JP3657494B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法により形成される静電潜像に現像剤を供給して現像化する画像形成方法及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置や静電記録装置では、原稿画像に対し露光を行い、その反射光を静電潜像担持体に露光し静電潜像を得る方法が一般的に行われている。この方式は、原稿反射光量を直接画像信号とするため、静電潜像の電位は連続的に変化する。これに対し、原稿反射光を電気信号に変換し、その信号を処理した後、それに基づき静電潜像担持体の露光を行う、いわゆるデジタル電子写真装置、デジタル静電記録装置が近年商品化されている。
【０００３】
デジタルの画像信号を使用している電子写真装置の多くは、半導体レーザー等の発光体が画像信号に従いＯＮ−ＯＦＦされ、その光が静電潜像担持体上に投影される。
【０００４】
そして、このようなデジタル電子写真では、さらなる高画質化を図るため、画像の解像度が３００ｄｐｉから６００ｄｐｉ、更には１２００ｄｐｉへと高解像度化される動きにある（本明細書中、解像度Ｒ（ｄｐｉ）とは、露光光の走査方向である主走査方向×静電潜像担持体の移動方向である副走査方向にＲ（ｄｐｉ）×Ｒ（ｄｐｉ）のことであり、ｄｐｉはドット／インチ＝ドット／２５．４ｍｍである）。
【０００５】
画像の高解像度化に対しては、露光光のスポット径の小径化と共に、静電潜像担持体における感光体の薄膜化とが有効である。高解像度化に感光体の膜厚が関わるのは、感光体膜厚が厚いとキャリア拡散による影響が強く、静電潜像の広がりが大きいためである。
【０００６】
ところが、レーザー等から発生される露光光のスポット径は、コスト的な観点から現状６０μｍ程度まで絞るのが実用限界である。そのため、解像度が６００ｄｐｉ（１画素：４２μｍ×４２μｍ，必要スポット径：４２×√２＝６０μｍ）を超える場合、例えば１２００ｄｐｉ（１画素：２１μｍ×２１μｍ，必要スポット径：２１×√２＝３０μｍ）では、画素よりも露光光のスポット径の方が大きくなり、その結果、実画像は目標よりも太く、抜き画像は目標よりも細くなる。実画像とは、例えば、黒トナーを用いて画像を形成するモノクロの場合、背景白の中の黒色画像のことであり、抜き画像とは、背景黒の中にトナーの非付着領域で形成された白色画像のことである。
【０００７】
但し、現像バイアスや感光体感度曲線（ＰＩＤＣ）から決まる現像に必要な露光エネルギーの閾値（現像閾値）、或いはレーザーパワーを変更することで、実画像はより細く、抜き画像はより太く調整することは可能である。しかしながら、この場合、静電潜像の潜像深さ（＝現像電位ΔＶ）が小さくなるため、ベタ部の画像濃度が低下するといった弊害が発生する。現像電位ΔＶと画像濃度とは図１２に示すような関係にあり、画像濃度としては少なくとも１．３以上（現像電位２３０Ｖ以上）、より好ましくは１．４以上（現像電位３００Ｖ以上）が必要であると言われている。
【０００８】
そこで、従来、このような高解像度での問題を解決するために、レーザーのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御や、パワー変調（ＰＭ）制御を行うことが提案されている。例えば、特開平８−３２８３６３号公報には、ライン幅が細い場合は、ＰＷＭ制御やＰＭ制御を行って、露光量を通常の規定値より小さくして、実画像をより細く形成することが記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザーをＰＷＭ制御やＰＭ制御して画像パターンに応じた最適露光条件を設定する方法においては、レーザーのＯＮ−ＯＦＦのみの２値で静電潜像を形成する構成に比べ、画像を処理するためのメモリーが多く必要となり、装置の複雑化、装置の高価格化に繋がる。また、画素単位に変調をかけるため、データ処理アルゴリズムが複雑化し、結果としてＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit) が多く必要となり、データ処理に時間を要する。