KR100359367B1 - 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2 치 프로세스(2値 process)를 채용하여 안정한 화상 품질을 얻는 화상 형성 장치에 있어서, 거칠음을 억제하여 매끄러운 화상을 얻는 것을 목적으로 한다. 감광체(1a) 상의 1 화소 토너 화상의 직경이 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하로 되도록 장치 내 각 조건을 설정하고, 또한 전사지(10) 상에 전사된 화상에 있어서 토너 비산(飛散)이 쉽게 생기도록 1 차 전사재로서의 중간 전사 벨트(51)와, 상기 감광체(1a) 상의 토너 화상을 그 중간 전사 벨트(51) 위에 전사하는 1 차 전사 수단으로서의 중간 전사 장치(5)와, 그 중간 전사 벨트(51) 상의 토너 화상을 상기 전사지(100)에 전사하는 2 차 전사 수단으로서의 전사 롤러(81)를 구비하는 전사 수단을 마련한 구성을 채용한다.

Description

화상 형성 장치{IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은 복사기, 팩시밀리, 프린터 등의 화상 형성 장치에 관한 것이다.

종래로부터 LD, LED 등으로 만들어진 광 빔을 똑같이 대전된 화상 담지체로서의 감광체 표면에 조사하여 정전 잠상을 형성하고 이것을 현상, 전사, 정착함으로써 전사지 등 기록 부재 상에 토너 화상을 형성하는 화상 형성 장치가 알려져 있다. 이와 같은 화상 형성 장치에 있어서 고농도의 화상 부분에 대하여서는 감광체의 전위를 충분히 감쇄시킬 수 있는 광 빔의 온/오프(이하 포화 기록이라고 한다)로 정전 잠상을 형성하고, 하프톤 부분이나 하이라이트 부분에서는 광 빔의 강도, 조사 시간 등을 변조시켜 중간적인 정전 잠상을 형성함으로써 전체 명암 단계를 표현하는 방식이 알려져 있다. 이와 같은 명암 단계 표현 방식을 채용한 화상 형성 장치에 있어서는, 일반적으로 충분하게 명암 단계를 표현하거나 하이라이트 부분을 재현시키기 위하여, 화상을 구성하는 기본 단위로 되는 화소인 1 도트에 대한 광 빔의 강도, 조사 시간 등 시각을 충분히 작게 하여 중간적인 전위의 정전 잠상을 형성하여 재현하는 방법[이하, 1 도트 다치 프로세스(多値 process)라고 한다]을 흔히 채용한다.

그러나 전자 사진 기록법에 있어서는 정전기가 그 중심적 역할을 담당하고 있기 때문에 환경 조건이나 시간 경과적 변화에 의해 감광체, 현상제의 특성이 크게 변화하는 것을 피할 수 없고, 이들 영향을 받기 쉬운 하프톤 부분을 중심으로 한 화상 품질의 변화가 문제로 된다.

이것에 대하여 고농도부, 하프톤 부분, 하이라이트 부분도 상술한 포화 기록으로 정전 잠상을 형성하고 화상의 기본 단위로 되는 화소 중 토너를 부착시켜야 할 토너 부착 화소의 면적 당 밀도에 의해 명암 단계를 표현하는 명암 단계 표현 방식이 알려져 있다[이하 2 치 프로세스(2値 process)라고 한다]. 이 기록 에너지와 감광체 표면 전위와의 관계를 도 4에 나타낸다. 또한 특성 선 a1은 광 빔의 기록 에너지의 분포를 나타내고, 특성 선 a2는 이 광 빔이 조사된 감광체의 도트 부분의 표면 전위 분포를 나타낸다. 즉, 감광체 표면은 미리 대전됨으로써 그 전위가 대전 전위(Vd)로 되어 있는데, 도 4에 나타낸 바와 같이 중앙에서 그 에너지가 최대로 되는 광 빔, 즉 감광체 표면 전위를 거의 0 V까지 감쇄시킬 수 있는 강도의 광 빔이 조사됨으로써 도트 중앙부의 감광체 표면 전위는 거의 0 V까지 감쇄된다. 또한 이 때 현상된 후의 도트 직경은 표면 전위의 절대치가 현상 개시 전위의 절대치보다도 낮은 전위로 감쇄한 감광체 표면 부분의 직경 D와 거의 동등하게 된다.

이와 같은 토너 부착 화소의 면적당 밀도에 의해 명암 단계를 표현하는 2 치 프로세스를 채용하면, 기본적으로 중간적인 전위 부분을 이용하지 않기 때문에 화상 품질의 변화는 작게 된다.

그런데, 상기 2 치 프로세스를 채용한 경우, 전사재 상에 형성된 화상에 있어서 토너 부착 화소가 쉽게 눈에 띄어 거칠음을 느끼는 화상으로 되기 쉽다는 문제점이 있다. 실제 실용화되어 있는 2 치 프로세스를 이용한 전자 사진 장치에 있어서는 상기 1 도트 다치 프로세스에 비하여 거칠음이 뚜렷한 불충분한 화상 품질밖에 얻지 못했다.

