JP3959817B2

JP3959817B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3959817B2
Application number: JP00158898A
Authority: JP
Inventors: 和彦新井; 清孝石川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2018-01-07
Also published as: JPH11198451A; US6133927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写し、中間転写体上に転写されたトナー像を、記録紙上に転写定着する方式を採用したプリンタ及び複写機等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、文字や絵等を表わす画像情報によって変調されたレーザビーム等の光ビームを感光体上に照射することにより感光体上に静電潜像を形成する、いわゆるデジタル電子写真方式の画像形成装置が、プリンタや複写機に広く採用されている。
【０００３】
このようなデジタル画像形成装置において、白と黒の２値画像を形成するときのみならず中間調（ハーフトーン）を持った画像を形成する場合も光ビームを高速でオンオフ変調し、いわゆる網点構造や万線構造によって階調が表現された静電潜像を形成することにより、中間調を表現する方式が従来から知られている。この網点構造や万線構造等のことをハーフトーンスクリーンといい、網点や万線等の面積の大小により、画像の濃淡の表現、すなわち階調表現が行われる。この方法はアルゴリズムも比較的簡易であり、また低コストで実現できるため、ディジタル電子写真方式のプリンタや複写機に広く採用されている。
【０００４】
一方、感光体上の静電潜像を乾式トナーでトナー像として現像した後、静電的にそのトナー像を記録紙に転写し、定着する画像形成技術においては、転写部において粉体トナーの飛散を生じ、中間調再現スクリーン（ハーフトーンスクリーン）構造（網点構造や万線構造）の再現性に劣り、ざらついた画像となる、という問題がある。
【０００５】
この問題を解決するために、特公昭４６−４１６７９号公報には、感光体に形成したトナー像を中間転写体に粘着転写し、次いで、中間転写体から記録紙にトナーを溶融熱転写する方法が開示されている。この方法は、記録紙へのトナー像の転写を非静電的に行うので、上記のような転写工程での画像品質の劣化が生じ難くなっている。
【０００６】
また、特開平２−１０８０７２号公報には、中間転写体に各々色の異なる複数のトナー像を静電的に重ねて転写して多色の多重トナー像を形成し、さらに中間転写体上で多色の多重トナー像を溶融した後、その溶融した多重トナー像を記録媒体に転写してカラーコピーを得るようにした転写定着方式が開示されている。この転写定着方式によっても、記録媒体へのトナー像の転写を非静電的に行うので、前述したような、画像品質の劣化が生じ難くなる。
【０００７】
この転写定着方式を用いた画像形成装置として、ＵＳＰ２，９９０，２７８号公報、特開平５−１９６４２号公報、特開平５−２４９７９８号公報には、中間転写体から記録媒体へのトナー像の移行が完全に行われるようにするために、中間転写体と記録媒体とを密着加熱及び加圧した後トナー間の凝集力がトナーと体との接着力より大きくなるまで冷却した後、記録媒体を中間転写体から剥離する技術が開示されている。この技術によると、トナーの転写効率が高く色バランスが良好で高光沢度、かつトナーの透明性に優れた高画質の画像を得ることができる。このため、この利点を有効に利用するための技術として、特に中間転写体の最上層の構成に関して研究が行われており、トナーの記録紙への転写性の良さからシリコーン系ゴムがコーティング材として一般的に使用されている。
【０００８】
ところで、感光体表面には、画像を形成するトナー像以外に、孤立した多数のカブリトナーと呼ばれるトナーが存在する。シリコーン系ゴムは、その弾性及び粘着性のためにこの感光体上のカブリトナーもほとんど中間転写体表面に転写してしまう。従来のように中間転写体を介さずに感光体表面のトナー像を直接記録紙に転写する場合は、静電気力を利用してカブリトナーが転写されないように選択転写を行っているため、カブリトナーが記録紙へ転写されても認識できないレベルである。しかしながら、上記のようにシリコーン系ゴムをコーティングした中間転写体を用いると、カブリトナーの殆どが記録媒体上に転写定着されてしまい、画像品質が低下してしまう、という問題がある。
【０００９】
また、シリコーン系ゴムはそのレベリング性の良さから、中間転写体表面にコーティングすると非常に平滑な面となる。そのために感光体等の非常に平滑な表面との摩擦係数が高くなる。従来カラー画像を複写、プリントする場合は、３色以上のトナー像を重ね合わせて、色を出している。その場合各色のレジストレーション、即ち位置のズレは、画像品質に重要な影響を持つ。中間転写体表面が平滑であると、感光体との摩擦係数が高くなり、中間転写体を駆動する駆動ロールと中間転写体裏面の間でスリップが生じてしまう。また、駆動ロールと中間転写体裏面との摩擦係数を高くして駆動力を上げていくと、中間転写体は駆動ロールから受ける力の方向と感光体から受ける力の方向が一致している場合は良いが、通常は機械精度の問題もあり、それらの方向は厳密には一致しておらず、互いの引っ張り合いから中間転写体が波打ったりして平面を保てなくなる。その結果、感光体表面のトナー画像を忠実に転写できず画像欠陥を発生させてしまう、という問題がある。
