JP2004109702A - Device and method for forming image - Google Patents
Device and method for forming image Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004109702A JP2004109702A JP2002274080A JP2002274080A JP2004109702A JP 2004109702 A JP2004109702 A JP 2004109702A JP 2002274080 A JP2002274080 A JP 2002274080A JP 2002274080 A JP2002274080 A JP 2002274080A JP 2004109702 A JP2004109702 A JP 2004109702A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- image forming
- image carrier
- transfer
- carrier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Printer (AREA)
- Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
- Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、特に、像担持体上に形成したトナー像を一旦中間転写体に転写した後、再び転写材に転写することで画像を得る画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、像担持体から中間転写体あるいは転写材へのトナーの転写時、チリによる乱れが従来問題となっている。
これは、主に、転写領域にトナー像が入る前に像担持体から転写材あるいは中間転写体への転写、いわゆるプレ転写が生じるからであると考えられている。
この対策として、たとえば特開平8−166728号公報には、転写部の上流側で像担持体と転写体を押圧する部材を設け転写前の空隙を減少させ、飛翔を防止し、且つ、押圧部材にトナーの帯電極性と反対の極性を印加して転写領域の電界を打ち消す技術が記載されている。
特開平10−186878号公報には、いわゆるネガポジの画像形成システムにおいて、転写ニップ部の上流側に像担持体の帯電極性と同極性の電位あるいはゼロ電位となる導電性部材を設ける構成が記載されている。これによれば、作像に使用されているトナーと同極性のバイアスを印加するので、トナーを積極的に引き付ける力は生じにくい。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−202497号公報
【特許文献2】
特開平8−30119号公報
【特許文献3】
特開平8−166728号公報
【特許文献4】
特開平10−186878号公報
【特許文献5】
特開2000−89583号公報
【特許文献6】
特開2000−221800号公報
【特許文献7】
特開2001−242724号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特開平8−166728号公報に記載の構成では、押圧部材の形成する電界がトナーに対し転写体方向に飛翔させる方向であるため、プレ転写による画像チリを完全には防止できない。
特開平10−186878号公報に記載の構成では、トナーを積極的に引き付ける力は生じにくいが、一般の像担持体においてトナーが付着している画像部電位はゼロではなく、幾らかの像担持体の帯電極性と同極性の残留電位がある。従って、上記導電性部材の電位がゼロの場合等は、トナー散りが生じていた。
【0005】
上述のように従来の手法では、像担持体としての感光体と例えば中間転写体とが接触する以前にトナーが移動するという現象は完全には防ぐことができなかった。
本発明者らが、感光体の帯電電位、露光強度、現像バイアス等のプロセス条件を変化させ実験を行ったところ、トナーの乱れ量は、導電部材に印加する電圧条件だけでは決まらないことが判った。
しかしながら、実験結果を詳しく分析すると、プロセス条件により形成される感光体の画像部(トナーが付着している部分)の潜像電位と関係していることが判った。
【0006】
感光体上のトナー像に対し、転写部(転写領域)で中間転写体が接触する前の部分での電位の状態を示したものが図10である。Vが感光体上の非画像部電位、VLが画像部電位である。トナーの極性はマイナスであり、ネガポジ方式での画像形成であるので、同極性の潜像のより絶対値が小さい部分にトナーが付着している状態になっている。この図は上向きがマイナスとなるように示してある。マイナスのトナーはよりこの図の下方へ電位的には移動しやすい。
ここで、中間転写体電位として、GND(グラウンド)の場合を考えると、トナーにとって、VLより安定であり、GND方向にトナーは移動し、中間転写体に付着してしまう。理想的な感光体を考え十分に露光した場合、画像部の電位はGNDとなるのだが、現実的には、例えばベタ時のVLは−100〜−150Vであるためである。
【0007】
従って、像担持体と中間転写体との接触部に対し、像担持体回転方向上流側空隙に対応する部分の中間転写体に、像担持体帯電極性と同極性で且つ絶対値がVLより大きい電圧を印加すれば転写チリを抑制することができる。
具体的には、VLは感光体の種類により決定する初期値と、経時に劣化することによる変化分とで決まっている。
また、この方式において、画像のエッジ部の潜像電位は画像中央部と比較して電位が高いため、中間転写体との間で放電が発生し、像担持体上のトナー極性が変わり、エッジ周辺が転写されにくくなる現象が発生した。
図11にドット画像の像担持体上電位と、像担持体との接触部より上流側の中間転写体表面電位との実験による関係データを示す。ドット中央部と中間転写体との電位差と比較して、ドットのエッジ部と中間転写体との電位差は大きく、この電位差が大きくなると放電が発生し、エッジ周辺に付着している像担持体上のトナー極性が変わるため転写されにくくなり、ドット面積にバラツキが生じ粒状性を悪化させる原因となると考えられる。
【0008】
そこで、本発明は、転写チリを抑制でき、さらには経時変動や現像剤のバラツキによらず安定してドットのバラツキを抑えることができるとともに粒状性の向上による画像品質の向上を実現できる画像形成装置及び画像形成方法の提供を、その主な目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、静電潜像の状態との関係で転写チリ(画像チリ)を抑制することとした。
具体的には、請求項1記載の発明では、像担持体と、該を像担持体を帯電する帯電手段と、上記像担持体上に画像情報に基づいて電位VLの静電潜像を形成するための露光手段と、上記像担持体上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段を有し、上記転写体と上記像担持体が接触した転写領域で上記トナー像を上記転写体上に転写する画像形成装置において、上記転写領域よりも上記像担持体の回転方向上流側の空隙に対応する部分の上記転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性で且つ絶対値がVLより大きい電圧を印加する部材を有する、という構成を採っている。
【0010】
請求項2記載の発明では、請求項1記載の画像形成装置において、上記転写体が中間転写体である、という構成を採っている。
【0011】
請求項3記載の発明では、請求項1又は2記載の画像形成装置において、上記露光手段として、解像度X(dpi)の副走査方向ドットピッチPと、静止ビームスポット径ωの関係が、ω≦2Pである静止ビームスポットを有する、という構成を採っている。
ここで、静止ビームスポット径ωとは、ビーム最大強度の1/e2径とする。
【0012】
請求項4記載の発明では、請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、解像度X=1200(dpi)であり、且つ、上記露光手段の出力露光エネルギー量が画像を形成するための必要露光エネルギー量以上であり、且つ、露光領域の単位面積あたりの平均露光エネルギー量Jが、J≧1.9×10−3(J/m2)になるような露光エネルギーを出力する、という構成を採っている。
【0013】
請求項5記載の発明では、請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、解像度X(dpi)の副走査方向のドットピッチをP、上記像担持体上のドット径をDとするとき、下記式
【0014】
【数4】
【0015】
を満たす、という構成を採っている。
【0016】
請求項6記載の発明では、請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記像担持体上のドット面積の変動量ΔSが、ΔS≦200μm2である、という構成を採っている。
【0017】
請求項7記載の発明では、像担持体を帯電させ、露光することで上記像担持体上に画像情報に基づいて電位VLの静電潜像を形成し、上記像担持体上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで顕像化し、上記転写体と上記像担持体が接触した転写領域で上記トナー像を上記転写体上に転写する画像形成方法において、上記転写領域よりも上記像担持体の回転方向上流側の空隙に対応する部分の上記転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性で且つ絶対値がVLより大きい電圧を印加することとした。
【0018】
請求項8記載の発明では、請求項7記載の画像形成方法において、上記静電潜像の上記像担持体表面での電界強度が3×107V/m以上であることとした。
