘一加藤; 純由良; 洋志中井; 一己鈴木; 啓安富; 宏克鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2023-07-18
Also published as: JP2005037618A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の現像条件を設定する現像条件設定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置としては、磁性キャリアと非磁性トナー（以下、単に「トナー」という。）よりなる現像剤（二成分現像剤）を用いた現像装置により、感光体ドラム等の潜像担持体上の静電潜像をトナー像化するものがある。このような現像装置の現像剤担持体には、内部に複数の磁極を有する磁界発生手段を固定配置し、その外周の現像スリーブが回転する機構のものが用いられる。この現像装置では、現像スリーブを回転させることで、現像スリーブの表面に担持した現像剤を搬送する。現像剤は、潜像担持体と現像スリーブとの最近接点付近を中心として磁気ブラシを形成し、その磁気ブラシと潜像担持体とが接触する現像領域を形成する。この現像領域では、潜像担持体の表面電位と現像バイアスが印加された現像スリーブの表面電位との電位差（現像ポテンシャル）によって現像電界が形成される。そして、トナーは、その現像電界から受ける力によって潜像担持体上の静電潜像に付着し、現像が行われる。
【０００３】
このような画像形成装置においては、画像にザラツキ感が出ることがあるが、この画像のザラツキ感は、現像領域のおける磁気ブラシの密度が疎であり、均一な現像が行われないことが原因の１つであることが知られている。そのため、特許文献１では、現像領域のおける磁気ブラシの密度を、現像領域中のキャリアの体積比率を用いて規定し、画質を向上させようとする現像装置について提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１４６６６８号公報公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、潜像担持体に向けて飛翔するトナーのほとんどは、磁気ブラシ先端部に存在するトナー、すなわち、潜像担持体に接触するキャリアに付着したトナーである。よって、画像のザラツキ感は、磁気ブラシの先端部におけるキャリアの配列状態や密度に大きく影響され、磁気ブラシの内部におけるキャリアの配列状態や密度にはほとんど影響されない。したがって、上述したように現像領域中のキャリアの体積比率を同じにしても、現像ギャップを変更するなどすると、磁気ブラシの先端部におけるキャリアの配列状態や密度が変化するため、画像のザラツキ感に差が生じる場合がある。
【０００６】
そこで、本出願人は、特願２００２−２３５４６１号において、現像領域における磁気ブラシを静止状態の潜像担持体に接触させたときの空隙率を調べ、これを適正な値に規定してザラツキ感を改良する方法を提案した。ここで、空隙率とは、現像領域を像担持体側からみたとき観察される磁気ブラシ先端部の（空隙の総面積）／（現像領域総面積）である。この方法では、この空隙率を、磁気ブラシ先端部の密度すなわち潜像担持体に接触するキャリア密度とみなし、この空隙率を２５％以下と規定することで、画像のザラツキ感を改良している。
【０００７】
ところが、本発明者らの更なる研究の結果、上記空隙率が同じものでも画像のザラツキ感に差が生じる場合があることが判明した。その原因は、次のように考えられる。
すなわち、画像のザラツキ感は、現像により潜像担持体表面に付着したトナーの付着状態が画像に現れた結果と言える。そのため、画像のザラツキ感は、磁気ブラシ先端部の密度だけでなく、その磁気ブラシの先端部から静電潜像に向かって移動してこれに付着するまでに至るトナーの挙動にも大きく影響される。すなわち、このトナーの挙動によっては、潜像担持体上の静電潜像に付着するトナー量にムラが生じ、このムラが画像のザラツキ感となって現れる。上記方法では、磁気ブラシ先端部の密度のみを考慮し、トナーの挙動については全く考慮されていなかったことから、磁気ブラシ先端部の密度が同じものでも、画像のザラツキ感に差が出たものと考えられる。
【０００８】
本発明は、上記背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、磁気ブラシ先端部の密度だけでなく現像領域内でのトナーの挙動をも考慮することで、安定してザラツキ感のない高品位な画像を得ることを可能にする現像条件設定方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、静電潜像を表面に担持して表面移動する潜像担持体に対して、非磁性トナーと磁性キャリアを含む現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担持体を所定の現像ギャップを空けて対向させ、現像磁極により該現像剤担持体上の磁性キャリアを穂立ちさせて該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシが該潜像担持体表面を摺擦する現像領域に現像電界を形成して該潜像担持体上の静電潜像を所定の現像条件で現像する現像装置とを備えた画像形成装置の該所定の現像条件を設定する現像条件設定方法において、少なくとも上記現像領域よりも広い範囲にわたって上記潜像担持体の表面にトナーを均一に付着させてベタトナー像を形成し、静止状態の該潜像担持体に対し、上記磁気ブラシが形成された静止状態の現像剤担持体を上記所定の現像ギャップと同じ距離を空けて対向させ、その対向領域に、該ベタトナー像を形成する際に形成した現像電界と同じ電界強度をもつ逆向きの電界を形成し、その後、該潜像担持体を該現像剤担持体上の磁気ブラシから離間させ、該潜像担持体の表面上でトナーが存在しない部分のトナー離脱面積Ｓ₁を計測した後、該磁気ブラシによって覆われていた該潜像担持体の表面部分のブラシ被覆面積Ｓ₀に対するトナー離脱面積Ｓ₁の比率Ｓ₁／Ｓ₀を算出し、該比率Ｓ₁／Ｓ₀が０．７以上１．０以下となるように、上記所定の現像条件を設定することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像条件設定方法において、上記潜像担持体を上記現像剤担持体上の磁気ブラシから離間させた後の該潜像担持体表面を撮像手段により撮像し、その撮像画像データを、トナーが存在しない部分が１となりトナーが存在する部分が０となるように２値化処理し、該２値化処理後の撮像画像データを該潜像担持体の表面移動方向に対して直交する方向に複数分割したときの各部分の２値化データについて、上記磁気ブラシによって覆われていた該潜像担持体の表面部分の該表面移動方向中央部分を中心に該表面移動方向の摺擦幅Ｗに相当する長さ分の２値化データの平均値をそれぞれ算出した後、各平均値のバラツキを示す標準偏差を算出し、該標準偏差が０．０９以下となるように、上記所定の現像条件を設定することを特徴とするものである。
ただし、上記摺擦幅Ｗは、上記画像形成装置における上記潜像担持体の表面移動速度に対する上記現像剤担持体の表面移動速度の比率をｋとし、現像領域中で上記磁気ブラシが接触している潜像担持体表面部分の表面移動方向長さをｂとしたとき、Ｗ＝ｂ（ｋ−１）を満たすものである。
【００１０】
本発明に係る現像条件設定方法においては、ベタトナー像が形成された静止状態の潜像担持体の表面に、静止状態の現像剤担持体上に形成された磁気ブラシを接触させる。そして、これらの対向領域に電界（回収電界）を形成して、磁気ブラシが接触した部分近傍のトナーを磁気ブラシ側に回収する。その後、潜像担持体を磁気ブラシから離間させ、その磁気ブラシによって覆われていた潜像担持体の表面部分のブラシ被覆面積Ｓ₀に対する、その表面部分内でトナーが存在しないトナー離脱面積Ｓ₁の比率Ｓ₁／Ｓ₀を算出する。したがって、この比率Ｓ₁／Ｓ₀は、現像領域中における磁気ブラシ先端部の密度に対応するものである。そして、本方法では、この比率Ｓ₁／Ｓ₀が０．７以上１．０以下となるように、画像形成装置の現像条件を設定する。この現像条件は、現像により潜像担持体表面に付着するトナーの付着状態に変化を与える条件であり、具体的には、現像剤担持体に印加する現像バイアス値、潜像担持体表面の画像部電位や非画像部電位、現像剤担持体によって現像領域に搬送される現像剤搬送量、潜像担持体の表面移動速度に対する現像剤担持体の表面移動速度の比率（線速比）などである。本発明者らは、後述する実験の結果、上記比率Ｓ₁／Ｓ₀が０．７以上１．０以下の範囲内となる現像条件で現像を行うことで、ザラツキ感のない画像を得ることができることを確認した。
ここで、画像のザラツキ感は、上述したように、現像により潜像担持体表面に付着したトナーの付着状態が画像中に現れた結果と言える。そのため、画像のザラツキ感は、磁気ブラシ先端部の密度だけでなく、その磁気ブラシの先端部から静電潜像に向かって移動してこれに付着するまでに至るトナーの挙動にも大きく影響される。そこで、本方法では、上記回収電界として、潜像担持体上に上記ベタトナー像を形成するときに用いた現像電界と同じ電界強度をもつ逆向きの電界を用いる。これにより、トナーが回収電界から受ける力の大きさは、ベタトナー像を形成するときに働いていた現像電界から受ける力の大きさとほぼ同じものとなる。その結果、潜像担持体上のトナーを磁気ブラシ側に回収する際に、トナー移動方向は逆向きであるが、実際の現像時に磁気ブラシ上のトナーが潜像担持体の静電潜像へ移動するときのトナーの挙動と同様のトナーの挙動を再現できる。
上記比率Ｓ₁／Ｓ₀は、上述したように磁気ブラシ先端部の密度に対応するものであるが、この比率Ｓ₁／Ｓ₀はトナー離脱面積Ｓ₁の計測値によって変化する。そして、このトナー離脱面積Ｓ₁の計測値は、現像時と同様のトナーの挙動によって変動する。したがって、上記比率Ｓ₁／Ｓ₀の値は、磁気ブラシ先端部の密度と現像時におけるトナーの挙動の両方の影響を受けたものとなる。本方法によれば、磁気ブラシ先端部の密度と現像時におけるトナーの挙動の両方の影響を受けた上記比率Ｓ₁／Ｓ₀に基づいて、ザラツキ感のない画像を得るための現像条件を設定するので、このような現像条件に設定された画像形成装置においてザラツキ感のない画像を安定して得ることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、画像形成装置であるタンデム型間接転写方式のデジタル複写機（以下、「複写機」という。）に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機の全体的な構成及び動作について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機の概略構成図である。この複写機は、複写機本体２００、この複写機本体を載せる給紙テーブル１００、複写機本体上に取り付けるスキャナ３００、さらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００から主に構成されている。
