JP2016224306A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無駄なトナー消費を抑制しつつ、細線の再現性が落ちる、文字の視認性が落ちるなどの問題を抑制することが可能な技術を提供する。【解決手段】露光手段は、感光体のトナー像形成可能領域においてトナーを付着させないための非トナー付着電位を有する非トナー付着部において、トナー像形成可能領域においてトナーを付着させるためのトナー付着電位を有するトナー付着部と隣接する所定の幅の隣接領域の電位と、現像部材が帯電される現像電位と、の電位差の絶対値が、非トナー付着部における隣接領域以外の離間領域の電位と現像電位との電位差の絶対値よりも大きくなるような非トナー付着電位を、非トナー付着部が有するように、感光体に光を照射する。【選択図】図９

Description

本発明は、電子写真記録方式を利用する画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真記録方式を利用する画像形成装置は、パソコンなどから、画像データが入力されると、画像データに応じて露光部により露光が行われ、感光体表面に露光部電位Ｖｌを有する静電潜像部が形成される。次いで、感光体の回転により上記静電潜像部は感光体と現像ローラ（現像部材）との対向領域に移動し、現像ローラの表面電位Ｖｄｃと露光部電位Ｖｌにより形成される電界を受け、現像ローラ表面から静電潜像部に現像剤（トナー）が転移する。その後、現像剤は露光部電位Ｖｌにより感光体面上に保持される。

感光体（像担持体）表面の単位面積当たりの現像剤の保持量を感光体上の載り量と呼んでいる。この感光体上の載り量は一般的に、細いライン画像に対して大きくなる傾向がある。これは、静電潜像部のエッジ部には、対向する現像ローラ表面からのみでなく、その隣接部（現像ローラ表面における感光体との対向部に隣接する部分）からも同様に、現像剤が転移するためである。このため、ライン画像、文字画像において、入力したライン画像・文字画像の本来の輪郭外に現像剤が飛び散ってしまい、理想的なラインの幅よりも太くなり、細線の再現性が落ちる、文字の視認性が落ちるなどの問題が発生する。

この問題を解決するため、従来は感光体の非画像部の表面電位Ｖｄと現像ローラの表面電位ＶｄｃのコントラストＶｂａｃｋを大きくするということが行われている。このようにＶｂａｃｋを大きくすることで、静電潜像部のエッジ部に対向する現像ローラの隣接部からの現像剤の転移を静電的に抑制することが可能となる。

しかしながら、現像剤の中には正規の極性に帯電したもの以外に、比率としては小さいものの、正規とは逆の極性に帯電した現像剤が存在する。そのため、Ｖｂａｃｋが大きくなると非画像部の静電潜像が形成されない感光体表面に、正規とは逆の極性に帯電した現像剤が転移しまう現象（反転かぶり）が発生する。この反転かぶりが発生すると、低印字率の画像を印刷しているも関わらず、トナーが消費され、無駄にトナー消費量が増えてしまうという問題が発生する。

本発明の目的は、無駄なトナー消費を抑制しつつ、細線の再現性が落ちる、文字の視認性が落ちるなどの問題を抑制することが可能な技術を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電部材と、
帯電された前記感光体に、前記感光体のトナー像形成可能領域においてトナーを付着させるためのトナー付着電位を有するトナー付着部と、前記トナー像形成可能領域においてトナーを付着させないための非トナー付着電位を有する非トナー付着部と、からなる潜像を形成すべく、前記感光体に光を照射する露光手段と、
露光された前記感光体にトナーを供給することで前記潜像をトナー像に現像する現像部材であって、前記感光体に供給するトナーを担持し、所定の現像電位に帯電される現像部
材と、
を備える画像形成装置において、
前記露光手段は、前記非トナー付着部において前記トナー付着部と隣接する所定の幅の隣接領域の電位と前記現像電位との電位差の絶対値が、前記非トナー付着部における前記隣接領域以外の離間領域の電位と前記現像電位との電位差の絶対値よりも大きくなるような前記非トナー付着電位を、前記非トナー付着部が有するように、前記感光体に光を照射することを特徴とする。

本発明によれば、無駄なトナー消費を抑制しつつ、細線の再現性が落ちる、文字の視認性が落ちるなどの問題を抑制することが可能となる。

画像形成装置の概略構成図 画像形成システムを示すブロック図 プリント時の画像処理フローの機能ブロック図 ディザマトリクス内の成長順を示す図 ディザマトリクスを示す図 位置制御マトリクスを示す図 ＰＷＭテーブルを示す図 実施例１の発光パターンを示す図 実施例１のライン画像周辺部の発光パターンを示す図 比較例１、２、３のライン画像周辺部の発光パターンを示す図 微小発光を行わない画素数とトナー消費量との関係図 実施例２ライン画像周辺部の発光パターンを示す図 実施例３のライン画像周辺部の発光パターンを示す図 実施例３の非画像部の微小発光方法を示す図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１は本発明の実施例１のカラーレーザプリンタ（画像形成装置）に関する概略構成図である。同図に示すように、カラーレーザプリンタ５０は、感光体である感光ドラム５（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）を有する４連ドラム方式（インライン方式）プリンタである。各感光ドラム５上に形成された互いに色の異なるトナー像（現像剤像）を順次、中間転写ベルト３（被転写体）に連続的に多重転写することで、フルカラープリント画像を得る。本画像形成装置は、記録材としてＡ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）紙までの出力に対応した、６００ｄｐｉ、２０ｐｐｍのプリンタである。

