JP5317467B2

JP5317467B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5317467B2
Application number: JP2007327408A
Authority: JP
Inventors: 隆二山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2027-12-19
Also published as: US20080292341A1; US7808516B2; JP2008233865A

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式を利用したプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

従来、例えば、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置では、全面帯電した電子写真感光体（感光体）に、レーザー等の光書き込みユニットで露光することにより静電潜像（潜像）を形成する。その後、現像装置内の現像剤担持体が、静電像に現像剤を付着させることにより、静電像を現像剤像に顕像化する。そして、感光体に付着した現像剤を紙などの記録媒体に転写して出力画像が形成される。

静電像をトナー像とするための現像方式には、大別して一成分現像方式と、二成分現像方式とがある。一成分現像方式では、現像剤として実質的に樹脂トナー粒子（トナー）のみからなる一成分現像剤が使用される。一方、二成分現像方式では、主に樹脂トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備える二成分現像剤が使用される。

また、一成分現像方式において、現像剤担持体に担持させたトナー層を現像領域において像担持体に接触させて現像する接触現像法と、現像剤担持体と像担持体を非接触に保ち、トナー粒子を現像剤担持体から像担持体に飛翔させて現像する非接触現像法とがある。
特開平４−３６２９７９号公報特開平６−６０１８１号公報特開平１０−１７１２３８号公報特開平７−３１１４９７号公報特開２０００−３５７０９号公報

図３は、非接触現像法において、像担持体と現像剤担持体とが対向する現像領域でのトナー移動を示す拡大模式図である。図３において、像担持体上の潜像電位にギャップがあるエッジ部では、対向する現像剤担持体上のエッジ部付近のトナーｔが、高濃度画像部に吸い込まれてしまう。このため、図６に示すように、エッジ部付近のトナー付着量が予想以上に多くなり、画像濃度が高まったり、トナーｔが付着する領域も広くなったりしていた（以下、この現象を「エッジ効果」と称する）。

また、高濃度画像部に隣接する低濃度画像部に付着したトナーｔが、高濃度画像部に吸い込まれる結果、低濃度画像部にトナーｔが付着しにくくなるため、白く抜けてしまうことがあった（以下、この現象を「白抜け」と称する）。

これらのエッジ効果や白抜けの問題は、非接触現像方式において特に顕著に発生していた。このエッジ効果と白抜けの発生メカニズムを、図３と図６の模式図を用いてさらに詳しく説明する。

トナーが現像剤担持体から離れ、像担持体に付着するまでの空気層では、低濃度画像部上の領域から高濃度画像部上の領域に電気力線が生じている（図３）。この電気力線は、図中の等電位線に垂直作用するものである。低濃度画像部に対向した現像剤担持体上のトナーｔはこの電気力線に沿いながら飛翔するので、エッジ部の高濃度画像部側のトナー付着量が、潜像電位から予想されたトナー付着量よりも多くなってしまう（図６）。また、エッジ部の低濃度画像部側のトナー付着量は、潜像電位より予想されたトナー付着量より少なくなってしまう。

即ち、現像剤担持体に交流連続波を印加したとき、交流電圧による電界の向きが半周期ごとに変わるため、その都度トナーｔの移動する方向が変わる。そのため、トナーｔの移動する方向が変わる点付近でのトナー飛翔速度が減衰し、トナーｔが図３に示す電気力線に沿いやすく、エッジ部の高濃度画像部側のトナー付着量が多くなり、エッジ効果が発生する。このエッジ効果により、エッジ部の低濃度画像部側のトナー付着量が減少し、白抜けが発生する。

また、トナーｔが像担持体の低濃度画像部に飛翔しても、トナーｔが像担持体上でバウンドを繰り返す際に最終的に高濃度画像部に着床することもエッジ効果と白抜けの原因と考えられる。

現像工程によるトナー付着によって高濃度画像部と低濃度画像部の電位差が完全に解消する理想的な現像（充電効率が１００％の現像）においては、このようなエッジ効果と白抜けは起こらない。なぜなら、現像途中に上述した過程でエッジ効果と白抜けが発生しても、現像が進行するにつれて、エッジ効果と白抜けが発生する向きの電気力線が弱まり、最終的には電位通りの現像結果となるためである。しかし通常の系においては、現像工程における充電効率は十分ではなく、高濃度画像部と低濃度画像部の電位差を、ある程度残したまま現像工程が終了するため、エッジ効果と白抜けが現像終了時点でも残ってしまう。

また、非接触現像法では、現像剤担持体上の現像剤層と像担持体面とを非接触状態で維持するため、現像剤担持体と像担持体面との間の距離を、接触現像の場合と比べ、長く設定する必要がある。この距離設定により、電気力線の曲がりが大きくなり、エッジ効果、白抜けが目立ってしまっていた。

