画像形成装置
【課題】転写かすれ、かぶり、汚れ、フィルミング等が発生するのを抑制することができ、画像品位を向上させることができるようにする。
【解決手段】像担持体と、帯電電圧が印加される帯電装置と、露光装置と、現像電圧が印加される現像剤担持体と、供給電圧が印加される現像剤供給部材と、規制電圧が印加される現像剤規制部材と、前記帯電電圧、現像電圧、供給電圧及び規制電圧を制御する電圧制御部とを有する。前記現像剤担持体上の現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが、２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］にされる。前記像担持体の表面電位Ｖｏｐｃと現像電圧Ｖｄｂとの差に対する前記現像剤担持体上の現像剤層電位Ｖｔｎｒの比γが、０．１≦γ≦０．２にされる。
【解決手段】像担持体と、帯電電圧が印加される帯電装置と、露光装置と、現像電圧が印加される現像剤担持体と、供給電圧が印加される現像剤供給部材と、規制電圧が印加される現像剤規制部材と、前記帯電電圧、現像電圧、供給電圧及び規制電圧を制御する電圧制御部とを有する。前記現像剤担持体上の現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが、２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］にされる。前記像担持体の表面電位Ｖｏｐｃと現像電圧Ｖｄｂとの差に対する前記現像剤担持体上の現像剤層電位Ｖｔｎｒの比γが、０．１≦γ≦０．２にされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を利用したプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置、例えば、プリンタにおいては、帯電ローラによって一様に帯電させられた感光体ドラムの表面をＬＥＤヘッドによって露光して静電潜像を形成し、現像器によって静電潜像を現像して感光体ドラム上にトナー像を形成した後、転写ローラによってトナー像を用紙に転写し、定着器においてトナー像を用紙に定着させるようになっている。
【０００３】
そして、現像器は、現像ローラ、トナー供給ローラ、現像ブレード等を備え、トナーカートリッジから供給されたトナーが帯電させられ、現像ローラ上にトナーの均一な薄層が形成される。そのために、現像ローラに現像電圧が、トナー供給ローラに供給電圧が、現像ブレードに規制電圧がそれぞれ調整されて印加される。また、現像ローラとトナー供給ローラとの間、及び現像ローラと現像ブレードとの間でトナーが摩擦させられる（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３３４９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のプリンタにおいては、感光体ドラムの表面の電位、すなわち、表面電位、及び現像電圧の設定値が適正でないと、転写時に画像部の全体にわたりトナーが十分に用紙に付着しない現象である転写かすれ、用紙の非画像部（白紙部）の全体にわたりわずかなトナーが付着してしまう現象であるかぶり、用紙の非画像部、ハーフトーン部等に、局部的に粒状、筋状、帯状にトナーが付着する現象である汚れ、全面べた印字を行ったときに、局部的に粒状、筋状、帯状の白色部が形成される現象であるフィルミング等が発生し、画像品位が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、前記従来のプリンタの問題点を解決して、転写かすれ、かぶり、汚れ、フィルミング等が発生するのを抑制することができ、画像品位を向上させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明の画像形成装置においては、像担持体と、帯電電圧が印加され、前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、帯電させられた前記像担持体の表面を露光し、潜像を形成する露光装置と、現像電圧が印加され、前記像担持体に現像剤を付着させ、潜像を現像して現像剤像を形成する現像剤担持体と、供給電圧が印加され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、規制電圧が印加され、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤規制部材と、前記帯電電圧、現像電圧、供給電圧及び規制電圧を制御する電圧制御部とを有する。
【０００８】
そして、前記現像剤担持体上の現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが、
２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］
にされる。
【０００９】
また、前記像担持体の表面電位Ｖｏｐｃと現像電圧Ｖｄｂとの差に対する前記現像剤担持体上の現像剤層電位Ｖｔｎｒの比γが、
０．１≦γ≦０．２
にされる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画像形成装置においては、像担持体と、帯電電圧が印加され、前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、帯電させられた前記像担持体の表面を露光し、潜像を形成する露光装置と、現像電圧が印加され、前記像担持体に現像剤を付着させ、潜像を現像して現像剤像を形成する現像剤担持体と、供給電圧が印加され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、規制電圧が印加され、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤規制部材と、前記帯電電圧、現像電圧、供給電圧及び規制電圧を制御する電圧制御部とを有する。
【００１１】
そして、前記現像剤担持体上の現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが、
２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］
にされる。
【００１２】
また、前記像担持体の表面電位Ｖｏｐｃと現像電圧Ｖｄｂとの差に対する前記現像剤担持体上の現像剤層電位Ｖｔｎｒの比γが、
０．１≦γ≦０．２
にされる。
【００１３】
この場合、現像剤担持体上の現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが、
２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］
にされ、像担持体の表面電位Ｖｏｐｃと現像電圧Ｖｄｂとの差に対する現像剤担持体上の現像剤層電位Ｖｔｎｒの比γが、
０．１≦γ≦０．２
にされるので、転写かすれ、かぶり、汚れ、フィルミング等が発生するのを抑制することができ、画像品位を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの駆動系を示す概念図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるトナーの帯電量と転写かすれのレベルとの関係を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるトナーの帯電量と転写かすれのレベル及び色差との関係図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における感光体ドラムの駆動系を示す概念図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における線速比と濃度との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としてのプリンタについて説明する。
【００１６】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図、図３は本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの駆動系を示す概念図である。
【００１７】
図に示されるように、プリンタ内において、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の現像剤としてのトナー１４ごとに画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃが配設され、該各画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃに沿って転写ユニット２１が配設される。各画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃは、画像形成ユニット１５、並びに各画像形成ユニット１５に対応させて配設された露光装置としてのＬＥＤヘッド２３及び転写部材としての転写ローラ２２を備える。