본 발명은 이상의 배경에 감안한 것으로서, 상기 거칠음이 눈에 띄지 않는 매끈한 화상을 얻을 수 있는 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 실시예에 따른 화상 형성 장치의 개략 구성을 나타낸 정면도.

도 2a∼도 2f는 토너 비산(飛散)이 생기기 어려운 조건에서 형성한 도트 화상과, 토너 비산이 생기기 쉬운 조건에서 형성한 도트 화상의 설명도.

도 3a 및 도 3b는 미정착 전사지(100) 상의 1 화소 토너 화상의 설명도.

도 4는 기록 에너지와 감광체 표면 전위와의 관계를 나타낸 설명도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 감광체 드럼

1a : 감광체

1b : 감광체 지지체

2 : 대전 장치

3 : 광 기록 장치

4 : 현상 장치

5 : 중간 전사 장치

51 : 중간 전사 벨트

6 : 방전 장치

7 : 클리닝 장치

81 : 전사 롤러

9 : 정착 장치

10 : 토너

100 : 전사지

상기 목적을 달성하기 위하여 청구항 제１항의 발명은 화상 담지체와, 화상을 구성하는 화소 중에서 토너를 부착시키는 토너 부착 화소의 면적당 밀도에 의해 명암 단계를 표현하도록 형성하는 화상의 화상 데이터를 처리하는 화상 처리 수단과, 이 화상 처리 수단에 의해 처리된 화상 데이터에 근거하여 상기 화상 담지체 상에 상기 화소로 이루어지는 화상의 정전 잠상을 형성하는 잠상 형성 수단과, 이 화상의 정전 잠상을 현상화하여 토너 화상으로 하는 현상 수단과, 이 화상 담지체 상의 토너 화상을 전사재에 전사하는 전사 수단을 구비하는 화상 형성 장치에 있어서, 상기 화상 담지체 상의 1 화소의 토너 화상 직경을 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하로 되도록 하며, 또한 상기 전사 수단으로서 1 차 전사재와, 상기 화상 담지체 상의 토너 화상을 이 1 차 전사재 상에 전사하는 1 차 전사 수단과, 이 1 차 전사재 상의 토너 화상을 상기 전사재에 전사하는 2 차 전사 수단을 구비하는 것을 이용한 것을 특징으로 한 것이다.

본 발명자들이 예의(銳意) 연구를 거듭한 결과, 전사재 상에 형성된 토너 부착 화소로서 이용되는 도트형 화상의 크기가 50 ㎛정도 이하로 되면, 명시 거리, 구체적으로는 25 cm 내지 30 cm에서 인간의 시각적 식별 능력이 급격히 저하한다는 것을 발견하였다.

한편, 토너 부착 화소로서 이용되는 도트형의 화상을 안정하게 현상하는 경우, 그 도트 직경은 토너 입경(粒徑)의 약 4배 이상 필요하다는 것이 경험적으로 알려져 있고, 토너의 소입경화 한계가 5 ㎛정도임을 고려하면 안정적으로 할 수 있는 도트 직경은 20 ㎛정도 이상으로 된다.

또, 본 발명자들이 더 한층 연구를 거듭한 결과, 전사재 상의 도트형 토너 화상이 그 주위에 토너 비산을 생기게 하는 것과 같은 경우에는, 화상 담지체 상의 토너 화상의 직경이 동일하더라도 보다 매끈한 화상으로서 관찰된다는 것이 판명되었다. 여기서 토너 비산이라는 것은 도트형의 토너 화상에 있어서 중심으로부터 거리가 멀어질수록 성기게 토너가 비산된 상태를 말한다. 이와 같은 비산이 생긴 화상에서는 도트형 토너 화상의 가장자리 부분과 본 바탕 부분과의 경계가 흐릿해지기 때문에 그 도트형 토너 화상이 쉽게 눈에 띄지 않는다는 것이 판명되었다.

나아가 이와 같은 비산이 생긴 화상의 형상은 그 화상의 핵으로 되는 부분의 주위에 상기 비산이 생긴 형상으로 된다. 이 핵으로 되는 부분의 직경은 상기 화상 담지체 상의 토너 화상 직경과 거의 같다. 따라서 이 경우에 전사재 상에 얻어진 화상은 화상 담지체 상의 토너 화상과 거의 동일한 직경의 도트형 핵으로 되는 부분의 주위에 성기게 토너가 비산된 화상으로 된다. 이것에 대하여 상기 비산이 생기기 어려운 조건에서 형성한 화상은 토너 화상을 화상 담지체로부터 전사재로 전사할 때나, 전사한 후 그 토너 화상을 정착할 때에, 그 토너 화상의 가장자리 부분이 찌부러져 넓어지고 최종적으로 얻어지는 화상은 화상 담지체 상의 토너 화상보다도 직경이 큰 도트형의 화상으로 된다. 따라서 상기 비산이 생긴 화상은 상기 핵으로 되는 부분 및 그 주위에 비산된 토너 부분의 어느 크기도 상기 비산이 생기지 않는 화상보다도 작게 되므로 인간이 식별하기 어렵게 된다.