【００１０】
通常、ゴムの摩擦係数を低下させるには、その表面を粗面化する方法が用いられる。粗面化する方法の１つはスプレーコーティングにおいて、スプレー中のシリコーン系ゴムが霧化し難い条件、例えば温度、湿度、及びスプレーガンとの距離等のコーティング条件、及び、シリコーン系ゴムの粘度等を変化させて粗面化するものである。しかし、この方法では、細かなうねりは出てもそのうねりの表面は平滑なままなので、摩擦係数を大きく低下させることは困難である。
【００１１】
また、砂やスティールの粒子を当てるブラスト処理によって粗面化する方法は、ゴム表面に凹部を作るように全体的に粗くするものであり、摩擦係数は僅かしか低下しないので、カブリトナーの転写率も低下させることはできない。しかも画像のグロスが大きく低下してしまうばかりでなく、また均一に粗くすることが困難であるためムラとなり、画像品質が大きく劣化してしまう。
【００１２】
上記のような欠点に鑑み、本発明者らは、特願平８−２９６８３７号及び特願平９−１８１５９６号に記載したように、シリコーン系ゴムのような表面を持つ中間転写体を用いて感光体からのトナー画像を記録体へ転写定着する画像形成装置において、画像グロスはカラー画像に望ましい低くない値を取り、感光体との摩擦係数を下げて中間転写体駆動走行制御を容易にし、かつカブリトナーの転写率を低減して画質の劣化を防止できる中間転写体、及びその中間転写体を用いた画像形成装置として、中間転写体表面に凸部を設けたことを特徴とする中間転写体及び中間転写体を用いた画像形成装置を提案した。具体的には、シリコーン系ゴム等の表層に対して、上面から見て点や線等の形をした凸部を略均一間隔に配置した表面構造をした中間転写体に関するものである。
【００１３】
しかしながら、前述したような、凸部を略均一間隔に配置した中間転写体を用いて記録媒体へ転写定着して画像形成した場合、ハーフトーンスクリーン構造と凸部の配置に起因したモアレ縞が発生し、画質劣化を生じるという問題が顕在化した。なお、モアレ縞とは規則正しく分布した網点、または線が重なり合ったときに生じる斑紋のことである。
【００１４】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、網点構造や万線構造等のハーフトーンスクリーン構造を用いて画像の階調（濃淡）を表現するようにし、かつ、多数の凸部が略均一に分布するように配置した中間転写体を用いて記録媒体へ画像を転写定着する画像形成装置において、ハーフトーンスクリーン構造と凸部の配置とに起因して発生するモアレ縞による画質劣化を低減することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、点または線の面積の大きさにより画像の階調を表現する中間調再現スクリーンを用いて像担持体上に各々異なる色のトナーによってトナー像を形成する複数のトナー像形成手段と、前記像担持体上のトナー像を中間転写体上に転写し、該中間転写体上の転写像を記録媒体との間に挟持し、少なくとも加熱することにより記録媒体への転写及び定着を行う中間体転写定着手段と、を備えた画像形成装置において、前記中間転写体の表面が、平滑部に対して略均一に分布するように形成された多数の凸部を有し、該凸部と前記中間調再現スクリーンを用いて形成された各色のトナー画像とにより発生するそれぞれのモアレ縞のうち、該凸部と最も明度の低い色のトナーによるトナー像とにより発生するモアレ縞の間隔が、０．５ｍｍ以下となるように、該凸部の間隔、中間調再現スクリーンの間隔、及び前記中間調再現スクリーンのスクリーン角度の少なくとも一つを調整したことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２の発明は、点または線の面積の大きさにより画像の階調を表現する中間調再現スクリーンを用いて像担持体上に各々異なる色のトナーによってトナー像を形成する複数のトナー像形成手段と、前記像担持体上のトナー像を中間転写体上に転写し、該中間転写体上の転写像を記録媒体との間に挟持し、少なくとも加熱することにより記録媒体への転写及び定着を行う中間体転写定着手段と、を備えた画像形成装置において、前記中間転写体の表面が、平滑部に対して略均一に分布するように形成された多数の凸部を有し、該凸部と前記中間調再現スクリーンを用いて形成された各色のトナー画像とにより発生するそれぞれのモアレ縞のうち、該凸部と最も明度の低い色のトナーによるトナー像とにより発生するモアレ縞の間隔が、０．５ｍｍ以下となり、かつ、該凸部と最も明度の高い色のトナーによるトナー像とにより発生するモアレ縞の間隔が、該凸部と他の色のトナーによるトナー像とにより発生するモアレ縞の間隔に対して最も短くなることがないように、該凸部の間隔、中間調再現スクリーンの間隔、及び前記中間調再現スクリーンのスクリーン角度の少なくとも一つを調整したことを特徴とする。
