JP2009288357A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印字データの印字ドット密度が高い場合でも、スループットを低下させることなく、印字濃度の濃淡の発生を防止して、印字濃度を常に一定に保つこと。
【解決手段】静電潜像を担持する像担持体７と、当該像担持体に形成された静電潜像に現像剤を現像する現像剤担持体４と、当該現像剤担持体に前記現像剤を供給する現像剤供給手段３とを具備し、前記現像剤担持体４から前記像担持体７へ前記現像剤が現像される単位面積当たりの最大重量を、前記現像剤担持体４上の前記現像剤の単位面積当たりの重量で割った値が０．６０を超えないこと。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子写真プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、一般に電子写真プリンタにおける電子写真法は以下の各工程からなる。即ち、感光ドラムの光導電性絶縁層を一様に帯電させる帯電工程と、次いでその層を露光させ、その露光された部分上の電荷を消滅させることにより感光ドラムに静電潜像を形成する露光工程と、現像ローラから感光ドラムに少なくとも着色剤を含む現像剤（トナー）を付着させることによって可視化させる現像工程と、得られた可視像を用紙に転写させる転写工程と、加熱と圧力により用紙に可視像を定着させる定着工程である。

ここで、特開平６−８７２３６号公報（特許文献１）には、ページプリンタにおける一定の濃度印字を実現するために、印字ドット密度に応じて現像ローラの回転速度を変えることにより、感光ドラム上へのトナー供給量を調整することが開示されている。上記文献によれば、印字ドット密度が高い画像を形成する場合、現像ローラが供給するトナーが一定量であると、供給されたトナーは不足ぎみとなり、印字濃度が薄くなる。そのため、上記特許文献１では、印字データの印字ドット密度に対応して、適宜に現像ローラの回転速度を変えることにより、トナー供給量を調整するものである。
特開平６−８７２３６号公報

しかしながら、上記特許文献１では、印字データの印字ドット密度が高い場合には、現像ローラの回転速度を遅くするように制御するため、確かにトナー供給量は調整されることになるが、これではスループットが低下するという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、印字データの印字ドット密度が高い場合でも、スループットを低下させることなく、印字濃度の濃淡の発生を防止して、印字濃度を常に一定に保つことにある。

前記課題を解決するために、特許請求の範囲の請求項１記載の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、当該像担持体に形成された静電潜像に現像剤を現像する現像剤担持体と、当該現像剤担持体に前記現像剤を供給する現像剤供給手段とを具備し、前記現像剤担持体から前記像担持体へ前記現像剤が現像される単位面積当たりの最大重量を、前記現像剤担持体上の前記現像剤の単位面積当たりの重量で割った値が０．６０を超えないことを特徴とする画像形成装置である。

同じく前記課題を解決するために、特許請求の範囲の請求項８記載の発明は、像担持体上に静電潜像を担持する静電潜像形成工程と、現像剤供給手段から現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給工程と、前記現像剤担持体から前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を現像する現像工程とを含み、前記現像工程は、前記現像剤担持体から前記像担持体へ前記現像剤が現像される単位面積当たりの最大重量を、前記現像剤担持体上の前記現像剤の単位面積当たりの重量で割った値が０．６０を超えない工程を含むことを特徴とする画像形成方法である。

本発明によれば、印字データの印字ドット密度が高い場合、スループットを低下させることなく、印字濃度の濃淡の発生を防止して、印字濃度を常に一定に保つことができる。

（第１の実施の形態）
図２は本発明に関する画像形成装置（以下、プリンタ１という）の概略構成図である。同図において、２は４種の現像装置であり、ブラックトナー用、イエロートナー用、マゼンタトナー用、シアントナー用の現像装置２からなる。これらはいずれも使用される現像剤を除いては同じ構造である。Ｐは印刷用媒体の記録紙、１５は記録紙搬送ローラ、１６は転写ベルト、１７は転写ローラ、１８ａ及び１８ｂは前記転写ベルト１６を回転駆動するためのアイドルローラ及びドライブローラ、１９ａ及び１９ｂは可動式の記録紙走行ガイドである。４１は転写ベルトクリーニングブレード、４２は廃棄現像剤タンク、４３は記録紙カセットである。Ｂは定着装置であり、印刷用媒体に現像剤を熱と圧力で定着させる。