【００１２】
複写機本体２００には、中央に、無端状の中間転写ベルト１２が設けられている。この中間転写ベルト１２は、支持部材としてのローラ１０，１１，１５に張架されており、図中時計回り方向に無端移動する。中間転写ベルト１２の上方には、その無端移動方向に沿って、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４つの画像形成ユニットが並んて配置されている。また、これらの画像形成ユニットの上方には、デジタル書込装置５が設けられている。
【００１３】
中間転写ベルト１２の内部には、中間転写ベルトを潜像担持体としての感光体ドラム１７に押し当てる１次転写ローラ１８が設けられ、１次転写装置３が構成されている。また、中間転写ベルト１２を挟んで上記画像形成ユニットの反対側には、２次転写装置７が設けられている。この２次転写装置７は、２つのローラ３１，３２間に無端状の２次転写ベルト３０を張架して構成されており、中間転写ベルト１２上のトナー像をシートに２次転写する。なお、２次転写ベルト３０の代わりに、ローラを用いたり、コロナチャージャを用いたりした装置でも２次転写を行うことが可能である。また、中間転写ベルト１２を張架するローラ１１と１５との間には、２次転写後に中間転写ベルト１２上に残留する残留トナーを除去するクリーニングブレード２３を備えた中間転写体クリーニング装置２２が設けられている。また、２次転写装置７の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置８が設けられている。２次転写装置７の２次転写ベルト３０は、２次転写後のシートを定着装置８へと搬送する搬送手段としても機能している。
【００１４】
上記構成の複写機では、スキャナ３００を駆動し、原稿内容を読み取る。また、不図示の駆動モータでローラ１０を回転駆動してローラ１１，１５を従動回転させ、中間転写ベルト１２を回転駆動する。同時に、各画像形成ユニットの感光体ドラム１７を回転し、各感光体ドラム上にブラック、シアン、マゼンタ、イエローの単色画像をそれぞれ形成する。そして、それらの単色画像を中間転写ベルト１２上に順次重なり合うように転写して合成トナー像を形成する。一方、給紙テーブル１００では給紙カセットからシートを繰り出し、複写機本体２００内の給紙路に搬送する。そして、中間転写ベルト１０上の合成トナー像の搬送タイミングを合わせて、中間転写ベルト１２と２次転写装置７との間にシートを送り込み、２次転写装置７で転写してシート上に合成トナー像を２次転写する。２次転写後のシートは、２次転写装置７で搬送して定着装置８へと送り込み、定着装置８で熱と圧力とを加えて合成トナー像をシート上に定着し、機外へ排出する。一方、２次転写後の中間転写ベルト１２は、中間転写体クリーニング装置２２で、中間転写ベルト上に残留する残留トナーを除去し、再度の画像形成に備える。
【００１５】
次に、上記画像形成ユニットの構成及び動作について説明する。
画像形成ユニットは、感光体ドラム１７のまわりに、帯電装置１、現像装置２、１次転写ローラ１８、感光体ドラムクリーニング装置４、図示しない除電装置などを備えてなる。各画像形成ユニットでは、感光体ドラム１７の回転とともに、まず帯電装置１で感光体ドラム表面を一様に帯電する。次いで、スキャナ３００の読取り内容に応じてデジタル書込装置５からレーザやＬＥＤ等による書込光Ｌを照射して、感光体ドラム１７上に静電潜像を形成する。そして、現像装置２により現像されることで、その静電潜像にトナーが付着し、静電潜像がトナー像化される。このトナー像は、感光体ドラム１７の回転に伴って搬送され、１次転写ローラ１８で中間転写ベルト１２上に１次転写される。１次転写後の感光体ドラム１７の表面は、感光体ドラムクリーニング装置４で残留トナーを除去して清掃し、除電装置で除電して再度の画像形成に備える。
【００１６】
次に、現像装置２の構成及び動作について詳しく説明する。
図２は、現像装置２の概略構成図である。この現像装置２は、感光体ドラム１７の側方に配置され、感光体ドラム１７に向けて開口部が形成された本体ケース５０１を有している。この本体ケース５０１の開口部から、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）を表面に担持する現像剤担持体としての現像ローラが一部露出するよう配置されている。現像ローラは非磁性材料からなる円筒状の現像スリーブ５０２と、内部に固定された磁界発生手段としてのマグネットローラとから構成されており、現像スリーブ５０２はマグネットローラの周りを自在に回転することができる。また、現像装置２には、現像領域に搬送される現像剤の量を調節するため、現像スリーブ５０２上に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材としてのドクターブレード５が設けられている。また、現像スリーブ５０２に平行かつ対向して配置されたパドル５０３も設けられている。上記マグネットローラは、感光体ドラム１７の対向領域に現像磁極（Ｐ１極）を有し、反時計回り方向にＳ極とＮ極とが交互に配置されている。また、感光体ドラム１７との対向領域より現像スリーブ表面移動方向下流側では、現像剤を現像スリーブ５０２から剥離するために同極性の磁極が隣接して配置されている。なお、本実施形態においては、現像スリーブ５０２の材質としてはアルミニウムを用い、その表面をサンドブラスト仕上げしたものを用いている。
【００１７】
上記構成の現像装置２では、現像剤は現像装置２内での攪拌作用によって摩擦帯電される。これにより、プラス帯電したキャリアのまわりにマイナス帯電したトナーが付着する。そして、図示しないモータによるパドル５０３の矢印方向の回転により、本体ケース５０１内部の現像剤がパドル５０３により現像スリーブ５０２に搬送される。このとき、現像剤は、現像スリーブ５０２の内部に配置されたマグネットローラによる磁力によって現像スリーブ表面に汲み上げられ、その表面に担持される。そして、このようにして担持された現像剤は、ドクターブレード５０４により層厚が規制された後、感光体ドラム１７との対向領域まで搬送される。この対向領域では、現像磁極による磁力によって磁性キャリアが穂立ちし、その磁性キャリアの先端部が感光体ドラム１７の表面に接触して現像領域を形成する。そして、この現像領域に所定の現像電界が形成されることで現像電界が形成される。これにより、その磁性キャリアに付着している帯電したトナーは、感光体ドラム１７上の静電潜像に向かって静電力により移動し、これに付着する。
【００１８】
次に、本発明の特徴部分である、現像条件の設定方法について説明するとともに、その効果を確認するために行った実験についても説明する。
以下に説明する実験は、上記構成の複写機を用いて行い、その具体的な条件は次のとおりである。現像スリーブ５０２の直径は３０［ｍｍ］であり、感光体ドラム１７の直径は６０［ｍｍ］である。また、感光体ドラム１７の非画像部の電位Ｖｄは−６４０［Ｖ］であり、画像部の電位ＶＬは−１３０［Ｖ］であり、現像スリーブに印加する現像バイアスＶｂは−４７０［Ｖ］の直流バイアスを用いた。また、中間転写ベルト１２は、ポリフッ化ビニルデン樹脂フィルムシートで成型されたシームレスベルト（体積抵抗８×１０⁹［Ω・ｃｍ］）を用いた。なお、このベルト材料としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムシート（ＰＥＴシート）やポリウレタン樹脂フィルムシートなどの誘電体樹脂製のフィルムを用いることもできる。その他の条件としては、現像ギャップを０．２５［ｍｍ］以上０．４０［ｍｍ］以下とし、現像領域への現像剤搬送量を４０［ｍｇ／ｃｍ²］以上８０［ｍｇ／ｃｍ²］以下とし、感光体ドラム１７の表面移動速度（線速）を２４５［ｍｍ／ｓ］とし、感光体ドラムの線速に対する現像スリーブ５０２の線速の比率（線速比）を１．５以上２．０以下とし、キャリアの体積平均粒径を３５［μｍ］以上５５［μｍ］以下とし、トナーの体積平均粒径を４．５［μｍ］とし、トナーの帯電量を−２５［μＣ／ｇ］とし、キャリアの単位質量当たりの磁化の強さを１×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中において６０×１０^- ⁷×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］とした。
【００１９】
図３は、本実施形態における現像条件設定方法を使用するための単体試験機を示す概略構成図である。
この単体試験機は、上記複写機から現像装置２と感光体ドラム１７を取り出したものである。本設定方法では、感光体ドラム１７の表面を観察する上、本方法を繰り返し行って最適な現像条件を見いだすという作業を行う。そのため、本実施形態では、その作業効率を高めるべく単体試験機を用いる。この単体試験機の感光体ドラム１７は、試験台６０１に固定されている感光体ドラム取付部６０２に取り付けられている。また、現像装置２は、試験台６０１に対して水平移動可能な現像ユニット取付部６０３に取り付けられている。この現像ユニット取付部を移動させることで、現像装置２の現像スリーブ５０２と感光体ドラム１７との距離を自由に変えることができる。
【００２０】
本実施形態では、この単体試験機に帯電装置や露光装置を設けていないので、今回は感光体ドラム１７の表面電位をアースに落とし、現像スリーブ５０２に印加するバイアスを調節して、上記複写機と同じ現像電界を得るようにした。具体的には、上記複写機では、感光体ドラム１７の画像部の電位ＶＬが−１３０［Ｖ］であり、現像バイアスＶｂが−４７０［Ｖ］の直流バイアスであるので、その現像ポテンシャルは−３４０［Ｖ］となる。よって、本単体試験機では、感光体ドラムの表面電位が０［Ｖ］なので、現像スリーブ５０２に印加するバイアスを−３４０［Ｖ］とした。
【００２１】
本実施形態の現像条件設定方法では、上記単体試験機を用い、まず、現像スリーブ５０２上に現像剤が汲み上がった状態で現像装置２を、上記複写機と同じ現像ギャップ（０．４［ｍｍ］）となるようにセットする。そして、その現像スリーブ５０２に−３４０［Ｖ］のバイアスを印加して、感光体ドラム１７上にベタトナー像を形成する。このときの感光体ドラム１７へのトナー付着量は０．５［ｍｇ／ｃｍ²］であった。次に、いったん現像スリーブ５０２を感光体ドラム１７から離した後、感光体ドラム上で完全なベタトナー像が形成されている面と現像スリーブ５０２とが対向するように、再び現像装置２をセットする。このとき、感光体ドラム１７及び現像スリーブ５０２はともに静止状態とし、磁気ブラシを動かさないように気をつけて、現像スリーブ５０２が上記現像ギャップ（０．４［ｍｍ］）分だけ感光体ドラム１７から離してセットする。そして、今度は、上記ベタトナー像を形成したときの現像バイアスと同じ絶対値を有する逆極性のバイアスを印加するため、現像スリーブ５０２に＋３４０［Ｖ］のバイアスを２秒程度印加する。その後、印加バイアスを切り、磁気ブラシを動かさないように気をつけながら、現像スリーブ５０２を感光体ドラム１７から離す。これにより、感光体ドラム１７上のベタトナー像を構成していたトナーのうち、磁気ブラシ先端部を構成するキャリアに付着した分のトナーが、感光体ドラム表面から離脱する。