【００１７】
そして、請求項３の発明は、点または線の面積の大きさにより画像の階調を表現する中間調再現スクリーンを用いて像担持体上にトナー像を形成する複数のトナー像形成手段と、前記像担持体上のトナー像を中間転写体上に転写し、該中間転写体上の転写像を記録媒体との間で挟持し、少なくとも加熱することにより記録媒体への転写及び定着を行う中間体転写定着手段と、を備えた画像形成装置において、前記中間転写体の表面が、平滑部に対して略均一に分布するように形成された多数の凸部を有し、該凸部と前記中間調再現スクリーンを用いて形成されたトナー画像とにより発生するモアレ縞の間隔が０．５ｍｍ以下となるように、該凸部の間隔、中間調再現スクリーンの間隔、及び前記中間調再現スクリーンのスクリーン角度の少なくとも一つを調整したことを特徴とする。
【００１８】
本発明者等は、実験によって、明度が最も低いトナーを用いたときのモアレ縞の視認性が最も高く、明度が最も高いトナーを用いたときのモアレ縞の視認性が最も低く、また、いずれの色を用いても、モアレ縞間隔を短くする方がモアレ縞の視認性が低くなる、という知見を実験により見出した。また、発明者等の実験により、いずれの色のトナーにおいても、モアレ縞間隔が０．５ｍｍからモアレ縞の間隔が短くなると急激にモアレ縞の視認性が低くなり、画質劣化が小さくなることを見出した。
【００１９】
請求項１の発明は上記知見に基づいてなされたものであり、最も明度の低い色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が、０．５ｍｍ以下となるように、凸部の間隔、中間調再現スクリーンの間隔、及び中間調再現スクリーンのスクリーン角度の少なくとも一つを調整することにより、画質劣化を抑制するものである。すなわち、最も明度の低い色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が、０．５ｍｍ以下（５０線／インチ以上）となるように、凸部の間隔、中間調再現スクリーンの間隔、及び中間調再現スクリーンのスクリーン角度の少なくとも一つを調整することにより、画質劣化を抑制するものである。
【００２０】
また、請求項２の発明は、最も明度の低い色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が、０．５ｍｍ以下となり、かつ、最も明度の高い色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が、最も明度の高い色以外の他の色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔と比較して、最も短くなることがないように、凸部の間隔、中間調再現スクリーンの間隔、及び中間調再現スクリーンのスクリーン角度の少なくとも一つを調整することにより、画質劣化を抑制するものである。すなわち、最も明度の低い色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が、０．５ｍｍ以下（５０線／インチ以上）となり、かつ、最も明度の高い色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が、最も明度の高い色以外の他の色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔より長くなるか、または等しくなるようにすることにより画質劣化を抑制するものである。
【００２１】
また、請求項３の発明は上記知見によりなされたもので、モアレ縞の間隔が０．５ｍｍ以下（５０線／インチ以上）となるように、中間転写体表面の凸部の間隔、中間調再現スクリーンの間隔、及び中間調再現スクリーンのスクリーン角度の少なくとも１つを調整することにより、画質劣化を抑制するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１に示すように、本実施の形態のカラー画像形成装置は、表面に凹凸構造を備えたベルト状の中間転写体５０を備えている。中間転写体５０は、図８に示すように、ベース層５０Ａと表面層５０Ｂとの２層によって構成されている。従来、中間転写体の基材であるベース層５０Ａとしては、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリーレンスルフィド（ＰＡＳ）、ポリイミドアミド、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、熱可塑ポリイミド等があるが、耐熱性及び機械強度の要求からポリイミドが多く用いられている。本実施の形態ではベース層５０Ａとして、カーボンブラックを添加した厚さ８０μｍのポリイミドフィルムを用い、トナー像を感光体から中間転写体に静電的に画像の乱れなく転写するために、カーボンブラックの添加量を変化させて体積抵抗率を１０⁸Ωｃｍ〜１０¹¹Ωｃｍに調整してポリイミド部とした。
【００２３】