【００１８】
なお、各画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃにおける各画像形成ユニット１５は同じ構造を有するので、この場合、画像形成部Ｂｋの画像形成ユニット１５についてだけ説明する。
【００１９】
該画像形成ユニット１５は、着脱自在に配設された現像剤収容部としてのトナーカートリッジ１３を備え、該トナーカートリッジ１３は内部に前記トナー１４を収容する。
【００２０】
前記画像形成ユニット１５は、ドラム状に形成され、表面に潜像としての静電潜像を担持する像担持体としての感光体ドラム１１、該感光体ドラム１１の周囲に、感光体ドラム１１と当接させて配設され、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させる帯電装置としての帯電ローラ１２、感光体ドラム１１と当接させて配設され、感光体ドラム１１の表面に前記トナー１４を付着させ、前記静電潜像を現像し、現像剤像としてのトナー像を形成する現像剤担持体としての現像ローラ１６、及び第１のクリーニング部材としてのクリーニングブレード１９を備える。
【００２１】
また、前記画像形成ユニット１５は、前記現像ローラ１６と当接させて配設され、前記トナーカートリッジ１３から供給されたトナー１４を帯電させるとともに、現像ローラ１６に供給する現像剤供給部材としての、かつ、現像剤供給ローラとしてのトナー供給ローラ１８、及び現像剤規制部材としての現像ブレード１７を備える。なお、前記現像ローラ１６、現像ブレード１７、トナー供給ローラ１８等によって現像器が構成される。
【００２２】
前記感光体ドラム１１には、厚さが０．７５〔ｍｍ〕、外径が３０〔ｍｍ〕のアルミ素管上に、膜厚が０．５〔μｍ〕の電荷発生層、及び膜厚が１８〔μｍ〕の電荷輸送層を形成したものが使用される。前記電荷発生層に用いられる電荷発生物質としては、セレン及びその合金、セレン化ヒ素化合物、硫化カドミニウム、酸化亜鉛、その他の無機光導電物質、フタロシアニン、アゾ色素、キナクリドン、多環キノン、ピリリウム塩、チアピリリウム塩、インジゴ、チオインジゴ、アントアントロン、ピラントロン、シアニン等の各種有機顔料、染料等が使用される。また、電荷輸送層に使用される電荷輸送物質としては、カルバゾール、インドール、イミダゾール、オキサゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾール等の複素環化合物、アニリン誘導体、ヒドラゾン化合物、芳香族アミン誘導体、スチルベン誘導体、又はこれらの化合物から成る基を主鎖又は側鎖に有する重合体等の電子供与性物質が使用される。
【００２３】
前記帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させるためのものであり、例えば、ステンレス等の導体を軸としてエピクロルヒドリン等の導電性の弾性層が形成され、感光体ドラム１１に当接させて配設される。
【００２４】
前記ＬＥＤヘッド２３は、一様に帯電させられた感光体ドラム１１の表面を選択的に露光し、静電潜像（潜像パターン）を形成するためのものであり、ＬＥＤ素子、ＬＥＤ駆動素子及びレンズアレイから成り、ＬＥＤ素子からの照射光を感光体ドラム１１の表面に結像させる。
【００２５】
前記現像ローラ１６においては、ＳＵＳ材から成る導電性シャフト（芯金）上に弾性層がロール状に形成されるとともに、弾性層を覆う表面層が形成される。前記弾性層には、ウレタンゴム又はシリコーンゴムが使用され、前記表面層は、弾性層の表面をウレタン溶液によって処理したり、弾性層の表面にアクリル樹脂、アクリル−フッ素共重合樹脂等を塗布したりすることによって形成される。なお、アクリル樹脂、アクリル−フッ素共重合樹脂等によって表面層を形成する場合、導電性を付与するためにアクリル樹脂にカーボンブラックが配合され、カーボンブラックの配合量はアクリル樹脂１００重量部に対して１重量部にされる。
【００２６】
また、トナー供給ローラ１８は、ＳＵＳ材から成る導電性シャフト（芯金）及び弾性層によって形成される。前記弾性層には、導電性シリコーンゴムの発泡体、又は導電性ウレタンゴムの発泡体が使用される。なお、半導電性を有する弾性層を使用する場合は、アセチレンブラック、カーボンブラック等が添加される。
【００２７】
そして、前記現像ブレード１７は、板厚が０．０８〔ｍｍ〕のＳＵＳ材によって形成され、現像ローラ１６との接触部に曲げ加工が施され、曲げ部の曲率半径Ｒは０．２〔ｍｍ〕にされ、現像ローラ１６に対する線圧は３０〔ｇｆ／ｃｍ〕にされる。なお、現像ブレード１７の曲率半径Ｒ及び線圧は、トナー１４の帯電量に応じて調整することができる。
【００２８】
前記クリーニングブレード１９は、例えば、ゴムブレードから成り、ゴムブレードの先端を感光体ドラム１１の表面に当て込むように配設される。
【００２９】
前記感光体ドラム１１は、図３に示されるように、ドラム駆動ギヤ４１とのギヤ伝達によって一定の線速度（外周面の速度である周速度。）で回転させられ、前記ドラム駆動ギヤ４１は第１の駆動部としての図示されないドラムモータが駆動されるのに伴って回転させられる。また、帯電ローラ１２は感光体ドラム１１の表面との摩擦伝達によって回転させられ、現像ローラ１６は感光体ドラム１１とのギヤ伝達によって回転させられ、トナー供給ローラ１８はアイドルギヤ４２を介した現像ローラ１６とのギヤ伝達によって回転させられる。
【００３０】
前記現像ローラ１６は、感光体ドラム１１に対して線速比１．６倍で逆方向に回転させられ、トナー供給ローラ１８は現像ローラ１６に対して線速比０．７倍で同じ方向に回転させられる。なお、本実施の形態において、線速比は周速比であり、感光体ドラム１１に対する現像ローラ１６の線速比は、感光体ドラム１１の周速度に対する現像ローラ１６の周速度の比を表す。
【００３１】
そして、前記転写ユニット２１は、第１のローラとしての駆動ローラ２５ａ、第２のローラとしてのアイドルローラ２５ｂ、前記駆動ローラ２５ａとアイドルローラ２５ｂとによって張設され、前記各感光体ドラム１１と接触させて走行自在に配設されたベルト部材としての転写ベルト２４、該転写ベルト２４を介して各感光体ドラム１１と対向させて配設された前記転写ローラ２２等を備える。該各転写ローラ２２は、例えば、導電性の発泡性弾性体によって形成される。
【００３２】
前記転写ベルト２４の下半部には、走行方向における最も下流側の駆動ローラ２５ａの近傍に、転写ベルト２４をクリーニングするための第２のクリーニング部材としてのクリーニングブレード２６が配設される。
【００３３】
また、前記転写ユニット２１の下方には、媒体としての用紙Ｐを収容する媒体収容部としての給紙カセット３１が配設される。そして、３２は給紙カセット３１の前端に配設されたホッピングローラであり、該ホッピングローラ３２によって、前記給紙カセット３１から用紙Ｐが一枚ずつ繰り出され、搬送ローラ３４を介して画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃに送られる。
【００３４】
用紙Ｐの搬送方向における画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃより下流側には、定着装置としての定着器３５が配設される。該定着器３５は、第１のローラとしての定着ローラＲ１及び第２のローラとしての加圧ローラＲ２を備え、前記定着ローラＲ１及び加圧ローラＲ２によって画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃから送られた用紙Ｐ上のカラーのトナー像を用紙Ｐに定着させ、カラーの画像を形成する。そして、３６はカラーの画像が形成された用紙Ｐをプリンタの本体、すなわち、装置本体外に排出する排出ローラである。
【００３５】
なお、前記感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、ＬＥＤヘッド２３、現像ローラ１６、トナー供給ローラ１８、転写ローラ２２、駆動ローラ２５ａ、アイドルローラ２５ｂ及び定着器３５は、図示されない制御部によって制御される。該制御部は、直流電圧を、あらかじめ設定されたタイミングで帯電ローラ１２、転写ローラ２２、現像ローラ１６及びトナー供給ローラ１８に印加し、前記ドラムモータを駆動することによって、感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、現像ローラ１６、トナー供給ローラ１８及び定着ローラＲ１を各矢印方向に回転させ、走行用の駆動部としての図示されないベルトモータを駆動することによって駆動ローラ２５ａを矢印方向に回転させる。
【００３６】
次に、トナー１４について説明する。
【００３７】
