JP4235322B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子写真複写機、電子写真プリンター等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザービームプリンターや複写機といった電子写真方式による電子写真画像形成装置では粉体状の現像剤（以下トナーと呼称する）を使用している。
【０００３】
トナーは現像容器内に収容され、トナー搬送手段によりトナー担持体へ搬送され、トナー担持体上に保持される。そしてトナー層厚規制部材（以下ドクターブレードと呼称する）により所定の電荷が付与され、像を担持する像担持体（以下感光体ともいう）上の静電潜像形成部へ移動し、感光体上の静電潜像を可視化する。
【０００４】
その後、この可視像は転写手段により紙等の転写材へ転写され、定着装置により定着される。転写材に転写されずに像担持体上に残ったトナーは像担持体上に当接されたクリーニング部材により像担持体上から剥ぎ取られクリーニング容器に送られる。以上で一連の画像形成プロセスが終了し、ユーザーは所望の画像を得ることができる。
【０００５】
また、前記トナーは定着性能を向上させる（低い定着温度で定着可能にする）ために、バインダー熱特性、ワックス熱特性を改良してトナーの溶融粘弾性を制御し粘性を高くすることが行われている。
【０００６】
ところで、現像法の１つとして、画像形成装置の現像装置の現像剤担持体を感光体と非接触に保持しながら、前記感光体上の潜像の現像を行うジャンピング現像法が知られている。ジャンピング現像法を採用した画像形成装置の一例として、図７に示す従来の画像形成装置について説明する。
【０００７】
図７に示す画像形成装置２５０では、現像容器３内に収容されたトナーを現像剤担持体（以下現像スリーブとする）１０上に保持し、現像スリーブ１０が図中矢印ｂ方向に回転することにより、保持されたトナー８が像担持体としての感光体１と対向した現像領域へ向けて搬送される。その搬送の際にトナー８は、現像スリーブ１０と当接したドクターブレード９により規制されて、現像スリーブ１０上に薄層状に塗布される。
【０００８】
現像領域において、現像スリーブ１０と感光体１とは、５０〜５００μｍの間隙を隔てて保持されており、バイアス電源１２により現像スリーブ１０に直流に交流を重畳した現像バイアスを印加することにより、現像スリーブ１０上に薄層状に塗布されたトナー８が感光体１上の静電潜像に飛翔、付着して、潜像がトナー像として可視化される。なお、前記現像バイアスは、紙間などの非印字領域にも同様に印加されている。
【０００９】
そして、前記トナーによって形成された画像を定着させるために、加熱手段を有する定着装置が用いられている。
【００１０】
現在広く用いられている定着装置は、アルミニウム製の芯金の上にＰＦＡチューブから成る離型性層を設けたローラ内に、熱源であるハロゲンランプを挿入した定着ローラと、芯金の上にシリコーンゴムから成る弾性層とＰＦＡチューブから成る離型性層を設けた加圧ローラによって構成され、前記双方のローラが当接して形成されるニップ部で記録材上の未定着トナーに熱と圧力を加え定着を完了する。
【００１１】
さらに、定着ローラの代わりに耐熱性薄層フィルムを用いたオンデマンド型の定着装置においても加圧ローラとして表面に離型性層を有するシリコーンゴム系のローラが用いられている。
【００１２】
オンデマンド加熱手段は、ヒータ基板と発熱抵抗部、表面保護層、サーミスタ、フィルムガイド部材で構成され、この発熱部に上記耐熱性薄膜フィルムが駆動ローラ、従動ローラによって搬送されて加圧ローラとのニップ部で定着を行うものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
近年の画像形成装置においては、高精細、高解像度化が要求されるようになってきた。そのため１ドットや細線を忠実に再現でき、画像不良の発生しないものが必須になっている。
【００１４】
上記従来の画像形成装置においては、動作が開始されてから、前記現像スリーブ上のトナーが感光体上に現像されるまでの間の回転中（以後前多回転と呼称する）や、連続した画像形成時の記録材間（以後紙間と呼称する）の回転中は、現像スリーブ上のトナーは感光体上に転移することなく、前記ドクターブレードにより摩擦帯電が断続的に行われる。そのために安定した電荷が得られる。特にジャンピング現像法の場合、良好な電荷を得たトナーは感光体上に転移できるが、良好な電荷量が得られなかった場合、感光体上に転移しにくい。
【００１５】
そのため、画像先端から始まる現像スリーブの１周分の画像は、それ以降（２周目以降）と比較してトナーが多量に存在する。
【００１６】
これにより、画像頁内（１ページの画像内）で、細線の幅が変わる、濃度ムラが発生するなどの弊害が発生していた。またこのような現象の発生により、トナー消費量が多くなってしまっていた。また特開平９−８５９９３号公報では、画像の濃度補正に関する画像処理方法が提案されているが、この方法でも上記のような頁内の濃度ムラに関しては完全に防止することができなかった。
【００１７】
次に高温高湿環境下、紙等の記録材において含水分量が多い状態では、転写部で記録材の裏面に供給される転写電荷が記録材の沿面を伝達してリークしやすく、現像スリーブ上で付与されるトナーの単位質量あたりの電荷量（以下Ｑ／Ｍと称す）が小さいために記録材上に転写形成されたトナー像の電気的な保持力が失われやすい。
【００１８】
また、含水分量が多いと、定着ニップ部で発生する蒸気量が増え、特に横線画像で「尾引き」と呼ばれる蒸気の圧力によるトナー飛散が発生していた。そのため、定着装置の加熱部材、又は加圧部材のどちらか一方にバイアスを印加し、記録材を介して電流経路を作り電気的な力でトナー飛散を防止している。
【００１９】
しかし、記録材と接地する場所が前記加熱部材と前記加圧部材のニップ部と離れている場合には、記録材が接地部に到達するまでは電流経路ができないために、その部分で尾引きが発生していた。
【００２０】
更には、記録材裏面の転写電荷による現像剤像の保持力が弱まるために、尾引きに限らず、記録材に定着されずに加熱部材、または加圧部材に現像剤が付着するオフセット現象なども発生し、加熱部材または加圧部材の１回転後に付着していた現像剤が記録材に定着される画像不良が発生しやすかった。
【００２１】
また、加熱部材にオフセット現象により現像剤が付着し、加熱部材に対向して圧接される加圧部材に転移し加圧部材汚れを発生させる要因となっていた。
【００２２】
すなわち、従来の画像形成装置においては、トナー消費量を減らすことができ、頁内での濃度ムラを抑制し、細線を忠実に再現でき、尾引き、オフセット現象による画像不良、加圧ローラ汚れを共に解決することが難しかった。
【００２３】
本発明の目的は、トナー消費量を抑制するとともに、画像不良を抑制することのできる画像形成装置を提供することである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明に係る画像形成装置にて達成される。
【００３１】
本発明は、入力画像情報に応じた潜像が形成されるとともに、現像装置により潜像を現像されて現像剤像が形成される像担持体と、該像担持体上の現像剤像が転写された記録材をニップ部において加熱及び加圧して前記現像剤像を前記記録材に定着させる定着装置と、前記定着装置にバイアス電圧を印加するバイアス印加手段と、前記ニップ部の前記記録材搬送方向に対し下流側に設けられ、前記記録材に当接し、前記バイアス電圧の印加に伴う電流が前記記録材を介して流れるように接地された接地電極と、現像剤を付着させるべき領域の一部にスペースを形成することにより、前記記録材上における現像剤の量が少なくなるように、前記入力画像情報を間引く間引き処理を行なう間引き手段と、
を有する画像形成装置において、前記間引き手段は、前記入力画像情報のうち、前記記録材の搬送方向の先端から所定の距離までに対応する入力画像情報に対して前記間引き処理を行い、それ以外の入力画像情報に対しては前記間引き処理を行なわず、前記所定距離は、前記記録材の搬送方向における前記ニップ部から前記記録材が前記接地電極に当接する位置までの距離であることを特徴とする。
【００３２】
上記発明では、尾引き、オフセット現象による画像不良、定着装置の汚れ（加圧ローラ汚れ）を防止でき高品位な画像形成が可能になる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
［第一の参考形態］以下に、本発明の第一の参考形態を添付図面に基づいて説明する。
【００４０】
図１は本発明の実施の形態における画像形成装置のブロック構成図である。
