JP2010169864A

JP2010169864A - 画像形成装置

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Publication number: JP2010169864A
Application number: JP2009011892A
Authority: JP
Inventors: Hideki Fujita; 秀樹藤田
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Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2010-08-05
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Abstract

【課題】特別な機構部品を追加することなく高い生産性を維持しつつ、反転かぶり及びシャドーイングを抑制して高品位の画像形成を実行することができる。
【解決手段】感光体ドラム１と、現像剤を担持するとともに感光体ドラム１に形成された潜像をトナー像に現像する現像剤担持体４１ａ、４１ｂと、トナー像をシートｍに転写する二次転写ローラ５２と、トナー像が転写されるシートｍの平滑度ＦＳが入力される操作装置９１と、操作装置９１に入力される平滑度ＦＳが、トナー像が転写されるシートｍが所定の平滑度以上である情報である場合に、所定の平滑度未満である場合よりも、感光体ドラム１の非画像部電位Ｖｎｉと現像剤担持体４１ａ、４１ｂに印加されるバイアスの直流成分電位Ｖｄｅｖｄｃとのかぶり除去電位差Ｖｂを低減するように制御するＣＰＵ１１と、を有する画像形成装置１００を構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、トナーによってシート（トナー像が形成される紙や透明フィルム等）上に画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。

図２１は、電子写真式の画像形成装置で使用されるトナーの帯電電荷の分布図である。図２１に示されるように、例えば、トナー像を形成するためのトナーの帯電極性が負である場合には、トナーの中には負に帯電した正規帯電トナーが多い一方で、トナーの中には正に帯電した反転帯電トナーが存在するようになってしまう。

図２２は、現像器４の構成を示す断面図である。図２２に示されるように、トナーは現像器４の現像剤担持体４１と摩擦するときに帯電することが多い。正規帯電トナー及び反転帯電トナーは、現像剤担持体４１の回転によってトナーが摺擦されると一定の確率で発生し、また、新しいトナーが供給されるとそのトナーの中で新たに発生する。

なお、図２２中で、現像器４は現像容器４０を備え、現像容器４０の開口には、現像剤量規制部材４３が設けられる。現像容器４０及び現像剤量規制部材４３で囲まれる開口には現像剤担持体４１が配置される。現像剤担持体４１は、半分が現像容器４０の内部に配置され、半分が現像容器４０の外部に配置される。現像剤担持体４１の内部には『磁界発生手段』であるマグネット４２が配置される。現像剤担持体４１には現像バイアス電源４７が接続される。現像剤担持体４１は感光体ドラム１に対向して配置される。

図２３は、シートｍの表面に生じたシャドーイングを示す平面図である。図２３に示されるように、シートｍの進行方向Ａへと移動すると、正に帯電した反転帯電トナーが現像器４の内部に蓄積され、シートｍに形成された画像の前側に影のような模様ができるシャドーイングと呼ばれる画像不良が発生することがある。

図２４は、かぶり及びシートの平滑度の関係を示すグラフである。前述の反転帯電トナーは画像上の白地部の反転かぶりの原因となることがある。そして、反転かぶりが悪くなるとシャドーイングが悪化することがわかっている。こうした反転かぶりやシャドーイングの悪化は、共に、シートの平滑度が高いと悪化する。その理由は、平滑性の高いシート（特に平滑度の高いコート紙等）の場合、シートと感光体ドラムとの密着性が高まるために、同時にトナーがシートに押し付けられることを回避する隙間が存在しなくなってしまう。その状態で、シート及び像担持体の密着度の高まりによって、その圧力でトナーがシートに転写されると考えられる。

図２５は、かぶり及びかぶり除去電位差の関係を示すグラフである。感光体ドラムの非画像部電位Ｖｎｉを計測すると共に、現像器の内部の現像剤担持体に印加されるバイアスの直流成分電位Ｖｄｅｖｄｃを計測する。かぶり除去電位差Ｖｂは、感光体ドラムの非画像部電位Ｖｎｉ及び現像バイアスの直流成分電位Ｖｄｅｖｄｃの電位差の絶対値（図３参照）で表される。図２５に示されるように、かぶり除去電位差Ｖｂが１５０Ｖの場合にかぶりは最小値に設定される。かぶりには、正規かぶり及び反転かぶりがある。正規かぶりは、画像を形成することが期待されるトナーによるかぶりをいう。反転かぶりは、画像を形成するトナーの帯電極性と反対の帯電極性のトナーによるかぶりをいう。トナーを摩擦帯電させたときに大半のトナーが示す帯電極性が、正規かぶりの原因となったトナーの帯電極性である。反転かぶりは、かぶり除去電位差Ｖｂが１５０Ｖよりも大きくなるにつれて悪化する。逆に、正規かぶりは、かぶり除去電位差Ｖｂが１５０Ｖよりも小さくなるにつれて悪化する。一般的には、かぶり除去電位差Ｖｂを変化させたときに、かぶりが極小となるようにかぶり除去電位差Ｖｂが設定される。

こうしたかぶりを抑制する発明として、例えば、特許文献１に記載の発明が提案される。この特許文献１には、葉書のように厚みがあるシートに関して、中間転写ベルト及び感光体ドラムの間の接触圧力が低減されることにより、感光体ドラム上のかぶりトナーがシートに転写し難くなる画像形成装置の発明が記載される。

特開２００２−２１４９４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置には、以下のような問題が残存する。すなわち、特許文献１に記載の画像形成装置では、接触圧力の切替には機構部品が介在するため、時間のロスつまり画像形成の生産性低下が引き起こされる。こうした画像形成の生産性の低下は、印刷業者にとって納期の遅延、売上の減少、利益の減少につながり、死活問題といっても過言ではない。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、特別な機構部品を追加することなく高い生産性を維持しつつ、反転かぶり及びシャドーイングを抑制して高品位の画像形成を実行することができる画像形成装置を提供することを課題とする。