本実施の形態において、トナー１４は、乳化重合法によってトナー粒子を形成し、該トナー粒子にシリカ、酸化チタン微粉末等を加え、ミキサーによって混合することによって形成され、平均粒径が６〔μｍ〕以下にされる。
【００３８】
なお、前記乳化重合法とは、溶媒中でトナー１４の結着樹脂であるスチレンアクリル共重合樹脂（重合体）の一次粒子を作成し、一次粒子と同じ溶媒に、乳化剤（界面活性剤）によってエマルション化させた着色剤を混合し、必要に応じてワックス、荷電制御剤等を混合し、それらを凝集させることによってトナー粒子を作成する方法であり、溶媒から取り出されたトナー粒子は、洗浄され乾燥させられることによって、不要な溶媒成分及び副生成物成分が除去される。
【００３９】
また、本実施の形態においては、スチレン、アクリル酸及びメチルメタクリル酸からスチレンアクリル共重合樹脂が生成される。着色剤は、ブラックとしてカーボンブラックが、イエローとしてピグメントイエロー７４が、マゼンタとしてピグメントレッド２３８が、シアンとしてピグメントブルー１５：３が使用される。さらに、ワックスとしては、高級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が使用される。
【００４０】
次に、前記プリンタの制御装置について説明する。
【００４１】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。
【００４２】
図に示されるように、制御部５０はモータ制御部５１及び印刷制御部５２に接続される。前記モータ制御部５１は、ドラムモータ５３及びベルトモータ５４に接続され、駆動制御部として機能して、ドラムモータ５３を駆動して感光体ドラム１１等を回転させたり、ベルトモータ５４を駆動して転写ベルト２４を走行させたりする。また、前記印刷制御部５２は、制御部５０から印刷の指示を受けると、電圧制御部として機能して、帯電ローラ１２、現像ローラ１６、トナー供給ローラ１８、現像ブレード１７及び転写ローラ２２に印加する帯電電圧、現像電圧、供給電圧、規制電圧及び転写電圧の各電圧を制御したり、発光制御部として機能して、ＬＥＤヘッド２３の発光量を制御したりして、印刷を行う。
【００４３】
次に、前記構成のプリンタの動作について説明する。
【００４４】
印刷工程において、まず、印刷制御部５２は、帯電ローラ１２に帯電電圧を印加して感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させ、制御部５０からの画像データに基づいてＬＥＤヘッド２３を発光させ、感光体ドラム１１の表面に静電静電を形成する。次に、印刷制御部５２は、表面にトナーの薄層が形成された現像ローラ１６に現像電圧を印加して感光体ドラム１１上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。ここで、印刷制御部５２は、現像ローラ１６上に厚さが均一にされたトナーの薄層、すなわち、現像剤層としてのトナー層を形成し、該トナー層中のトナーの帯電量である平均帯電量を調整して所定の値にするために、供給電圧及び規制電圧をそれぞれ調整する。また、印刷制御部５２は、前記平均帯電量を調整して所定の値にするために、帯電電圧及び現像電圧のいずれか一方を変更する。
【００４５】
次に、前記印刷制御部５２は、転写ローラ２２に転写電圧を印加し、ベルトモータ５４を駆動して転写ベルト２４を走行させ、各感光体ドラム１１上の各色のトナー像を用紙Ｐに順次重ねて転写してカラーのトナー像を形成し、用紙Ｐ上のカラーのトナー像を定着器３５において用紙Ｐに定着させ、カラー画像を形成する。そして、カラー画像が形成された用紙Ｐは排出ローラ３６によって装置本体外に排出され、印刷動作が完了する。
【００４６】
なお、転写後の感光体ドラム１１の表面には、わずかな量のトナー１４が残留することがあるが、残留したトナー１４は前記クリーニングブレード１９によって掻き取られ、除去される。
【００４７】
なお、負の極性に帯電させられるトナー、すなわち、負帯電性トナーを使用して、プリンタを常温常湿の環境下で動作させる場合、電圧設定において、例えば、帯電電圧は−１１００［Ｖ］にされ、現像電圧は−２００［Ｖ］にされ、供給電圧は−３００［Ｖ］にされ、規制電圧は−３００［Ｖ］にされる。所定の値以上の帯電電圧が帯電ローラ１２に印加されると、前記感光体ドラム１１の表面が帯電させられ、帯電電圧に比例する表面電位が形成される。例えば、帯電電圧を−１１００［Ｖ］にすると、感光体ドラム１１の表面に−６００［Ｖ］の表面電位が形成される。そして、ＬＥＤヘッド２３の発光によって形成された静電潜像の部分の電位、すなわち、潜像電位は−５０［Ｖ］になり、静電潜像に現像ローラ１６からトナー１４が付着させられ、反転現像が行われる。また、正の極性に帯電させられるトナー、すなわち、正帯電性トナーを使用する場合、前記各電圧の正負が逆になる。
【００４８】
そして、本実施の形態において、帯電電圧は−１０００［Ｖ］以上、かつ、１２００［Ｖ］以下の範囲に、感光体ドラム１１の表面電位は−５００［Ｖ］以上、かつ、７００［Ｖ］以下の範囲に、現像電圧は−１００［Ｖ］以上、かつ、３００［Ｖ］以下の範囲に設定される。
【００４９】
ところで、印刷速度が高くなると、感光体ドラム１１の表面に形成されたトナー像を確実に用紙Ｐに転写することができず、転写かすれが発生する。
【００５０】
次に、現像ローラ１６上のトナー１４の帯電量Ｑ／Ｍ、印刷速度及び転写かすれのレベルの関係について説明する。
【００５１】
図４は本発明の第１の実施の形態におけるトナーの帯電量と転写かすれのレベルとの関係を示す図である。なお、横軸にトナー１４の帯電量Ｑ／Ｍを、縦軸に転写かすれのレベルを採ってある。
【００５２】
印刷速度を２０［ＰＰＭ］、４０［ＰＰＭ］及び６０［ＰＰＭ］に設定し、トナー１４の帯電量Ｑ／Ｍを変化させてそれぞれ転写かすれの発生状態を調べると、印刷速度が高くなるほど転写かすれが発生しやすくなることが分かる。
【００５３】
そこで、印刷速度が高くても転写かすれが発生しない条件を取得するために、印刷速度を６０［ＰＰＭ］に設定して実験を行った。なお、印刷速度を６０［ＰＰＭ］に設定した場合、感光体ドラム１１の線速度は２６５［ｍｍ／ｓ］になる。
【００５４】
この場合、前記トナー１４の帯電量Ｑ／Ｍは、吸引式小型帯電測定装置（ＴＲＥＫ社製 ＭＯＤＥＬ２１０ＨＳ−３）によって電荷Ｑを測定し、電荷Ｑを測定した時点で電子天秤（ｓａｒｔｏｒｉｕｓ社製 ＣＰ２２５Ｄ）によってトナー１４の重量Ｍを測定し、電荷Ｑを重量Ｍで除算することによって算出した。また、感光体ドラム１１の表面電位及び現像ローラ１６上のトナー層の電位、すなわち、トナー層電位は表面電位計（ＴＲＥＫ社製 ＭＯＤＥＬ３４４）によって測定した。
【００５５】
前記現像ローラ１６上のトナー１４の帯電量Ｑ／Ｍ及びトナー層電位の測定箇所は、現像ローラ１６上の円周上における現像ブレード１７との接点と感光体ドラム１１との接点との間とし、感光体ドラム１１の表面電位の測定箇所は、感光体ドラム１１の円周上における帯電ローラ１２との接点と現像ローラ１６との接点との間とした。
【００５６】
また、かぶりの程度を表す指標として色差ΔＥを使用した。該色差ΔＥは、印刷がされる前の用紙Ｐ、すなわち、未印字紙におけるＬａｂ値と、印刷がされた後の用紙Ｐの非画像部（白紙部）のＬａｂ値とを比較することによって算出される。そして、色差ΔＥの値が小さいほどかぶりの発生は少なく、画像品位が高い。なお、Ｌａｂ値の測定には、分光測色計（ＫＯＮＩＣＡＭＩＮＯＬＴＡ社製 ＣＭ−２６００ｄ）を使用した。
【００５７】
また、転写かすれのレベルは、Ａ４判の用紙Ｐに全面べた印字を行い、用紙Ｐに形成された画像の濃度を測定し、濃度に応じて１０段階で評価した。レベルが大きいほど転写かすれの発生は少なく、画像品位が高い。なお、濃度の測定には、分光濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製 Ｘ−Ｒｉｔｅ５２８）を使用した。
【００５８】
図５は本発明の第１の実施の形態におけるトナーの帯電量と転写かすれのレベル及び色差との関係図である。なお、横軸にトナー１４の帯電量を、縦軸に転写かすれのレベル及び色差ΔＥを採ってある。
【００５９】
図に示されるように、トナー帯電量Ｑ／Ｍを大きくすると、転写かすれのレベル及び色差ΔＥが小さくなり、転写かすれが発生しやすくなり、かぶりが発生しにくくなる。そこで、本実施の形態においては、かぶりの発生が抑制される範囲を色差ΔＥが０．５以下とし、転写かすれの発生が抑制される範囲をレベル８以上とし、トナー１４の帯電量Ｑ／Ｍの好ましい範囲を、
−２５［μＣ／ｇ］≦Ｑ／Ｍ≦−４０［μＣ／ｇ］
とする。なお、正帯電性トナーの場合は、符号が逆で同様の傾向を示すので、トナー１４の帯電量Ｑ／Ｍの範囲を絶対値で表し、
２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］
とする。
【００６０】
次に、前記現像ローラ１６上のトナー層の電位、すなわち、現像剤層電位としてのトナー層電位をＶｔｎｒとし、感光体ドラム１１の表面電位をＶｏｐｃとし、現像電圧をＶｄｂとし、表面電位Ｖｏｐｃと現像電圧Ｖｄｂとの差に対するトナー層電位Ｖｔｎｒの比をγ