また、このエッジ効果、白抜けの現象は、非接触現像程は目立たないが、接触現像においても、発生するものである。

このようなエッジ効果と白抜けの対策として、磁性現像器の磁極の条件を規定した公知例（特開平４−３６２９７９）があるが、非磁性現像器には一切応用できず、また複雑な磁極構成に設計しなければならなかった。

また、パッチによってエッジ部の現像量を検査して、画像処理で補正するという方法（特開平６−６０１８１）や、現像剤担持体に凹凸を設けて電気力線の向きを補正する方法（特開平１０−１７１２３８）が提案されている。しかしながら、いずれも構成が複雑で実現しようとすればコストアップに繋がってしまう。

現像剤担持体に印加するバイアス電圧として、ブランク部を有する交流波形を用いて解決する方法が知られている。この波形は、交流電圧に直流電圧を重畳したバイアス波形において、交流成分を断続的に休止させたブランク部を有し、ブランク部では直流成分のみを印加する波形（ブランクパルス波形）である。

従来の現像バイアス電圧にブランクパルス波形を用いた現像方法の公知例を以下に示す。特開平７−３１１４９７号。

しかし、これらの公知例に示された現像方法では、エッジ効果、白抜けに対しては効果がある一方、交流電圧の印加を休止するブランク部において、トナーが現像剤担持体表面から離脱するきっかけを与える交流電圧が印加されない。そのため、トナーの離脱量が減少し、ブランク部ではない連続波形部に比べ全体的に現像性（トナー付着性）が低下するという問題があった。

そこで、断続的に休止する交流成分を非対称にすることで、エッジ効果、白抜けに効果があり、かつ現像性の低下も防止することができる方式が考えられた（特開２０００−３５７０９。しかし、これらの方法で現像性の低下を防いでも、断続パルスであるために現像の安定性が損なわれ、また画像のシャープさも失われてしまっていた。

そこで、本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、磁性現像器にも非磁性現像器にも適用でき、現像性が低下することなく、低コストで実現でき、画像のシャープさを失うことなく、エッジ効果と白抜けを低減させることを課題とする。

前記課題を解決するための手段として下記のようなものがある。表面が移動可能な感光体と、前記感光体の表面を帯電する帯電装置と、現像領域において静電潜像に対して現像剤を供給して現像剤像に現像する現像装置と、を備える画像形成装置において、前記感光体は、感光層と、前記感光層を露光して静電潜像を形成する格子状に発光部を設けられた露光装置と、を一体として移動可能に備えており、前記露光装置は、高濃度画像部となる領域には露光の時間を長くし、低濃度画像部となる領域には露光の時間を短くして潜像形成を行うものであって、前記画像形成装置は更に、前記露光装置と前記現像装置を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記高濃度画像部と前記低濃度画像部が存在する現像剤像のための潜像が形成される時に、前記高濃度画像部となる領域の露光が完了する感光体表面の位置が、前記現像領域内にあって、かつ前記低濃度画像部となる領域の露光が完了する感光体表面の位置よりも、感光体表面の移動方向の下流側となるように前記露光装置を制御するものであって、かつ、前記制御部は、前記高濃度画像部となる領域と前記低濃度画像部となる領域について前記露光装置が同じ露光量で露光して前記現像装置が同時に現像を行った後に、前記高濃度画像部となる領域のみを前記現像領域内で前記露光装置が露光してさらに前記現像装置が現像するよう前記現像装置と前記露光装置を制御することを特徴とする画像形成装置。

また別の解決手段として次のようなものがある。表面が移動可能な感光体と、前記感光体の表面を帯電する帯電装置と、現像領域において静電潜像に対して現像剤を供給して現像剤像に現像する現像装置と、を備える画像形成装置において、前記感光体は、感光層と、前記感光層を露光して静電潜像を形成する格子状に発光部を設けられた露光装置と、を一体として移動可能に備えており、前記画像形成装置は更に、前記露光装置が前記感光層の同一領域に対して少なくとも現像領域内での露光を含む複数回の露光を可能なように、前記露光装置を制御する制御部を備え、前記露光装置により前記同一領域に形成される静電潜像は前記現像装置により現像されるものであり、前記制御部は、高濃度画像部となる領域と低濃度画像部となる領域について前記露光装置が同じ露光量で露光して前記現像装置が同時に現像を行った後に、前記高濃度画像部となる領域のみを前記現像領域内で前記露光装置が露光してさらに前記現像装置が現像するように、前記現像装置と前記露光装置を制御することを特徴とする画像形成装置。

