JP2004219654A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写部でのトナーの飛散を小さくすることによって、高解像度を備えた高精細画像を形成することができるようにする。
【解決手段】表面にトナー像を担持する像担持体と、該像担持体の表面を露光する露光手段と、前記像担持体の表面にトナーを供給する現像手段とを有し、前記像担持体は膜厚が１０〔μｍ〕以上２０〔μｍ〕以下の電荷輸送層を備え、前記露光手段は６００〔ｄｐｉ〕以上の解像度を備える画像形成装置１０であって、前記トナー像のトナーの帯電量Ｑ〔μＣ／ｇ〕と前記トナー像のトナー層の平均厚さｔ〔μｍ〕とが、最小ドット形成間隔ｄ〔μｍ〕に対して、５０．４／ｄ≦｜Ｑ／ｔ｜≦１０．０の関係を満たす。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ又はこれらの機能を併有する複合機等の画像形成装置においては、帯電、露光、現像、転写、定着及びクリーニングの各プロセスによって画像を形成することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
そして、前記画像形成装置の帯電手段としては、導電性帯電ローラを感光体に接触させ、前記導電性帯電ローラに直流電圧を印加して感光体を帯電させる接触型の帯電装置が提案されている。
【０００４】
また、現像手段としては、像担持体としての導電性弾性体から成る現像ローラを感光体に接触させ、前記現像ローラに直流電圧を印加し、感光体の静電潜像を現像する接触型の現像装置が提案されている。また、該現像装置は、前記現像ローラに接触させて、タンク内のトナーを前記現像ローラに供給するための導電性弾性体から成るトナー供給ローラを備えるようになっている。
【０００５】
さらに、転写手段としては、転写ローラとしての半導電性スポンジローラを用い、該半導電性スポンジローラを記録用紙を介して感光体に接触させ、前記半導電性スポンジローラに直流電圧を印加することによって、前記感光体上に形成されたトナー像を記録用紙に転写させる接触型の転写装置が提案されている。
【０００６】
さらに、クリーニング手段としては、記録用紙に転写されずに前記感光体上に残ったトナーを回収するために、弾性ブレードのエッジ部を感光体面に接触させたクリーニングブレードを備えるクリーニング装置が提案されている。
【０００７】
そして、前記画像形成装置は、前記接触型の帯電装置、接触型の現像装置、接触型の転写装置、クリーニングブレードを備えるクリーニング装置等によって、電子写真方式の各プロセスを実行し、画像を形成することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１３８５４９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の画像形成装置においては、画像の高画質化を実現することが困難である。近年、画像形成装置の分野においては、画像の高画質化の要求が高まっており、従来３００〔ｄｐｉ〕（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）程度の解像度を備えたものが主流であったのに対し、６００〜１２００〔ｄｐｉ〕以上の解像度を備えた高精細画像が要求されつつある。そして、画像の高解像度化を実現するためには、電子写真方式の各プロセスにおいて技術レベルの向上が必要となる。特に、トナー粒子の小径化、及び、感光体の電荷輸送層の薄膜化が有効であることが論じられているが、様々な実用上の問題で高解像度化が進んでいないのが現状である。例えば、感光体の薄膜化は低寿命化に繋がるため、必要最小限にとどめなければならないし、トナーの小径化はその製造上の理由から困難である。
【００１０】
そして、高解像度を備えた高精細画像の形成において、最も困難なことは、最小ドットを形成する際に、転写部でトナーが飛散してしまうことに関して、画像に影響を及ぼす飛散距離が最小ドット形成間隔に相応して小さくなることにある。つまり、ドットに対して１５０〔％〕の範囲まで飛散を認めるとしても解像度が３００〔ｄｐｉ〕であれば直径１２６〔μｍ〕まで許されたものが、解像度が６００〔ｄｐｉ〕では６３〔μｍ〕となり、解像度が１２００〔ｄｐｉ〕では３２〔μｍ〕となる。なお、トナーが飛散するという現象は、感光体上のトナーが転写部での静電気力を受け、正しい転写位置ではないところに飛散してしまうということが原因で発生すると考えられる。
【００１１】