前述の課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、像担持体と、現像剤を担持するとともに前記像担持体に形成された潜像をトナー像に現像する現像剤担持体と、前記トナー像を転写材に転写する転写装置と、前記トナー像が転写される転写材の平滑度に関する平滑度情報が入力される入力部と、前記入力部に入力される平滑度に関する情報が、前記トナー像が転写される転写材が所定の平滑度以上である情報である場合に、所定の平滑度未満である場合よりも、前記像担持体の非画像部電位と前記現像剤担持体に印加されるバイアスの直流成分電位との電位差を低減するように制御するコントローラと、を有することを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、特別な機構部品が追加されることなく高い生産性が維持されつつ、反転かぶり及びシャドーイングが抑制されて高品位の画像形成が実行される。

以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置を図面に基づき詳しく説明する。但し、この実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、特に特定的な記載が無い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する主旨のものはない。

（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００の構成図である。図１に示されるように、画像形成装置１００は、『像担持体』である回転ドラム型の電子写真感光体ドラム（以下「感光体ドラム」という）１を備える。感光体ドラム１は例えば外径９０ｍｍで成形される。ここでは、非晶質シリコン感光体を使用している。感光体ドラム１は、回転方向Ｒ１の方向に、所定の周速度で回転駆動され、その表面にて後述の出力画像形成の画像形成プロセスが繰り返し行われる。

感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の回転方向Ｒ１に順に、一次帯電器２、露光器３、現像器４、二次転写ローラ５２、トナー濃度センサ９、清掃器７が配置される。一次帯電器２は、感光体ドラム１を帯電する。露光器３は、感光体ドラム１を露光して静電像を形成する。現像器４は、現像剤を担持するとともに感光体ドラム１に形成された潜像をトナー像に現像する現像剤担持体４１ａ、４１ｂを有し、感光体ドラム１に形成された静電像をトナー像として可視化する。現像器４は感光体ドラム１の表面にトナーを転移可能である。現像器４は現像剤担持体４１ａ、４１ｂを有する。現像剤担持体４１ａ、４１ｂには、現像器４に現像バイアスを印加可能な現像バイアス電源４７が接続される。二次転写ローラ５２には転写バイアス電源５７が接続される。感光体ドラム１及び二次転写ローラ５２の間には転写部Ｚｔｒが確保され、『転写材』であるシートｍの搬送方向の下流には定着器６が配置される。また、『トナー濃度検知手段』であるトナー濃度センサ９は、感光体ドラム１の表面から１５ｍｍ離れ、かつ、清掃器７の外下底７０ｂから１０ｍｍ下方の位置に配置される。トナー濃度センサ９は、感光体ドラム１の表面に存在するトナーの濃度を検知可能である。また、現像バイアス電源４７及び転写バイアス電源５７は、『制御装置』である『コントローラ』としてのＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１１に接続されている。なお、二次転写ローラ５２を含んで『転写装置』が構成される。

ＣＰＵ１１は、出力すべき画像を形成する出力画像形成期間以外の期間に、出力画像形成期間内の現像バイアスから所定の値の現像バイアスに変更可能である。これにより、ＣＰＵ１１は、帯電極性が反転した帯電極性反転トナーを現像器４から感光体ドラム１の表面に転移するよう制御可能である。

また、ＣＰＵ１１は、トナー濃度センサ９が検知したトナーの濃度に基づいて、『帯電極性反転トナーを転移させるための期間』、又は、『帯電極性反転トナーを転移させるべき量』を決定可能である。ＣＰＵ１１は、『帯電極性反転トナーを転移させるための期間』の変更を決定する場合には、現像バイアスの印加時間を変更する。ＣＰＵ１１は、『帯電極性反転トナーを転移させるべき量』の変更を決定する場合には、現像バイアスの直流成分の電圧を変更する。

さらに、ＣＰＵ１１は、操作装置９１に入力される『平滑度に関する情報』である平滑度ＦＳに基づいて、非画像部電位Ｖｎｉ及び直流成分電位Ｖｄｅｖｄｃのかぶり除去電位差Ｖｂの絶対値を制御する。すなわち、ＣＰＵ１１は、後述する『入力部』である操作装置９１に入力される平滑度ＦＳが、トナー像が転写されるシートｍが所定の平滑度以上である情報であるか否かを判断する。ＣＰＵ１１は、平滑度ＦＳが所定の平滑度以上の場合に、所定の平滑度未満の場合よりも感光体ドラム１の非画像部電位Ｖｎｉと現像剤担持体４１ａ、４１ｂに印加されるバイアスの直流成分電位Ｖｄｅｖｄｃとのかぶり除去電位差Ｖｂを低減するように制御する。

このような画像形成装置１００の画像形成工程について以下に簡単に説明する。感光体ドラム１は、コロナ放電方式等の一次帯電器２により、所定の極性、所定の表面電位に一様に帯電する。次いで、感光体ドラム１は、カラー原稿画像の色分解に基づく結像露光光学系や、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャナによる走査露光光学系にて構成された露光器３による画像露光Ｌｉｍを受け取る。このことにより、感光体ドラム１の上には、目的の画像に対応した静電像が形成される。続いて、前述した現像器４により現像を行い、トナー像として可視化する。

次いで、図示しないシート収納カセットからシート給送ローラによってシートｍが、１枚毎に分離搬送されて、レジストローラ対、転写ガイドを経て、感光体ドラム１と転写器５の対向部である転写部Ｚｔｒへと所定のタイミングで給送される。転写バイアス電源５７により、転写バイアスが転写器５に印加され、シートｍ上にトナー像が転写される。

これらの一連の画像形成プロセスを繰り返すことにより、トナー像は、転写部Ｚｔｒに次々と送られてくる後続のシートｍに転写されていく。感光体ドラム１上のトナー像が転写されたシートｍは、搬送ガイドを経て定着器６へ搬送され、所定値に加熱温調された定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとの接触部に搬送される。これにより、加熱及び加圧されることによりトナー像の定着処理を受け、最終的な画像形成物として出力される。一方、トナー像転写後の感光体ドラム１上の残トナー等は、清掃器７によって清掃される。