また、別の解決手段として次のようなものがある。表面が移動可能な感光体と、前記感光体の表面を帯電する帯電装置と、現像領域において静電潜像に対して現像剤を供給して現像剤像に現像する現像装置と、を備える画像形成装置において、露光によって前記感光体の表面に前記静電潜像を形成する露光装置は、第１の露光装置と、前記第１の露光装置による露光の位置よりも前記感光体の移動方向の下流側、且つ現像領域内で露光が可能なように前記感光体の内側に配置された第２の露光装置とを備え、前記画像形成装置は更に、前記第２の露光装置が、前記第１の露光装置によって露光された前記感光体の同一の領域に対して露光を行うことを可能なように前記第１の露光装置及び前記第２の露光装置を制御する制御部を備え、前記第１の露光装置と前記第２の露光装置により同一領域に形成される静電潜像は前記現像装置により現像されるものであって、前記制御部は、高濃度画像部となる領域と低濃度画像部となる領域について前記第１の露光装置が同じ露光量で露光し前記現像装置が同時に現像を行った後に、前記高濃度画像部となる領域のみを前記現像領域内で前記第２の露光装置が露光してさらに前記現像装置が現像するように、前記現像装置と前記第１の露光装置と前記第２の露光装置を制御することを特徴とする画像形成装置。また、別の解決手段として次のようなものがある。画像形成装置において、静電潜像が形成される感光体と、前記感光体を露光して前記静電潜像を形成する露光装置と、現像領域において前記静電潜像に現像剤を供給して現像剤像に現像する現像装置と、高濃度画像部となる領域と低濃度画像部となる領域について前記露光装置が同じ露光量で露光して前記現像装置が同時に現像を行った後に、前記高濃度画像部となる領域のみを前記現像領域内で前記露光装置が露光してさらに前記現像装置が現像するように、前記露光装置と前記現像装置を制御する制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、磁性現像器にも非磁性現像器にも適用でき、現像性が低下することなく、画像のシャープさを失うことなく、エッジ効果又は／及び白抜けを低減させることができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、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、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明を電子写真方式のカラープリンタに適用した実施例の要部を示す概略構成図である。このカラープリンタは、画像データ形成装置、画像記憶装置、画像読み取り装置、画像処理装置、画像表示装置など、さまざまな形態の画像データ出力装置から転送される画像データに基づいてハードコピーを作成するプリンタである。勿論、本発明はカラープリンタだけでなく、モノクロプリンタにも適用可能である。

（全体構成）
本実施例のプリンタでは、ドラム形状の導電性基体上に格子状に発光部を設けた自発光デバイス部（露光装置）と感光層を被着した感光体たるデジタル感光体ドラム２０３を有する。当該発光素子は発光部を格子状に設けられており、デジタル露光を行なうことができる。このデジタル感光体ドラム２０３は表面が移動可能に設けられており、図示矢印方向に定常回転する。デジタル感光体の回転により、自発光デバイス部と感光層とは一体に定常回転する。

デジタル感光体ドラム２０３は、一様帯電を行う帯電器２０１Ｙによって一様帯電される。帯電器２０１Ｙ，２０１Ｍ，２０１Ｃ，２０１Ｋは、スコロトロン帯電器であり、コロナ放電を用いて非接触帯電を行う。

一様帯電されたデジタル感光体ドラム２０３は、デジタル感光体ドラム２０３の内部に備えた図示しない発光素子によって露光され、静電潜像（潜像）潜像が形成される。

潜像が形成されたデジタル感光体ドラム２０３は、イエロー（Ｙ）トナー入っている一成分現像器２０２Ｙにより顕像化される。一成分現像器２０２Ｙの内部では、攪拌羽根２２２Ｙの回転により現像剤担持体たる現像ローラ２２１ＹにＹトナーが搬送され、ブレード２２３Ｙによって現像ローラ２２１ＹにＹトナーがコートされる。現像ローラ２２１Ｙとデジタル感光体ドラム２０３は、最近接部で約２００μｍのギャップに保持されており、現像ローラに印加するバイアスによりデジタル感光体ドラム２０３上の潜像にトナーを供給してトナー像（現像剤像）に現像を行なう。バイアスには、−４００ＶのＤＣバイアスに、Ｖｐｐが１．８５ｋＶ，周波数が３．５ｋＨｚのＡＣバイアスを印加した波形を用いている。現像ローラ２２１Ｙに残ったトナーは回収ローラ２２４Ｙにより回収され、再利用される。

Ｙトナーを現像したデジタル感光体ドラム２０３は、続いて帯電器２０１Ｍにより再帯電され、デジタル感光体ドラム２０３の内部に備えた発光素子によって再度露光され、マゼンタ（Ｍ）トナーの入っている一成分現像器２０２ＭによりＭトナーが現像される。

以降、帯電器２０１Ｃ、シアン（Ｃ）トナーの入っている一成分現像器２０２Ｃ、帯電器２０１Ｋ、ブラック（Ｋ）トナーの入っている一成分現像器２０２Ｋにより同様のプロセスを繰り返し、デジタル感光体ドラム２０３上に、フルカラーの顕像が形成される。

デジタル感光体ドラム２０３上に形成されたトナー像は、転写装置２０４によって紙上に転写される。転写装置２０４は、転写ローラとバイアスを印加する装置により構成されている。