【００２２】
この感光体ドラム表面を観察すると、ベタトナー像から磁気ブラシの先端部が接触していた部分のみトナーが離脱して穴が空いたような模様が観察される。このような状態の感光体ドラム表面を、撮像手段であるデジタルマイクロスコープＶＨ−７０００（キーエンス社製）を用い、ＶＨ−Ｚ３５レンズを装着して１００倍で撮影する。そして、この撮像画像データを適当な閾値で２値化し、磁気ブラシによって覆われていた感光体ドラム表面部分について示したものが図４である。図示の例では、トナーが離脱した領域が白色で現れ、トナーが付着したままの領域が黒色で現れている。この撮像画像データから、全画像面積（ブラシ被覆面積）Ｓ₀と、白色で表された領域の面積（トナー離脱面積）Ｓ₁を求め、これらの比率Ｓ₁／Ｓ₀を算出する。
【００２３】
ここで、上記ブラシ被覆面積Ｓ₀は、現像スリーブ軸方向における撮像範囲の長さｌと、現像ニップ幅ｂとを乗じたものである。なお、この現像ニップ幅ｂは、次のようにして測定したものである。すなわち、上記単体試験機において、まず、上記と同様の方法で、感光体ドラム１７上にベタトナー像を形成する。そして、この感光体ドラム１７と現像スリーブ５０２とを現像ギャップ分を空けて配置した後、現像スリーブに＋１００［Ｖ］のバイアスを印加するとともに、現像スリーブのみ０．５秒間駆動させて磁気ブラシにより感光体ドラム表面を摺擦させる。その後、感光体ドラム１７の表面上のトナーが剥ぎ取られた部分における現像スリーブ表面移動方向長さを計測し、これを現像ニップ幅ｂとした。
【００２４】
本設定方法では、以上のようにして算出した比率Ｓ₁／Ｓ₀が０．７以上１．０以下となるように、上記複写機の現像条件を設定する。この比率Ｓ₁／Ｓ₀が１．０に近いほど、現像に寄与する磁気ブラシ先端部の密度が高いことから、画像のザラツキ感が低減される。しかも、この比率Ｓ₁／Ｓ₀は、実際の現像時と同様にバイアス印加によりトナーを離脱させて測定した結果に基づいて算出されるものである。したがって、本設定方法によれば、磁気ブラシ先端部の密度だけでなく、実際に使用されるトナーや磁性キャリアの特性や劣化状態などに依存するトナーの挙動をも考慮に入れて、ザラツキ感のない画像を得るための現像条件を設定することができる。
【００２５】
一方で、画像のザラツキ感は、磁気ブラシ先端部の密度やトナーの挙動だけでなく、現像スリーブ軸方向における感光体ドラム表面に対する磁気ブラシの摺擦ムラにも影響される。すなわち、このような摺擦ムラがあると、現像スリーブ軸方向において均一な現像を行うことができず、画像にザラツキ感が出てくる。この点について説明すると、上記複写機では、上述したように現像スリーブ５０２が感光体ドラム１７よりも速い線速で回転するため、現像領域では感光体ドラム表面に対して磁気ブラシが追い越すようにして現像が行われる。このとき、現像スリーブ軸方向において磁気ブラシ先端部の密度にムラがあると、上述した摺擦ムラが生じる。このような摺擦ムラが生じると、感光体ドラム表面上の任意の点に対し、磁気ブラシ先端部を構成するキャリアが摺擦する個数に差が出てしまい、現像スリーブ軸方向における現像均一性が保たれなくなる。すなわち、磁気ブラシ先端部の密度を高めた上で更に画像のザラツキ感を低減するには、現像開始から終了までに感光体ドラム表面に接触するキャリア（磁気ブラシ先端部）の個数が、感光体ドラム表面上のどの点でもなるべく同じになるようにすることが重要となる。そこで、本実施形態では、上記のように算出した比率Ｓ₁／Ｓ₀から、現像スリーブ軸方向における現像均一性を評価するための評価パラメータも算出する。
【００２６】
図５は、現像スリーブ軸方向における現像均一性を評価するための評価パラメータを算出する際に用いる各数値の説明図である。
図示では、感光体ドラムの線速をＶｐとし、現像スリーブの線速をＶｓとし、感光体ドラムに対する現像スリーブの線速比をｋとする。まず、感光体ドラム表面上の点Ｘが現像開始から現像終了までに現像スリーブがどれだけ進むかを考える。上記点Ｘに対する現像時間ｔ_ｄは、この点Ｘが点Ｘ’に移動するまでにかかる時間に相当し、ｔ_ｄ＝ｂ／Ｖｐから求めることができる。この現像時間ｔ_ｄ内に現像スリーブ表面が移動する距離は、Ｖｓ×ｔ_ｄから求めることができるので、ｋ×ｂとなる。したがって、感光体ドラム１７上の点Ｘが現像領域に入ったときの現像スリーブ上の点Ｙは、上記現像時間ｔ_ｄ内に点Ｙ’まで進むことになる。感光体ドラム上の点Ｘが現像領域を抜けるときに位置する点Ｘ’に対向する現像スリーブ上の点をＹ"とすると、現像時間ｔ_ｄ内に上記点Ｘが対向することになる現像スリーブの表面部分は、Ｙ’からＹ"までの表面部分である。Ｙ’からＹ"までの長さは、ｋ×ｂすなわちｂ×（ｋ−１）から求めることができる。この長さｂ×（ｋ−１）は、感光体ドラム上の任意の点が現像されるときにこれを摺擦する磁気ブラシの現像スリーブ表面移動方向長さに相当する。
【００２７】
本実施形態において、上記評価パラメータを求める場合、まず、上記比率Ｓ₁／Ｓ₀を算出するために撮像した画像データを２値化したもの（図４参照）について、現像ニップ幅の中央部分Ｏを中心として、現像スリーブ表面移動方向（図４中縦方向）に上記長さｂ×（ｋ−１）分平均化処理を施した現像スリーブ軸方向の一次元波形を導出する。具体的には、２値化処理後の撮像画像データを現像スリーブ軸方向に、その方向のドット数分だけ分割したときの各部分の２値化データについて、現像ニップ幅ｂの中央部分Ｏが中心となるように上記長さｂ×（ｋ−１）分の２値化データの平均値をそれぞれ算出する。この算出結果は、例えば図６に示す一次元波形となり、これは現像スリーブ軸方向の各位置におけるキャリア接触確率のバラツキを表す。本実施形態では、算出した各平均値に基づき、そのバラツキを示す標準偏差を算出し、これを上記評価パラメータとして用いる。そして、本設定方法では、この標準偏差が０．０９以下となるように、上記複写機の現像条件を設定する。このこの標準偏差が０．０９以下であれば、後述する実験結果が示すように、画像のザラツキ感を更に低減することができる。
【００２８】
次に、上記現像条件設定方法による効果を確認するために行った実験について説明する。
本実験においては、上記複写機を用いて画像形成を行い、形成された画像の粒状度を基準に、画像のザラツキ感を評価した。ここで、粒状度の測定原理について説明する。粒状度測定用として上記複写機から出力した画像評価チャート中の階調パターンのうち、高明度から低明度までの１７パッチのハーフトーン領域の画像をスキャナで読み取り、１［ｃｍ²］のパッチを用意する。このときのスキャナの読取解像度は２４００［ｄｐｉ］である。読み込んだ画像の輝度を明度データに変換し、下記の数１に示す式から粒状度を算出する。なお、下記の数１中、「Ｌ」はパッチ平均明度であり、「ｆ」は空間周波数（［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］）であり、「ＷＳ(ｆ)」は明度変動のパワースペクトラムであり、「ＶＴＦ(ｆ)」は視覚の空間周波数特性であり、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」及び「ｄ」は定数である。
【数１】
粒状度＝ｄ×ｅｘｐ（ａ×Ｌ＋ｂ）Σ（ＷＳ(ｆ)）^1/2×ＶＴＦ(ｆ)＋ｃ
【００２９】
上記式により、パッチ内全域の明度ムラを周波数解析し、視覚の周波数特性を乗ずることで、視覚特性の重み付けをしたザラツキ感を評価することができる。上記複写機から出力した画像の粒状度を上述の手法によって測定することによって、画像のノイズ特性（ザラツキ感）を数値化することが可能である。粒状度の数値はその定義からも分かるように、ザラツキ感が良好である場合には値が小さく、ザラツキ感が悪くなるに従って値が大きくなる。
【００３０】
本実験では、上記複写機の現像条件を変えて画像を出力し、各画像について上記粒状度を用いて画像のザラツキ感について評価した。その実験結果を、代表的な現像条件並びに上記比率Ｓ₁／Ｓ₀及び上記標準偏差とともに、表１に示す。なお、本実験では、ザラツキ感の評価を、二重丸「◎」、一重丸「○」、三角「△」、バツ「×」の４段階で行い、二重丸「◎」の評価が最もザラツキ感が少ないものである。なお、評価が一重丸「○」以上であれば、実用範囲内においてザラツキ感を十分に低減できるものである。
【表１】

【００３１】
上記表１中に示す実験結果より、上記比率Ｓ₁／Ｓ₀が０．７２以上である実施例１乃至５では、ザラツキ感の評価結果が一重丸「○」以上であった。そして、本発明者らの研究の結果、上記比率Ｓ₁／Ｓ₀が０．７０以上であれば、一般的な現像条件において、一重丸「○」以上の評価を得ることができることが確認された。
また、上記表１中に示す実験結果より、上記標準偏差が０．０８以下である実施例２乃至５は、上記標準偏差が０．１１である実施例１に比べて、ザラツキ感の評価結果が向上した。そして、本発明者らの研究の結果、上記比率Ｓ₁／Ｓ₀が０．７０以上である場合、上記標準偏差が０．０９以下であれば、一般的な現像条件において、二重丸「◎」の評価を得ることができることが確認された。
【００３２】
また、実施例３と比較例２とを比較すると、現像領域に搬送される現像剤搬送量が多くなるほど、ザラツキ感が向上することがわかる。これは、現像剤搬送量が多くなるほど磁気ブラシ先端部の密度が高まる結果、上記比率Ｓ₁／Ｓ₀が高まり、ザラツキ感が向上したものと考えられる。そして、本発明者らの研究の結果、現像剤搬送量が３０［ｍｇ／ｃｍ²］以上であれば、ザラツキ感が十分に低減された画像を得ることができることを確認した。ただし、実施例１について現像剤搬送量を１２０［ｍｇ／ｃｍ²］に変更して実験を行ったところ、画像後端部に著しい白抜けが発生し、画質が低下してしまった。そして、本発明者らの研究の結果、現像剤搬送量が１００［ｍｇ／ｃｍ²］を越えると、画像後端部に白抜けが発生し、画質が劣化することを確認した。
【００３３】
また、実施例１と実施例２とを比較すると、感光体ドラム１７に対する現像スリーブの線速比ｋが大きくなるほど、ザラツキ感が向上することがわかる。これは、線速比ｋが大きくなるほど、感光体ドラム表面上の任意の点に対して接触する磁気ブラシ先端部のキャリア個数が増えるため、現像均一性が高まる。これは、上記標準偏差が高まっていることからも確認されている。その結果、ザラツキ感が向上したものと考えられる。そして、本発明者らの研究の結果、線速比ｋが１．２以上であれば、ザラツキ感が十分に低減された画像を得ることが可能となることを確認した。ただし、実施例１について線速比ｋを３．１に変更して実験を行ったところ、感光体ドラムへのキャリア付着が発生してしまい、また、画像後端部に著しい白抜けが発生して画質が低下してしまった。そして、本発明者らの研究の結果、線速比ｋが３．０を越えると、感光体ドラム１７へのキャリア付着や画像後端部の白抜けが発生するなどの悪影響があることを確認した。なお、この線速比ｋとしては、１．７以上２．３以下であるのがより好ましい。