図１は現像装置２の簡略図である。同図に示す様に電子写真方式のプリンタ１の現像装置２は、現像剤担持体である現像ローラ４、現像剤供給部材であるスポンジローラ３、薄層形成手段である現像ブレード５、表層に静電潜像を形成する感光ドラム７、感光ドラム７に静電潜像を形成する為の露光を行うＬＥＤヘッド６、感光ドラム７を帯電させる帯電ローラ９、転写せずに残ったトナーＴを感光ドラム７上から掻き取る為のクリーニングブレード１０よりなる。スポンジローラ３の周りにはトナーカートリッジ１３から落下した現像剤であるトナーＴがある。また、感光ドラム７は現像ローラ４、帯電ローラ９及びクリーニングブレード１０と接触し、更に現像ローラ４はスポンジローラ３及び現像ブレード５と接触している。

現像ローラ４は表面にニッケルめっきを施した鋼を芯とし、芯金の周囲にウレタンゴムで形成される弾性層と、弾性層の表面に形成されるイソシアネートによる表面層を備え、その外径はφ１９．６ｍｍである。製造時の一工程である研磨の際に、研磨する側のやすりの目を変えることにより、４種類の現像ローラを作成した。即ち、表面粗さ（十点平均粗さ）Ｒｚ＝２μｍの現像ローラを現像ローラα、Ｒｚ＝５μｍの現像ローラを現像ローラβ、Ｒｚ＝１０μｍの現像ローラを現像ローラγ、Ｒｚ＝１５μｍの現像ローラを現像ローラδとする。ここで、表面粗さＲｚは、ＳＥＦ３５００Ｋ（小坂研究所製）を用いて、ローラの中央部と両端部の３ヶ所を周方向に、触針先端半径：２μｍ、触針圧：０．７ｍＮ、測定長：２．５ｍｍ、触針測定速度：０．１ｍｍ／Ｓ、カットオフ：２．５ｍｍで測定し、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準じて３ヶ所の平均値を求めた。

スポンジローラ３は芯金の周囲にセル目の径が３００〜５００μｍであるシリコーン発泡ゴムを備え、その外径は中央がφ１５．５ｍｍ、端部がφ１４．８ｍｍである。現像ブレード５は０．０８ｍｍの厚みのステンレス（ＳＵＳ３０４Ｂ−ＴＡ）板を曲げＲ０．２７５ｍｍで折り曲げたものを２枚重ねて、図１に示す様に現像ローラ４の回転方向から見て折り曲げた短辺が上流側に、長辺を下流側になる様に、かつ、ある程度の線圧（４０〜７０ｇｆ／ｃｍ程度）をもって撓む様に現像ローラ４に接触させた。感光ドラム７はアルミニウムの素管に有機化合物による感光層が形成されており、その外径はφ２９．９５ｍｍである。

各ローラ及びドラムにはそれぞれ駆動を伝える為のギヤが圧入その他の方法で固定されている。これらは、図１には図示していないが、感光ドラム７に固定されたドラムギヤと、現像ローラ４に固定された現像ギヤと、スポンジローラ３に固定されたスポンジギヤと、帯電ローラ９に固定されたチャージギヤと、現像ギヤとスポンジギヤ間に設置されたアイドルギヤである。なお、これらのギヤ配列とその径により、現像ローラ４の印刷上のピッチ（以下、これをＤＶピッチという）は４７．５ｍｍであった。

図３は第１の実施の形態の構成のブロック図である。前記図１との共通構成部分には同一の符号を用いて示している。プリンタ１は、外部のパソコン５０との接続手段であるインターフェース（Ｉ／Ｆ）２６と、プリンタ制御部２７と、画像データを展開するメモリ２５を有する。更に、プリンタ１は、画像密度計測手段であるドットカウンタ２８と、ＬＥＤヘッド６を制御する露光制御部２９と、電源制御部３０を有し、これらドットカウンタ２８と、露光制御部２９と、電源制御部３０は前記プリンタ制御部２７により制御される。