紙上転写されたトナー像は、図示しない定着装置が印加する熱と圧力により紙上に定着される。

転写されずに、デジタル感光体ドラム２０３上に残ったトナーは、クリーニング装置２０５により掻き取られて回収され、すべての工程が終了となる。

（デジタル感光体ドラム）
本発明の実施例で用いたデジタル感光体ドラム２０３について、層構成及び駆動方法の順で説明する。

（デジタル感光体ドラムの層構成）
図２に、本実施例のデジタル感光体ドラム層構成の模式図を示す。図２は、感光体ドラムの回転軸を含み、かつその軸に平行に配置された走査線の１つを含む平面における断面である。

層構成は、アルミのドラムシリンダー８００の外周表面から自発光デバイス部（露光装置）８１０、機能分離部８６０、感光体部（感光層）８７０の順となっている。以下に各機能層の詳細を説明する。

１．自発光デバイス部８１０は、ＴＦＴ層８２０、信号線層８３０、ＥＬ発光層８４０、および走査線層８５０から構成される。
（１）ＴＦＴ層８２０の機能は、信号線８３３の制御であり、ＴＦＴ回路８２４のゲート８２２を制御して信号線のＯＮ／ＯＦＦを行う。ここで、ＴＦＴ回路８２４のソース電極は、電極パッド８２５に接続されている。信号線制御回路はガラス基板上にｐｏｌｙ−Ｓｉプロセスで形成された回路を、デバイス転写法によってドラムシリンダー８００上に転写したものであり、ＴＦＴ回路８２４の駆動ドライバを同一デバイス上に形成している。
（２）信号線層８３０は、層間絶縁膜８３１、および信号線８３３から構成される。本実施例における信号線８３３は、幅１０μｍのＡｇ電極でドラム１周の円環形状をなしている。信号線の間隔は約４２μｍ（画素解像度６００ｄｐｉ）であり、５１２０本（Ａ４用紙ポートレート印刷対応）が、その円環軸とドラム回転軸が一致するように配置されている。
（３）ＥＬ発光層８４０は、有機ＥＬによる電荷注入型の蛍光の発光素子を構成している。本実施例では信号線側を金属電極（Ａｇ）による陰極、走査線側を金属酸化物（ＩＴＯ）による陽極としているため、信号線側より電子輸送層（ＥＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、ホール輸送層（ＨＴＬ）、ホール注入層（ＨＩＬ）の順で積層した４層構成とした。
（４）走査線層８５０は幅１０μｍのＩＴＯパターン電極であり、ドラムの周面上の直線形状をなしている。走査線の間隔は約４２μｍ（画素解像度６００ｄｐｉ）であり、８３７４本（φ１１２ドラム位相角０．０４３度）の走査線が走査線層８５０中にドラム回転軸と平行に配置されている。各々の走査線層８５０は、スルーホール電極（非図示）を介して走査線駆動回路に接続している。

２．機能分離部８６０は、透明絶縁／バリヤ層８６１と、透明導電層８６２で構成される。透明絶縁／バリヤ層８６１は有機ポリマー膜と金属酸化物薄膜（Ａｌ２Ｏ３）の多層積層構成膜であり、透明導電層８６２は透明絶縁／バリヤ層８６１の表面（円筒形状外周面側）にＩＴＯを成膜したものである。この結果、この機能分離層においては可視光透過率８５％（λ＝５２０ｎｍ）と高ガスバリヤ性能を維持している。

３．感光体部８７０は、下引き層（ＵＣＬ）８７１、キャリア発生層（ＣＧＬ）８７２、キャリア移送層（ＣＴＬ）８７３、および保護層８７４を積層した有機感光体（ＯＰＣ）である。

（デジタル感光体ドラムの駆動方法）
図４に本発明の実施例に係るデジタル感光体ドラムの駆動構成を説明するブロック図を示す。本実施例における発光画素の駆動は、アクティブマトリックス（ＡＭ）方式を採用している。

本実施例の仕様上、走査ラインは８３７４本、走査線間隔は約４２μｍ（解像度６００ｄｐｉ）で画像形成速度は１２０ｍｍ／ｓであり、走査周期は約３５２μｓ（走査周波数２．８ｋＨｚ）で走査ラインを順次選択する。

ＴＦＴ層８２０は、図５に示す回路８２０Ａで構成されている。走査線層８５０は、走査ドライバ部からの信号を伝達する線である。信号線８３３は、信号ドライバ部からの信号を伝達する線である。座標ｘ，ｙに基づいて発光する画素を選択することによって、所望の画素を所定の階調で発光させることができる。キャパシター線１５０は、キャパシターの基準電位を与えるための手段であり、信号線からの電位がキャパシター１５１に蓄えられる。ここで、図４に示されるように、信号制御回路と走査制御回路によって、各回路８２０Ａが制御される。すなわち、スイッチＴＦＴ１５２がオンされ、キャパシター１５１に信号電位が蓄えられ、それがドライブＴＦＴ１５４をＯＮさせる。このようにして、ドライブＴＦＴ１５４上の陽極１４３と陰極電極層１３６との間に電位差が生じ、この部分に挟持されているＥＬ発光層８４０が発光する構造となっている。このようにすることで、有機ＥＬ層に格子状の発光部を設けている。