中間転写ベルト３は、無端状のエンドレスベルトであり、駆動ローラ１２、テンションローラ１３、アイドラローラ１７、および二次転写対向ローラ１８に懸架され、図中矢印の方向にプロセススピード１１５ｍｍ／ｓｅｃで回転している。駆動ローラ１２、テンションローラ１３、および二次転写対向ローラ１８は、中間転写ベルト３を支持する支持ローラである。

感光ドラム５（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）は、中間転写ベルト３の移動方向（回転方向）に、直列に各色に対応し４本配置されている。各感光ドラム５には、それぞれ対応する現像器（現像手段、画像形成装置における現像部）が備えられている。例えば、イエロー現像器を有する感光ドラム５Ｙは、回転過程で帯電ローラ（帯電部材）７Ｙと、帯電ローラ７Ｙに帯電バイアスを印加するための不図示の電源と、を有する帯電手段により、所定の極性・電位に一様に帯電処理される。次いで、露光手段９Ｙによりレーザ光４Ｙを照射され、目的のカラー画像の第１の色（イエロー）成分像に対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像が現像ローラ８Ｙ（現像剤担持体、現像部材）により第１色であるイエロートナー（現像剤）により現像される。感光ドラム５Ｙ上に形成されたイエロー画像は、感光ドラム５Ｙと中間転写ベルト３との対向部である一次転写ニップ部へ進入する。一次転写ニップ部は、中間転写ベルト３を感光ドラム５Ｙと一次転写ローラ１０Ｙ（電圧印加部材）とで挟むことにより形成されている。一次転写ローラ１０Ｙに一次転写バイアスを印加することで、一次転写ニップ部において、感光ドラム５Ｙ上から中間転写ベルト３上へイエローのトナー像を転写する。一方、感光ドラム５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに対して、先述した感光ドラム５Ｙに実行された工程と同様の工程を実行し、感光ドラム５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上にそれぞれマゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。そして、感光ドラム５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと一次転写ローラ１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにより形成した一次転写ニップ部で、中間転写ベルト３上に、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を先に転写したイエローのトナー像に重ねて順次転写する。中間転写ベルト３上に転写されて重なった４色のトナー像は、中間転写ベルト３に伴って同図矢印（時計回り）方向に回転移動する。各一次転写ローラ１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）には各ポート（各一次転写ニップ部）で独立にバイアス印加可能とするため、不図示の一次転写バイアス電源を有している。

一方、給紙カセット１内に積載収納された記録材Ｐは、給紙ローラ２により給送され、レジストローラ対６のニップ部へ搬送されて、一旦停止される。一旦停止された記録材Ｐは、中間転写ベルト３上に形成された４色のトナー像が二次転写ニップに到達するタイミングに同期してレジストローラ対６によって二次転写ニップに供給される。そして、二次転写ローラ１１と二次転写対向ローラ１８との間の電圧印加（＋１．５ｋＶ程度）によって中間転写ベルト３上のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。トナー像が転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト３から分離されて搬送ガイド１９を経由し、定着装置１４に送られ、ここで定着ローラ１５、加圧ローラ１６による加熱、加圧を受けて表面にトナー像が溶融固着される。これにより、４色フルカラーの画像が得られる。その後、記録材Ｐは排紙ローラ対２０から機外へと排出され、プリントの１サイクルが終了する。一方、二次転写部において記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト３上に残ったトナーは、二次転写部より下流側に配置されたクリーニングユニット２１によって除去される。

感光ドラム表面のトナー像形成可能領域に形成される静電潜像は、トナーを付着させる画像部（トナー付着部）と、トナーを付着させない非画像部（非トナー付着部）とから構成される。画像部は、トナーを付着させるための画像部電位（トナー付着電位）が形成される部分である。非画像部は、トナーを付着させないための非画像部電位（非トナー付着電位）が形成される部分である。本実施例の画像形成装置は、非画像部に対応するドラム面（感光ドラムの非トナー像形成部分（白地部））に微小発光（バックグラウンド露光）行う。微小発光は、画像パターンに応じて転写後に生じるドラム表面電位ムラを小さくするために行われ、微小発光を受けたドラム面に正規極性に帯電したトナーが付着しない（トナー像が顕在化しない）程度に露光量が抑えられている。

また、本実施例の画像形成装置は、負極性の感光ドラムとトナーを用いており、感光ドラムの帯電電位Ｖｄは−５００Ｖ、現像電位Ｖｄｃは−３００Ｖ、レーザが全発光した際（１画素内の全領域で発光した際）の露光部の電位Ｖｌは−１００Ｖとされる。また、非
画像部に対応する微小発光を受けたドラム面の表面電位Ｖｂｇは−４５０Ｖとなる。なお、レーザのスポット径は感光ドラム上で約６０ｕｍである。後述のディザ処理に用いられる一画素のサイズは約４２μｍ×約４２μｍである。

露光手段９（９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ）は、不図示のポリゴンミラーとレンズを備え、レーザ光４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）を各感光ドラム５上に照射し、所望のスポット形状で結像させる。ポリゴンミラーが回転することで、レーザ光４のスポットが感光ドラム５の回転軸方向（図１の紙面を貫く方向）に移動する（偏向）。その際、レーザ光４を、ビデオ信号に基づいてオン（発光）、オフ（消灯）することにより、画像データの主走査方向の１ライン分の走査（主走査）を行う。同時に、感光ドラム５が回転し、レーザ光４のスポットに対する感光ドラム５の表面の位置を副走査方向（感光ドラム５の周方向）にずらしていきながら、上述した１ライン走査を複数回繰り返す。これにより、感光ドラム５の表面上に主走査方向、副走査方向のそれぞれに幅をもった２次元の領域にレーザ光４を照射し走査することができる。