更に、プリンタ１は、現像ローラ４に印加する電圧（以下、現像電圧又はＤＢという）を出力する現像電源１１と、スポンジローラ３に印加する電圧（以下、スポンジ電圧又はＳＢという）を出力する現像剤供給電源１２とを有し、当該現像電源１１と、現像剤供給電源１２は前記電源制御部３０により制御される。スポンジ電圧は現像電圧との差で管理されており、その差の絶対値、即ち｜ＳＢ−ＤＢ｜を以後ＤＳで表す。また、帯電ローラ９にも電源が接続されているがここでは図示しない。なお、ここで言うプリンタ１側の電源とはごく一般的に電子写真プリンタの高圧電源として用いられるもののことである。

次に、以下に述べる方法（乳化重合法）でトナーを作製した。即ち、水溶媒中で、スチレン、アクリル酸、メチルメタクリル酸より、スチレンアクリル共重合樹脂を得て一次粒子とする。また、着色剤としては、ブラックにはカーボンブラック、イエローにはピグメントイエロー７４、マゼンタにはピグメントレッド２３８、シアンにはピグメントブルー１５：３を用いる。更に、ワックスとしては、高脂肪酸エステル系ワックスとしてステアリン酸ステアリルを用いる。

これらを混合・凝集し、トナー粒子（以下、ベーストナーという）を得た。このベーストナー１００重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジルＲ−９７２」（日本アエロジル社製）０．７重量部と、粒径１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下のコロイダルシリカ１．０重量部と、導電性微粉末として酸化チタン０．１０重量部を加えてヘンシェルミキサー（三井鉱山株式会社製）で混合した後、ふるいにかけてトナーＡを作製した。また、酸化チタンの添加量を０．２５重量部にすることによりトナーＢを、０．４５重量部にすることによりトナーＣを、０．６０重量部にすることによりトナーＤを得た。ここで、トナーＡ〜Ｄの帯電量をブローオフ帯電量測定器ＴＢ−２００（京セラケミカル社製）を用いて、パウダーテック社ノンコートフェライトキャリアＦ１５０と３０分攪拌後測定したところ、トナーＡは−６５［μＣ／ｇ］、トナーＢは−５０［μＣ／ｇ］、トナーＣは−３０［μＣ／ｇ］、トナーＤは−１５［μＣ／ｇ］であった。

なお、ベーストナーと混合する微粉末としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。

また、シリカの微粉末は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を有する微粉末であり、乾式法及び湿式法で製造されたもののいずれであってもよい。また、無水二酸化ケイ素のほか、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛などいずれであってもよい。また、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコンオイル、側鎖にアミンを有するシリコンオイルなどにより表面処理されたシリカの微粉末などを用いることができる。

比較例１（図５参照、以下同じ）では、トナーＡと現像ローラαを用い、ＤＢ＝−３００Ｖ、ＤＳ＝２００Ｖとした。比較例２では、トナーＡと現像ローラβを用い、ＤＢ＝−１００Ｖ、ＤＳ＝１５０Ｖとした。実施例１〜４と比較例３では、トナーＢと現像ローラβを用い、ＤＢを−１００Ｖから−３００Ｖ、ＤＳを１５０Ｖから２００Ｖに変更した値を用いた。実施例５〜８と比較例４では、トナーＢと現像ローラγを用い、ＤＢを−１００Ｖから−３００Ｖ、ＤＳを１５０Ｖから２００Ｖに変更した値を用いた。実施例９〜１２と比較例５では、トナーＣと現像ローラβを用い、ＤＢを−１００Ｖから−３００Ｖ、ＤＳを１５０Ｖから２００Ｖに変更した値を用いた。実施例１３〜１６と比較例６では、トナーＣと現像ローラγを用い、ＤＢを−１００Ｖから−３００Ｖ、ＤＳを１５０Ｖから２００Ｖに変更した値を用いた。比較例７では、トナーＣと現像ローラδを用い、ＤＢ＝−１００Ｖ、ＤＳ＝２００Ｖとした。比較例８では、トナーＤと現像ローラδを用い、ＤＢ＝−３００Ｖ、ＤＳ＝２００Ｖとした。