이 화상 형성 장치에 있어서는 상기 화상 담지체 상의 1 화소 토너 화상의 직경이 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하로 되도록 한다. 그리고 1 차 전사재와, 상기 화상 담지체 상의 토너 화상을 이 1 차 전사재 상에 전사하는 1 차 전사 수단과, 이 1 차 전사재 상의 토너 화상을 상기 전사재에 전사하는 2 차 전사 수단을 구비하는 전사 수단에 의해 상기 화상 담지체 상의 토너 화상을 전사재에 전사한다. 이와 같은 전사 수단을 채용한 경우, 두 번의 전사 공정에서 충분한 전사 효율을 얻기 위하여 토너 전이가 아주 쉽게 생길 수 있는 상태를 만들 필요가 있다. 이 때문에 화상 담지체 상으로부터 상기 전사재에 직접 토너 화상을 전사하는 전사 수단을 채용한 경우에 비하여 전사재에 형성된 화상에 있어서 토너 비산이 쉽게 생긴다. 따라서 전사재에 형성된 화상에 있어서, 토너 부착 화소의 가장자리 부분과 본 바탕 부분의 경계가 흐릿해지게 되어 그 토너 부착 화소가 쉽게 눈에 띄지 않게 된다. 나아가 전사재에 형성된 화상을 구성하는 각 토너 부착 화소의 토너 화상은 상기 화상 담지체 상의 1 화소 토너 화상의 직경과 거의 동일한 도트형의 핵으로 되는 부분과, 그 부분의 주위에 비산된 토너에 의해 구성된다. 여기서, 상술한 바와 같이 상기 화상 담지체 상의 1 화소 토너 화상의 직경은 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하로 되므로 상기 핵으로 되는 부분의 크기를 인간이 시각적으로 식별할 수 없는 범위에 머물도록 할 수 있음과 동시에 그 크기를 안정하게 유지할 수 있다. 한편, 상기 핵으로 되는 부분의 주위에 비산되어 있는 토너는 성기게 흩어져 있으므로 그 토너 상호간은 거의 독립적으로 존재하고 있어 이들 비산된 토너를 인간이 시각적으로 식별할 수는 없으므로 핵 부분의 주위에 걸린 거의 눈에 띄지 않는 저농도의 구름과 같은 것으로 밖에 식별되지 않는다. 따라서 상기 전사재에 형성된 각 토너 부착 화소의 토너 화상을 구성하는 상기 핵으로 되는 부분 및 그 부분의 주위에 비산된 토너의 어느 것도 인간이 시각적으로 식별하기 어렵다. 따라서 전사재에 형성된 화상에 있어서, 토너 부착 화소가 더욱 눈에 띄지 않게 된다.

청구항 제2항의 발명은 제1항에 있어서, 상기 전사재 상에 전사된 1 화소 토너 화상의 직경이 그 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 직경의 1.5배 이상으로 되도록 하여 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 주위에 토너 비산이 생기도록 한 것을 특징으로 한 것이다.

이 화상 형성 장치에 있어서는 상기 전사재 상에 전사된 1 화소 토너 화상의 직경이 그 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 직경의 1.5배 이상으로 되도록 그 부분의 주위에 토너 비산을 생기게 하므로 전사재에 형성된 화상에 있어서 토너 부착 화소가 보다 눈에 띄지 않게 된다.

청구항 제3항의 발명은 청구항 제2항에 있어서, 상기 전사재 상에 전사된 1화소 토너 화상의 직경이 그 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 직경의 3배 이하로 되도록 하여 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 주위에 토너 비산이 생기도록 한 것을 특징으로 한 것이다.

이 화상 형성 장치에 있어서는 상기 전사재 위에 전사된 1 화소의 토너 화상 직경이 그 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 직경의 3배 이하로 되므로 상기 비산에 의해 생기는 선 화상이나 문자 화상의 선예도(sharpness)가 열화하는 것을 억제할 수 있다.

청구항 제4항의 발명은 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 화상 담지체로서 상기 정전 잠상이 형성되는 표면과는 반대쪽 면 근처에서 광에 의한 전하 발생이 진행되고 또한 막 두께가 15 ㎛ 이하인 감광체를 이용한 것을 특징으로 한 것이다.

이 화상 형성 장치에 있어서는 상기 화상 담지체로서 이용되는 감광체의 상기 잠상이 형성되는 표면과는 반대측 면 근처에서 광에 의한 전하 발생이 진행된다. 그리고 발생한 전하중 소정의 극성과 역극성인 전하가 상기 표면을 향하여 그 감광체 막 내를 이동함으로써 잠상이 형성되게 된다.