上述したレーザ光４をオン（発光）、オフ（消灯）させるビデオ信号は、画像クロックに同期して出力されるパルス信号であり、印刷データに基づいて画像処理によりＰＷＭ制御された信号である。このビデオ信号に基づいてレーザ光４が発光することでトナードット像を形成し、印刷データに対応するトナー像を形成する。つまり、レーザ光４のスポットを感光ドラム５の表面上を移動させる過程で、レーザ光４を所望の時間間隔オンする（露光手段９を発光させる）ことで、感光ドラム５の各画素に所望の濃度のトナードット像を形成する（通常露光）。

また、本実施例ではＰＷＭ方式のバックグラウンド露光であり、レーザ光４のスポットを感光ドラム５の表面上を移動させる過程で、上述した通常露光よりも短い時間間隔だけレーザ光４をオンし（露光手段９を発光し）、弱露光を行う。これにより、感光ドラム５の電位をバックグラウンド電位（Ｖｂｇ）とする。このバックグラウンド電位（Ｖｂｇ）は、現像過程で人間に目視できる程にトナーを帯電付着させない電位に設定されている。感光ドラムの非トナー像形成部分（白地部）の電位をこのバックグラウンド電位（Ｖｂｇ）とすることで、非トナー像形成部分の電位を適正化することができる。

＜画像形成システム＞
図２は、本発明の実施例１における画像形成システムの構成例を示すブロック図である。カラーレーザプリンタ５０に備えられたコントローラ５０１は、カラーレーザプリンタ５０全体の制御を司る。また、コントローラ５０１は、ネットワーク５０２を介したサーバ５０３やクライアントＰＣ５０４の要求に従い、ネットワーク５０２を介して入力される印刷ジョブに従いカラーレーザプリンタ５０を制御してプリントを実行する。印刷ジョブは、カラーレーザプリンタ５０で形成する画像のデータ（印刷データ）を含み、この印刷ジョブとして受信した情報はまずメモリ５１０に格納される。

＜画像処理フロー＞
図３は、プリント時の画像処理フローを説明する機能ブロック図である。コントローラ５０１のＣＰＵ５０５は、ＲＡＭ５０６をワークメモリとしてＲＯＭ５０７（記憶部）に格納されたプログラムを実行することで、ライン画像エッジ検出処理５１１、中間調処理５０８、左右制御処理５０９などの各種画像処理を実行する。ライン画像エッジ検出処理５１１は、メモリ５１０から読みだした、例えば、８ビット（２５６階調）の画像データを順次解析処理し、ライン画像に隣接する画素を特定し、その画素の位置情報をＲＡＭ５０６に格納する処理である。中間調処理５０８は、上記ＲＭＡ５０６に格納された画素位置以外の画素に対して行われる。コントローラ５０１は、メモリ５１０から読み出した画像データを元に、ディザマトリクスと、位置制御マトリクス、及びＰＷＭテーブルを用い
て多値ディザ処理を行う。そして、コントローラ５０１は、各画素のＰＷＭ値を算出するとともに、位置制御マトリクスから決定される、ドットの成長方向を表す位置制御データを、中間調処理５０８によってレーザ駆動部９０１に出力する画像データに付加する。そして、コントローラ５０１は、位置制御データが付加された画像データを、ＰＷＭ制御を行いパルス信号であるビデオ信号に変換し、レーザ駆動部９０１へ出力する。レーザ駆動部９０１は、各露光手段９にそれぞれ設けられ、上述したビデオ信号も各色の成分ごとに生成され、コントローラ５０１から対応する露光手段９（レーザ駆動部９０１）へそれぞれ出力される。レーザ駆動部９０１は、このビデオ信号に基づきレーザ光４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）をオン（発光）、オフ（消灯）させる。なお、ビデオ信号は、露光手段９を発光駆動させるための駆動信号に相当する。

＜ディザマトリクス＞
中間調処理５０８（多値ディザ処理）に用いるディザマトリクスを説明する。ディザマトリクスは複数の画素の集合体である。なお、カラーレーザプリンタでは一般的に各色で異なる設定のディザマトリクスが採用されるが、以下の説明では任意の一色（例えば、ブラック色）に関する構成を代表として説明する。

図４は、ディザマトリクス内の成長順を示す図であり、一例として、主走査方向（図の左右方向）に３画素、副走査方向（図の上下方向）に３画素ずつ計９個の画素から構成されるディザマトリクスを示す。図４に示すように、９個の各升（画素）には１から９の数字が振られており、この番号が、ディザマトリクスを構成する画素の位置と成長順とを示している。なお、主走査方向とは、ポリゴンミラーの回転によるレーザ光のスポットの感光体上での移動方向に対応する方向であり、副走査方向とは感光体表面上における主走査方向に直交する方向に対応する方向である。

図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図４に示す成長順に従う多値ディザ処理用のディザマトリクスを示す図であり、図４に示したディザマトリクスを構成する画素毎の階調のレベル（レベル１〜３１）とそれに対応して設定された閾値とを示すテーブルである。図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すディザマトリクスも、図４に示すマトリクスと同様に９升で構成される。ここで、図５（ａ）は図４の９×９の升の上段の行、図５（ｂ）は中段の行、図５（ｃ）は下段の行にそれぞれ対応し、各升には階調のレベル１から３１に対応する３１個の閾値が設定される。

