(57)【要約】【課題】一成分現像装置で小粒径トナーを使用した場合でも全ベタ画像を適切な濃度で且つ均一に形成することができるようにする。【解決手段】感光体（１）と、感光体（１）にトナー（Ｔ）を付与する現像ローラ（２１）と、現像ローラ（２１）にトナー（Ｔ）を供給するトナー供給ローラ（２２）と、現像ローラ（２１）に当接して現像ローラ（２１）上のトナー層を薄層化するトナー層規制部材（２３）と、を備える画像形成装置のトナー付着量調整方法であって、感光体（１）上に全ベタ画像を形成した後の現像ローラ（２１）の表面がトナー供給ローラ（２２）下とトナー層規制部材（２３）下を１回通過した後に現像ローラ（２１）上に形成されるトナー層、の単位面積あたりの付着量をＭ１、感光体（１）上に形成される全ベタ画像の単位面積あたりの目標付着量をＭ２、感光体（１）の線速度に対する現像ローラ（２１）の線速度の比をηとしたとき、Ｍ１＞Ｍ２／η、となるようにされている。【選択図】図２
2009265211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される感光体と、
静電潜像が形成された感光体にトナーを付与する現像ローラと、
現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラと、
現像ローラに当接して現像ローラ上のトナー層を薄層化するトナー層規制部材と、
を備える画像形成装置のトナー付着量調整方法であって、
感光体上に全ベタ画像を形成した後の現像ローラ表面がトナー供給ローラ下とトナー層規制部材下を１回通過した後に現像ローラ上に形成されるトナー層、の単位面積あたりの付着量をＭ１、
感光体上に形成される全ベタ画像の単位面積あたりの目標付着量をＭ２、
感光体の線速度に対する現像ローラの線速度の比をηとしたとき、
Ｍ１  ＞  Ｍ２／η  ・・・式（１）
となるようにされている
ことを特徴とする画像形成装置のトナー付着量調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置のトナー付着量調整方法であって
前記トナー層規制部材は金属製の平板を折り曲げた形状にされ、
該折り曲げ部分は現像ローラに当接し、
トナー層規制部材の現像ローラ径方向に沿った断面における前記折り曲げ部分の曲げ角度θを調整して、式（１）を満たすようにした
ことを特徴とする画像形成装置のトナー付着量調整方法。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置のトナー付着量調整方法であって
前記現像ローラの表面粗さを調整して式（１）を満たすようにした
ことを特徴とする画像形成装置のトナー付着量調整方法。
【請求項４】
請求項１に記載の画像形成装置のトナー付着量調整方法であって
前記トナー層規制部材は金属製の平板を折り曲げた形状にされ、
該折り曲げ部分は現像ローラに当接し、
トナー層規制部材の現像ローラ径方向に沿った断面における前記折り曲げ部分の曲率半径Ｒを調整して、式（１）を満たすようにした
ことを特徴とする画像形成装置のトナー付着量調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置のトナー付着量調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非磁性一成分トナーを現像ローラから感光体表面に供給するための非磁性一成分現像装置を用いた画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。近年、画像形成装置の分野では、装置の小型化、低コスト化及び高画質化の要求が強まっており、そのためにトナーの小粒径化が進められている。トナーを小粒径化する方法としては、重合法と粉砕法が知られている（例えば、特許文献２参照）。現在、小粒径トナーを得る方法として重合法が主流であるが、粉砕法でも平均粒径６μｍ以下の小粒径トナーを得ることができ、実用化されている。小粒径トナーを一成分現像装置で使用する場合、感光体上に所定のトナー量を付着させるために、現像ローラによるトナーの搬送性を良くする必要がある。
【０００３】