【００４１】
図中、１００は装置全体を制御するＣＰＵであり、２００はＣＰＵ１００の動作処理手順やフォントデータ等を記憶しているＲＯＭ、３００はＣＰＵ１００のワーク領域や受信バッファとして機能するＲＡＭである。４００は、印刷出力ビットマップデータを展開するためのビットマップメモリ、５００は上位装置であるホストコンピュータからの印刷データを受信するため、或いは、上位装置にステータス情報を送出するためのインターフェースである。６００は本装置に各種指示を与えるために、各種メッセージを表示する表示部を有する操作パネルであり、７００はビットマップメモリ４００に展開されたイメージデータを、可視画像を記録材上に記録するためのプリンタエンジン部８００に出力する画像処理回路である。
【００４２】
図２は、本発明の実施の形態を示す画像形成装置の概略構成断面図である。
【００４３】
この画像形成装置には、感光体１、帯電ローラ２、現像装置７、クリーニング装置１４、転写ローラ１３、光学系としてレーザースキャナ４、ミラー６、転写材積載カセット１００等が配設されている。
【００４４】
この画像形成装置は、被帯電体（像担持体）としての感光体１を備えている。感光体１は、アルミニウム製の導電性基体の表面に光導電性の感光層を積層して構成し、図示矢印ａ方向に回転駆動される。
【００４５】
また、感光体１は、回転過程において帯電ローラ２により負極性の均一帯電を受け、次いで、ビデオコントローラ（不図示）から送られる画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応したレーザー光５がレーザースキャナ４により出力され、画像形成装置本体に設置されているミラー６を介して感光体１に到達することで、感光体１の表面に静電潜像が形成される。
【００４６】
上記感光体１の静電潜像は、現像装置７内の現像スリーブ１０上に担持されたトナー８により反転現像され、顕像化される。
【００４７】
上記トナー像は転写ローラ１３の作用によって転写材Ｐ上に転写される。トナー像の転写を受けた転写材Ｐは、上記感光体１から分離されて定着装置１０００へ導入され、そこでトナー像の定着を受けた後、画像形成装置本体から排出される。
【００４８】
尚、トナー像転写後の感光体１上に残った転写残りトナーは、クリーニング装置１４により除去され、次の像形成プロセスが行われる。
【００４９】
前記帯電ローラ２は、芯金とその外周のローラ状に被覆された中抵抗弾性ゴム層で構成されていて、芯金の両端を軸受けで回転可能に、かつ帯電ローラ２が常時感光体１に当接するように支持されている。また、帯電ローラ２は感光体１に対して従動回転している。
【００５０】
帯電ローラ２の芯金は、ＤＣバイアスとＡＣバイアスを重畳できる帯電バイアス印加電源と電気的に接続しており、この芯金を介して帯電ローラ２にバイアス印加することで感光体１の表面を所定の電位に帯電処理する。
【００５１】
前記現像装置７は、非接触現像方式を採用したものでトナー８を担持してこれを感光体１へと搬送するトナー担持体である現像スリーブ１０と現像容器３とを有している。
【００５２】
現像容器３内には、トナー８を攪拌し、現像スリーブ１０の位置する方向にトナー８を送り込むための攪拌部材３０があり、矢印ｅ方向に回転している。
【００５３】
現像スリーブ１０は、素管上にカーボンを分散させた塗料をコートしたものであり、非磁性であって、その素管はアルミニウム、ステンレス鋼等で構成されている。また塗料コートによって現像スリーブ１０の表面上は粗さをもっており、その粗さは現像スリーブ１０のトナー搬送に寄与する。
【００５４】
さらに、現像スリーブ１０は、不図示の軸受けによって回転自在に支持されており、感光体１からギヤ（不図示）を介して動力を受けることにより、図示矢印ｂ方向に回転する。また、現像スリーブ１０はＤＣバイアスにＡＣバイアスが重畳できる電源１２に接続されており、電源１２によるバイアス印加によって、現像スリーブ１０上のトナー８が感光体１側に移動することにより、感光体１上の潜像がトナー像として可視化される。また、現像スリーブ１０は直径がφ１６ｍｍであり、感光体１に対して所定の現像間隔をもって配置されている。
【００５５】
本実施の形態における現像スリーブ１０上のトナー８の層厚規制を行うトナー層厚規制部材であるドクターブレード９は、摩擦帯電によりトナー８に適正なトリボを与えている。トナー８は、磁性マイナス成分のネガトナーである。
【００５６】
ドクターブレード（ウレタンゴム）９は、現像スリーブ１０に対して、当接力Ｐ（現像スリーブ１０の長手方向について１ｃｍあたりの当接荷重；ｇｆ／ｃｍ）が３５ｇｆ／ｃｍの状態で当接するように設置されている。ドクターブレード９を保持する板金２０は、現像装置７の内壁に固定されている。
【００５７】
現像スリーブ１０の内部には、マグネットローラ１１が固定配設されている。現像スリーブ１０内のマグネットローラ１１は４つの磁極を持っている。４つの磁極のうち、感光体１に対向して配設してあるのがＳ１極であり、トナー８が感光体１上に飛翔し現像されるときに、カブリの要因となるトナーを現像スリーブ１０上に付着させておくために必要である。
【００５８】
Ｓ１極の反対側（感光体１側とは反対側）に配設されているのがＳ２極であり、現像容器３のトナー８を現像スリーブ１０に吸着させ、現像スリーブ１０の回転に伴いその近傍でトナー８を循環させる機能がある。この循環はトナー８のトリボ付与に寄与する。Ｎ１、Ｎ２極は共に現像スリーブ１０上にコートされているトナー８の搬送及びトリボ付与に寄与する。
【００５９】
なお、本実施の形態では、４極構成のマグネットローラを用いたが、上記機能を果たす極が存在すれば、４極に限ることはない。
【００６０】
ところで、現像スリーブ１０の下部にあたる現像容器３の内側にはトナー吹き出し防止シート１８が設けられており、現像スリーブ下部からのトナー漏れを防いでいる。
【００６１】
次に本発明に係る画像処理方法（画像の間引き）の詳細な説明をする。本実施の形態において特徴的なことは、印字する画像情報１ページ分のうち、画像先端における現像スリーブ１０の１周分の長さ（回転軸と直交する面内における円周の長さ）に相当する一部の画像領域に対して画像処理（間引き）を行うことである。
【００６２】
本実施の形態においては、現像スリーブ１０の直径がφ１６ｍｍであるため、画像先端１６πｍｍ分だけ画像処理を行う。
【００６３】
また、図３は最外殻部が全て黒である主走査方向ｍドット×副走査方向ｎドットの画像データをエッジ部はそのままで、非エッジ部の画像を間引くための画像処理回路７００のブロック図である。
【００６４】
本実施の形態では、最外殻部が全て黒である主走査方向ｍドット×副走査方向ｎドットの画像データをプリントする場合、多値の主走査方向ｍドット×副走査方向ｎドットの画像データ９０１に対し、そのエッジ部をエッジ検出部９０２で検出し、エッジ検出部９０２で検出したエッジ部はエッジ部Ｄ／Ｄ手段９０３に、また非エッジ部は非エッジ部Ｄ／Ｄ手段９０４に夫々出力される。
【００６５】
そして、エッジ部Ｄ／Ｄ手段９０３において、画像データはＤ／Ｄ変換において補正せずに画像データを保持し、比較器９０６に供給される。
【００６６】
尚、エッジを検出する手段としては、１次微分または２次微分回路で構成することができる。例えば、注目画素を含む適当な大きさのウインドウを用意し、その中で最高濃度と最低濃度とを検出し、その差が所定以上となる部分にエッジ部があると判断する。
【００６７】
一方、非エッジ部Ｄ／Ｄ手段９０４の画像データは、転写材上にプリントされるプリント画像濃度が画像データ補正前のプリント画像濃度と変わらない程度になるようにしながら、多値の非エッジ部の画像データをグレー濃度が小さくなる方向にＤ／Ｄ変換を行い補正する。補正後の画像データは比較器９０６に供給され、この画像データに応じてディザ等のハーフトーン２値化処理、又は三角波を用いたＰＷＭ処理等の駆動信号生成手段９０５によりレーザードライバ９０７の駆動信号を生成し、レーザードライバ９０７を駆動する。２値化する方法としては、パターンディザ法、誤差拡散法、ハーフトーンスクリーン法等がある。
【００６８】
また、例えば 600dpi 画像の場合の、副走査方向３〜８ドット幅の横細線等の特定なパターンは、エッジ部のみ画像データを保持し、非エッジ部の画像データは主走査方向で例えば１ドット２スペース（１ｄ２ｓ）の間隔で画像を間引くなどの処理を行う。
【００６９】
上記のような構成、画像処理方法（間引き）を用いて、トナー消費量（トナーが消費されるまでに画像形成される記録紙の枚数）の検討を行った。
【００７０】
参考例１ 条件：環境 ２３℃、６０％Ｒ．Ｈ．
【００７１】