【0019】
請求項9記載の発明では、請求項8記載の画像形成方法において、解像度X(dpi)の副走査方向ドットピッチをP、上記像担持体上のドット径をDとするとき、下記式
【0020】
【数5】
【0021】
を満たすこととした。
【0022】
請求項10記載の発明では、請求項8記載の画像形成方法において、上記像担持体上のドット面積の変動量ΔSが、ΔS≦200μm2であることとした。
【0023】
請求項11記載の発明では、請求項8の画像形成方法において、上記像担持体として、CTL層でのキャリア移動度をμp、μn、CGMでの量子効率をηとするとき、下記式
【0024】
【数6】
【0025】
を満たす感光体を用い、スキャン速度Vx=1890〜1928m/s(主走査)、0.2538〜0.3102m/s(副走査)、主走査・副走査ともに1200dpi間隔の書き込みにおいて、静止ビームの主走査方向径が30μm、副走査方向のビーム径が40μmとすることとした。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図1乃至図9に基づいて説明する。
まず、図1に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。カラー複写機1は、装置本体中央部に位置する画像形成部1Aと、該画像形成部1Aの下方に位置する給紙部1Bと、画像形成部1Aの上方に位置する画像読取部1Cを有している。
画像形成部1Aには、水平方向に延びる転写面を有する転写体としての中間転写ベルト2が配置されており、該中間転写ベルト2の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)による像を担持可能な像担持体としての感光体3Y、3M、3C、3Bが中間転写ベルト2の転写面に沿って並置されている。
【0027】
各感光体3Y、3M、3C、3Bはそれぞれ同じ反時計回り方向に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電手段としての帯電装置4、各感光体3Y、3M、3C、3B上に画像情報に基づいて電位VLの静電潜像を形成するための露光手段としての光書込装置5、各感光体3上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段としての現像装置6、一次転写手段としての転写バイアスローラ7、印加電圧部材15、クリーニング装置8が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体3と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置6にはそれぞれのカラートナーが収容されている。
中間転写ベルト2は、複数のローラ2A〜2Cに掛け回されて感光体3Y、3M、3C、3Bとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を備えている。転写面を支持するローラ2A、2Bとは別のローラ2Cは、中間転写ベルト2を挟んで2次転写装置9に対向している。図1中、符号10は中間転写ベルト2を対象としたクリーニング装置を示している。
【0028】
感光体3Yの表面が帯電装置4Yにより一様に帯電され、画像読取部1Cからの画像情報に基づいて感光体3Y状に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置6Yによりトナー像として可視像化され、該トナー像は第1の転写工程として、中間転写ベルト2上に、転写バイアスローラ7Yに印加された電圧による電界で引き付けられて転写される。
印加電圧部材15Yは感光体3Yの回転方向における転写バイアスローラ7Yの上流側に設けられている(図2参照)。印加電圧部材15Yにより、中間転写ベルト2に感光体3Yの帯電極性と同極性で且つ絶対値がベタ時VLより大きい電圧を印加し、転写領域にトナー像が入る以前に感光体3Yから中間転写ベルト2へトナーが転写することを防止して、感光体3Yから中間転写ベルト2へのトナーの転写時のチリによる乱れを防止する。以下、これをカウンター方式転写と称する。
【0029】
他の感光体3M、3C、3Bでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト2上に順に転写されて重ね合わせられる。
転写後感光体3上に残留したトナーはクリーニング装置8により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体3の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
2次転写装置9は、帯電駆動ローラ9A及び従動ローラ9Bに掛け回されて中間転写ベルト2と同方向に移動する転写ベルト9Cを有している。転写ベルト9Cを帯電駆動ローラ9Aにより帯電させることで、中間転写ベルト2に重畳された多色画像あるいは担持されている単一色の画像を転写材としての用紙16に転写することができる。
【0030】
2次転写位置には給紙部1Bから用紙16が給送されるようになっている。給紙部1Bには用紙16が積載収容される複数の給紙カセット1B1と、給紙カセット1B1に収容された用紙16を最上のものから順に1枚ずつ分離して給紙する給紙コロ1B2と、搬送ローラ対1B3と、2次転写位置の上流に位置するレジストローラ対1B4等が設けられている。
給紙カセット1B1から給紙された用紙16は、レジストローラ対1B4で一旦停止され、斜めずれ等を修正された後、中間転写ベルト2上のトナー像の先端と搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイイングでレジストローラ対1B4により2次転写位置に送られる。装置本体の右側には起倒可能に手差しトレイ50が設けられており、該手差しトレイ50に収容された用紙16は給紙コロ52により給送された給紙カセット1B1からの用紙搬送路と合流する搬送路によりレジストローラ対1B4に向けて送られる。
【0031】
光書込装置5では、画像読取部1Cからの画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体3Y、3M、3C、3Bに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して静電潜像を形成するようになっている。
画像読取部1Cは、自動原稿給送装置1C1と、原稿載置台としてのコンタクトガラス54を有するスキャナ1C2等を有している。自動原稿給送装置1C1は、コンタクトガラス54上に繰り出される原稿を反転可能な構成を有し、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。
光書込装置5により形成された感光体3上の静電潜像は現像装置6によって可視像処理され、中間転写ベルト2に1次転写される。中間転写ベルト2に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、2次転写装置9により用紙16上に一括して2次転写される。2次転写された用紙16は定着装置11へ送られ、ここで熱と圧力により未定着画像を定着される。2次転写後の中間転写ベルト2上の残留トナーは、クリーニング装置10により除去される。
【0032】
定着装置11を通過した用紙16は、定着装置11の下流側に設けられた搬送路切り換え爪12により、排紙トレイ13に向けた搬送路と反転搬送路RPとに選択的に案内される。排紙トレイ13に向けて搬送された場合には、排紙ローラ対56により排紙トレイ13上に排出され、スタックされる。反転搬送路RPへ案内された場合には反転装置58により反転され、再度レジストローラ対1B4に向けて送られる。
【0033】
以上の構成により、カラー複写機1では、コンタクトガラス54上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様に帯電された感光体3(以下、単に感光体又は像担持体ともいう)に対して静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置6によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト2に1次転写される。
中間転写ベルト2に転写されたトナー像は、単一画像の場合にはそのまま給紙部1Bから繰り出された用紙16に転写される。多色画像の場合には1次転写が繰り返されることにより重畳された後、用紙16に一括して2次転写される。
2次転写後の用紙16は定着装置11により未定着画像を定着された後、排紙トレイ13に排出され、あるいは反転されて両面画像形成のために再度レジストローラ対1B4に向けて送られる。
【0034】
上記カウンター方式転写により画像の乱れを低減できるが、エッジ周辺のみが転写されにくくドットがばらつく現象が発生した。これは、図11で説明したように、画像エッジ部の潜像電位が画像中央部と比較して電位の絶対値が大きく、エッジ部と中間転写ベルト2との間で放電が発生して感光体3上のトナー極性が変わるためであり、従来の転写ではチリのためにベルト上エッジ部の乱れは目立たなかったと考えられる。
これを防止するために、露光ビームスポット径を変化させて潜像のプロファイルを変え、確認を行った。
本実施形態では感光体3上の電位分布の計測が困難なことから、感光体3上の電荷密度分布、電界強度分布、電位分布を計算で算出している。
潜像形成では、帯電された感光体3上にある光エネルギーを照射(露光)することにより、感光体3内部のキャリア発生層(CGL)に発生したキャリア(電荷)が、感光体3中のキャリア移動層(CTL)を移動して、感光体3上の帯電電荷と中和して潜像を形成しているが、キャリアの発生量、キャリア間のクーロン反発力、キャリア同士の再結合、キャリアの移動度を考慮して計算を行っている。
【0035】