本発明は、前記従来の画像形成装置の問題点を解決して、転写部でのトナーの飛散を小さくすることによって、高解像度を備えた高精細画像を形成す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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の画像形成装置においては、表面にトナー像を担持する像担持体と、該像担持体の表面を露光する露光手段と、前記像担持体の表面にトナーを供給する現像手段とを有し、前記像担持体は膜厚が１０〔μｍ〕以上２０〔μｍ〕以下の電荷輸送層を備え、前記露光手段は６００〔ｄｐｉ〕以上の解像度を備える画像形成装置であって、前記トナー像のトナーの帯電量Ｑ〔μＣ／ｇ〕と前記トナー像のトナー層の平均厚さｔ〔μｍ〕とが、最小ドット形成間隔ｄ〔μｍ〕に対して、５０．４／ｄ≦｜Ｑ／ｔ｜≦１０．０の関係を満たす。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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。
【００１４】
図１は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の主要部の構成を示す図である。
【００１５】
図において、１０は画像形成装置であり、画像形成ユニット１１及び定着装置３０を有する。ここで、前記画像形成装置１０は、例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写機等であり、電子写真方式によって、印刷用紙、封筒、ＯＨＰシート等の記録媒体としての記録紙３６上に白黒やカラーの画像を形成するようになっている。なお、本実施の形態においては、前記画像形成装置１０が、図示されないパ−ソナルコンピュータ等の上位装置から受信した印刷命令に従って前記記録紙３６上に画像を形成するプリンタである場合について説明する。
【００１６】
そして、前記画像形成ユニット１１は記録紙３６上にトナー像を形成し、前記定着装置３０は該トナー像を記録紙３６に定着させる。なお、前記画像形成装置１０は、白黒画像を形成するものであってもよく、カラー画像を形成するものであってもよいが、カラー画像を形成する場合、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応する画像形成ユニット１１が記録紙３６の搬送方向（図における左方向）に沿って順次並ぶように配設される。
【００１７】
また、前記画像形成装置１０は、前記記録紙３６を多数枚収容する給紙カセット３５、該給紙カセット３５から記録紙３６を一枚ずつ取り出す給紙ローラ３７、記録紙３６を画像形成ユニット１１に送り込む送紙ローラ３８等を備え前記記録紙３６を搬送する記録媒体搬送装置３４、前記画像形成ユニット１１、定着装置３０及び記録媒体搬送装置３４の各種ローラ等の可動部材を駆動するための図示されないモータ、ギヤ、ベルト等を備える駆動装置、図示されない操作パネル、通信インターフェイス等を備え前記画像形成装置１０の動作を制御する制御装置等を有する。
【００１８】
そして、前記画像形成ユニット１１は、像担持体としての感光体１２、該感光体１２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ１３、レーザ露光装置やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ヘッドから照射される光のエネルギーによって露光して、帯電した前記感光体１２の表面に静電潜像を形成するための露光手段としての露光装置１４、前記感光体１２の表面に現像剤としてのトナーを供給して前記静電潜像を現像する現像手段としての現像装置２０、前記感光体１２の表面のトナー像を記録紙３６上に転写するための転写手段としての転写ローラ１５、及び、前記記録紙３６上に転写されずに残留したトナーを掻（か）き取って感光体１２上から除去するための現像材除去手段として機能するブレード部材としてのクリーニングブレード１６を有する。
【００１９】
ここで、前記感光体１２は、ドラム形状を有し、前記駆動装置によって駆動され、矢印で示される方向に一定周速度で回転する。そして、前記感光体１２は、金属等から成るドラム形状の導電性支持体、及び、該導電性支持体上に配設された電荷輸送層を備える。本実施の形態において、該電荷輸送層は、膜厚が１０〔μｍ〕以上２０〔μｍ〕以下の有機系感光体から成る。ここで、前記膜厚が１０〔μｍ〕以上２０〔μｍ〕以下であるということは、前記感光体１２の寿命、すなわち、使用可能期間内において、前記電荷輸送層において実際に機能する範囲の膜厚が１０〔μｍ〕以上２０〔μｍ〕以下の範囲に入るという意味である。したがって、前記感光体１２の使用開始直後の時期や使用可能期間終了時においては、前記膜厚が１０〔μｍ〕以上２０〔μｍ〕以下の範囲を超えてもよい。