また、表面層５０Ｂは、トナー像を感光体から中間転写体に静電的に画像乱れなく転写するために、体積抵抗率を１０¹²Ωｃｍ〜１０¹⁵Ωｃｍとし、また中間転写体から紙への同時転写定着を行うときに、トナー像を挟み中間転写体と記録媒体である記録紙の密着を良くし、トナーの離型性、耐熱性を良好にするためにゴム硬度４０度、厚さ５０μｍのシリコーン系ゴムをベース層５０Ａの表面にコートし、後述する方法で型押して平滑部５２に対して多数の凸部５１が均一に分布するように形成してシリコーンゴム部とした。
【００２４】
ベルト状の中間転写体５０は、ローラ５−１、５−２、及び発熱体である熱源を収納した加熱ロール２により支持されて矢印Ａ方向に回転される。加熱ロール２には、加熱ロール２との間に中間転写体５０を挟持するように加圧ロール３が対向して配置されている。加熱ロール２と加圧ロール３は、逆の配置とすることもでき、また、加圧ロール３を内部に熱源を持つ加熱ロールで構成してもよい。中間転写体５０の周辺には４つの像担持体としての感光体ドラム１−１、１−２、１−３、１−４が順に配置され、各々帯電器１０−１、１０−２、１０−３、１０−４により一様に帯電された後、光ビームパルス幅変調回路３０（ＰＷＭ回路）によって画像濃度信号に応じてオンオフ変調された光ビームを走査する光ビーム走査装置２０により走査露光され、中間調再現スクリーン（ハーフトーンスクリーン）構造をもった静電潜像が形成される。各感光体ドラム上の静電潜像は、各々ブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）色のトナーが収納された現像器１１、１２、１３、１４により現像され、網点や万線によって形成されたハーフトーンスクリーン構造を持った、いわゆるデジタル画像である各色トナー像が各感光体ドラム上に形成される。この各色トナー像は、順次、転写器５０−１、５０−２、５０−３、５０−４により、中間転写体５０へ転写され、中間転写体５０上に複数色のトナー像が重ねて形成される。
【００２５】
加圧ロール３は、トレイ６から給紙された記録紙Ｐを加熱ロール２の外周面に位置する中間転写体５０に圧接する。その後、中間転写体５０の複数色のトナー像を保持した部分と記録紙Ｐとが、タイミングを合わせて加熱ロール２及び加圧ロール３の間を移動し、加熱領域で加圧加熱される。溶融温度以上に加熱されたトナーは軟化、溶融し、記録紙Ｐに浸透し、その後固化することで転写定着が行われる。
【００２６】
加熱領域通過直後には、記録紙Ｐに接する加熱領域出口冷却装置７が設けられている。加熱領域出口冷却装置７は、加熱領域通過直後のトナー温度を低下させる目的で設けたものであり、記録紙側だけでなく中間転写体側から加熱領域通過直後の部分を冷却するようにしても同じ効果が得られる。また、両側から加熱領域通過直後の部分を冷却するようにしても同様の効果が得られる。このように冷却することによって、トナーの凝集力を増大させて剥離時にトナーが転写材にオフセットすることを防止することができる。
【００２７】
また、加熱領域出口冷却装置７配置部の下流側には、冷却ファン等で構成され、かつ加熱加圧領域から一体となって搬送された中間転写体５０及び記録紙Ｐを冷却する冷却装置４が配置されている。この冷却装置４の冷却によりトナーは凝集固化し、トナーと記録紙Ｐのとの間に強い接着力が生じる。冷却装置４により冷却された中間転写体５０及び記録紙Ｐは排紙トレイ方向に搬送され、曲率半径の小さなロール５−２において記録紙Ｐが記録紙Ｐ自体の腰の強さによって中間転写体５０からトナーと共に分離され、カラー画像が形成される。記録紙Ｐに転写定着されたトナー像の表面は中間転写体５０の表面にならった凹凸構造となる。
【００２８】
上記感光体ドラム１−１、１−２、１−３、１−４の表面に設けられた感光体としては、各種無機感光体（Ｓｅ、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、Ｃｄｓ等）の他に、各種有機感光体を用いることができる。
【００２９】
カラートナーはイエロー、マゼンタ、シアン等の色素を含有した熱可塑性のバインダで構成され、公知の材料を用いることができる。また、各色の記録紙上のトナー量は、その色素の含有量により約０．４ｍｇ／ｃｍ²〜０．７ｍｇ／ｃｍ²になるように露光条件または現像条件が設定される。本実施の形態では、各色トナー量は、０．６５ｍｇ／ｃｍ²に設定した。
【００３０】
加熱ロール及び加圧ロールとしては、金属ロール、または、金属ロール上にシリコーンゴム等の耐熱弾性層を有したものを用いることができる。加熱ロールの内部には熱源が収納され、その加熱温度は、加熱領域でのトナー温度がトナー溶融温度以上となるように設定、制御される。また、加熱領域では、加熱領域での中間転写体５０、トナー像、及び記録紙Ｐが充分に密着し部分的な浮きが発生せず、かつ記録紙Ｐにしわやずれが発生しないように加圧力であるニップ圧力が設定される。このニップ圧力は、今回用いたトナーでは、１×１０⁵Ｐａ〜１×１０⁶ Ｐａの範囲が適当であった。本実施の形態では加熱ロール及び加圧ロールとして、アルミニウムの中空ロール上に硬度５５度のシリコーンゴムを厚さ３ｍｍに積層したものを用い、加熱ロール内部の熱源としてはハロゲンランプを使用した。なお、ニップ圧力は５．５×１０⁵Ｐａに設定した。