여기서, 상기 전하가 감광체 막 내를 이동할 때에는 전하의 상호 반발력(척력)이 작용하여 막 두께 방향에 수직인 방향으로 확산이 생겨 감광체의 막 두께가 증대하면, 그것에 따라 그 영역도 커진다. 따라서 막 두께를 증대시켜 동일 크기의 잠상을 형성하고자 하면, 보다 작은 직경의 광 빔을 이용하든지 빔 광량을 감소시켜 중간적인 전위 잠상을 이용할 필요가 있으며 전자는 코스트 상승, 후자는 현상의 불안정성이 문제로 된다.

본 발명자들은 50 ㎛의 기록 빔 직경으로 거의 50 ㎛의 도트 화상을 형성하고 감광체의 막 두께와 형성되는 도트 화상 직경의 분산(分散) 정도를 측정한 결과, 감광체의 막 두께가 15 ㎛를 초과하면 급격히 도트 크기의 분산이 증대한다는 것을 확인했다. 또 감광체의 막 두께가 15 ㎛를 초과하면 빔 직경을 30 ㎛까지 줄여도 도트 화상의 직경 분산은 감소할 수 있지만 도트 화상의 직경은 50 ㎛정도 그대로여서 도트 화상의 직경을 작게 하는 데는 감광체의 막 두께를 15 ㎛ 이하로 얇게 하는 것이 유효하다는 것이 판명되었다. 이것으로부터 상기 전하 확산의 크기는 감광체의 막 두께와 동등한 레벨이라는 것이 예상된다.

그리고 이 화상 형성 장치에 있어서는 감광체의 막 두께가 15 ㎛ 이하이므로 상기 전하가 이동 중에 서로의 반발력에 의해 확산하더라도 그 확산은 커지기 어렵다. 따라서 토너 화상화 되어도 인간이 시각적으로 식별할 수 없는 작은 토너 부착 화상으로 되도록 한 작은 잠상을 용이하게 형성할 수 있다.

청구항 제5항의 발명은 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 화상 담지체로서, 상기 잠상이 형성되는 표면 근처에서 광에 의한 전하 발생이 행해지는 감광체를 이용한 것을 특징으로 한 것이다.

이 화상 형성 장치에 있어서는 상기 화상 담지체로서 이용되는 감광체의 상기 잠상이 형성되는 표면 근처에서 광에 의한 전하 발생이 진행된다. 그리고 발생한 전하 중의 소정 극성과 동극성의 전하가 그 표면으로부터 이 표면과는 반대측 면을 향하여 감광체 내를 이동하고, 상기 소정의 극성과 역극성의 전하는 그 감광체 표면의 소정 극성의 대전 전하를 중화하여 상기 잠상을 형성하게 된다. 따라서 토너 화상화 되어도 인간이 식별할 수 없는 작은 토너 부착 화상으로 되도록 하는작은 잠상을 용이하게 형성할 수 있다.

청구항 제6항의 발명은 제5항에 있어서, 화상 담지체로서 비결정 실리콘(AMORPHOUS SILICON) 감광체를 이용한 것을 특징으로 한 것이다.

이 화상 형성 장치에 있어서는 상기 화상 담지체로서 기계적 강도가 뛰어난 비결정 실리콘 감광체를 이용하므로 화상 담지체의 수명이 길어지고 안정성도 높아진다.

청구항 제7항의 발명은 화상 담지체와, 화상을 구성하는 화소 중의 토너를 부착시키는 토너 부착 화소의 면적당 밀도에 의해 명암 단계를 표현하도록 형성하는 화상의 화상 데이터를 처리하는 화상 처리 수단과, 그 화상 처리 수단에 의해 처리된 화상 데이터에 근거하여 상기 화상 담지체 상에 상기 화소로 이루어지는 화상의 정전 잠상을 형성하는 잠상 형성 수단과, 이 화상의 정전 잠상을 현상화하여 토너 화상으로 하는 현상 수단과, 이 화상 담지체 상의 토너 화상을 전사재에 전사하는 전사 수단을 구비하는 화상 형성 장치에 있어서, 상기 전사재 상에 전사된 1 화소의 토너 화상 직경이 그 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 직경의 1.5 배 이상으로 되도록 하여 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 주위에 토너 비산을 생기게 한 것을 특징으로 한 것이다.

이 화상 형성 장치에 있어서는 상기 전사재 상에 전사된 1 화소의 토너 화상의 직경이 그 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 직경의 1.5배 이상으로 되도록 하여 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 주위에 토너 비산을 생기게 하므로 상기 1 화소 토너 화상의 가장자리 부분과 본 바탕 부분의 경계가 흐릿해진다. 이것에 의해 전사재 상에 형성된 화상에 있어서 토너 부착 화소가 쉽게 눈에 띄지 않게 된다.

청구항 제8항의 발명은 제7항에 있어서, 상기 전사 수단으로서 1 차 전사재와, 상기 화상 담지체 상의 토너 화상을 이 1 차 전사재 상에 전사하는 1 차 전사 수단과, 이 1 차 전사재 상의 토너 화상을 상기 전사재에 전사하는 2 차 전사 수단을 구비하는 것을 이용한 것을 특징으로 한 것이다.