【００２０】
また、前記露光装置１４は、ＬＥＤアレイとセルフォックレンズアレイ （Ｒ）とを組み合わせたＬＥＤヘッドであってもよいし、レーザ発光源とレンズ等の作像光学系とを組み合わせたレーザ露光装置であってもよい。なお、本実施の形態における露光装置１４は、６００〔ｄｐｉ〕及び１２００〔ｄｐｉ〕の解像度を持つＬＥＤヘッドであり、最小ドット形成間隔は、それぞれ、４２〔μｍ〕及び２１〔μｍ〕である。
【００２１】
さらに、前記帯電ローラ１３は、金属シャフトと該金属シャフトの周囲に配設された半導電性ゴム層とを備え、感光体１２の表面に接触又は圧接するように配設され、矢印で示される方向に回転する。
【００２２】
そして、前記現像装置２０は、矢印で示される方向に回転して感光体１２の表面にトナーを供給して前記静電潜像を現像する現像ローラ２１、矢印で示される方向に回転して前記現像ローラ２１にトナーを供給するトナー供給ローラ２２、前記現像ローラ２１上のトナー層の厚さを規制する現像ブレード２５、及び、トナーを収容するトナーカートリッジ２３を備える。なお、前記現像ローラ２１は、金属シャフトと該金属シャフトの周囲に配設されたシリコンゴムから成る半導電性のゴム層とを備え、該ゴム層の表面粗さは１〜１５〔μｍ〕である。
【００２３】
また、前記転写ローラ１５は、トナー像を記録媒体としての記録紙３６に転写する部位としての転写部において、記録紙３６の搬送路を挟んで感光体１２に圧接するように配設され、矢印で示される方向に回転する。さらに、前記クリーニングブレード１６は、転写されずに残留したトナーを掻き取って感光体１２上から除去するために、該感光体１２の表面に接触するように配設される。
【００２４】
そして、前記定着装置３０は、記録紙３６の搬送路において前記画像形成ユニット１１の下流側に配設され、発熱ローラ３１と加圧ローラ３２とを備える。該発熱ローラ３１と加圧ローラ３２とは、それぞれ、矢印で示される方向に回転し、前記画像形成ユニット１１から排出された記録紙３６を両面から挟み込んで加熱しながら圧接することによって、トナー像を記録紙３６に定着させる。
【００２５】
また、前記感光体１２、帯電ローラ１３、露光装置１４、現像ローラ２１、トナー供給ローラ２２、転写ローラ１５、給紙ローラ３７、送紙ローラ３８、発熱ローラ３１、加圧ローラ３２等の動作は、図示されない前記制御装置によって制御される。そして、該制御装置は、あらかじめ設定されたタイミングに従って図示されない電源から直流の高電圧を帯電ローラ１３、露光装置１４、現像ローラ２１、トナー供給ローラ２２、現像ブレード２５及び転写ローラ１５に印加し、図示されない第１の駆動モータを駆動して、前記感光体１２、帯電ローラ１３、露光装置１４、現像ローラ２１、トナー供給ローラ２２、転写ローラ１５、送紙ローラ３８、発熱ローラ３１及び加圧ローラ３２を回転させる。なお、前記給紙ローラ３７は図示されない第２の駆動モータによって回転させられる。また、前記現像ローラ２１、トナー供給ローラ２２及び現像ブレード２５に印加される電圧、現像ローラ２１の表面粗さ、現像ブレード２５の押圧力等を調整することによって、前記感光体１２の表面に形成されるトナー像の帯電量、及び、層厚を調整することができる。
【００２６】
次に、前記構成の画像形成装置１０の動作について説明する。
【００２７】
まず、制御装置は、上位装置から印刷命令を受信すると、第１の駆動モータを駆動して、感光体１２、帯電ローラ１３、転写ローラ１５、送紙ローラ３８、加圧ローラ３２、現像ローラ２１及びトナー供給ローラ２２を、それぞれ、矢印で示される方向に回転させる。
【００２８】
次に、前記制御装置は、帯電ローラ１３に直流の高電圧を印加し、感光体１２の表面に電荷を一様に帯電させる。続いて、前記制御装置は、露光装置１４を駆動し前記上位装置から受信した画像信号に対応した光を感光体１２の表面に照射させる。これにより、感光体１２の表面において一様に電荷が帯電した部分に静電潜像が形成される。該静電潜像は光を照射されたことによって略０〔Ｖ〕に近い電圧に降下している。
【００２９】
次に、前記制御装置は、現像ローラ２１、トナー供給ローラ２２及び現像ブレード２５に、前記帯電ローラ１３に印加した電圧の極性と同じ極性を有する直流の高電圧を印加してトナーを帯電させ、静電効果によって帯電トナーを感光体１２の表面上の静電潜像に付着させて現像する。これにより、前記感光体１２の表面上にトナー像が形成される。