以上のように、アクティブマトリックス駆動法を用いて有機ＥＬ層を制御し、デジタル感光体ドラム２０３を内部から露光することにより、有機ＥＬによる潜像形成が可能となる。また、露光量は、デジタル感光体ドラム２０３の露光面積、感度、露光時間、によって決定されるが、露光量制御は露光時間のみによって行う。本実施例では、形成する画像の濃淡に応じて露光時間の長短を切り替えて潜像形成を行なう。

（白抜けとエッジ効果を防ぐための制御）
本実施例においては、白抜けとエッジ効果を防ぐために、以下の露光制御を行う。

本実施例では、デジタル感光体内部の有機ＥＬをアクティブマトリックスで駆動しているため、帯電後、任意の画素で任意の時刻に任意の時間、露光することができる。

図７は、Ｙ帯電器２０１ＹとＹ現像器の現像ローラ２２１との位置関係と露光ポイントを示した図である。ここでは、説明のためにＹ露光を例にとるが、勿論他の色の露光にも同様のことが成り立つ。

本願発明の課題である、エッジ効果は、高濃度画像部の端部に発生する。白抜けとエッジ効果は、高濃度画像部と低濃度画像部とが隣接している場合に発生し、高濃度画像部の端部にエッジ効果が発生し、低濃度画像部の端部に白抜けが発生する。以下説明のために、感光体ドラムの長手方向に高濃度画像部と低濃度画像部とが隣接した場合を例として、露光の制御について説明する。もちろん高濃度画像部と低濃度画像部が感光体ドラムの周方向に隣接している場合でも、以下に説明する露光の制御を行うことで、エッジ効果と白抜けの低減をすることができる。また、ベタ白部に高濃度画像部が存在するような場合でも、以下に説明する露光の制御を行うことで、高濃度画像部のエッジ効果を低減することができる。

本実施例における画像形成装置において、高濃度画像部たるベタ黒画像部と、低濃度画像部たるハーフトーン（ＨＴ）画像部を露光する際、露光開始位置は、図７に示すように現像領域外の同じ位置で始める。なお、本実施例では、画像の濃淡は、発光素子の露光時間により制御する。即ち、高濃度画像部となる領域の潜像を形成する場合は、露光の時間を長くし、低濃度画像部となる領域の潜像の形成をする場合は、露光の時間を短くする。露光時間で画像の濃淡を決定するので、ＨＴ画像部とベタ黒画像部の露光輝度は同じである。デジタル感光体ドラム２０３が回転し、図７に示すＨＴ露光終了位置で、ＨＴ画像部の露光を終了する。ベタ黒画像部の露光は、その後も続け、図７に示すベタ黒露光終了位置でベタ黒画像の露光を終了する。本実施例では、露光開始位置を現像領域外に設定し、ＨＴ露光終了位置を現像領域中央付近に設定し、ベタ露光終了位置を現像領域中央以降終了手前に設定している。しかし、露光開始位置を現像領域内に設定しても良い。また、ＨＴ露光開始位置を現像領域現像領域前に始め、ＨＴ露光終了位置を現像領域外（現像領域に入る前）に設定しても良い。

ここで、現像領域とは、現像ローラから感光体ドラムへトナーが飛翔し現像が行なわれる感光体ドラム上の領域を指す。具体的には、現像領域を調べる方法は、デジタル感光体ドラム２０３と現像ローラ２２１を停止した状態で、現像ローラに対して画像形成時と同様の現像動作を行い、感光ドラムに現像剤が付着する領域を指す。

以上の関係を角度を用いて説明する。図７に示すように、Ｙ帯電器２０１Ｙの中央から感光体ドラム２０３の中心に引いた線分を基準として、ＨＴ，ベタ黒露光開始位置から感光体ドラム２０３の中心に引いた線分までの角度をθ１と定義する。同様に、ＨＴ露光終了位置から感光体ドラム２０３の中心に引いた線分までの角度をθ２と定義し、ベタ黒露光終了位置から感光体ドラム２０３の中心に引いた線分までの角度をθ３と定義する。θ１とθ２とθ３の関係は、θ３＞θ２＞θ１となる。

以上の工程を露光タイミングのタイムチャートで表現すると図８のようになる。タイムチャートの下には、対応する感光体表面電位の変化が示してある。即ち、高濃度画像部の露光が完了した時の、当該高濃度画像部に対応する感光体ドラム表面の位置は、低濃度画像部の露光が完了した時の、当該低濃度画像部に対応する感光体表面の位置よりも、感光体ドラム表面の移動方向の下流側となるようにしている。また、高濃度画像部の露光が完了するのは現像領域内となるようにしている。