比較例として、上述した実施例１における画像処理を行わない場合でのトナー消費量の検討も行った。
【００７２】
測定結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１より画像先端部（現像スリーブの１周分長さである１６πｍｍの長さを有する画像領域）だけ上記のような画像処理（間引き）を行った場合、１枚あたりのトナー消費量は減り、寿命としては５００枚弱増加した。すなわち、画像先端部のみ画像処理を行い間引いたために、１枚あたりのトナー消費量を減らすことができた。
【００７５】
参考例２ 次に８Ｋ（8000枚）まで耐久テストを行ったときの初期、５Ｋ（5000枚）、８Ｋ（8000枚）のときの４ｄ幅（４ドット幅）のライン幅（横線幅）、１ｄ２ｓの横線ハーフトーン濃度を測定した。
【００７６】
測定方法は、画像先端２０ｍｍと画像先端１００ｍｍでのライン幅と反射濃度を測定した。濃度測定にはマクベス反射濃度計（マクベス社製）を用いた。
【００７７】
比較例として、上述した実施例２における画像処理を行わなかった場合の検討も行った。
【００７８】
測定結果を表２に示す。
【００７９】
【表２】
【００８０】
上記表２に示す参考例２より、ライン幅、ハーフトーン濃度ともに画像処理を行った場合は、先端２０ｍｍ、先端１００ｍｍとの差はほとんど見受けられなかった。これは画像先端部で前記のような画像処理を行った結果、画像先端１６πｍｍ部（現像スリーブ１周分）での過剰現像がなくなり、結果的に１ページ内で均一のライン幅、画像濃度が得られた。
【００８１】
しかしながら、比較例では、画像先端部で画像処理を行わないために、画像先端部では過剰に現像され、結果的に画像先端部ではライン幅は太り、ハーフトーン濃度は濃くなってしまった。
【００８２】
つまり上記のように、先端現像部における現像スリーブ１周分だけ、画像処理による間引き（以下、単に画像処理、又は画像処理間引きという）を行えば、トナー消費量を減らすことができ、また、画像頁内でのライン幅、濃度を一様にすることが可能になる。
【００８３】
本実施の形態において、現像スリーブをφ１６ｍｍとしたが当然これに限定されるものではない。また上記画像処理間引きの方法は同様の効果が得られればこれに限定されるものではない。
【００８４】
更にはプロセススピードも当然上記実施例に限定されるものではない。
【００８５】
［第一の実施の形態］
図４は本発明の第一の実施の形態を示す。
【００８６】
第一の実施の形態においての現像装置は第一の参考形態と同じものであるため説明は省略する。
【００８７】
また画像処理方法も画像処理装置以外は同等であるため説明を省略する。
【００８８】
本実施の形態において特徴的なことは、画像（１ページの画像）内で定着フィルムバイアスがかからない部分で画像処理を行うことである。
【００８９】
本発明に係る定着装置の詳細な説明をする。
【００９０】
図４に本発明の定着装置１０００の実施形態の１例を示した。
【００９１】
１０２はヒータであり、セラミック基板上に導電ペーストが印刷されている。導電ペースト部には不図示の電源により給電され発熱し、ヒータ１０２が所望の温度になるように制御されている。１０３は定着フィルムであり、３層構造になっている。もっとも内側の層はベース層であり、定着フィルム１０３のねじれ強度、平滑性などの機械的特性を担う層であり、ポリイミドなどの樹脂でできている。次の層は導電プライマ層であり、カーボンブラックなどの導電性粒子が分散された導電層であり、第三層（最外層）とベース層の接合を行う接着剤の役目も担っている。最も外側の層がトップ層であり、さまざまな画像不良を引き起こさないよう最適な抵抗値と膜厚になるように設計されている。
【００９２】
１０１はヒータホルダであり、ヒータ１０２を支持し、かつ定着フィルム１０３の円滑な回転を促す案内部材としての役割も持つ。
【００９３】
１０４は加圧ローラであり、アルミ、鋳鉄などで作られる芯金をシリコーンゴムなど耐熱性がある絶縁の弾性体で覆っている。加圧ローラ１０４の表層はトナーとの離型性があるフッ素樹脂などがコートされている。
【００９４】
５１は接地電極であり、アルミ基板に導電性の繊維を植毛処理し、導電性繊維の先端は記録材Ｐと摺擦するよう配置されている。アルミ基板は電気的に接地されている。定着フィルム１０３は高圧電源によりトナーの帯電電荷と同極性に給電されている。
【００９５】
本実施の形態では、トナーは負の帯電極性を示すことから、定着フィルム１０３に印加される電圧も負であり、−６００Ｖである。定着フィルム１０３に印加されたバイアスにより、電流は定着フィルム１０３から記録材Ｐを伝わり接地電極５１を介してアースに流れる。本実施の形態において、接地電極５１の設置位置は定着フィルム１０３と加圧ローラ１０４のニップから４０ｍｍ搬送方向下流側とする。
【００９６】
次に、図５に定着ニップ部で発生する尾びきと呼ばれるトナー飛び散り現象を示す。１０３は定着フィルム、１０４は加圧ローラで、定着フィルム１０３と加圧ローラ１０４との当接部の定着ニップは加熱体により２００℃弱の温度に達しており、通紙中は記録材の含有水分が常に蒸発して、その蒸気６１が発生している。蒸気６１の圧力により、定着ニップから搬送方向上流側の記録材Ｐ上のトナー像Ｔの一部が吹き飛ばされる。吹き飛ばされたトナーは搬送方向上流側に０．１〜１ｍｍずれ、画像が尾を引いているように見えることから尾びきと呼ばれるひげ状の画像不良を引き起こす。
【００９７】
図６は図４に示した定着装置の電気的な等価回路の一例を示す。
【００９８】
２４は定着フィルムの導電プライマ層であり、高圧電源により負の電圧Ｖが印加されている。Ｒｆｐは前記高圧電源の出力端から定着フィルムのプライマ層２４の定着ニップ部近傍までの抵抗を表している。この抵抗には定着フィルムの給電接点の接触抵抗、プライマ層２４の抵抗等が含まれている。
【００９９】
２５は定着フィルムのトップ層であり、１×１０ ８ 〜１×１０ １３ Ωｃｍ程度の比較的高抵抗で離型性の良いフッ素樹脂が分散された厚さ１０μｍ程度のコート層である。抵抗Ｒｆｔの値はトップ層２５の材質と膜の均一性、つまりピンホールリークの密度によって影響を受け、数ｋΩ〜数百ＭΩまで変化する。
【０１００】
２７は加圧ローラである。定着ニップ部の近傍では紙などの記録材Ｐが加熱され蒸気が常に発生している。定着ニップが蒸気源とみなせ、定着ニップ近傍の記録材の領域Ｐｄは水蒸気により著しく抵抗が下がり、等価回路上直列に挿入される他の抵抗に較べて無視できるほど小さくなる。
【０１０１】
この領域Ｐｄでは、等価的に等電位とみなすことができる。紙の体積抵抗は定着ニップから離れるに従って増加し、距離に対しての記録材の抵抗値の変化の割合は定着ニップから記録材搬送方向上流側と下流側では蒸気量と記録材の温度の違いから大きく違い、下流側のほうが抵抗値が低い。定着ニップから若干離れると記録材の抵抗は無視できなくなり、定着ニップ近傍から接地電極４１までの記録材Ｐの抵抗をＲｐで示す。
【０１０２】
接地電極４１は、記録材Ｐのトナー像が載っている面の裏面に当接するように配置されている。接地電極４１の記録材Ｐとの接点から接地までの抵抗をＲｇとして表している。
【０１０３】
本実施の形態において、前記高圧電源の電圧（Ｖ）は６００Ｖであり、定着フィルムに印加される電圧は−６００Ｖである。定着フィルムに電圧が印加され、定着フィルムのプライマ層２４からトップ層２５、記録材Ｐ、接地電極４１を介して電流が流れるとそれぞれの抵抗の両端に電圧降下による電圧が生じる。抵抗Ｒｆｔの両端に生じる電圧をＶｆｔとすると、導電プライマ層２４と記録材Ｐの等電位部Ｐｄとの間に電界Ｅｆｔが図の向きに生じる。
【０１０４】
本実施の形態において、トナーは負の帯電極性を持っているので、生じる電界により、トナーに拘束力Ｆｔが生じる。この拘束力によりトナーＴが記録材に押しつけられ、尾引き、オフセットなど、定着不良を防止する。
【０１０５】
この拘束力を大きくするためには、
▲１▼：高圧電源の電圧（Ｖ）の絶対値を大きくする。
【０１０６】
▲２▼：抵抗Ｒｆｔの相対値を大きくする。
の２通りの方法がある。
【０１０７】
上記「丸１」の電圧Ｖを大きくすると効果がより大きくなっていくが、定着フィルムのトップ層２５にかかる電界が大きくなり、絶縁破壊による劣化が進む。劣化を考慮すると定着フィルムにかかる電界は１×１０ ８ Ｖ／ｍ以下が好ましい。本構成では−２００Ｖから効果が出始め、−３０００Ｖでフィルムの劣化が顕著になったことから印加電圧は−２００Ｖから−３０００Ｖの範囲内が好ましい。本実施の形態においては印加電圧を−６００Ｖとした。
【０１０８】