コントローラ５０１は、中間調処理５０８において、各座標に８ビット（２５６階調：０〜２５５）の階調値が割り当てられている入力画像データ（印刷データ）の各座標に対して、上述したディザマトリクスを割り当てる処理を行う。すなわち、コントローラ５０１は、中間調処理５０８において、各座標の階調値に基づいて、その座標に割り当てられるディザマトリクスを構成する各画素に５ビットの出力データを付与し、出力画像データを生成する。つまり、階調値が１以上の場合、図５に示すテーブルに基づいて、入力画像データの各座標の階調値と、ディザマトリクスを構成するそれぞれの画素に設定された閾値を比較する。そして、レベル１〜３１の中から、階調値が対応する閾値以上、かつ、１レベル上の閾値未満のレベルを選択し、それを各画素の出力データとする。複数のレベルにまたがり同一の閾値が記載されている場合は、１レベル上の閾値未満であり、且つ同一閾値の中では最も高いレベルを各画素の出力データとするに決定する。また、階調値が０の場合、ディザマトリクスを構成する全ての画素をレベル０のデータとする。レベル０は、バックグラウンド露光を行うためのレベルとして設定されている。出力される画像データは各画素にレベル０〜３１のいずれかに対応する５ビットのデータが割り当てられた画像データとなる。

＜位置制御マトリクス＞
図６は、コントローラ５０１が左右制御処理５０９において位置制御データの付加に用いる位置制御マトリクスの一例を示す図である。ここで位置制御データとは１画素内の発光開始タイミングを規定するデータである。位置制御マトリクスの升の数はディザマトリクスと同じで、各升はディザマトリクスの各升に対応する。コントローラ５０１は、左右制御処理５０９において、中間調処理（多値ディザ処理）後の画像データの画素の座標に応じて、位置制御マトリクスの参照すべき升を選択する。そして、選択した升に格納された２ビットの位置制御データを中間調処理（多値ディザ処理）後の画像データのＭＳＢ（Ｍｏｓｔ Ｓｉｇｎｉｇｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）側に付加して、７ビットの画像データを出力する。

図６の各升に示す「Ｒ」「Ｃ」「Ｌ」は、画素内でのドットの位置、及びその成長方向を表す。「Ｒ」は画素の右端に配置され、右端から左端に向う成長を行い、「Ｃ」は画素の中央に配置され、中央から両端に向かう成長を行い、「Ｌ」は画素の左端に配置され、左端から右端に向かう成長を意味する。また、２ビットの位置制御データは、例えばＲ＝‘０１’、Ｃ＝‘００’、Ｌ＝‘１０’のように設定される。

＜ＰＷＭテーブル＞
図７は、各画素の出力画像データに基づき、カラーレーザプリンタ５０のコントローラ５０１がＰＷＭ制御によって生成するパルス信号の一例を示す図（ＰＷＭテーブル）である。コントローラ５０１は、出力される画像データを一画素ごとにＰＷＭ値、位置制御データ（Ｃ、Ｌ、Ｒ）に分け、これらのデータに基づき、レーザ（露光手段９）を駆動するためのパルス信号を生成する。ＰＷＭ値は、各レベル０〜３１に対し、０（非発光）〜２５５（１画素幅で発光する全発光）の間の整数値が割り当てられる。ＰＷＭ値に応じて、レーザ駆動部９０１は一画素毎にレーザ（露光手段９）を発光させる時間を制御し、画素毎のトナードット像の成長を制御する。なお、図５に示すディザマトリクス、図６に示す位置制御マトリクス、図７に示すＰＷＭテーブルはＲＯＭ５０７に保持される。

＜発光パターン＞
図８（ａ）〜（ｆ）は、本実施例の画像形成装置で画像形成を行った際の発光パターンを説明する図である。具体的には、図８（ａ）〜（ｆ）は、３×３画素の画像の画像データのレベル（階調値）が、各画素一律０、５１、１０２、１５３、２０４、２５５である場合の発光パターンを示している。図中の一升は一画素を示し、各升はディザマトリクスの各升に対応する。各升内に表示された灰色部分（ハッチング部分）がレーザ（露光手段９）の発光領域である。画像データのレベル（階調値）が一律０の場合、すなわち非画像部（バックグラウンド部）では図８（ａ）に示すように、各画素はＰＷＭ値２５で中央、左、又は右発光する。このレベル０の発光をバックグランド露光と呼ぶ。本バックグラウンド露光では、レーザ（露光手段９）は感光ドラム上にトナーが転移しない（トナー像が顕像化されない）程度に微小発光する。これにより、感光ドラム面の平均的なバックグラウンド電位Ｖｂｇが得られる。本実施例の画像形成装置では、ＰＷＭ値が６０程度までであれば、レーザ発光によって感光ドラム上にトナーが帯電付着しない。

＜ライン画像周辺の発光パターン＞
図９を参照して、ライン画像周辺部における９×９画素のレーザ発光パターンについて説明する。図９（ａ）は、ライン画像としての文字「Ｔ」を含む９×９画素の画像データが入力された際の該画像データにおけるレベル（階調値）のパターンを示す模式図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す９×９画素の画像データが入力された際のライン画像『Ｔ』とその周辺の９×９画素の発光パターンを示している。便宜上、９×９画素の脇に行番号と列番号を付記している。また、以降、画素の位置を示すために例えば３行目であり、５列目に属する画素の位置を３−５と示す。