[実施例1]
書き込み密度:1200dpi
発光波長:780nm
静止ビームスポット径:30μm×30μm、45μm×45μm、55μm×70μm
(静止ビームスポット径とは最大ビーム強度の1/e2径とする。)
像担持体:感光体
感光体量子効率:η=2.8×10−5×E0.5933
感光体吸収係数:0.7
感光体膜厚:28μm
必要露光エネルギー:7erg/cm2
露光手段:走査型レーザービーム
線速0.285m/s
走査スキャンスピード1909m/s
初期帯電電位:−650V
【0036】
各ビームスポット径における転写部での潜像電位分布を図3に示す。図3より、ビームスポット径を小径化することにより、潜像電位のプロファイルがシャープになってくることが確認できた。感光体3の帯電特性とトナーの極性が同極性の場合、感光体3の帯電電位の絶対値が小さくなると、トナーの現像装置6の現像スリーブへの付着力より感光体3への付着力が大きくなり、現像量が増加する。
小径ビームスポットの方が、ドット中央部の潜像電位の絶対値が小さくなっていることよりトナーの顕像化がされやすく、低電位現像の可能性がある。また、トナーの付着量を一定にして比較した場合、小径ビームの方が潜像部の電位の絶対値が低いことから、中間転写ベルト2との放電が発生しにくくなる。
【0037】
実際にカウンター転写方式で形成した画像で確認したところ、エッジ周辺のみが転写されにくくドットがばらつく現象が発生した。これは、画像エッジ部の潜像電位が画像中央部と比較して電位の絶対値が大きく、エッジ部で中間転写体と放電が発生し、像担持体上のトナー極性が変わって転写されていないためと考えられる。現像バイアスを下げて確認したところ、エッジ周辺の転写不良を解消することが可能となった。
従来は像担持体上のドット変動量より画像の乱れや画像チリ等の転写部での変動の方が大きかったが、転写部での変動低減により像担持体上のトナー像を忠実に再現するため像担持体上のドット変動量が画像にセンシティブに影響することになり、良好な画像を形成するためには像担持体上でのドット変動量を抑える必要がある。
【0038】
ドット径は感光体特性、現像剤特性を含めたプロセスの経時劣化や剤バラツキ等により変動して画像が劣化する。ここではビームスポット径を変化させ、感光体上ドット径の変動量を確認した。その結果を図4示す。ここでは感光体上ドット径およびその変動量を計算で算出している。算出方法について以下に示す。
現像電界強度分布において、ある閾値電界強度以上の領域にトナーが付着することで、感光体上にトナー画像が形成されるが、この閾値電界強度を臨界現像電界強度(Eth)と定義し、現像プロセスや現像剤の条件によって決まる値とする。
この臨界現像電界強度が分かれば、感光体上のドット径(以下、像担持体上ドット径Dと呼ぶ)が算出可能である。
要するに、ここでいうドット径とは、現像時電界強度分布において臨界現像電界強度以上の領域の、感光体上ドットの主走査、副走査方向の長さである。
【0039】
また、ドット径の変動量はドット算出時の臨界現像電界強度の変動と置き換えられ、臨界現像電界強度を変動させることにより算出した。
図4から判るように、ビームスポット径の小径化に伴いドット変動量が低下している。ドット変動量が1ドットの半分以下に抑えられると画像のざらつき感が低減されるといわれており、ビームスポット径ωが解像度X(dpi)の副走査方向ドットピッチPの2倍程度になると、ドット変動量が1ドットの半分程度になる。
よって、ビームスポット径をω≦2P(Pは解像度X(dpi)の副走査方向ドットピッチ)として潜像を形成することにより、トナーの付着した部分での感光体3と中間転写ベルト2との放電を防止し、エッジ部の転写を阻害することなくドット面積のバラツキが小さく粒状性が向上するような画像を形成することが判明した。
【0040】
[実施例2]
像担持体に潜像を形成する場合、必要な露光エネルギー量は像担持体の量子効率と光減衰特性から決定される。像担持体として感光体を使用した場合、高解像度(例えば1200dpi)な画像を形成するためには高密度な書込が必要となってくるが、それに伴い感光体のキャリア生成量が増加し、キャリアの再結合が発生し、生成キャリア量が減少する現象が発生する。
よって、高解像度の画像を形成する場合、画像を形成するための必要露光エネルギー量だけではなく、必要露光エネルギー量がどれくらいの領域に露光されているかが問題となる。レーザービームの強度プロファイルはガウシアン分布に近似できるが、ここでは露光面積当たりの平均露光エネルギー量として露光エネルギーを考え、それにおける感光体上のドット変動量について考察を行った。その結果を図5に示す。
【0041】
書き込み密度:1200dpi
発光波長:780nm
静止ビームスポット径:30μm〜70μmまで可変
(静止ビームスポット径とは最大ビーム強度の1/e2径とする。)
像担持体:感光体
感光体量子効率:η=5.6×10−6×E0.7022
感光体吸収係数:0.7
感光体膜厚:30μm
必要露光エネルギー:7erg/cm2
露光手段:走査型レーザービーム
線速0.362m/s
走査スキャンスピード1983.87m/s
初期帯電電位:−800V
【0042】
平均露光エネルギー量の増加に伴いドットの変動量が減少することが確認された。従来は像担持体上のドット変動量より画像の乱れや画像チリ等の転写部での変動の方が大きかったが、転写部での変動低減により像担持体上のトナー像を忠実に再現するため像担持体上のドット変動量が画像にセンシティブに影響することになり、良好な画像を形成するためには像担持体上でのドット変動量を抑える必要がある。
ドット変動量が1ドットの半分程度に抑えられると画像のざらつき感が低減されるといわれている。例えば、1200dpiにおいては感光体上のドット変動量は15μm以下に抑える必要があるため、図5より平均露光エネルギー量が1.9×10−3J/m2以上であることが望ましいことが判った。
また、必要露光エネルギーは像担持体の感度と現像プロセスによって決まり、例えば感光体を使用した場合、その光減衰特性から算出される。光減衰特性は露光エネルギーの関数で減衰していき、像担持体それぞれの残留電位Vsに飽和する。光減衰特性の式は以下の通りである。
【0043】
【数7】
【0044】
ここで、V0は初期帯電電位、eは電荷量、Xは露光エネルギー、Cは感光体の静電容量、Lは膜厚、nおよびαは感光体量子効率の定数である。
量子効率 η=α・En
また、従来は、転写部での画像の乱れの影響で像担持体上の画像より転写後の画像が太るような現象があったが、転写部での変動低減により像担持体上のトナー像を忠実に再現するため、黒ベタ、斜めライン、縦ライン画像も像担持体上で再現されていないといけないことが判った。
そこで、像担持体上のドット径と副走査方向のドットピッチとの関係D=αPについて、1ドットライン画像で検討を行った。現像バイアスを変えて像担持体上のドット径DとPの関係を算出し、その現像条件でカウンターバイアス方式を用いて画像出しを行ない、ラインの途切れとライン幅を観察した。その結果を表1に示す。
【0045】
【表1】
【0046】
表1から、ライン幅が小さく、かつ途切れないラインを形成するにはが良いことが判る。よって、解像度X(dpi)の副走査方向のドットピッチをPとすると、像担持体上のドット径Dが、下記式
【0047】
【数8】
【0048】
になるような露光を行うことにより、黒ベタ、斜めライン、縦ライン画像が再現できることが判明した。
【0049】
[実施例3]
図6は、さまざまの装置での、画像評価項目の一つである粒状度と、紙上の1ドット面積変動量の関係を表したものである。たとえば粒状度0.2を達成するためには△S=200μm2、0.1だと△S=150μm2以下のドット面積変動量(標準偏差)が必要であることを示している。
一方、図7は、粒状度の異なるさまざまな画像サンプルでの画質満足度調査を行った結果を示したものである。これより大部分の被験者の満足を得るには、粒状度0.2以下、できれば0.1以下が望ましいということが判る。図6、図7から△S=200μm2以下が必要と判断される。
カウンターバイアス方式では紙上画像のばらつきはOPC(感光体)上画像ばらつきとほぼ等しい。よって、OPC上の画像ばらつきを△S=200μm2以下にする必要がある。
主走査方向ビームスポット径を30μmに固定したときのビームスポット径とドット面積変動量の関係を図9に示す。例えば粒状度0.2を達成するには、ビームスポット径30x40μmより小径が望ましいことが判る。
【0050】
[実施例4]
従来、トナーを転写する際、感光体3と中間転写ベルト2とが接触する以前に、感光体3上のトナーが中間転写ベルト2方向に移動することにより、画像の乱れが発生していたが、上述のように、転写部上流側に設けられた印加電圧部材15により中間転写ベルト2に感光体3の帯電極性と同極性で且つ絶対値がVLより大きい電圧を印加し、転写領域にトナー像が入る以前に感光体3から中間転写ベルト2へ転写することを防止して、感光体3から中間転写ベルト2へのトナーの転写時のチリによる乱れを防止している。しかしながら、カウンター転写方式では充分でない。
【0051】
本発明者らは、カウンター転写方式において、画像のチリと潜像の感光体上電界強度の最大値(計算値)とに相関があることを確認した。これを図8に示す。チリ量はライン画像のエッジ部から地肌部へはみ出したトナーの面積を指標として値を設定しており、値の増加によりチリが多くなり、画像が悪くなる。
潜像の電界強度増加に伴い画像チリは増加し、3×107V/m以上になると飽和する。よって、潜像の電界強度を3×107V/m以上にすることより、画像チリを防止し、経時変動や現像剤のバラツキによらず安定した画像を形成することができることを確認した。
【0052】
また、上記構成で下記式
【0053】
【数9】
【0054】
を満たす画像を形成したところ、感光体3上で黒ベタ、斜めライン、縦ライン画像の一部が欠損することなく形成することができ、高画質画像の形成が可能となった。
