(57)【要約】  【課題】  現像装置において，目標現像濃度を確保しつつ，現像剤の形状（扁平度合い），トナー付着量及び現像ローラ周速比の各現像条件の決定を容易化でき，また，各現像条件を設定して運転できること。  【解決手段】  ある現像装置について，トナー付着量ｍ(mg/cm2)，現像ローラ周速比ｋ，及びトナーの投影面の円形度ｓｆ若しくはトナーの略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比αの各現像条件を設定して現像を行うことにより得られる現像濃度が，目標現像濃度と略等しくなるときの前記現像条件に基づいて下記（１）〜（３）式のいずれかにおける定数を設定し，定数が設定された式を満たすように前記ある現像装置における前記各現像条件を決定する。ｍ・ｋ ≧ ａ・ｓｆ＋ｂ  …（１）ｍ・ｋ ≧ ａ・(１−(１−α)2／２)＋ｂ  …（２）ｍ・ｋ ≧ ｃ・α-3  …（３）但し，ａ，ｂ及びｃは定数である。【選択図】図３
2006171231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性１成分現像剤を用いる現像装置の設計方法であって，
下記（１）式を満たすように現像装置における現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比ｋ及び使用する現像剤の投影面の円形度ｓｆの各現像条件を決定する第１の現像条件決定工程を有してなることを特徴とする現像装置の設計方法。
ｍ・ｋ ≧  ａ・ｓｆ＋ｂ  …（１）
但し，ｓｆは４・π・Ｓ／Ｌ2 (Ｓ:現像剤の投影面積，Ｌ:現像剤の投影面の外周長)の式より求まる円形度，ａ及びｂは定数である。
【請求項２】
ある現像装置について，前記現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，前記現像ローラの周速の比ｋ及び前記現像剤の投影面の円形度ｓｆの各現像条件を設定して現像を行うことにより得られる現像濃度が，目標現像濃度と略等しくなるときの前記現像条件に基づいて前記（１）式における定数を設定する第１の定数設定工程を有し，
前記第１の現像条件決定工程が，前記第１の定数設定工程により定数が設定された前記（１）式を満たすように前記ある現像装置における前記各現像条件を決定する工程である請求項１に記載の現像装置の設計方法。
【請求項３】
非磁性１成分現像剤を用いる現像装置の設計方法であって，
下記（２）式を満たすように現像装置における現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比ｋ及び使用する現像剤の略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比αの各現像条件を決定する第２の現像条件決定工程を有してなることを特徴とする現像装置の設計方法。
ｍ・ｋ ≧  ａ・(１−(１−α)2／２)＋ｂ  …（２）
但し，ａ及びｂは定数である。
【請求項４】
ある現像装置について，前記現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，前記現像ローラの周速の比ｋ及び前記長軸に対する短軸の長さ比αの各現像条件を設定して現像を行うことにより得られる現像濃度が，目標現像濃度と略等しくなるときの前記現像条件に基づいて前記（２）式における定数を設定する第２の定数設定工程を有し，
前記第２の現像条件決定工程が，前記第２の定数設定工程により定数が設定された前記（２）式を満たすように前記ある現像装置における前記各現像条件を決定する工程である請求項３に記載の現像装置の設計方法。
【請求項５】
非磁性１成分現像剤を用いる現像装置の設計方法であって，
下記（３）式を満たすように現像装置における現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比ｋ及び使用する現像剤の略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比αの各現像条件を決定する第３の現像条件決定工程を有してなることを特徴とする現像装置の設計方法。
ｍ・ｋ ≧  ｃ・α-3  …（３）
但し，ｃは定数である。
【請求項６】
ある現像装置について，前記現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，前記現像ローラの周速の比ｋ及び前記長軸に対する短軸の長さ比αの各現像条件を設定して現像を行うことにより得られる現像濃度が，目標現像濃度と略等しくなるときの前記現像条件に基づいて前記（３）式における定数を設定する第３の定数設定工程を有し，
前記第３の現像条件決定工程が，前記第３の定数設定工程により定数が設定された前記（３）式を満たすように前記ある現像装置における前記各現像条件を決定する工程である請求項５に記載の現像装置の設計方法。
【請求項７】
非磁性１成分現像剤を用いる現像装置であって，下記の（１'）式を満たしてなることを特徴とする現像装置。
ｍ・ｋ ≧ −１２．３３・ｓｆ＋１２．５８  …（１'）
但し，ｍは現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量(mg/cm2)，ｋは像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比，ｓｆは４・π・Ｓ／Ｌ2 (Ｓ:現像剤の投影面積，Ｌ:現像剤の投影面の外周長)の式により求まる現像剤の投影面の円形度である。