γ＝Ｖｔｎｒ／（Ｖｏｐｃ−Ｖｄｂ）
としたときの、比γと汚れ及びフィルミングとの関係を表１に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１から分かるように、比γが０．１未満の場合はフィルミングが発生し、比γが０．２より大きい場合は汚れが発生した。したがって、印刷制御部５２は、画像品位を高くするために、比γを調整して、
０．１≦γ≦０．２
の範囲になるように表面電位Ｖｏｐｃ及び現像電圧Ｖｄｂを変更する。印刷制御部５２は、前記比γを調整するために、表面電位Ｖｏｐｃ及び現像電圧Ｖｄｂのうちのいずれか一方を変更することができる。
【００６３】
このように、本実施の形態においては、トナー１４の帯電量Ｑ／Ｍの好ましい範囲を、絶対値で表したときに、
２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］
とし、比γが、
０．１≦γ≦０．２
の範囲になるように表面電位Ｖｏｐｃ及び現像電圧Ｖｄｂを調整することによって、転写かすれ、かぶり、汚れ、フィルミング等が発生するのを抑制することができ、画像品位を向上させることができる。
【００６４】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００６５】
図６は本発明の第２の実施の形態における感光体ドラムの駆動系を示す概念図である。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、媒体としての用紙Ｐに形成された画像の濃度に応じて、像担持体としての感光体ドラム１１に対する現像剤担持体としての現像ローラ１６の線速比を変更することができるように、第２の駆動部としての図示されないローラモータが現像ローラ１６と連結させて配設される。
【００６７】
感光体ドラム１１は、図に示されるように、ドラム駆動ギヤ４１とのギヤ伝達によって一定の線速度で回転させられ、前記ドラム駆動ギヤ４１は第１の駆動部としての前記ドラムモータ５３（図１）を駆動することによって回転させられる。また、帯電装置としての帯電ローラ１２は前記感光体ドラム１１の表面との摩擦伝達によって回転させられ、前記現像ローラ１６はローラ駆動ギヤ４３とのギヤ伝達によって回転させられ、ローラ駆動ギヤ４３は前記ローラモータを駆動することによって回転させられる。さらに、現像剤供給部材としての、かつ、現像剤供給ローラとしてのトナー供給ローラ１８はアイドルギヤ４２を介した現像ローラ１６とのギヤ伝達によって回転させられる。
【００６８】
前記現像ローラ１６は、所定の線速比で感光体ドラム１１に対して逆方向に回転させられ、トナー供給ローラ１８は、あらかじめ設定された線速比の０．７倍で現像ローラ１６に対して同じ方向に回転させられる。そのために、前記モータ制御部５１は、駆動制御部として機能して、前記ドラムモータ５３及びローラモータの各回転速度のうちの一方、本実施の形態においては、ローラモータの回転速度を変更することによって、感光体ドラム１１に対する現像ローラ１６の線速比を変更する。
【００６９】
図７は本発明の第２の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。
【００７０】
図において、５６はベルト部材としての転写ベルト２４（図２）に形成された現像剤像としてのトナー像の濃度を検出する濃度検出部であり、該濃度検出部５６は、転写ベルト２４と対向させて配設され、検出した濃度を制御部５０に送る。そのために、転写ベルト２４に所定のパターンで前記トナー像が形成される。濃度が検出された後のトナー像は、第２のクリーニング部材としてのクリーニングブレード２６（図２）によって掻き取られ、除去される。
【００７１】
また、前記モータ制御部５１はドラムモータ５３、ベルトモータ５４及びローラモータ５５に接続され、ドラムモータ５３を駆動して感光体ドラム１１等を回転させ、ベルトモータ５４を駆動して転写ベルト２４を走行させ、ローラモータ５５を駆動して現像ローラ１６を回転させる。
【００７２】
本実施の形態において、濃度検出部５６によって検出された濃度が制御部５０に送られると、モータ制御部５１は制御部５０からの指示に基づいて、ローラモータ５５の回転速度を変更し、感光体ドラム１１に対する現像ローラ１６の線速比を変更する。
【００７３】
図８は本発明の第２の実施の形態における線速比と濃度との関係図である。なお、横軸に線速比を、縦軸に濃度を採ってある。
【００７４】
図に示されるように、感光体ドラム１１に対する現像ローラ１６の線速比が大きいほど濃度が高い。
【００７５】
したがって、印刷制御部５２は、回転制御部として機能して、濃度検出部５６によって検出された濃度が高い場合、ローラモータ５５の回転速度を低くして、線速比を小さくし、濃度が低い場合、ローラモータ５５の回転速度を高くして、線速比を大きくする。
【００７６】
前記第１の実施の形態においては、表面電位Ｖｏｐｃ及び現像電圧Ｖｄｂを調整することによって汚れ及びフィルミングが発生するのを抑制することができるが、現像電圧Ｖｄｂを調整することによって画像の濃度が低くなってしまうことがある。そこで、本実施の形態において、モータ制御部５１は、濃度検出部５６によって検出された濃度に基づいて、ローラモータ５５の回転速度を変更し、感光体ドラム１１に対する現像ローラ１６の線速比を大きくすることによって、画像の濃度が低くなるのを防止する。
【００７７】
したがって、画像品位を向上させることができる。
【００７８】
前記各実施の形態においては、プリンタについて説明しているが、本発明を、複写機、ファクシミリ、複合機等に適用することもできる。
【００７９】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【符号の説明】
【００８０】
１１ 感光体ドラム
１２ 帯電ローラ
１４ トナー
１６ 現像ローラ
１７ 現像ブレード
１８ トナー供給ローラ
２３ ＬＥＤヘッド
５２ 印刷制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を利用したプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置、例えば、プリンタにおいては、帯電ローラによって一様に帯電させられた感光体ドラムの表面をＬＥＤヘッドによって露光して静電潜像を形成し、現像器によって静電潜像を現像して感光体ドラム上にトナー像を形成した後、転写ローラによってトナー像を用紙に転写し、定着器においてトナー像を用紙に定着させるようになっている。
【０００３】
そして、現像器は、現像ローラ、トナー供給ローラ、現像ブレード等を備え、トナーカートリッジから供給されたトナーが帯電させられ、現像ローラ上にトナーの均一な薄層が形成される。そのために、現像ローラに現像電圧が、トナー供給ローラに供給電圧が、現像ブレードに規制電圧がそれぞれ調整されて印加される。また、現像ローラとトナー供給ローラとの間、及び現像ローラと現像ブレードとの間でトナーが摩擦させられる（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３３４９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のプリンタにおいては、感光体ドラムの表面の電位、すなわち、表面電位、及び現像電圧の設定値が適正でないと、転写時に画像部の全体にわたりトナーが十分に用紙に付着しない現象である転写かすれ、用紙の非画像部（白紙部）の全体にわたりわずかなトナーが付着してしまう現象であるかぶり、用紙の非画像部、ハーフトーン部等に、局部的に粒状、筋状、帯状にトナーが付着する現象である汚れ、全面べた印字を行ったときに、局部的に粒状、筋状、帯状の白色部が形成される現象であるフィルミング等が発生し、画像品位が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、前記従来のプリンタの問題点を解決して、転写かすれ、かぶり、汚れ、フィルミング等が発生するのを抑制することができ、画像品位を向上させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明の画像形成装置においては、像担持体と、帯電電圧が印加され、前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、帯電させられた前記像担持体の表面を露光し、潜像を形成する露光装置と、現像電圧が印加され、前記像担持体に現像剤を付着させ、潜像を現像して現像剤像を形成する現像剤担持体と、供給電圧が印加され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、規制電圧が印加され、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤規制部材と、前記帯電電圧、現像電圧、供給電圧及び規制電圧を制御する電圧制御部とを有する。
