JP2002341698A

JP2002341698A - 画像形成装置

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Publication number: JP2002341698A
Application number: JP2001150711A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Asai; 淳浅井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-11-29
Anticipated expiration: 2021-05-21
Also published as: JP4746766B2

Abstract

(57)【要約】【課題】環境条件の変動に影響を受けることなく、画
像形成時に感光体から分離する用紙に関し、安定した分
離性能を確保することのできる画像形成装置を提供す
る。【解決手段】電子写真複写機１００は、の転写紙（用
紙）３上にあって画像データに対応するトナー像が形成
されない領域に、孤立したドットからなるトナー像を所
定のドット比率で、用紙長手方向全幅に亘って形成する
ことにより、画像形成時、感光体１から分離する転写紙
３に安定した分離性能を保証する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体上に画像デ
ータに基づく静電潜像を形成し、この静電潜像のトナー
現像を行い、用紙上に転写するといった一連のプロセス
に従い画像形成を行う画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンター、複写機等の電子写真
装置では、転写工程で発生した転写紙と感光体の静電付
着力による感光体と転写紙の密着力を減少させるためコ
ロトロン帯電等による分離除電を行なったり、感光体の
曲率を大きくする等の手段を講じることにより、感光体
からの転写紙の分離性を向上させ、再転写（一旦転写さ
れたトナーが再び感光体に再転写されてしまう現象）を
回避している。また、高湿環境下での用紙要因による感
光体からの分離不良や再転写の防止対策として、湿度セ
ンサーで空気中の水分量を検出し、その値に応じて感光
体の表面電位と現像バイアス電圧のコントラストを減少
させる設定を行なうことにより意図的に視認できない程
度のカブリを発生させ、感光体と用紙の間にトナーを介
在させ、静電力を減少させることで用紙の分離性を向上
させる方式が知られている（以下、アナログカブリ方式
という）。

【０００３】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）には、転写後の
用紙分離時の感光体と用紙の態様を模式的に示す略図で
あり、とくに図７（Ａ）はカブリを発生させない場合、
図７（Ｂ）はカブリを発生させた場合についてのもので
ある。

【０００４】図７（Ａ）の場合、感光体と用紙の間にト
ナーが介在しないため転写帯電により与えられた電荷に
より感光体と用紙間に働く静電気力が強く、用紙が感光
体に密着したまま進行する。−方、図７（Ｂ）では、感
光体と用紙間にトナーを介在させているため、静電気力
が弱まり、用紙が分離し易くなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のアナロ
グカブリ方式では現像器の耐久枚数や周囲の環境、使用
モードによって現像のカブリ特性が変動することがあ
り、カブリが多くなった場合にはカブリが視認範囲に達
し画像の品位が低下したり、逆にカブリが少なすぎる場
合には目的とする感光体からの用紙分離性が確保できな
いという問題が発生していた。

【０００６】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、環境条件の
変動に影響を受けることなく、画像形成時に感光体から
分離する用紙に関し、安定した分離性能を確保すること
のできる画像形成装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、感光体と、該感光体を帯電する帯電手段
と、帯電した前記感光体に画像データに基づく静電潜像
を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像にトナー
像を現像する現像手段と、用紙にトナー像を転写する転
写手段とを有する画像形成装置において、前記用紙上に
あって前記画像データに対応するトナー像が形成されな
い領域に、孤立したドットからなるトナー像を所定のド
ット比率で、用紙長手方向全幅に亘って形成することを
特徴とする。

【０００８】また、前記孤立したドットは、用紙長手方
向及び短手方向ともに２０μｍ〜９５μｍであるのが好
ましい。

【０００９】また、前記トナー粒径は体積平均粒径で４
μｍ〜１０μｍであるのが好ましい。

【００１０】また、前記感光体はａ−Ｓｉであるのが好
ましい。

【００１１】また、他の発明は、感光体と、該感光体を
帯電する帯電手段と、帯電した前記感光体に画像データ
に基づく静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記
静電潜像にトナー像を現像する現像手段と、用紙にトナ
ー像を転写する転写手段とを有する画像形成装置におい
て、当該装置周辺の温度及び湿度の少なくとも一方を検
知する検知手段を有して、且つ、用紙上にあって前記画
像データに対応するトナー像が形成されない領域に、孤
立したドットからなるトナー像を前記検知手段の出力値
に応じ所定のドット比率で、用紙長手方向全幅に亘って
形成することを特徴とする。

【００１２】また、前記所定のドット比率を、前記孤立
したドットからなるトナー画像の先端部から後端部まで
一定とするのが好ましい。

【００１３】また、前記孤立したドットからなるトナー
画像の先端部におけるドット比率を、他の部分よりも高
くすることとしてもよい。

【００１４】また、所定のドット比率を、注目画素近傍
の画像信号に応じて変動させることとしてもよい。

【００１５】上記各構成によれば、アナログカブリ方式
で発生していた耐久や環境でのカブリ量の不安定性に起
因する画像品位の低下又は感光体からの用紙の分離性低
下を防止し、常に安定した画質でかつジャムのない状態
を保つことが可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）次に、本発
明を具体化した第１の実施の形態について、図面を参照
して説明する。

