JPH11194551A

JPH11194551A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11194551A
Application number: JP9360043A
Authority: JP
Inventors: Isami Itou; 功巳伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ドット再現性が良好な現像コントラストの場
合でも、ベタ部の濃度を十分に保つことができるように
する。【解決手段】画像面積を持った最大画像濃度の画像に
応じて感光ドラム１表面に形成される静電潜像の電位分
布を、最大画像濃度の画像に応じた静電潜像領域内で電
位の異なる部分を含む分布となるよう露光装置３の感光
ドラム１に対する露光Ｌを制御装置７で制御することに
より、ドット再現性が良好な現像コントラストの場合で
も、ベタ部の濃度を十分に保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式や静
電記録方式によって画像形成を行う複写機、プリンタな
どの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真方式による画像形成装置
においては、電子写真感光体表面を帯電装置によって一
様に帯電処理し、帯電された電子写真感光体表面を露光
装置によって露光して静電潜像を形成する。そして、こ
の静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成し、こ
のトナー像を転写装置によって用紙などの転写材に転写
して、定着装置によりトナー像が転写材上に永久固着画
像として定着される。

【０００３】上述した現像装置での現像剤（トナー）に
よる現像で静電潜像を可視化する方法も、従来より種々
知られている。例えば、米国特許第２８７４０６３号明
細書に記載されている磁気ブラシ現像法や、米国特許第
２２１７７６号明細書に記載されているパウダークラウ
ド法及びファーブラシ現像法、液体現像法等、多数の現
像法が知られている。

【０００４】これらの現像法において、特に、トナー及
びキャリアを主体とする現像剤を用いる磁気ブラシ法、
カスケード法等が広く実用化されている。これらの方法
は、いずれも比較的安定に良好な画像を得ることができ
る優れた方法である。しかしながら、これらのいずれの
現像方法も２成分現像剤に起因する、キャリアの劣化、
トナーとキャリアの混合比の変動、装置の複雑化、トナ
ーの飛散、キャリアによるすじむら等の共通の問題点を
有していた。

【０００５】このような欠点を回避するために、トナー
のみの１成分現像剤を用いる現像方法が各種提案されて
いる。例えば、米国特許第３９０９２５８号明細書に
は、電気的に導電性を有する磁性トナーを用いて現像す
る方法が提案されている。これは、内部に磁性を有する
円筒状の導電性スリーブに導電性磁性現像剤を担持し、
これを静電潜像に接触せしめて現像するものである。

【０００６】この際、現像部においてトナー粒子により
電子写真感光体表面とスリーブ表面の間に導電路が形成
され、この導電路を経てスリーブよりトナー粒子に電荷
が導かれ、静電潜像画像部との間のクーロン力により、
トナー粒子が静電潜像画像部に付着して現像される。こ
の導電性磁性トナーを用いる現像方法は、従来の２成分
現像法に起因する問題点を回避した優れた方法である
が、反面、トナーが導電性であるため、現像した画像を
電子写真感光体から普通紙等の転写材へ静電的に転写す
ることが困難であるという問題点を有していた。

【０００７】この問題を解決するために、静電的に転写
することが可能な高抵抗トナーを用いる現像方法とし
て、例えば特開昭５２−９４１４０号公報に、トナー粒
子の誘電分極を利用した現像方法が開示されている。し
かしながら、かかる方法は、本質的に現像速度が遅く現
像画像の濃度が充分に得られない等の欠点を有してお
り、実用上困難であった。

【０００８】高抵抗の磁性トナーを用いるその他の方法
として、トナー粒子相互の摩擦、トナー粒子とスリーブ
との摩擦等により、トナー粒子を摩擦帯電し、これを静
電保持部材に接触して現像する方法が知られている。し
かしながら、これらの方法は、トナー粒子と摩擦部材と
の接触回数が少なく、摩擦帯電が不十分になりやすい、
あるいは、帯電したトナー粒子とスリーブとのクーロン
力が強いときには、トナー粒子がスリーブ上で凝集しや
すい等の欠点を有しており、実用上困難な点が多いこと
が指摘されている。