【００３１】
光ビーム走査装置２０は、図２に示すように、光ビームパルス幅変調回路３０によりオンオフ制御される半導体レーザ２１を備えている。半導体レーザ２１からは、オンオフ制御によってオンオフ変調されたレーザビームが射出され、そのレーザビームはコリメータレンズ２２によりコリメートされ、矢印方向に回転するポリゴンミーラ２３により繰り返し反射偏向され、さらに、感光体ドラム１上でのスポット径を調整すると共に感光体ドラム１上でスポットを等速度で移動させるためのｆθレンズ２４を介し、画像情報を担持した光ビーム２５として、感光体ドラム１上を、主走査方向（図２の上下方向）に繰り返し走査される。光ビーム２５による各走査の開始時点は、走査開始信号生成用光センサ２６によりセンスされ、各走査の開始を表すＳＯＳ（ＳｔａｒｔＯｆＳｃａｎ）信号として光ビームパルス幅変調回路３０内部に取り込まれる。
【００３２】
上記光ビームパルス幅変調回路３０は、図３に示すように、繰り返し周波数が異なる２種類の三角波を発生する三角波発振器３１、中間調画像と文字画像とを判別するための判別信号に応じていずれかの三角波を選択する選択回路３３、及びディジタル画像信号をアナログが画像信号に変換するＤ／Ａ変換器３４を備えている。選択回路３３及びＤ／Ａ変換器３４は、アナログ画像信号のレベルと三角波のレベルとを比較し、アナログ画像信号のレベルに応じたパルス幅の２値信号を出力する比較器３２に接続されている。
【００３３】
次に、光ビームパルス幅変調回路３０によって万線構造のハーフトーンスクリーンを生成する場合について説明する。三角波発振器３１は、図３に示すような相互に繰り返し周波数が異なる２種類の三角波を発生し、選択回路３３に入力する。選択回路３３は、中間調画像と文字画像（２値画像）とを判別する判別信号に基づいて、中間調画像の場合は繰り返し周波数の低い三角波を選択し、文字画像の場合は繰り返し周波数の高い三角波を選択する。選択された三角波は、比較回路３２の一方の入力端に入力される。
【００３４】
一方、カラー画像形成装置の原稿読取り部４０（図１）において原稿の画像読み取りにより得られた画像信号（ディジタル信号）はＤ／Ａ変換器３４に入力されてアナログ信号に変換され、比較回路３２の他方の入力端に入力される。比較回路３２では、アナログ画像信号のレベルと三角波のレベルとを比較し、アナログ画像信号のレベルが三角波のレベルより大きいときにハイレベルになる信号、すなわちアナログ画像信号のレベルが大きくなる程パルス幅が広くなる２値信号が出力される。この２値信号は、図２に示す半導体レーザ２１に入力され、半導体レーザ２１から入力された２値信号に応じてオンオフを繰り返すレーザビームが射出される。この方式では、三角波の１周期が主走査方向の万線構造の間隔に相当する。三角波の１周期の時間を変えることにより、万線構造の間隔を変えることができる。具体的には、三角波の立ち上がり、立ち下がりタイミングを決める高周波数クロックのカウント数を変えることにより実現される。
【００３５】
図４及び図５は、万線構造のスクリーン角度の調整を説明したものである。なお、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように画像信号としては、８ビットで２５６階調を表す画像濃度信号の濃度値１２８の信号を用いた。図４（ｂ）に示したように、主走査の開始を表わすＳＯＳ信号の立ち下がりと三角波の立ち上がりタイミングを各主走査ともに同一にすると、図４（ｃ）に示すように出力画像として多数の縦線からなる万線構造が形成される。一方、図５（ｂ）に示したように、主走査の開始を表わすＳＯＳ信号の立ち下がりタイミングと三角波の立ち上がりタイミングとを各主走査毎にずらすと、図５（ｃ）に示すように出力画像として多数の斜め線からなる万線構造が形成される。水平線（主走査線）と万線との成す角度（図５（ｃ）のθ）で表されるスクリーン角度は、ＳＯＳ信号の立ち下がりタイミングに対する各三角波の立ち上がりタイミングを変更することにより変更することができる。以上のようにして万線構造のハーフトーンスクリーンが生成される。
【００３６】
次に、網点構造のハーフトーンスクソーンを生成する場合について説明する。原稿読取り部４０において原稿の画像読み取りにより得られた画像信号は、光ビームパルス幅変調回路３０に入力される前に網点化フィルタ処理が行われる。図６及び図７は、網点化フィルタ処理における画像濃度信号、網点化フィルタ、網点化処理結果、及び出力画像を示したものである。図６では、（ａ）に示すように画像濃度信号として濃度値１２８の信号を使用し、網点化フィルタとしては、（ｂ）に示すように与えられた濃度値（図６（ｂ）の１５、３１、４７、６３、・・・２５５）より小さい濃度値を０に、与えられた濃度値より大きい濃度値を２５５に変換するフィルタを用いた。また、図７では、（ａ）に示すように画像濃度信号として濃度値６４の信号を使用し、網点化フィルタとしては、（ｂ）に示すように与えられた濃度値（図７（ｂ）の１５、３１、４７、６３、・・・２５５）より小さい濃度値を０に、与えられた濃度値より大きい濃度値を２５５に変換するフィルタを用いた。