【００１７】図１には、本発明の第１の実施の形態を用
いた電子写真複写機（画像形成装置）１００の主要内部
構造を示す略図である。

【００１８】同図中に示す電子写真複写機１００では、
ＣＣＤ８、原稿照明ランプ９、Ａ／Ｄ変換器１０、リー
ダコントローラ（制御装置）７等を備えて構成されるリ
ーダー部が、図示しない原稿を画像を読み取り、読み取
った画像を画像信号に変換する。プリンタコントローラ
（制御装置）６が、リーダ部で読み取られた画像（画像
信号）に基づきレーザー装置１３を操作し、画像情報を
含んだレーザービームＬを回転鏡１１を介して感光体１
に照射せしめることにより、当該感光体１上に静電潜像
が形成される。この静電潜像は、現像器４によってトナ
ー像として現像される。現像されたトナー像は、転写帯
電器２によって、転写紙（用紙）３へ転写され、最終的
には定着器１２で定着される。

【００１９】本実施の形態にかかる電子写真複写機１０
０は、プロセススピードが２００〜６００ｍｍ／ｓｅ
ｃ、プラス帯電のａ−Ｓｉ感光体、光源に波長が５５０
〜７００ｎｍの可視または赤外レーザー、書き込み密度
は主走査副走査ともに６００ｄｐｉで、すべて２値の信
号に基づいて画像を形成する。トナーはメインバインダ
ーがスチレンアクリル系またはポリエステル系等で体積
平均粒径が平均７〜８μｍ、いわゆるイメージ露光方式
を用いた複写機である。リーダー部の読み取り密度は主
副ともに６００ｄｐｉである。当該第１の実施の形態で
は、画像域全面に一定比率のドットを付加する。ここ
で、各ドットの大きさは６００ｄｐｉ１画素分で、定着
後のドット大きさは主走査／副走査各々６０／７０μ
ｍ、ドット比率は０．６％であり、乱数を用い各ドット
が規則性のない位置に分散するようにしている。

【００２０】図２は、本実施の形態におけるデータ処理
の手順（処理フロー）を、各処理部の機能とともに説明
する機能ブロック図である。

【００２１】リーダーでのＣＣＤ８のアナログ読み取リ
データは８ｂｉｔにＡ／Ｄ変換後、シェーディング（Ｓ
１０１）、変倍処理（Ｓ１０２）、フィルター処理（Ｓ
１０３）、ＬＯＧ変換、γ補正テーブルで変換後（Ｓ１
０４）、６００ｄｐｉで２値化処理される（Ｓ１０
５）。本実施の形態ではドット付加処理前の２値画像デ
ータに対し最終段階でドットを付加している。具体的に
はドット付加前の２値化画像信号と付加するドット信号
のＯＲをとる（Ｓ１０６）ことで最終的な２値画像信号
としている（Ｓ１０７）。

【００２２】現像された後の個々のドット大きさは、現
像特性及び感光体が持っている潜像解像力に依存してい
る。現像特性のドット大きさへの依存性は、感光体の潜
像解像力が高い程少なくなるが、これは以下のように説
明される。孤立したドットの感光体表面に平行な潜像電
位プロファイルで平面方向における潜像電位の変化を有
する部分（以下、電位傾き部という）は、電界的に現像
が開始される領域を含む。すなわちこの境界領域は現像
条件その他の条件の振れにより現像が左右され易い領域
といえる。従って、孤立したドット面積中に占める電位
傾き部面積の比率が少ない程ドットの大きさのばらつき
が小さくなる。一般に感光体の潜像解像力特性（感光体
のＭＴＦ）の高低だけで潜像電位傾きを比較した場合、
この特性が高い程感光体に照射された光量分布に忠実に
電荷が減衰し、結果的に電位傾き部が少なくなるために
ドットの大きさが安定する。ＯＰＣ感光体では感光体上
に照射されたレーザービームスポットは、電荷発生層に
到達した光により発生したフォトキャリアが電荷輸送層
を走行中に、その一部が感光体表面に平行成分に拡散
し、感光体表面に現われる電荷分布は照射されたスポッ
ト径に比べ広がり、潜像プロファイルがいわゆるブロー
ドになる。これに対しａ−Ｓｉ感光体では一般に最表面
の保護層を除くと単層構成にすることが多く、複数の層
によって構成されるＯＰＣ感光体に比ベフォトキャリア
の走行中の拡散が少なく、シャープな潜像プロファイル
が形成可能である。従って、本実施の形態では、ａ−Ｓ
ｉ感光体を使うことでドット大きさの安定性が向上し、
発明の効果が一層高くなる。