【００３０】
次に、前記制御装置は、画像形成ユニット１１におけるトナー像を形成する動作に合わせて、第２の駆動モータを駆動して、給紙ローラ３７を回転させ、給紙カセット３５から記録紙３６を一枚搬送路に繰り出す。そして、感光体１２の表面に形成されたトナー像が、前記感光体１２と転写ローラ１５との圧接部である転写位置に到達するタイミングに合わせて、前記制御装置は、前記転写ローラ１５に前記トナー像を構成する帯電トナーの極性と逆の極性の高電圧を印加する。これにより、前記トナー像が感光体１２の表面から記録紙３６に転写される。
【００３１】
そして、トナー像が転写された記録紙３６は定着装置３０に送り込まれる。ここで、前記記録紙３６が定着装置３０を通過する際に、記録紙３６上のトナー像は加圧ロール３２と発熱ロール３１とによって加圧定着される。そして、トナー像が定着された記録紙３６は、画像形成装置１０の外部へ排出される。
【００３２】
一方、転写後の感光体１２の表面には若干のトナーが残留する場合があるが、該残留トナーは、クリーニングブレード１６によって感光体１２の表面から除去される。このように、前記感光体１２は繰り返し利用される。
【００３３】
本実施の形態においては、感光体１２の表面上に形成されたトナー像が記録紙３６へ転写される時に、トナーが飛散してドットの形成を乱すことを防ぐために、トナーの感光体１２への付着力を規定するようになっている。ここで、感光体１２の表面上に形成されたトナー像を構成するトナーに働く主な力としては、トナーの帯電による鏡像力と、転写電圧によるクーロン力とがある。そして、トナーの帯電量をＱ〔μＣ／ｇ〕、トナーの層厚をｔ〔μｍ〕としたときに、前記鏡像力は（Ｑ／ｔ）^２ に比例し、前記クーロン力はＱに比例する。
【００３４】
次に、本実施の形態におけるドットの再現性と転写性に関する実験例について説明する。
【００３５】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるドットの再現性を示す指標として使用される最小ドットを印刷したパターンを示す図、図３は本発明の第１の実施の形態におけるドットの再現性と転写性の評価結果を示す第１の図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるドットの再現性と転写性の評価結果を示す第２の図である。
【００３６】
ここでは、転写ローラ１５に印加されるトナー像を構成する帯電トナーの極性と逆の極性の高電圧、すなわち、転写電圧が５００〔Ｖ〕、１５００〔Ｖ〕及び２５００〔Ｖ〕のときに、｜Ｑ／ｔ｜をパラメータとして、図２に示されるような最小ドットを印刷したパターンを使用し、ドットの再現性と転写性について実験を行った。そして、露光装置１４の解像度が６００〔ｄｐｉ〕の場合に行った実験の結果が図３に示され、１２００〔ｄｐｉ〕の場合に行った実験の結果が図４に示されている。
【００３７】
なお、実験において、トナーの帯電量Ｑ〔μＣ／ｇ〕は、ＴＲｅｋ製のｑ／ｍＭＥＴＥＲ（ Ｍｏｄｅｌ「２１０ＨＳ」）によって測定した。また、トナーの層厚ｔ〔μｍ〕は、レーザーテック株式会社製の走査型レーザー顕微鏡ＩＬＭ１５によって測定した。さらに、トナーとしては、負帯電性のトナーを用いた。
【００３８】
図２に示されるようなパターンは、１ｂｙ１と称されるものであり、本実施の形態において、ドットの再現性を評価するための指標として使用された。図２において、ｄは最小ドット形成間隔であり、隣接するドット同士の中心点間の距離は２ｄとなっている。そして、飛散したトナーの範囲が直径１．５ｄの範囲に入る場合は良好であるとして○と評価し、２ｄの範囲内に入る場合はやや良好であるとして△と評価し、２ｄの範囲を超えて飛散する場合は不良であるとして×と評価した。これは、飛散したトナーの範囲が直径２ｄを超えると、孤立したドットを形成する場合でも、隣接するドットの領域にまでトナーが飛散してしまい、孤立したドットが形成されないためである。
【００３９】
また、転写性に関しては、転写効率が９０〔％〕以上を満足する場合は良好であるとして○と評価し、７５〔％〕以上９０〔％〕未満の場合はやや良好であるとして△と評価し、７５〔％〕未満の場合は不良であるとして×と評価した。これは、転写効率が７５〔％〕を下回るとドットを再現する際に一部に白抜けが発生して良好な画像を得られないことがあるためである。また、転写効率が７５〔％〕を下回る場合、クリーニングブレード１６によって除去されて廃棄されるトナーの量が増え、印刷コストが増大してしまうという問題もある。