이 화상 형성 장치에 있어서는 상기 전사 수단으로서 1 차 전사재와, 상기 화상 담지체 상의 토너 화상을 이 1 차 전사재 위에 전사하는 1 차 전사 수단과, 이 1 차 전사재 상의 토너 화상을 상기 전사재에 전사하는 2 차 전사 수단을 구비하는 것을 이용한다. 이와 같은 전사 수단을 채용한 경우, 상술한 바와 같이 화상 담지체 상으로부터 상기 전사재에 직접 토너 화상을 전사하는 전사 수단을 채용한 경우에 비하여 전사재에 형성된 화상에 있어서 토너 비산이 쉽게 생기게 된다. 이것에 의해 상기 화상을 구성하는 각 토너 부착 화소가 쉽게 눈에 띄지 않게 할 수 있다.

청구항 제9항의 발명은 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 전사재 상에 전사된 1 화소 토너 화상의 직경이 그 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 직경의 3배 이하로 되도록 하여 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 주위에 토너 비산을 생기게 한 것을 특징으로 한 것이다.

이 화상 형성 장치에 있어서는 상기 전사재 위에 전사된 1 화소의 토너 화상 직경이 그 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 직경의 3배 이하로 되므로 상기 비산에 의해 생기는 선 화상이나 문자 화상의 선예도가 열화하는 것을 억제할 수 있다.

청구항 제10항의 발명은 화상 담지체와, 화상을 구성하는 화소 중 토너를 부착시키는 토너 부착 화소의 면적당 밀도에 의해 명암 단계를 표현하도록 형성하는 화상의 화상 데이터를 처리하는 화상 처리 수단과, 이 화상 처리 수단에 의해 처리된 화상 데이터에 근거하여 상기 화상 담지체 상에 상기 화소로 이루어지는 화상의 정전 잠상을 형성하는 잠상 형성 수단과, 이 화상의 정전 잠상을 현상화하여 토너 화상으로 하는 현상 수단과, 이 화상 담지체 상의 토너 화상을 전사재에 전사하는 전사 수단을 구비하는 화상 형성 장치에 있어서, 상기 화상 담지체 상의 1 화소 토너 화상의 직경을 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하로 되도록 하고, 또한 상기 화상 처리 수단으로서 각 토너 부착 화소간의 거리에 의해 명암 단계를 표현하도록 화상 처리하는 화상 처리 수단을 구비하며, 상기 전사 수단으로서 1 차 전사재와, 상기 화상 담지체 상의 토너 화상을 이 1 차 전사재 상에 전사하는 1 차 전사 수단과, 이 1 차 전사재 상의 토너 화상을 상기 전사재에 전사하는 2 차 전사 수단을 구비하는 것을 이용한 것을 특징으로 한 것이다.

이 화상 형성 장치에 있어서는 상기 화상 처리 수단이 각 토너 부착 화소간의 거리에 의해 명암 단계를 표현하도록 화상 처리하는 것이므로 복수 화소로 이루어지는 화소 군에 있어서 토너 부착 화소로 이루어지는 토너 부착부의 크기에 의해 명암 단계를 표현하는 경우와는 달리 토너 부착 화소가 집합하기 어렵다. 이것에 의해 이 토너 부착 화소가 집합하여 인간이 식별 가능한 크기로 되기 어렵다. 따라서 이 토너 부착 화소가 쉽게 눈에 띄지 않는다.

청구항 제11항의 발명에 의하면, 화상 담지체와, 화상을 구성하는 화소 중토너를 부착시키는 토너 부착 화소의 면적당 밀도에 의해 명암 단계를 표현하도록 형성하는 화상의 화상 데이터를 처리하는 화상 처리 수단과, 이 화상 처리 수단에 의해 처리된 화상 데이터에 근거하여 상기 화상 담지체 상에 상기 화소로 이루어지는 화상의 정전 잠상을 형성하는 잠상 형성 수단과, 이 화상의 정전 잠상을 현상화하여 토너 화상으로 하는 현상 수단과, 이 화상 담지체 상의 토너 화상을 전사재에 전사하는 전사 수단을 구비하는 화상 형성 장치에 있어서, 상기 화상 처리 수단이 각 토너 부착 화소간의 거리에 의해 명암 단계를 표현하도록 화상 처리하는 것이며, 상기 전사재 상에 전사된 1 화소의 토너 화상 직경이 이 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 직경의 1.5배 이상으로 되도록 하여 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 주위에 토너 비산이 생기게 하는 것을 특징으로 한 것이다.