【０００８】
そして、前記現像剤担持体上の現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが、
２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］
にされる。
【０００９】
また、前記像担持体の表面電位Ｖｏｐｃと現像電圧Ｖｄｂとの差に対する前記現像剤担持体上の現像剤層電位Ｖｔｎｒの比γが、
０．１≦γ≦０．２
にされる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画像形成装置においては、像担持体と、帯電電圧が印加され、前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、帯電させられた前記像担持体の表面を露光し、潜像を形成する露光装置と、現像電圧が印加され、前記像担持体に現像剤を付着させ、潜像を現像して現像剤像を形成する現像剤担持体と、供給電圧が印加され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、規制電圧が印加され、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤規制部材と、前記帯電電圧、現像電圧、供給電圧及び規制電圧を制御する電圧制御部とを有する。
【００１１】
そして、前記現像剤担持体上の現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが、
２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］
にされる。
【００１２】
また、前記像担持体の表面電位Ｖｏｐｃと現像電圧Ｖｄｂとの差に対する前記現像剤担持体上の現像剤層電位Ｖｔｎｒの比γが、
０．１≦γ≦０．２
にされる。
【００１３】
この場合、現像剤担持体上の現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが、
２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］
にされ、像担持体の表面電位Ｖｏｐｃと現像電圧Ｖｄｂとの差に対する現像剤担持体上の現像剤層電位Ｖｔｎｒの比γが、
０．１≦γ≦０．２
にされるので、転写かすれ、かぶり、汚れ、フィルミング等が発生するのを抑制することができ、画像品位を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの駆動系を示す概念図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるトナーの帯電量と転写かすれのレベルとの関係を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるトナーの帯電量と転写かすれのレベル及び色差との関係図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における感光体ドラムの駆動系を示す概念図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における線速比と濃度との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としてのプリンタについて説明する。
【００１６】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図、図３は本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの駆動系を示す概念図である。
【００１７】
図に示されるように、プリンタ内において、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の現像剤としてのトナー１４ごとに画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃが配設され、該各画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃに沿って転写ユニット２１が配設される。各画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃは、画像形成ユニット１５、並びに各画像形成ユニット１５に対応させて配設された露光装置としてのＬＥＤヘッド２３及び転写部材としての転写ローラ２２を備える。
【００１８】
なお、各画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃにおける各画像形成ユニット１５は同じ構造を有するので、この場合、画像形成部Ｂｋの画像形成ユニット１５についてだけ説明する。
【００１９】
該画像形成ユニット１５は、着脱自在に配設された現像剤収容部としてのトナーカートリッジ１３を備え、該トナーカートリッジ１３は内部に前記トナー１４を収容する。
【００２０】
前記画像形成ユニット１５は、ドラム状に形成され、表面に潜像としての静電潜像を担持する像担持体としての感光体ドラム１１、該感光体ドラム１１の周囲に、感光体ドラム１１と当接させて配設され、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させる帯電装置としての帯電ローラ１２、感光体ドラム１１と当接させて配設され、感光体ドラム１１の表面に前記トナー１４を付着させ、前記静電潜像を現像し、現像剤像としてのトナー像を形成する現像剤担持体としての現像ローラ１６、及び第１のクリーニング部材としてのクリーニングブレード１９を備える。
【００２１】
また、前記画像形成ユニット１５は、前記現像ローラ１６と当接させて配設され、前記トナーカートリッジ１３から供給されたトナー１４を帯電させるとともに、現像ローラ１６に供給する現像剤供給部材としての、かつ、現像剤供給ローラとしてのトナー供給ローラ１８、及び現像剤規制部材としての現像ブレード１７を備える。なお、前記現像ローラ１６、現像ブレード１７、トナー供給ローラ１８等によって現像器が構成される。
【００２２】
前記感光体ドラム１１には、厚さが０．７５〔ｍｍ〕、外径が３０〔ｍｍ〕のアルミ素管上に、膜厚が０．５〔μｍ〕の電荷発生層、及び膜厚が１８〔μｍ〕の電荷輸送層を形成したものが使用される。前記電荷発生層に用いられる電荷発生物質としては、セレン及びその合金、セレン化ヒ素化合物、硫化カドミニウム、酸化亜鉛、その他の無機光導電物質、フタロシアニン、アゾ色素、キナクリドン、多環キノン、ピリリウム塩、チアピリリウム塩、インジゴ、チオインジゴ、アントアントロン、ピラントロン、シアニン等の各種有機顔料、染料等が使用される。また、電荷輸送層に使用される電荷輸送物質としては、カルバゾール、インドール、イミダゾール、オキサゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾール等の複素環化合物、アニリン誘導体、ヒドラゾン化合物、芳香族アミン誘導体、スチルベン誘導体、又はこれらの化合物から成る基を主鎖又は側鎖に有する重合体等の電子供与性物質が使用される。
【００２３】
前記帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させるためのものであり、例えば、ステンレス等の導体を軸としてエピクロルヒドリン等の導電性の弾性層が形成され、感光体ドラム１１に当接させて配設される。
【００２４】
前記ＬＥＤヘッド２３は、一様に帯電させられた感光体ドラム１１の表面を選択的に露光し、静電潜像（潜像パターン）を形成するためのものであり、ＬＥＤ素子、ＬＥＤ駆動素子及びレンズアレイから成り、ＬＥＤ素子からの照射光を感光体ドラム１１の表面に結像させる。
【００２５】
前記現像ローラ１６においては、ＳＵＳ材から成る導電性シャフト（芯金）上に弾性層がロール状に形成されるとともに、弾性層を覆う表面層が形成される。前記弾性層には、ウレタンゴム又はシリコーンゴムが使用され、前記表面層は、弾性層の表面をウレタン溶液によって処理したり、弾性層の表面にアクリル樹脂、アクリル−フッ素共重合樹脂等を塗布したりすることによって形成される。なお、アクリル樹脂、アクリル−フッ素共重合樹脂等によって表面層を形成する場合、導電性を付与するためにアクリル樹脂にカーボンブラックが配合され、カーボンブラックの配合量はアクリル樹脂１００重量部に対して１重量部にされる。
【００２６】
また、トナー供給ローラ１８は、ＳＵＳ材から成る導電性シャフト（芯金）及び弾性層によって形成される。前記弾性層には、導電性シリコーンゴムの発泡体、又は導電性ウレタンゴムの発泡体が使用される。なお、半導電性を有する弾性層を使用する場合は、アセチレンブラック、カーボンブラック等が添加される。
【００２７】