また、上記構成で像担持体上ドット面積変動量ΔSをΔS≦200μm2に抑えることにより、感光体3上で粒状性の高い顕像を形成することにより、粒状性の高い高画質な画像を形成することができた。
【0055】
[実施例5]
書き込み密度:1200dpi
発光波長:780nm
静止ビームスポット径:30〜70μm
(静止ビームスポット径とは最大ビーム強度の1/e2径とする。)
像担持体:感光体
感光体量子効率:η=2.8×10−5×E0.5933
感光体移動度:下記式
【0056】
【数10】
【0057】
感光体吸収係数:0.7
感光体膜厚:28μm
必要露光エネルギー:7erg/cm2
露光手段:走査型レーザービーム
線速0.285m/s
走査スキャンスピード1909m/s
初期帯電電位:−650V
【0058】
ビーム径に対する感光体上ドット変動量の関係を図9に示す。静止ビームの主走査方向径が30μm、副走査方向ビーム径が40μmのとき、△S=200μm2を達成し、黒ベタ、斜めライン、縦ライン画像の一部が欠損することなく、高画質画像を形成可能であることを確認した。
【0059】
上記実施形態では、転写体として中間転写ベルト2について説明したが、像担持体から転写材(用紙)への転写においても同様の思想で実施できる。
【0060】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、像担持体と、該を像担持体を帯電する帯電手段と、上記像担持体上に画像情報に基づいて電位VLの静電潜像を形成するための露光手段と、上記像担持体上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段を有し、上記転写体と上記像担持体が接触した転写領域で上記トナー像を上記転写体上に転写する画像形成装置において、上記転写領域よりも上記像担持体の回転方向上流側の空隙に対応する部分の上記転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性で且つ絶対値がVLより大きい電圧を印加する部材を有する構成としたので、転写領域前でのトナーの転写体への移動による画像チリを低減することができる。
【0061】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の画像形成装置において、上記転写体が中間転写体である構成としたので、転写領域前でのトナーの中間転写ベルトへの移動による画像チリを低減することができる。
【0062】
請求項3記載の発明によれば、請求項1又は2記載の画像形成装置において、上記露光手段として、解像度X(dpi)の副走査方向ドットピッチPと、静止ビームスポット径ωの関係が、ω≦2Pである静止ビームスポットを有する構成としたので、転写前の像担持体上のトナーのプレ転写や、転写前の像担持体上のトナーへの放電を防止し、画像チリを防止できて経時変動や現像剤のバラツキによらず安定した画像を形成することができる。
【0063】
請求項4記載の発明によれば、請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、解像度X=1200(dpi)であり、且つ、上記露光手段の出力露光エネルギー量が画像を形成するための必要露光エネルギー量以上であり、且つ、露光領域の単位面積あたりの平均露光エネルギー量Jが、J≧1.9×10−3(J/m2)になるような露光エネルギーを出力する構成としたので、画像チリを防止でき、経時変動や現像剤のバラツキによらず安定した画像を形成することができる。
【0064】
請求項5記載の発明によれば、請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、解像度X(dpi)の副走査方向のドットピッチをP、上記像担持体上のドット径をDとするとき、下記式
【0065】
【数11】
【0066】
を満たす構成としたので、像担持体上で黒ベタ、斜めライン、縦ラインをきちんと形成することができ、高品質の画像を形成することができる。
【0067】
請求項6記載の発明によれば、請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記像担持体上のドット面積の変動量ΔSが、ΔS≦200μm2である構成としたので、像担持体上で粒状性の高い顕像を形成でき、高品質の画像を形成することができる。
【0068】
請求項7記載の発明によれば、像担持体を帯電させ、露光することで上記像担持体上に画像情報に基づいて電位VLの静電潜像を形成し、上記像担持体上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで顕像化し、上記転写体と上記像担持体が接触した転写領域で上記トナー像を上記転写体上に転写する画像形成方法において、上記転写領域よりも上記像担持体の回転方向上流側の空隙に対応する部分の上記転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性で且つ絶対値がVLより大きい電圧を印加することとしたので、転写領域前でのトナーの転写体への移動による画像チリを低減することができる。
【0069】
請求項8記載の発明によれば、請求項7記載の画像形成方法において、上記静電潜像の上記像担持体表面での電界強度が3×107V/m以上であることとしたので、画像チリを防止でき、経時変動や現像剤のバラツキによらず安定した画像を形成することができる。
【0070】
請求項9記載の発明によれば、請求項8記載の画像形成方法において、解像度X(dpi)の副走査方向ドットピッチをP、上記像担持体上のドット径をDとするとき、下記式
【0071】
【数12】
【0072】
を満たすこととしたので、像担持体上で黒ベタ、斜めライン、縦ラインをきちんと形成することができ、高品質の画像を形成することができる。
【0073】
請求項10記載の発明によれば、請求項8記載の画像形成方法において、上記像担持体上のドット面積の変動量ΔSが、ΔS≦200μm2であることとしたので、像担持体上で粒状性の高い顕像を形成でき、高品質の画像を形成することができる。
【0074】
請求項11記載の発明によれば、請求項8の画像形成方法において、上記像担持体として、CTL層でのキャリア移動度をμp、μn、CGMでの量子効率をηとするとき、下記式
【0075】
【数13】
【0076】
を満たす感光体を用い、スキャン速度Vx=1890〜1928m/s(主走査)、0.2538〜0.3102m/s(副走査)、主走査・副走査ともに1200dpi間隔の書き込みにおいて、静止ビームの主走査方向径が30μm、副走査方向のビーム径が40μmとしたので、転写前の像担持体上のトナーのプレ転写や、転写前の像担持体上のトナーへの放電を防止し、画像チリを防止できて経時変動や現像剤のバラツキによらず安定した画像を形成することができ、像担持体の画像の一部が欠損することなく粒状性の高い高品質の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における画像形成装置としてのカラー複写機の概要正面図である。
【図2】像担持体に対する転写バイアスローラと印加電圧部材との位置関係を示す図である。
【図3】各ビームスポット径における転写部での潜像電位分布を示す図である。
【図4】ビーム径とドット変動量の関係を示す図である。
【図5】平均露光エネルギーとドット変動量の関係を示す図である。
【図6】ドット面積標準偏差と粒状度の関係を示す図である。
【図7】粒状度と画質満足度の関係を示す図である。
【図8】画像のチリと感光体上電界強度の最大値間の相関を示す図である。
【図9】副走査ビームスポット径とドット面積標準偏差の関係を示す図である。
【図10】感光体上のトナー像に対する転写体が接触する前の部分での電位状態を示す図である。
【図11】ドット画像の像担持体上電位と、像担持体との接触部より上流側の中間転写体表面電位の関係を示す図である。
【符号の説明】
2 転写体としての中間転写ベルト
3 像担持体としての感光体
4 帯電手段としての帯電装置
5 露光手段としての光書込装置
6 現像手段としての現像装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and more particularly, to an image forming apparatus in which a toner image formed on an image carrier is temporarily transferred to an intermediate transfer body and then transferred to a transfer material again to obtain an image. Equipment related.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus using an electrophotographic process, when toner is transferred from an image carrier to an intermediate transfer member or a transfer material, disturbance due to dust has conventionally been a problem.
It is considered that this is mainly because transfer from the image bearing member to the transfer material or the intermediate transfer member, that is, pre-transfer occurs before the toner image enters the transfer area.