【請求項８】
非磁性１成分現像剤を用いる現像装置であって，下記の（２'）式を満たしてなることを特徴とする現像装置。
ｍ・ｋ ≧ −１２．３３・(１−(１−α)2／２)＋１２．５８  …（２'）
但し，ｍは現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量(mg/cm2)，ｋは像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比，αは使用する現像剤の略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比である。
【請求項９】
非磁性１成分現像剤を用いる現像装置であって，下記の（３'）式を満たしてなることを特徴とする現像装置。
ｍ・ｋ ≧ ０．２７３・α-3  …（３'）
但し，ｍは現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量(mg/cm2)，ｋは像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比，αは使用する現像剤の略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比である。
【請求項１０】
非磁性１成分現像剤を用いる現像装置の運転方法であって，
下記（１）式を満たすよう，現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比ｋ及び使用する現像剤の投影面の円形度ｓｆの各現像条件を設定してなることを特徴とする現像装置の運転方法。
ｍ・ｋ ≧  ａ・ｓｆ＋ｂ  …（１）
但し，ｓｆは４・π・Ｓ／Ｌ2 (Ｓ:現像剤の投影面積，Ｌ:現像剤の投影面の外周長)の式により求まる円形度，ａ及びｂは予め定められる定数である。
【請求項１１】
非磁性１成分現像剤を用いる現像装置の運転方法であって，
下記（２）を満たすよう，現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比ｋ及び使用する現像剤の略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比αの各現像条件を設定してなることを特徴とする現像装置の運転方法。
ｍ・ｋ ≧  ａ・(１−(１−α)2／２)＋ｂ  …（２）
但し，ａ及びｂは予め定められる定数である。
【請求項１２】
非磁性１成分現像剤を用いる現像装置の運転方法であって，
下記（３）を満たすよう，現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比ｋ及び使用する現像剤の略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比αの各現像条件を設定してなることを特徴とする現像装置の運転方法。
ｍ・ｋ ≧  ｃ・α-3  …（３）
但し，ｃは予め定められる定数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，現像装置の設計方法，現像装置及びその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置（プリンタ，複写機，ファクシミリ装置或いはそれらの複合機等）は，感光体（像担持体）上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像装置を備える。この現像装置は，感光体に対向して回転し，現像槽内の現像剤（トナー）を感光体側へ搬送する現像ローラ（現像スリーブともいう）と，その現像ローラの表面に形成される現像剤に圧接され，その現像剤の層厚が均一化するよう規制するドクターブレード（弾性ブレードともいう）とを備える。ここで，現像ローラ表面に対する現像剤の層厚は，単位面積当たりのトナーの付着重量（mg/cm2，以下，トナー付着量という）がその指標として用いられる。また，回転する感光体（感光体ドラム）の周速に対する現像ローラの周速の比（以下，現像ローラ周速比という）が適切な比に設定される。
一方，現像装置に用いられる現像剤の粒形状は，その投影形状がほぼ楕円のものが多いが，一般に円形度（＝４・π・Ｓ／Ｌ2 （Ｓ:現像剤の投影面積，Ｌ:現像剤の投影面の外周長））等により表される扁平度合いは様々なものがある。例えば，特許文献１には，スプレードライ法やメカノケミカル法や重合法等によりトナーを球形化処理し，任意の断面において外接する長方形の長軸長さｂと単軸長さａとの関係が，ａ≦ｂ≦１．５×ａとなるトナーを用いた現像方法が示されている。
また，特許文献２には，ヘンシェルミキサによる混合，２軸押出式混練機による溶融混練及びジェットミルでの粉砕により平均粒径を調整した電子写真用トナー及びこれを用いる画像形成装置が示されている。
ここで，現像装置において，現像剤の扁平度合い，前記トナー付着量及び前記現像ローラ周速比の各現像条件は，現像性能に大きく影響する。一般に，これら各現像条件の値が小さすぎると現像濃度が下がる。その結果，現像された画像において，本来ぬりつぶされるべき画像領域の内部に像の欠損が生じるいわゆる中抜け現象が生じやすくなる。
このため，従来は，現像装置ごとに，その設計の際に現像剤の粒形状（円形度），前記トナー付着量及び前記周速比の３つの現像条件の設定パターン（組み合わせ）を経験則等に基づき試行錯誤的に設定して現像を行い，各設定パターンの現像条件下で得られる現像濃度（現像濃度の測定により得られる濃度）が目標現像濃度とほぼ等しくなるときの現像条件を採用するという設計を行っていた。