次に、第１の実施の形態について動作を説明する。図２に示した画像形成装置において、プリンタ制御部２７から印刷指示がかかると、まず、プリンタ１本体にある図示しないモータが回転し始め、図示しない数個のギヤを通してドラムギヤに駆動が伝わり、感光ドラム７が回転する。ドラムギヤから現像ギヤに駆動が伝わることにより現像ローラ４が回転し、現像ギヤからアイドルギヤを経てスポンジギヤへ駆動が伝わることによりスポンジローラ３が回転し、ドラムギヤからチャージギヤへ駆動が伝わることにより帯電ローラ９が回転する。現像工程のそれぞれのローラ及びドラムの回転方向は図１に示す通りである。一方、プリンタ１本体にある図示しないモータの回転は、図示しない別系統の数個のギヤを通して、転写工程及び定着工程へ駆動が伝わる。

また、前記モータが回転を始めるのとほぼ同時に、現像工程、転写工程、定着工程における各部材に対し、プリンタ１本体にある電源により、それぞれ決められた電圧が印可されるが、ここでは現像電圧、現像剤供給電源１２以外は図示していない。

帯電ローラ９に印加された電圧とその回転により、感光ドラム７の表層は一様に帯電される。感光ドラム７の帯電された部分がＬＥＤヘッド６の下方に到達すると、ＬＥＤヘッド６は、プリンタ制御部２７により制御される露光制御部２９に送られた印刷すべき画像に従って発光を行い、感光ドラム７上に静電潜像を形成する。感光ドラム７上の静電潜像が形成された部分が現像ローラ４にまで到達すると、感光ドラム７上の静電潜像と現像ローラ４との電位差により、現像ブレード５によって薄層化された現像ローラ４上にあるトナーＴが感光ドラム７上に移動する。

転写工程において印刷媒体上に転写されたトナーＴは、定着工程で熱と圧力により、印刷用媒体上に定着される。一方、転写されずに感光ドラム７上に残った一部のトナーＴはクリーニングブレード１０で掻き取られ、印刷終了後、プリンタ制御部２７により決められたシーケンスに従い、廃棄現像剤タンク４２に回収される。

今まで述べてきたプリンタ１の一例としての株式会社沖データ製ＭＩＣＲＯＬＩＮＥ９６００ＰＳ（現像ローラ４の最外周の線速度：２１３．３６ｍｍ／ｓｅｃ、それに対する感光ドラム７の最外周の線速度の比：０．７８７）において、トナーＴ、現像ローラ４、ＤＢ、ＤＳを変化させて、以下の評価パターンを各色単独で印刷させ「かすれ」、「ＤＶ残像」、「汚れ」の発生有無の試験をそれぞれ行った。

図４は評価パターンと評価項目を示す説明図である。図４（ａ）に示す評価パターンは、Ａ３用紙（縦方向）に、矢印Ｅに示す印刷方向に対して、先頭部領域Ｄ１に複数の太ベタ文字２２「Ａ」、それ以降から後端部までの領域Ｄ２にベタ画像（１００％濃度であり、図面では濃いハッチングで示す）を有する。

第１の評価項目のかすれは、図４（ｂ）に示すように、印刷の先頭部に比べて後端部で画像濃度が薄くなる現象で、前記スポンジローラ３から現像ローラ４へのトナー供給が印字画像濃度に対して追い付かなくなる為、印字ドット密度が高い時に起こりやすい。領域Ｄ２−１は前記領域Ｄ２と同様の画像濃度であるが、領域Ｄ２−２は画像濃度が薄くなった領域である（図面では薄いハッチングで示す）。