なお、出力画像の形成時においては、先ず感光体ドラム１の表面を、コロナ帯電方式の一次帯電器２により一様に帯電する。次いで、半導体レーザの露光器３によりＰＷＭによる画像露光を行う。

図２は、感光体ドラム１の層を示す断面図である。図２に示されるように、感光体ドラム１の感光層には非晶質シリコンを使用している中心部のアルミニウム合金等の導電性支持体１ａ（厚さ３ｍｍ）が設けられる。導電性支持体１ａの上層には、導電性支持体１ａからの反射を防止する為の長波長光吸収層１ｂ（厚さ１μｍ）が設けられる。長波長光吸収層１ｂの上層には、導電性支持体１ａと同様の導電性支持層１ｃ（厚さ２５μｍ）が設けられる。導電性支持層１ｃの上層には、電荷注入阻止層１ｄ（厚さ３μｍ）が設けられる。電荷注入阻止層１ｄは、導電性支持層体からの電荷の注入を阻止するために設けられ、少なくとも非晶質シリコン系の材料で構成され、光導電性を示す光導電層である。電荷注入阻止層１ｄの上層には、電荷注入阻止層１ｄを保護する為の表面保護層１ｅ（厚さ０．５μｍ）が設けられ、この表面保護層１ｅが最外周になる。感光体ドラム１は、非晶質シリコンを含む。そのために、感光体ドラム１の耐磨耗性が高いため感光体ドラム１の交換頻度が長く、保守時間が低減できるため高い生産性を維持できる。

この感光体ドラム１は、回転方向Ｒ１方向に５００ｍｍ／ｓの速度で回転駆動され、その表面にて後述の出力画像形成の画像形成プロセスが繰り返し行われる。その定期交換間隔は、ＪＩＳＡ４サイズのシート横送りでの連続出力ページ数換算で３０００万ページと極めて長いのが、非晶質シリコンを感光層として使用する感光体ドラム１の特徴である。ＪＩＳＡ４サイズのシート横送りでの連続出力速度は、１００ページ／分である。

画像形成にあたって、感光体ドラム１の表面の移動速度は５００ｍｍ／ｓ以上に設定される。そのために、感光体ドラム１の表面の移動速度が遅くならないことから、高い生産性を維持できる。また、感光体ドラム１の表面のトナーを清掃する清掃器７を独立して備える。そのために、感光体ドラム１の表面の清掃能力が高く、感光体ドラム１の表面移動速度を高めることができるため、高い生産性とさらにかぶりの少ない高画質の画像出力ができる。さらに、感光体ドラム１の画像形成中の移動速度は、シートｍの種類に無関係に一定速度に設定される。そのために、感光体ドラム１の表面速度切替に伴う画像形成不能時間が発生しないため、高い生産性を維持できる。

図３は、感光体ドラム１の電位及び現像バイアスの直流成分電位の関係を示すグラフである。ＣＰＵ１１が画像形成の制御を開始すると、感光体ドラム１が回転を開始する。図３に示されるように、感光体ドラム１の表面は、コロナ放電方式の一次帯電器２により一様に電位Ｖｉ＝＋５００Ｖに帯電される。次いで、カラー原稿画像の色分解に基づく結像露光光学系や、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャナによる走査露光光学系にて構成された露光器３による画像露光Ｌｉｍを受ける。このことにより出力すべき画像に対応した静電像（非画像部電位Ｖｎｉ＝＋１５０Ｖ）が形成される。

本実施の形態における露光方式は、背景部露光方式である。すなわち、トナー像を形成すべき部位の感光体ドラム１の電位Ｖｉの絶対値が、トナー像を形成すべきでない部位の感光体ドラム１の非画像部電位Ｖｎｉの絶対値よりも高い。

画像露光Ｌｉｍを受けない部分の電位はＶｉのままである。なお、本実施形態では、露光方式として背景部露光方式を用いて説明しているが、これに限らない。例えば、トナー像を形成すべき部位を露光する方式であっても、本発明を適用することができる。

図４は、現像器４の断面を示す断面図である。図４を参照し、静電像を現像するために固定的に配置された現像器４に関して以下に説明する。現像容器４０は、現像剤ｄを収容し、感光体ドラム１の長手方向（図４の紙面に直角方向）に延在する開口部を有し、その開口部に現像剤担持体４１ａ、現像剤担持体４１ｂが設置される。現像剤担持体４１ａ、４１ｂは、例えばアルミニウム、ＳＵＳ等の材料にてともに外径２５ｍｍの円筒状に形成される。現像剤担持体４１ａ、４１ｂは、図４を見ると左略半周面を現像容器４０の内部に突入し、右略半周面を現像容器４０の外部へ露出し、感光体ドラム１と対向するようにして回転自在に横設されている。複数の現像剤担持体４１ａ、４１ｂは、現像剤ｄを担持しつつ回転して感光体ドラム１に最も近い位置に向かって搬送する。そのために、現像時間が長く複数の現像剤担持体４１ａ、４１ｂのそれぞれに異なった機能を分担させることができるので、尾引きのない高画質の画像出力が可能である。

現像剤担持体４１ａ、４１ｂ及び感光体ドラム１の間には、間隙Ｇｓｄａ＝２００μｍ、間隙Ｇｓｄｂ＝３００μｍが設定される。現像剤担持体４１ａ、４１ｂは、感光体ドラム１の回転方向Ｒ１に対し、対向部において同方向である回転方向Ｒ２に共に６００ｍｍ／ｓの速度で回転駆動される。

現像剤担持体４１ａ、４１ｂの内部には、『磁界発生手段』としての永久磁石４２ａ、４２ｂが各々に固定設置されている。

現像剤担持体４１ａの近傍には、『現像剤規制部材』である現像容器４０の開口部に固定端を支持され対向する自由端を現像剤担持体４１ａに近接させた板状の現像剤量規制部材４３が設けられる。この現像剤量規制部材４３に永久磁石４２ａの磁極の一が略対向するように配置されている。