特に、感光体と現像ローラとが当接・近接する現像ニップにおいて感光体上に全ベタ画像を形成した後は、現像ローラ上にはトナー層が殆ど残っていないので、この状態からトナー供給ローラ下とトナー層規制部材下を１回のみ通過して形成された現像ローラ上のトナー量は、白紙やハーフトーン画像出力後のトナー量より少なくなり易い。この問題は、小粒径トナーを用いたときに発生し易い。全ベタ画像出力後の現像ローラ上のトナー量と、白紙やハーフトーン画像出力後の現像ローラ上のトナー量との差が大きいと、例えば全ベタ画像出力後に画像濃度が相対的に薄くなるという不具合が発生する。また、全ベタ画像出力後と白紙出力後とで現像ローラ上のトナー付着量の差が大きいと、ベタ画像出力直後にハーフトーン画像があるような場合、画像濃度に差が出て残像が発生するという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３１６１４９号公報
【特許文献２】特開平７−２１９２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、一成分現像装置で小粒径トナーを使用した場合でも全ベタ画像を所望の濃度で均一に形成することができる画像形成装置のトナー付着量調整方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置のトナー付着量調整方法は、静電潜像が形成される感光体と、静電潜像が形成された感光体にトナーを付与する現像ローラと、現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラと、現像ローラに当接して現像ローラ上のトナー層を薄層化するトナー層規制部材と、を備える画像形成装置であって、感光体上に全ベタ画像を形成した後の現像ローラ表面がトナー供給ローラ下とトナー層規制部材下を１回通過した後に現像ローラ上に形成されるトナー層、の単位面積あたりの付着量をＭ１、感光体上に形成される全ベタ画像の単位面積あたりの目標付着量をＭ２、感光体の線速度に対する現像ローラの線速度の比をηとしたとき、Ｍ１  ＞  Ｍ２／η  ・・・式（１）  となるようにされていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の画像形成装置のトナー付着量調整方法は、前記トナー層規制部材は金属製の平板を折り曲げた形状にされ、該折り曲げ部分は現像ローラに当接し、トナー層規制部材の現像ローラ径方向に沿った断面における前記折り曲げ部分の曲げ角度θを調整して、式（１）を満たすようにしたことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置のトナー付着量調整方法は、さらに、前記現像ローラの表面粗さを調整して式（１）を満たすようにしたことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置のトナー付着量調整方法は、さらに、前記トナー層規制部材は金属製の平板を折り曲げた形状にされ、該折り曲げ部分は現像ローラに当接し、トナー層規制部材の現像ローラ径方向に沿った断面における前記折り曲げ部分の曲率半径Ｒを調整して、式（１）を満たすようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記解決する手段としての画像形成装置のトナー付着量調整方法では、以下の効果を奏する。
請求項１に記載の画像形成装置のトナー付着量調整方法では、Ｍ１  ＞  Ｍ２／ηの関係を満たすようにしたので、この条件式を満たすようにすれば、全ベタ画像を均一に形成することができる。この条件式を用いれば、一成分現像装置で平均粒径が６μｍ以下の小粒径トナーを使用した場合でも全ベタ画像を適切な濃度で且つ均一に形成することができる。
請求項２に記載の画像形成装置のトナー付着量調整方法では、トナー層規制部材が金属製の平板からなり、現像ローラに当接させるために折り曲げ形状にされ、トナー層規制部材の現像ローラ径方向に沿った断面における折り曲げ部分の曲げ角度θを調整して、式（１）を満たすようにした。この調整方法では、曲げ角度θの変更によって現像ローラへのトナー付着量を調整し、全ベタ画像を適切な濃度で且つ均一に形成することができる。
【０００９】
請求項３に記載の画像形成装置のトナー付着量調整方法では、現像ローラの表面粗さを変更して式（１）を満たすようにした。この調整方法では、現像ローラの表面粗さの変更によって現像ローラへのトナー付着量を調整し、全ベタ画像を適切な濃度で且つ均一に形成することができる。