また、本発明者らは、実施例５のトナーを、予め強制攪拌して劣化させたトナーに置き換えて実験を行ったところ、上記比率Ｓ₁／Ｓ₀が０．６１まで落ち込み、画像にザラツキ感が現れることを確認した。これは、強制攪拌によってトナー表面に付着していた外添剤が埋没した結果、トナーと磁性キャリアとの間の付着力が強くなり、現像能力が下がったことが原因であるが判明している。しかし、線速比を２．０に高めて再度実験を行ったところ、上記比率Ｓ₁／Ｓ₀が高まり、ザラツキ感のない画像を得ることができた。
【００３４】
また、本発明者らが行った他の実験により、マグネットローラの条件としては、現像磁極Ｐ１によって発生する現像スリーブ表面上の法線方向磁束密度が６０［ｍＴ］以上１２０［ｍＴ］以下の範囲内とすると、現像電界が直流電界であっても、ザラツキ感がなく、高画質な画像を得ることができることを確認された。例えば、上記実施例１について上記法線方向磁束密度を１３０［ｍＴ］に変更して実験を行ったところ、画像に掃き目ムラが生じてしまい、ザラツキ感のある画像となってしまった。
また、マグネットローラの現像磁極Ｐ１の磁極角度が現像スリーブ表面移動方向上流側に０［°］よりも大きく５［°］以下の範囲内とすれば、その磁極角度が０［°］のものよりも、磁気ブラシの穂倒れ位置が現像スリーブ表面移動方向上流側にシフトする。磁気ブラシの先端部の密度は、現像ニップ幅の中央から離れるに従って疎となるので、現像領域の現像スリーブ表面移動方向下流部分における密度が疎な磁気ブラシ先端部が感光体ドラムに接触するのを抑制することができる。その結果、よりザラツキ感のない画像を得ることができる。なお、本発明者らは、上記実施例１について現像磁極の磁極角度を１０「°」にして実験を行ったところ、画像後端部に白抜けが発生し、画質が低下してしまった。
【００３５】
また、現像剤のキャリアとして、単位質量当たりの磁化の強さが、１×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中において３０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上１００×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下であるものを用いる。より好ましくは、同磁場中において４０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上８０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下の磁化の強さをもつキャリアを用いる。上記範囲内であれば、直流の現像バイアスを用いた場合にも、ザラツキ感がほとんどなく、高画質な画像を得ることができる。この磁化の強さが上記範囲よりも小さいと、キャリア付着によって異常画像が発生しやすくなる。一方、この磁化の強さが上記範囲よりも大きいと、現像領域における磁気ブラシが疎になってしまい、磁気ブラシ先端部の密度の低下を引き起こしてザラツキ感の悪い画像となる。
【００３６】
また、現像剤のキャリアとして、動的抵抗値が１０⁵［Ω・ｃｍ］以上１０¹⁰［Ω・ｃｍ］以下のものを用いる。このような抵抗値のキャリアでは、充分な現像能力を確保しつつ、キャリア付着しない現像を行うことができ、ザラツキ感がなく、高画質な画像を得ることができる。
【００３７】
また、現像剤のキャリアとして、体積平均粒径が２０［μｍ］以上６０［μｍ］以下であるものを用いる。より好ましくは、２０［μｍ］以上４０［μｍ］以下のものを用いる。このような粒径の小さいキャリアを用いると、大きな粒径のキャリアを用いる場合よりも磁気ブラシ先端部の密度を高めることが可能となり、よりザラツキ感のない画像を得ることが可能となる。
【００３８】
また、現像剤のトナーとして、体積平均粒径が７［μｍ］以下であるものを用いる。より好ましくは、６［μｍ］以下のものを用いる。このような粒径の小さいトナーを用いると、現像均一性が高まり、よりザラツキ感のない画像を得ることが可能となる。
【００３９】
以上、本実施形態の現像条件設定方法は、静電潜像を表面に担持して表面移動する潜像担持体である感光体ドラム１７に対して、非磁性トナーと磁性キャリアを含む現像剤を表面に担持して表面移動する現像剤担持体である現像スリーブ５０２を所定の現像ギャップを空けて対向させ、現像磁極Ｐ１により現像スリーブ上の磁性キャリアを穂立ちさせて現像スリーブ上に磁気ブラシを形成し、その磁気ブラシが感光体ドラム表面を摺擦する現像領域に現像バイアスを印加して感光体ドラム上の静電潜像を所定の現像条件で現像する現像装置２とを備えた画像形成装置である複写機の該所定の現像条件を設定するものである。具体的には、少なくとも上記現像領域よりも広い範囲にわたって感光体ドラム１７の表面にトナーを均一に付着させてベタトナー像を形成し、静止状態の感光体ドラム１７に対し、上記磁気ブラシが形成された静止状態の現像スリーブ５０２を上記所定の現像ギャップと同じ距離を空けて対向させ、その対向領域に、そのベタトナー像を形成する際に印加した現像バイアスと同じ絶対値であって逆極性のバイアスを印加する。その後、感光体ドラム１７を現像スリーブ５０２上の磁気ブラシから離間させ、感光体ドラムの表面上でトナーが存在しない部分のトナー離脱面積Ｓ₁を算出する。そして、磁気ブラシによって覆われていた感光体ドラム１７の表面部分のブラシ被覆面積Ｓ₀に対するトナー離脱面積Ｓ₁の比率Ｓ₁／Ｓ₀を算出し、この比率Ｓ₁／Ｓ₀が０．７以上１．０以下となるように、上記複写機の現像条件を設定する。これにより、上述した実験でも確認されているように、上記複写機においてザラツキ感のない画像を安定して得ることが可能となる。
また、本実施形態では、感光体ドラム１７を現像スリーブ５０２上の磁気ブラシから離間させた後の感光体ドラム表面を撮像手段であるデジタルマイクロスコープにより撮像し、その撮像画像データを、トナーが存在しない部分が１となりトナーが存在する部分が０となるように２値化処理する。そして、この２値化処理後の撮像画像データを、感光体ドラム１７の表面移動方向に対して直交する方向に複数分割したときの各部分の２値化データについて、上記磁気ブラシによって覆われていた感光体ドラム表面部分の表面移動方向中央部分Ｏを中心に該表面移動方向の摺擦幅Ｗに相当する長さ分の２値化データの平均値をそれぞれ算出する。その後、各平均値のバラツキを示す標準偏差を算出し、この標準偏差が０．０９以下となるように、上記複写機の現像条件を設定する。これにより、上述した実験でも確認されているように、上記複写機において、よりザラツキ感のない画像を得ることができる。なお、上記摺擦幅Ｗは、上記複写機における感光体ドラム１７の表面移動速度に対する現像スリーブ５０２の表面移動速度の比率（線速比）をｋとし、現像領域中で磁気ブラシが接触している感光体ドラム表面部分の表面移動方向長さをｂとしたとき、Ｗ＝ｂ（ｋ−１）を満たすものである。
また、本実施形態における複写機では、現像スリーブ５０２によって現像領域に搬送される現像剤搬送量が３０［ｍｇ／ｃｍ²］以上１００［ｍｇ／ｃｍ²］以下となるように設定されているので、上述したように、画像後端部で白抜けが発生するのを抑制しつつ、ザラツキ感のない画像を得ることができる。
また、本実施形態における複写機では、感光体ドラム１７に対する現像スリーブの線速比ｋが１．２以上３．０以下となるように設定されているので、上述したように、感光体ドラム１７へのキャリア付着や画像後端部の白抜けが発生するなどの悪影響を抑制しつつ、ザラツキ感のない画像を得ることができる。
また、本実施形態における複写機では、現像磁極Ｐ１によって発生する現像スリーブ表面上の法線方向磁束密度が６０［ｍＴ］以上１２０［ｍＴ］以下となるように設定されているので、上述したように、現像電界が直流電界であっても、ザラツキ感がなく、高画質な画像を得ることができる。
また、本実施形態における複写機では、現像磁極Ｐ１の磁極角度が、現像スリーブ表面移動方向上流側に０［°］よりも大きく５［°］以下であるので、上述したように、よりザラツキ感のない画像を得ることができる。
また、本実施形態における複写機では、磁性キャリアとして、単位質量当たりの磁化の強さが１×１０⁶／４π［Ａ／ｍ］磁場中において３０×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上１００×１０^-7×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下であるものを用いているので、上述したように、キャリア付着を抑制しつつ、ザラツキ感のない画像を得ることができる。
また、本実施形態における複写機では、磁性キャリアとして、動的抵抗値が１０⁵［Ω・ｃｍ］以上１０¹⁰［Ω・ｃｍ］以下であるものを用いているので、上述したように、充分な現像能力を確保しつつ、キャリア付着しない現像を行うことができ、ザラツキ感がなく、高画質な画像を得ることができる。
また、本実施形態における複写機では、磁性キャリアとして、体積平均粒径が２０［μｍ］以上６０［μｍ］以下であるものを用いているので、上述したように、よりザラツキ感のない画像を得ることが可能となる。
また、本実施形態における複写機では、非磁性トナーとして、体積平均粒径が７［μｍ］以下であるものを用いているので、上述したように、よりザラツキ感のない画像を得ることが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気ブラシ先端部の密度だけでなく現像領域内でのトナーの挙動をも考慮することで、安定してザラツキ感のない高品位な画像を得ることを可能にするという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図２】同複写機に設けられた現像装置の概略構成図。
【図３】同複写機の現像条件を設定する現像条件設定方法を使用するための単体試験機を示す概略構成図。
【図４】同方法において感光体ドラム表面を撮像した撮像画像データを２値化処理したときの画像を示す説明図。
【図５】現像スリーブ軸方向における現像均一性を評価するための評価パラメータを算出する際に用いる各数値の説明図。
【図６】現像スリーブ軸方向の各位置におけるキャリア接触確率のバラツキを示す一次元波形のグラフ。
【符号の説明】
２現像装置
１２中間転写ベルト
１７感光体ドラム
５０２現像スリーブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a development condition setting method for setting development conditions of an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile.To the lawIt is related.