【０００９】これに対して、特開昭５４−４３０３６号
公報において、上述の欠点を除去した新規な現像方法が
提案されている。これは、スリーブ上にトナーを極めて
薄く塗布し、これを摩擦帯電し、ついで、これを磁界の
作用下で静電像に極めて近接させ、かつ、接触させるこ
となく対向させ、現像するものである。

【００１０】この方法によれば、磁性トナーを極めて薄
く塗布するという構成をとることにより、磁性トナーと
スリーブとの接触機会を増加させ、現像に供するのに必
要な摩擦帯電電荷量をトナーに与えることを可能にして
いる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した１
成分現像方法は、簡易に高精細な画像を形成できる現像
装置であるが、最近の高解像なデジタル機での画像形成
においては、濃度と高解像度を両立させることが難しく
なっている。

【００１２】本発明者等の検討によると、ドットなどの
微細な潜像はエッジ効果により現像されやすいのに対
し、ある程度の画像面積を持った最大画像濃度の画像
（ベタ画像）領域は、潜像の画像周辺部はエッジ効果に
より現像されやすくなっているが、中央部は現像されに
くくなっていることが分かった。

【００１３】そのため、１画素のドットを装置の解像度
通りのサイズ（例えば、６００ｄｐｉでは４２．３μ
ｍ、１２００ｄｐｉでは２１．２μｍ等）に現像するた
めの電子写真感光体と現像装置の現像スリーブ間のコン
トラスト（Ｖｃｏｎｔ−Ｄ）と、一様な十分な濃度のベ
タ画像を形成するための、電子写真感光体と現像スリー
ブ間のコントラスト（Ｖｃｏｎｔ）の間には、以下のよ
うな関係があることが分かった。

【００１４】Ｖｃｏｎｔ−Ｄ＜Ｖｃｏｎｔこのため、一様な十分な濃度のベタ画像を形成させるこ
とを優先した場合、写真などのグラフィカルな画像を出
力した場合には、画像を形成している１ドットのサイズ
が必要以上に大きくなるために、出力したグラフィック
画像の濃度が高くなりすぎるという問題点があった。

【００１５】また、逆に、グラフィック画像を優先した
場合には、画像内のベタ部分の濃度が低くなってしまう
という問題点があった。

【００１６】そこで、本発明は、ドット再現性が良好な
現像コントラストの場合でも、ベタ部の濃度を十分に保
つことが可能な画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、静電潜像を担持する電子写真感光体と、
該電子写真感光体の表面を帯電する帯電装置と、帯電さ
れた前記電子写真感光体表面を露光して静電潜像を形成
する露光手段と、を少なくとも備えた画像形成装置にお
いて、画像面積を持った最大画像濃度の画像に応じて前
記電子写真感光体表面に形成される前記静電潜像の電位
分布を、前記最大画像濃度の画像に対応した静電潜像領
域内で電位の異なる部分を含む分布となるよう前記露光
手段の前記電子写真感光体に対する露光を制御する制御
手段を有することを特徴としている。

【００１８】また、前記制御手段は、前記最大画像濃度
の画像に対応した静電潜像領域内で、１〜２０％の画像
比率で露光を行わない部分を有するよう前記露光手段の
前記像担持体に対する露光を制御することを特徴として
いる。

【００１９】また、前記制御手段は、前記電子写真感光
体表面の全画像領域内で、１〜２０％の画像比率で露光
を行わない部分を有するよう前記露光手段の前記電子写
真感光体に対する露光を制御することを特徴としてい
る。

【００２０】また、前記露光を行わない部分は、１２０
０ｄｐｉで２１．２μｍ以下のサイズのドットであり、
隣接する各前記露光を行わない部分の間は少なくとも４
２μｍ以上離れていることを特徴としている。