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み成されたものであって、その目的は、高解像度であっても、露光光のスポット径の小径化に頼らず、またＰＷＭ制御やＰＭ制御を用いることなく２値でデータ処理を行うことで、装置の簡素化、低価格化、処理時間の向上を図ると同時に、十分な画像濃度を確保しつつ実画像と抜き画像を目標通りに再現可能な画像形成方法及び画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像形成方法においては、上記課題を解決するために、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成し、現像バイアスを印加することで該静電潜像に現像剤を付与して現像化した後、該現像剤からなる像を記録材へと転写して画像を得る画像形成方法において、記録材に現像剤像を転写する際、現像剤像のエッジ部が静電潜像担持体上に残るように非接触或いは低圧接触にて転写を行い、静電潜像担持体上に現像剤像を形成する際に、解像度より定まる基準画像の理論値に対応した現像剤像よりも上記エッジ部の残り分を加えた大きな現像剤像を形成することを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る画像形成装置においては、上記課題を解決するために、帯電された静電潜像担持体表面を露光手段にて露光して静電潜像を形成し、現像手段より現像バイアスを印加することで該静電潜像に現像剤を付与して現像化した後、該現像剤からなる像を転写手段にて記録材に転写する画像形成プロセス部を有する画像形成装置において、転写手段は、現像剤像のエッジ部が静電潜像担持体上に残る非接触或いは低圧接触にて転写を行うものであり、かつ、画像形成プロセス部は、静電潜像担持体上に形成される現像剤像が、解像度より定まる基準画像の理論値に対応した現像剤像よりも上記エッジ部の残り分を加えた大きさの現像剤像となるように、プロセス条件が設定されていることを特徴としている。
【００１３】
従来より、例えば非接触のチャージャー方式の転写手段や、低圧接触のフィルム方式の転写手段の場合、現像剤像を静電潜像担持体から記録材へと転写する転写プロセスにおいて、現像剤像に十分な圧力が作用しないため、現像剤像のエッジ部が転写されずに静電潜像担持体上に残ってしまうことがわかっている。
【００１４】
そこで、本発明に係る画像形成方法及び画像処理装置では、非接触あるいは低圧接触の転写手段にて生じるエッジ部残りの現象を利用し、基準画像を得るための現像剤像を静電潜像担持体上に形成する際に、解像度より定まる基準画像の理論値に対応した現像剤像よりも、このエッジ残分を加えた大きさの現像剤像を作成する。
【００１５】
基準画像を１ドットラインとした場合、現像剤像そのものが１ドットラインとなる実画像の場合は、１ドットラインとなる現像剤像の幅を、解像度よりも定める理論値より大きめに形成しておく。また、基準画像を１ドットラインとした場合、現像剤像と現像剤像との間の現像剤非付着領域が１ドットラインとなる抜き画像の場合は、１ドットラインとなる現像剤非付着領域の幅が、解像度よりも定める理論値より小さくなるように現像剤像（解像度よりも定める理論値に対応した現像剤像よりも大きくなる）を形成する。
【００１６】
これにより、静電潜像担持体上に形成される現像剤像が大きくなる分、静電潜像の現像電位が大きくなって十分な画像濃度が確保され、かつ、現像剤像のエッジ残分にて実画像の太り、及び抜き画像の細りも防止でき、記録材上では実画像と抜き画像を理論値通りに再現することが可能となる。
【００１７】
特に、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の場合、コスト的な限界に達して露光光のスポット径を絞り込めなくなるので、実画像は理論値よりも太く、抜き画像は理論値よりも細くなるが、このような本画像形成方法及び画像形成装置における手法を用いることで、１２００ｄｐｉもの高解像度であっても、露光光のさらなる絞り込みや、ＰＷＭ制御或いはＰＭ制御を行わなくとも、十分な画像濃度を確保しつつ、解像度にあった高精細な画像を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置において、基準画像が解像度６００ｄｐｉを超える１ドット画像、或いは１ドットライン画像の場合、上記の理論値に対応した現像剤像よりも大きく形成される現像剤像は、基準画像の理論値に対応した現像剤像よりも該基準画像の理論値の２５〜３５％大きく形成することが望ましい。つまり、実画像である場合は、そのまま現像剤像を基準画像の２５〜３５％程度、抜き画像の場合は、現像剤非付着領域からなる基準画像が２５〜３５％程度細るように、基準画像の２５〜３５％程度の寸法分太らせる。
【００１９】
このような手法が必要となるのは、解像度６００ｄｐｉを超える高解像度の場合であって、高解像度で基準画像を形成した場合の現像剤像のエッジ部残率を求めると３０％程度であった。そこで、現像剤像の太らせ率を上記範囲とすることが好ましいとした。現像剤像の太らせ率がこれより小さいと、実画像の場合は転写で画像が細くなり過ぎ、抜き画像の場合は転写で画像が太り過ぎてしまう。また、現像剤像の太らせ率がこれより大きいと、転写プロセスで基準画像を理論値に対応した現像剤像の大きさとできない。
【００２０】