第２の評価項目のＤＶ残像は、図４（ｃ）に示すように、前記複数の太ベタ文字２２「Ａ」の薄くなった残像２２−１がベタ画像の領域Ｄ２（１００％濃度であり、図面では図４（ａ）と同様に濃いハッチングで示す）内に現れる現象である。先頭部で消費された分のトナー（この場合は、先頭の太ベタ文字２２「Ａ」を印刷するのに消費された分のトナー）が供給された部分の現像ローラ４上のトナー層の電位と、消費されなかった部分のトナー層の電位に差がある為に起きる現象で、その差が大きければ大きい程、印刷画像上目立つものである。また、現像ローラ４上のトナー層の電位に依存する現象である為、この残像はＤＶピッチ（第１の実施の形態の場合は、前述した様に４７．５ｍｍ）で現れる。

第３の評価項目の汚れは、図４（ｄ）に示すように、トナーＴからなる黒点２３が飛散したように現れる現象である（実際はベタ画像の領域Ｄ２にも飛散しているが、図面では領域Ｄ２内の黒点２３は示していない）。現像ローラ４上のトナー層の電位があまりに高くなってしまった為に、感光ドラム７上の潜像に関係なく、現像ローラ４から感光ドラム７にトナーが移動してしまう現象である。

図５は評価パターンの評価の結果を示す説明図であり、図６は評価パターンの判定基準を示す説明図である。第１の評価項目であるかすれは、図６（ａ）において、太ベタ文字２２「Ａ」の領域Ｄ１以降のベタ画像部の領域Ｄ２−１において、先端の中央部と両端部の３ケ所で画像濃度を測定した値の平均値（先端画像濃度ｘ０）と、ベタ画像部の後端Ｄ２−２で同様に測定した値（後端画像濃度平均値ｘ１）との差（ｘ０−ｘ１）が、０．３０未満のものを「○」、０．３０以上のものを「×」とした。なお、本発明で記載する画像濃度の値は、全てＸ−Ｒｉｔｅ５２８で測定した値である。

第２の評価項目であるＤＶ残像は、図６（ｂ）において、太ベタ文字２２「Ａ」の頭頂部の残像２２−１が発生するであろう部分の濃度（頂点画像濃度ｙ０）と、そこから水平に右に２０ｍｍ離れた部分の画像濃度（ｙ１）の差（ｙ１−ｙ０）の平均値が０．２０未満のものを「○」、０．２０以上のものを「×」とした。

第３の評価項目である汚れは、図６（ｃ）において、白地に現れた不定形の汚れの最大長（Ｌ１）が、０．３０ｍｍ未満のものを「○」、０．３０ｍｍ以上のものを「×」とした。なお、全ての項目について、何らかの不具合が起きた為に詳細なデータ採取を行わなかった項目は「−」（スラッシュ）とした。

ここで図５において、付着量（ｍｇ／ｃｍ２）の欄に記載されている「ＤＶ上」とは現像ローラ４上のトナー付着量を意味し、「ＯＰＣ上」とは感光ドラム７上のトナー付着量を意味する。その下欄に記載されている数値において、「ＤＶ上」は白紙印刷を行った際の単位面積当たりの現像ローラ４上のトナー付着量（ａ）を測定した値であり、「ＯＰＣ上」はベタ画像（１００％濃度）を印刷した際の単位面積当たりの感光ドラム７上のトナー付着量（ｂ）を測定した値である。更に、感光ドラム７上のトナー付着量（ｂ）を現像ローラ４上トナー付着量（ａ）で割った値ｂ／ａを「現像効率」と定義する。

即ち、当該現像効率（ｂ／ａ）はベタ画像を現像した場合、現像ローラ４上のトナー（ａ）がどれだけ移って（現像されて）感光ドラム７上のトナー（ｂ）になったかを示す指標である。例えば、実施例１において、現像ローラ４上にあった付着量０．７０ｍｇ／ｃｍ２のトナーが、ベタ画像を現像した結果、感光ドラム７上に付着量０．３０ｍｇ／ｃｍ２のトナーが現像されたことを意味し、現像効率０．４３であることを示す。