As a countermeasure, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-166728 discloses that a member for pressing the image carrier and the transfer member is provided on the upstream side of the transfer portion to reduce a gap before the transfer, to prevent the flying, and to provide a pressing member. Describes a technique for applying a polarity opposite to the charging polarity of the toner to cancel the electric field in the transfer area.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-188688 describes a configuration in which a conductive member having a potential of the same polarity as the charged polarity of the image carrier or a zero potential is provided upstream of a transfer nip portion in a so-called negative-positive image forming system. ing. According to this, since a bias having the same polarity as that of the toner used for image formation is applied, a force for actively attracting the toner is hardly generated.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-6-202497
[Patent Document 2]
JP-A-8-30119
[Patent Document 3]
JP-A-8-166728
[Patent Document 4]
JP-A-10-186878
[Patent Document 5]
JP-A-2000-89583
[Patent Document 6]
JP-A-2000-221800
[Patent Document 7]
JP 2001-242724 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the configuration described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-166728, since the electric field formed by the pressing member is in the direction of causing the toner to fly toward the transfer member, image dust due to pre-transfer cannot be completely prevented.
In the configuration described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-186878, a force for actively attracting the toner is unlikely to be generated, but the potential of the image portion where the toner is attached to a general image carrier is not zero, and some There is a residual potential of the same polarity as the charged polarity of the body. Therefore, when the potential of the conductive member is zero or the like, toner scattering has occurred.
[0005]
As described above, in the conventional method, the phenomenon in which the toner moves before the photosensitive member as the image carrier and the intermediate transfer member, for example, cannot be completely prevented.
The present inventors conducted experiments by changing the process conditions such as the charging potential of the photoconductor, the exposure intensity, and the developing bias. As a result, it was found that the amount of toner turbulence was not determined only by the voltage conditions applied to the conductive member. Was.
However, when the experimental results were analyzed in detail, it was found that the results were related to the latent image potential of the image portion (toner-attached portion) of the photoconductor formed under the process conditions.
[0006]
FIG. 10 shows the state of the potential at a portion before the intermediate transfer member contacts the transfer portion (transfer region) with respect to the toner image on the photosensitive member. V is the potential of the non-image area on the photoconductor, VLIs the image portion potential. Since the polarity of the toner is negative and the image is formed by the negative-positive method, the toner is attached to a portion of the latent image having the same polarity having a smaller absolute value. In this figure, the upward direction is shown to be negative. The negative toner is more likely to move downward in the figure in terms of potential.
Here, considering the case of GND (ground) as the potential of the intermediate transfer member, for the toner, VLIt is more stable, and the toner moves in the GND direction and adheres to the intermediate transfer member. When the exposure is sufficiently performed in consideration of the ideal photosensitive member, the potential of the image portion becomes GND.LIs −100 to −150 V.
[0007]
Therefore, with respect to the contact portion between the image carrier and the intermediate transfer member, the intermediate transfer member in a portion corresponding to the gap on the upstream side in the image carrier rotation direction has the same polarity as the image carrier charge polarity and an absolute value of V.LIf a higher voltage is applied, transfer dust can be suppressed.
Specifically, VLIs determined by an initial value determined by the type of the photoconductor and a change due to deterioration over time.
Also, in this method, since the potential of the latent image at the edge of the image is higher than that at the center of the image, discharge occurs between the intermediate transfer member and the toner polarity on the image carrier changes, and the edge of the image changes. The phenomenon that the transfer was hard to occur in the periphery occurred.
FIG. 11 shows experimental relationship data between the potential of the dot image on the image carrier and the surface potential of the intermediate transfer member upstream of the contact portion with the image carrier. Compared to the potential difference between the center of the dot and the intermediate transfer member, the potential difference between the edge portion of the dot and the intermediate transfer member is large. When the potential difference increases, discharge occurs, and the image carrier adheres around the edge. It is considered that the transfer of the toner becomes difficult due to the change in the toner polarity, and the dot area varies, which causes the graininess to deteriorate.
[0008]
Accordingly, the present invention provides an image forming method capable of suppressing transfer dust, stably suppressing variation in dots regardless of variation over time and variation in developer, and improving image quality by improving graininess. The main purpose is to provide an apparatus and an image forming method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention suppresses transfer dust (image dust) in relation to the state of an electrostatic latent image.
Specifically, according to the first aspect of the present invention, the image carrier, a charging unit for charging the image carrier, and a potential V on the image carrier based on image information.LExposing means for forming an electrostatic latent image on the image carrier, and developing means for developing the electrostatic latent image on the image carrier with toner having the same polarity as the electrostatic latent image. In the image forming apparatus for transferring the toner image onto the transfer body in the transfer area where the carrier is in contact, the above-mentioned transfer body is provided with a portion corresponding to a gap on the upstream side in the rotation direction of the image carrier from the transfer area. The same polarity as the charging polarity of the image carrier and the absolute value is VLThe configuration has a member for applying a higher voltage.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the transfer body is an intermediate transfer body.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the relationship between the dot pitch P of the resolution X (dpi) in the sub-scanning direction and the stationary beam spot diameter ω is ω ≦ It has a 2P static beam spot configuration.
Here, the stationary beam spot diameter ω is 1 / e of the maximum beam intensity.2Diameter.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the resolution X is 1200 (dpi) and the output exposure energy amount of the exposure unit is an image. And the average exposure energy J per unit area of the exposure area is J ≧ 1.9 × 10 −3 (J / m2) Is output.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the dot pitch in the sub-scanning direction of the resolution X (dpi) is P, and the dot on the image carrier is P. When the diameter is D, the following equation
[0014]
(Equation 4)
[0015]
Is satisfied.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the variation ΔS of the dot area on the image carrier is ΔS ≦ 200 μm2Is adopted.
[0017]
In the invention according to claim 7, the image carrier is charged and exposed, so that the potential V is set on the image carrier based on image information.LForming an electrostatic latent image on the image carrier, visualizing the electrostatic latent image on the image carrier with toner having the same polarity as the electrostatic latent image, and forming the electrostatic latent image on the transfer area where the transfer body and the image carrier are in contact with each other. In the image forming method for transferring a toner image onto the transfer body, the same polarity as the charge polarity of the image carrier is applied to a portion of the transfer body corresponding to a gap upstream of the transfer area in the rotation direction of the image carrier. And the absolute value is VLA higher voltage was applied.
[0018]
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming method of the seventh aspect, the electric field intensity of the electrostatic latent image on the surface of the image carrier is 3 × 107V / m or more.
[0019]
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming method of the eighth aspect, when the dot pitch in the sub-scanning direction of the resolution X (dpi) is P and the dot diameter on the image carrier is D, the following expression is used.
[0020]
(Equation 5)
[0021]
It was decided to satisfy.
[0022]
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming method of the eighth aspect, the variation ΔS of the dot area on the image carrier is ΔS ≦ 200 μm2It was decided.
[0023]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the image forming method of the eighth aspect, when the carrier mobility in the CTL layer is μp and μn, and the quantum efficiency in CGM is η,
[0024]
(Equation 6)
[0025]
Scan speed Vx = 1890 to 1928 m / s (main scanning), 0.2538 to 0.3102 m / s (sub scanning), and writing at 1200 dpi intervals in both main scanning and sub scanning. The diameter in the main scanning direction was 30 μm, and the beam diameter in the sub-scanning direction was 40 μm.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
First, the configuration and operation of a tandem-type color copying machine as an image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The color copying machine 1 has an image forming unit 1A located at the center of the apparatus main body, a
In the image forming section 1A, an
[0027]
Each of the photoconductors 3Y, 3M, 3C, and 3B is formed of a drum that is rotatable in the same counterclockwise direction. Around the charging device 4, a charging device 4 serving as a charging unit that performs an image forming process in a rotation process is provided. The potential V is set on each of the photoconductors 3Y, 3M, 3C and 3B based on the image information.LAn
The
[0028]
The surface of the
The applied
[0029]
Similar image formation is performed on the
After the transfer, the toner remaining on the photoconductor 3 is removed by the
The secondary transfer device 9 has a transfer belt 9C that is wrapped around a charging drive roller 9A and a driven roller 9B and moves in the same direction as the
[0030]
The
The
[0031]
In the
The image reading unit 1C includes an automatic document feeder 1C1, a scanner 1C2 having a
The electrostatic latent image on the photoconductor 3 formed by the
[0032]
The
[0033]
With the configuration described above, in the color copying machine 1, the photosensitive member 3 (hereinafter simply referred to as the photosensitive member 3) uniformly charged by exposing and scanning the original placed on the
In the case of a single image, the toner image transferred to the
The
[0034]
Although the image disturbance can be reduced by the above-described counter transfer, it is difficult to transfer only the periphery of the edge, and a phenomenon in which dots vary occurs. This is because, as described with reference to FIG. 11, the latent image potential at the edge of the image has a greater absolute value than the central portion of the image, and a discharge occurs between the edge and the
In order to prevent this, the profile of the latent image was changed by changing the exposure beam spot diameter, and confirmation was performed.