現像剤攪拌搬送部材４４により現像剤担持体４１ｂ上に搬送され担持された現像剤ｄは、その後の現像剤担持体４１ｂの回転に伴い、現像剤担持体４１ｂと現像剤担持体４１ａの対向部に搬送される。そして、現像剤担持体４１ｂと現像剤担持体４１ａの間隙Ｇｓｓに形成された磁界の作用で現像剤担持体４１ｂ上に薄層に形成された後、感光体ドラム１との間隙Ｇｓｄｂへと搬送され、現像が行われる。

現像剤担持体４１ａ、４１ｂに現像バイアス電源４７より現像バイアスを印加することにより、現像剤担持体４１ａ、４１ｂ上に担持された現像剤ｄ中のトナーが感光体ドラム１上の静電像に対向して転移、付着して、静電像をトナー像として可視化する。

現像剤ｄは、キャリア粒子を含まず、磁性トナーのみからなるものであっても良い。そうすると、トナー飛散が少なくキャリア交換が不要であるため、メンテナンス時間が少なく高い生産性を維持できる。

図５は、現像バイアスの波形を示すグラフである。図５に示されるように、現像バイアスは、交流成分に直流成分を重畳した矩形波であり、周波数は３ｋＨｚ、現像バイアス振幅Ｖｐｐ＝０．７５ｋＶ、現像バイアス波高Ｖｐ２＝１．５ｋＶである。『平均電位』すなわち直流成分電位は、２７０Ｖである。

ここで、図３に戻りながら、現像器４による現像以後の作用に関して説明する。現像容器４０に収容されている現像剤ｄは、磁性トナー等から構成され、現像剤量規制部材４３と現像剤担持体４１の表面との間で摩擦帯電される。

次いで、不図示の給紙装置からシートｍが１枚毎に、感光体ドラム１と転写器５の対向部へと所定のタイミングで給送される。転写バイアス電源５７により、転写バイアスが転写器５に印加され、電界の作用により、感光体ドラム１の表面のトナー像がシートｍ上に転写される。前述の一連の画像形成プロセスを繰り返すことにより、トナー像は、前記対向部に次々と送られてくる後続のシートｍに転写されていく。

感光体ドラム１上のトナー像が転写されたシートｍは、定着器６へ搬送される。所定温度に調節された定着器６の定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとの接触部で加熱及び加圧されることによりトナー像の定着処理を受け、最終的な画像形成物として出力される。

一方、トナー像転写後に感光体ドラム１上に残留するトナー等は、清掃器７によって清掃される。清掃器７は、感光体ドラム１に接触するゴム等の弾性板状部材（不図示）と感光体ドラム１に非接触の永久磁石ローラ（不図示）等から構成される。

図６は、ＣＰＵ１１の制御工程を示すフローチャートである。このＣＰＵ１１の制御工程は、本実施形態の特徴部分である。図６に示されるように、『制御装置』である『コントローラ』としてのＣＰＵ１１は、画像形成条件を受信する。すなわち、ＣＰＵ１１は、画像形成されるシートの情報が入力される『入力部』である操作装置９１から画像形成に使用するシートｍの種類、枚数、後処理等の画像形成条件を受信する（ステップ１、以下ステップを単に『Ｓ』と記載する。Ｓ１）。

次に、ＣＰＵ１１は、入力されたシート情報に基づき、画像形成装置１００の内部又は外部に記憶されたシートデータベースを検索して、シート情報を認識する。すなわち、ＣＰＵ１１は、シートｍの種類がコート紙であるか否かを判断する（Ｓ２）。

ＣＰＵ１１は、「ＹＥＳ」の場合（すなわち、入力された画像形成条件に基づいて、シートｍの種類が「コート紙」であると判断する場合）には、かぶり除去電位差Ｖｂが＋１２０Ｖになるように露光器駆動部３７及び現像バイアス電源４７を制御する（Ｓ３）。すなわち、ＣＰＵ１１は、かぶり除去電位差Ｖｂを低減させる。こうした作用によって、反転かぶりは低減する。かぶり除去電位差Ｖｂは、現像器４を構成する現像剤担持体に印加される現像バイアスの直流成分電位Ｖｄｅｖｄｃ及び感光体ドラム１の非画像部電位Ｖｎｉの差として定義される。

ＣＰＵ１１は、「ＮＯ」の場合（すなわち、入力された画像形成条件に基づいて、シートの種類が「コート紙」でないと判断する場合）には、かぶり除去電位差Ｖｂの低減を行わないことを決定する（Ｓ４）。

ＣＰＵ１１は、コピー開始ボタンが押されると（Ｓ５）、画像形成を行い（Ｓ６）、画像形成が完了した旨を表示し（Ｓ７）、完了したら新たな画像形成が可能な旨を操作装置９１に表示する。

図７は、操作装置９１、現像器４及び露光器３の配線関係を示すブロック図である。操作装置９１には、トナー像が転写されるシートの平滑度に関する平滑度情報が入力される。図７に示されるように、操作装置９１にはＣＰＵ１１が接続される。ＣＰＵ１１には、現像バイアス電源４７及び露光器駆動部３７が接続される。現像バイアス電源４７には現像器４が接続され、露光器駆動部３７には露光器３が接続される。図７に示される『入力部』である操作装置９１は、画像形成装置１００に設けられ、この操作装置９１に後述の図８に示されたようなシートの情報が入力される。

図８は、印刷ソフトの設定画面を示す正面図である。シートｍの情報の入力にあたっては、パーソナルコンピュータ等の情報端末から情報が入力可能な情報端末装置が利用される。シートｍの種類としては、寸法（例えば、Ａ３）、坪量（例えば、１０５ｇ／ｍ^２）、表面性（例えば、コート紙）等がある。シートの種類としては、シートｍの名称（例えば、オフィスプランナー（商標））又はＪＡＮコード番号等を入力してもよい。