比較例１では、十分な画像濃度（画像濃度が１．３０以上であることを目標とした）が得られなかった為、詳細なデータ採取を行わなかった。これは、現像ローラαの表面粗さが足りず、現像ローラ４上にトナーがほとんど乗っていないことが原因と考えられる。電子写真方式のプリンタにおいて、トナーの帯電量が高ければ高い程、ＤＢ、ＤＳが高ければ高い程、画像濃度は出やすいはずであるのに、最も帯電量が高いトナーＡで最大ＤＢ、ＤＳで行っても十分な画像濃度が得られないことが分かったので、以降、現像ローラαを用いた実験は行わなかった。

比較例２では、汚れが発生してしまった為、詳細なデータ採取を行わなかった。これは、トナーＡの帯電量が高すぎることが原因と考えられる。現像ローラ４上の表面粗さが粗ければ粗い程、ＤＢ、ＤＳが高ければ高い程、汚れは出やすいが、最小ＤＢ、ＤＳで行っても汚れが発生してしまった為、以降、トナーＡを用いた実験は行わなかった。

実施例１〜４では、かすれ、ＤＶ残像、汚れのない良好な画像が得られた。比較例３では、かすれ、ＤＶ残像、汚れが発生した。実施例５〜８では、かすれ、ＤＶ残像、汚れのない良好な画像が得られた。比較例４では、かすれ、ＤＶ残像、汚れが発生した。実施例９〜１２では、かすれ、ＤＶ残像、汚れのない良好な画像が得られた。比較例５では、かすれ、ＤＶ残像、汚れが発生した。実施例１３〜１６では、かすれ、ＤＶ残像、汚れのない良好な画像が得られた。比較例６では、かすれ、ＤＶ残像、汚れが発生した。

比較例７では、汚れが発生した。これは、現像ローラδの表面粗さが粗過ぎることが原因と考えられる。その為、トナーＢで現像ローラδを用いた実験は行わなかった。
比較例８では、かすれが発生した。これは、トナーＤの帯電量が低過ぎることが原因と考えられる。その為、以降、トナーＤを用いた実験は行わなかった。また、以上の結果は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの全色について共通であった。

以上の様に、かすれ、ＤＶ残像、汚れのない良好な画像が得られた実施例１〜１６では、現像効率が０．６０を超えていないことが分かる。よって、現像効率の上限値として０．６０を超えない様にすれば、スループットを低下することなく良好な印字が得られることが分かった。

これは、ベタ画像を印字した際に消費される現像ローラ４上のトナーの割合が少なければ少ない程、現像ローラ４の次の回転による印刷時の現像ローラ４上のトナーのストックが多くなる為であると考えられる。図７は表面にトナー層が形成された現像ローラ４の表面層の断面を拡大して模式的に示した説明図である。例えば、印字前の現像ローラ４上のトナー量を「１０」（同図ａ参照）、ベタ画像を印字した際に消費されるトナー量を「４」（同図ｂ参照）とした時（この時の現像効率は０．４０）、現像ローラ４の１周分トナーを消費した後でも現像ローラ４上には「６」のトナーが残ることになる。これは極論すれば、スポンジローラ３からのトナーの供給が全くない場合でも、現像ローラ４の２周分のベタ画像を印字することが可能ということである。

また、現像効率の下限値については、第１の実施の形態においては、図５より現像効率の最小値である０．３５ということになる。将来、技術の進歩により、もし例えば、ほとんど顔料のみで構成された現像剤でも電子写真法として成立し、十分な画像濃度を得ることが出来る様になった場合には、現像効率は限りなく０．００に近づくことになる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に関するプリンタ１及び現像装置２の構成は、第１の実施の形態と同じである。図８は第２の実施の形態の構成のブロック図である。なお、図３との共通構成部分には同一の符号を用いて示す。第２の実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる点は、ドット濃度監視部３１と、ＤＢ・ＤＳ切替判断部３２を有することである。