In this embodiment, since it is difficult to measure the potential distribution on the photoconductor 3, the charge density distribution, the electric field intensity distribution, and the potential distribution on the photoconductor 3 are calculated.
In the latent image formation, carriers (charges) generated in a carrier generation layer (CGL) inside the photoconductor 3 by irradiating (exposure) light energy existing on the charged photoconductor 3 are transferred to the photoconductor 3. The carrier transfer layer (CTL) is moved to neutralize the charge on the photoreceptor 3 to form a latent image, but the amount of generated carriers, Coulomb repulsion between carriers, recombination of carriers, The calculation is performed in consideration of carrier mobility.
[0035]
[Example 1]
Writing density: 1200 dpi
Emission wavelength: 780 nm
Still beam spot diameter: 30 μm × 30 μm, 45 μm × 45 μm, 55 μm × 70 μm
(The stationary beam spot diameter is 1 / e of the maximum beam intensity.2Diameter. )
Image carrier: Photoconductor
Photoconductor quantum efficiency: η = 2.8 × 10-5× E0.5933
Photoconductor absorption coefficient: 0.7
Photoconductor thickness: 28 μm
Required exposure energy: 7 erg / cm2
Exposure means: scanning laser beam
Linear velocity 0.285m / s
Scanning scan speed 1909m / s
Initial charging potential: -650V
[0036]
FIG. 3 shows the latent image potential distribution at the transfer portion for each beam spot diameter. From FIG. 3, it was confirmed that the profile of the latent image potential became sharper by reducing the beam spot diameter. When the charging characteristic of the photoconductor 3 and the polarity of the toner are the same, if the absolute value of the charging potential of the photoconductor 3 decreases, the adhesion of the toner to the developing sleeve of the developing device 6 becomes smaller than the adhesion of the toner to the developing sleeve of the developing device 6. And the amount of development increases.
The small-diameter beam spot has a smaller absolute value of the latent image potential at the center of the dot, so that the toner can be easily visualized, and there is a possibility of low-potential development. Further, when the comparison is made with the toner adhesion amount constant, the discharge with the
[0037]
When actually confirmed by an image formed by the counter transfer method, it was found that only the periphery of the edge was hardly transferred, and a phenomenon that dots varied. This is because the latent image potential at the edge of the image has a larger absolute value of the potential than that at the center of the image, the intermediate transfer body is discharged at the edge, and the toner polarity on the image carrier changes, and the image is transferred. Probably because there is no. When confirmed by lowering the developing bias, it was possible to eliminate the transfer failure near the edge.
Conventionally, image fluctuations and image dust fluctuations in the transfer unit were larger than dot fluctuation amounts on the image carrier.However, by reducing fluctuations in the transfer unit, the toner image on the image carrier is faithfully reproduced. Therefore, the amount of dot fluctuation on the image carrier sensitively affects the image, and it is necessary to suppress the amount of dot fluctuation on the image carrier in order to form a good image.
[0038]
The dot diameter fluctuates due to the aging of the process including the characteristics of the photosensitive member and the characteristics of the developer and the variation in the agent, and the image is deteriorated. Here, the beam spot diameter was changed, and the fluctuation amount of the dot diameter on the photosensitive member was confirmed. The result is shown in FIG. Here, the diameter of the dot on the photoreceptor and the variation thereof are calculated. The calculation method is described below.
In the developing electric field intensity distribution, a toner image is formed on a photoconductor by toner adhering to a region above a certain threshold electric field intensity. This threshold electric field intensity is defined as a critical developing electric field intensity (Eth). The value is determined by the process and the condition of the developer.
If the critical developing electric field strength is known, the dot diameter on the photoconductor (hereinafter, referred to as dot diameter D on the image carrier) can be calculated.
In short, the term “dot diameter” as used herein refers to the length of the dot on the photoconductor in the main scanning direction and the sub-scanning direction in a region where the development electric field intensity distribution is equal to or higher than the critical developing electric field intensity.
[0039]
The variation in the dot diameter was replaced with the variation in the critical developing electric field strength at the time of calculating the dots, and was calculated by varying the critical developing electric field strength.
As can be seen from FIG. 4, the dot fluctuation amount decreases as the beam spot diameter decreases. It is said that if the dot variation is suppressed to half or less of one dot, the roughness of the image is reduced. When the beam spot diameter ω becomes about twice the dot pitch P in the sub-scanning direction of the resolution X (dpi), The dot fluctuation amount becomes about half of one dot.
Therefore, by forming a latent image with a beam spot diameter of ω ≦ 2P (P is a dot pitch in the sub-scanning direction of the resolution X (dpi)), the photoconductor 3 and the
[0040]
[Example 2]
When a latent image is formed on an image carrier, the necessary amount of exposure energy is determined from the quantum efficiency and light attenuation characteristics of the image carrier. When a photoconductor is used as an image carrier, high-density writing is required to form a high-resolution (for example, 1200 dpi) image. Carrier recombination occurs, and a phenomenon occurs in which the amount of generated carriers decreases.
Therefore, when forming a high-resolution image, there is a problem not only in the amount of exposure energy required to form an image but also in what area the required amount of exposure energy is exposed. Although the intensity profile of the laser beam can be approximated to a Gaussian distribution, here, the exposure energy was considered as the average exposure energy amount per exposure area, and the dot fluctuation amount on the photoconductor at that time was considered. The result is shown in FIG.
[0041]
Writing density: 1200 dpi
Emission wavelength: 780 nm
Static beam spot diameter: variable from 30 μm to 70 μm
(The stationary beam spot diameter is 1 / e of the maximum beam intensity.2Diameter. )
Image carrier: Photoconductor
Photoconductor quantum efficiency: η = 5.6 × 10-6× E0.7022
Photoconductor absorption coefficient: 0.7
Photoconductor thickness: 30 μm
Required exposure energy: 7 erg / cm2
Exposure means: scanning laser beam
Linear velocity 0.362m / s
Scanning scan speed 1983.87m / s
Initial charging potential: -800V
[0042]
It was confirmed that the variation amount of the dots decreased with the increase in the average exposure energy amount. Conventionally, fluctuations in the transfer section such as image disturbance and image dust were larger than the amount of dot fluctuation on the image carrier.However, by reducing the fluctuations in the transfer section, the toner image on the image carrier is faithfully reproduced. Therefore, the amount of dot fluctuation on the image carrier sensitively affects the image, and it is necessary to suppress the amount of dot fluctuation on the image carrier in order to form a good image.
It is said that if the dot fluctuation amount is suppressed to about half of one dot, the roughness of the image is reduced. For example, at 1200 dpi, the amount of dot fluctuation on the photoreceptor needs to be suppressed to 15 μm or less.-3J / m2It turned out that it is desirable to be above.
The required exposure energy is determined by the sensitivity of the image carrier and the development process. For example, when a photoconductor is used, it is calculated from its light attenuation characteristics. The light attenuation characteristic attenuates as a function of the exposure energy, and saturates to the residual potential Vs of each image carrier. The equation of the light attenuation characteristic is as follows.
[0043]
(Equation 7)
[0044]
Where V0Is the initial charge potential, e is the amount of charge, X is the exposure energy, C is the capacitance of the photoreceptor, L is the film thickness, and n and α are constants of the photoreceptor quantum efficiency.
Quantum efficiency η = α · En
Conventionally, there has been a phenomenon in which the image after transfer is thicker than the image on the image carrier due to the influence of disturbance of the image in the transfer unit. However, the fluctuation in the transfer unit has reduced the toner image on the image carrier. It has been found that in order to faithfully reproduce the image, the solid black image, the oblique line, and the vertical line image must also be reproduced on the image carrier.
Therefore, the relationship D = αP between the dot diameter on the image carrier and the dot pitch in the sub-scanning direction was examined for one dot line image. The relationship between the dot diameters D and P on the image bearing member was calculated by changing the developing bias, and an image was produced using the counter bias method under the developing conditions, and line breaks and line widths were observed. Table 1 shows the results.