【特許文献１】特開平１１−９５５４７号公報
【特許文献２】特開２００１−２４９４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，従来の現像装置の設計では，現像濃度への影響が大きい設計パラメータのうち，たとえ前記３つの現像条件以外の設計パラメータが同じであっても，前記３つの現像条件のうちの１つでも既存の現像装置における現像条件と変わる場合には，その都度，試行錯誤的に前記３つの現像条件のうちの１又は複数を変更（設定）しながら，目標現像濃度を満足する現像条件（最終的に採用する現像条件）を探す必要があり，非常に手間であるという問題点があった。
また，設計が完了した現像装置を運転する際には，前記３つの現像条件の設定を変更すると目標現像濃度を確保できることを保証できないことから，前記３つの現像条件の設定を変更できず運転条件変更の自由度が低いという問題点もあった。
例えば，トナーの粒形状（扁平度合い）を設計当初の形状よりも扁平した或いはより真円に近い形状に変えたい場合でも，予め想定していない新たな粒形状のトナーを使用した場合に目標現像濃度を満足できる前記トナー付着量及び前記周速比の運転条件（現像条件）を設定（制御）できないため，そのような新たな粒形状のトナーを使用することはできなかった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，目標現像濃度を満足できる現像剤の形状（扁平度合い），トナー付着量及び現像ローラ周速比の各現像条件の決定を容易化できる現像装置の設計方法及びその方法により設計された現像装置，並びに目標現像濃度を確保しつつ現像剤の形状（扁平度合い），トナー付着量及び現像ローラ周速比の各現像条件の設定が可能な現像装置の運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明は，非磁性１成分現像剤を用いる現像装置の設計方法であって，下記（１）式を満たすように現像装置における現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比ｋ及び使用する現像剤の投影面の円形度ｓｆの各現像条件を決定する工程（第１の現像条件決定工程）を有することを特徴とする。
ｍ・ｋ ≧ ａ・ｓｆ＋ｂ  …（１）
但し，ｓｆは４・π・Ｓ／Ｌ2 (Ｓ:現像剤の投影面積，Ｌ:現像剤の投影面の外周長)の式より求まる円形度，ａ及びｂは定数である。
この場合，まず，ある現像装置について，前記現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，前記現像ローラの周速の比ｋ及び前記現像剤の投影面の円形度ｓｆの各現像条件を設定して現像を行うことにより得られる現像濃度が，目標現像濃度と略等しくなるときの前記現像条件に基づいて前記（１）式における定数を設定する工程（第１の定数設定工程）を経た上で，それにより定数が設定された前記（１）式を満たすように前記ある現像装置における前記各現像条件を決定することが考えられる。
このような設計方法（設計手順）によれば，予めの実験等により定数が設定された（１）式を満たす限り，前記３つの現像条件をその実験等で現像性能が確認された設定パターン以外に設定する場合であっても，新たな実験等により確認することなく，目標現像濃度を確保できる。
また，前記３つの現像条件以外の設計条件が異なる現像装置についても，ごく数少ない実測データを採取するだけで，その実測データにより定数が設定された（１）式に基づいて，前記目標現像濃度を確保しつつ様々なパターンの前記３つの現像条件を容易に設定できる。
【０００５】
同様に，下記（２）式若しくは下記（３）式の一方を満たすように現像装置における現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比ｋ及び使用する現像剤の略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比αの各現像条件を決定する設計方法も考えられる。
ｍ・ｋ ≧  ａ・(１−(１−α)2／２)＋ｂ  …（２）
ｍ・ｋ ≧  ｃ・α-3  …（３）
但し，ａ，ｂ及びｃは定数である。
この場合も，前述と同様に，まず，ある現像装置について，前記現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，前記現像ローラの周速の比ｋ及び現像剤の略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比αの各現像条件を設定して現像を行うことにより得られる現像濃度が，目標現像濃度と略等しくなるときの前記現像条件に基づいて前記（２）式若しくは前記（３）式における定数を設定する工程（第２の定数設定工程若しくは第３の定数設定工程）を経た上で，それにより定数が設定された前記（２）式若しくは前記（３）式を満たすように前記ある現像装置における前記各現像条件を決定することが考えられる。
後述するように，このような（２）式若しくは（３）式に基づく設計方法によっても，（１）式に基づく設計方法と同様の作用効果を奏する。
なお，使用する現像剤の投影面の円形度ｓｆ，及び現像剤の略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比αは，いずれも現像剤の粒の扁平度合いを表す指標であることはいうまでもない。