本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置において、現像剤像を大きく形成すべく設定されるプロセス条件としては、現像手段の現像バイアス、或いは露光手段の露光強度を設定することが好ましく、容易である。
【００２１】
また、本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置において、上記した転写プロセスを実現可能な転写手段の接触圧としては、非接触であるゼロはもちろんのこと、低圧接触の接触圧としては、２×１０⁴ Ｐａ以下であることが好ましい。２×１０⁴ Ｐａより大きい場合、転写圧が強過ぎて、画像の再現性を調整するのに効果的な量のエッジ部残りが発生しなくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置の実施の一形態を、図１ないし図１４を用いて以下に説明する。
【００２３】
まず、図３の模式図を用いて、本実施の形態の画像形成装置における画像形成部（画像形成プロセス部）の構成を説明する。図３に示すように、本画像形成装置には、静電潜像担持体１が備えられ、その周りに、静電潜像担持体１の回転方向（図中矢印）に沿って、帯電器４、光書込み部（露光手段）６、現像器（現像手段）３、転写器（転写手段）２、クリーニング部５、除電器７が順に配設されている。
【００２４】
静電潜像担持体１は、例えば円筒状のアルミニウム素管に感光体（感光層）を塗布したものからなる。帯電器４は、静電潜像担持体１表面を帯電するもので、ここではチャージャー方式の帯電器が採用されている。光書込み部６は、帯電器４にて帯電された静電潜像担持体１表面を露光して静電潜像を書き込むものであり、発光体としては半導体レーザー等を用いることができる。
【００２５】
現像器３は、内部にトナーを収納しており、静電潜像担持体１との対向部にて、現像剤担持体３ａ上に保持したトナーを、静電潜像担持体１と現像剤担持体３ａとの間に印加される現像バイアスにて静電潜像担持体１上の静電潜像に供給して現像化するものである。画像形成装置がカラー対応の場合、現像器３は用いられるトナーの色の数、例えばイエロー，マゼンタ、シアン，ブラックの４つ配設されることとなる。
【００２６】
転写器２は、用紙カセット１５より給送された用紙（記録材）Ｐに、静電潜像担持体１上の可視像であるトナー像（現像剤像）を転写するものであり、ここでは、チャージャー方式の転写器が採用されている。クリーニング部５は、トナー像が転写された後の静電潜像担持体１表面に残留するトナーを掻き取るものである。
【００２７】
用紙カセット１５は、用紙Ｐを収容するものであって、用紙カセット１５内の用紙Ｐは、半月型のピックアップローラ１８と給紙ローラ１９とによって一枚ずつ分離給紙される。分離給紙された用紙Ｐは、転写器２と静電潜像担持体１との対向部に搬送され、静電潜像担持体１上のトナー像が転写される。
【００２８】
このような構成を有する本画像形成装置では、静電潜像担持体１の回転に伴い、帯電器４による静電潜像担持体１の帯電、光書き込み部６による静電潜像の形成、現像器３による静電潜像の現像、転写器２による用紙Ｐへのトナー像の転写、クリーニング部５による静電潜像担持体１のクリーニングの各工程を繰り返すことによって画像を形成する。なお、画像形成装置がカラー対応の場合は、トナーの色数分のトナー像が静電潜像担持体１上に各々形成され、用紙Ｐ上に順次重ねられることとなる。用紙Ｐ上に形成されたトナー像は、その後、定着器８を通過することによってトナーが溶融されると共に加圧され、用紙Ｐ上に固定される。
【００２９】
次に、本画像形成装置において採用されている、６００ｄｐｉを超える１２００ｄｐｉ以上の高解像度でありながら、光書込み部６の発光体をＯＮ−ＯＦＦする２値制御で、十分な画像濃度を確保しつつ実画像と抜き画像の目標通りの再現を可能にする構成について説明する。
【００３０】
従来より、転写器２が、チャージャ−方式やフィルム転写方式のような、非接触あるいは低圧接触型の転写手段である場合、転写プロセスにおいて、トナー像に十分な圧力が作用しないため、トナー像のエッジ部は転写されずに静電潜像担持体１上に残り、転写残トナーとなることがわかっている。
【００３１】
本画像形成装置では、非接触あるいは低圧接触の転写手段にて生じるこのトナー像のエッジ部残りの現象を利用し、エッジ残分を考慮してトナー像を目標値よりも大きく形成し、これにて、現像電位ΔＶを大きくして十分な画像濃度を確保しつつ、エッジ残分にて実画像の太り、及び抜き画像の細りを防止して、実画像と抜き画像を目標通りに再現するものである。
【００３２】
図１（ａ)(ｂ）、図２（ａ)(ｂ）を用いて、本画像形成装置における、ライン画像に対する転写プロセスについて詳細に説明する。図１（ａ)(ｂ）は、ライン画像が実画像の場合の転写プロセスを示し、図２（ａ)(ｂ）は、ライン画像が抜き画像の場合の転写プロセスを示す。