【００２１】（作用）本発明の構成によれば、ある程度
の画像面積を持った最大画像濃度の画像（以下、ベタ画
像という）に対応した静電潜像（以下、ベタ潜像とい
う）内に部分的に電位の高い部分を存在させることで、
ベタ潜像の電位分布が不均一になる。この不均一な電位
分布を作ることでベタ潜像内に電位の勾配を設けること
で、ベタ潜像内にエッジ効果を発生させ、ドットなどの
微細な静電潜像を現像する際と同じように現像されやす
くする。この結果、ドット再現性が良好な現像コントラ
ストの場合でも、ベタ部の濃度を十分に保つことが可能
となった。

【００２２】

【発明の実施の形態】〈実施の形態１〉図１は、本実施
の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。本
実施の形態では、出力画像の解像度は６００ｄｐｉと
し、画像形成は２値で行うこととした。

【００２３】この画像形成装置は、回転ドラム型の電子
写真感光体（以下、感光ドラムという）１を備えてい
る。感光ドラム１の周囲には帯電ローラ２、露光装置
３、現像装置４、転写ローラ５、クリーニング装置６が
配設されている。

【００２４】感光ドラム１は、本実施の形態では負帯電
の有機感光体でアルミニウム製のドラム基体（不図示）
上に感光層（不図示）を有しており、所定のプロセスス
ピードで矢印ａ方向に回転駆動され、その回転過程にお
いて帯電ローラ２により負極性の一様な帯電処理を受け
る。

【００２５】帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に所定
の押圧力で当接して回転駆動され、帯電バイアス電源
（不図示）から帯電ローラ２に対して所定の帯電バイア
スを印加して、感光ドラム１を所定の極性、電位に帯電
処理する。本実施の形態では、感光ドラム１表面を−４
００Ｖに一様に帯電する。

【００２６】露光装置３は、半導体レーザを用いた走査
光学系（不図示）を有しており、入力される画像情報に
応じてレーザー光による露光Ｌを帯電処理された感光ド
ラム１上に行い、露光された感光ドラム１表面のベタ電
位（−５０Ｖ）と、非露光部の帯電電位（−４００Ｖ）
との差により静電潜像が形成される。前記半導体レーザ
から出射されるレーザー光の径は３０μｍであり、前記
走査光学系は１２００ｄｐｉ動作し、感光ドラム上に２
１．２μｍ以下のドットを形成することが可能となって
いる。露光装置３には、制御装置（ＣＰＵ）７が接続さ
れている。制御装置（ＣＰＵ）７は、ある程度の画像面
積を持った最大画像濃度の画像（ベタ画像）の静電潜像
の電位分布を、ベタ画像の静電潜像内部で電位の異なる
部分を含む分布となるよう露光装置３の感光ドラム１に
対する露光Ｌを制御する（詳細は後述する）。

【００２７】また、露光手段としてＬＥＤにセルフォッ
クレンズを介したもの、ＥＬ素子やプラズマ発光素子な
どその他の光学系等も使用することが可能である。

【００２８】現像装置４は、現像スリーブ４ａを備えて
おり、現像装置４内に収納したトナーを現像スリーブ４
ａ上にコーティングし、現像位置で感光ドラム１上に形
成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像として
現像（可視像化）する。現像スリーブ４ａには現像バイ
アス電源（不図示）から所定の現像バイアスが印加され
る。現像装置４で使用するトナーは、本実施の形態では
磁性１成分トナーであり、重量平均径が５μｍ以上、磁
性トナーに内添される磁性体の重量が磁性トナーの重量
の１０％以上の負帯電性トナーを使用した。

【００２９】転写ローラ５は、感光ドラム１表面に所定
の押圧力で当接して回転駆動され、転写バイアス電源
（不図示）から転写ローラ２に対して所定の帯電バイア
スを印加して、転写ローラ５と感光ドラム１間の転写ニ
ップに搬送される転写材Ｐに感光ドラム１表面のトナー
像を転写する。