本実施の形態において、画像先端部（一頁内の画像のうち先端から４０ｍｍまでの画像領域）では記録材に電流が流れないため、画像先端部ではトナーＴに対して拘束力がなく尾引きが発生してしまう。そこで、本実施の形態では、画像先端部は画像処理によって間引き、画像内で水蒸気の逃げ場を作ることにより尾引きの発生を抑えるのである。
【０１０９】
また、画像処理によってトナーＴが間引かれるので、画像先端部で発生するオフセットや加圧ローラ汚れが抑制される。
【０１１０】
実施例１ 以上のような構成を用いて以下の実験を行った。
【０１１１】
条件：環境２３℃ ６０％Ｒ．Ｈ． 記録紙 含水分量７％
１０ｐｐｍ機（プロセススピード６５ｍｍ／ｓ）
画像パターンは４ｄ２７ｓ横線であり、画像先端部（画像先端における４０ｍｍの領域）までは横線の非エッジ部は主走査方向で１ｄ３ｓの間隔の間引き処理を行った。
【０１１２】
比較例として、画像先端部の画像処理間引きを行わない場合についても検討を行った。
【０１１３】
この結果を表３に示す。
【０１１４】
【表３】
【０１１５】
表３は１０００００枚まで耐久した結果である。
【０１１６】
表３中の尾引き、フィルムオフセット、加圧ローラ汚れは、○、△、×の３段階に分けて評価を行った。○は全く発生せずＯＫレベル、△は若干発生するが実用上問題ないレベル、×はＮＧレベルである。
【０１１７】
まず尾引きに関しては、画像先端４０ｍｍ以降は、実施例１にしても比較例にしてもＯＫレベルである。これは先端４０ｍｍ以降は記録材に電流が流れるために、トナーＴは電界によって電気的な力を受けて記録材上で拘束されるため尾引きが発生しない。
【０１１８】
画像先端４０ｍｍに関しては、実施例１に関しては○でありＯＫレベルである。これは先端４０ｍｍでは記録材が接地位置に届いていないため、トナーＴには電気的な拘束力がないのであるが、前記のように４ｄライン（４ドットのライン幅）の非エッジ部で画像処理間引きが行われるため、スペースが生まれその部分から水蒸気が逃げることができ、結果的に尾引きが発生しづらい。
【０１１９】
しかしながら、比較例に関しては×でＮＧレベルである。これは前述のとおり、画像先端部（４０ｍｍ）では記録材が接地位置に届いていないため、トナーＴには電気的な拘束力がない。また比較例の場合は画像処理間引きが行われていないために、トナーＴが載っている画像部では水蒸気の逃げ場がなくなり、結果的に尾引きが発生してしまうのである。
【０１２０】
次に、フィルムオフセットに関しては、実施例１ではＯＫレベルである。これは画像先端４０ｍｍでは記録材に電流が流れないためにこの間のトナーＴに対する記録材上での拘束力はないのであるが、画像処理間引きを行っているために記録材上のトナー量は少ない。結果的にフィルムをオフセットしてしまうトナーの量もかなり少なくなるためオフセット現象として現れにくかった。
【０１２１】
比較例では若干発生するが実用上問題ないレベルである。これも前述のとおり画像先端部ではトナーに対して電気的な拘束力がないのであるが、画像処理間引きを行っていないために記録材上のトナーの量が多い。よって若干のオフセット現象が発生してしまう。
【０１２２】
加圧ローラ汚れに関してもオフセット現象と同様の結果になった。加圧ローラ汚れは定着フィルム上にオフセットしたトナーが加圧ローラに転移して堆積するものだからである。
【０１２３】
つまり、定着装置にバイアスを印加し記録材の接地位置が定着ニップから離れている場合、その離れている長さ分だけ画像処理間引きをすることにより、電流が流れない部分での尾引き、オフセット、加圧ローラ汚れを防止することが可能になった。
【０１２４】
尚、本実施の形態において、記録材の接地位置（接地電極４１との当接位置）を定着ニップ部から４０ｍｍとしたが、当然この長さに限定されるものではない。
【０１２５】
また画像処理の方法についても同様、上記実施例に限定されるものではない。更にはプロセススピードも当然上記実施例に限定されるものではない。
【０１２６】
［第二の参考形態］以下に本発明の第二の参考形態を示す。
【０１２７】
本実施の形態においては第一の参考形態の現像装置、第一の実施の形態の定着装置を含む画像形成装置であるため現像装置、定着装置の説明は省略する。また画像処理方法に関してもほぼ同等であるため説明を省略する。
【０１２８】
本実施の形態の特徴とするところは、一頁の画像内で画像処理間引きをする範囲を、上記画像の先端から現像スリーブ１周分の長さと、定着ニップから記録材の接地位置までの長さとを比較して、長い方の長さを有する画像先端部に対して画像処理を行うことにある。
【０１２９】
本実施の形態においては、現像スリーブ１周分が１６πｍｍ、定着ニップから記録材の接地位置までの距離が４０ｍｍであるため、現像スリーブ１周長さ（１６πｍｍ）の画像先端部で画像処理間引きを行った。
【０１３０】
この構成、画像処理間引き方法で第一の参考形態、第一の実施の形態と同様の実験を行ったが、同様の効果が得られた。
【０１３１】
つまり上記のような構成を用いれば、トナー消費量を減らすことができ、頁内で画像濃度、ライン幅を同等にすることが可能になり、且つ尾引き、フィルムオフセット、加圧ローラ汚れを防止することが可能になる。
【０１３２】
尚、本実施の形態において現像スリーブの径をφ１６、定着ニップから記録材の接地位置までの距離を４０ｍｍとしたが、同様の効果が得られればこれに限定されるものではない。また画像処理間引き方法も同様の効果が得られればこれに限定されない。更にはプロセススピードも当然上記に限定されるものではない。
【０１３３】
［第三の参考形態］以下に本発明の第三の参考形態を説明する。
【０１３４】
本実施の形態の特徴とするところは、第二の参考形態で説明した定着フィルムが定着ローラになっていることであり、それ以外の定着装置等の説明は省略する。
【０１３５】
本実施の形態において、第二の参考形態のプロセススピードの倍である１３０ｍｍ／ｓのスピードで検討を行ったが同様の効果が得られた。
【０１３６】
つまり上記のような構成を用いれば、プロセススピードが上がってもトナー消費量を減らすことができ、頁内で画像濃度、ライン幅を同等にすることが可能になり、且つ尾引き、フィルムオフセット、加圧ローラ汚れを防止することが可能になる。
【０１３７】
尚、本実施の形態において現像スリーブの径をφ１６、定着ニップから記録材の接地位置までの距離を４０ｍｍとしたが、同様の効果が得られればこれに限定されるものではない。また画像処理間引き方法も同様の効果が得られればこれに限定されない。更にはプロセススビードも当然上記に限定されるものではない。
【０１３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係る発明によれば、以下の効果を得ることができる。
【０１４０】
本発明によれば、尾引き、オフセット現像による画像不良、加圧ローラ汚れを防止でき高品位な画像形成が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の画像形成装置のブロック構成図。
【図２】本発明の第一の実施の形態の画像形成装置の概略構成図。
【図３】本発明の第一の実施の形態の画像処理回路のブロック図。
【図４】本発明の第二の実施の形態の定着装置の概略構成図。
【図５】本発明の第二の実施の形態の現像を説明する図。
【図６】本発明の第二の実施の形態の定着装置を等価回路とみなした図。
【図７】従来の画像形成装置を説明する図。
【符号の説明】
１…感光体
２…帯電ローラ
３…現像容器
４…レーザースキャナ
６…ミラー
７…現像装置
８…トナー
９…ドクターブレード
１０…現像スリーブ
１１…マグネットローラ
１２…電源
１３…転写ローラ
１４…クリーニング装置
１８…トナー吹き出し防止シート
２０…板金
４１…定着入口ガイド
５１…排紙ガイド
１００…記録材積載カセット
１０３…定着フィルム
１０４…加圧ローラ
１０５…接地電極
１０６…導電性加圧ローラ
９００…ＣＰＵ
２００…ＲＯＭ
３００…ＲＡＭ
４００…ビットマップメモリ
５００…インターフェース
６００…操作パネル
７００…画像処理回路
８００…プリンタエンジン
１０００…定着装置
Ｐ…記録材
Ｔ…トナー粒子
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子写真複写機、電子写真プリンター等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザービームプリンターや複写機といった電子写真方式による電子写真画像形成装置では粉体状の現像剤（以下トナーと呼称する）を使用している。
【０００３】
トナーは現像容器内に収容され、トナー搬送手段によりトナー担持体へ搬送され、トナー担持体上に保持される。そしてトナー層厚規制部材（以下ドクターブレードと呼称する）により所定の電荷が付与され、像を担持する像担持体（以下感光体ともいう）上の静電潜像形成部へ移動し、感光体上の静電潜像を可視化する。