図９（ｂ）に示すように、ラインエッジ処理５１１により検出されたライン画像に隣接する画素においてはレーザの発光は行わない。レーザ露光を受けない画素は、具体的には、２−３、２−４、２−５、２−６、２−７、３−３、３−７、４−３、４−４、４−６、４−７、５−４、５−６、６−４、６−６、７−４、７−６、８−４、８−５、８−６に位置する画素となる。すなわち、４−５、５−５、６−５、７−５のように、潜像における画像部（トナー付着部）を構成する画素のうち、２以上の画素で構成され、１画素の幅で直線的に連なるように配置された画素群（ライン状画素群）に隣接する画素が、非露光画素となる。また、３−４、３−６の画素のように、隣接する画素に画像部を構成する画素が１つだけ含まれる画素（端部画素）と、これらに隣接する３−５のような画素と、に隣接する非画像部の画素も、非露光画素となる。さらに、非露光画素のうち、画像部を構成する画素における１の画素（例えば、３−４）にそれぞれ隣接する２つの画素（例えば、３−３、２−４）の両方に隣接し、かつ画像部を構成する画素とは隣接しない画素（例えば、２−３）も、非露光画素に含まれる。また、ここでは示していないが、隣接する画素に画像部を構成する他の画素が含まれない画素（例えば、周囲８ドットが非画像部の画素や、斜めに延びるライン画像を構成する１の画素など）（単独画素）に隣接する画素も、非露光画素に含まれる。形成される画像（潜像）において、少なくとも、上記のようなライン画像を構成する画素群に隣接する画素において、レーザ露光を行わない処理が施される。非露光領域（第２の非トナー付着部）は１画素分の幅で形成される。言い換えれば、従来の非画像部を、画像部に対して１画素分離間するように形成していると言える。

＜電位関係＞
図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す９×９画素の画像データが入力された際の、実施例１の発光パターンにおけるＳ−Ｓに沿ったドラム表面電位（画素内の平均値、すなわち、１画素毎に平均値をとって表した電位）の関係を模式的に示したものである。図中のＶｄｃは現像の電位を、Ｖｂｇは非画像の微小発光画素の電位（バックグラウンド電位）を、Ｖｌは露光部の電位を、Ｖｅはライン画像に隣接する非画像部の微小発光を行わない画素の電位を表している。また、Ｖｂａｃｋは非画像部と現像電位Ｖｄｃとのコントラスト（電位差）を、Ｖｂａｃｋ’は上述したＶｅと現像電位Ｖｄｃとコントラストを示している。本実施例においては、ライン画像隣接部（隣接領域）の電位Ｖｅが非画像部（バックグラウンド部）（隣接領域以外の離間領域）の電位（バックグラウンド電位）Ｖｂｇよりも高く（絶対値が大きく）なっていることを特徴とする。また、ライン画像隣接部の現像電位ＶｄｃとのコントラストＶｂａｃｋ’がバックグラウンド部におけるコントラストＶｂａｃｋよりも高く（絶対値が大きく）なっていることを特徴とする。

＜比較評価＞
本実施例と比較例１、２、３に対し、ライン画像評価とトナー消費量の評価を行った。本実施例と比較例の評価において、いずれの例についても同じ構成の画像形成装置を使用した。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、比較例１、２、３における、ライン画像としての文字「Ｔ」を含む９×９画素の画像データが入力された際の該画像データにおけるレベル（階調値）のパターンを示す模式図である。図１０（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の画像データが入力された際の比較例１、２、３の発光パターンを示している。また、図１０（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）に、比較例１、２、３の各画像データにおける第３行の画素におけるドラム表面電位を示す。

比較例１は、非画像部に微小発光（バックグランド露光）を行わない構成である。
比較例２は、非画像部に一律にバックグランド露光を行う構成である。
比較例３は、非画像部にバックグランド露光を行わないものの、帯電電圧を上げることで、実施例１のライン画像に隣接する画素におけるＶｂａｃｋと同様にＶｂａｃｋを大きくした構成である。

＜ライン画像評価＞
以下に、ライン画像評価内容について説明する。ライン画像の評価の指標としてはラインのぼやけ度の指標であり、ＩＳＯ１３６６０に準拠したＢｌｕｒ（μｍ）を採用した。このＢｌｕｒ（μｍ）ぼやけ度は、ラインの輪郭線が不明瞭になっている部分の幅に相当し、細いほど、すなわち、数字が小さいほど、ライン画像として良好であることを示している。ライン画像の評価用画像としては４ドット、４スペースの縦線画像と、横線画像を用い、Ｂｌｕｒ（μｍ）は両者の平均値を用いている。上記ライン画像の解析にはパーソナルＩＡＳ（クオリティ・エンジニアリング・アソシエイツ）を使用した。

＜トナー消費量評価＞
本比較評価では反転かぶりの程度を評価するために、トナー消費量の評価を行った。反転かぶり量が多いときには非画像部のドラム表面にもトナーが転移し、トナー消費量が増える。トナー消費量の評価に用いた画像としては、印字率が各色平均で５％となるように、調整された専用パターンを使用した。評価は、画像形成装置を総印字枚数３０００枚分の印刷動作をさせ、印刷前のトナーボックスの重量と印刷後のトナーボックスの重量を比較し、その重量差分がトナー消費量として行った。

＜評価結果＞
（表１）

表１は、上記評価の結果をまとめたものである。表１に示されるように、比較例１、２においては、ライン画像の指標値であるＢｌｕｒ（μｍ）は、それぞれ、９１．０、９２．３μｍとほぼ同様な値を示した。また、トナー消費量も、比較例１、２においては、４０．３、４１．４であり、ほぼ同様の結果であった。一方で、比較例３においては、ライン画像の指標値Ｂｌｕｒ（μｍ）は５９．０と良化しているものの、トナー消費量が７８．０と悪化することが確認された。一方、本実施例においては、トナー消費量は、４０．８と比較例１、２とほぼ同様であり、かつ、ライン画像の指標値であるＢｌｕｒ（μｍ）は、比較例１、２に対し、良化し、６０．１となることが確認された。