【００３３】
ライン画像が実画像の場合は、トナー像がそのまま画像となるので、図１（ａ）に示すように、転写器２によるエッジ部の転写残りを考慮して、ライン画像の目標値（理論値）よりも太い幅を有するトナー像を形成する。そして、これを転写器２にて転写する。これにて、同図（ｂ）に示すように、用紙Ｐ上においては目標値通りの太さを有する転写トナー像、即ちライン画像を得ることができる。このとき、静電潜像担持体１上には、予め太めに形成されたトナー像のエッジ部が転写残トナーとして残る。
【００３４】
一方、ライン画像が抜き画像の場合は、トナー像とトナー像の間のトナー非付着領域が画像となるので、図２（ａ）に示すように、転写器２によるエッジ部の転写残りを考慮して、ライン画像の目標値よりも細くなるようにトナー像を形成する。そして、これを転写器２にて転写する。これにて、同図（ｂ）に示すように、静電潜像担持体１上には、予め太めに形成されたトナー像のエッジ部が転写残トナーとして残るので、用紙Ｐ上においては目標値通りの大きさのライン画像を得ることができる。
【００３５】
このように、本画像形成装置においては、転写器２として非接触あるいは低圧接触の転写手段を用い、そのトナー像のエッジ部残りの現象を利用し、エッジ残分を加えてトナー像を目標値よりも大きく形成することで、現像電位ΔＶを大きくして十分な画像濃度を確保しつつ、エッジ残分にて実画像の太り、及び抜き画像の細りを防止して、実画像と抜き画像を目標通りに再現することができる。ここで言うトナー像の目標値とは、解像度から決定される画素ピッチＰ（μｍ）に√２を掛けた理論値のことである。解像度をＲ（ｄｐｉ）とすると、画素ピッチＰは、Ｐ＝２５．４×１０００／Ｒで表される。したがって、理論値をＣ（μｍ）とすると、基準画像が、１ドットライン，１ドットでは、Ｃ＝√２×（２５．４×１０００／Ｒ）となる。また、基準画像が、２ドットライン，２ドットでは、Ｃ＝２×√２×（２５．４×１０００／Ｒ）、ｎドットライン，ｎドットでは、Ｃ＝ｎ×√２×（２５．４×１０００／Ｒ）で表される。
【００３６】
次に、上記のような転写プロセスを実現できる転写器２について、考察を行った。上記した転写プロセスを実現するには、転写時の転写圧が深く関わることから、転写圧の異なる、非接触型のチャージャー方式、低圧接触型のフィルム方式、及び通常接触型のローラ方式の転写器を用いて、接触圧とトナー像のエッジ部残りによる線幅変化との関係を調べた。ここで、チャージャー方式の接触圧は０Ｐａ、フィルム方式の接触圧は１×１０⁴ Ｐａ及び２×１０⁴ Ｐａ、ローラ方式の接触圧は３×１０⁴ Ｐａ及び４×１０⁴ Ｐａとした。フィルム方式とは、用紙Ｐの裏面よりＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等からなる可塑性のフィルムを接触させて転写する方式である。
【００３７】
図４、図５に結果を示す。図４は、１ドットラインを転写した場合の転写前後での線幅変化量（線幅の細り量＝｜転写後の線幅−転写前の線幅｜）を示し、図５は、線幅変化率（線幅変化量／転写前の線幅）を示す。
【００３８】
図４、図５より、接触圧が小さいほど線幅変化が大きく、目標値よりも太く形成したトナー像を転写で細らせて、目標値に合わせ込むのに有利であることがわかる。また、接触圧２×１０⁴ Ｐａより大きい場合、転写前後の線幅変化量（線幅変化率）が小さく、トナー像のエッジ部残りにて実画像及び抜き画像の線幅を目標値通りに再現する手法を採用している本画像形成装置の転写器２には適さないこともわかる。
【００３９】
ここで得た結果を基に、本願発明者らが鋭意検討した結果、本画像形成装置の転写器２の転写圧としては、２×１０⁴ Ｐａ以下、より好ましくは１×１０⁴ Ｐａ以下の低圧接触が適しており、転写器２としては、チャージャー方式やフィルム方式の転写器が適していることがわかった。
【００４０】
また、図５より、解像度１２００ｄｐｉで、接触圧２×１０⁴ Ｐａ以下での線幅変化率は２５〜３５％程度であることから、６００ｄｐｉより大きい解像度の画像形成装置における、静電潜像担持体１上での画像の太らせ率（実画像）、細らせ率（抜き画像）としては、基準画像の２５〜３５％とすることが好ましいとした。
【００４１】
即ち、静電潜像担持体１上に形成される、基準画像が実画像である場合の現像剤像の断面の幅をＬ１、基準画像が抜き画像である場合の非トナー付着領域の幅をＬ２、解像度から決定される基準画像の大きさの理論値をＬ０としたとき、
１．３５×Ｌ０≧Ｌ１≧１．２５×Ｌ０
０．７５×Ｌ０≧Ｌ２≧０．６５×Ｌ０
となるように、画像形成プロセス部のプロセス条件を設定する。
【００４２】
ところで、本画像形成装置では、転写器２として非接触あるいは低圧接触の転写手段を用いて、トナー像のエッジ部を転写させないことで、実際に形成されるトナー像よりも転写トナー像の幅を細くするものである。