【０００４】
その後、この可視像は転写手段により紙等の転写材へ転写され、定着装置により定着される。転写材に転写されずに像担持体上に残ったトナーは像担持体上に当接されたクリーニング部材により像担持体上から剥ぎ取られクリーニング容器に送られる。以上で一連の画像形成プロセスが終了し、ユーザーは所望の画像を得ることができる。
【０００５】
また、前記トナーは定着性能を向上させる（低い定着温度で定着可能にする）ために、バインダー熱特性、ワックス熱特性を改良してトナーの溶融粘弾性を制御し粘性を高くすることが行われている。
【０００６】
ところで、現像法の１つとして、画像形成装置の現像装置の現像剤担持体を感光体と非接触に保持しながら、前記感光体上の潜像の現像を行うジャンピング現像法が知られている。ジャンピング現像法を採用した画像形成装置の一例として、図７に示す従来の画像形成装置について説明する。
【０００７】
図７に示す画像形成装置２５０では、現像容器３内に収容されたトナーを現像剤担持体（以下現像スリーブとする）１０上に保持し、現像スリーブ１０が図中矢印ｂ方向に回転することにより、保持されたトナー８が像担持体としての感光体１と対向した現像領域へ向けて搬送される。その搬送の際にトナー８は、現像スリーブ１０と当接したドクターブレード９により規制されて、現像スリーブ１０上に薄層状に塗布される。
【０００８】
現像領域において、現像スリーブ１０と感光体１とは、５０〜５００μｍの間隙を隔てて保持されており、バイアス電源１２により現像スリーブ１０に直流に交流を重畳した現像バイアスを印加することにより、現像スリーブ１０上に薄層状に塗布されたトナー８が感光体１上の静電潜像に飛翔、付着して、潜像がトナー像として可視化される。なお、前記現像バイアスは、紙間などの非印字領域にも同様に印加されている。
【０００９】
そして、前記トナーによって形成された画像を定着させるために、加熱手段を有する定着装置が用いられている。
【００１０】
現在広く用いられている定着装置は、アルミニウム製の芯金の上にＰＦＡチューブから成る離型性層を設けたローラ内に、熱源であるハロゲンランプを挿入した定着ローラと、芯金の上にシリコーンゴムから成る弾性層とＰＦＡチューブから成る離型性層を設けた加圧ローラによって構成され、前記双方のローラが当接して形成されるニップ部で記録材上の未定着トナーに熱と圧力を加え定着を完了する。
【００１１】
さらに、定着ローラの代わりに耐熱性薄層フィルムを用いたオンデマンド型の定着装置においても加圧ローラとして表面に離型性層を有するシリコーンゴム系のローラが用いられている。
【００１２】
オンデマンド加熱手段は、ヒータ基板と発熱抵抗部、表面保護層、サーミスタ、フィルムガイド部材で構成され、この発熱部に上記耐熱性薄膜フィルムが駆動ローラ、従動ローラによって搬送されて加圧ローラとのニップ部で定着を行うものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
近年の画像形成装置においては、高精細、高解像度化が要求されるようになってきた。そのため１ドットや細線を忠実に再現でき、画像不良の発生しないものが必須になっている。
【００１４】
上記従来の画像形成装置においては、動作が開始されてから、前記現像スリーブ上のトナーが感光体上に現像されるまでの間の回転中（以後前多回転と呼称する）や、連続した画像形成時の記録材間（以後紙間と呼称する）の回転中は、現像スリーブ上のトナーは感光体上に転移することなく、前記ドクターブレードにより摩擦帯電が断続的に行われる。そのために安定した電荷が得られる。特にジャンピング現像法の場合、良好な電荷を得たトナーは感光体上に転移できるが、良好な電荷量が得られなかった場合、感光体上に転移しにくい。
【００１５】
そのため、画像先端から始まる現像スリーブの１周分の画像は、それ以降（２周目以降）と比較してトナーが多量に存在する。
【００１６】
これにより、画像頁内（１ページの画像内）で、細線の幅が変わる、濃度ムラが発生するなどの弊害が発生していた。またこのような現象の発生により、トナー消費量が多くなってしまっていた。また特開平９−８５９９３号公報では、画像の濃度補正に関する画像処理方法が提案されているが、この方法でも上記のような頁内の濃度ムラに関しては完全に防止することができなかった。
【００１７】
次に高温高湿環境下、紙等の記録材において含水分量が多い状態では、転写部で記録材の裏面に供給される転写電荷が記録材の沿面を伝達してリークしやすく、現像スリーブ上で付与されるトナーの単位質量あたりの電荷量（以下Ｑ／Ｍと称す）が小さいために記録材上に転写形成されたトナー像の電気的な保持力が失われやすい。
【００１８】
また、含水分量が多いと、定着ニップ部で発生する蒸気量が増え、特に横線画像で「尾引き」と呼ばれる蒸気の圧力によるトナー飛散が発生していた。そのため、定着装置の加熱部材、又は加圧部材のどちらか一方にバイアスを印加し、記録材を介して電流経路を作り電気的な力でトナー飛散を防止している。
【００１９】
しかし、記録材と接地する場所が前記加熱部材と前記加圧部材のニップ部と離れている場合には、記録材が接地部に到達するまでは電流経路ができないために、その部分で尾引きが発生していた。
【００２０】
更には、記録材裏面の転写電荷による現像剤像の保持力が弱まるために、尾引きに限らず、記録材に定着されずに加熱部材、または加圧部材に現像剤が付着するオフセット現象なども発生し、加熱部材または加圧部材の１回転後に付着していた現像剤が記録材に定着される画像不良が発生しやすかった。
【００２１】
また、加熱部材にオフセット現象により現像剤が付着し、加熱部材に対向して圧接される加圧部材に転移し加圧部材汚れを発生させる要因となっていた。
【００２２】
すなわち、従来の画像形成装置においては、トナー消費量を減らすことができ、頁内での濃度ムラを抑制し、細線を忠実に再現でき、尾引き、オフセット現象による画像不良、加圧ローラ汚れを共に解決することが難しかった。
【００２３】
本発明の目的は、トナー消費量を抑制するとともに、画像不良を抑制することのできる画像形成装置を提供することである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明に係る画像形成装置にて達成される。
【００３１】
本発明は、入力画像情報に応じた潜像が形成されるとともに、現像装置により潜像を現像されて現像剤像が形成される像担持体と、該像担持体上の現像剤像が転写された記録材をニップ部において加熱及び加圧して前記現像剤像を前記記録材に定着させる定着装置と、前記定着装置にバイアス電圧を印加するバイアス印加手段と、前記ニップ部の前記記録材搬送方向に対し下流側に設けられ、前記記録材に当接し、前記バイアス電圧の印加に伴う電流が前記記録材を介して流れるように接地された接地電極と、現像剤を付着させるべき領域の一部にスペースを形成することにより、前記記録材上における現像剤の量が少なくなるように、前記入力画像情報を間引く間引き処理を行なう間引き手段と、
を有する画像形成装置において、前記間引き手段は、前記入力画像情報のうち、前記記録材の搬送方向の先端から所定の距離までに対応する入力画像情報に対して前記間引き処理を行い、それ以外の入力画像情報に対しては前記間引き処理を行なわず、前記所定距離は、前記記録材の搬送方向における前記ニップ部から前記記録材が前記接地電極に当接する位置までの距離であることを特徴とする。
【００３２】
上記発明では、尾引き、オフセット現象による画像不良、定着装置の汚れ（加圧ローラ汚れ）を防止でき高品位な画像形成が可能になる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
［第一の参考形態］以下に、本発明の第一の参考形態を添付図面に基づいて説明する。
【００４０】
図１は本発明の実施の形態における画像形成装置のブロック構成図である。
【００４１】
図中、１００は装置全体を制御するＣＰＵであり、２００はＣＰＵ１００の動作処理手順やフォントデータ等を記憶しているＲＯＭ、３００はＣＰＵ１００のワーク領域や受信バッファとして機能するＲＡＭである。４００は、印刷出力ビットマップデータを展開するためのビットマップメモリ、５００は上位装置であるホストコンピュータからの印刷データを受信するため、或いは、上位装置にステータス情報を送出するためのインターフェースである。６００は本装置に各種指示を与えるために、各種メッセージを表示する表示部を有する操作パネルであり、７００はビットマップメモリ４００に展開されたイメージデータを、可視画像を記録材上に記録するためのプリンタエンジン部８００に出力する画像処理回路である。