＜効果説明＞
以上述べたように、本実施例においては反転かぶりを抑制しつつ、ライン画像が良化していることが確認された。以下に推定理由を述べる。

一般的に、トナー消費量に影響を及ぼす反転かぶり（非画像部のドラムにトナーが転移してしまう現象）は、現像電位Ｖｄｃとドラム表面電位ＶｂｇとのコントラストＶｂａｃｋが大きい場合に発生する。これは、Ｖｂａｃｋが大きいほど、現像電位Ｖｄｃとドラム表面電位Ｖｂｇからなる電界が大きくなり、正規とは逆極性に帯電したトナーが現像ローラ表面から非画像部のドラム表面に転移してしまうからである。従って、図１０（ｉ）に示すように、Ｖｂａｃｋが大きい比較例３ではトナー消費量が大きくなっている。

しかし、上述した反転かぶりはＶｂａｃｋが大きい場合であっても、Ｖｂａｃｋを大きくする領域の面積が小さくなるに従い、反転かぶりが生じる面積が減少するため反転かぶり量が減る。また、所定面積（トナーの大きさ、帯電量などによる）以下であれば、反転かぶりが生じないということが図１１に示す結果から確認された。

図１１は、ライン画像部に隣接する非画像部の微小発光を行わない画素数とトナー消費
量の関係を示す図であり、基礎検討のために、微小発光を行わない画素数を増やしていった場合に、トナー消費量がどのように変化していくかを示した図である。比較のために、反転かぶりが発生しない比較例１のトナー消費量値を示す。これより増加した分が反転かぶりの悪化分として考えられる。図１１に示されるように、ライン画像の隣接部において微小発光を行なう場合（横軸の画素数０の場合）には、図１０（ｈ）に示す比較例２と同様な発光パターン、電位関係となるため、トナー消費量は比較例１とほぼ同様となる。
一方、ライン画像に隣接する微小発光を行わない画素数が１の場合には、図９（ｃ）に示す実施例１と同様な電位関係となるため、図１１の比較評価で示したようにほぼ比較例１と同様なトナー消費量となる。一方で、ライン画像に隣接する微小発光を行わない画素数が２、３，４と増えていくに従い、比較例１に比べトナー消費量が増えていくことが確認された。

以上の結果より、反転かぶりはＶｂａｃｋが大きい場合であっても、面積が小さくなるに従い、反転かぶりが生じる面積が減少するため反転かぶり量が減る。また、所定面積（トナーの大きさ、帯電量などによる）以下であれば、反転かぶりが生じないということが確認された。従って、実施例１においても比較例１、２と同様なトナー消費量に抑えられたものと推定する。

次に、ライン画像が良化している理由について述べる。比較例１は、従来の電位関係を有する場合であり、トナーはライン画像が露光されたドラムに対向する現像ローラ表面からのみでなく、その隣接部からも同様に、現像剤が転移してしまう。一方で、図９（ｃ）、図１０（ｇ）に示すように、本実施例においては、比較例１のＶｂａｃｋに比べ、ライン画像に隣接する画素の電位Ｖｅが高くなっている。その結果、電位Ｖｅが電位障壁となり隣接部からの現像剤の転移が電気的に抑制・防止され、画像隣接部からのトナーの転移が防止され、ライン画像の指標値が良化している。

以上述べたように、本実施例は、静電潜像が、トナー像部に隣接し、露光手段が発光を行わない第１の非画像領域と、第１の非画像領域の外側にあり、現像剤を付着させない程度に画素内で露光手段が微小発光する第２の非画像領域とを有することを特徴とする。すなわち、ライン画像隣接部の非画像においては微小発光を行わず、その外側の領域で微小発光を行い、画像ライン隣接部でのみ高い電位をドラム面に形成することで、ライン画像の隣接部からの現像剤の転移を防止する。これにより、ライン画像、文字画像において、入力したライン画像・文字画像の本来の輪郭外に現像剤が飛び散ってしまい、理想的なラインの幅よりも太くなり、細線の再現性が落ちる、文字の視認性が落ちるなどの問題を防止することができる。すなわち、本実施例によれば、トナー消費量を抑制しつつ、ライン画像を良化させることができる。

（実施例２）
実施例１では、ライン画像隣接部のレーザ発光を行わないことを特徴としていた。これに対し、実施例２では、ライン画像隣接部（隣接領域）の微小発光量を、他の非画像領域（離間領域）における微小発光量よりも小さくすることを特徴とする。ここでは、主として、実施例２において実施例１と異なる点について説明する。ここで実施例２において説明しない事項は、実施例１と同様である。

＜ライン画像周辺の発光パターン＞
図１２（ａ）は、ライン画像としての文字「Ｔ」を含む９×９画素の画像データが入力された際の該画像データにおけるレベル（階調値）のパターンを示す模式図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す９×９画素の画像データが入力された際の、実施例２におけるライン画像周辺の発光パターンを示している。上述したように、実施例２は、実施例１と比較して非画像部の微小発光領域における微小発光方法のみが異なる。具体的には
、ライン画像の隣接部においてはＰＷＭ値が１０であり、その周囲の非画像部においてはＰＷＭ値を３５としている。すなわち、ライン画像に隣接する画素においてはＰＷＭ値が１０であり、それ以外の非画像の画素においてはＰＷＭ値を３５としている。ＰＷＭ値が１０にされる画素は、具体的には、２−３、２−４、２−５、２−６、２−７、３−３、３−７、４−３、４−４、４−６、４−７、５−４、５−６、６−４、６−６、７−４、７−６、８−４、８−５、８−６に位置する画素となる。