【００４３】
したがって、特に、最小画素ドットを用いるハイライト部での画像濃度が低下するのではないかといった懸念が考えられる。そこで、チャージャー方式とローラ方式とで２５６階調の画像を形成し、各階調数における画像濃度の比較を行った。
【００４４】
結果を図６に示す。図６より、チャージャー方式ではローラ方式に比べ、トナー像のエッジ部の転写性が悪いにも関わらず、全階調数においてローラ方式で得た画像と同等以上の画像濃度が得られていることがわかる。これより、ハイライト部での画像濃度の低下など、一切問題がないことを確認した。
【００４５】
なお、その理由としては、チャージャー方式では、トナー像のエッジ部は転写されないものの、エッジ部以外の部分ではほぼ１００％が転写され、一方、ローラ方式では、エッジ部、非エッジ部に関わらず、トナー像の転写効率が平均して低下する、或いは、エッジ部よりも非エッジ部の転写効率が低下し、結果的にはチャージャー方式もローラ方式も同程度の転写トナー量となるためではないかと考えられる。
【００４６】
次に、実画像の太り及び抜き画像の細りをさらに抑制するために、スポット径の大きさと共に実画像の太り及び抜き画像の細りの原因となるキャリア拡散についての考察を行った。
【００４７】
図７に、シミュレーションにより求めた静電潜像担持体１の感光体膜厚とキャリア拡散量との関係を示す。これより、キャリア拡散量は、感光体膜厚と比例関係にあり、感光体膜厚が小さい程、キャリア拡散による静電潜像の太りを抑制することができることがわかる。
【００４８】
なお、図８に、図７を求めたシミュレーション方法を示しておく。ＣＧＬ層とＣＴＬ層とからなる感光体表面が所定の電位に一様に帯電されており、そこに、露光幅Ｌで露光が行われると、ＣＧＬ層の露光幅Ｌ部分にキャリア（＋）が発生する（本シミュレーションでは、キャリアは均一に発生するものとした）。発生したキャリアにはそれぞれ、他のキャリアからの電界、及び感光体表面電位（−）からの電界が作用し、
Ｑの電荷から距離Ｒ離れた電界の強さＥは、
Ｅ＝Ｑ／４πε₀ ε_r Ｒ²
ε₀ ：真空中の誘電率
ε_r ：ＣＴＬ層の比誘電率
で表される。また、キャリアの移動速度をμとすると、微小時間Δｔでのキャリア移動距離Δｌは、
Δｌ＝μ・ΔＥ・Δｔ
となる。
【００４９】
このようにして、微小時間ステップΔｔ毎に各キャリアの移動距離を算出し、最終的に一番外側のキャリアが感光体表面に到達した時のｘ方向の移動距離ｌｘがキャリア拡散量となる。
【００５０】
シミュレーションの結果、感光体膜厚が小さい程、キャリア拡散による静電潜像の太りを抑制することができることがわかった。そこで、次に、非接触型のチャージャー方式と通常接触型のローラ方式の転写器を用いて、転写方式の違いによる感光体膜減量の比較を行った。ここでも、チャージャー方式の接触圧は０Ｐａ、ローラ方式の接触圧は３×１０⁴ Ｐａとした。
【００５１】
図９に結果を示す。図９では、非接触方式であるチャージャー方式の膜減量は 0．６７μｍ／１０ｋ枚、接触方式であるローラ方式の膜減量は２．２μｍ／１０ｋ枚となっており、チャージャー方式の方が明らかに膜減量が小さいことがわかる。したがって、静電潜像担持体１のライフ通紙枚数を同じとすれば、チャージャー方式の方が初期の感光体膜厚をより薄く設定できることとなる。
【００５２】
以上図７、図９の結果より、接触圧の大きいローラ方式に比べ、非接触のチャージャー方式の方が、キャリア拡散も抑えられ、目標値よりも太く形成したトナー像を転写で細らせて、目標値に合わせ込むのに有利であることがわかった。
【００５３】
一方、感光体の膜厚としては、耐圧性確保のため、ライフを通じて少なくとも１３μｍ以上確保する必要がある。したがって、感光体の初期の必要膜厚Ｄ（μｍ）としては、感光体のライフを通じての通紙枚数をＭ（枚）とすると、
ローラ方式の場合は、
１３＋２．２×Ｍ／１００００≦Ｄ
チャージャー方式の場合は、
１３＋０．６７×Ｎ／１００００≦Ｄ
となり、チャージャー方式の方が膜厚を低く設定できる。
【００５４】
このような結果より、本画像形成装置に備えられる静電潜像担持体１における感光体の膜厚適正値をＤ１とすると、
１３＋０．６７×Ｍ／１００００≦Ｄ１＜１３＋２．２×Ｍ／１００００
とした。
【００５５】
この範囲とすることで、非接触、或いは低圧接触の転写手段を用いた場合、転写ローラ等の接触転写手段を用いた場合に比べて、感光体の膜減り量が少ないため、感光体膜厚をより薄膜化することができ、キャリア拡散による実画像の太りや、抜き画像の細りを効果的に抑制することができる。
【００５６】
次に、目標値よりも、実画像は太く、抜き画像は細くなるように、静電潜像担持体１上にトナー像を形成するための具体的な方法を説明する。
【００５７】