請求項４に記載の画像形成装置のトナー付着量調整方法では、トナー層規制部材は金属製の平板からなり、現像ローラに当接させるために折り曲げた形状にされ、トナー層規制部材の現像ローラ径方向に沿った断面における折り曲げ部分の曲率半径Ｒを変更して、式（１）を満たすようにした。この調整では、折り曲げ部分の曲率半径Ｒの変更によって現像ローラへのトナー付着量が変化するので、全ベタ画像を適切な濃度で且つ均一に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１１】
図１は、本発明の画像形成装置のトナー付着量調整方法に用いる画像形成装置の一実施形態を示している。この画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）と、この感光体（１）にトナーを供給する現像装置（２）と、を備えている。現像装置（２）は、感光体（１）に当接して感光体（１）上に形成されている静電潜像に、平均粒径６μｍ以下の小粒径トナーを供給して可視化せしめる弾性体からなる現像ローラ（２１）と、トナーを現像ローラ（２１）に供給するトナー供給ローラ（２２）と、現像ローラ（２１）に当接して現像ローラ（２１）上のトナー層を薄層とするトナー層規制部材（２３）と、を備えている。また、画像形成装置は、中間転写ベルト（３）にトナー像を転写した後に感光体（１）上に残存するトナーを除去するためのクリーニング装置（４）を備えている。さらに、画像形成装置は、不図示の帯電装置や露光装置などを備えている。
【００１２】
図１に示す画像形成装置を作動させて印刷を開始すると、感光体（１）は回転し、先ず、帯電装置によって感光体表面が一様に帯電させられる。次いで、書込光学系を有する露光装置から光学像が照射され、感光体（１）上に静電潜像が形成される。この静電潜像には現像装置（２）によりトナーが付与され、トナー像が形成される。次いで、このトナー像は、感光体（１）と中間転写ベルト（３）との一次転写ニップ部に送られ、中間転写ベルト（３）にトナー像が転写される。中間転写ベルト（３）には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）用の感光体（１）からトナー像が転写され、４色トナー像が形成される。この４色トナー像は二次転写ローラ（５）が設けられた二次転写ニップ部に搬送され、転写紙（Ｐ）に転写される。転写紙（Ｐ）上の４色トナー像は定着装置（６）によって加圧及び加熱され、転写紙（Ｐ）に定着する。
【００１３】
図２は、現像装置（２）の詳細を示している。この現像装置（２）には、非磁性一成分トナーが収容されており、現像装置（２）の下部に配置されている発泡体からなるトナー供給ローラ（２２）にトナーが供給される。トナー供給ローラ（２２）と現像ローラ（２１）は図中、矢印方向に所定の線速度比で回転し、トナー供給ローラ（２２）から現像ローラ（２１）にトナーが供給される。現像ローラ（２１）は弾性を有し、粗い粒子を表層に固着させたりローラ表層自体を粗くしたりすることによりローラ表面を粗くしてトナーの搬送性を確保する。
【００１４】
現像ローラ（２１）に付着したトナーは、トナー層規制部材（２３）と現像ローラ（２１）とのブレードニップ部で摩擦帯電してマイナス極性になる。なお、トナー層規制部材（２３）としては、いわゆるドクターブレードが用いられている。より具体的には、金属製の平板を折り曲げた形状にされ、該折り曲げ部分は現像ローラ（２１）に当接される。
そして、ブレードニップ部より回転方向下流側の現像ローラ（２１）上には必要量のトナー層が形成される。ブレードニップ部より回転方向上流側の現像ローラ（２１）上には、必要な量より多いトナーが付着しているので、付着したトナーの全てがブレードニップ部を通過するわけではない。一部のトナーはトナー層規制部材（２３）によって遮られてトナー供給ローラ（２２）側に戻ろうとする。そのため、トナー層規制部材（２３）と現像ローラ（２１）とのブレードニップ部にはトナー溜まりが形成され、トナーの重みがブレードニップ部へ向けて働き、トナーの循環性が低下する。そこで、本実施形態では、循環性を確保するためにトナー層規制部材（２３）の現像ローラ回転方向下流側の面にトナー溜まりによる圧力を解消するために圧逃がし板（２４）が設けられている。
現像ローラ（２１）は、感光体（１）に接触して感光体（１）の線速度に対して所定の線速度比（現像ローラの線速度／感光体の線速度）ηで回転し、感光体（１）にトナーを供給する。
【００１５】