【０００６】
また，本発明は，下記の（１'）式，（２'）式若しくは（３'）式のいずれかを満たす非磁性１成分現像剤を用いる現像装置として捉ええることもできる。
ｍ・ｋ ≧ −１２．３３・ｓｆ＋１２．５８  …（１'）
但し，ｍは現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量(mg/cm2)，ｋは像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比，ｓｆは４・π・Ｓ／Ｌ2 (Ｓ:現像剤の投影面積，Ｌ:現像剤の投影面の外周長)の式により求まる現像剤の投影面の円形度である。
ｍ・ｋ ≧ −１２．３３・(１−(１−α)2／２)＋１２．５８  …（２'）
但し，ｍは現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量(mg/cm2)，ｋは像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比，αは使用する現像剤の略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比である。
ｍ・ｋ ≧ ０．２７３・α-3  …（３'）
但し，ｍは現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量(mg/cm2)，ｋは像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比，αは使用する現像剤の略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比である。
これにより，適切な現像濃度を確保できる現像装置を構成することができる。
【０００７】
さらに，本発明は，前記（１）式を満たすよう，現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比ｋ及び使用する現像剤の投影面の円形度ｓｆの各現像条件を設定して運転を行う現像装置の運転方法として捉えることもできる。
但し，前記（１）式におけるａ及びｂは予め定められる定数である。
同様に，前記（２）若しくは前記（３）式を満たすよう，現像ローラ周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比ｋ及び使用する現像剤の略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比αの各現像条件を設定して運転する現像装置の運転方法として捉えることもできる。
但し，前記（２）式及び（３）式におけるａ，ｂ及びｃは予め実測データ等により定められる定数である。
以上のような運転方法により，目標現像濃度を確保しつつ，状況に応じて容易に３つの各現像条件を調節することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば，現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)，現像ローラの周速比ｋ及び現像剤の形状（投影面の円形度ｓｆ若しくは略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比α）の３つの現像条件を，予めの実験等により目標現像濃度が確保されるよう定数が設定された関係式に基づいて設定するので，前記３つの現像条件を，実験等で現像性能が確認された設定パターン以外に設定する場合であっても，新たな実験等により確認することなく，目標現像濃度を確保できる。
さらに，ごく数少ない実測データを採取するだけで，前記関係式の定数を設定できる。
その結果，設計の際には，前記３つの現像条件の決定を容易化でき，また，運転の際には，目標現像濃度を確保しつつ前記３つの現像条件を柔軟に設定変更することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘを具備する画像形成装置１の構成を表す断面図，図２は現像装置Ｘの構成を表す断面図，図３は現像装置Ｘに用いるトナーの円形度と目標現像濃度確保に必要な現像ローラへのトナー付着量との関係を表すグラフ，図４は楕円における長軸に対する短軸の長さ比と円形度との関係を表すグラフである。
【００１０】
まず，図１を用いて，本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘを具備する画像形成装置１の一例である複写機１の概略構成について説明する。
本複写機１の上部は，原稿読取部１１０となっている。これは，該原稿読取部１１０が備える自動原稿搬送装置１１２により，該自動原稿搬送装置１１２の上面の原稿セットトレイ上にセットされた複数枚の原稿を１枚ずつ自動的にガラス板で形成された原稿台１１１上へ給送する装置である。
前記原稿台１１１上に載置，或いは前記自動原稿搬送装置１１２により前記原稿台１１上に給送された原稿の画像を走査して読み取る前記原稿読取部１１０の読取光学系は，前記原稿台１１１の下部に配置され，第１の走査ユニット１１３，第２の走査ユニット１１４，原稿からの反射光をＣＣＤラインセンサ１１６上に結像させる光学レンズ１１５，光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ１１６等から構成されている。また，前記第１の走査ユニット１１３は，原稿面上を露光する露光ランプユニット１１３ａと，原稿からの反射光像を所定の方向に反射させる第１ミラー１１３ｂ等から構成されている。さらに，前記第２の走査ユニット１１４は，前記第１ミラーから反射されてくる原稿からの反射光を，前記ＣＣＤラインセンサ１１６に導く第２及び第３ミラー１１４ａ，１１４ｂより構成されている。