【００３７】
原稿読取り部４０において原稿の画像読み取りにより得られた画像信号は、網点化フィルタの各濃度値と大小比較され図６（ｃ）または図７（ｃ）に示すように２値化され、０と２５５の濃度値のみに変換される。その後、光ビームパルス幅変調回路３０のＤ／Ａ変換器３４、比較回路３２を経て半導体レーザ２１へ出力され、図６（ｄ）または図７（ｄ）に示すように網点構造のハーフトーンスクリーンが生成される。網点の間隔、及び水平線（主走査線）と網点の各々を連結した線とのなす角度（図７（ｄ）のθ）で表されるスクリーン角度の調整は、網点化フィルタの各数値（濃度値）を変更することにより実現することができる。
【００３８】
次に、平滑な表面の平滑部５２に対して多数の凸部５１を均一に設けたベルト状中間転写体５０の表面構造について述べる。図８は実験に用いたベルト状中間転写体５０の断面図、図９は平面図であり、一定間隔で直線状に配列した多数の凸部５１からなる凸部列を上記と同じ一定間隔で配列することにより、多数の凸部５１をマトリックス状に配列し、平滑部５２に対して多数の凸部が略均一に分布した構造となっている。なお、凸部の配列は、多数の凸部の分布が均一であればマトリックス状に配置しなくてもよく、例えば、マトリックス状の配置のマトリックスの列を凸部間の距離の１／２だけずらして千鳥状に配置してもよく、また多数の凸部がランダムに点在するようにしてもよい。
【００３９】
ここで、中間転写体の上記表面構造は、型押しによって形成することができるので、この型押しの型の作成方法について説明する。本来は金属を加工して、平滑な面に凸部を形成するための微小な凹部を形成するのが一般的であるが、本発明では、例えば、１，２００ｄｐｉ等の高解像度の電子写真プリンタによるトナー画像を利用して型押しの型を作成した。すなわち、図１０に示すように、中間転写体の平滑部に対応する位置にトナー画像５４が形成され、中間転写体の凸部に対応する位置に画像が形成されない、すなわちトナーが付着しないようにして、結果的にトナー画像５４の間に凸部を形成するための凹部５５が形成されるような画像を記録紙Ｐに印字し、その記録紙を型押しの押し型として用いた。このとき、凹部５５の間隔、凹部５５の深さ、凹部５５の径は、重ねるトナー層の数、解像度（線数／ｉｎｃｈ（インチ））、トナー画像の面積率を変化することによって目的とする値に調整する。例えば、１色のトナーからなる一層のトナー層を用い、解像度を１５０線／インチ、トナー画像の面積率を９０％にした画像を記録紙に記録して作成した用紙型を用いて中間転写体表面に凸部を形成すると、中間転写体表面の凸部の高さは、およそ４μｍ、間隔は０．１７ｍｍ、凸部の面積率を１０％にすることができる。凸部の間隔及びスクリーン角度の調整は、高解像度の電子写真プリンタによる印字パターンを変更することにより実現できる。また、スクリーン角度の調整は、中間転写体に対する記録紙を重ねる角度を変更することによっても実現できる。
【００４０】
このように中間転写体表面に、多数の凸部が略均一に分布するように形成することにより、感光体と中間転写体ベルトとの接触面積が低下し、感光体との摩擦係数を下げて中間転写体駆動走行制御を容易にし、かつカブリトナーの転写率を低減して画質の劣化を防止できる。また、平滑部を有するので著しい画像グロスの低下は生じない。
【００４１】
次に、前述したハーフトーンスクリーン構造を用いてトナー像を形成し、多数の凸部が略均一に分布した中間転写体を用いて、記録紙に転写定着したときのモアレ縞の発生について説明する。なお、モアレ縞とは規則正しく分布した点、または線が重なり合ったときに生じる斑紋のことである。
【００４２】
図１１は、（ｂ）に示すように、１５８線／インチ（０．１６ｍｍ間隔）、スクリーン角度７１．６度の万線スクリーンにて潜像を形成した後、現像によりトナー像を形成し、（ａ）に示すように、１５０線／インチ（０．１７ｍｍ間隔）、スクリーン角度０度で配置された多数の凸部を備えた中間転写体を用いてトナー像を記録紙に転写定着したときのモアレ縞の発生を説明したものである。図１１（ｃ）に示した定着トナー像に、５０線／インチ（０．５０ｍｍ）の中間転写体の凸部による影状の横縞が発生し、画質劣化することが理解できる。
【００４３】
表１は、中間転写体の表面構造として、凸部のスクリーン角度を０度に固定し、凸部の間隔を０．１７ｍｍ（１５０線／インチ）及び０．１３ｍｍ（２００線／インチ）の各々に変更し、ハーフトーンスクリーンの間隔及びスクリーン角度を変化させたときのモアレ縞の間隔を示したものである。これより、中間転写体表面の凸部構造やハーフトーンスクリーン構造を調整することによりモアレ縞の間隔が変化することが理解できる。
【００４４】
【表１】

次の表２は、表１の各条件での視認性の相違を示したものである。なお、トナーは、富士ゼロックス社製プリンタＡｃｏｌｏｒ９３５（商品名）に使用されるブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）各色のトナーを用い、用紙は、白色の富士ゼロックス製Ｊコート紙（商品名）を用いた。視認性の判断は、男性１０名、女性１０名の合計２０名による３段階の官能評価によるものであり、モアレ縞が気にならない場合を３点、気になるが我慢できる場合を２点、我慢できない場合を１点としたものである。表２には各評価点の人数及び平均点をトナー色毎に記したものである。