[0002]
[Prior art]
As this type of image forming apparatus, a latent image such as a photosensitive drum is supported by a developing apparatus using a developer (two-component developer) composed of a magnetic carrier and a non-magnetic toner (hereinafter simply referred to as “toner”). There is a toner image that forms an electrostatic latent image on the body. As such a developer carrying member of the developing device, one having a mechanism in which a magnetic field generating means having a plurality of magnetic poles is fixedly arranged and a developing sleeve on the outer periphery thereof is rotated is used. In this developing device, the developer carried on the surface of the developing sleeve is conveyed by rotating the developing sleeve. The developer forms a magnetic brush centering on the vicinity of the closest contact point between the latent image carrier and the developing sleeve, and forms a development region where the magnetic brush and the latent image carrier are in contact with each other. In this developing region, a developing electric field is formed by a potential difference (developing potential) between the surface potential of the latent image carrier and the surface potential of the developing sleeve to which the developing bias is applied. The toner adheres to the electrostatic latent image on the latent image carrier by the force received from the developing electric field, and development is performed.
[0003]
In such an image forming apparatus, there may be a feeling of roughness in the image, but this feeling of roughness in the image is caused by the fact that the density of the magnetic brush in the development area is sparse and uniform development is not performed. It is known that it is one of these. For this reason, Patent Document 1 proposes a developing device that attempts to improve the image quality by defining the density of the magnetic brush in the developing region using the volume ratio of the carrier in the developing region.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-146668
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, most of the toner flying toward the latent image carrier is toner that exists at the tip of the magnetic brush, that is, toner that adheres to the carrier that contacts the latent image carrier. Therefore, the roughness of the image is greatly influenced by the carrier arrangement state and density at the tip of the magnetic brush, and is hardly affected by the carrier arrangement state and density inside the magnetic brush. Therefore, even if the volume ratio of the carriers in the development region is the same as described above, changing the development gap changes the arrangement state and density of the carriers at the tip of the magnetic brush. Differences may occur.
[0006]
Therefore, in the Japanese Patent Application No. 2002-235461, the present applicant investigated the void ratio when the magnetic brush in the development region was brought into contact with the latent image carrier in a stationary state, and specified this to an appropriate value to make it feel rough. A method to improve the is proposed. Here, the porosity is (total area of void) / (total area of development area) at the tip of the magnetic brush observed when the development area is viewed from the image carrier side. In this method, the porosity is regarded as the density of the magnetic brush tip, that is, the carrier density in contact with the latent image carrier, and the porosity is defined as 25% or less, thereby improving the roughness of the image. .
[0007]
However, as a result of further studies by the present inventors, it has been found that there may be a difference in the roughness of the image even if the porosity is the same. The cause is considered as follows.
That is, the roughness of the image can be said to be a result of the appearance of the toner adhering to the surface of the latent image carrier due to development appearing in the image. Therefore, the roughness of the image is greatly influenced not only by the density of the tip of the magnetic brush, but also by the behavior of the toner that moves from the tip of the magnetic brush toward the electrostatic latent image and adheres to it. The That is, depending on the behavior of the toner, unevenness occurs in the amount of toner adhering to the electrostatic latent image on the latent image carrier, and this unevenness appears as a feeling of roughness in the image. In the above method, only the density at the tip of the magnetic brush was considered, and the behavior of the toner was not taken into account at all.Therefore, even if the density at the tip of the magnetic brush was the same, there was a difference in the roughness of the image. it is conceivable that.
[0008]
  The present invention has been made in view of the above-described background, and an object of the present invention is to stably and feel the roughness by considering not only the density of the magnetic brush tip but also the behavior of the toner in the development region. How to set development conditions that make it possible to obtain high-quality imagesThe lawIs to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 1 has a developer containing non-magnetic toner and a magnetic carrier supported on the surface of a latent image carrier that carries the electrostatic latent image on the surface and moves. Then, the developer carrier that moves on the surface is made to face with a predetermined development gap, and the magnetic carrier on the developer carrier is spawned by the developing magnetic pole to form a magnetic brush on the developer carrier, An image forming apparatus comprising: a developing device that develops an electrostatic latent image on the latent image carrier under a predetermined development condition by forming a developing electric field in a developing region where the magnetic brush rubs the surface of the latent image carrier. In the developing condition setting method for setting the predetermined developing condition of the apparatus, a solid toner image is formed by uniformly adhering the toner to the surface of the latent image carrier at least over a range wider than the developing area, and the stationary toner image is formed. For the latent image carrier A stationary developer carrier on which a brush is formed is opposed to the predetermined developing gap with the same electric field strength as the developing electric field formed when the solid toner image is formed in the opposite area. A reverse electric field is formed, and then the latent image carrier is separated from the magnetic brush on the developer carrier, and the toner separation area S in a portion where no toner is present on the surface of the latent image carrier.₁After measuring the brush covering area S of the surface portion of the latent image carrier covered with the magnetic brush₀Toner separation area S₁Ratio S₁/ S₀And the ratio S₁/ S₀The predetermined development conditions are set so that the value is 0.7 or more and 1.0 or less.
  According to a second aspect of the present invention, in the development condition setting method according to the first aspect, the surface of the latent image carrier after the latent image carrier is separated from the magnetic brush on the developer carrier by the imaging means. The captured image data is binarized so that the portion where the toner is not present is 1 and the portion where the toner is present is 0, and the captured image data after the binarization processing is the latent image carrier. About the binarized data of each part when divided into a plurality of directions in the direction orthogonal to the surface movement direction of the surface, the center part of the surface part of the surface of the latent image carrier covered with the magnetic brush is centered Then, after calculating the average value of the binarized data corresponding to the length corresponding to the rubbing width W in the surface movement direction, the standard deviation indicating the variation of each average value is calculated, and the standard deviation is 0.09. The predetermined development conditions so that It is characterized in that setting.
  However, the rubbing width W is a ratio of the surface moving speed of the developer carrying body to the surface moving speed of the latent image carrying body in the image forming apparatus, k, and the magnetic brush is in contact with the developing area. When the surface moving direction length of the surface portion of the latent image carrier is b, W = b (k−1) is satisfied..
[0010]
  According to the present inventionIn the development condition setting method, the magnetic brush formed on the stationary developer carrier is brought into contact with the surface of the stationary latent image carrier on which the solid toner image is formed. Then, an electric field (recovery electric field) is formed in these opposing regions, and the toner in the vicinity of the portion in contact with the magnetic brush is collected on the magnetic brush side. Thereafter, the latent image carrier is separated from the magnetic brush, and the brush covering area S of the surface portion of the latent image carrier covered with the magnetic brush is measured.₀Toner separation area S where no toner is present in the surface portion₁Ratio S₁/ S₀Is calculated. Therefore, this ratio S₁/ S₀Corresponds to the density of the tip of the magnetic brush in the development area. In this method, the ratio S₁/ S₀The development conditions of the image forming apparatus are set so that the value is 0.7 or more and 1.0 or less. This development condition is a condition that changes the adhesion state of the toner that adheres to the surface of the latent image carrier by development. Specifically, the development bias value applied to the developer carrier, the image on the surface of the latent image carrier In part potential, non-image part potential, developer transport amount transported to the development area by the developer carrier, ratio of surface movement speed of developer carrier to surface movement speed of latent image carrier (linear speed ratio), etc. is there. As a result of experiments described later, the present inventors have found that the ratio S₁/ S₀It was confirmed that an image having no rough feeling can be obtained by performing development under the development conditions in which is within the range of 0.7 to 1.0.
  Here, the rough feeling of the image can be said to be a result of the appearance of the toner adhering to the surface of the latent image carrier due to development appearing in the image as described above. Therefore, the roughness of the image is greatly influenced not only by the density of the tip of the magnetic brush, but also by the behavior of the toner that moves from the tip of the magnetic brush toward the electrostatic latent image and adheres to it. The Therefore, in this method, a reverse electric field having the same electric field strength as the development electric field used when forming the solid toner image on the latent image carrier is used as the recovery electric field. As a result, the magnitude of the force that the toner receives from the recovery electric field is almost the same as the magnitude of the force that is received from the developing electric field that has been working when the solid toner image is formed. As a result, when the toner on the latent image carrier is collected on the magnetic brush side, the toner moving direction is opposite, but the toner on the magnetic brush is transferred to the electrostatic latent image on the latent image carrier during actual development. The toner behavior similar to that of the toner when moving can be reproduced.
  Above ratio S₁/ S₀Corresponds to the density of the magnetic brush tip as described above, but this ratio S₁/ S₀Is the toner removal area S₁Varies depending on the measured value. The toner separation area S₁The measured value fluctuates depending on the toner behavior similar to that during development. Therefore, the ratio S₁/ S₀The value of is affected by both the density of the tip of the magnetic brush and the behavior of the toner during development. According to this method, the ratio S affected by both the density of the magnetic brush tip and the behavior of the toner during development.₁/ S₀Therefore, development conditions for obtaining an image without a rough feeling are set. Therefore, it is possible to stably obtain an image without a rough feeling in an image forming apparatus set to such a development condition..
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a tandem indirect transfer type digital copying machine (hereinafter referred to as a “copying machine”) which is an image forming apparatus will be described.
First, the overall configuration and operation of the copier according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a copying machine according to the present embodiment. This copier mainly comprises a copier main body 200, a paper feed table 100 on which the copier main body is placed, a scanner 300 mounted on the copier main body, and an automatic document feeder (ADF) 400 mounted thereon. .
[0012]
The copying machine main body 200 is provided with an endless intermediate transfer belt 12 at the center. The intermediate transfer belt 12 is stretched around rollers 10, 11, and 15 as support members, and moves endlessly in the clockwise direction in the drawing. Above the intermediate transfer belt 12, four image forming units of black, cyan, magenta, and yellow are arranged along the endless moving direction. A digital writing device 5 is provided above these image forming units.
[0013]
Inside the intermediate transfer belt 12, a primary transfer roller 18 that presses the intermediate transfer belt against a photosensitive drum 17 as a latent image carrier is provided, and the primary transfer device 3 is configured. A secondary transfer device 7 is provided on the opposite side of the image forming unit with the intermediate transfer belt 12 interposed therebetween. The secondary transfer device 7 is configured by stretching an endless secondary transfer belt 30 between two rollers 31 and 32, and secondarily transfers a toner image on the intermediate transfer belt 12 to a sheet. In addition, it is possible to perform the secondary transfer with an apparatus using a roller or a corona charger instead of the secondary transfer belt 30. An intermediate transfer member cleaning device 22 having a cleaning blade 23 for removing residual toner remaining on the intermediate transfer belt 12 after the secondary transfer is provided between the rollers 11 and 15 that stretch the intermediate transfer belt 12. Is provided. A fixing device 8 for fixing the transferred image on the sheet is provided beside the secondary transfer device 7. The secondary transfer belt 30 of the secondary transfer device 7 also functions as a transport unit that transports the sheet after the secondary transfer to the fixing device 8.