そして、前記現像ブレード１７は、板厚が０．０８〔ｍｍ〕のＳＵＳ材によって形成され、現像ローラ１６との接触部に曲げ加工が施され、曲げ部の曲率半径Ｒは０．２〔ｍｍ〕にされ、現像ローラ１６に対する線圧は３０〔ｇｆ／ｃｍ〕にされる。なお、現像ブレード１７の曲率半径Ｒ及び線圧は、トナー１４の帯電量に応じて調整することができる。
【００２８】
前記クリーニングブレード１９は、例えば、ゴムブレードから成り、ゴムブレードの先端を感光体ドラム１１の表面に当て込むように配設される。
【００２９】
前記感光体ドラム１１は、図３に示されるように、ドラム駆動ギヤ４１とのギヤ伝達によって一定の線速度（外周面の速度である周速度。）で回転させられ、前記ドラム駆動ギヤ４１は第１の駆動部としての図示されないドラムモータが駆動されるのに伴って回転させられる。また、帯電ローラ１２は感光体ドラム１１の表面との摩擦伝達によって回転させられ、現像ローラ１６は感光体ドラム１１とのギヤ伝達によって回転させられ、トナー供給ローラ１８はアイドルギヤ４２を介した現像ローラ１６とのギヤ伝達によって回転させられる。
【００３０】
前記現像ローラ１６は、感光体ドラム１１に対して線速比１．６倍で逆方向に回転させられ、トナー供給ローラ１８は現像ローラ１６に対して線速比０．７倍で同じ方向に回転させられる。なお、本実施の形態において、線速比は周速比であり、感光体ドラム１１に対する現像ローラ１６の線速比は、感光体ドラム１１の周速度に対する現像ローラ１６の周速度の比を表す。
【００３１】
そして、前記転写ユニット２１は、第１のローラとしての駆動ローラ２５ａ、第２のローラとしてのアイドルローラ２５ｂ、前記駆動ローラ２５ａとアイドルローラ２５ｂとによって張設され、前記各感光体ドラム１１と接触させて走行自在に配設されたベルト部材としての転写ベルト２４、該転写ベルト２４を介して各感光体ドラム１１と対向させて配設された前記転写ローラ２２等を備える。該各転写ローラ２２は、例えば、導電性の発泡性弾性体によって形成される。
【００３２】
前記転写ベルト２４の下半部には、走行方向における最も下流側の駆動ローラ２５ａの近傍に、転写ベルト２４をクリーニングするための第２のクリーニング部材としてのクリーニングブレード２６が配設される。
【００３３】
また、前記転写ユニット２１の下方には、媒体としての用紙Ｐを収容する媒体収容部としての給紙カセット３１が配設される。そして、３２は給紙カセット３１の前端に配設されたホッピングローラであり、該ホッピングローラ３２によって、前記給紙カセット３１から用紙Ｐが一枚ずつ繰り出され、搬送ローラ３４を介して画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃに送られる。
【００３４】
用紙Ｐの搬送方向における画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃより下流側には、定着装置としての定着器３５が配設される。該定着器３５は、第１のローラとしての定着ローラＲ１及び第２のローラとしての加圧ローラＲ２を備え、前記定着ローラＲ１及び加圧ローラＲ２によって画像形成部Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃから送られた用紙Ｐ上のカラーのトナー像を用紙Ｐに定着させ、カラーの画像を形成する。そして、３６はカラーの画像が形成された用紙Ｐをプリンタの本体、すなわち、装置本体外に排出する排出ローラである。
【００３５】
なお、前記感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、ＬＥＤヘッド２３、現像ローラ１６、トナー供給ローラ１８、転写ローラ２２、駆動ローラ２５ａ、アイドルローラ２５ｂ及び定着器３５は、図示されない制御部によって制御される。該制御部は、直流電圧を、あらかじめ設定されたタイミングで帯電ローラ１２、転写ローラ２２、現像ローラ１６及びトナー供給ローラ１８に印加し、前記ドラムモータを駆動することによって、感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、現像ローラ１６、トナー供給ローラ１８及び定着ローラＲ１を各矢印方向に回転させ、走行用の駆動部としての図示されないベルトモータを駆動することによって駆動ローラ２５ａを矢印方向に回転させる。
【００３６】
次に、トナー１４について説明する。
【００３７】
本実施の形態において、トナー１４は、乳化重合法によってトナー粒子を形成し、該トナー粒子にシリカ、酸化チタン微粉末等を加え、ミキサーによって混合することによって形成され、平均粒径が６〔μｍ〕以下にされる。
【００３８】
なお、前記乳化重合法とは、溶媒中でトナー１４の結着樹脂であるスチレンアクリル共重合樹脂（重合体）の一次粒子を作成し、一次粒子と同じ溶媒に、乳化剤（界面活性剤）によってエマルション化させた着色剤を混合し、必要に応じてワックス、荷電制御剤等を混合し、それらを凝集させることによってトナー粒子を作成する方法であり、溶媒から取り出されたトナー粒子は、洗浄され乾燥させられることによって、不要な溶媒成分及び副生成物成分が除去される。
【００３９】
また、本実施の形態においては、スチレン、アクリル酸及びメチルメタクリル酸からスチレンアクリル共重合樹脂が生成される。着色剤は、ブラックとしてカーボンブラックが、イエローとしてピグメントイエロー７４が、マゼンタとしてピグメントレッド２３８が、シアンとしてピグメントブルー１５：３が使用される。さらに、ワックスとしては、高級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が使用される。
【００４０】
次に、前記プリンタの制御装置について説明する。
【００４１】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。
【００４２】
図に示されるように、制御部５０はモータ制御部５１及び印刷制御部５２に接続される。前記モータ制御部５１は、ドラムモータ５３及びベルトモータ５４に接続され、駆動制御部として機能して、ドラムモータ５３を駆動して感光体ドラム１１等を回転させたり、ベルトモータ５４を駆動して転写ベルト２４を走行させたりする。また、前記印刷制御部５２は、制御部５０から印刷の指示を受けると、電圧制御部として機能して、帯電ローラ１２、現像ローラ１６、トナー供給ローラ１８、現像ブレード１７及び転写ローラ２２に印加する帯電電圧、現像電圧、供給電圧、規制電圧及び転写電圧の各電圧を制御したり、発光制御部として機能して、ＬＥＤヘッド２３の発光量を制御したりして、印刷を行う。
【００４３】
次に、前記構成のプリンタの動作について説明する。
【００４４】
印刷工程において、まず、印刷制御部５２は、帯電ローラ１２に帯電電圧を印加して感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させ、制御部５０からの画像データに基づいてＬＥＤヘッド２３を発光させ、感光体ドラム１１の表面に静電静電を形成する。次に、印刷制御部５２は、表面にトナーの薄層が形成された現像ローラ１６に現像電圧を印加して感光体ドラム１１上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。ここで、印刷制御部５２は、現像ローラ１６上に厚さが均一にされたトナーの薄層、すなわち、現像剤層としてのトナー層を形成し、該トナー層中のトナーの帯電量である平均帯電量を調整して所定の値にするために、供給電圧及び規制電圧をそれぞれ調整する。また、印刷制御部５２は、前記平均帯電量を調整して所定の値にするために、帯電電圧及び現像電圧のいずれか一方を変更する。
【００４５】
次に、前記印刷制御部５２は、転写ローラ２２に転写電圧を印加し、ベルトモータ５４を駆動して転写ベルト２４を走行させ、各感光体ドラム１１上の各色のトナー像を用紙Ｐに順次重ねて転写してカラーのトナー像を形成し、用紙Ｐ上のカラーのトナー像を定着器３５において用紙Ｐに定着させ、カラー画像を形成する。そして、カラー画像が形成された用紙Ｐは排出ローラ３６によって装置本体外に排出され、印刷動作が完了する。
【００４６】
なお、転写後の感光体ドラム１１の表面には、わずかな量のトナー１４が残留することがあるが、残留したトナー１４は前記クリーニングブレード１９によって掻き取られ、除去される。
【００４７】
なお、負の極性に帯電させられるトナー、すなわち、負帯電性トナーを使用して、プリンタを常温常湿の環境下で動作させる場合、電圧設定において、例えば、帯電電圧は−１１００［Ｖ］にされ、現像電圧は−２００［Ｖ］にされ、供給電圧は−３００［Ｖ］にされ、規制電圧は−３００［Ｖ］にされる。所定の値以上の帯電電圧が帯電ローラ１２に印加されると、前記感光体ドラム１１の表面が帯電させられ、帯電電圧に比例する表面電位が形成される。例えば、帯電電圧を−１１００［Ｖ］にすると、感光体ドラム１１の表面に−６００［Ｖ］の表面電位が形成される。そして、ＬＥＤヘッド２３の発光によって形成された静電潜像の部分の電位、すなわち、潜像電位は−５０［Ｖ］になり、静電潜像に現像ローラ１６からトナー１４が付着させられ、反転現像が行われる。また、正の極性に帯電させられるトナー、すなわち、正帯電性トナーを使用する場合、前記各電圧の正負が逆になる。