【００２３】一方、１ドット中のレーザー点灯時間を少
なくすることで孤立したドットを主走査方向で小さくす
ると結果的に１ドット中に占める中間電位範囲の比率が
増加し現像後のドット大きさの安定性が損なわれる。従
って孤立したドットのサイズ安定性の観点からは一定値
以上の大きさが望ましい。

【００２４】図３は、主走査方向のドット径を、主／副
ともに１２００ｄｐｉの装置において主／副走査方向の
ドット径を同一にした条件におけるドット径平均値に対
し、ドット径の標準偏差αの３倍をばらつきとしたもの
である。これにより、主走査方向のドット径は大きい程
ばらつきが少ないことが示される。また、逆に孤立した
ドットを大きくしすぎるとドットが目立ち、いわゆるカ
ブリ画像として認識されることで画像品位を低下させ
る。

【００２５】図４は、主走査方向のドット径を同様に振
り、各ドット径において面積比率が０．８％となるドッ
ト比率で出力した場合のカブリ濃度を測定したものであ
る。同一の面積比率であるが、ドット径が小さい程各ド
ットに占める上記電位傾き部の比率が増加し、個々のド
ット再現が不十分となるためカブリ濃度は低くなる。

【００２６】また、図５は、各ドット径における用紙
Ａ、Ｂについての分離性向上がみられるドット比率、及
び各ドット径におけるドットの視認性許容限度となるド
ット比率の主観評価の対応を実線で示し、実線より下が
許容できる範囲である。この図より、用紙Ａについては
ドット径は４０〜８０μｍ、用紙Ｂについては２０〜９
５μｍであれば分離性及びドット視認性の両立が図れる
ことが示される。本実施の形態では、トナー粒径が６〜
８μｍのものを用いたが、トナー粒径は大きい程同一の
ドット比率で分離性能は高い反面、ドットが目立ち易い
傾向にある。従ってトナー粒径としては３〜１０μｍ程
度、好ましくは６〜８μｍであれば本発明の目的を達成
するのに都合が良い。また、粉砕法、重合法のいずれの
トナーでも本発明には適する。

【００２７】（第２の実施の形態）次に本発明を具体化
した第２の実施の形態について説明する。

【００２８】なお、当該第２の実施の形態において、画
像形成装置本体の基本的なハード構成や機能は先の第１
の実施の形態と同様であり、ここでの重複する説明は割
愛する。

【００２９】当該第２の実施の形態では、一律にドット
を付加するのではなく、ドット付加前の出力画像に応じ
てドットを効率的に付加するものである。

【００３０】図６は、データ処理の手順（処理フロー）
を、各処理部の機能とともに説明する機能ブロック図で
ある。

【００３１】リーダーでのＣＣＤのアナログ読み取リデ
ータは８ｂｉｔにＡ／Ｄ変換後、シェーディング、変倍
処理、フィルター処理、ＬＯＧ変換、γ補正テーブルで
変換後６００ｄｐｉで２値化処理されるところまでは第
１の実施の形態と同様である（図２中のＳ１０１〜Ｓ１
０５を参照）。その後２値化された画像データの注目画
素の近傍について、あらかじめ決められたパターンに合
致した場合、ドットを付加する処理を行なう。あらかじ
め決められたパターンは、注目画素が白で、かつ主走査
方向の左右各５０画素、副走査方向の上下各３画素がす
べて白の場合、注目画素に対して乱数を用いたドット付
加処理を行なう。

【００３２】（第３の実施の形態）次に、本発明を具体
化した第３の実施の形態について説明する。

【００３３】第３の実施の形態では、ドット比率を画像
の先端部が他の部分に比べ大きくなるように形成するも
のである。これは感光体からの用紙分離性は、特に画像
先端付近のカブリとの相関が高いという事実を利用する
ものである。具体的には、先端約４０ｍｍの範囲におい
ては０．８％程度、それ以外の部分は０．４％程度のド
ット比率とするものである。ドットカブリ信号の形成パ
ターンは第１の実施の形態と同様に乱数を用いランダム
な位置に分散させる。第４の実施の形態は、第２の実施
の形態中のドット比率を、湿度センサー、温度センサ
ー、用紙の水分量、用紙の厚みに関するセンサーの出力
値あるいは両面、多重等のモード等、現像のカブリ特性
や用紙の転写分離性能に影響を及ぼす物理量の検知信号
出力や装置の使用モードに基づいてドット比率を変動さ
せるものである。