＜電位関係＞
図１２（ｃ）は、図１２（ａ）に示す９×９画素の画像データが入力された際の、実施例２の発光パターンにおけるＳ−Ｓに沿ったドラム表面電位（画素内の平均値）の関係を模式的に示したものである。電位関係については、実施例１と比較して帯電後のドラムの帯電電位Ｖｄが異なる。具体的には、実施例１の帯電電位Ｖｄが−５００Ｖであるのに対し、本実施例においては−６００Ｖと、実施例１と比較して−１００Ｖ負側に高くしている。一方で、ライン画像に隣接する非画像部ではＰＷＭ値１０の微小露光により、ライン画像に隣接する非画像部のドラム電位Ｖｅは実施例１と同様な電位となっている。また、その外側の非画像部ではＰＷＭ値は３５の微小露光により、ライン画像に隣接する非画像部の外側の電位Ｖｂｇは実施例１と同様な電位となっている。

＜評価結果及び効果説明＞
（表２）

表２は、実施例１と同様に実施例２についてライン画像評価とトナー消費量の評価を行った結果をまとめたものである。上述したように、実施例２の電位関係は実施例１と同様であり、ライン画像隣接部のドラム表面電位Ｖｅと現像電位ＶｄｃとのコントラストであるＶｂａｃｋ’が高いため、ライン画像隣接部からのトナー転移が防止される。そのため、表２に示すように、実施例２においても実施例１と同様に、ライン画像隣接部からの現像剤の転移が抑制・防止されるため、比較例１、２に対しライン画像が良化し、Ｂｌｕｒ（μｍ）も小さくなっているものと推定される。また、実施例１で述べたように、実施例２においても、ライン画像隣接部のＶｂａｃｋ’は高くなるものの、高くなる領域は小さいため、実施例１と同様に、比較例３でみられた反転かぶりの影響によるトナー消費量の増加はみられなかったものと推定される。

（実施例３）
実施例１、２では、ライン画像周辺部の非画像部における微小発光時間を短くすることで微小発光を行っていた、すなわち、１画素の走査方向における光を照射する期間と照射しない期間との割合を調整することで、該１画素における露光の強弱を調整していた。これに対し、実施例３は、レーザ発光強度自体を弱めることで微小発光を実現する、すなわち、１画素の全領域を一定の強さの光で照射し、照射する光の強さの設定値を変更することで、該１画素における露光の強弱を調整する。ここでは、主として、実施例３において実施例１、２と異なる点について説明する。ここで実施例３において説明しない事項は、実施例１、２と同様である。

＜非画像部発光パターン＞
図１４は、実施例３の非画像部の微小発光方法を説明するための図であり、図１４（ａ）は、実施例１における非画像部の微小発光方法を示し、図１４（ｂ）は、実施例３における非画像部の微小発光方法を示している。実施例１では、図１４（ａ）に示すように、
発光時間を全発光に対し、２５／２５５の割合で短くしている。これに対し、実施例３では、図１４（ｂ）に示すように、非画像部においても常時発光を行うものの、発光強度自体を２５／２５５に小さくすることを特徴としている点が実施例１と異なる。

＜ライン画像周辺の発光パターン＞
図１３（ａ）は、ライン画像としての文字「Ｔ」を含む９×９画素の画像データが入力された際の該画像データにおけるレベル（階調値）のパターンを示す模式図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す９×９画素の画像データが入力された際の、実施例３におけるライン画像周辺の発光パターンを示している。図１４に示すように、実施例３は、実施例１と比較して非画像部の微小発光領域における微小発光方法のみが異なる。

＜電位関係＞
図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に示す９×９画素の画像データが入力された際の、実施例３の発光パターンにおけるＳ−Ｓに沿ったドラム表面電位（画素内の平均値）の関係を模式的に示したものである。非画像部の微小発光方法は異なるものの、エネルギー的には同等となるため、Ｖｂｇは等しくなる。そのため、電位関係は実施例１と同様となる。

＜評価結果＞
（表３）

表３は、実施例１と同様に実施例３についてライン画像評価とトナー消費量の評価を行った結果をまとめたものである。実施例３のライン画像評価結果は、ほぼ実施例１と同様であり、ライン画像評価の指標値であるＢｌｕｒ（μｍ）は５９．５μｍ、トナー消費量についてもほぼ同様であり、４０．４ｇであった。

＜効果説明＞
上述したように、実施例３の電位関係は実施例１と同様であり、ライン画像隣接部のドラム表面電位Ｖｅと現像電位ＶｄｃとのコントラストであるＶｂａｃｋ’が高いため、ライン画像隣接部からのトナー転移が防止される。そのため、実施例３においても実施例１と同様に、ライン画像隣接部からの現像剤の転移が抑制・防止されるため、比較例１、２に対しライン画像が良化し、Ｂｌｕｒ（μｍ）も小さくなっているものと推定される。また、実施例１で述べたように、実施例２においても、ライン画像隣接部のＶｂａｃｋ’は高くなるものの、高くなる領域は小さいため、実施例１と同様に、比較例３でみられた反転かぶりの影響によるトナー消費量の増加はみられなかったものと推定される。

なお、実施例２におけるライン画像の隣接部における微小露光を、実施例３のように、１画素中常時発光の発光強度を調整する構成としてもよい。この構成によれば、実施例１の場合と同様、実施例２と同様の効果を得ることができる。

４…レーザ光、５…感光ドラム（感光体）、７…帯電ローラ（帯電部材）、９…露光手段、８…現像ローラ（現像部材）、５０…カラーレーザプリンタ（画像形成装置）、５０１…コントローラ（制御部）

Claims (14)