【００４８】
そして、本実施の形態において、帯電電圧は−１０００［Ｖ］以上、かつ、１２００［Ｖ］以下の範囲に、感光体ドラム１１の表面電位は−５００［Ｖ］以上、かつ、７００［Ｖ］以下の範囲に、現像電圧は−１００［Ｖ］以上、かつ、３００［Ｖ］以下の範囲に設定される。
【００４９】
ところで、印刷速度が高くなると、感光体ドラム１１の表面に形成されたトナー像を確実に用紙Ｐに転写することができず、転写かすれが発生する。
【００５０】
次に、現像ローラ１６上のトナー１４の帯電量Ｑ／Ｍ、印刷速度及び転写かすれのレベルの関係について説明する。
【００５１】
図４は本発明の第１の実施の形態におけるトナーの帯電量と転写かすれのレベルとの関係を示す図である。なお、横軸にトナー１４の帯電量Ｑ／Ｍを、縦軸に転写かすれのレベルを採ってある。
【００５２】
印刷速度を２０［ＰＰＭ］、４０［ＰＰＭ］及び６０［ＰＰＭ］に設定し、トナー１４の帯電量Ｑ／Ｍを変化させてそれぞれ転写かすれの発生状態を調べると、印刷速度が高くなるほど転写かすれが発生しやすくなることが分かる。
【００５３】
そこで、印刷速度が高くても転写かすれが発生しない条件を取得するために、印刷速度を６０［ＰＰＭ］に設定して実験を行った。なお、印刷速度を６０［ＰＰＭ］に設定した場合、感光体ドラム１１の線速度は２６５［ｍｍ／ｓ］になる。
【００５４】
この場合、前記トナー１４の帯電量Ｑ／Ｍは、吸引式小型帯電測定装置（ＴＲＥＫ社製 ＭＯＤＥＬ２１０ＨＳ−３）によって電荷Ｑを測定し、電荷Ｑを測定した時点で電子天秤（ｓａｒｔｏｒｉｕｓ社製 ＣＰ２２５Ｄ）によってトナー１４の重量Ｍを測定し、電荷Ｑを重量Ｍで除算することによって算出した。また、感光体ドラム１１の表面電位及び現像ローラ１６上のトナー層の電位、すなわち、トナー層電位は表面電位計（ＴＲＥＫ社製 ＭＯＤＥＬ３４４）によって測定した。
【００５５】
前記現像ローラ１６上のトナー１４の帯電量Ｑ／Ｍ及びトナー層電位の測定箇所は、現像ローラ１６上の円周上における現像ブレード１７との接点と感光体ドラム１１との接点との間とし、感光体ドラム１１の表面電位の測定箇所は、感光体ドラム１１の円周上における帯電ローラ１２との接点と現像ローラ１６との接点との間とした。
【００５６】
また、かぶりの程度を表す指標として色差ΔＥを使用した。該色差ΔＥは、印刷がされる前の用紙Ｐ、すなわち、未印字紙におけるＬａｂ値と、印刷がされた後の用紙Ｐの非画像部（白紙部）のＬａｂ値とを比較することによって算出される。そして、色差ΔＥの値が小さいほどかぶりの発生は少なく、画像品位が高い。なお、Ｌａｂ値の測定には、分光測色計（ＫＯＮＩＣＡＭＩＮＯＬＴＡ社製 ＣＭ−２６００ｄ）を使用した。
【００５７】
また、転写かすれのレベルは、Ａ４判の用紙Ｐに全面べた印字を行い、用紙Ｐに形成された画像の濃度を測定し、濃度に応じて１０段階で評価した。レベルが大きいほど転写かすれの発生は少なく、画像品位が高い。なお、濃度の測定には、分光濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製 Ｘ−Ｒｉｔｅ５２８）を使用した。
【００５８】
図５は本発明の第１の実施の形態におけるトナーの帯電量と転写かすれのレベル及び色差との関係図である。なお、横軸にトナー１４の帯電量を、縦軸に転写かすれのレベル及び色差ΔＥを採ってある。
【００５９】
図に示されるように、トナー帯電量Ｑ／Ｍを大きくすると、転写かすれのレベル及び色差ΔＥが小さくなり、転写かすれが発生しやすくなり、かぶりが発生しにくくなる。そこで、本実施の形態においては、かぶりの発生が抑制される範囲を色差ΔＥが０．５以下とし、転写かすれの発生が抑制される範囲をレベル８以上とし、トナー１４の帯電量Ｑ／Ｍの好ましい範囲を、
−２５［μＣ／ｇ］≦Ｑ／Ｍ≦−４０［μＣ／ｇ］
とする。なお、正帯電性トナーの場合は、符号が逆で同様の傾向を示すので、トナー１４の帯電量Ｑ／Ｍの範囲を絶対値で表し、
２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］
とする。
【００６０】
次に、前記現像ローラ１６上のトナー層の電位、すなわち、現像剤層電位としてのトナー層電位をＶｔｎｒとし、感光体ドラム１１の表面電位をＶｏｐｃとし、現像電圧をＶｄｂとし、表面電位Ｖｏｐｃと現像電圧Ｖｄｂとの差に対するトナー層電位Ｖｔｎｒの比をγ
γ＝Ｖｔｎｒ／（Ｖｏｐｃ−Ｖｄｂ）
としたときの、比γと汚れ及びフィルミングとの関係を表１に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１から分かるように、比γが０．１未満の場合はフィルミングが発生し、比γが０．２より大きい場合は汚れが発生した。したがって、印刷制御部５２は、画像品位を高くするために、比γを調整して、
０．１≦γ≦０．２
の範囲になるように表面電位Ｖｏｐｃ及び現像電圧Ｖｄｂを変更する。印刷制御部５２は、前記比γを調整するために、表面電位Ｖｏｐｃ及び現像電圧Ｖｄｂのうちのいずれか一方を変更することができる。
【００６３】
このように、本実施の形態においては、トナー１４の帯電量Ｑ／Ｍの好ましい範囲を、絶対値で表したときに、
２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］
とし、比γが、
０．１≦γ≦０．２
の範囲になるように表面電位Ｖｏｐｃ及び現像電圧Ｖｄｂを調整することによって、転写かすれ、かぶり、汚れ、フィルミング等が発生するのを抑制することができ、画像品位を向上させることができる。
【００６４】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００６５】
図６は本発明の第２の実施の形態における感光体ドラムの駆動系を示す概念図である。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、媒体としての用紙Ｐに形成された画像の濃度に応じて、像担持体としての感光体ドラム１１に対する現像剤担持体としての現像ローラ１６の線速比を変更することができるように、第２の駆動部としての図示されないローラモータが現像ローラ１６と連結させて配設される。
【００６７】
感光体ドラム１１は、図に示されるように、ドラム駆動ギヤ４１とのギヤ伝達によって一定の線速度で回転させられ、前記ドラム駆動ギヤ４１は第１の駆動部としての前記ドラムモータ５３（図１）を駆動することによって回転させられる。また、帯電装置としての帯電ローラ１２は前記感光体ドラム１１の表面との摩擦伝達によって回転させられ、前記現像ローラ１６はローラ駆動ギヤ４３とのギヤ伝達によって回転させられ、ローラ駆動ギヤ４３は前記ローラモータを駆動することによって回転させられる。さらに、現像剤供給部材としての、かつ、現像剤供給ローラとしてのトナー供給ローラ１８はアイドルギヤ４２を介した現像ローラ１６とのギヤ伝達によって回転させられる。
【００６８】
前記現像ローラ１６は、所定の線速比で感光体ドラム１１に対して逆方向に回転させられ、トナー供給ローラ１８は、あらかじめ設定された線速比の０．７倍で現像ローラ１６に対して同じ方向に回転させられる。そのために、前記モータ制御部５１は、駆動制御部として機能して、前記ドラムモータ５３及びローラモータの各回転速度のうちの一方、本実施の形態においては、ローラモータの回転速度を変更することによって、感光体ドラム１１に対する現像ローラ１６の線速比を変更する。
【００６９】
図７は本発明の第２の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。
【００７０】
図において、５６はベルト部材としての転写ベルト２４（図２）に形成された現像剤像としてのトナー像の濃度を検出する濃度検出部であり、該濃度検出部５６は、転写ベルト２４と対向させて配設され、検出した濃度を制御部５０に送る。そのために、転写ベルト２４に所定のパターンで前記トナー像が形成される。濃度が検出された後のトナー像は、第２のクリーニング部材としてのクリーニングブレード２６（図２）によって掻き取られ、除去される。
【００７１】
また、前記モータ制御部５１はドラムモータ５３、ベルトモータ５４及びローラモータ５５に接続され、ドラムモータ５３を駆動して感光体ドラム１１等を回転させ、ベルトモータ５４を駆動して転写ベルト２４を走行させ、ローラモータ５５を駆動して現像ローラ１６を回転させる。
【００７２】
本実施の形態において、濃度検出部５６によって検出された濃度が制御部５０に送られると、モータ制御部５１は制御部５０からの指示に基づいて、ローラモータ５５の回転速度を変更し、感光体ドラム１１に対する現像ローラ１６の線速比を変更する。
【００７３】
図８は本発明の第２の実施の形態における線速比と濃度との関係図である。なお、横軸に線速比を、縦軸に濃度を採ってある。
【００７４】