目標値よりも、実画像は太く、抜き画像は細くなるようにトナー像を形成する方法の１つとして、現像閾値を調整することで可能となる。この方法を、図１０、図１１を用いて以下に説明する。
【００５８】
図１０（ａ)(ｂ）は、光書込み部６における半導体レーザーのレーザーパワーを０．１ｍＷ，レーザースポット径６０μｍの条件で、１２００ｄｐｉのライン画像を露光した時の露光エネルギープロファイル（＝潜像プロファイル）をシミュレーションにより求めた図であり、同図（ａ）はライン画像が１ドットラインの実画像の場合、同図（ｂ）はライン画像が２ドットラインの抜き画像の場合である。１２００ｄｐｉ以上の解像度では、１ドットラインの抜き画像を形成することは非常に難しいため、ここでは、抜き画像に関しては２ドットライン画像を基準画像とした。
【００５９】
同図（ａ)(ｂ）に示すように、１２００ｄｐｉの１ドットラインのライン幅の目標を２１μｍ、２ドットラインのライン幅の目標を４２μｍとすると、現像閾値（現像に必要な露光エネルギー閾値）は実画像で０．１８μＪ／ｃｍ² 、抜き画像で０．２３μＪ／ｃｍ² となる。
【００６０】
なお、本来、１２００ｄｐｉ（画素ピッチ２１μｍ）の１ドットラインのライン幅の目標としては、前述した理論値Ｃ、即ち、√２×２１＝３０μｍが一般的である。しかしながら、本潜像シミュレーションでのライン幅は、露光エネルギープロファイルから求めた露光幅であり、キャリア拡散が生じる前の段階での幅を求めている。そこで、最終的にはキャリア拡散により√２倍程度に静電潜像が広がると仮定し、本潜像シミュレーションでの１ドットラインのライン幅目標を２１μｍとしている。
【００６１】
一方、線幅と共に必要とされる画像濃度としては、ベタ部において１．３以上の画像濃度を呈する必要があることが知られている。そして、この画像濃度と、ベタ部での感光体表面電位（明電位）と現像閾値から決まる現像バイアスとの差である現像電位ΔＶとの間には相互関係があることも知られており、図１２に、画像濃度と現像電位ΔＶとの関係を示す。
【００６２】
図１２より、画像濃度１．３を確保するには、現像電位ΔＶとしては２３０Ｖ以上必要で、より好ましくは、画像濃度１．４以上を確保可能な３００Ｖ以上であることがわかる。
【００６３】
ところが、前述した図１０（ａ)(ｂ）においては、現像閾値はそれぞれ０．１８μＪ／ｃｍ² ，０．２３μＪ／ｃｍ² であるため、中間の０．２μＪ／ｃｍ² に設定するとする。
【００６４】
図１３は、本実施の形態における感光体感度曲線（ＰＩＤＣ）を示した図である。これより、ベタ部（露光エネルギー０．４５μＪ／ｃｍ² ）の表面電位は−１００Ｖ、現像閾値０．２μＪ／ｃｍ² での現像バイアスは−３００Ｖとなり、現像電位ΔＶは、｜（−３００）−（−１００）｜＝２００Ｖとなる。現像電位ΔＶ＝２００Ｖでは、実画像、抜き画像共に目標の大きさにしようとした場合、図１２より、得られる画像濃度が１．２（ΔＶ＝２００Ｖ）となり、ベタ部において十分な画像濃度が確保できないこととなる。
【００６５】
これに対し、本画像形成装置では、１２００ｄｐｉの１ドットラインのライン幅の目標（実画像）を、エッジ残分を含んだ２１μｍより３０％大きい２７μｍ、２ドットラインのライン幅の目標（抜き画像）を、エッジ残分を含んだ４２μｍより３０％小さい２９μｍとしている。したがって、図１１（ａ)(ｂ）に示すように、現像閾値は図１０（ａ)(ｂ）よりも小さく０．１５〜０．１６μＪ／ｃｍ² となる。
【００６６】
図１３より、現像閾値０．１６μＪ／ｃｍ² に相当する現像バイアスは−３５０Ｖとなり、現像電位ΔＶは２５０Ｖとなる。このとき、画像濃度としては、図１２より１．３５となり、十分な画像濃度が確保できる。したがって、画像形成プロセス部におけるプロセス条件として、現像器３による現像バイアスを高くすることで現像電位ΔＶを大きして、目標値よりも実画像は太く、抜き画像は細くなるように、静電潜像担持体１上にトナー像を形成することができる。
【００６７】
また、目標値よりも実画像は太く、抜き画像は細くなるように、静電潜像担持体１上にトナー像を形成するための具体的な方法の別の方法として、プロセス条件である光書込み部６のレーザーパワーを設定する方法もある。図１４（ａ)(ｂ）を用いて以下に説明する。
【００６８】
図１４（ａ)(ｂ）は、光書込み部６における半導体レーザーのレーザーパワーを、レーザースポット径６０μｍの条件で、０．１０ｍＷから０．１３ｍＷに変化させて、１２００ｄｐｉのライン画像を露光した時の潜像シミュレーションの結果である。同図（ａ）はライン画像が１ドットラインの実画像の場合、同図（ｂ）はライン画像が２ドットラインの抜き画像の場合である。ここでも、図１１（ａ)(ｂ）と同じ理由より、１２００ｄｐｉの１ドットラインのライン幅の目標を２１μｍとした。
【００６９】