[0014]
In the copying machine configured as described above, the scanner 300 is driven to read the document content. Further, the roller 10 is rotationally driven by a drive motor (not shown), the rollers 11 and 15 are driven to rotate, and the intermediate transfer belt 12 is rotationally driven. At the same time, the photosensitive drums 17 of the image forming units are rotated to form black, cyan, magenta, and yellow single-color images on the photosensitive drums. Then, these single color images are transferred onto the intermediate transfer belt 12 so as to overlap one another in order to form a composite toner image. On the other hand, the sheet feed table 100 feeds the sheet from the sheet feed cassette and conveys the sheet to the sheet feed path in the copying machine main body 200. Then, the sheet is fed between the intermediate transfer belt 12 and the secondary transfer device 7 in synchronization with the conveyance timing of the synthetic toner image on the intermediate transfer belt 10, and is transferred by the secondary transfer device 7 to be synthesized on the sheet. Secondary transfer of the image. The sheet after the secondary transfer is conveyed by the secondary transfer device 7 and sent to the fixing device 8, where heat and pressure are applied by the fixing device 8 to fix the composite toner image on the sheet, and the sheet is discharged outside the apparatus. . On the other hand, the intermediate transfer belt 12 after the secondary transfer is removed by the intermediate transfer body cleaning device 22 to remove residual toner remaining on the intermediate transfer belt, and prepares for image formation again.
[0015]
Next, the configuration and operation of the image forming unit will be described.
The image forming unit includes a charging device 1, a developing device 2, a primary transfer roller 18, a photosensitive drum cleaning device 4, a static elimination device (not shown), and the like around the photosensitive drum 17. In each image forming unit, as the photosensitive drum 17 rotates, the surface of the photosensitive drum is first uniformly charged by the charging device 1. Next, writing light L by a laser, LED, or the like is irradiated from the digital writing device 5 according to the reading content of the scanner 300, thereby forming an electrostatic latent image on the photosensitive drum 17. Then, development is performed by the developing device 2 so that toner adheres to the electrostatic latent image, and the electrostatic latent image is converted into a toner image. This toner image is conveyed as the photosensitive drum 17 rotates and is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 12 by the primary transfer roller 18. The surface of the photoconductive drum 17 after the primary transfer is cleaned by removing residual toner with the photoconductive drum cleaning device 4, and is discharged with a static eliminator to prepare for image formation again.
[0016]
Next, the configuration and operation of the developing device 2 will be described in detail.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the developing device 2. The developing device 2 includes a main body case 501 that is disposed on the side of the photosensitive drum 17 and has an opening formed toward the photosensitive drum 17. From the opening of the main body case 501, a developing roller as a developer carrying member carrying a two-component developer (hereinafter simply referred to as “developer”) composed of toner and a magnetic carrier is partially exposed. Has been. The developing roller is composed of a cylindrical developing sleeve 502 made of a nonmagnetic material and a magnet roller as a magnetic field generating means fixed inside, and the developing sleeve 502 can freely rotate around the magnet roller. it can. Further, the developing device 2 is provided with a doctor blade 5 as a developer regulating member that regulates the amount of the developer carried on the developing sleeve 502 in order to adjust the amount of the developer conveyed to the developing area. ing. Also provided is a paddle 503 arranged parallel to and facing the developing sleeve 502. The magnet roller has a developing magnetic pole (P1 pole) in a region facing the photosensitive drum 17, and S poles and N poles are alternately arranged in the counterclockwise direction. In addition, on the downstream side of the developing sleeve surface moving direction from the region facing the photosensitive drum 17, magnetic poles of the same polarity are arranged adjacent to each other in order to separate the developer from the developing sleeve 502. In the present embodiment, the developing sleeve 502 is made of aluminum and the surface of which is sandblasted.
[0017]
In the developing device 2 configured as described above, the developer is frictionally charged by the stirring action in the developing device 2. As a result, negatively charged toner adheres around the positively charged carrier. Then, the developer inside the main body case 501 is conveyed to the developing sleeve 502 by the paddle 503 by the rotation of the paddle 503 in the direction of the arrow by a motor (not shown). At this time, the developer is pumped up to the surface of the developing sleeve by the magnetic force of the magnet roller disposed inside the developing sleeve 502 and is carried on the surface. The developer thus carried is transported to a region facing the photosensitive drum 17 after the layer thickness is regulated by the doctor blade 504. In this facing region, the magnetic carrier is raised by the magnetic force of the developing magnetic pole, and the tip of the magnetic carrier contacts the surface of the photosensitive drum 17 to form the developing region. A developing electric field is formed by forming a predetermined developing electric field in the developing area. As a result, the charged toner adhering to the magnetic carrier moves to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 17 by the electrostatic force and adheres thereto.
[0018]
Next, a method for setting development conditions, which is a characteristic part of the present invention, will be described, and an experiment conducted for confirming the effect will also be described.
The experiment described below is performed using the copying machine having the above-described configuration, and specific conditions are as follows. The diameter of the developing sleeve 502 is 30 [mm], and the diameter of the photosensitive drum 17 is 60 [mm]. Further, the non-image portion potential Vd of the photosensitive drum 17 is −640 [V], the image portion potential VL is −130 [V], and the developing bias Vb applied to the developing sleeve is −470 [V]. DC bias was used. Further, the intermediate transfer belt 12 is a seamless belt (volume resistance 8 × 10 8) molded with a polyvinylidene fluoride resin film sheet.⁹[Ω · cm]) was used. As this belt material, a film made of a dielectric resin such as a polyethylene terephthalate resin film sheet (PET sheet) or a polyurethane resin film sheet can also be used. As other conditions, the development gap is set to 0.25 [mm] or more and 0.40 [mm] or less, and the developer conveyance amount to the development region is 40 [mg / cm.²] 80 [mg / cm]²The surface moving speed (linear velocity) of the photosensitive drum 17 is 245 [mm / s], and the ratio of the linear velocity of the developing sleeve 502 to the linear velocity of the photosensitive drum (linear velocity ratio) is 1.5 or more. 2.0 or less, the volume average particle size of the carrier is 35 [μm] or more and 55 [μm] or less, the volume average particle size of the toner is 4.5 [μm], and the charge amount of the toner is −25 [μC / g], and the magnetization intensity per unit mass of the carrier is 1 × 10⁶/ 4π [A / m] 60 × 10 in a magnetic field^- ⁷× 4π [Wb · m / kg].
[0019]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a unit testing machine for using the developing condition setting method in the present embodiment.
This unit test machine is obtained by taking out the developing device 2 and the photosensitive drum 17 from the copying machine. In this setting method, the surface of the photosensitive drum 17 is observed, and the present method is repeatedly performed to find an optimum development condition. For this reason, in this embodiment, a unit tester is used to increase the work efficiency. The photosensitive drum 17 of this single unit testing machine is mounted on a photosensitive drum mounting portion 602 that is fixed to the test table 601. Further, the developing device 2 is mounted on a developing unit mounting portion 603 that can be moved horizontally with respect to the test table 601. By moving the developing unit mounting portion, the distance between the developing sleeve 502 of the developing device 2 and the photosensitive drum 17 can be freely changed.
[0020]
In this embodiment, since the charging device and the exposure device are not provided in this single unit testing machine, the surface potential of the photosensitive drum 17 is dropped to the ground, and the bias applied to the developing sleeve 502 is adjusted this time, so that the copying machine described above is used. The same development electric field was obtained. Specifically, in the copying machine, since the potential VL of the image portion of the photosensitive drum 17 is −130 [V] and the developing bias Vb is a DC bias of −470 [V], the developing potential is − 340 [V]. Therefore, in this single unit tester, since the surface potential of the photosensitive drum is 0 [V], the bias applied to the developing sleeve 502 is set to −340 [V].
[0021]
In the developing condition setting method of the present embodiment, the above-mentioned unit test machine is used. First, the developing device 2 is placed on the developing sleeve 502 with the developing gap (0.4 [mm] being the same as that of the copying machine. ]). Then, a bias of −340 [V] is applied to the developing sleeve 502 to form a solid toner image on the photosensitive drum 17. At this time, the toner adhesion amount to the photosensitive drum 17 is 0.5 [mg / cm.²]Met. Next, once the developing sleeve 502 is separated from the photosensitive drum 17, the developing device 2 is set again so that the surface on which the complete solid toner image is formed on the photosensitive drum faces the developing sleeve 502. . At this time, the photosensitive drum 17 and the developing sleeve 502 are both stationary, and care is taken not to move the magnetic brush, so that the developing sleeve 502 is equivalent to the developing gap (0.4 [mm]). Set away from. Then, in order to apply a reverse polarity bias having the same absolute value as the developing bias when the solid toner image is formed, a bias of +340 [V] is applied to the developing sleeve 502 for about 2 seconds. Thereafter, the applied bias is turned off, and the developing sleeve 502 is separated from the photosensitive drum 17 while taking care not to move the magnetic brush. As a result, of the toner constituting the solid toner image on the photosensitive drum 17, the toner adhering to the carrier constituting the tip of the magnetic brush is detached from the surface of the photosensitive drum.
[0022]
When the surface of the photosensitive drum is observed, a pattern in which the toner is detached and a hole is formed only in a portion where the tip of the magnetic brush is in contact with the solid toner image is observed. The surface of the photosensitive drum in such a state is photographed at a magnification of 100 times by using a digital microscope VH-7000 (manufactured by Keyence Corporation) as an imaging unit and a VH-Z35 lens. FIG. 4 shows the surface of the photosensitive drum that has been binarized with an appropriate threshold value and is covered with a magnetic brush. In the illustrated example, the area from which the toner is removed appears in white, and the area where the toner remains attached appears in black. From this captured image data, the total image area (brush coverage area) S₀And the area of the white area (toner detachment area) S₁Find the ratio of these S₁/ S₀Is calculated.
[0023]
Here, the brush covering area S₀Is a product of the length l of the imaging range in the developing sleeve axial direction and the developing nip width b. The developing nip width b is measured as follows. That is, in the unit testing machine, first, a solid toner image is formed on the photosensitive drum 17 by the same method as described above. Then, after arranging the photosensitive drum 17 and the developing sleeve 502 with a developing gap, a bias of +100 [V] is applied to the developing sleeve, and only the developing sleeve is driven for 0.5 seconds by a magnetic brush. The surface of the photosensitive drum is rubbed. Thereafter, the length in the moving direction of the developing sleeve at the portion where the toner on the surface of the photosensitive drum 17 was peeled off was measured, and this was defined as the developing nip width b.