図３は、静電潜像の電位と現像バイアスとの差、すなわち現像ポテンシャル、をあるユニット条件の下、変化させたときの感光体上の単位面積あたりのトナー付着量を示している。現像ポテンシャルに対して感光体上のトナー付着量は直線的に増加するが、ある程度以上のポテンシャルでは飽和する。図では、概ね２００Ｖ以上で飽和している。この飽和値は、現像ローラ上の単位面積あたりのトナー付着量をＭ１、感光体の線速度に対する現像ローラの線速度の比をηとすると現像効率が１００％であれば、η×Ｍ１となる。
感光体上の目標付着量Ｍ２は、定着装置や転写装置などのシステム及びトナーの粒径や着色度などを考慮して、転写紙上のベタ画像の目標濃度を満足できる量とする。
【００１６】
次に、図４及び図５を用いて全ベタ画像出力時と白紙出力時の現像ローラ（２１）上に形成されるトナー層について説明する。全ベタ画像出力中では現像ローラ（２１）上のトナー層は、図４に示すように感光体（１）と現像ローラ（２１）とのニップ部においてほぼ１００％感光体（１）に移動する。図４中、斜線の部分がトナー層であり、実際には非常に薄い層であるが、図４では分かり易いように模式的に厚い層で示している。矢印で示したＢの位置にトナーは殆ど残っていないので、矢印で示したＡの位置のトナー層はトナー供給ローラ（２２）から供給されて１回だけトナー層規制部材（２３）を通過したトナーとなる。そして、トナーが小粒径化して現像ローラ（２１）による搬送性が低くなってくると全ベタ画像出力時の現像ローラ（２１）上のトナー付着量は低下する傾向がある。
それに対し、白紙出力時に現像ローラ（２１）が回転しているときは図５に示すように、Ｂの位置ではトナーが付着したままであり、再度、トナー層規制部材（２３）を通過するので、トナーを小粒径化しても現像ローラ（２１）上に付着するトナー量が低下する傾向は少ない。
【００１７】
図６は、平均粒径５．３μｍのトナーＡと平均粒径９μｍのトナーＢとを同じ条件の現像装置に入れて、現像ローラの表面粗さＲａを変えて現像ローラ上のトナー付着量を測定した結果を示している。
表面粗さを大きくすると現像ローラ上のトナー付着量は増加し、平均粒径９μｍのトナーでは白紙出力後と全ベタ画像出力後の現像ローラ上のトナー付着量の差（白三角印と白丸印との間隔）は小さくなっている。しかし、平均粒径５．３μｍのトナーでは、表面粗さを大きくすると、Ｒａが１以上では、全ベタ画像出力後の現像ローラ上のトナー付着量が飽和している。これは、全ベタ画像出力後の現像ローラ上のトナー層が、トナー供給ローラとトナー層規制部材とのニップ部を１回だけ通過して形成されたトナー層であり、トナーが小粒径になると現像ローラによる搬送性が低くなるためである。また、白紙出力後と全ベタ画像出力後の現像ローラ上のトナー付着量の差（黒三角印と黒丸印との間隔）は大きくなっている。この差が大きくなると、画像濃度の差が大きくなり、形成される画像にムラが発生する。
【００１８】
このように小粒径トナーでは、表面粗さに対する白紙出力後と全ベタ画像出力後の現像ローラ上のトナー付着量が異なってくる傾向があるため、目標画像濃度を達成するための現像ローラ上のトナー付着量を設定するユニット条件を白紙出力後だけで決定すると、全ベタ出力時の現像ローラ２回転目からの画像濃度が薄くなる問題が発生する。このため、感光体上に全ベタ画像を形成した後、現像ローラ表面がトナー供給ローラとトナー層規制部材を１回だけ通過して形成された現像ローラ上のトナー層の単位面積あたりの付着量をＭ１、感光体上に形成される全ベタ画像の目標付着量をＭ２、感光体に対する現像ローラの線速度比をηとしたときに
Ｍ１  ＞  Ｍ２／η                                        ・・・式（１）
となるように条件を設定する。
この条件式を満たすようにすれば、１回転目の現像ローラで搬送されるトナー量が感光体に必要とされるトナー量より少ないので、トナーの搬送量が不足することがない。そのため、上記式を満足すれば、平均粒径５．３μｍの場合でも平均粒径９μｍと同様に、現像ローラの表面粗さＲａを大きくすれば、白紙出力後と全ベタ画像出力後とで画像濃度の差が発生しない。すなわち、全ベタ画像を所望の濃度で均一に（ムラなく）形成することができる。より具体的には、この条件式を用いれば、一成分現像装置で平均粒径が６μｍ以下の小粒径トナーを使用した場合でも全ベタ画像を所望の濃度で均一に形成することができる。
【００１９】