【００４０】
図３及び４に示される結果から、転写電圧が５００〜２５００〔Ｖ〕の範囲において、ドット再現性と転写性をともに満足する｜Ｑ／ｔ｜の範囲は、最小ドット形成間隔ｄ＝４２〔μｍ〕である露光装置１４の解像度が６００〔ｄｐｉ〕の場合、次の式（１）で示される。
１．２≦｜Ｑ／ｔ｜≦１０．０・・・式（１）
また、最小ドット形成間隔ｄ＝２１〔μｍ〕である露光装置１４の解像度が１２００〔ｄｐｉ〕の場合、｜Ｑ／ｔ｜の範囲は、次の式（２）で示される。
２．４≦｜Ｑ／ｔ｜≦１０．０・・・式（２）
なお、前記｜Ｑ／ｔ｜の範囲の上限値は、転写効率が９０〔％〕以上となる条件によって規定され、前記｜Ｑ／ｔ｜の範囲の下限値はドットの飛散範囲としての再現性によって規定される。また、前記｜Ｑ／ｔ｜の範囲の下限値に最小ドット形成間隔ｄを乗算すると、最小ドット形成間隔ｄ＝４２〔μｍ〕である露光装置１４の解像度が６００〔ｄｐｉ〕の場合、次の式（３）で示される。
１．２×４２＝５０．４・・・式（３）
また、最小ドット形成間隔ｄ＝２１〔μｍ〕である露光装置１４の解像度が１２００〔ｄｐｉ〕の場合、次の式（４）で示される。
２．４×２１＝５０．４・・・式（４）
これにより、｜Ｑ／ｔ｜の範囲の下限値は、ｄの値に反比例していることが分かる。
【００４１】
以上のことから、解像度が６００〔ｄｐｉ〕以上の高精細画像を形成する画像形成装置において、転写電圧をトナーの帯電極性と逆の極性で、かつ、｜５００｜〔Ｖ〕以上｜２５００｜〔Ｖ〕以下とするとき、感光体１２の表面上に形成されたトナー像を構成するトナーの帯電量と層圧との関係を示すパラメータ｜Ｑ／ｔ｜が、次の式（５）を満たせば、最小ドットをきれいに形成することができ、かつ、転写性も満足できることが分かる。
５０．４／ｄ≦｜Ｑ／ｔ｜≦１０．０・・・式（５）
次に、本実施の形態における感光体の電荷輸送層の膜厚に関する実験例について説明する。
【００４２】
図５は本発明の第１の実施の形態における感光体の電荷輸送層の膜厚に対応するドットの再現性の評価結果を示す図である。
【００４３】
本実施の形態においては、感光体１２の電荷輸送層として膜厚１０〔μｍ〕以上２０〔μｍ〕以下のものを使用している。ここで、膜厚１０〔μｍ〕以上とするのは、電荷輸送層の膜厚を薄くすると感光体１２の電荷輸送層表面に電荷を保持できなくなり、放電を起こすリークという現象が発生するためである。また、膜厚２０〔μｍ〕以下とするのは、２０〔μｍ〕より厚くすると、露光部において正確に静電潜像を形成することができなくなり、転写前において感光体１２上に形成されたトナー像のドットの再現性が低下し、図２に示されるようなパターンを使用する評価において、飛散したトナーの範囲が直径１．５ｄの範囲内に入らなくなるためである。
【００４４】
図５には、｜Ｑ／ｔ｜＝１０．０及び転写電圧２５００〔Ｖ〕の条件において、感光体１２の電荷輸送層の膜厚を変化させて、感光体１２上に形成されたトナー像のドットの再現性を評価した結果が示されている。なお、リークが発生したか否かについても示されている。
【００４５】
図５に示される結果から、感光体１２の電荷輸送層の膜厚が８〔μｍ〕以上であれば、リークが発生しないことが分かる。しかし、耐久性を考慮した場合、感光体１２の電荷輸送層として膜厚１０〔μｍ〕以上とすることが望ましい。そのため、本実施の形態においては、感光体１２の電荷輸送層として膜厚１０〔μｍ〕以上２０〔μｍ〕以下のものを使用している。
【００４６】
このように、本実施の形態においては、現像ローラ２１、トナー供給ローラ２２及び現像ブレード２５に印加される電圧、現像ローラ２１の表面粗さ、現像ブレード２５の押圧力等を調整することによって、感光体１２表面に形成されるトナー像を構成するトナーの帯電量と層厚とを調整して、該トナーの帯電量と層厚との関係を、次の式（６）で示すことによって、転写部におけるトナーの散りを小さくすることができる。
５０．４／ｄ≦｜Ｑ／ｔ｜≦１０．０・・・式（６）
そのため、従来からの使用されているトナー及び感光体１２を用いても解像度が６００〔ｄｐｉ〕以上の高精細画像を形成することができる。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、前記第１の実施の形態と同じ構成を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【００４８】