【００３０】クリーニング装置６は、クリーニングブレ
ード６ａを有し、転写後の感光ドラム１表面に残った転
写残トナーをクリーニングブレード６ａで除去して回収
する。

【００３１】次に、上記した画像形成装置の画像形成動
作について説明する。

【００３２】画像形成時には、感光ドラム１は駆動手段
（不図示）により矢印ａ方向に所定のプロセススピード
で回転駆動され、帯電ローラ２からの帯電バイアス（本
実施の形態では−４００Ｖ）の印加により負極性の一様
な帯電処理を受ける。

【００３３】そして、帯電処理された感光ドラム１表面
に露光装置３からレーザー光による露光Ｌが与えられ
（本実施の形態では露光部であるベタ電位は−５０
Ｖ）、入力される画像信号に応じた静電潜像が形成され
る。そして、現像バイアスが印加された現像スリーブ４
ａによって静電潜像が現像され、トナー像として可視化
される。このときの現像条件は、感光ドラム１と現像ス
リーブ４ａ間の距離を３００μｍとし、現像バイアスは
ＡＣ成分は２．０ｋＨｚ，１．５ｋＶｐｐの矩形波を用
い、ＤＣ成分を−２００Ｖとすることで、現像コントラ
ストをドット再現性が良好であった１５０Ｖと設定し
た。

【００３４】そして、感光ドラム１表面のトナー像が転
写ローラ５と感光ドラム１間の転写ニップに到達する
と、このタイミングに合わせて転写材Ｐがこの転写ニッ
プに搬送され、転写バイアスが印加された転写ローラ５
によりトナー像が転写される。トナー像が転写された転
写材Ｐは定着装置（不図示）に搬送され、定着装置によ
る加熱、加圧により転写トナー像が転写材Ｐ上に永久固
着画像として定着されて出力される。

【００３５】一方、トナー像転写後の感光ドラム１表面
は、クリーニング装置６のクリーニングブレード６ａに
よって転写残トナーが除去されてクリーニングされる。
以下、同様にして上記したプロセスを繰り返す。

【００３６】次に、上記露光装置３の感光ドラム１に対
する露光Ｌについて詳細に説明する。

【００３７】図２は、露光装置３の露光Ｌによる静電潜
像（ベタ潜像）の電位分布図である。この図において、
Ａはベタ潜像内で電位を落としていない部分（−４００
Ｖ）、Ｂは電位を落とした部分（−５０Ｖ）である。

【００３８】Ｂの部分は通常通りレーザー露光すること
で電位を減衰させて形成し、Ａの部分は１２００ｄｐｉ
の１ドットを像露光させないことで形成している。

【００３９】本実施の形態では、Ａの部分を２１．２μ
ｍ以下のサイズのドット、電位を感光ドラム１の帯電電
位と同じ−４００Ｖ、Ｂの部分を−５０Ｖとし、Ａのド
ット部分は、複数のドットが集中して形成され白地部と
なってしまうことを防止するため、図３に示したよう
に、ある１ドットの半径４２μｍ以内には存在しないよ
うに、ベタ潜像（Ｂの部分）内で１〜２０％（好ましく
は１〜１０％）の画像比率でＡの部分（白地部）を形成
した。

【００４０】このベタ潜像（Ｂの部分）内にＡの部分
（白地部）を形成する処理は、画像内の２００ｐｉｘｅ
ｌ×２００ｐｉｘｅｌ以上の面積を持つベタ部に対し、
ベタ潜像を形成する際にそのベタ潜像内で電位差を設け
るよう制御装置７で露光装置３を制御することによって
行った。

【００４１】形成したベタ潜像では、静電潜像周辺部に
おいては従来の均一な電位の静電潜像と同じように、非
画像部との間の電位差によるエッジ効果により現像され
やすくなっている。このため、本実施の形態ではある程
度の画像面積を持った最大画像濃度の画像（ベタ画像）
の静電潜像内で、図２、図３に示したようにＡの部分と
Ｂの部分に電位差を設けるようにしたため、このベタ潜
像内でもエッジ効果が働く。