[0045]
[Table 1]
[0046]
Table 1 shows that it is preferable to form a line having a small line width and no break. Therefore, assuming that the dot pitch in the sub-scanning direction at the resolution X (dpi) is P, the dot diameter D on the image carrier is
[0047]
(Equation 8)
[0048]
It has been found that by performing the exposure such that the image becomes black solid, diagonal line and vertical line images can be reproduced.
[0049]
[Example 3]
FIG. 6 shows the relationship between the granularity, which is one of the image evaluation items, and the amount of change in the area of one dot on paper in various apparatuses. For example, to achieve a granularity of 0.2, ΔS = 200 μm2, 0.1 is ΔS = 150 μm2This indicates that the following dot area variation (standard deviation) is required.
On the other hand, FIG. 7 shows the results of an image quality satisfaction survey conducted on various image samples having different granularities. It can be seen that in order to obtain the satisfaction of most subjects, the granularity is preferably 0.2 or less, and preferably 0.1 or less. 6 and FIG. 7, ΔS = 200 μm2It is determined that the following is necessary.
In the counter bias method, the variation of the image on the paper is substantially equal to the variation of the image on the OPC (photoconductor). Therefore, the variation in the image on the OPC is ΔS = 200 μm2It must be:
FIG. 9 shows the relationship between the beam spot diameter and the dot area variation when the beam spot diameter in the main scanning direction is fixed at 30 μm. For example, in order to achieve a granularity of 0.2, it is found that a beam spot diameter smaller than 30 × 40 μm is desirable.
[0050]
[Example 4]
Conventionally, when transferring the toner, the toner on the photoconductor 3 moves in the direction of the
[0051]
The present inventors have confirmed that, in the counter transfer method, there is a correlation between the dust of an image and the maximum value (calculated value) of the electric field strength of the latent image on the photoconductor. This is shown in FIG. The amount of dust is set as a value using the area of the toner that has protruded from the edge portion of the line image to the background portion as an index, and as the value increases, the amount of dust increases and the image deteriorates.
The image dust increases with an increase in the electric field strength of the latent image, and becomes 3 × 107When it exceeds V / m, it saturates. Therefore, the electric field strength of the latent image is set to 3 × 107It was confirmed that by setting V / m or more, image dust was prevented, and a stable image could be formed irrespective of variation with time and variation in developer.
[0052]
In the above configuration,
[0053]
(Equation 9)
[0054]
When the image satisfying the above conditions was formed, it was possible to form a black solid, a diagonal line, and a part of the vertical line image on the photoreceptor 3 without loss, and a high quality image could be formed.
In the above configuration, the dot area variation ΔS on the image carrier is set to ΔS ≦ 200 μm2As a result, a high-grained visible image with high granularity was formed on the photoreceptor 3, whereby a high-quality image with high granularity could be formed.
[0055]
[Example 5]
Writing density: 1200 dpi
Emission wavelength: 780 nm
Static beam spot diameter: 30 to 70 μm
(The stationary beam spot diameter is 1 / e of the maximum beam intensity.2Diameter. )
Image carrier: Photoconductor
Photoconductor quantum efficiency: η = 2.8 × 10-5× E0.5933
Photoreceptor mobility:
[0056]
(Equation 10)
[0057]
Photoconductor absorption coefficient: 0.7
Photoconductor thickness: 28 μm
Required exposure energy: 7 erg / cm2
Exposure means: scanning laser beam
Linear velocity 0.285m / s
Scanning scan speed 1909m / s
Initial charging potential: -650V
[0058]
FIG. 9 shows the relationship between the dot diameter on the photosensitive member and the beam diameter. When the diameter of the stationary beam in the main scanning direction is 30 μm and the beam diameter in the sub-scanning direction is 40 μm, ΔS = 200 μm2Was achieved, and it was confirmed that a high-quality image could be formed without any loss of black solid, oblique line, and part of the vertical line image.
[0059]
In the above embodiment, the
[0060]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the image carrier, a charging unit for charging the image carrier, and a potential V on the image carrier based on image information.LExposing means for forming an electrostatic latent image on the image carrier, and developing means for developing the electrostatic latent image on the image carrier with toner having the same polarity as the electrostatic latent image. In the image forming apparatus for transferring the toner image onto the transfer body in the transfer area where the carrier is in contact, the above-mentioned transfer body is provided with a portion corresponding to a gap on the upstream side in the rotation direction of the image carrier from the transfer area. The same polarity as the charging polarity of the image carrier and the absolute value is VLSince the structure having the member for applying a higher voltage is used, it is possible to reduce the image dust due to the movement of the toner to the transfer body before the transfer area.
[0061]
According to the second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, since the transfer body is an intermediate transfer body, an image dust due to movement of the toner to the intermediate transfer belt in front of the transfer area is provided. Can be reduced.
[0062]
According to the third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the relationship between the dot pitch P of the resolution X (dpi) in the sub-scanning direction and the diameter of the stationary beam spot ω is as follows. With a configuration having a stationary beam spot where ω ≦ 2P, it is possible to prevent pre-transfer of toner on the image carrier before transfer and discharge to the toner on the image carrier before transfer, thereby preventing image dust. As a result, a stable image can be formed irrespective of variation over time or variation in the developer.
[0063]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the resolution X = 1200 (dpi) and the output exposure energy amount of the exposure unit. Is greater than or equal to the exposure energy required to form an image, and the average exposure energy J per unit area of the exposure area is J ≧ 1.9 × 10 −3 (J / m2Since the configuration is such that the exposure energy is output as described in (1), image dust can be prevented, and a stable image can be formed regardless of variation over time and variations in the developer.
[0064]
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the dot pitch in the sub-scanning direction of the resolution X (dpi) is P, Where D is the dot diameter of
[0065]
[Equation 11]
[0066]
Is satisfied, black solid, oblique lines, and vertical lines can be properly formed on the image carrier, and a high-quality image can be formed.
[0067]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the variation ΔS of the dot area on the image carrier is ΔS ≦ 200 μm2With this configuration, a visible image with high granularity can be formed on the image carrier, and a high-quality image can be formed.
[0068]
According to the seventh aspect of the present invention, the image carrier is charged and exposed, so that the potential V is set on the image carrier based on image information.LForming an electrostatic latent image on the image carrier, visualizing the electrostatic latent image on the image carrier with toner having the same polarity as the electrostatic latent image, and forming the electrostatic latent image on the transfer area where the transfer body and the image carrier are in contact with each other. In the image forming method for transferring a toner image onto the transfer body, the same polarity as the charge polarity of the image carrier is applied to a portion of the transfer body corresponding to a gap upstream of the transfer area in the rotation direction of the image carrier. And the absolute value is VLSince a higher voltage is applied, image dust due to movement of the toner to the transfer member in front of the transfer area can be reduced.
[0069]
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming method according to the seventh aspect, the electric field intensity of the electrostatic latent image on the surface of the image carrier is 3 × 107Since V / m or more, image dust can be prevented, and a stable image can be formed irrespective of variation over time and variation in the developer.
[0070]
According to the ninth aspect of the present invention, in the image forming method of the eighth aspect, when the dot pitch in the sub-scanning direction of the resolution X (dpi) is P and the dot diameter on the image carrier is D,
[0071]
(Equation 12)
[0072]
Is satisfied, black solid, oblique lines, and vertical lines can be properly formed on the image carrier, and a high-quality image can be formed.
[0073]
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming method of the eighth aspect, the variation ΔS of the dot area on the image carrier is ΔS ≦ 200 μm2Therefore, a visible image with high granularity can be formed on the image carrier, and a high-quality image can be formed.
[0074]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the image forming method of the eighth aspect, when the carrier mobility in the CTL layer is μp and μn, and the quantum efficiency in the CGM is η, the following expression is used.
[0075]
(Equation 13)
[0076]
Scan speed Vx = 1890 to 1928 m / s (main scanning), 0.2538 to 0.3102 m / s (sub scanning), and writing at 1200 dpi intervals in both main scanning and sub scanning. Since the diameter in the main scanning direction is 30 μm and the beam diameter in the sub-scanning direction is 40 μm, pre-transfer of toner on the image carrier before transfer and discharge to the toner on the image carrier before transfer are prevented. To prevent dust, to form a stable image regardless of variation over time and variations in developer, and to form a high-quality image with high granularity without partial loss of the image on the image carrier Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view of a color copying machine as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a positional relationship between a transfer bias roller and an applied voltage member with respect to an image carrier.