本実施の形態においては、前記感光体１２の表面に形成されるトナー像が一層のトナーから構成される、すなわち、トナー像のトナー層が一層となるようにする。ここで、前記トナー層が一層となるということは、前記レーザーテック株式会社製の走査型レーザー顕微鏡ＩＬＭ１５によって測定したトナー層の平均厚さがトナーの体積平均粒径以下になることである。なお、本実施の形態における画像形成装置１０の構成は、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００４９】
次に、前記画像形成装置１０の動作について説明する。
【００５０】
まず、制御装置は、上位装置から印刷命令を受信すると、第１の駆動モータを駆動して、感光体１２、帯電ローラ１３、転写ローラ１５、送紙ローラ３８、加圧ローラ３２、現像ローラ２１及びトナー供給ローラ２２を、それぞれ、矢印で示される方向に回転させる。
【００５１】
次に、前記制御装置は、帯電ローラ１３に直流の高電圧を印加し、感光体１２の表面に電荷を一様に帯電させる。続いて、前記制御装置は、露光装置１４を駆動し前記上位装置から受信した画像信号に対応した光を感光体１２の表面に照射させる。これにより、感光体１２の表面において一様に電荷が帯電した部分に静電潜像が形成される。該静電潜像は光を照射されたことによって略０〔Ｖ〕に近い電圧に降下している。
【００５２】
次に、前記制御装置は、現像ローラ２１、トナー供給ローラ２２及び現像ブレード２５に、前記帯電ローラ１３に印加した電圧の極性と同じ極性を有する直流の高電圧を印加してトナーを帯電させ、静電効果によって帯電トナーを感光体１２の表面上の静電潜像に付着させて現像する。これにより、前記感光体１２の表面上にトナー像が形成される。
【００５３】
この場合、該トナー像のトナー層が一層となるように、現像ローラ２１、トナー供給ローラ２２及び現像ブレード２５に印加される電圧、現像ローラ２１の表面粗さ、現像ブレード２５の押圧力等を調整する。
【００５４】
次に、前記制御装置は、画像形成ユニット１１におけるトナー像を形成する動作に合わせて、第２の駆動モータを駆動して、給紙ローラ３７を回転させ、給紙カセット３５から記録紙３６を一枚搬送路に繰り出す。そして、感光体１２の表面に形成されたトナー像が、前記感光体１２と転写ローラ１５との圧接部である転写位置に到達するタイミングに合わせて、前記制御装置は、前記転写ローラ１５に前記トナー像を構成する帯電トナーの極性と逆の極性の高電圧を印加する。これにより、前記トナー像が感光体１２の表面から記録紙３６に転写される。
【００５５】
そして、トナー像が転写された記録紙３６は定着装置３０に送り込まれる。ここで、前記記録紙３６が定着装置３０を通過する際に、記録紙３６上のトナー像は加圧ロール３２と発熱ロール３１とによって加圧定着される。そして、トナー像が定着された記録紙３６は、画像形成装置１０の外部へ排出される。
【００５６】
一方、転写後の感光体１２の表面には若干のトナーが残留する場合があるが、残留トナーは、クリーニングブレード１６によって感光体１２の表面から除去される。このように、前記感光体１２は繰り返し利用される。
【００５７】
本実施の形態においては、前記第１の実施の形態と同様に、感光体１２の表面上に形成されたトナー像が記録紙３６へ転写される時に、トナーが飛散してドットの形成を乱すことを防ぐために、トナーの感光体１２への付着力を規定するようになっている。
【００５８】
次に、本実施の形態におけるドットの再現性と転写性に関する実験例について説明する。
【００５９】
図６は本発明の第２の実施の形態におけるドットの再現性と転写性の評価結果を示す第１の図、図７は本発明の第２の実施の形態におけるドットの再現性と転写性の評価結果を示す第２の図である。
【００６０】
ここでは、トナー像のトナー層が一層となるようにして、転写電圧が５００〔Ｖ〕、１５００〔Ｖ〕及び２５００〔Ｖ〕のときに、｜Ｑ／ｔ｜をパラメータとして、図２に示されるような最小ドットを印刷したパターンを使用し、ドットの再現性と転写性について実験を行った。そして、露光装置１４の解像度が６００〔ｄｐｉ〕の場合に行った実験の結果が図６に示され、１２００〔ｄｐｉ〕の場合に行った実験の結果が図７に示されている。
【００６１】
なお、前記第１の実施の形態と同様に、トナーの帯電量Ｑ〔μＣ／ｇ〕は、ＴＲｅｋ製のｑ／ｍ ＭＥＴＥＲ（ Ｍｏｄｅｌ「２１０ＨＳ」）によって測定した。また、トナーの層厚ｔ〔μｍ〕は、レーザーテック株式会社製の走査型レーザー顕微鏡ＩＬＭ１５によって測定した。さらに、トナーとしては、負帯電性のトナーを用いた。
【００６２】