[0024]
In this setting method, the ratio S calculated as described above is used.₁/ S₀The development conditions of the copying machine are set so that the value is 0.7 or more and 1.0 or less. This ratio S₁/ S₀Is closer to 1.0, the density of the tip of the magnetic brush that contributes to development is higher, and the roughness of the image is reduced. Moreover, this ratio S₁/ S₀Is calculated based on the result of measurement with the toner removed by bias application in the same manner as in actual development. Therefore, according to this setting method, not only the density of the tip of the magnetic brush but also the behavior of the toner depending on the characteristics of the actually used toner and the magnetic carrier, the deterioration state, etc. are taken into consideration, and the rough feeling is felt. It is possible to set development conditions for obtaining no image.
[0025]
On the other hand, the roughness of the image is affected not only by the density of the magnetic brush tip and the behavior of the toner, but also by the frictional unevenness of the magnetic brush against the surface of the photosensitive drum in the axial direction of the developing sleeve. That is, if there is such a rubbing unevenness, uniform development cannot be performed in the axial direction of the developing sleeve, and the image has a rough feeling. This point will be described. In the copying machine, the developing sleeve 502 rotates at a higher linear velocity than the photosensitive drum 17 as described above, so that the magnetic brush overtakes the surface of the photosensitive drum in the developing region. Development is performed. At this time, if there is unevenness in the density of the tip of the magnetic brush in the axial direction of the developing sleeve, the aforementioned unevenness in rubbing occurs. If such rubbing unevenness occurs, there is a difference in the number of rubbing carriers constituting the tip of the magnetic brush with respect to an arbitrary point on the surface of the photosensitive drum, and development uniformity in the axial direction of the developing sleeve Will not be maintained. That is, in order to further reduce the roughness of the image while increasing the density of the magnetic brush front end, the number of carriers (magnetic brush front end) contacting the surface of the photoconductive drum from the start to the end of development is determined by the number of photoconductors. It is important that every point on the drum surface be as similar as possible. Therefore, in the present embodiment, the ratio S calculated as described above.₁/ S₀Therefore, an evaluation parameter for evaluating the development uniformity in the axial direction of the developing sleeve is also calculated.
[0026]
FIG. 5 is an explanatory diagram of numerical values used when calculating evaluation parameters for evaluating development uniformity in the developing sleeve axial direction.
In the drawing, the linear velocity of the photosensitive drum is Vp, the linear velocity of the developing sleeve is Vs, and the linear velocity ratio of the developing sleeve to the photosensitive drum is k. First, consider how much the developing sleeve advances from the point X on the surface of the photosensitive drum to the end of development. Development time t for point X_dCorresponds to the time taken for this point X to move to point X ', t_d= B / Vp. This development time t_dThe distance that the surface of the developing sleeve moves is Vs × t_dTherefore, k × b. Therefore, the point Y on the developing sleeve when the point X on the photosensitive drum 17 enters the developing region is equal to the developing time t._dThe process proceeds to the point Y ′. If the point on the developing sleeve opposite to the point X 'located when the point X on the photosensitive drum passes through the developing area is Y ", the developing time t_dThe surface portion of the developing sleeve in which the point X is opposed is the surface portion from Y ′ to Y ″. The length from Y ′ to Y ″ is k × b, that is, b × (k− It can be obtained from 1). This length b × (k−1) corresponds to the developing sleeve surface moving length of the magnetic brush that rubs when an arbitrary point on the photosensitive drum is developed.
[0027]
In the present embodiment, when obtaining the evaluation parameter, first, the ratio S₁/ S₀As for the binarized image data (see FIG. 4) obtained to calculate the above-mentioned length b in the developing sleeve surface moving direction (vertical direction in FIG. 4) with the central portion O of the developing nip width as the center. A one-dimensional waveform in the axial direction of the developing sleeve that has been subjected to x (k-1) averaging is derived. Specifically, with respect to the binarized data of each portion when the captured image data after binarization processing is divided in the developing sleeve axial direction by the number of dots in that direction, the central portion O of the developing nip width b is Average values of the binarized data corresponding to the length b × (k−1) are calculated so as to be centered. The calculation result is, for example, a one-dimensional waveform shown in FIG. 6, which represents variation in carrier contact probability at each position in the developing sleeve axial direction. In the present embodiment, based on each calculated average value, a standard deviation indicating the variation is calculated and used as the evaluation parameter. In this setting method, the developing conditions of the copying machine are set so that the standard deviation is 0.09 or less. If this standard deviation is 0.09 or less, the roughness of the image can be further reduced as shown in the experimental results described later.
[0028]
Next, an experiment conducted for confirming the effect of the development condition setting method will be described.
In this experiment, an image was formed using the copying machine, and the roughness of the image was evaluated based on the granularity of the formed image. Here, the measurement principle of granularity will be described. Among the gradation patterns in the image evaluation chart output from the copying machine for measuring the granularity, an image in a halftone area of 17 patches from high to low is read with a scanner.²Prepare the patch. At this time, the reading resolution of the scanner is 2400 [dpi]. The luminance of the read image is converted into lightness data, and the granularity is calculated from the following equation (1). In Equation 1 below, “L” is the patch average brightness, “f” is the spatial frequency ([cycle / mm]), “WS (f)” is the power spectrum of the brightness variation, “VTF (f)” is a visual spatial frequency characteristic, and “a”, “b”, “c”, and “d” are constants.
[Expression 1]
Granularity = d × exp (a × L + b) Σ (WS (f))^1/2× VTF (f) + c
[0029]
By the above equation, the brightness unevenness in the entire patch area is frequency-analyzed and multiplied by the visual frequency characteristic, thereby making it possible to evaluate the rough feeling with weighted visual characteristics. By measuring the granularity of the image output from the copying machine by the above-described method, it is possible to quantify the noise characteristic (roughness) of the image. As can be seen from the definition, the numerical value of the granularity is small when the roughness is good, and increases as the roughness becomes worse.
[0030]
In this experiment, images were output while changing the development conditions of the copying machine, and the roughness of the images was evaluated using the granularity for each image. The experimental results are shown as representative development conditions and the above ratio S.₁/ S₀The results are shown in Table 1 together with the standard deviation. In this experiment, the rough feeling was evaluated in four stages: double circle “◎”, single circle “O”, triangle “△”, and cross “×”, and double circle “◎” was the most evaluated. There is little feeling of roughness. In addition, if evaluation is single circle "(circle)" or more, the rough feeling can fully be reduced within a practical range.
[Table 1]

[0031]
From the experimental results shown in Table 1 above, the ratio S₁/ S₀In Examples 1 to 5 in which is 0.72 or more, the evaluation result of the rough feeling was a single circle “◯” or more. As a result of the inventors' research, the ratio S₁/ S₀Is 0.70 or more, it was confirmed that an evaluation of a single circle “◯” or more can be obtained under general development conditions.
Moreover, from the experimental results shown in Table 1 above, Examples 2 to 5 in which the standard deviation is 0.08 or less are compared with Example 1 in which the standard deviation is 0.11. Improved. As a result of the inventors' research, the ratio S₁/ S₀When the standard deviation is 0.09 or less, it was confirmed that an evaluation of a double circle “評価” can be obtained under general development conditions.
[0032]
Further, when Example 3 and Comparative Example 2 are compared, it can be seen that the roughness is improved as the developer transport amount transported to the development region increases. This is because the density of the magnetic brush tip increases as the developer conveyance amount increases, and as a result, the ratio S₁/ S₀It is thought that the feeling of roughness was improved. As a result of the inventors' research, the developer transport amount is 30 [mg / cm²If it is more than that, it was confirmed that the image in which the rough feeling was fully reduced can be obtained. However, the developer transport amount for Example 1 was 120 [mg / cm.²When the experiment was carried out with a change to, significant white spots occurred at the rear edge of the image, and the image quality deteriorated. As a result of the studies by the present inventors, the developer transport amount is 100 [mg / cm²], It was confirmed that white spots occurred at the rear edge of the image and the image quality deteriorated.
[0033]
Further, when Example 1 and Example 2 are compared, it can be seen that the roughness is improved as the linear velocity ratio k of the developing sleeve to the photosensitive drum 17 increases. This is because, as the linear velocity ratio k increases, the number of carriers at the tip of the magnetic brush that contacts an arbitrary point on the surface of the photosensitive drum increases, so that the development uniformity increases. This is confirmed from the fact that the standard deviation is increased. As a result, it is considered that the roughness is improved. As a result of the study by the present inventors, it was confirmed that when the linear velocity ratio k is 1.2 or more, it is possible to obtain an image with a sufficiently reduced roughness. However, when the experiment was conducted by changing the linear velocity ratio k to 3.1 for Example 1, carrier adhesion to the photosensitive drum occurred, and significant white spots occurred at the rear end of the image. The image quality has deteriorated. As a result of research by the present inventors, it has been confirmed that when the linear velocity ratio k exceeds 3.0, there are adverse effects such as carrier adhesion to the photosensitive drum 17 and white spots at the rear end of the image. did. The linear velocity ratio k is more preferably 1.7 or more and 2.3 or less.
In addition, the present inventors conducted an experiment by replacing the toner of Example 5 with a toner that had been deteriorated by forced stirring in advance, and found that the ratio S₁/ S₀Was reduced to 0.61 and it was confirmed that a rough feeling appeared in the image. This has been found to be caused by the fact that the adhesion between the toner and the magnetic carrier has increased as a result of the external additive adhering to the toner surface being buried by forced stirring, resulting in a decrease in developing ability. . However, when the experiment was performed again with the linear speed ratio increased to 2.0, the ratio S₁/ S₀As a result, an image with no roughness was obtained.
[0034]
According to another experiment conducted by the present inventors, the condition of the magnet roller is that the normal direction magnetic flux density on the surface of the developing sleeve generated by the developing magnetic pole P1 is in the range of 60 [mT] to 120 [mT]. If it is inside, it was confirmed that even if the developing electric field is a DC electric field, there is no roughness and a high-quality image can be obtained. For example, when the experiment was carried out with the normal direction magnetic flux density changed to 130 [mT] for Example 1 above, the image was found to have a rough feel due to the occurrence of unevenness in the sweep.