FIG. 3 is a diagram showing a latent image potential distribution at a transfer portion at each beam spot diameter.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a beam diameter and a dot variation amount.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between an average exposure energy and a dot variation amount.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between dot area standard deviation and granularity.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between granularity and image quality satisfaction.
FIG. 8 is a diagram illustrating a correlation between dust of an image and a maximum value of an electric field intensity on a photoconductor.
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a sub-scanning beam spot diameter and a dot area standard deviation.
FIG. 10 is a diagram illustrating a potential state in a portion before a transfer member contacts a toner image on a photosensitive member.
FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between a potential of a dot image on an image carrier and a surface potential of an intermediate transfer body upstream of a contact portion with the image carrier.
[Explanation of symbols]
2) Intermediate transfer belt as transfer body
3. Photoconductor as image carrier
4 Charging device as charging means
5. Optical writing device as exposure means
6. Developing device as developing means
Claims (11)
上記転写領域よりも上記像担持体の回転方向上流側の空隙に対応する部分の上記転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性で且つ絶対値がVLより大きい電圧を印加する部材を有することを特徴とする画像形成装置。An image carrier; a charging unit configured to charge the image carrier; an exposure unit configured to form an electrostatic latent image having a potential VL on the image carrier based on image information; Developing means for developing the electrostatic latent image with toner having the same polarity as the electrostatic latent image, and transferring the toner image onto the transfer body in a transfer area where the transfer body and the image carrier are in contact with each other. In the image forming apparatus,
A member that applies a voltage having the same polarity as the charging polarity of the image carrier and an absolute value greater than VL to the transfer body in a portion corresponding to a gap on the rotation direction upstream side of the image carrier from the transfer area. An image forming apparatus comprising:
上記転写体が中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1,
An image forming apparatus, wherein the transfer member is an intermediate transfer member.
上記露光手段として、解像度X(dpi)の副走査方向ドットピッチPと、静止ビームスポット径ωの関係が、ω≦2Pである静止ビームスポットを有することを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
An image forming apparatus as described above, wherein the exposure means has a stationary beam spot in which a relationship between a dot pitch P in the sub-scanning direction at a resolution X (dpi) and a stationary beam spot diameter ω is ω ≦ 2P.
解像度X=1200(dpi)であり、且つ、上記露光手段の出力露光エネルギー量が画像を形成するための必要露光エネルギー量以上であり、且つ、露光領域の単位面積あたりの平均露光エネルギー量Jが、J≧1.9×10−3(J/m2)になるような露光エネルギーを出力することを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The resolution X = 1200 (dpi), the output exposure energy of the exposure means is equal to or greater than the exposure energy required for forming an image, and the average exposure energy J per unit area of the exposure region is , J ≧ 1.9 × 10 −3 (J / m 2 ).
解像度X(dpi)の副走査方向のドットピッチをP、上記像担持体上のドット径をDとするとき、下記式
When the dot pitch of the resolution X (dpi) in the sub-scanning direction is P and the dot diameter on the image carrier is D, the following equation is used.
上記像担持体上のドット面積の変動量ΔSが、ΔS≦200μm2であることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The image forming apparatus according to claim 1 , wherein a variation amount ΔS of the dot area on the image carrier is ΔS ≦ 200 μm 2 .
上記転写領域よりも上記像担持体の回転方向上流側の空隙に対応する部分の上記転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性で且つ絶対値がVLより大きい電圧を印加することを特徴とする画像形成方法。By charging and exposing the image carrier, an electrostatic latent image having a potential VL is formed on the image carrier based on image information, and the electrostatic latent image on the image carrier is replaced with the electrostatic latent image. And an image forming method of transferring the toner image onto the transfer body in a transfer area where the transfer body and the image carrier are in contact with each other,
Applying a voltage having the same polarity as the charging polarity of the image carrier and an absolute value larger than VL to the transfer body in a portion corresponding to a gap on the upstream side in the rotation direction of the image carrier from the transfer area. A characteristic image forming method.
上記静電潜像の上記像担持体表面での電界強度が3×107V/m以上であることを特徴とする画像形成方法。The image forming method according to claim 7,
An image forming method, wherein an electric field intensity of the electrostatic latent image on the surface of the image carrier is 3 × 10 7 V / m or more.
解像度X(dpi)の副走査方向ドットピッチをP、上記像担持体上のドット径をDとするとき、下記式
When the dot pitch in the sub-scanning direction of the resolution X (dpi) is P and the dot diameter on the image carrier is D, the following formula is used.
上記像担持体上のドット面積の変動量ΔSが、ΔS≦200μm2であることを特徴とする画像形成方法。The image forming method according to claim 8, wherein
An image forming method, wherein the variation amount ΔS of the dot area on the image carrier is ΔS ≦ 200 μm 2 .
上記像担持体として、CTL層でのキャリア移動度をμp、μn、CGMでの量子効率をηとするとき、下記式
When the carrier mobility in the CTL layer is μp and μn and the quantum efficiency in CGM is η, the following expression is used.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002274080A JP2004109702A (en) | 2002-09-19 | 2002-09-19 | Device and method for forming image |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002274080A JP2004109702A (en) | 2002-09-19 | 2002-09-19 | Device and method for forming image |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004109702A true JP2004109702A (en) | 2004-04-08 |
Family
ID=32270652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002274080A Pending JP2004109702A (en) | 2002-09-19 | 2002-09-19 | Device and method for forming image |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004109702A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1918326A1 (en) | 2003-06-18 | 2008-05-07 | Shin-Etsu Polymer Co. Ltd. | Conductive composition |
JP2009020466A (en) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Ricoh Co Ltd | Vacuum chamber apparatus, electrostatic latent image forming apparatus, electrostatic latent image measuring apparatus, and image forming apparatus |
JP2009300535A (en) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | Ricoh Co Ltd | Electrostatic latent image evaluation device, electrostatic latent image evaluation method, electrophotographic photoreceptor, and image forming device |
-
2002
- 2002-09-19 JP JP2002274080A patent/JP2004109702A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1918326A1 (en) | 2003-06-18 | 2008-05-07 | Shin-Etsu Polymer Co. Ltd. | Conductive composition |
EP2014718A1 (en) | 2003-06-18 | 2009-01-14 | Shin-Etsu Polymer Co. Ltd. | Conductive composition, and their production method |
JP2009020466A (en) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Ricoh Co Ltd | Vacuum chamber apparatus, electrostatic latent image forming apparatus, electrostatic latent image measuring apparatus, and image forming apparatus |
JP2009300535A (en) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | Ricoh Co Ltd | Electrostatic latent image evaluation device, electrostatic latent image evaluation method, electrophotographic photoreceptor, and image forming device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100866551B1 (en) | Image forming apparatus and image forming method | |
JP2007127711A (en) | Color image forming apparatus | |
JP2010230931A (en) | Image forming apparatus | |
JP4211294B2 (en) | Image forming apparatus | |
US9625850B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP2004109702A (en) | Device and method for forming image | |
JP2015232645A (en) | Lubricant application device and image forming apparatus | |
JP2006251531A (en) | Image forming apparatus | |
JP2013054182A (en) | Image forming apparatus | |
JP2001272833A (en) | Image forming apparatus | |
JP6961375B2 (en) | Image forming device | |
JP2009288580A (en) | Color image forming apparatus | |
JP4096525B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP2006220699A (en) | Image forming apparatus | |
JP2007323025A (en) | Development device and image forming apparatus | |
JP2019133203A (en) | Image forming apparatus | |
JP2005266749A (en) | Image forming apparatus | |
JP5422339B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP6205879B2 (en) | Image forming apparatus and image forming method | |
JP3896738B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP7140553B2 (en) | image forming device | |
JP5472811B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP2005062553A (en) | Image formation system | |
JP2009204995A (en) | Image forming device | |
JP5446240B2 (en) | Transfer device and image forming apparatus having the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050209 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071206 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080129 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080603 |