図９は、操作装置９１の表示画面を示す概略図である。図９に示されるように、操作装置９１の表示画面には、シートｍの種類例えば紙種が複数表示される。

図１０及び図２６は、反転帯電トナーによって反転かぶり及びシャドーイングが発生する原理を説明する概略図である。かぶり除去電位差Ｖｂを低減すると、正規かぶりは増加する（図２５に関する前述の説明参照）が、シャドーイングは改善する。

第１の理由は、かぶり除去電位差Ｖｂを低減すると、反転かぶり及びシャドーイングを主に構成する反転帯電トナーに対する現像電界強度が低下するからである。第２の理由は、正規かぶりの原因である正規低帯電トナーｔ１は、反転帯電トナーｔ２よりも粒径が小さいため、転写時にシートｍとの間隙が大きく転写圧が低いからシャドーイングとしてシートｍ上に転写されない。また、正規かぶりの原因である正規低帯電トナーｔ１は、反転帯電トナーｔ２よりも粒径が小さいため、シートｍ上に同じ個数存在した場合でも目立ちにくいこともある。なお、正規低帯電トナーｔ１と反転帯電トナーｔ２は、適正帯電トナーよりも粒径が大きい。

逆に、かぶり除去電位差Ｖｂを増加させると、反転かぶり及びシャドーイングを構成する反転帯電トナーに対する現像電界強度が増加し、反転かぶり及びシャドーイングは悪化する。

シャドーイングが発生するメカニズム、及びシャドーイングの原因が反転帯電トナーｔ２であることの理由については、詳しいことはわかっていないが、以下のように考えられる。即ち、反転帯電トナーｔ２がシャドーイングとなる部位においては感光体ドラム１の非画像部電位Ｖｎｉと現像剤担持体の直流成分電位Ｖｄｅｖｄｃの差が大きい（ΔＶｔ１）。そのため、画像部に含まれる反転帯電トナーｔ２を非画像部に移動させる電界（回り込み電界）の力を受けるからである。

逆に正規低帯電トナーｔ１がシャドーイングとならない理由は、この部位においては、正規低帯電トナーｔ１は、画像部方向の電界による力を受けるからだと考えられる。（図２６）。

シートの種類が「コート紙」でない場合、ＣＰＵ１１は、かぶり除去電位差Ｖｂが＋１５０Ｖになるように露光器駆動部３７を制御する。

図１１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成、条件、設定等を示す。図１２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の各構成、条件、設定毎の性能等を示す。これらによれば、本発明の実施形態に係る画像形成装置の優位性が理解できる。なお、図１２中の＊１は、Ａ４サイズのコート紙を表紙及び裏表紙とし、両面に印刷されたＡ４サイズ、画像面積比率が５％の非コート紙で１００ページを内容とする冊子の出力に関するデータである。図１２中で、○は、その現象が生じなかったことを意味し、×は、その現象が生じたことを意味する。

なお、本実施形態では、シート情報は、操作装置９１（図９参照）から取得していたが、これに限らない。例えば、シートｍの表面を検知する検知手段を設け、この検知手段の検知結果をＣＰＵ１１が取得し、かぶり除去電位差Ｖｂを制御してもよい。

図１３は、平滑度の測定原理の説明図である。平滑度の測定にあたっては、例えば、ベック式の測定方法が採られる。これは、空気を用いてシートｍの平滑度を測定する方法である。図１３に示されるように、標準板Ｅの上には、平滑度を測定したい面を下向きにしてシートｍが載せられる。このシートｍの上には、錘Ｆが載せられる。接続管Ｃの空気が減圧されると、蒸留水Ｄが高さＲから高さＳまで上昇する。この蒸留水Ｄが高さＳまで上昇したときに、減圧作業を停止すると、標準板Ｅ及びシートｍの間から空気が流入し、蒸留水は高さＳから高さＲへと下降する。この高さＳから高さＲへと下降するにあたって空気の流入量は１０ｍｌに設定され、その１０ｍｌの空気が流入する時間が、ベック式の平滑度の値となる。シートｍの表面が粗い場合には、標準板Ｅ及びシートｍの間から空気が流入し易いことから、時間が短縮されて、平滑度は低い値となる。シートｍの表面が細かい場合には、標準板及びシートｍの間から空気が流入し難いことから、時間が延びて、平滑度は高い値となる。例えば『所定の平滑度』は、ベック式平滑度計で測定される２５００秒に相当するように設定される。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る画像形成装置は、第１実施形態に係る画像形成装置１００と同一の構成であり、同一の符号を付して説明を適宜省略する。本発明の第２実施形態に係る画像形成装置には次の点に特徴がある。すなわち、第２実施形態では、ＣＰＵ１１は、操作装置９１に入力される『平滑度に関する情報』である平滑度ＦＳが、トナー像が転写されるシートｍが所定の平滑度以上である情報であるか否かを判断する。そして、ＣＰＵ１１は、平滑度ＦＳが所定の平滑度以上である場合に、所定の平滑度未満である場合よりも、『現像バイアスの振幅』である現像バイアス振幅Ｖｐｐを低減する点である。すなわち、第２実施形態の画像形成装置では、ＣＰＵ１１は、平滑度ＦＳが所定の平滑度以上であると判断すると、かぶり除去電位差Ｖｂの絶対値を低減すると同時に、現像バイアス振幅Ｖｐｐを低減する。この理由は、かぶり除去電位差Ｖｂの絶対値を低減すると線幅が大きくなるため、これを抑制するために現像バイアス振幅Ｖｐｐを低減する。

ここで、図３を参照し、かぶり除去電位差Ｖｂが小さく設定された場合に、線幅ＷＬが増加する原理を説明する。図３に示されるように、かぶり除去電位差Ｖｂが大きく設定されると、線Ｌの端部ＬＥと背景部間の電界が強まり、現像されるトナーの中の反転帯電トナーが端部ＬＥに付着し難くなるため、線幅ＷＬが低下する。逆に、かぶり除去電位差Ｖｂが小さく設定されると、線Ｌの端部ＬＥと背景部間の電界が弱まり、現像されるトナーの中の反転帯電トナーが端部ＬＥに付着し易くなるため、線幅ＷＬが増加する。