If the magnetic pole angle of the developing magnetic pole P1 of the magnet roller is in the range of more than 0 [°] and not more than 5 [°] on the upstream side of the developing sleeve surface movement direction, the magnetic pole angle is 0 [°]. However, the position of the magnetic brush falling down is shifted to the upstream side of the developing sleeve surface movement direction. Since the density of the tip of the magnetic brush becomes sparse as it goes away from the center of the development nip width, the sparse magnetic brush tip at the downstream portion of the developing area in the moving direction of the developing sleeve contacts the photosensitive drum. Can be suppressed. As a result, it is possible to obtain an image without a feeling of roughness. When the inventors conducted an experiment with the magnetic pole angle of the developing magnetic pole of 10 ° in Example 1 described above, white spots occurred at the rear end of the image, and the image quality was degraded.
[0035]
In addition, as a developer carrier, the magnetization intensity per unit mass is 1 × 10⁶/ 4π [A / m] 30 × 10 in a magnetic field^-7× 4π [Wb · m / kg] or more 100 × 10^-7X4π [Wb · m / kg] or less is used. More preferably, 40 × 10 4 in the same magnetic field.^-7× 4π [Wb · m / kg] or more 80 × 10^-7A carrier having a magnetization strength of 4π [Wb · m / kg] or less is used. Within the above range, even when a DC developing bias is used, there is almost no roughness and a high-quality image can be obtained. If the magnetization intensity is smaller than the above range, abnormal images are likely to occur due to carrier adhesion. On the other hand, if the intensity of magnetization is larger than the above range, the magnetic brush in the development area becomes sparse, causing a decrease in density at the tip of the magnetic brush, resulting in an image with poor roughness.
[0036]
As a developer carrier, the dynamic resistance value is 10^Five[Ω · cm] 10 or more^Ten[Ω · cm] or less is used. With such a carrier having such a resistance value, it is possible to perform development without carrier adhesion while ensuring a sufficient developing capability, and it is possible to obtain a high-quality image without a feeling of roughness.
[0037]
Further, a developer carrier having a volume average particle diameter of 20 [μm] or more and 60 [μm] or less is used. More preferably, a material of 20 [μm] or more and 40 [μm] or less is used. When such a carrier having a small particle size is used, it is possible to increase the density of the tip of the magnetic brush compared to the case of using a carrier having a large particle size, and it is possible to obtain an image without a feeling of roughness.
[0038]
Further, a toner having a volume average particle size of 7 [μm] or less is used as the developer toner. More preferably, 6 [μm] or less is used. When such a toner having a small particle diameter is used, the development uniformity is improved, and an image having a less rough feeling can be obtained.
[0039]
As described above, the developing condition setting method according to the present embodiment applies the developer containing the non-magnetic toner and the magnetic carrier to the photosensitive drum 17 which is the latent image carrier that carries the electrostatic latent image on the surface and moves. A developing sleeve 502, which is a developer carrying member that is carried on the surface and moves, is opposed to each other with a predetermined developing gap, and a magnetic carrier on the developing sleeve is raised by the developing magnetic pole P1, and a magnetic brush is placed on the developing sleeve. An image forming apparatus including: a developing device that forms and develops an electrostatic latent image on the photosensitive drum under a predetermined developing condition by applying a developing bias to a developing area in which the magnetic brush slides on the surface of the photosensitive drum; The predetermined developing conditions of the copying machine as an apparatus are set. More specifically, a solid toner image is formed by uniformly adhering the toner to the surface of the photosensitive drum 17 over at least a wider area than the developing area, and the magnetic brush is formed on the stationary photosensitive drum 17. The developing sleeve 502 in a stationary state is opposed to the predetermined developing gap with the same distance, and a bias having the same absolute value as that of the developing bias applied when forming the solid toner image in the opposed region and having a reverse polarity. Apply. Thereafter, the photosensitive drum 17 is separated from the magnetic brush on the developing sleeve 502, and the toner separation area S in a portion where no toner exists on the surface of the photosensitive drum.₁Is calculated. Then, the brush covering area S of the surface portion of the photosensitive drum 17 covered with the magnetic brush₀Toner separation area S₁Ratio S₁/ S₀To calculate this ratio S₁/ S₀The development conditions of the copying machine are set so that the value is 0.7 or more and 1.0 or less. As a result, as confirmed in the above-described experiment, it is possible to stably obtain an image having no roughness in the copying machine.
In this embodiment, the surface of the photosensitive drum after the photosensitive drum 17 is separated from the magnetic brush on the developing sleeve 502 is imaged by a digital microscope that is an imaging unit, and the captured image data includes toner. The binarization process is performed so that a portion where no toner is present becomes 1 and a portion where toner is present becomes 0. Then, the binarized data of each part when the captured image data after the binarization processing is divided into a plurality of parts in a direction orthogonal to the surface movement direction of the photosensitive drum 17 is covered with the magnetic brush. The average value of the binarized data for the length corresponding to the rubbing width W in the surface moving direction is calculated around the central portion O in the surface moving direction of the photosensitive drum surface portion. Thereafter, a standard deviation indicating variation in each average value is calculated, and the development conditions of the copying machine are set so that the standard deviation is 0.09 or less. As a result, as confirmed in the above-described experiment, it is possible to obtain an image having a less rough feeling in the copying machine. The rubbing width W is k, which is the ratio of the surface moving speed of the developing sleeve 502 to the surface moving speed of the photosensitive drum 17 in the copying machine (linear speed ratio), and the magnetic brush is in contact with the developing area. When the surface moving direction length of the photosensitive drum surface portion is b, W = b (k−1) is satisfied.
In the copying machine according to the present embodiment, the developer conveyance amount conveyed to the development area by the developing sleeve 502 is 30 [mg / cm.²] 100 [mg / cm²As described above, it is possible to obtain an image without a feeling of roughness while suppressing the occurrence of white spots at the rear end of the image, as described above.
Further, in the copying machine according to the present embodiment, the linear velocity ratio k of the developing sleeve with respect to the photosensitive drum 17 is set to be 1.2 or more and 3.0 or less. An image having no rough feeling can be obtained while suppressing adverse effects such as carrier adhesion to the image and white spots at the rear end of the image.
In the copying machine according to the present embodiment, the normal direction magnetic flux density on the surface of the developing sleeve generated by the developing magnetic pole P1 is set to be 60 [mT] or more and 120 [mT] or less. In addition, even when the developing electric field is a direct current electric field, there is no roughness and a high-quality image can be obtained.
Further, in the copying machine according to the present embodiment, the magnetic pole angle of the developing magnetic pole P1 is larger than 0 [°] and not more than 5 [°] on the upstream side of the developing sleeve surface movement direction. Can be obtained.
Further, in the copying machine according to the present embodiment, the magnetization intensity per unit mass is 1 × 10 6 as the magnetic carrier.⁶/ 4π [A / m] 30 × 10 in a magnetic field^-7× 4π [Wb · m / kg] or more 100 × 10^-7Since what is less than x4π [Wb · m / kg] is used, as described above, it is possible to obtain an image without a feeling of roughness while suppressing carrier adhesion.
In the copying machine according to the present embodiment, the dynamic resistance value is 10 as the magnetic carrier.^Five[Ω · cm] 10 or more^TenSince [Ω · cm] or less is used, as described above, it is possible to perform development without carrier adhesion while ensuring sufficient development capability, and to obtain a high-quality image without a feeling of roughness. be able to.
In the copying machine according to the present embodiment, since the magnetic carrier having a volume average particle size of 20 [μm] or more and 60 [μm] or less is used as the magnetic carrier, as described above, an image having a less rough feeling is used. Can be obtained.
In the copying machine according to the present embodiment, since the non-magnetic toner having a volume average particle diameter of 7 [μm] or less is used, as described above, an image with less roughness can be obtained. It becomes.
[0040]
【The invention's effect】
BookAccording to the invention, not only the density of the magnetic brush tip but also the behavior of the toner in the development region is taken into account, and it is possible to obtain a high-quality image without a feeling of roughness stably. effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a copier according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a developing device provided in the copier.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a unit testing machine for using a developing condition setting method for setting developing conditions of the copier.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an image when binarized processing is performed on captured image data obtained by imaging the surface of the photosensitive drum in the same method.
FIG. 5 is an explanatory diagram of numerical values used when calculating evaluation parameters for evaluating development uniformity in the developing sleeve axial direction.
FIG. 6 is a one-dimensional waveform graph showing variation in carrier contact probability at each position in the developing sleeve axial direction.
[Explanation of symbols]
2 Development device
12 Intermediate transfer belt
17 Photosensitive drum
502 Development sleeve

Claims

In contrast to a latent image carrier that carries an electrostatic latent image on the surface and moves on the surface, a developer carrier that carries a developer containing nonmagnetic toner and magnetic carrier on the surface and has a predetermined development gap. Development in which a magnetic brush is formed on the developer carrying member by causing the magnetic carrier on the developer carrying member to stand up with a developing magnetic pole, and the magnetic brush rubs the surface of the latent image carrying member. In a developing condition setting method for setting the predetermined developing condition of an image forming apparatus comprising: a developing device that forms a developing electric field in a region and develops an electrostatic latent image on the latent image carrier under a predetermined developing condition ,
Forming a solid toner image by uniformly adhering the toner to the surface of the latent image carrier over a range wider than at least the development area;
The stationary developer carrier on which the magnetic brush is formed is opposed to the stationary latent image carrier with the same distance as the predetermined development gap, and the solid toner image is formed in the opposed region. Forming a reverse electric field with the same electric field strength as the developing electric field formed when
Thereafter, the latent image carrier is separated from the magnetic brush on the developer carrier,
After measuring the toner detachment area S ₁ of the portion where no toner is present on the surface of the latent image carrier, the toner detachment with respect to the brush covered area S ₀ of the surface portion of the latent image carrier covered with the magnetic brush Calculating the ratio S ₁ / S ₀ of the area S ₁ ;
A developing condition setting method, wherein the predetermined developing conditions are set so that the ratio S ₁ / S ₀ is 0.7 or more and 1.0 or less.

In the development condition setting method according to claim 1,
Imaging the surface of the latent image carrier after the latent image carrier is separated from the magnetic brush on the developer carrier by an imaging unit;
The captured image data is binarized so that the portion where the toner is not present is 1 and the portion where the toner is present is 0,
The binarized data of each portion when the captured image data after the binarization processing is divided into a plurality of parts in a direction orthogonal to the surface movement direction of the latent image carrier was covered with the magnetic brush. After calculating the average value of the binarized data for the length corresponding to the rubbing width W in the surface moving direction around the central portion in the surface moving direction of the surface portion of the latent image carrier, Calculate the standard deviation that shows the variation,
A developing condition setting method, wherein the predetermined developing condition is set so that the standard deviation is 0.09 or less.
However, the rubbing width W is a ratio of the surface moving speed of the developer carrying body to the surface moving speed of the latent image carrying body in the image forming apparatus, k, and the magnetic brush is in contact with the developing area. When the surface moving direction length of the surface portion of the latent image carrier is b, W = b (k−1) is satisfied .