【００４２】このように本実施の形態では、ベタ潜像内
においても、その周辺部と同じように現像性が高くな
り、ドット再現性が良好な現像コントラストの状態でベ
タ潜像で十分な濃度を得ることができた。

【００４３】〈実施の形態２〉本実施の形態において
も、実施の形態１と同様の構成の画像形成装置を用い
て、同様の条件で画像形成を行った。

【００４４】本実施の形態においては、サイズが２１．
２μｍ以下であり電位が感光ドラム１の帯電電位と同じ
−４００Ｖのドット（図２、図３のＡの部分に相当）
を、感光ドラムの画像領域全体にわたって実施の形態１
と同様に制御装置７で露光装置３を制御して、ある１ド
ットの半径４２μｍ以内には存在しないように、画像領
域の１〜２０％（好ましくは１〜１０％）の画像比率で
形成するようにした。

【００４５】このような静電潜像の形成方法により、従
来のように入力画像信号を一度メモリ上に蓄え画像分離
を行う必要がなくなり、複写機等の高速な出力にも対応
が可能となる。

【００４６】このように本実施の形態では、画像領域全
体にわたり電位を落としていないドットを形成している
が、非画像部では白地部と同じ電位であるため画像上の
影響はなく、ライン等の微細な画像でも、ドット（図
２、図３のドットＢの部分に相当）は出力画像の解像度
に対して十分に小さいので、高精細な画像を出力するこ
とができる。

【００４７】また、ベタ潜像では、実施の形態１と同様
にエッジ効果が働くことで十分な濃度を得ることができ
る。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、画
像面積を持った最大画像濃度の画像に応じて電子写真感
光体表面に形成される静電潜像の電位分布を、最大画像
濃度の画像に対応した静電潜像領域内で電位の異なる部
分を含む分布となるよう露光手段の電子写真感光体に対
する露光を制御することにより、ベタ潜像内において
も、その周辺部と同じように現像性が高くなり、ドット
再現性が良好な現像コントラストの状態でベタ潜像で十
分な濃度を得ることができるので、グラフィカルな画
像、テキスト的な画像にかかわらず、高解像度で十分な
濃度の出力画像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示
す概略構成図。

【図２】実施の形態１に係る画像形成装置におけるベタ
潜像の電位分布図。

【図３】実施の形態１のおけるベタ潜像パターンの一例
を示す図。

【符号の説明】

１感光ドラム（電子写真感光体）２帯電ローラ（帯電手段）３露光装置（露光手段）４現像装置４ａ現像ローラ５転写ローラ６クリーナニング装置７制御装置（制御手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像を担持する電子写真感光体と、
該電子写真感光体の表面を帯電する帯電装置と、帯電さ
れた前記電子写真感光体表面を露光して静電潜像を形成
する露光手段と、を少なくとも備えた画像形成装置にお
いて、画像面積を持った最大画像濃度の画像に応じて前記電子
写真感光体表面に形成される前記静電潜像の電位分布
を、前記最大画像濃度の画像に対応した静電潜像領域内
で電位の異なる部分を含む分布となるよう前記露光手段
の前記電子写真感光体に対する露光を制御する制御手段
を有する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記最大画像濃度の画
像に対応した静電潜像領域内で、１〜２０％の画像比率
で露光を行わない部分を有するよう前記露光手段の前記
電子写真感光体に対する露光を制御する、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記電子写真感光体表
面の全画像領域内で、１〜２０％の画像比率で露光を行
わない部分を有するよう前記露光手段の前記像担持体に
対する露光を制御する、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記露光を行わない部分は、１２００ｄ
ｐｉで２１．２μｍ以下のサイズのドットであり、隣接
する各前記露光を行わない部分の間は少なくとも４２μ
ｍ以上離れている、請求項２または３記載の画像形成装置。