【００４２】
図２は、本発明の実施の形態を示す画像形成装置の概略構成断面図である。
【００４３】
この画像形成装置には、感光体１、帯電ローラ２、現像装置７、クリーニング装置１４、転写ローラ１３、光学系としてレーザースキャナ４、ミラー６、転写材積載カセット１００等が配設されている。
【００４４】
この画像形成装置は、被帯電体（像担持体）としての感光体１を備えている。感光体１は、アルミニウム製の導電性基体の表面に光導電性の感光層を積層して構成し、図示矢印ａ方向に回転駆動される。
【００４５】
また、感光体１は、回転過程において帯電ローラ２により負極性の均一帯電を受け、次いで、ビデオコントローラ（不図示）から送られる画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応したレーザー光５がレーザースキャナ４により出力され、画像形成装置本体に設置されているミラー６を介して感光体１に到達することで、感光体１の表面に静電潜像が形成される。
【００４６】
上記感光体１の静電潜像は、現像装置７内の現像スリーブ１０上に担持されたトナー８により反転現像され、顕像化される。
【００４７】
上記トナー像は転写ローラ１３の作用によって転写材Ｐ上に転写される。トナー像の転写を受けた転写材Ｐは、上記感光体１から分離されて定着装置１０００へ導入され、そこでトナー像の定着を受けた後、画像形成装置本体から排出される。
【００４８】
尚、トナー像転写後の感光体１上に残った転写残りトナーは、クリーニング装置１４により除去され、次の像形成プロセスが行われる。
【００４９】
前記帯電ローラ２は、芯金とその外周のローラ状に被覆された中抵抗弾性ゴム層で構成されていて、芯金の両端を軸受けで回転可能に、かつ帯電ローラ２が常時感光体１に当接するように支持されている。また、帯電ローラ２は感光体１に対して従動回転している。
【００５０】
帯電ローラ２の芯金は、ＤＣバイアスとＡＣバイアスを重畳できる帯電バイアス印加電源と電気的に接続しており、この芯金を介して帯電ローラ２にバイアス印加することで感光体１の表面を所定の電位に帯電処理する。
【００５１】
前記現像装置７は、非接触現像方式を採用したものでトナー８を担持してこれを感光体１へと搬送するトナー担持体である現像スリーブ１０と現像容器３とを有している。
【００５２】
現像容器３内には、トナー８を攪拌し、現像スリーブ１０の位置する方向にトナー８を送り込むための攪拌部材３０があり、矢印ｅ方向に回転している。
【００５３】
現像スリーブ１０は、素管上にカーボンを分散させた塗料をコートしたものであり、非磁性であって、その素管はアルミニウム、ステンレス鋼等で構成されている。また塗料コートによって現像スリーブ１０の表面上は粗さをもっており、その粗さは現像スリーブ１０のトナー搬送に寄与する。
【００５４】
さらに、現像スリーブ１０は、不図示の軸受けによって回転自在に支持されており、感光体１からギヤ（不図示）を介して動力を受けることにより、図示矢印ｂ方向に回転する。また、現像スリーブ１０はＤＣバイアスにＡＣバイアスが重畳できる電源１２に接続されており、電源１２によるバイアス印加によって、現像スリーブ１０上のトナー８が感光体１側に移動することにより、感光体１上の潜像がトナー像として可視化される。また、現像スリーブ１０は直径がφ１６ｍｍであり、感光体１に対して所定の現像間隔をもって配置されている。
【００５５】
本実施の形態における現像スリーブ１０上のトナー８の層厚規制を行うトナー層厚規制部材であるドクターブレード９は、摩擦帯電によりトナー８に適正なトリボを与えている。トナー８は、磁性マイナス成分のネガトナーである。
【００５６】
ドクターブレード（ウレタンゴム）９は、現像スリーブ１０に対して、当接力Ｐ（現像スリーブ１０の長手方向について１ｃｍあたりの当接荷重；ｇｆ／ｃｍ）が３５ｇｆ／ｃｍの状態で当接するように設置されている。ドクターブレード９を保持する板金２０は、現像装置７の内壁に固定されている。
【００５７】
現像スリーブ１０の内部には、マグネットローラ１１が固定配設されている。現像スリーブ１０内のマグネットローラ１１は４つの磁極を持っている。４つの磁極のうち、感光体１に対向して配設してあるのがＳ１極であり、トナー８が感光体１上に飛翔し現像されるときに、カブリの要因となるトナーを現像スリーブ１０上に付着させておくために必要である。
【００５８】
Ｓ１極の反対側（感光体１側とは反対側）に配設されているのがＳ２極であり、現像容器３のトナー８を現像スリーブ１０に吸着させ、現像スリーブ１０の回転に伴いその近傍でトナー８を循環させる機能がある。この循環はトナー８のトリボ付与に寄与する。Ｎ１、Ｎ２極は共に現像スリーブ１０上にコートされているトナー８の搬送及びトリボ付与に寄与する。
【００５９】
なお、本実施の形態では、４極構成のマグネットローラを用いたが、上記機能を果たす極が存在すれば、４極に限ることはない。
【００６０】
ところで、現像スリーブ１０の下部にあたる現像容器３の内側にはトナー吹き出し防止シート１８が設けられており、現像スリーブ下部からのトナー漏れを防いでいる。
【００６１】
次に本発明に係る画像処理方法（画像の間引き）の詳細な説明をする。本実施の形態において特徴的なことは、印字する画像情報１ページ分のうち、画像先端における現像スリーブ１０の１周分の長さ（回転軸と直交する面内における円周の長さ）に相当する一部の画像領域に対して画像処理（間引き）を行うことである。
【００６２】
本実施の形態においては、現像スリーブ１０の直径がφ１６ｍｍであるため、画像先端１６πｍｍ分だけ画像処理を行う。
【００６３】
また、図３は最外殻部が全て黒である主走査方向ｍドット×副走査方向ｎドットの画像データをエッジ部はそのままで、非エッジ部の画像を間引くための画像処理回路７００のブロック図である。
【００６４】
本実施の形態では、最外殻部が全て黒である主走査方向ｍドット×副走査方向ｎドットの画像データをプリントする場合、多値の主走査方向ｍドット×副走査方向ｎドットの画像データ９０１に対し、そのエッジ部をエッジ検出部９０２で検出し、エッジ検出部９０２で検出したエッジ部はエッジ部Ｄ／Ｄ手段９０３に、また非エッジ部は非エッジ部Ｄ／Ｄ手段９０４に夫々出力される。
【００６５】
そして、エッジ部Ｄ／Ｄ手段９０３において、画像データはＤ／Ｄ変換において補正せずに画像データを保持し、比較器９０６に供給される。
【００６６】
尚、エッジを検出する手段としては、１次微分または２次微分回路で構成することができる。例えば、注目画素を含む適当な大きさのウインドウを用意し、その中で最高濃度と最低濃度とを検出し、その差が所定以上となる部分にエッジ部があると判断する。
【００６７】
一方、非エッジ部Ｄ／Ｄ手段９０４の画像データは、転写材上にプリントされるプリント画像濃度が画像データ補正前のプリント画像濃度と変わらない程度になるようにしながら、多値の非エッジ部の画像データをグレー濃度が小さくなる方向にＤ／Ｄ変換を行い補正する。補正後の画像データは比較器９０６に供給され、この画像データに応じてディザ等のハーフトーン２値化処理、又は三角波を用いたＰＷＭ処理等の駆動信号生成手段９０５によりレーザードライバ９０７の駆動信号を生成し、レーザードライバ９０７を駆動する。２値化する方法としては、パターンディザ法、誤差拡散法、ハーフトーンスクリーン法等がある。
【００６８】
また、例えば 600dpi 画像の場合の、副走査方向３〜８ドット幅の横細線等の特定なパターンは、エッジ部のみ画像データを保持し、非エッジ部の画像データは主走査方向で例えば１ドット２スペース（１ｄ２ｓ）の間隔で画像を間引くなどの処理を行う。
【００６９】
上記のような構成、画像処理方法（間引き）を用いて、トナー消費量（トナーが消費されるまでに画像形成される記録紙の枚数）の検討を行った。
【００７０】
参考例１ 条件：環境 ２３℃、６０％Ｒ．Ｈ．
【００７１】
比較例として、上述した実施例１における画像処理を行わない場合でのトナー消費量の検討も行った。
【００７２】
測定結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
表１より画像先端部（現像スリーブの１周分長さである１６πｍｍの長さを有する画像領域）だけ上記のような画像処理（間引き）を行った場合、１枚あたりのトナー消費量は減り、寿命としては５００枚弱増加した。すなわち、画像先端部のみ画像処理を行い間引いたために、１枚あたりのトナー消費量を減らすことができた。
【００７５】