そして，前記原稿読取部１１０によって読み取られた原稿画像は，画像データとして不図示の画像データ入力部へと送られ，その画像データに対して所定の画像処理が施された後に不図示の画像処理部のメモリに一旦記憶され，画像処理終了後或いは外部からの所定の出力指示に応じて前記メモリ内の画像データが読み出されて前記原稿読取部の下方に配置された画像形成部２１０を構成する書込みユニット２２７に転送される。
【００１１】
前記書込みユニット２２７は，前記画像処理部から或いは外部の装置から転送されてきた画像データの内容に応じてレーザ光を感光体ドラム２（像担持体）に照射して静電潜像を書き込む。
さらに，前記画像形成部２１０は，前記感光体ドラム２の周囲に，該感光体ドラム２を所定の電位に帯電させる帯電器２２３，前記感光体ドラム２上に前記書込みユニット２２７により書き込まれた静電潜像にトナーを供給して顕像化する現像装置Ｘ，前記感光体ドラム２表面に形成されたトナー像を記録シート（用紙）に転写する転写器２２５，前記感光体ドラム２を除電する除電器２２９，前記感光体ドラム上の余分なトナーを回収するクリーニング器２２６等も備えている。この画像形成部２１０により画像が転写された記録シートは，その後，定着ユニット２１７に送られ画像が記録シートに定着される。
また，本複写機１は，前記画像形成部２１０に記録シートを供給する給紙部２７０を具備している。
【００１２】
次に，図２の断面図を用いて，現像装置Ｘの構成について説明する。
現像装置Ｘは，大きくは現像部１０とトナー補給部２０とそれらを制御する制御部４０とを備えている。
前記現像部１０は，静電潜像が形成され回転する感光体ドラム２に対向して回転する現像ローラ１２と，現像に用いられるトナー（現像剤）を収容する現像槽１１と，現像槽１１内のトナーを撹拌するスクリューローラ状の撹拌ローラ１３，１４，１５とを備えている。そして，前記現像ローラ１２が回転することによってトナーを現像槽１１から感光体ドラム２側へ搬送し，これにより感光体ドラム２上の静電潜像を現像する。
前記現像槽１１内のトナーは，前記現像ローラ１２と前記撹拌ローラ１３〜１５の回転により撹拌される。前記現像ローラ１２には，前記感光体ドラム２との電位差を設けるため，現像バイアス電圧が印加されている。
また，現像装置Ｘが備えるトナー補給部２０は，前記現像槽１１に補給されるトナー（現像剤）を収容するトナー補給槽２１と，その内部において回転することによりトナーを撹拌する撹拌部材２２と，前記トナー補給槽２１内のトナーを補給口２４を通じて前記現像槽１１内に補給するトナー補給ローラ２３とを具備している。このトナー補給ローラ２３は，表層がスポンジ等の弾性部材で形成されたローラである。
さらに，現像装置Ｘは，前記現像ローラ１２の表面に形成されるトナーに圧接され，そのトナーの層厚が既定の厚みで均一化するよう規制するドクターブレード１６を具備している。前記ドクターブレード１６は，前記現像ローラ１２の軸方向に伸びた部材（例えば，板状部材）であり，トナー帯電用の電圧が印加されるとともに，トナーの層厚を所定の厚みに規制するのに必要な力で付勢されてトナーに圧接される。これにより，トナーの層厚規制を行っている。
また，前記制御部４０は，ＣＰＵ及びこれにより実行されるプログラムを記憶するＲＯＭ，並びにその他周辺装置を備え，前記ＣＰＵが前記ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより後述する各処理を実行する。さらに，前記制御部４０は，当該制御部４０の処理に用いる各種パラメータや式（式の係数等）が記憶されるＥＥＰＲＯＭ等からなるデータ記憶部５０を備えている。
【００１３】
次に，図３及び図４のグラフを用いて，現像装置Ｘにおける現像条件と現像濃度との関係について説明する。
図３は，所定の実験条件下で現像に使用するトナー（トナー粒）の円形度（トナーの略楕円状の投影面の円形度）を変化させた場合に，目標現像濃度を確保（達成）するために必要な現像ローラ１２へのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ2）（以下，必要トナー付着量という）をグラフ化したものである。
ここで，目標現像濃度（ｌｏｇ(Ｉ1／Ｉ2)，Ｉ1：感光体ドラム２上の像への入射光の強度，Ｉ2：感光体ドラム２上の像からの反射光の強度）は１．３であり，実験条件は以下の通りである。
＜使用トナー（現像剤）＞
８．７μｍ径の非磁性１成分の粉砕トナー，結着樹脂はスチレンアクリル共重合体，カーボンブラックの１次粒子径３５ｎｍ（５ｗｔ％），ワックスはポリオレフィンワックス（ポリエチレン＋ポリプロピレン）（３．５ｗｔ％），帯電制御剤は５ｎｍ疎水性シリカ。
＜現像ローラ１２＞
φ２４，表層の材質は導電性ウレタンゴム，ローラ抵抗は１０8Ωｃｍ，表面粗さはＲａ＝２．９μｍ。
＜感光体ドラム２＞
φ３０，ＣＴＬ層厚は１７μｍ。
＜周速比（感光体ドラム２の周速度に対する現像ローラ１２の周速度の比＞
０．９
また，トナーの円形度（トナー粒の略楕円状の投影面の円形度）は，トナーを熱風処理することにより調整した。その際，複数のトナー粒のサンプルを撮像して得た画像について所定の画像処理を行い，その画像処理によって得られたトナーの投影面積Ｓとトナーの投影面の外周長Ｌとに基づいてトナー粒個々の円形度（＝４・π・Ｓ／Ｌ2 ）を計算し，その計算結果の平均値をそのトナーの円形度とした。