次に、図７を参照し、第２実施形態に係る画像形成装置の作用を説明する。入力された画像形成条件のうちでシートｍの種類が「コート紙」である場合、図７に示されるＣＰＵ１１は、かぶり除去電位差Ｖｂが１２０Ｖになるように露光器駆動部３７及び現像バイアス電源４７を制御する。

図１４は、かぶり及びかぶり除去電位差Ｖｂの関係を示すグラフである。図１４の線図Ｘは、通常のシートの場合に設定するかぶり除去電位差Ｖｂのグラフ、及び、図１４の線図Ｙは、特定のシートの場合に設定するかぶり除去電位差Ｖｂのグラフである。ＣＰＵ１１が露光器駆動部３７及び現像バイアス電源４７を制御して、かぶり除去電位差Ｖｂが＋１２０Ｖになるように低減すると、反転かぶりは低減するが、正規かぶりは増加する。この場合に、線幅ＷＬが増加してしまうので、ＣＰＵ１１は、現像バイアス電源４７を制御して、現像バイアス振幅Ｖｐｐ＝０．５ｋＶ、現像バイアス波高Ｖｐ２＝１ｋＶとなるように設定する。これにより、正規かぶりは低減され、線幅ＷＬは適正になる。

図１５は、ＣＰＵ１１の制御工程を示すフローチャートである。Ｓ１、Ｓ２のフローに関しては図６と同様であるので、図１５の説明に図６の説明を援用する。ＣＰＵ１１がシートｍの種類がコート紙であるか否かを判断した結果（Ｓ２）、ＹＥＳの場合には、前述のように、かぶり除去電位差Ｖｂ及び現像バイアス振幅Ｖｐｐが低減される（Ｓ３）。ＮＯの場合には、かぶり除去電位差Ｖｂ及び現像バイアス振幅Ｖｐｐが低減されない（Ｓ４）。そして、ＣＰＵ１１は、コピー開始ボタンが押下されると（Ｓ５）、画像形成を行い（Ｓ６）、画像形成が完了した旨を表示し（Ｓ７）、完了したら新たな画像形成が可能な旨を操作装置に表示する。

ここで、現像バイアス振幅Ｖｐｐを小さくするとかぶり及び線幅ＷＬが低下する理由は、次の通りである。現像バイアス振幅Ｖｐｐを小さくする。そうすると、現像バイアスの一周期で現像剤担持体４１ａ、４１ｂの直流成分電位Ｖｄｅｖｄｃが小さくなる期間（図５中で時間０−０．５の期間）に、現像剤担持体の直流成分電位Ｖｄｅｖｄｃと感光体ドラム１の画像部の電位Ｖｉとの差Ｖｃが小さくなる。その結果、感光体ドラム１の画像部へのトナーの付着量が減るからである。

また、現像バイアス振幅Ｖｐｐを小さくする。そうすると、現像バイアスの一周期で現像剤担持体４１ａ、４１ｂの直流成分電位Ｖｄｅｖｄｃが高くなる期間（図５中で時間０．５−１の期間）に、現像剤担持体の直流成分電位Ｖｄｅｖｄｃと感光体ドラム１の画像部の非画像部電位Ｖｎｉとの差Ｖｃが小さくなる。その結果、感光体ドラム１の非画像部へのトナーの付着量が減るからである。

シートｍの種類が「コート紙」でない場合、ＣＰＵ１１は、かぶり除去電位差Ｖｂが１５０Ｖになるように露光器駆動部３７を制御し、現像バイアス振幅Ｖｐｐが０．７５ｋＶ、現像バイアス波高Ｖｐ２＝１．５ｋＶとなるように現像バイアス電源４７を制御する。

図１１及び図１２によれば、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の優位性が理解できる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る画像形成装置は、第１実施形態に係る画像形成装置１００と同一の構成であり、同一の符号を付して説明を適宜省略する。第３実施形態に係る画像形成装置が画像形成装置１００と以下の点で異なる。すなわち、第３実施形態に係る画像形成装置には以下の点に特徴がある。ＣＰＵ１１は、『平滑度に関する情報』である平滑度ＦＳが所定の平滑度以上と判断すると、かぶり除去電位差Ｖｂ及び現像バイアス振幅Ｖｐｐの絶対値を低減すると同時に、露光器３による静電像の主走査方向に連続する凹凸の少なくとも一部を除去する点である。第３実施形態の画像形成装置では、ＣＰＵ１１は、感光体ドラム１に対して光ビームを主走査方向及び副走査方向の少なくとも何れか一方に走査する。そして、ＣＰＵ１１は、操作装置９１に入力される平滑度ＦＳが、シートｍが所定の平滑度以上との情報の場合は、感光体ドラム１の軸方向に所定幅連続する画像を形成する際に、所定幅連続する画像の少なくとも一部を間引くように画像形成データを変更する。別の表現をすると、ＣＰＵ１１は、平滑度ＦＳが所定の平滑度以上であると判断すると、かぶり除去電位差Ｖｂを低減すると同時に、露光器３による静電像の主走査方向に連続する凹凸の少なくとも一部を除去するということである。なお、主走査方向は、図１中の紙面と直交する方向であり、副走査方向は、図１中の感光体ドラム１より外側の円周方向である。

本実施の形態において複写の際を例に説明すると、入力された画像形成条件のうち、シートｍの種類が「コート紙」である場合、ＣＰＵ１１は、かぶり除去電位差Ｖｂが１２０Ｖになるように露光器駆動部３７を制御する（図７）。これにより、反転かぶりは低減するが、正規かぶりは増加し（図１４）、線幅ＷＬが増加してしまうので、現像バイアス振幅Ｖｐｐが１ｋＶとなるように現像バイアス電源４７を制御する。