【００４５】
表２から、モアレ縞の間隔やトナーの色により、モアレ縞の視認される程度が変化していることが理解できる。
【００４６】
【表２】

図１２は、表１のモアレ縞間隔（線数／インチ）と表２の視認性の平均点との関係を示したグラフである。図１２より、いずれのモアレ縞間隔でも、ブラックトナーを用いたときのモアレ縞の視認性が最も高く、このため画質劣化が大きく、一方、イエロートナーを用いたときのモアレ縞の視認性が最も低く、このため画質劣化が小さいことが理解できる。また、いずれの色を用いても、モアレ縞間隔を短くする方がモアレ縞の視認性が低く、このため画質劣化が小さいことが理解できる。
【００４７】
上記のことより、ブラック色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が、他の色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔と比較して、最も長いことが画質劣化を大きくする。言い換えれば、最も明度の低い色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が、他の色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔と比較して、最も長くなることがないようにすることにより、画質劣化を抑制できることが理解できる。すなわち、最も明度の低い色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が、最も明度の低い色以外の色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔より短くなるか、または等しくなるようにすることにより画質劣化を抑制することができる。
【００４８】
また、モアレ縞間隔が同じ場合、イエロートナーを用いたときのモアレ縞の視認性が最も低いので、イエロー色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が最も短くなると、画質劣化が大きくなる。言い換えれば、最も明度の高い色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が、最も明度の高い色以外の他の色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔と比較して、最も短くなることがないようにすることにより、画質劣化を抑制できることが理解できる。すなわち、最も明度の高い色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が、最も明度の高い色以外の他の色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔より長くなるか、または等しくなるようにすることにより画質劣化を抑制することができる。
【００４９】
なお、最も明度の低い色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が第１の値、最も明度の高い色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が第１の値より大きい第２の値、明度が中間の色のトナー像と中間転写体の凸部とにより発生するモアレ縞の間隔が第１の値と第２の値との間の値を採るようにすれば、より好ましい。
【００５０】
これらのモアレ縞の間隔は、中間転写体表面の凸部構造やハーフトーンスクリーン構造を調整することにより、調整することができる。
【００５１】
また、図１２に示したように、いずれの色のトナーにおいても、モアレ縞間隔０．５ｍｍあたりからモアレ縞の間隔が短くなると急激に視認性が低くなり、画質劣化が小さいことが理解できる。すなわち、０．５ｍｍ以下（５０線／インチ以上）となるように、中間転写体表面の凸部構造やハーフトーンスクリーン構造を調整することにより、画質劣化を抑制することができる。
【００５２】
以上の実施の形態では、中間転写体表面の凸部構造として円形の点形状のものを用いたが、周知のごとく、モアレ縞は分布が略均一になるように配置されたもの同士の間で生じるので、中間転写体の凸部構造としては円形に限定されるものではなく、４角形状や線形状でも本発明に適用することができる。また、上記では、ベルト状の中間転写体を用いた例について説明したが、ドラム状の中間転写体を用いるようにしてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１〜３の発明によれば、中間転写体表面に、多数の凸部が略均一に分布するように形成することにより、感光体と中間転写体ベルトとの接触面積が低下し、感光体との摩擦係数を下げて中間転写体駆動走行制御を容易にし、かつカブリトナーの転写率を低減して画質の劣化を防止でき、また、平滑部を有するので著しい画像グロスの低下は生じない。また、網点構造や万線構造等のハーフトーンスクリーン構造を用いて画像の階調を表現するようにし、かつ、多数の凸部が略均一分布するように配置した中間転写体を用いて記録媒体へ画像を転写定着する画像形成装置において、ハーフトーンスクリーン構造と多数の凸部の配置とに起因し発生するモアレ縞による画質劣化を低減することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】中間転写体を用いた画像形成装置の概略図である。