上記ようなプロセスを、図１、図１３に示すように制御部２９０で制御して自発光デバイス８１０（露光装置）を制御している。これにより、現像開始時から現像領域中央まではＨＴ画像部とベタ黒画像部が同電位であるため、回り込み電界が発生しない。そのため、ＨＴ画像部とベタ黒画像部が均等に現像される。その後、露光されるのがベタ黒画像部のみであるので、ベタ黒画像部のみが追加で現像される。この際も、隣接するＨＴ画像部にはすでにトナーが現像されているため、ほとんど回り込み電界が発生しないため、白抜け・エッジ効果が無く現像される。

上記の制御を行うことにより、白抜けとエッジ効果を効果的に低減させることができる。

図９に、本実施例の構成要素の概略図を示す。本実施例では、黒トナーのみを用いたモノクロプリンタとなっている。本実施例では、前記現像領域よりも前記感光体表面の移動方向上流側に設けられたＬＥＤアレイ３０４Ａ（第１の露光装置）と、前記感光体５６の背面から現像領域に対して露光を行うＬＥＤアレイ３０４Ｂ、３０４Ｃ（第２の露光装置）を設けている。感光体５６は、感光体の内側から露光が可能なように、透明の導電性基体上に感光層を被着させている。

感光体ドラム３０３は図示矢印の向きに定常回転しており、帯電器２０１によって一様帯電される。一様帯電された感光体ドラム３０３は、感光体ドラム３０３の背面に設置されたＬＥＤアレイユニット３０４によって、画像信号に基づき露光され、潜像が形成される。ここでＬＥＤアレイユニット３０４は、ＬＥＤアレイ３０４ＡとＬＥＤアレイ３０４Ａの感光体の回転方向の下流側に設けられたＬＥＤアレイ３０４ＢとＬＥＤアレイ３０４Ｃとの三段構成になっており、各ＬＥＤアレイにより順次露光される。感光体ドラム３０３上に形成された潜像は、一成分現像器２０２Ｋによってトナーが付着され、顕像化される。感光体ドラム３０３上のトナー像は、転写装置２０４によって紙上に転写され、図示しない定着手段によって定着される。感光体ドラム３０３上に残ったトナーは、クリーニング装置２０５によって掻き取られ、プロセスが終了する。

図１０にＬＥＤアレイユニット３０４の詳細図を示す。ここで使用しているＬＥＤアレイユニット３０４は、図１０に示すように、ＬＥＤアレイ３０４ＡとＬＥＤアレイ３０４ＢとＬＥＤアレイ３０４Ｃの三段構成となっており、各々のＬＥＤアレイの中に、ＬＥＤ発光部３０５が設けられている。このような三段構成により、同じ画像箇所に最大で三回まで露光できる仕組みになっている。また、ＬＥＤアレイ３０４Ａは、現像領域手前（現像領域よりも前記感光体ドラム３０３の表面移動方向上流側）に設置されており、ＬＥＤアレイ３０４Ｂは、現像領域前半に設置されている。ＬＥＤアレイのうち最も露光プロセスの後ろ側に設置されているＬＥＤアレイ３０４Ｂは、現像領域後半に設置されている。

このように構成した上で、白抜けとエッジ効果を防ぐために以下の制御を行う。説明では、感光体ドラムの長手方向に高濃度画像部と中濃度画像部と低濃度画像部とが隣接した場合における露光の制御について説明する。図１１は、現像途中における感光体ドラム３０３上の潜像ポテンシャルとトナーの載り量を模式的に表している。図１１における「高」は高濃度画像部、「中」は中濃度画像部、「低」は低濃度画像部を表し、「無」は白地部である。

１．（工程Ａ）
まず、現像領域手前に設置されたＬＥＤアレイ３０４Ａにより、高濃度画像部と中濃度画像部と低濃度画像部が露光され、画像部が現像領域にさしかかると、図１１の（Ａ）に示すようにトナーが現像される。ここで、高濃度画像部と中濃度画像部と低濃度画像部の境界では、電位差が発生しないため回り込み電界が存在せず、エッジ効果と白抜けは発生しない。また、高濃度画像部と白地部との境界においては、電位差が少ないためエッジ効果は発生しない。

２．（工程Ｂ）
次に現像領域中央付近に設置されたＬＥＤアレイ３０４Ｂによって高濃度画像部と中濃度画像部が追加露光される。すると高濃度画像部と中濃度画像部のみの電位ポテンシャルが減衰するので、図１１の（Ｂ）に示すように高濃度画像部と中濃度画像部にトナーが追加で現像される。高濃度画像部と中濃度画像部の境界では電位差が発生しないためエッジ効果と白抜けは発生しない。また、中濃度画像部と低濃度画像部との境界においては、低濃度画像部にすでにトナーが現像されているために白抜けは発生しない。また、高濃度画像部は、（工程Ａ）で現像したトナーにより、ある程度充電されているため、高濃度画像部と白地部との境界においても回り込み電界が弱くなり、エッジ効果は発生しない。