図１６は、ＣＰＵ１１の制御工程を示すフローチャートである。かぶり除去電位差Ｖｂ及び現像バイアス振幅Ｖｐｐの制御により、「線幅ＷＬ」は適正になるが、若干の「尾引き」や「爆発」が発生することがある。そのために、図１６に示されるように、ＣＰＵ１１は、線画像の間引き処理を行う（Ｓ２、Ｓ３３）ように制御する。ＮＯの場合には、ＣＰＵ１１は、線画像の間引き処理を行わない（Ｓ２、Ｓ３４）ように制御する。コピー開始ボタンが押下げられて画像形成の開始が指示されると（Ｓ５）、画像形成を行い（Ｓ６）、画像形成が完了したら新たな画像形成が可能な旨を操作装置に表示する（Ｓ７）。

ここで、「爆発」とは、本来の線画像の進行方向の上下流にトナーが分布する画像不良である。出力すべき画像を構成するトナー量が多いほど悪く、出力すべき画像と一体である点でシャドーイングと異なる。

図１７は、爆発の状態を示すシートｍの平面図である。画像の爆発とは、図１７に示されるように、シートｍの進行方向Ａにおいて、線画像の後側に影のような模様が付くことである。図１８は、尾引きの状態を示すシートｍの平面図である。画像の尾引きとは、図１８に示されるように、シートｍの進行方向Ａにおいて、線画像の後側に氷柱（つらら）のような模様が付くことである。

ここで、尾引き又は爆発が発生する理由は、次の通りである。すなわち、前述のとおり、本実施の形態においては、シートの種類が「コート紙」でない場合に比べて、かぶり除去電位差Ｖｂ及び現像バイアス振幅Ｖｐｐを低下させている。かぶり除去電位差Ｖｂの低下による線幅ＷＬの増加は、現像バイアス振幅Ｖｐｐの低下により補正しているのである。このように現像バイアス振幅Ｖｐｐを低下させると、いわゆるエッジ効果（画像縁辺部のトナー量が、中央部比べ多くなる）が悪化するため、端部に過剰に付着したトナー量が増えるためである。

図１９は、間引きを説明する概略図である。図１９（ａ）は、間引き前の線画像を示す概略図である。図１９（ｂ）は、間引き後の線画像を示す概略図である。間引き処理は、図１９（ａ）に示されるような主走査方向に連続する部分を有する画像を、画像露光の時点で、図１９（ｂ）に示されるように除去することである。図１９（ｂ）はあくまで、画像露光の時点での状態を示すものであり、定着時にはトナーが押しつぶされて間引き部分も覆うため、出力画像では間引きされた画素は顕在化しない。間引き処理としては、特開平０９−３２３４４８等で開示されている公知の方法が使用可能である。

シートの種類が「コート紙」でない場合、ＣＰＵ１１は、かぶり除去電位差Ｖｂが１５０Ｖになるように露光器駆動部３７を制御し、現像バイアス振幅Ｖｐｐ＝０．６５ｋＶ、現像バイアス波高Ｖｐ２＝１．３ｋＶとなるように現像バイアス電源４７を制御する。画像の間引き処理は行わない（図１６のＳ３３、Ｓ３４）点も、シートｍの種類が「コート紙」である場合と異なる。

図１１及び図１２によれば、本発明の実施形態に係る画像形成装置の優位性が理解できる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る画像形成装置は、第１実施形態に係る画像形成装置１００と同一の構成であり、同一の符号を付して説明を適宜省略する。本発明の第４実施形態に係る画像形成装置が第１実施形態に係る画像形成装置１００と異なる点は、ＣＰＵ１１は、シートｍの種類を自動的に認識する点である。

図２０は、シート種類判別センサ９９の構成を示す断面図である。図２０に示されるように、シートｍの種類の認識をシート種類判別センサ９９で行う。シート種類判別センサ９９は、『第１照射手段』であるＬＥＤ９９１、『第１読取手段』であるフォトトランジスタ９９３、『第２読取手段』であるフォトトランジスタ９９２等を有している。

ＬＥＤ９９１を光源とする光は、スリット９９５を介してシート搬送ガイド５９上のシートｍの表面に対し照射される。また、シート搬送ガイド５９は、この例ではシートｍの裏面側から光を照射するための窓を設けてある。シートｍからの反射光は、スリット９９６、９９７を介し集光されてフォトトランジスタ９９２、９９３に受光される。これによってシートｍの光沢度を検出する。光沢度と平滑度はほぼ正の相関があることがわかっていることから、所定の光沢度を超えた場合は、そのシートｍはコート紙であると判断する。

こうした第４実施形態の画像形成装置によれば、シートｍの種類の設定を行う必要がないため、画像形成開始までの時間が短縮される。

前述したように、第１〜第４実施形態の画像形成装置によれば、特別な機構部品が追加されることなく高い生産性が維持されつつ、反転かぶり及びシャドーイングが抑制されて高品位の画像形成が実行される。平滑度の高いシートｍへの画像形成の際に画像形成中の感光体ドラム１の表面の移動速度を維持したままかぶり除去電位差Ｖｂを低減する。平滑度の高いシートｍを使用する場合においても高画質の画像出力が可能である。

第２〜第３実施形態の画像形成装置によれば、平滑度ＦＳが所定の平滑度以上である場合に、現像バイアス振幅Ｖｐｐが低減されることから、正規かぶり及び線幅の変化が抑制され、高画質の画像出力が可能である。

第３実施形態の画像形成装置によれば、露光器３による静電像の主走査方向である感光体ドラム１の軸方向に所定幅で連続する画像の少なくとも一部が除去（間引き）されることから、尾引き及び爆発が抑制され、高画質の画像出力が可能である。

以上、本発明を具体的な実施形態に則して説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではない。感光体ドラム１はドラム状のものに限定されるものではなく、ベルト状或いはシート状であっても良い。また、感光層としては、負帯電性のものであってもよいし、有機感光体から形成されていてもよい。