図に示されるように、感光体ドラム１１に対する現像ローラ１６の線速比が大きいほど濃度が高い。
【００７５】
したがって、印刷制御部５２は、回転制御部として機能して、濃度検出部５６によって検出された濃度が高い場合、ローラモータ５５の回転速度を低くして、線速比を小さくし、濃度が低い場合、ローラモータ５５の回転速度を高くして、線速比を大きくする。
【００７６】
前記第１の実施の形態においては、表面電位Ｖｏｐｃ及び現像電圧Ｖｄｂを調整することによって汚れ及びフィルミングが発生するのを抑制することができるが、現像電圧Ｖｄｂを調整することによって画像の濃度が低くなってしまうことがある。そこで、本実施の形態において、モータ制御部５１は、濃度検出部５６によって検出された濃度に基づいて、ローラモータ５５の回転速度を変更し、感光体ドラム１１に対する現像ローラ１６の線速比を大きくすることによって、画像の濃度が低くなるのを防止する。
【００７７】
したがって、画像品位を向上させることができる。
【００７８】
前記各実施の形態においては、プリンタについて説明しているが、本発明を、複写機、ファクシミリ、複合機等に適用することもできる。
【００７９】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【符号の説明】
【００８０】
１１ 感光体ドラム
１２ 帯電ローラ
１４ トナー
１６ 現像ローラ
１７ 現像ブレード
１８ トナー供給ローラ
２３ ＬＥＤヘッド
５２ 印刷制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）像担持体と、
（ｂ）帯電電圧が印加され、前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、
（ｃ）帯電させられた前記像担持体の表面を露光し、潜像を形成する露光装置と、
（ｄ）現像電圧が印加され、前記像担持体に現像剤を付着させ、潜像を現像して現像剤像を形成する現像剤担持体と、
（ｅ）供給電圧が印加され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
（ｆ）規制電圧が印加され、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤規制部材と、
（ｇ）前記帯電電圧、現像電圧、供給電圧及び規制電圧を制御する電圧制御部とを有するとともに、
（ｈ）前記現像剤担持体上の現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが、
２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］
にされ、
（ｉ）前記像担持体の表面電位Ｖｏｐｃと現像電圧Ｖｄｂとの差に対する前記現像剤担持体上の現像剤層電位Ｖｔｎｒの比γが、
０．１≦γ≦０．２
にされることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
（ａ）ベルト部材と、
（ｂ）該ベルト部材上に形成された現像剤像の濃度を検出する濃度検出部と、
（ｃ）前記像担持体を回転させるための第１の駆動部と、
（ｄ）前記現像剤担持体を回転させるための第２の駆動部と、
（ｅ）第１、第２の駆動部を駆動し、前記像担持体に対するあらかじめ設定された現像剤担持体の線速比で前記像担持体及び現像剤担持体を回転させる駆動制御部とを有する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記電圧制御部は、供給電圧及び規制電圧を変更することによって現像剤の平均帯電量を調整する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電圧制御部は、帯電電圧及び現像電圧のいずれか一方を変更することによって現像剤の平均帯電量を調整する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電圧制御部は、帯電電圧及び現像電圧を変更することによって前記比γを調整する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記電圧制御部は、帯電電圧及び現像電圧のいずれか一方を変更することによって前記比γを調整する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記駆動制御部は、濃度検出部によって検出された画像の濃度に基づいて前記現像剤担持体の回転速度を変更する請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体の線速度が２６５［ｍｍ／ｓ］以下にされる請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像剤担持体の弾性層がウレタンゴム又はシリコーンゴムによって形成される請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像剤の平均粒径が６〔μｍ〕以下にされる請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項１】
（ａ）像担持体と、
（ｂ）帯電電圧が印加され、前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、
（ｃ）帯電させられた前記像担持体の表面を露光し、潜像を形成する露光装置と、
（ｄ）現像電圧が印加され、前記像担持体に現像剤を付着させ、潜像を現像して現像剤像を形成する現像剤担持体と、
（ｅ）供給電圧が印加され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
（ｆ）規制電圧が印加され、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤規制部材と、
（ｇ）前記帯電電圧、現像電圧、供給電圧及び規制電圧を制御する電圧制御部とを有するとともに、
（ｈ）前記現像剤担持体上の現像剤の帯電量Ｑ／Ｍが、
２５［μＣ／ｇ］≦｜Ｑ／Ｍ｜≦４０［μＣ／ｇ］
にされ、
（ｉ）前記像担持体の表面電位Ｖｏｐｃと現像電圧Ｖｄｂとの差に対する前記現像剤担持体上の現像剤層電位Ｖｔｎｒの比γが、
０．１≦γ≦０．２
にされることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
（ａ）ベルト部材と、
（ｂ）該ベルト部材上に形成された現像剤像の濃度を検出する濃度検出部と、
（ｃ）前記像担持体を回転させるための第１の駆動部と、
（ｄ）前記現像剤担持体を回転させるための第２の駆動部と、
（ｅ）第１、第２の駆動部を駆動し、前記像担持体に対するあらかじめ設定された現像剤担持体の線速比で前記像担持体及び現像剤担持体を回転させる駆動制御部とを有する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記電圧制御部は、供給電圧及び規制電圧を変更することによって現像剤の平均帯電量を調整する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電圧制御部は、帯電電圧及び現像電圧のいずれか一方を変更することによって現像剤の平均帯電量を調整する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電圧制御部は、帯電電圧及び現像電圧を変更することによって前記比γを調整する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記電圧制御部は、帯電電圧及び現像電圧のいずれか一方を変更することによって前記比γを調整する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記駆動制御部は、濃度検出部によって検出された画像の濃度に基づいて前記現像剤担持体の回転速度を変更する請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体の線速度が２６５［ｍｍ／ｓ］以下にされる請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像剤担持体の弾性層がウレタンゴム又はシリコーンゴムによって形成される請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像剤の平均粒径が６〔μｍ〕以下にされる請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−３３７２２（Ｐ２０１１−３３７２２Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７８１７０（Ｐ２００９−１７８１７０）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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