【図２】光ビーム走査装置を示す概略図である。
【図３】光ビームパルス幅変調回路を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は画像濃度信号を示す概念図、（ｂ）はＳＯＳ信号と三角波を示す波形図、（ｃ）はスクリーン角度が０度のときの万線スクリーンを示す説明図である。
【図５】（ａ）は画像濃度信号を示す概念図、（ｂ）はＳＯＳ信号と三角波を示す波形図、（ｃ）はスクリーン角度がθ度のときの万線スクリーンを示す説明図である。
【図６】（ａ）は画像濃度信号を示す概念図、（ｂ）は網点化フィルタを示す概念図、（ｃ）は網点処理結果を示す概念図、（ｄ）はスクリーン角度が０度のときの網点スクリーンを示す説明図である。
【図７】（ａ）は画像濃度信号を示す概念図、（ｂ）は網点化フィルタを示す概念図、（ｃ）は網点処理結果を示す概念図、（ｄ）はスクリーン角度がθ度のときの網点スクリーンを示す説明図である。
【図８】ベルト状中間転写体の断面図である。
【図９】ベルト状中間転写体の部分平面図である。
【図１０】中間転写体の表面に凸部を形成するための押し型の断面図である。
【図１１】（ａ）は中間転写体の表面を示す概念図、（ｂ）はハーフトーンスクリーン構造を示す概念図、（ｃ）は記録紙上の定着画像を概念図である。
【図１２】モアレ間隔と評価点との関係を示す線図である。
【符号の説明】
２加熱ロール
３加圧ロール
５０中間転写体

Claims

点または線の面積の大きさにより画像の階調を表現する中間調再現スクリーンを用いて像担持体上に各々異なる色のトナーによってトナー像を形成する複数のトナー像形成手段と、
前記像担持体上のトナー像を中間転写体上に転写し、該中間転写体上の転写像を記録媒体との間に挟持し、少なくとも加熱することにより記録媒体への転写及び定着を行う中間体転写定着手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記中間転写体の表面が、平滑部に対して略均一に分布するように形成された多数の凸部を有し、該凸部と前記中間調再現スクリーンを用いて形成された各色のトナー画像とにより発生するそれぞれのモアレ縞のうち、該凸部と最も明度の低い色のトナーによるトナー像とにより発生するモアレ縞の間隔が、０．５ｍｍ以下となるように、該凸部の間隔、中間調再現スクリーンの間隔、及び前記中間調再現スクリーンのスクリーン角度の少なくとも一つを調整したことを特徴とする画像形成装置。
点または線の面積の大きさにより画像の階調を表現する中間調再現スクリーンを用いて像担持体上に各々異なる色のトナーによってトナー像を形成する複数のトナー像形成手段と、
前記像担持体上のトナー像を中間転写体上に転写し、該中間転写体上の転写像を記録媒体との間に挟持し、少なくとも加熱することにより記録媒体への転写及び定着を行う中間体転写定着手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記中間転写体の表面が、平滑部に対して略均一に分布するように形成された多数の凸部を有し、該凸部と前記中間調再現スクリーンを用いて形成された各色のトナー画像とにより発生するそれぞれのモアレ縞のうち、該凸部と最も明度の低い色のトナーによるトナー像とにより発生するモアレ縞の間隔が、０．５ｍｍ以下となり、かつ、該凸部と最も明度の高い色のトナーによるトナー像とにより発生するモアレ縞の間隔が、該凸部と他の色のトナーによるトナー像とにより発生するモアレ縞の間隔に対して最も短くなることがないように、該凸部の間隔、中間調再現スクリーンの間隔、及び前記中間調再現スクリーンのスクリーン角度の少なくとも一つを調整したことを特徴とする画像形成装置。
点または線の面積の大きさにより画像の階調を表現する中間調再現スクリーンを用いて像担持体上にトナー像を形成する複数のトナー像形成手段と、
前記像担持体上のトナー像を中間転写体上に転写し、該中間転写体上の転写像を記録媒体との間で挟持し、少なくとも加熱することにより記録媒体への転写及び定着を行う中間体転写定着手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記中間転写体の表面が、平滑部に対して略均一に分布するように形成された多数の凸部を有し、該凸部と前記中間調再現スクリーンを用いて形成されたトナー画像とにより発生するモアレ縞の間隔が０．５ｍｍ以下となるように、該凸部の間隔、中間調再現スクリーンの間隔、及び前記中間調再現スクリーンのスクリーン角度の少なくとも一つを調整したことを特徴とする画像形成装置。