図７は、平均粒径５．３μｍの粉砕トナーを現像装置に入れてユニット条件を制御因子として実験を行ったときの、全ベタ画像出力後の現像ローラ上のトナー付着量の結果を示している。この実験の制御因子には、現像ローラ上のトナー付着量に寄与があることが分かっている現像ローラの表面粗さとトナー層規制部材（２３）の曲げ部分（図８参照）の曲率半径は入っていない。図に示すように８つの実験条件で実験を行った。そのうちの１つは、トナー層規制部材のブレード部の曲げ角度である（条件３）。残りの条件（条件１、２、４〜８）の具体的な制御因子については説明しない。
この図を見て分かるように、ブレード部の曲げ角度を変化させて３種類の曲げ角度で実験を行った場合のグラフは、他の条件のグラフに比べて大きく傾いており、ブレード部の曲げ角度の影響が大きいことが分かる。このグラフは曲げ角度を大きくするに連れてトナー付着量が多くなる。このように、全ベタ画像出力後の現像ローラ上のトナー付着量はブレード曲げ角度により制御することができるので、式（１）の単位面積あたりのトナー付着量Ｍ１を予め所定の値に定めても、曲げ角度θ（図８記載）を調整することにより、この予め定めた所定量のトナーを現像ローラに付着させることができる。
粉砕トナーでは、小粒径トナーでもブレード曲げ角度により全ベタ画像出力後の現像ローラ上のトナー量を制御することができる。
【００２０】
次に、平均粒径５．３μｍ、平均円形度０．９６の重合トナーを用いて、同様に実験を行ったときの結果を示す。ここで平均円形度は、（投影面積の等しい相当円の周囲長／個々のトナーの周囲長)の値で定義される円形度の平均値であり、平均円形度１．０は投影面が完全円形の形状であり、円形度の値が小さい程、球形でなくなる。図９から分かるように、球形に近いトナー（図中、現像ローラ表面粗さＲａ以外）では、水平に近いグラフになり、全ベタ画像出力後の現像ローラ上のトナー付着量を制御することができない。しかし、現像ローラの表面粗さＲａを変更した場合には、グラフは大きく傾いている。そのため、現像ローラ上のトナー付着量を容易に制御することができる。
【００２１】
このように、球形に近い小粒径トナーでも現像ローラの表面粗さにより現像ローラ上のトナー付着量を制御することができるが、表面粗さを大きくし過ぎると表面粗さの影響によりハーフーン画像の粒状性等を低下させる可能性がある。これを回避するために、ブレード曲げＲをパラメータとして変化させてもよい。ブレード曲げＲは、現像ローラ表面粗さＲａより寄与は小さいが、ブレード曲げ部の曲率半径を大きくすることにより全ベタ画像出力後の現像ローラ上のトナー付着量を増加させることができる。
このように全ベタ画像出力後の現像ローラ上のトナー付着量はブレード曲げ部の曲率半径により制御することができるので、式（１）の単位面積あたりのトナー付着量Ｍ１を予め所定の値に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の画像形成装置のトナー付着量調整方法に用いる画像形成装置の一実施形態を示す説明図である。
【図２】図２は、図１の現像装置の詳細を示す説明図である。
【図３】図３は、現像ポテンシャルを変化させたときの感光体表面の単位面積あたりのトナー付着量を示す説明図である。
【図４】図４は、全ベタ画像出力時の現像ローラ上に形成されるトナー層を示す説明図である。
【図５】図５は、白紙出力時の現像ローラ上に形成されるトナー層を示す説明図である。
【図６】図６は、感光体上のトナー付着量と現像ローラ表面粗さとの関係を示す説明図である。
【図７】図７は、全ベタ画像出力後の現像ローラ上のトナー付着量の結果を示す説明図である。
【図８】図８は、曲げ部が形成されたトナー層規制部材を示す説明図である。
【図９】図９は、感光体上のトナー付着量と各種パラメータとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  感光体
２  現像装置
２１  現像ローラ
２２  トナー供給ローラ
２３  トナー層規制部材
２４  圧逃がし板
３  中間転写ベルト
４  クリーニング装置
５  二次転写ローラ
６  定着装置
Ｐ  転写紙
Ｔ  トナー
【図１】
2009265211.tif 000003
【図２】
2009265211.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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