参考例２ 次に８Ｋ（8000枚）まで耐久テストを行ったときの初期、５Ｋ（5000枚）、８Ｋ（8000枚）のときの４ｄ幅（４ドット幅）のライン幅（横線幅）、１ｄ２ｓの横線ハーフトーン濃度を測定した。
【００７６】
測定方法は、画像先端２０ｍｍと画像先端１００ｍｍでのライン幅と反射濃度を測定した。濃度測定にはマクベス反射濃度計（マクベス社製）を用いた。
【００７７】
比較例として、上述した実施例２における画像処理を行わなかった場合の検討も行った。
【００７８】
測定結果を表２に示す。
【００７９】
【表２】
上記表２に示す参考例２より、ライン幅、ハーフトーン濃度ともに画像処理を行った場合は、先端２０ｍｍ、先端１００ｍｍとの差はほとんど見受けられなかった。これは画像先端部で前記のような画像処理を行った結果、画像先端１６πｍｍ部（現像スリーブ１周分）での過剰現像がなくなり、結果的に１ページ内で均一のライン幅、画像濃度が得られた。
【００８１】
しかしながら、比較例では、画像先端部で画像処理を行わないために、画像先端部では過剰に現像され、結果的に画像先端部ではライン幅は太り、ハーフトーン濃度は濃くなってしまった。
【００８２】
つまり上記のように、先端現像部における現像スリーブ１周分だけ、画像処理による間引き（以下、単に画像処理、又は画像処理間引きという）を行えば、トナー消費量を減らすことができ、また、画像頁内でのライン幅、濃度を一様にすることが可能になる。
【００８３】
本実施の形態において、現像スリーブをφ１６ｍｍとしたが当然これに限定されるものではない。また上記画像処理間引きの方法は同様の効果が得られればこれに限定されるものではない。
【００８４】
更にはプロセススピードも当然上記実施例に限定されるものではない。
【００８５】
［第一の実施の形態］
図４は本発明の第一の実施の形態を示す。
【００８６】
第一の実施の形態においての現像装置は第一の参考形態と同じものであるため説明は省略する。
【００８７】
また画像処理方法も画像処理装置以外は同等であるため説明を省略する。
【００８８】
本実施の形態において特徴的なことは、画像（１ページの画像）内で定着フィルムバイアスがかからない部分で画像処理を行うことである。
【００８９】
本発明に係る定着装置の詳細な説明をする。
【００９０】
図４に本発明の定着装置１０００の実施形態の１例を示した。
【００９１】
１０２はヒータであり、セラミック基板上に導電ペーストが印刷されている。導電ペースト部には不図示の電源により給電され発熱し、ヒータ１０２が所望の温度になるように制御されている。１０３は定着フィルムであり、３層構造になっている。もっとも内側の層はベース層であり、定着フィルム１０３のねじれ強度、平滑性などの機械的特性を担う層であり、ポリイミドなどの樹脂でできている。次の層は導電プライマ層であり、カーボンブラックなどの導電性粒子が分散された導電層であり、第三層（最外層）とベース層の接合を行う接着剤の役目も担っている。最も外側の層がトップ層であり、さまざまな画像不良を引き起こさないよう最適な抵抗値と膜厚になるように設計されている。
【００９２】
１０１はヒータホルダであり、ヒータ１０２を支持し、かつ定着フィルム１０３の円滑な回転を促す案内部材としての役割も持つ。
【００９３】
１０４は加圧ローラであり、アルミ、鋳鉄などで作られる芯金をシリコーンゴムなど耐熱性がある絶縁の弾性体で覆っている。加圧ローラ１０４の表層はトナーとの離型性があるフッ素樹脂などがコートされている。
【００９４】
５１は接地電極であり、アルミ基板に導電性の繊維を植毛処理し、導電性繊維の先端は記録材Ｐと摺擦するよう配置されている。アルミ基板は電気的に接地されている。定着フィルム１０３は高圧電源によりトナーの帯電電荷と同極性に給電されている。
【００９５】
本実施の形態では、トナーは負の帯電極性を示すことから、定着フィルム１０３に印加される電圧も負であり、−６００Ｖである。定着フィルム１０３に印加されたバイアスにより、電流は定着フィルム１０３から記録材Ｐを伝わり接地電極５１を介してアースに流れる。本実施の形態において、接地電極５１の設置位置は定着フィルム１０３と加圧ローラ１０４のニップから４０ｍｍ搬送方向下流側とする。
【００９６】
次に、図５に定着ニップ部で発生する尾びきと呼ばれるトナー飛び散り現象を示す。１０３は定着フィルム、１０４は加圧ローラで、定着フィルム１０３と加圧ローラ１０４との当接部の定着ニップは加熱体により２００℃弱の温度に達しており、通紙中は記録材の含有水分が常に蒸発して、その蒸気６１が発生している。蒸気６１の圧力により、定着ニップから搬送方向上流側の記録材Ｐ上のトナー像Ｔの一部が吹き飛ばされる。吹き飛ばされたトナーは搬送方向上流側に０．１〜１ｍｍずれ、画像が尾を引いているように見えることから尾びきと呼ばれるひげ状の画像不良を引き起こす。
【００９７】
図６は図４に示した定着装置の電気的な等価回路の一例を示す。
【００９８】
２４は定着フィルムの導電プライマ層であり、高圧電源により負の電圧Ｖが印加されている。Ｒｆｐは前記高圧電源の出力端から定着フィルムのプライマ層２４の定着ニップ部近傍までの抵抗を表している。この抵抗には定着フィルムの給電接点の接触抵抗、プライマ層２４の抵抗等が含まれている。
【００９９】
２５は定着フィルムのトップ層であり、１×１０ ８ 〜１×１０ １３ Ωｃｍ程度の比較的高抵抗で離型性の良いフッ素樹脂が分散された厚さ１０μｍ程度のコート層である。抵抗Ｒｆｔの値はトップ層２５の材質と膜の均一性、つまりピンホールリークの密度によって影響を受け、数ｋΩ〜数百ＭΩまで変化する。
【０１００】
２７は加圧ローラである。定着ニップ部の近傍では紙などの記録材Ｐが加熱され蒸気が常に発生している。定着ニップが蒸気源とみなせ、定着ニップ近傍の記録材の領域Ｐｄは水蒸気により著しく抵抗が下がり、等価回路上直列に挿入される他の抵抗に較べて無視できるほど小さくなる。
【０１０１】
この領域Ｐｄでは、等価的に等電位とみなすことができる。紙の体積抵抗は定着ニップから離れるに従って増加し、距離に対しての記録材の抵抗値の変化の割合は定着ニップから記録材搬送方向上流側と下流側では蒸気量と記録材の温度の違いから大きく違い、下流側のほうが抵抗値が低い。定着ニップから若干離れると記録材の抵抗は無視できなくなり、定着ニップ近傍から接地電極４１までの記録材Ｐの抵抗をＲｐで示す。
【０１０２】
接地電極４１は、記録材Ｐのトナー像が載っている面の裏面に当接するように配置されている。接地電極４１の記録材Ｐとの接点から接地までの抵抗をＲｇとして表している。
【０１０３】
本実施の形態において、前記高圧電源の電圧（Ｖ）は６００Ｖであり、定着フィルムに印加される電圧は−６００Ｖである。定着フィルムに電圧が印加され、定着フィルムのプライマ層２４からトップ層２５、記録材Ｐ、接地電極４１を介して電流が流れるとそれぞれの抵抗の両端に電圧降下による電圧が生じる。抵抗Ｒｆｔの両端に生じる電圧をＶｆｔとすると、導電プライマ層２４と記録材Ｐの等電位部Ｐｄとの間に電界Ｅｆｔが図の向きに生じる。
【０１０４】
本実施の形態において、トナーは負の帯電極性を持っているので、生じる電界により、トナーに拘束力Ｆｔが生じる。この拘束力によりトナーＴが記録材に押しつけられ、尾引き、オフセットなど、定着不良を防止する。
【０１０５】
この拘束力を大きくするためには、
▲１▼：高圧電源の電圧（Ｖ）の絶対値を大きくする。
【０１０６】
▲２▼：抵抗Ｒｆｔの相対値を大きくする。
の２通りの方法がある。
【０１０７】
上記「丸１」の電圧Ｖを大きくすると効果がより大きくなっていくが、定着フィルムのトップ層２５にかかる電界が大きくなり、絶縁破壊による劣化が進む。劣化を考慮すると定着フィルムにかかる電界は１×１０ ８ Ｖ／ｍ以下が好ましい。本構成では−２００Ｖから効果が出始め、−３０００Ｖでフィルムの劣化が顕著になったことから印加電圧は−２００Ｖから−３０００Ｖの範囲内が好ましい。本実施の形態においては印加電圧を−６００Ｖとした。
【０１０８】
本実施の形態において、画像先端部（一頁内の画像のうち先端から４０ｍｍまでの画像領域）では記録材に電流が流れないため、画像先端部ではトナーＴに対して拘束力がなく尾引きが発生してしまう。そこで、本実施の形態では、画像先端部は画像処理によって間引き、画像内で水蒸気の逃げ場を作ることにより尾引きの発生を抑えるのである。
【０１０９】
また、画像処理によってトナーＴが間引かれるので、画像先端部で発生するオフセットや加圧ローラ汚れが抑制される。
【０１１０】
実施例１ 以上のような構成を用いて以下の実験を行った。
【０１１１】
条件：環境２３℃ ６０％Ｒ．Ｈ． 記録紙 含水分量７％
１０ｐｐｍ機（プロセススピード６５ｍｍ／ｓ）