図１４（ａ)(ｂ）より、現像閾値は実画像及び抜き画像共に０．２μＪ／ｃｍ² としたままで、レーザーパワーを０．１０ｍＷから０．１３ｍＷに大きくすることで、１２００ｄｐｉの１ドットラインのライン幅の目標（実画像）を、エッジ残分を含んだ２１μｍより３０％大きい２７μｍとできることがわかる。また、レーザーパワーが０．１３ｍＷとなったことにより、ベタ部（露光エネルギー０．５８μＪ／ｃｍ² ）の表面電位が−６５Ｖとなる。その結果、現像電位ΔＶも、｜（−３００）−（−６５）｜＝２３５Ｖとなり、十分な画像濃度が確保できることがわかる（図１２参照）。
【００７０】
さらに、プロセス条件として光書込み部６のレーザースポット径を設定することでも、目標値よりも実画像は太く、抜き画像は細くなるように、静電潜像担持体１上にトナー像を形成することができる。即ち、理論値よりもスポット径を大きくする、すなわち、解像度をＲ（ｄｐｉ）、スポット径をＤ（μｍ）としたとき、√２（２５．４×１０００／Ｒ）＜Ｄを満足するように、スポット径を設定すればよい。
【００７１】
その他、感光体感度特性を高くしたり、感光体膜厚を厚くしたり、感光体の初期帯電電位を低くしたりすることでも、目標値よりも実画像は太く、抜き画像は細くなるように、静電潜像担持体１上にトナー像を形成することができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明に係る画像形成方法においては、以上のように、記録材に現像剤像を転写する際、現像剤像のエッジ部が静電潜像担持体上に残るように非接触或いは低圧接触にて転写を行い、静電潜像担持体上に現像剤像を形成する際に、解像度より定まる基準画像の理論値に対応した現像剤像よりも上記エッジ部の残り分を加味した大きな現像剤像を形成する構成である。
【００７３】
本発明に係る画像形成装置においては、以上のように、転写手段は、現像剤像のエッジ部が静電潜像担持体上に残る非接触或いは低圧接触にて転写を行うものであり、かつ、画像形成プロセス部は、静電潜像担持体上に形成される現像剤像が、解像度より定まる基準画像の理論値に対応した現像剤像よりも上記エッジ部の残り分を加味した大きさの現像剤像となるように、プロセス条件が設定されている構成である。
【００７４】
これにより、静電潜像担持体上に形成される現像剤像が大きくなる分、静電潜像の現像電位が大きなって十分な画像濃度が確保され、かつ、現像剤像のエッジ残分にて実画像の太り、及び抜き画像の細りも防止でき、実画像と抜き画像を理論値通りに再現することが可能となる。
【００７５】
その結果、特に、解像度が１２００ｄｐｉ以上である場合、コスト的な限界に達し、露光光のスポット径を絞り込めなくなるので、実画像は理論値よりも太く、抜き画像は理論値よりも細くなり易いが、このような本画像形成方法及び画像形成装置における手法を用いることで、高解像度であっても、露光光のさらなる絞り込みに頼らずとも、またＰＷＭ制御やＰＭ制御を用いない２値制御にて、装置の簡素化、低価格化、処理時間の向上を図ると同時に、十分な画像濃度を確保しつつ実画像と抜き画像を目標通りに再現可能して、高精細な画像を得ることが可能となる。
【００７６】
本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置において、基準画像が解像度６００ｄｐｉを超える１ドット画像、或いは１ドットライン画像の場合、上記の理論値に対応した現像剤像よりも大きく形成される現像剤像は、基準画像の理論値に対応した現像剤像よりも該基準画像の理論値の２５〜３５％大きくする構成が好ましい。
【００７７】
このような手法が必要となるのは、解像度６００ｄｐｉを超える高解像度の場合であって、高解像度で基準画像を形成た場合の現像剤像のエッジ部残率を求めると３０％程度である。したがって、現像剤像の太らせ率を上記範囲とすることで、実画像の場合も抜き画像の場合も、転写プロセスで理論値どおりの基準画像を確実に再現できるという効果を併せて奏する。
【００７８】
本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置において、現像剤像を大きく形成すべく設定される画像形成プロセス部のプロセス条件としては、現像手段の現像バイアス、或いは露光手段の露光強度を設定することで、容易に実現できる。
【００７９】
また、本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置において、上記した転写プロセスを実現可能な転写手段の接触圧としては、非接触であるゼロはもちろんのこと、低圧接触としては、２×１０⁴ Ｐａ以下であることが好ましく、これにより、現像剤像のエッジ部残りを利用した転写プロセスにて、理論値どおりの基準画像を確実に再現できるという効果を併せて奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ)(ｂ）共に、本発明の実施の一形態である画像形成装置における、ライン画像が実画像である場合の転写プロセスを示す説明図である。