３．（工程Ｃ）
さらに、現像領域後半に設置されたＬＥＤアレイ３０４Ｃによって高濃度画像部のみが追加露光される。すると高濃度画像部のみ電位ポテンシャルが減衰するので、図１１の（Ｃ）に示すように高濃度画像部のみにトナーが追加で現像される。高濃度画像部は、（工程Ａ）と（工程Ｂ）で現像したトナーにより、中濃度画像部と同程度のトナーが充電されているため、高濃度画像部と白地部との境界においても回り込み電界が弱くなり、エッジ効果は発生しない。

本実施例では、露光装置により感光体ドラムの同一の領域に対して現像領域内の露光を含むように複数回の露光を行なうようにしている。これにより、複数回に分けて現像を進めて行くことができ、エッジ効果、白抜けを低減することができる。

なお、本実施例では、感光体ドラム３０３の背面に設置されたＬＥＤアレイユニットを露光装置に用いた例を示したが、ＬＥＤアレイユニットの代わりに実施例１のような発光素子を備えたデジタル感光ドラムでも適用できる。デジタル感光ドラムの場合も、感光体ドラムの同一領域に対して発光素子を用いて複数回露光を行なうことで、複数回に分けて現像を進めて行き、エッジ効果、白抜けを低減することができる。

図１２に、本実施例の構成要素の概略図を示す。本実施例では、黒トナーのみを用いたモノクロプリンタとなっている。本実施例では、露光手段として、前記現像領域よりも前記感光体表面の移動方向上流側に設けられたレーザーユニット３０６（第１の露光手段）と、前記感光体５６の背面から現像領域に対して露光を行うＬＥＤアレイユニット３０９（第２の露光手段）を設けている。

ドラム形状の導電性基体上に感光層を被着した感光体ドラム３０３は図示矢印の向きに定常回転しており、帯電器２０１によって一様帯電される。なお、感光体ドラム３０３は背面に配置されたＬＥＤアレイユニット３０９から露光が可能なように、透明の導電性基体上に感光層を設けている。一様帯電された感光体ドラム３０３は、レーザーユニット３０６によって画像信号に基づき露光され、潜像が形成される。レーザーユニット３０６は、ポリゴンミラー３０７によってレーザー走査し、レーザーは、レンズ部３０８により焦点を絞られる仕組みになっている。感光体ドラム３０３上に形成された潜像は、一成分現像器２０２Ｋによる現像によりトナーが付着されると同時に、感光体ドラム３０３の背面に設置されたＬＥＤアレイユニット３０９によって、感光体が追加露光される。ＬＥＤアレイ３０９Ａは、現像領域中央付近に設置されており、追加露光で書き込んだ潜像を追加現像できる仕組みになっている。

感光体ドラム３０３上のトナー像は、転写装置２０４によって紙上に転写され、図示しない定着手段によって定着される。感光体ドラム３０３上に残ったトナーは、クリーニング装置２０５によって掻き取られ、プロセスが終了する。

以上の構成を用いて、低濃度画像部と高濃度画像部を共にレーザーユニット３０６で露光し、高濃度画像部のみをＬＥＤアレイで追加露光すると、実施例２と同じメカニズムにより白抜けとエッジ効果を効果的に低減させることができる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図本発明の実施例に係るデジタル感光体ドラムの層構成を説明する図非接触現像法において、感光体と現像剤担持体とが対向する現像領域でのトナー移動を示す拡大模式図本発明の実施例に係るデジタル感光体ドラムの駆動構成を説明するブロック図本発明の実施例に係るアクティブマトリックス回路を説明する図非接触現像法において、感光体と現像剤担持体とが対向する現像領域でのエッジ効果と白抜けを説明する図本発明の実施例に係る画像形成装置において、Ｙ帯電器とＹ現像器の位置関係と露光ポイントを示した図本発明の実施例に係る画像形成層地において、露光タイミングのタイムチャートと、それに対応する感光体表面電位の変化を示す図本発明の実施例に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図本発明の実施例に係る画像形成装置の構成要素であるＬＥＤアレイユニットの詳細図本発明の実施例に係る画像形成装置において、現像途中における感光体ドラム上の潜像ポテンシャルとトナーの載り量を模式的に表した図本発明の実施例に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図本発明の制御部と露光装置との関係を示すブロック図

符号の説明

２０１Ｙ帯電器
２０１Ｍ帯電器
２０１Ｃ帯電器
２０１Ｋ帯電器
２０２Ｙ一成分現像器（イエロー）
２０２Ｍ一成分現像器（マゼンタ）
２０２Ｃ一成分現像器（シアン）
２０２Ｋ一成分現像器（ブラック）
２０３デジタル感光体ドラム
２０４転写装置
２０５クリーニング装置
２２１Ｙ現像ローラ
２２２Ｙ攪拌羽根
２２３Ｙブレード
２２４Ｙ回収ローラ
２９０制御部