이 화상 형성 장치에 있어서는 상기 화상 처리 수단이 각 토너 부착 화소간의 거리에 의해 명암 단계를 표현하도록 화상 처리하는 것이므로 복수 화소로 이루어지는 화소 군에 있어서 토너 부착 화소로 이루어지는 토너 부착부의 크기에 의해 명암 단계를 표현하는 경우와는 달리 토너 부착 화소가 집합하기 어렵다. 이것에 의해 이 토너 부착 화소가 집합하여 인간이 식별 가능한 크기로 되기 어렵다. 따라서 이 토너 부착 화소가 쉽게 눈에 띄지 않는다.

이하, 본 발명을 디지털 전자 사진 기록법을 채용하여 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 적용한 실시예에 관하여 설명한다.

실시예 1

도 1은 본 실시예에 따른 화상 형성 장치의 개략 구성도이다.

우선, 이 화상 형성 장치의 기본적인 구성 및 동작에 관하여 설명한다. 잠상 담지체로서의 감광체(1a)와 그 감광체(1a)를 지지하는 감광체 지지체(1b)를 구비하는 감광체 드럼(1)의 주위에는 대전 장치(2), 광 기록 장치(3), 건식(乾式) 현상제를 이용하여 현상하는 현상 장치(4), 1 차 전사체로서의 중간 전사체인 중간 전사 벨트(51)를 구비하는 1 차 전사 수단으로서의 중간 전사 장치(5), 방전 장치(6), 클리닝 블레이드를 구비하는 클리닝 장치(7)가 각각 설치되어 있다. 상기 중간 전사 장치(5)에 있어서 상기 중간 전사 벨트(51)는 복수의 매달림 롤러(52)에 의해 설치되고 미도시한 모터 등 구동 수단에 의해 화살표 A 방향으로 엔들리스 상태로 이행하도록 구성되어 있다. 이 매달림 롤러(52) 중 하나는 중간 전사 벨트로 전사 바이어스를 공급하는 전사 바이어스 롤러로서의 역할을 겸하고 있고, 미도시한 전원으로부터 소정의 전사 바이어스 전압이 가해져 있다. 또 이 중간 전사 벨트(51)에 대응하여 최종 전사재로서의 전사지(100)에 현상 화상을 전사하기 위한 2 차 전사 수단으로서의 전사 롤러(81)가 설치되며 이 전사 롤러(81)는 미도시한 전원 장치에 의해 전사 바이어스를 공급받는다. 또 전사지 이송 방향으로 상기 전사 롤러(81)보다도 하류측에는 정착 장치(9)가 설치되어 있다.

도 1의 화상 형성 장치에 있어서, 감광체 드럼(1)을 화살표 B 방향으로 회전 구동시키면서 대전 장치(2)에 의해 소정의 극성, 도시한 예에서는 음으로 똑같이 대전시킨 후, 광 기록 장치(3)에 의해 미도시한 광학계로 그 감광체 드럼(1)의 감광체(1a) 표면에 형성할 화상의 정전 잠상을 형성한다. 도시한 예에서는 광 기록이 진행된 부분은 전위가 감쇄되고 광 기록이 진행되지 않은 부분은 대전 전위가 유지된다. 이 정전 잠상은 현상 장치(4)에 의해 소정의 극성, 도시한 예에서는 음 토너(10)가 공급됨으로써 현상되어 토너 화상이 형성된다. 현상 장치(4)에 의해 현상된 토너 화상은 감광체 드럼(1)과 등속 이행하고 있는 중간 전사 벨트(51)와의 접촉부(1 차 전사 영역)에서 중간 전사 벨트(51)의 표면에 전사된다(1 차 전사). 3 색 혹은 4 색을 중첩시켜 전사하는 경우는 이 행정을 각 색마다 반복하여 중간 전사 벨트(51) 상에 중첩 토너 화상인 컬러 화상을 형성한다. 그리고 중간 전사 벨트(51) 상의 토너 화상은 전사지(100)의 표면에 전사된다(2 차 전사). 전사지(100) 상의 토너 화상은 정착 장치(9)에 의해 정착되며 이것에 의해 화상이 형성된다.

또 본 실시예에 따른 화상 형성 장치는 장치 내 각 부를 제어하기 위한 미도시한 제어부를 구비하고 있다. 이 제어부는 화상을 구성하는 화소 중 토너를 부착시키는 토너 부착 화소의 면적당 밀도에 의해 명암 단계를 표현하도록, 형성하는 화상의 화상 데이터를 처리하는 화상 처리 수단으로서의 화상 처리부를 구비하고 있다. 그리고 상기 제어부는 이 화상 처리부에 의해 처리된 화상 데이터에 근거하여 상기 광 기록 장치(3)를 구동 제어한다. 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 있어서는 고농도부, 하프톤 부분, 하이라이트 부분이 모두 상술한 포화 기록으로 정전 잠상을 형성하고 화상의 기본 단위로 되는 화소 중 토너를 부착시켜야 하는 토너 부착 화소의 면적당 밀도에 의해 명암 단계를 표현하는 방법인 2 치 프로세스를 채용하고 있다. 이 2 치 프로세스를 채용함으로써 1 도트 다치 프로세스를 채용한 경우에 비하여 안정한 화상 품질을 유지할 수 있다.