【００３４】表１には、機内の温度湿度センサーから算
出された空気中の絶対水分量に対し、ドット比率を対応
させたテーブル（対応表）を示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】なお、本発明は、白黒複写機のみではな
く、２色、フルカラー複写機にも適用可能である。電子
写真方式を用いたフルカラー複写機においては、マゼン
タ、イエロー、シアン、ブラックの４色のトナーを用い
ることが多いが、この中でもっとも視認性の低いイエロ
ートナーのみを用いてドット状のカブリを形成してもよ
い。さらに、ドットカブリに透明または白色トナーを用
いることも考えられる。透明または白色トナーでは白地
部にかなり高い比率でドットを形成しても視認されず、
本発明の効果をより有効に利用可能である。

【００３７】また、上記実施の形態においてはイメージ
露光方式を用いた装置についての説明であるが、本発明
はいわゆるバックグランド露光方式を用いた装置につい
ても適用可能なことはもちろんである。また、ドットカ
ブリの形成パターンは網点画像で形成を行なう等の規則
性を持たせることでもかまわない。さらに、デジタル複
写機以外のプリンター、普通紙ファクシミリにも適用可
能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アナログカブリ方式で発生していた耐久や環境でのカブ
リ量の不安定性に起因する画像品位の低下又は感光体か
らの用紙の分離性低下を防止し、常に安定した画質でジ
ャムのない画像形成プロセスを実現することが可能にな
る。

【００３９】また、耐久、環境変動、使用モードによる
カブリ量のばらつきが大きく、効果を優先することから
ばらつきを見込んで多めのカブリ設定にすることが多か
ったことから、トナー消費量の大きかった従来のアナロ
グカブリ方式に比し、カブリ量のばらつきが原理的に少
ないことから必要最小限のトナー消費量の設定が可能と
なる。すなわち、トナーが節約されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を用いた複写機の概略図。

【図２】本発明の第１の実施の形態において採用される
画像処理の手順を、各処理部の機能とともに説明する機
能ブロック図。

【図３】主／副走査方向のドット径同一時のドット径平
均値と、ドット径ばらつきとの関係を示すグラフ。

【図４】主／副走査方向のドット径同一時のドット径平
均値と、ドット比率０．８％で出力した場合のカブリ濃
度との関係を示すグラフ。

【図５】用紙Ａ、Ｂについての分離性向上がみられるド
ット比率、及びドットの視認性許容限度となるドット比
率の主観評価の比較対応を、主／副走査方向のドット径
同一時のドット径平均値との関係において示すグラフ。

【図６】本発明の第２の実施の形態において採用される
画像処理の手順を、各処理部の機能とともに説明する機
能ブロック図。

【図７】（Ａ）転写後の感光体と用紙の分離に関する概
念図（カブリトナーなし）。（Ｂ）転写後の感光体と用紙の分離に関する概念図（カ
ブリトナーあり）。

【符号の説明】

１感光体２転写帯電器３転写紙（用紙）４現像器６プリンタコントローラ７リーダコントローラ８ＣＣＤ９原稿照明ランプ１０Ａ／Ｄ変換機１１回転鏡１２定着器１３レーザー装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体と、該感光体を帯電する帯電手段
と、帯電した前記感光体に画像データに基づく静電潜像
を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像にトナー
像を現像する現像手段と、用紙にトナー像を転写する転
写手段とを有する画像形成装置において、前記用紙上にあって前記画像データに対応するトナー像
が形成されない領域に、孤立したドットからなるトナー
像を所定のドット比率で、用紙長手方向全幅に亘って形
成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記孤立したドットは、用紙長手方向及
び短手方向ともに２０μｍ〜９５μｍであることを特徴
とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記トナー粒径は体積平均粒径で４μｍ
〜１０μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載
の画像形成装置。
【請求項４】前記感光体はａ−Ｓｉであることを特徴
とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の画像形成
装置。
【請求項５】感光体と、該感光体を帯電する帯電手段
と、帯電した前記感光体に画像データに基づく静電潜像
を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像にトナー
像を現像する現像手段と、用紙にトナー像を転写する転
写手段とを有する画像形成装置において、当該装置周辺の温度及び湿度の少なくとも一方を検知す
る検知手段を有して、且つ、用紙上にあって前記画像デ
ータに対応するトナー像が形成されない領域に、孤立し
たドットからなるトナー像を前記検知手段の出力値に応
じ所定のドット比率で、用紙長手方向全幅に亘って形成
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】前記所定のドット比率を、前記孤立した
ドットからなるトナー画像の先端部から後端部まで一定
とすることを特徴とする請求項１〜５のうち何れか１項
に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記孤立したドットからなるトナー画像
の先端部におけるドット比率を、他の部分よりも高くす
ることを特徴とする請求項１〜５のうち何れか１項に記
載の画像形成装置。
【請求項８】所定のドット比率を、注目画素近傍の画
像信号に応じて変動させることを特徴とする請求項１〜
５のうち何れか１項に記載の画像形成装置。