Claims

表面が移動可能な感光体と、前記感光体の表面を帯電する帯電装置と、現像領域において静電潜像に対して現像剤を供給して現像剤像に現像する現像装置と、を備える画像形成装置において、
前記感光体は、感光層と、前記感光層を露光して静電潜像を形成する格子状に発光部を設けられた露光装置と、を一体として移動可能に備えており、
前記露光装置は、高濃度画像部となる領域には露光の時間を長くし、低濃度画像部となる領域には露光の時間を短くして潜像形成を行うものであって、
前記画像形成装置は更に、前記露光装置と前記現像装置を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記高濃度画像部と前記低濃度画像部が存在する現像剤像のための潜像が形成される時に、前記高濃度画像部となる領域の露光が完了する感光体表面の位置が、前記現像領域内にあって、かつ前記低濃度画像部となる領域の露光が完了する感光体表面の位置よりも、感光体表面の移動方向の下流側となるように前記露光装置を制御するものであって、かつ、
前記制御部は、前記高濃度画像部となる領域と前記低濃度画像部となる領域について前記露光装置が同じ露光量で露光して前記現像装置が同時に現像を行った後に、前記高濃度画像部となる領域のみを前記現像領域内で前記露光装置が露光してさらに前記現像装置が現像するよう前記現像装置と前記露光装置を制御することを特徴とする画像形成装置。
表面が移動可能な感光体と、前記感光体の表面を帯電する帯電装置と、現像領域において静電潜像に対して現像剤を供給して現像剤像に現像する現像装置と、を備える画像形成装置において、
前記感光体は、感光層と、前記感光層を露光して静電潜像を形成する格子状に発光部を設けられた露光装置と、を一体として移動可能に備えており、
前記画像形成装置は更に、前記露光装置が前記感光層の同一領域に対して少なくとも現像領域内での露光を含む複数回の露光を可能なように、前記露光装置を制御する制御部を備え、
前記露光装置により前記同一領域に形成される静電潜像は前記現像装置により現像されるものであり、
前記制御部は、高濃度画像部となる領域と低濃度画像部となる領域について前記露光装置が同じ露光量で露光して前記現像装置が同時に現像を行った後に、前記高濃度画像部となる領域のみを前記現像領域内で前記露光装置が露光してさらに前記現像装置が現像するように、前記現像装置と前記露光装置を制御することを特徴とする画像形成装置。
前記高濃度画像部と前記低濃度画像部が存在する現像剤像のための潜像が形成される時、
前記露光装置は、前記高濃度画像部となる領域を複数回の露光をし、
前記高濃度画像部となる領域の露光が完了する感光体表面の位置は、前記現像領域内であり、かつ前記低濃度画像部となる領域の露光が完了する感光体表面の位置よりも、感光体表面の移動方向の下流側であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
表面が移動可能な感光体と、前記感光体の表面を帯電する帯電装置と、現像領域において静電潜像に対して現像剤を供給して現像剤像に現像する現像装置と、を備える画像形成装置において、
露光によって前記感光体の表面に前記静電潜像を形成する露光装置は、第１の露光装置と、前記第１の露光装置による露光の位置よりも前記感光体の移動方向の下流側、且つ現像領域内で露光が可能なように前記感光体の内側に配置された第２の露光装置とを備え、
前記画像形成装置は更に、前記第２の露光装置が、前記第１の露光装置によって露光された前記感光体の同一の領域に対して露光を行うことを可能なように前記第１の露光装置及び前記第２の露光装置を制御する制御部を備え、
前記第１の露光装置と前記第２の露光装置により同一領域に形成される静電潜像は前記現像装置により現像されるものであって、
前記制御部は、高濃度画像部となる領域と低濃度画像部となる領域について前記第１の露光装置が同じ露光量で露光し前記現像装置が同時に現像を行った後に、前記高濃度画像部となる領域のみを前記現像領域内で前記第２の露光装置が露光してさらに前記現像装置が現像するように、前記現像装置と前記第１の露光装置および前記第２の露光装置を制御することを特徴とする画像形成装置。
画像形成装置において、
静電潜像が形成される感光体と、
前記感光体を露光して前記静電潜像を形成する露光装置と、
現像領域において前記静電潜像に現像剤を供給して現像剤像に現像する現像装置と、
高濃度画像部となる領域と低濃度画像部となる領域について前記露光装置が同じ露光量で露光して前記現像装置が同時に現像を行った後に、前記高濃度画像部となる領域のみを前記現像領域内で前記露光装置が露光してさらに前記現像装置が現像するように、前記露光装置と前記現像装置を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記露光装置は、前記感光体に対して、前記現像剤像が形成される面とは反対側から露光を行うことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。