さらに，前記現像ローラ１２周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)は，前記ドクターブレード１６の前記現像ローラ１２に対する押圧力や前記ドクターブレード１６の前記現像ローラ１２上のトナーに対する当接角度等を調節することによって調整した。
【００１４】
図３のグラフからわかるように，トナーの円形度（横軸）と前記必要トナー付着量（縦軸）とは，線形の関係にある。
ここで，前記周速比が０．９の場合における前記必要トナー付着量をｍ0.9(mg/cm2)，使用するトナーの投影面の円形度（トナーの投影面の形状は略楕円状である）をｓｆとすると，図３のグラフは，次の（１ａ）式で表すことができる。
ｍ0.9 ＝ ａ・ｓｆ＋ｂ  …（１ａ）
但し，ｓｆは４・π・Ｓ／Ｌ2 (Ｓ:トナー（現像剤）の投影面積，Ｌ:トナーの投影面の外周長)の式より求まる円形度，ａ及びｂは定数であり，ａ＝−１２．３３，ｂ＝１２．５８である。
ここで，感光体ドラム２へのトナーの移行量は，前記周速比にほぼ比例するので，前記周速比を特定しない前記必要トナー付着量をｍ0(mg/cm2)，前記周速比をｋとすると，（１ａ）式は，次の（１ｂ）式に変形できる。
ｍ0・ｋ ＝ ａ・ｓｆ＋ｂ  …（１ｂ）
但し，ａ＝−１２．３３，ｂ＝１２．５８（定数）である。
ここで，前述した図３における実験条件は，現像濃度へ影響する設計条件（現像条件）としては，非磁性１成分のトナーを用いる一般的な現像装置の設計条件の範囲にあると考えられる。
このため，非磁性１成分トナーを用いる現像装置が，上記（１ｂ）式に相当する下記の（１ｃ）式を満たすものであれば，目標現像濃度を満足するものとなる（現像濃度１．３以上となる）。
ｍ・ｋ ≧ −１２．３３・ｓｆ＋１２．５８  …（１ｃ）
但し，ｍは現像ローラ周面に対する単位面積当たりのトナーの付着量(mg/cm2)，ｓｆは４・π・Ｓ／Ｌ2 (Ｓ:トナーの投影面積，Ｌ:トナーの投影面の外周長)の式により求まるトナーの投影面の円形度，ｋは像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比である。
【００１５】
ところで，トナーの投影面の円形度ｓｆを求めるためには，トナーの投影面積Ｓ及びトナーの投影面の外周長Ｌを測定する必要があり，それらを画像処理によって測定することは面倒である。これに対し，トナー（トナー粒）の投影面（略楕円状の投影形状）における長軸や短軸を測定することは比較的容易である。
図４は，楕円における長軸に対する短軸の長さ比（以下，楕円短軸比αという）と円形度ｓｆ（＝４・π・Ｓ／Ｌ2）との関係を表すグラフである。
図４のグラフからわかるように，前記楕円短軸比αと円形度ｓｆとの間には一定の対応関係があることがわかる。図４のグラフは，次の（Ａ）式で近似できる。
α ＝ １−[２・(１−ｓｆ)]1/2  …（Ａ）
この（Ａ）式を前述の（１ｂ）式，（１ｃ）式各々に適用することにより，ｓｆをαに置き換えると次の（２ｂ）式及び（２ｃ）式を導くことができる。
ｍ0・ｋ ＝ ａ・(１−(１−α)2／２)＋ｂ  …（２ｂ）
ｍ・ｋ ≧ −１２．３３・(１−(１−α)2／２)＋１２．５８  …（２ｃ）
但し，ｍは現像ローラ１２周面に対する単位面積当たりのトナーの付着量(mg/cm2)，ｍ0は前記必要付着量(mg/cm2)，αは使用トナーの投影形状における長軸に対する短軸の長さ比（前記楕円短軸比），ｋは前記周速比，ａ＝−１２．３３（定数），ｂ＝１２．５８（定数）である。
従って，非磁性１成分トナーを用いる現像装置が，前述の（１ｃ）式を満たす場合と同様に，上記（２ｃ）式を満たすものであれば，目標現像濃度を満足するものとなる（現像濃度１．３以上となる）。
【００１６】
一方，図２に示す実測データの関係は，前記円形度ｓｆを前記楕円短軸比αに置き換えた（前記（Ａ）式基づいてｓｆをαに換算した）場合に，前記楕円短軸比αを用いた次の（３ａ）式によっても高い精度で近似できることがわかった。
ｍ0.9 ＝ ｃ・α-3  …（３ａ）
但し，ｃ＝０．２７３（定数）である。
なお，（３ａ）式は近似結果であるので等号「＝」は，「≒」を含む概念であることはいうまでもない。また，近似計算を用いる場合，以下に示す式も同様である。
ここで，実測値に基づく前記（１ａ）式において，トナーの投影形状が円（長軸に対する短軸の長さ比が１（α＝１）である楕円であるともいえる）である場合，ｍ0.9≒０．２４８であり，上記定数ｃの値（＝０．２７３）は，その０．２４８に補正係数１．１を掛けた値にほぼ等しい値である。
上記（３ａ）式から，前述の（１ｂ）式と同様に，次の（３ｂ）式を導ける。
ｍ0・ｋ ＝ ｃ・α-3  …（３ｂ）
但し，ｃ＝０．２７３（定数），ｍ0(mg/cm2)は前記必要トナー付着量，αは使用トナーの投影形状における長軸に対する短軸の長さ比（前記楕円短軸比），ｋは前記周速比である。
従って，非磁性１成分トナーを用いる現像装置が，上記（３ｂ）式に相当する下記の（３ｃ）式を満たすものであれば，前述の（１ｃ）式を満たす場合と同様に，目標現像濃度を満足するものとなる（現像濃度１．３以上となる）。
ｍ・ｋ ≧ ０．２７３・α-3  …（３ｃ）
但し，ｍは現像ローラ周面に対する単位面積当たりのトナーの付着量(mg/cm2)，αは使用トナーの投影形状における前記楕円短軸比，ｋは像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比である。