また、画像露光は、画像部に対して行ってもよい（画像部露光方式）。この場合、画像露光部にトナーが付着することとなり、非画像部には画像露光を行わない。

さらに、一次帯電方式としては、弾性ローラ、弾性ブレード、帯電粒子により構成されたブラシを感光体ドラム１に接触させても良い。

また、転写方式として、ベルト上に担持されたシートｍに感光体ドラム１からトナー像を転写した後、このベルトからシートｍを分離するベルト転写方式を用いてもよい。感光体ドラム１に形成されたトナー像を一旦中間転写体に一次転写した後、この中間転写体からシートｍにトナー像を二次転写する中間転写方式を採用した画像形成装置においても本発明は等しく適用することができる。

感光体ドラム１の数も、１つに限定するものではなく、カラー画像を形成する場合等においては、２つ以上であってもよい。

一の感光体ドラム１に対応する現像装置の数も、一に限定するものではなく、カラー画像を形成する場合等においては、二以上であってもよい。一の現像装置が備える現像剤担持体の数も、一又は二に限定するものではなく、さらに高速の画像形成を行う場合等においては、三以上であってもよい。なお、実施形態では、現像剤担持体の数は二である。

定着装置としても、シートを狭持する部材としては、ローラの代わりに、ベルト状の部材であってもよい。定着装置の数も、１つに限定するものではなく、さらに高速の画像形成を行う場合等においては、２つ以上であってもよい。

現像バイアス振幅Ｖｐｐ、周波数ｆ、平均電位、感光体ドラム１の表面電位等の詳細な設定を記載した項目についても、画像形成装置の用途・使用環境等に応じて最適のものにすべきことはいうまでもない。

以後、本発明によらない画像形成装置について簡単に説明する。

（第１比較例）
本比較例においては、平滑度の高いシートｍにおいても、かぶり除去電位差Ｖｂを変更しない点のみ第１実施形態と異なる。図１１及び図１２に示す通り、シャドーイング、反転かぶり、正規かぶりいずれも許容できないレベルであることがわかる。

（第２比較例）
本比較例においては、シートｍの種類の認識は行わないので、平滑度の高いシートｍにおいても画像形成条件は一切変更しない点のみ第１実施形態と異なる。図１１及び図１２に示す通り、シャドーイング、反転かぶり、正規かぶりいずれも許容できないレベルであることがわかる。

（第３比較例）
本比較例においては、感光体ドラム１の表面に対して接触する転写部材の接触圧力を切替える接触圧力切替手段を有している点のみ第１実施形態と異なる。接触圧力切替に約１０秒要するので、この間の画像形成は不能となる。図１１及び図１２に示す通り、画質は問題ないが、画像形成の生産性は、接触圧力切替を行わない場合に比べ大幅に劣ることがわかる。

この発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。感光体ドラムの層を示す断面図である。感光体ドラムの電位及び現像バイアスの直流成分電位の関係を示すグラフである。現像器の断面を示す断面図である。現像バイアスの波形を示すグラフである。コントローラの制御工程を示すフローチャートである。操作装置、現像装置及び露光装置の配線関係を示すブロック図である。印刷ソフトの設定画面を示す正面図である。操作装置の表示画面を示す概略図である。正規帯電トナーによってシャドーイングが発生する原理を説明する原理を示す概略図である。画像形成装置の構成、条件、設定等を示す。画像形成装置の各構成、条件、設定毎の性能等を示す。平滑度の測定原理の説明図である。この発明の第２実施形態に係る画像形成装置に関し、かぶり及びかぶり除去電位差の関係を示すグラフである。ＣＰＵの制御工程を示すフローチャートである。この発明の第３実施形態に係る画像形成装置に関し、ＣＰＵの制御工程を示すフローチャートである。爆発の状態を示すシートの平面図である。尾引きの状態を示すシートの平面図である。間引きを説明する概略図である。この発明の第４実施形態に係る画像形成装置に関し、シート種類判別センサの構成を示す断面図である。電子写真式の画像形成装置で使用されるトナーの帯電電荷の分布図である現像器の構成を示す断面図である。シートの表面に生じたシャドーイングを示す平面図である。かぶり及びシートの平滑度の関係を示すグラフである。かぶり及びかぶり除去電位差の関係を示すグラフである。画像の先後端部で電界からトナーが受ける力を説明する図。

１感光体ドラム（像担持体）
２一次帯電器
３露光器
４現像器
１１ＣＰＵ（コントローラ）（制御装置）
５２二次転写ローラ（転写装置）
９１操作装置（入力部）
１００画像形成装置
Ｖｂかぶり除去電位差
Ｖｎｉ非画像部電位
Ｖｄｅｖｄｃ・・・バイアスの直流成分電位
Ｖｐｐ現像バイアス振幅
ｄ現像剤
ｍシート（転写材）
ＦＳ平滑度（平滑度に関する情報）

Claims

像担持体と、
現像剤を担持するとともに前記像担持体に形成された潜像をトナー像に現像する現像剤担持体と、
前記トナー像を転写材に転写する転写装置と、
前記トナー像が転写される転写材の平滑度に関する平滑度情報が入力される入力部と、
前記入力部に入力される平滑度に関する情報が、前記トナー像が転写される転写材が所定の平滑度以上である情報である場合に、所定の平滑度未満である場合よりも、前記像担持体の非画像部電位と前記現像剤担持体に印加されるバイアスの直流成分電位との電位差を低減するように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする画像形成装置。
前記コントローラは、前記入力部に入力される平滑度に関する情報が、前記トナー像が転写される転写材が所定の平滑度以上である情報である場合に、所定の平滑度未満である場合よりも、現像バイアスの振幅を低減することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記コントローラは、前記入力部に入力される平滑度に関する情報が、前記トナー像が転写される転写材が所定の平滑度以上である情報である場合は、前記像担持体の軸方向に所定幅連続する画像を形成する際には、前記所定幅連続する画像の少なくとも一部を間引くように画像形成データを変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。