図８においてプリンタ１は、外部のパソコン５０との接続手段であるインターフェース（Ｉ／Ｆ）２６と、プリンタ制御部２７と、画像データを展開するメモリ２５を有する。更に、プリンタ１は、画像密度計測手段であるドットカウンタ２８と、ＬＥＤヘッド６を制御する露光制御部２９と、電源制御部３０を有し、これらドットカウンタ２８と、露光制御部２９と、電源制御部３０は前記プリンタ制御部２７により制御される。プリンタ制御部２７はドットカウンタ２８で計測する印字ドット密度を監視するドット濃度監視部３１と、その監視に基づいてＤＢ、ＤＳの出力を判断するＤＢ・ＤＳ切替判断部３２を有する。

更に、前記プリンタ１は、現像ローラ４に印加する現像電圧を出力する現像電源１１と、スポンジローラ３に印加するスポンジ電圧を出力する現像剤供給電源１２とを有し、当該現像電源１１と、現像剤供給電源１２は前記電源制御部３０により制御される。スポンジ電圧は現像電圧との差で管理されており、その差の絶対値、即ち｜ＳＢ−ＤＢ｜はＤＳである。

次に第２の実施の形態に関する動作を説明する。第２の実施の形態では、送られた画像データに基づいて、ＤＢ、ＤＳの値を変更する。即ち、図８において、パソコン５０から画像データがインターフェース２６を通して、プリンタ制御部２７に送られると、プリンタ制御部２７はメモリ２５上で、送られた画像データをビットマップに展開する。この展開されたデータを元にドットカウンタ２８において、以下の式の通り印字ドット密度を計測する。

印字ドット密度Δ＝（露光させるドット数／領域全体の画素数）×１００［％］
この印字ドット密度Δをドット濃度監視部３１で監視し、印字ドット密度Δ＜５０の時、トナーＢと現像ローラβ又はγを用いた場合には、ＤＢ＝−１００Ｖ、ＤＳ＝１５０Ｖ（即ち、実施例１又は５と同設定）、トナーＣと現像ローラβ又はγを用いた場合には、ＤＢ＝−１００Ｖ、ＤＳ＝１５０Ｖ（即ち、実施例９又は１３と同設定）となる様にＤＢ・ＤＳ切替判断部３２を介して、電源制御部３０に指示を出す。

その様な設定の下で、印字ドット密度Δ＝２５［％］である所謂ハーフトーン画像を印刷させ、全体の濃淡ムラを調べた。現像ローラ４上の付着量が多くなると、結果的に感光ドラム７上に移動（現像）するトナーの量が増え、ドット再現性が低下し、ドットの周囲に不規則なトナーの飛散が起きることにより、全体の濃淡ムラが大きくなって、ハーフトーン画像が潰れた様に見える（グレイニネスが悪い）現象が起きる。第２の実施の形態において、その判定基準として、印刷したハーフトーン画像の印刷方向に対して先端と後端のそれぞれ中央部と両端部の３ケ所（計６ケ所）の濃度を測定し、それらの中の最小値を最大値で割った値を調べた（その値が０．２０未満なら、良好）結果、濃淡ムラのない良好な画像が得られた。

以上第２の実施の形態は、前記第１の実施の形態において、印字ドット密度が高い時にも良好な印字を得られることが既に明らかになっているので、印字ドット密度に応じてＤＢ、ＤＳの値を制御することにより、印字ドット密度が高くても低くても、スループットを低下することなく良好な印字が得られる。

第１、２の実施の形態ではプリンタに適用した例を説明したが、プリンタに限定されるものではなく、電子写真方式を用いたファックス、コピー機等にも適用可能である。また、第１、２の実施の形態で説明した導電性微粉末が酸化チタンであること及びその添加量、トナー帯電量、現像ローラ４表面粗さ、ＤＢ、ＤＳの値はあくまで一例であり、他の値を用いたとしても、現像効率が０．６０を超えない様にすれば、その効果に影響を与えるものではない。