【００１７】
（設計方法）
以上示した内容は，現像装置の設計方法にも活かすことができる。以下，現像装置の設計手順について説明する。
現像濃度への影響が大きい設計パラメータのうち，前述のトナーの形状（トナーの投影面の円形度ｓｆ若しくは前記楕円短軸比α），前記周速比ｋ及び前記トナー付着量ｍの各現像条件以外の設計パラメータが定められたある現像装置（以下，設計対象現像装置という）が与えられた場合，その設計対象現像装置における設計パラメータに応じて，前述の（１ｂ）式における定数ａ，ｂの値が変わり得る。
そこで，前記設計対象現像装置における現像条件を，以下の２段階のステップに従って設定する。
＜ステップ１＞
まず，前記設計対象現像装置（ある現像装置）について，前記トナー（現像剤）の付着量ｍ(mg/cm2)，前記現像ローラ１２の周速比ｋ及びトナーの投影面の円形度ｓｆの各現像条件（３つの現像条件）を設定して実際に現像を行い，これにより生成される像（感光体ドラム２上の像）について得られる現像濃度が，予め定められた目標現像濃度（例えば，１．３〜１．４程度）と等しくなるとき（ほぼ等しくなるときを含む）の前記３つの現像条件に基づいて，前記（１ｂ）式に相当する次の（１ｄ）式における定数ａ，ｂを設定する（第１の定数設定工程）。
ｍ・ｋ ＝  ａ・ｓｆ＋ｂ  …（１ｄ）
但し，ｓｆは４・π・Ｓ／Ｌ2 (Ｓ:トナーの投影面積，Ｌ:トナーの投影面の外周長)の式より求まる円形度，ａ及びｂは定数である。なお，この（１ｄ）式は，後述する（１ｅ）式の基礎となる式である。
ここで，（１ｄ）式は線形式であるので，前記目標現像濃度を確保できる前記３つの現像条件の設定パターンを，最低限２パターン得られれば，定数ａ，ｂを特定（設定）できる。もちろん，前記目標現像濃度を確保できる前記２つの現像条件の設定パターンを３パターン以上得た上で，最小自乗法等の近似計算により定数ａ，ｂを定めてもよい。
＜ステップ２＞
次に，ステップ１により定数ａ，ｂが設定された前記（１ｄ）式に基づく次の（１ｅ）式を満たすように，前記設計対象現像装置（ある現像装置）における前記３つの現像条件を設定する（第１の現像条件設定工程）。
ｍ・ｋ ≧  ａ・ｓｆ＋ｂ  …（１ｅ）
以上のような設計方法（設計手順）に従えば，前記目標現像濃度を確保できる前記３つの現像条件の設定パターンを，最低限２パターン得るだけで，与えられた前記設計対象現像装置については，（１ｅ）式を満たす限り，実験で得たパターン以外の前記３つの現像条件を設定する場合であっても，新たに実測して確認しなくても，目標現像濃度以上を確保できる。また，（１ｄ）式を満たせば，ほぼ目標濃度を確保できる。
また，前記３つの現像条件以外の設計条件が異なる前記設計対象現像装置についても，ごく数少ない実測データを採取するだけで，その実測データにより定数が設定された（１ｅ）式に基づいて，前記目標現像濃度を確保しつつ様々なパターンの前記３つの現像条件を容易に設定できる。
【００１８】
以上示した設計方法（手順）において，前記（１ｅ）式の代わりに，前記（２ｂ）式若しくは前記（３ｂ）式各々に基づく式を用いても，同様の作用効果が得られる。
即ち，まず，ステップ１において，前記設計対象現像装置（ある現像装置）について，前記トナー（現像剤）の付着量ｍ(mg/cm2)，前記現像ローラ１２の周速比ｋ及びトナーの略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比αの３つの現像条件を設定して実際に現像を行い，これにより生成される像（感光体ドラム２上の像）について得られる現像濃度が，予め定められた前記目標現像濃度とほぼ等しくなるときの前記３つの現像条件に基づいて，前記（２ｂ）式に相当する下記の（２ｄ）式における定数ａ，ｂを設定する（第２の定数設定工程），或いは前記（３ｂ）式に相当する下記の（３ｄ）式における定数ｃを設定する（第３の定数設定工程）。
ｍ・ｋ ＝  ａ・(１−(１−α)2／２)＋ｂ  …（２ｄ）
ｍ・ｋ ＝  ｃ・α-3  …（３ｄ）
なお，この（２ｄ）式及び（３ｄ）式は，後述する（２ｅ）式及び（３ｅ）式の基礎となる式である。
次に，ステップ１により定数ａ，ｂが設定された前記（２ｄ）式に基づく次の（２ｅ）式，或いは定数ｃが設定された前記（３ｄ）式に基づく次の（３ｅ）式を満たすように，前記設計対象現像装置（ある現像装置）における前記３つの現像条件を設定する（第２の現像条件設定工程，或いは第３の現像条件設定工程）という設計方法が考えられる。
ｍ・ｋ ≧  ａ・(１−(１−α)2／２)＋ｂ  …（２ｅ）
ｍ・ｋ ≧  ｃ・α-3  …（３ｅ）
ここで，前記（３ｅ）式を用いる場合，定数が１つであるため，最低限１つの実測データを採取すれば定数を特定（設定）でき，設計がより簡易になる。
【００１９】
（運転方法）
また，以上示した内容は，現像装置の運転方法にも活かすことができる。以下，現像装置の運転方法について説明する。
現像濃度への影響が大きい設計パラメータのうち，前述のトナーの形状（トナーの投影面の円形度ｓｆ若しくは前記楕円短軸比α），前記周速比ｋ及び前記トナー付着量ｍの各現像条件以外の運転パラメータが定められた現像装置（以下，運転対象現像装置という）について考える。
この運転対象現像装置については，さらに，実測データ等に基づいて前述の（１ｄ）式，（２ｄ）式或いは（３ｄ）式のいずれか１つについて前記目標現像濃度を満足する定数が予め定められ，その定数が設定された式或いはその式に基づく前述の（１ｅ）式，（２ｅ）式或いは（３ｅ）式のいずれかが前記制御部４０の記憶部５０に予め記憶されているものとする。