이 2 치 프로세스를 채용한 경우, 상술한 바와 같이 전사지에 형성한 화상에 있어서 토너 부착 화소인 도트형의 화상이 눈에 띄어 거칠음을 느끼는 화상으로 된다는 문제점이 발생한다.

상기 문제점을 해소하기 위하여 본 발명자들이 예의 연구를 거듭한 결과, 전사지(100)에 형성한 상기 토너 부착 화소로서 이용되는 도트형 화상의 크기가 50 ㎛정도 이하로 되면 명시 거리, 구체적으로는 25 cm 내지 30 cm에서 인간의 시각 식별 능력이 급격히 저하한다는 것을 발견했다. 게다가 상기 도트형 화상의 크기, 형상이 일정할수록 상기 시각 능력의 저하가 현저하다는 것이 판명되었다. 따라서, 상기 화상의 크기가 50 ㎛ 이하로 균일하게 되도록 상기 2 치 프로세스를 채용하면, 고품질의 안정한 전자 사진 프로세스로 된다는 것이 기대된다.

한편, 본 실시예의 화상 형성 장치에서 채용하고 있는 건식 현상에 의한 전자 사진 방식으로 안정하게 상기 토너 부착 화소로서 이용되는 도트형의 화상을 현상하는 경우, 그 도트 직경은 토너 입경의 약 4배 이상 필요하다는 것이 경험적으로 알려져 있고 토너의 소입경화 한계가 5 ㎛정도임을 고려하면 안정적으로 재현시킬 수 있는 도트 직경은 20 ㎛정도 이상으로 된다.

상기한 것으로부터 건식 현상을 이용한 전자 사진 방식의 2 치 프로세스에 있어서, 기록 부재 상에서 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하의 도트 직경의 안정한 토너 화상을 토너 부착 화소로서 형성할 수 있다면, 거칠음도 없는 안정한 화상을 얻을 수 있다고 생각할 수 있다.

그러나, 종래의 일반적인 전자 사진 방식의 조건하에서는 상기 2 치 프로세스를 이용하여 전사지(100) 위에 안정한 도트형 화상을 얻는 것은 곤란하다. 이것을 달성하기 위해서는, 종래보다 훨씬 작은 빔 직경을 갖는 광 기록 장치, 작은 빔 직경으로 기록을 한 경우라도 전하 확산에 의한 잠상의 확산이 발생하기 어려운 감광체, 작은 도트형의 1 화소 잠상을 충실하게 토너 화상으로 변환시키기 위한 현상 방식, 형성된 토너 화상을 찌브러짐이 생기지 않도록 하여 전사지 상에 전사하기 위한 전사 방식, 전사지 상에 전사된 토너 화상을 최소한의 폭으로 정착시키는 정착 방식이 전부 갖추어져야 할 필요가 있다. 게다가 이들 각 유닛의 매개 변수는 서로 관련하고 있다. 예컨대 감광체 특성, 현상, 전사, 정착의 각 유닛 성능에 의해 각 광 기록 광학계의 빔 직경의 사양은 다르다. 그리고 어느 한 유닛이 한계를 초과한 경우 다른 유닛으로 회복하는 것은 불가능하게 된다.

이와 같이 모든 유닛에 대하여 엄격한 사양이 요구되므로 전자 사진 방식에 있어서 전사지(100) 상에 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하의 안정한 도트 화상을 얻는 것은 실현될 수 있다고 해도 대폭적으로 코스트가 상승한다는 우려가 있다.

그러나 본 발명자들은 더 한층 연구를 거듭한 결과, 1 화소의 토너 화상이 그 주위에 토너 비산을 발생시키고 있는 것과 같은 경우에는 동일한 직경이라도 그 비산이 발생되지 않은 토너 화상에 비하여 보다 매끈한 화상으로서 관찰된다는 것을 알아냈다. 여기서 토너 비산이라는 것은 도트형의 토너 화상이 중심으로부터 거리가 멀어질수록 성기게 토너가 비산된 상태를 말한다. 도 2a 내지 도 2f는 토너 비산이 생기기 어려운 조건에서 형성한 도트 화상과, 토너 비산이 생기기 쉬운 조건에서 형성한 도트 화상에 대한 설명도이다. 구체적으로는 도 2a, 도 2b, 도 2c는각각 토너 비산이 생기기 어려운 조건에서 형성한 도트 화상의 현상된 후의 감광체(1a) 상의 토너 화상, 전사된 후의 전사지(100) 상의 토너 화상, 정착된 후의 전사지(100) 상의 토너 화상을 나타내고, 도 2d, 도 2e, 도 2f는 각각 토너 비산이 생기기 쉬운 조건에서 형성한 도트 화상의 현상 후의 감광체(1a) 상의 토너 화상, 전사된 후의 전사지(100) 상의 토너 화상, 정착된 후의 전사지(100) 상의 토너 화상을 나타낸다. 도 2a, 도 2d에 각각 나타낸 현상된 후 감광체(1a) 상의 토너 화상을 각각 토너 비산이 생기기 어려운 조건, 토너 비산이 생기기 쉬운 조건에서 전사하면, 전사 후의 전사지（100）위에는 토너 비산이 생기기 어려운 조건에서 전사된 것은 토너 화상의 가장자리 부분(10a)이 중간 전사 벨트(51)와 감광체 드럼(1)간의 접촉압 등에 의해 눌려 찌브러져 확산된 형상으로 되지만, 토너 비산이 생기기 쉬운 조건에서 전사된 것은 감광체(1a) 상의 토너 화상 직경과 거의 동일한 직경의 도트형 핵으로 되는 부분(10b)의 주위에 토너 비산(10c)이 생긴 형상으로 된다. 그리고 각각 나아가 정착 장치에 의해 정착되어 최종적인 화상으로 된다.