図２に示されるようなパターンが、前記第１の実施の形態と同様に、ドットの再現性を評価するための指標として使用された。そして、飛散したトナーの範囲が直径１．５ｄの範囲に入る場合は良好であるとして○と評価し、２ｄの範囲内に入る場合はやや良好であるとして△と評価し、２ｄの範囲を超えて飛散する場合は不良であるとして×と評価した。
【００６３】
また、転写性に関しても、前記第１の実施の形態と同様に、転写効率が９０〔％〕以上を満足する場合は良好であるとして○と評価し、７５〔％〕以上９０〔％〕未満の場合はやや良好であるとして△と評価し、７５〔％〕未満の場合は不良であるとして×と評価した。
【００６４】
図６及び７に示される結果から、転写電圧が５００〜２５００〔Ｖ〕の範囲において、ドット再現性と転写性をともに満足する｜Ｑ／ｔ｜の範囲は、最小ドット形成間隔ｄ＝４２〔μｍ〕である露光装置１４の解像度が６００〔ｄｐｉ〕の場合、次の式（７）で示される。
１．０≦｜Ｑ／ｔ｜≦１８．０・・・式（７）
また、最小ドット形成間隔ｄ＝２１〔μｍ〕である露光装置１４の解像度が１２００〔ｄｐｉ〕の場合、｜Ｑ／ｔ｜の範囲は、次の式（８）で示される。
２．０≦｜Ｑ／ｔ｜≦１８．０・・・式（８）
なお、前記｜Ｑ／ｔ｜の範囲の上限値は、転写効率が９０〔％〕以上となる条件によって規定され、前記｜Ｑ／ｔ｜の範囲の下限値はドットの飛散範囲としての再現性によって規定される。また、前記｜Ｑ／ｔ｜の範囲の下限値に最小ドット形成間隔ｄを乗算すると、最小ドット形成間隔ｄ＝４２〔μｍ〕である露光装置１４の解像度が６００〔ｄｐｉ〕の場合、次の式（９）で示される。
１．０×４２＝４２．０・・・式（９）
また、最小ドット形成間隔ｄ＝２１〔μｍ〕である露光装置１４の解像度が１２００〔ｄｐｉ〕の場合、次の式（１０）で示される。
２．０×２１＝４２．０・・・式（１０）
これにより、｜Ｑ／ｔ｜の範囲の下限値は、ｄの値に反比例していることが分かる。
【００６５】
以上のことから、解像度が６００〔ｄｐｉ〕以上の高精細画像を形成する画像形成装置において、トナー像のトナー層が一層となるようにした場合、転写電圧をトナーの帯電極性と逆の極性で、かつ、｜５００｜〔Ｖ〕以上｜２５００｜〔Ｖ〕以下とするとき、感光体１２の表面上に形成されたトナー像を構成するトナーの帯電量と層圧との関係を示すパラメータ｜Ｑ／ｔ｜が次の式（１１）を満たせば、最小ドットをきれいに形成でき、かつ転写性も満足できることが分かる。
４２．０／ｄ≦｜Ｑ／ｔ｜≦１８．０・・・式（１１）
このように、本実施の形態においては、トナー像のトナー層が一層となるようになっている。これにより、前記第１の実施の形態よりも、転写部におけるトナーの飛散が小さくなることが分かる。これは、感光体１２の電荷輸送層表面に付着しているトナーが一層となって、すべてのトナーが電荷輸送層表面に直接付着した状態となっているからである。この場合、鏡像力が強いだけでなく、同極性のトナー同士の反発力が電荷輸送層表面の接線方向に働かず、すべてのトナーがの付着力が均一となるので、転写部におけるトナーの飛散が小さくなる。
【００６６】
また、転写性に関しても、すべてのトナーが転写部において、記録紙３６に直接圧接されるため、トナーと記録紙３６との間にファンデルワールス力が働き、転写効率が向上すると考えられる。
【００６７】
そのため、本実施の形態においては、トナー層を一層にすることによって、解像度が６００〔ｄｐｉ〕以上の高精細画像を形成することができるトナーの帯電量とトナーの層厚との関係が、第１の実施の形態に比べて広い範囲である、次の式（１２）で示すことができる。
４２．０／ｄ≦｜Ｑ／ｔ｜≦１８．０・・・式（１２）
これにより、現像装置２０の設定条件の範囲を広くすることが可能となり、現像ローラ２１、トナー供給ローラ２２及び現像ブレード２５に印加される電圧、現像ローラ２１の表面粗さ、現像ブレード２５の押圧力等を調整する幅が広がり、現像装置２０の設計を容易にすることができる。
【００６８】
なお、前記第１及び第２の実施の形態においては、現像装置２０の現像方式として、一成分現像方式を用いた場合について説明したが、二成分現像方式を用いた場合であっても、磁性一成分現像方式を用いた場合であっても、非接触現像方式を用いた場合であっても、同様の効果を有する。
【００６９】
また、前記第１及び第２の実施の形態においては、現像ローラ２１及びトナー供給ローラ２２のゴム材料としてシリコンゴムを用いた場合について説明したが、前記ゴム材料として、例えば、ウレタンゴム、スチレン−ブタジエン系共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン系共重合体ゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ等のゴムを用いることもでき、これら二種類以上のゴムをブレンドしたゴムを用いることもできる。