この場合，例えば，前記（１ｅ）式（若しくは（１ｄ）式）を満たすよう，現像ローラ１２周面に対する単位面積当たりのトナーの付着量ｍ(mg/cm2)，感光体ドラム２（像担持体）の周速に対する現像ローラ１２の周速の比ｋ（前記周速比）及び使用するトナーの投影面の円形度ｓｆの３つの現像条件を設定する運転方法が考えられる。
その他，前記（２ｅ）式（若しくは（２ｄ）式）或いは前記（３ｅ）式（若しくは（３ｅ）式）を満たすよう，現像ローラ１２周面に対する単位面積当たりのトナーの付着量ｍ(mg/cm2)，感光体ドラム２（像担持体）の周速に対する現像ローラ１２の周速の比ｋ（前記周速比）及び使用するトナーの略楕円状の投影形状における長軸に対する短軸の長さ比α（前記楕円短軸比）の３つの現像条件を設定する運転方法も考えられる。
【００２０】
ここで，トナーの形状（前記円形度ｓｆ若しくは前記楕円短軸比α）自体は，現像装置において自動制御することはできないが，その情報は外部から入力し得る。
例えば，前記トナー補給槽２１が現像装置Ｘに対して着脱可能なカセット方式のトナー補給カセットである場合に，そのトナー補給カセットにトナーの形状情報が記憶されたＩＣチップを設けるとともに，現像措置Ｘ本体側には，そのＩＣチップの記憶情報を読み取るＩＣチップ情報読取手段を設けることが考えられる。そして，前記ＩＣチップ情報読取手段により読み取られたトナーの形状情報（前記円形度ｓｆ若しくは前記楕円短軸比αを特定するための情報）が，前記制御部４０に取り込まれるようにする。
また，前記現像ローラ１２周面に対する単位面積当たりの現像剤の付着量ｍ(mg/cm2)については，前記ドクターブレード１６の前記現像ローラ１２に対する押圧力を調節可能とするブレード押圧力調節機構や，前記ドクターブレード１６の前記現像ローラ１２上のトナーに対する当接角度を調節可能とするブレード当接角調節機構等を設け，その調節機構による調節量の一方又は両方を前記制御部４０により制御可能に構成することが考えられる。
この場合，前記ドクターブレード１６の前記現像ローラ１２に対する押圧力或いはトナーに対する当接角度と，前記トナー付着量ｍとの関係式や対応テーブルを予め実測により求めて前記制御部４０の記憶部５０に記憶させておく。
さらに，前記周速比ｋについては，前記制御部４０により，前記現像ローラ１２の駆動モータに対する電力調節等によって制御可能としておくことが考えられる。
【００２１】
そして，例えば，前記制御部４０により，前記ＩＣチップから読み取られた情報から，使用トナーについての前記円形度ｓｆ若しくは前記楕円短軸比αを特定し，そのｓｆ若しくはαを予め記憶した（１ｄ）式，（２ｄ）式若しくは（３ｄ）式，又は（１ｅ）式，（２ｅ）式若しくは（３ｅ）式（定数を設定済みの式）に適用することにより，その式を満たすように，前記ドクターブレードの押圧力や当接角度を設定する（即ち，トナーの付着量ｍ(mg/cm2)を設定する）とともに，前記現像ローラ１２の回転速度（即ち，前記周速比ｋ）を設定することが考えられる。
ここで，１つのｓｆ若しくはαに対して，トナー付着量ｍと周速比ｋとの設定パターンは複数考えられるので，例えば，トナー付着量ｍと周速比ｋとの一方を優先的に制御し，その一方が予め定められた調節限度を超える場合に他方を制御するといった制御方法が考えられる。或いは，（１ｄ）式，（２ｄ）式或いは（３ｄ）式等（定数を設定済みの式）自体を記憶しておくのではなく，それらの式を満たすように，トナーの形状（ｓｆ若しくはα）ごとに設定すべきトナー付着量ｍ（或いは，ドクターブレードの制御量）と周速比ｋ（或いは前記現像ローラ１２の制御量）とを対応付けた制御テーブルを予め記憶しておき，その制御テーブルに従って制御することも考えられる。
また，他の何らかの目的で前記周速比ｋが制御対象（調節対象）となっている場合に，前記周速比ｋが変更された際に，前記（１ｄ）式，（２ｄ）式或いは（３ｄ）式等（定数を設定済みの式）を満たすよう，前記トナー付着量ｍ（即ち，ドクターブレード１６）を制御すること等も考えられる。
以上のような運転方法により，目標現像濃度を確保しつつ，状況に応じて容易に前記３つの現像条件を調節することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は，電子写真方式の画像形成に用いられる現像装置やその設計，運転への利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置Ｘを具備する画像形成装置１の構成を表す断面図。
【図２】現像装置Ｘの構成を表す断面図。
【図３】現像装置Ｘに用いるトナーの円形度と目標現像濃度確保に必要な現像ローラへのトナー付着量との関係を表すグラフ。
【図４】楕円における長軸に対する短軸の長さ比と円形度との関係を表すグラフ。
【符号の説明】
【００２４】
Ｘ…現像装置
１…画像形成装置
２…感光体ドラム（像担持体）
１０…現像部
１１…現像槽
１２…現像ローラ
１３，１４，１５…撹拌ローラ
１６…ドクターブレード
２０…トナー補給部
２１…トナー補給槽
２２…撹拌部材
２３…トナー補給ローラ
２４…補給口
１１０…原稿読取部
２１０…画像形成部
２７０…給紙部
【図１】
2006171231.tif 000003
【図２】
2006171231.tif 000004
【図３】
2006171231.tif 000005
【図４】
2006171231.tif 000006