1. 感光体と、
   前記感光体を帯電させる帯電部材と、
   帯電された前記感光体に、前記感光体のトナー像形成可能領域においてトナーを付着させるためのトナー付着電位を有するトナー付着部と、前記トナー像形成可能領域においてトナーを付着させないための非トナー付着電位を有する非トナー付着部と、からなる潜像を形成すべく、前記感光体に光を照射する露光手段と、
   露光された前記感光体にトナーを供給することで前記潜像をトナー像に現像する現像部材であって、前記感光体に供給するトナーを担持し、所定の現像電位に帯電される現像部材と、
   を備える画像形成装置において、
   前記露光手段は、前記非トナー付着部において前記トナー付着部と隣接する所定の幅の隣接領域の電位と前記現像電位との電位差の絶対値が、前記非トナー付着部における前記隣接領域以外の離間領域の電位と前記現像電位との電位差の絶対値よりも大きくなるような前記非トナー付着電位を、前記非トナー付着部が有するように、前記感光体に光を照射することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記隣接領域は、前記非トナー付着部において、光を照射しない領域であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記隣接領域は、前記非トナー付着部において、前記離間領域に照射する光よりも弱い光を照射する領域であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記隣接領域の前記所定の幅は、前記隣接領域を構成する複数の画素における１画素の幅であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記隣接領域の電位の値は、前記隣接領域を構成する画素の１画素内の前記感光体の表面電位の平均値であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記隣接領域を構成する画素は、前記非トナー付着部を構成する画素のうち、前記トナー付着部を構成する画素における１の画素にそれぞれ隣接する２つの画素の両方に隣接し、かつ前記トナー付着部を構成する画素とは隣接しない画素を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記潜像は、前記トナー付着部を構成する画素のうち、２以上の画素で構成され、１画素の幅で直線的に連なるように配置されたライン状画素群を有し、
   前記露光手段は、少なくとも、前記隣接領域を構成する画素のうち前記ライン状画素群に隣接する画素における電位と前記現像電位との電位差の絶対値が、前記離間領域の電位と前記現像電位との電位差の絶対値よりも大きくなるような前記非トナー付着電位を、前記非トナー付着部が有するように、前記感光体に光を照射することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記潜像は、前記トナー付着部を構成する画素のうち、隣接する画素に前記トナー付着部を構成する画素が１つだけ含まれる端部画素を有し、
   前記露光手段は、少なくとも、前記隣接領域を構成する画素のうち前記端部画素及び前記隣接する画素に含まれる前記トナー付着部を構成する画素に隣接する画素における電位と前記現像電位との電位差の絶対値が、前記離間領域の電位と前記現像電位との電位差の絶対値よりも大きくなるような前記非トナー付着電位を、前記非トナー付着部が有するよ
   うに、前記感光体に光を照射することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記潜像は、前記トナー付着部を構成する画素のうち、隣接する画素に前記トナー付着部を構成する画素が含まれない単独画素を有し、
   前記露光手段は、少なくとも、前記隣接領域を構成する画素のうち前記単独画素に隣接する画素における電位と前記現像電位との電位差の絶対値が、前記離間領域の電位と前記現像電位との電位差の絶対値よりも大きくなるような前記非トナー付着電位を、前記トナー付着部が有するように、前記感光体に光を照射することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記露光手段は、１画素の走査方向における光を照射する期間と照射しない期間との割合を調整することで、該１画素における露光の強弱を調整することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記露光手段は、１画素の全領域を一定の強さの光で照射し、照射する光の強さの設定値を変更することで、該１画素における露光の強弱を調整することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 感光体と、
    前記感光体を帯電させる帯電部材と、
    帯電された前記感光体に、前記感光体のトナー像形成可能領域においてトナーを付着させるためのトナー付着電位を有するトナー付着部と、前記トナー像形成可能領域においてトナーを付着させないための非トナー付着電位を有する非トナー付着部と、を有する潜像を形成すべく、前記感光体に光を照射する露光手段と、
    露光された前記感光体にトナーを供給することで前記潜像をトナー像に現像する現像部材と、
    を備える画像形成装置において、
    前記露光手段は、前記トナー付着部と前記非トナー付着部との間に、前記トナー像形成可能領域を構成する画素の１画素分の幅を有する、光の照射を行わない第２の非トナー付着部が形成されるように、前記感光体に光を照射することを特徴とする画像形成装置。
13. 感光体と、
    前記感光体を帯電させる帯電部材と、
    帯電された前記感光体に、前記感光体のトナー像形成可能領域においてトナーを付着させるためのトナー付着電位を有するトナー付着部と、前記トナー像形成可能領域においてトナーを付着させないための非トナー付着電位を有する非トナー付着部と、を有する潜像を形成すべく、前記感光体に光を照射する露光手段と、
    露光された前記感光体にトナーを供給することで前記潜像をトナー像に現像する現像部材と、
    を備える画像形成装置において、
    前記露光手段は、前記トナー付着部と前記非トナー付着部との間に、前記トナー像形成可能領域を構成する画素の１画素分の幅を有する、前記非トナー付着部に照射する光よりも弱い光を照射する第２の非トナー付着部が形成されるように、前記感光体に光を照射することを特徴とする画像形成装置。
14. 感光体と、
    前記感光体を帯電させる帯電部材と、
    帯電された前記感光体に、前記感光体のトナー像形成可能領域においてトナーを付着させるためのトナー付着電位を有するトナー付着部と、前記トナー像形成可能領域において
    トナーを付着させないための非トナー付着電位を有する非トナー付着部と、を有する潜像を形成すべく、前記感光体に光を照射する露光手段と、
    露光された前記感光体にトナーを供給することで前記潜像をトナー像に現像する現像部材と、
    を備える画像形成装置において、
    前記露光手段は、前記トナー付着部と前記非トナー付着部とが、前記トナー像形成可能領域を構成する画素の１画素分離間するように、前記感光体に光を照射することを特徴とする画像形成装置。

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