【００７０】
さらに、前記第１及び第２の実施の形態においては、帯電手段として接触型の帯電ローラ１３を用いたが、コロナ帯電器、非接触型帯電ローラ等を用いても同様の効果を有する。
【００７１】
さらに、前記第１及び第２の実施の形態においては、負帯電のトナーを用いたが、正帯電のトナーを用いても同様の効果を有する。
【００７２】
さらに、前記第１及び第２の実施の形態においては、転写手段として、転写ローラ１５を用いたが、ベルト方式の転写手段を用いても同様の効果を有する。
【００７３】
なお、本発明は前記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。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、画像形成装置においては、表面にトナー像を担持する像担持体と、該像担持体の表面を露光する露光手段と、前記像担持体の表面にトナーを供給する現像手段とを有し、前記像担持体は膜厚が１０〔μｍ〕以上２０〔μｍ〕以下の電荷輸送層を備え、前記露光手段は６００〔ｄｐｉ〕以上の解像度を備える画像形成装置であって、前記トナー像のトナーの帯電量Ｑ〔μＣ／ｇ〕と前記トナー像のトナー層の平均厚さｔ〔μｍ〕とが、最小ドット形成間隔ｄ〔μｍ〕に対して、
５０．４／ｄ≦｜Ｑ／ｔ｜≦１０．０
の関係を満たす。
【００７５】
この場合、従来使用していた像担持体及びトナーを用いて、高解像度を備えた高精細画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の主要部の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるドットの再現性を示す指標として使用される最小ドットを印刷したパターンを示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるドットの再現性と転写性の評価結果を示す第１の図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるドットの再現性と転写性の評価結果を示す第２の図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における感光体の電荷輸送層の膜厚に対応するドットの再現性の評価結果を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるドットの再現性と転写性の評価結果を示す第１の図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるドットの再現性と転写性の評価結果を示す第２の図である。
【符号の説明】
１０ 画像形成装置
１２ 感光体
１４ 露光装置
２０ 現像装置

Claims (2)

1. （ａ）表面にトナー像を担持する像担持体と、
   （ｂ）該像担持体の表面を露光する露光手段と、
   （ｃ）前記像担持体の表面にトナーを供給する現像手段とを有し、
   （ｄ）前記像担持体は膜厚が１０〔μｍ〕以上２０〔μｍ〕以下の電荷輸送層を備え、
   （ｅ）前記露光手段は６００〔ｄｐｉ〕以上の解像度を備える画像形成装置であって、
   （ｆ）前記トナー像のトナーの帯電量Ｑ〔μＣ／ｇ〕と前記トナー像のトナー層の平均厚さｔ〔μｍ〕とが、最小ドット形成間隔ｄ〔μｍ〕に対して、
   ５０．４／ｄ≦｜Ｑ／ｔ｜≦１０．０
   の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
2. （ａ）表面にトナー像を担持する像担持体と、
   （ｂ）該像担持体の表面を露光する露光手段と、
   （ｃ）前記像担持体の表面にトナーを供給する現像手段とを有し、
   （ｄ）前記像担持体は膜厚が１０〔μｍ〕以上２０〔μｍ〕以下の電荷輸送層を備え、
   （ｅ）前記露光手段は６００〔ｄｐｉ〕以上の解像度を備える画像形成装置であって、
   （ｆ）前記トナー像のトナー層が一層である場合、前記トナー像のトナーの帯電量Ｑ〔μＣ／ｇ〕と前記トナー像のトナー層の平均厚さｔ〔μｍ〕とが、最小ドット形成間隔ｄ〔μｍ〕に対して、
   ４２．０／ｄ≦｜Ｑ／ｔ｜≦１８．０
   の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。

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