本発明に関する現像装置の簡略図である。 第１の実施の形態に関する画像形成装置の概略構成図である。 第１の実施の形態の構成のブロック図である。 評価パターンと評価項目を示す説明図である。 評価パターンの評価の結果を示す説明図である。 評価パターンの判定基準を示す説明図である。 表面にトナー層が形成された現像ローラの表面層の断面を拡大して模式的に示した説明図である。 第２の実施の形態の構成のブロック図である。

符号の説明

１ プリンタ
２ 現像装置
３ スポンジローラ
４ 現像ローラ
７ 感光ドラム
１１ 現像電源
１２ 現像剤供給電源

Claims (12)

1. 静電潜像を担持する像担持体と、
   当該像担持体に形成された静電潜像に現像剤を現像する現像剤担持体と、
   当該現像剤担持体に前記現像剤を供給する現像剤供給手段とを具備し、
   前記現像剤担持体から前記像担持体へ前記現像剤が現像される単位面積当たりの最大重量を、前記現像剤担持体上の前記現像剤の単位面積当たりの重量で割った値が０．６０を超えないことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤担持体から前記像担持体へ前記現像剤が現像される単位面積当たりの最大重量を、前記現像剤担持体上の前記現像剤の単位面積当たりの重量で割った値が０．３５以上０．６０以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤担持体上の前記現像剤の単位面積当たりの重量が０．５５以上０．８５以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像剤担持体の表面粗さＲｚが５．０μｍ以上１０．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一に記載の画像形成装置。
5. 前記現像剤は、導電性微粒末を０．２５重量部以上０．４５重量部以下含有し、帯電量の絶対値が３０μＣ／ｇ以上５０μＣ／ｇ以下であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか一に記載の画像形成装置。
6. 前記現像剤担持体に現像電圧を印加する現像電源と、
   前記現像剤供給手段に現像剤供給電圧を印加する現像剤供給電源と、
   前記現像電源と前記現像剤供給電源の出力を制御する制御部とを具備し、
   前記現像電源の出力の絶対値が１００Ｖ以上２００Ｖ以下であり、前記現像電源と前記現像剤供給電源との出力差の絶対値が１５０Ｖ以上２００Ｖ以下であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか一に記載の画像形成装置。
7. 画像データに基づいて画像密度を計測する画像密度計測手段を具備し、
   前記制御部は、当該画像密度計測手段が計測した前記画像密度に基づいて、
   前記現像電源の出力と、前記現像電源と前記現像剤供給電源との出力差を制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 像担持体上に静電潜像を担持する静電潜像形成工程と、
   現像剤供給手段から現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給工程と、
   前記現像剤担持体から前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を現像する現像工程とを含み、
   前記現像工程は、前記現像剤担持体から前記像担持体へ前記現像剤が現像される単位面積当たりの最大重量を、前記現像剤担持体上の前記現像剤の単位面積当たりの重量で割った値が０．６０を超えない工程を含むことを特徴とする画像形成方法。
9. 前記現像工程は、前記現像剤担持体から前記像担持体へ前記現像剤が現像される単位面積当たりの最大重量を、前記現像剤担持体上の前記現像剤の単位面積当たりの重量で割った値が０．３５以上０．６０以下であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成方法。
10. 前記現像工程は、前記現像剤担持体上の前記現像剤の単位面積当たりの重量が、０．５５以上０．８５以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成方法。
11. 前記現像剤担持体に現像電圧を印加する現像電源印加工程と、
    前記現像剤供給手段に現像剤供給電圧を印加する現像剤供給電源印加工程とを含み、
    前記現像電源印加工程における現像電圧出力の絶対値が１００Ｖ以上２００Ｖ以下であり、
    かつ前記現像電圧と前記現像剤供給電圧との出力差の絶対値が１５０Ｖ以上２００Ｖ以下であることを特徴とする請求項８乃至１０いずれか一に記載の画像形成方法。
12. 画像データに基づいて画像密度を計測する画像密度計測工程と、
    当該画像密度計測工程において計測した前記画像密度に基づいて、
    前記現像電源印加工程における前記現像電圧出力と、前記現像電圧と前記現像剤供給電圧との出力差を制御することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成方法。
    
    

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