画像パターンは４ｄ２７ｓ横線であり、画像先端部（画像先端における４０ｍｍの領域）までは横線の非エッジ部は主走査方向で１ｄ３ｓの間隔の間引き処理を行った。
【０１１２】
比較例として、画像先端部の画像処理間引きを行わない場合についても検討を行った。
【０１１３】
この結果を表３に示す。
【０１１４】
【表３】
表３は１０００００枚まで耐久した結果である。
【０１１６】
表３中の尾引き、フィルムオフセット、加圧ローラ汚れは、○、△、×の３段階に分けて評価を行った。○は全く発生せずＯＫレベル、△は若干発生するが実用上問題ないレベル、×はＮＧレベルである。
【０１１７】
まず尾引きに関しては、画像先端４０ｍｍ以降は、実施例１にしても比較例にしてもＯＫレベルである。これは先端４０ｍｍ以降は記録材に電流が流れるために、トナーＴは電界によって電気的な力を受けて記録材上で拘束されるため尾引きが発生しない。
【０１１８】
画像先端４０ｍｍに関しては、実施例１に関しては○でありＯＫレベルである。これは先端４０ｍｍでは記録材が接地位置に届いていないため、トナーＴには電気的な拘束力がないのであるが、前記のように４ｄライン（４ドットのライン幅）の非エッジ部で画像処理間引きが行われるため、スペースが生まれその部分から水蒸気が逃げることができ、結果的に尾引きが発生しづらい。
【０１１９】
しかしながら、比較例に関しては×でＮＧレベルである。これは前述のとおり、画像先端部（４０ｍｍ）では記録材が接地位置に届いていないため、トナーＴには電気的な拘束力がない。また比較例の場合は画像処理間引きが行われていないために、トナーＴが載っている画像部では水蒸気の逃げ場がなくなり、結果的に尾引きが発生してしまうのである。
【０１２０】
次に、フィルムオフセットに関しては、実施例１ではＯＫレベルである。これは画像先端４０ｍｍでは記録材に電流が流れないためにこの間のトナーＴに対する記録材上での拘束力はないのであるが、画像処理間引きを行っているために記録材上のトナー量は少ない。結果的にフィルムをオフセットしてしまうトナーの量もかなり少なくなるためオフセット現象として現れにくかった。
【０１２１】
比較例では若干発生するが実用上問題ないレベルである。これも前述のとおり画像先端部ではトナーに対して電気的な拘束力がないのであるが、画像処理間引きを行っていないために記録材上のトナーの量が多い。よって若干のオフセット現象が発生してしまう。
【０１２２】
加圧ローラ汚れに関してもオフセット現象と同様の結果になった。加圧ローラ汚れは定着フィルム上にオフセットしたトナーが加圧ローラに転移して堆積するものだからである。
【０１２３】
つまり、定着装置にバイアスを印加し記録材の接地位置が定着ニップから離れている場合、その離れている長さ分だけ画像処理間引きをすることにより、電流が流れない部分での尾引き、オフセット、加圧ローラ汚れを防止することが可能になった。
【０１２４】
尚、本実施の形態において、記録材の接地位置（接地電極４１との当接位置）を定着ニップ部から４０ｍｍとしたが、当然この長さに限定されるものではない。
【０１２５】
また画像処理の方法についても同様、上記実施例に限定されるものではない。更にはプロセススピードも当然上記実施例に限定されるものではない。
【０１２６】
［第二の参考形態］以下に本発明の第二の参考形態を示す。
【０１２７】
本実施の形態においては第一の参考形態の現像装置、第一の実施の形態の定着装置を含む画像形成装置であるため現像装置、定着装置の説明は省略する。また画像処理方法に関してもほぼ同等であるため説明を省略する。
【０１２８】
本実施の形態の特徴とするところは、一頁の画像内で画像処理間引きをする範囲を、上記画像の先端から現像スリーブ１周分の長さと、定着ニップから記録材の接地位置までの長さとを比較して、長い方の長さを有する画像先端部に対して画像処理を行うことにある。
【０１２９】
本実施の形態においては、現像スリーブ１周分が１６πｍｍ、定着ニップから記録材の接地位置までの距離が４０ｍｍであるため、現像スリーブ１周長さ（１６πｍｍ）の画像先端部で画像処理間引きを行った。
【０１３０】
この構成、画像処理間引き方法で第一の参考形態、第一の実施の形態と同様の実験を行ったが、同様の効果が得られた。
【０１３１】
つまり上記のような構成を用いれば、トナー消費量を減らすことができ、頁内で画像濃度、ライン幅を同等にすることが可能になり、且つ尾引き、フィルムオフセット、加圧ローラ汚れを防止することが可能になる。
【０１３２】
尚、本実施の形態において現像スリーブの径をφ１６、定着ニップから記録材の接地位置までの距離を４０ｍｍとしたが、同様の効果が得られればこれに限定されるものではない。また画像処理間引き方法も同様の効果が得られればこれに限定されない。更にはプロセススピードも当然上記に限定されるものではない。
【０１３３】
［第三の参考形態］以下に本発明の第三の参考形態を説明する。
【０１３４】
本実施の形態の特徴とするところは、第二の参考形態で説明した定着フィルムが定着ローラになっていることであり、それ以外の定着装置等の説明は省略する。
【０１３５】
本実施の形態において、第二の参考形態のプロセススピードの倍である１３０ｍｍ／ｓのスピードで検討を行ったが同様の効果が得られた。
【０１３６】
つまり上記のような構成を用いれば、プロセススピードが上がってもトナー消費量を減らすことができ、頁内で画像濃度、ライン幅を同等にすることが可能になり、且つ尾引き、フィルムオフセット、加圧ローラ汚れを防止することが可能になる。
【０１３７】
尚、本実施の形態において現像スリーブの径をφ１６、定着ニップから記録材の接地位置までの距離を４０ｍｍとしたが、同様の効果が得られればこれに限定されるものではない。また画像処理間引き方法も同様の効果が得られればこれに限定されない。更にはプロセススビードも当然上記に限定されるものではない。
【０１３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係る発明によれば、以下の効果を得ることができる。
【０１４０】
本発明によれば、尾引き、オフセット現像による画像不良、加圧ローラ汚れを防止でき高品位な画像形成が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の画像形成装置のブロック構成図。
【図２】本発明の第一の実施の形態の画像形成装置の概略構成図。
【図３】本発明の第一の実施の形態の画像処理回路のブロック図。
【図４】本発明の第二の実施の形態の定着装置の概略構成図。
【図５】本発明の第二の実施の形態の現像を説明する図。
【図６】本発明の第二の実施の形態の定着装置を等価回路とみなした図。
【図７】従来の画像形成装置を説明する図。
【符号の説明】
１…感光体
２…帯電ローラ
３…現像容器
４…レーザースキャナ
６…ミラー
７…現像装置
８…トナー
９…ドクターブレード
１０…現像スリーブ
１１…マグネットローラ
１２…電源
１３…転写ローラ
１４…クリーニング装置
１８…トナー吹き出し防止シート
２０…板金
４１…定着入口ガイド
５１…排紙ガイド
１００…記録材積載カセット
１０３…定着フィルム
１０４…加圧ローラ
１０５…接地電極
１０６…導電性加圧ローラ
９００…ＣＰＵ
２００…ＲＯＭ
３００…ＲＡＭ
４００…ビットマップメモリ
５００…インターフェース
６００…操作パネル
７００…画像処理回路
８００…プリンタエンジン
１０００…定着装置
Ｐ…記録材
Ｔ…トナー粒子
Claims (1)
- 入力画像情報に応じた潜像が形成されるとともに、現像装置により潜像を現像されて現像剤像が形成される像担持体と、
該像担持体上の現像剤像が転写された記録材をニップ部において加熱及び加圧して前記現像剤像を前記記録材に定着させる定着装置と、
前記定着装置にバイアス電圧を印加するバイアス印加手段と、
前記ニップ部の前記記録材搬送方向に対し下流側に設けられ、前記記録材に当接し、前記バイアス電圧の印加に伴う電流が前記記録材を介して流れるように接地された接地電極と、現像剤を付着させるべき領域の一部にスペースを形成することにより、前記記録材上における現像剤の量が少なくなるように、前記入力画像情報を間引く間引き処理を行なう間引き手段と、を有する画像形成装置において、
前記間引き手段は、前記入力画像情報のうち、前記記録材の搬送方向の先端から所定の距離までに対応する入力画像情報に対して前記間引き処理を行い、それ以外の入力画像情報に対しては前記間引き処理を行なわず、
前記所定の距離は、前記記録材の搬送方向における前記ニップ部から前記記録材が前記接地電極に当接する位置までの距離であることを特徴とする画像形成装置。
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