【図２】（ａ)(ｂ）共に、上記画像形成装置における、ライン画像が抜き画像である場合の転写プロセスを示す説明図である。
【図３】上記画像形成装置における静電潜像担持体周辺の構成を示す模式図である。
【図４】解像度と転写前後の１ドットラインの線幅変化量との関係を、転写方式別に示すグラフである。
【図５】解像度と転写前後の１ドットラインの線幅変化率との関係を、転写方式別に示すグラフである。
【図６】階調数と画像濃度との関係を転写方式別に示すグラフである。
【図７】感光体膜厚とキャリア拡散との関係を示すグラフである。
【図８】図７のグラフを得るために用いた、潜像形成時のシミュレーション方法を示す説明図である。
【図９】通紙枚数と感光体膜減量との関係を転写方式別に示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、１２００ｄｐｉの１ドットラインの実画像を露光した時の潜像プロファイルを示すもので、（ｂ）は、１２００ｄｐｉの２ドットラインの抜き画像を露光した時の潜像プロファイルを示すものである。
【図１１】（ａ）は、１２００ｄｐｉの１ドットラインの実画像を露光した時の潜像プロファイルを示すもので、（ｂ）は、１２００ｄｐｉの２ドットラインの抜き画像を露光した時の潜像プロファイルを示すものである。
【図１２】現像電位ΔＶと画像濃度との関係を示すグラフである。
【図１３】現像閾値と現像バイアスとの関係を説明するための、ある感度特性を有する感光体における露光エネルギーと感光体表面電位との関係を示すグラフである。
【図１４】（ａ）は、レーザーパワーを変化させて１２００ｄｐｉの１ドットラインの実画像を露光した時の潜像プロファイルを示すもので、（ｂ）は、レーザーパワーを変化させて１２００ｄｐｉの２ドットラインの抜き画像を露光した時の潜像プロファイルを示すものである。
【符号の説明】
１ 静電潜像担持体
２ 転写器
３ 現像器
４ 帯電器
５ クリーニング部
６ 光書込み部（露光手段）

Claims (7)

1. 帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成し、現像バイアスを印加することで該静電潜像に現像剤を付与して現像化した後、該現像剤からなる像を記録材へと転写して画像を得る画像形成方法において、
   記録材に現像剤像を転写する際、現像剤像のエッジ部が静電潜像担持体上に残るように非接触或いは低圧接触にて転写を行い、静電潜像担持体上に現像剤像を形成する際に、解像度より定まる基準画像の理論値に対応した現像剤像よりも、上記エッジ部の残り分を加えた大きな現像剤像を形成することを特徴とする画像形成方法。
2. 帯電された静電潜像担持体表面を露光手段にて露光して静電潜像を形成し、現像手段より現像バイアスを印加することで該静電潜像に現像剤を付与して現像化し、該現像剤からなる像を転写手段にて記録材に転写する画像形成プロセス部を有する画像形成装置において、
   上記転写手段は、現像剤像のエッジ部が静電潜像担持体上に残る非接触或いは低圧接触にて転写を行うものであり、かつ、
   上記画像形成プロセス部は、上記静電潜像担持体上に形成される現像剤像が、解像度より定まる基準画像の理論値に対応した現像剤像よりも上記エッジ部の残り分を加えた大きさの現像剤像となるように、プロセス条件が設定されていることを特徴とする画像形成装置。
3. 基準画像が解像度６００ｄｐｉを超える１ドット画像、或いは１ドットライン画像の場合、上記の理論値に対応した現像剤像よりも大きく形成される現像剤像は、基準画像の理論値に対応した現像剤像よりも該基準画像の理論値の２５〜３５％大きいことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 上記プロセス条件が、現像手段の現像バイアスであることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 上記プロセス条件が、露光手段の露光強度であることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
6. 上記転写手段における接触圧は、２×１０⁴ Ｐａ以下であることを特徴とする請求項２ないし５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 解像度が１２００ｄｐｉ以上であることを特徴とする請求項２ないし６の何れか１項に記載の画像形成装置。

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