이와 같이 토너 비산이 생기기 어려운 조건에서 형성된 화상은 감광체(1a)로부터 전사지(100)에 토너 화상이 전사될 때에 그 토너 화상의 가장자리 부분이 넓어져 전사지(100) 위에 얻어진 화상은 감광체(1a) 상의 토너 화상보다도 직경이 큰 도트형의 화상으로 된다. 특히 컬러 화상을 형성하는 경우와 같이 복수의 토너를 중첩시켜 전사지(100) 위에 중첩 토너 화상을 형성하는 경우에는, 복수 층으로 현상된 토너 층이 전사, 정착 공정에서 가해지는 압력 등에 의해 용이하게 눌려 찌브러져 넓어지는 경향이 있다.

이것에 대하여 상기 비산이 쉽게 생기는 조건에서 형성된 화상은 상기 감광체(1) 상의 토너 화상 직경과 거의 동일한 직경의 핵으로 되는 부분의 주위에 성기게 토너가 비산된 화상으로 된다. 따라서 상기 비산이 생긴 화상은 작은 핵 부분과 그 핵 부분의 주위에 걸린 거의 눈에 띄지 않는 저농도의 구름과 같은 것으로 밖에 식별되지 않으므로 상기 비산이 생기지 않는 화상에 비하여 인간이 시각적으로 식별하기 어렵게 된다.

그래서, 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 있어서는 상기 감광체(1a) 상의 1 화소 토너 화상의 직경이 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하로 되도록 하고, 동시에 상기 비산이 쉽게 생기도록 화상 형성 조건, 예컨대 전사 조건을 설정한 구성을 채용하고 있다. 우선, 상기 감광체(1a) 상의 1 화소 토너 화상의 직경이 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하로 되는 것과 같은 구성에 대하여 상세히 설명한다.

상기 감광체(1a) 상의 1 화소 토너 화상의 직경을 상기 범위 내로 하기 위하여서는 이와 같은 토너 화상을 형성할 수 있도록 장치 내 각 부의 조건, 예컨대 광 기록 장치의 빔 직경이나 감광체의 특성이나 현상 장치의 현상 조건 등을 설정한다.

본 화상 형성 장치에 있어서는 상기 감광체(1a)로서 상기 토너 화상을 형성하는데 유리한 특성, 즉 작은 직경의 기록 빔으로 충실하게 잠상을 형성할 수 있는 특성을 구비한 것을 이용한다. 예컨대 감광체(1a)로서 일반적으로 이용되고 있는 감광체인 전하 발생층 위에 전하 수송층을 마련한 2 층 구성의 유기 감광체 (이하 OPC라고 한다)를 채용한 경우, 각종 기록 빔 직경, 현상 조건하에서 감광체(1a) 표면에 현상된 토너 화상의 직경을 측정한 결과, 감광체 막 두께가 15 ㎛ 이상에서는 기록 빔 직경을 50 ㎛ 이하로 좁혀도 포화 기록 조건하에서는 50 ㎛ 이하의 도트 화상을 안정하게 재현할 수 없다는 것이 판명되었다. 주요한 원인으로서는 광 기록에 의해 전하 발생층에서 발생한 전하가 감광체 표면의 대전 전하를 중화하기 위하여 전하 수송층 내를 감광체 표면을 향하여 이동할 때 그 이동하고 있는 전하가 서로의 반발력에 의해 감광체 막 두께에 따라 확산하는 것이라고 생각할 수 있다.

이것으로부터 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 있어서는 상기 감광체(1a)로서 상기 잠상이 형성되는 표면과는 반대측 면 근처에서 광에 의한 전하 발생이 진행되며 또한 막 두께가 15 ㎛ 이하인 감광체를 이용하면 좋다. 이와 같은 감광체를 이용하는 경우에는 상기 표면과는 반대측 면, 즉 감광체 지지체(1b) 측면의 근처에서 광에 의해 발생한 전하 중 소정의 극성과 역극성, 예컨대 도시한 장치에서는 양전하가 상기 표면을 향하여 그 감광체 막 내를 이동함으로써 광이 조사된 부분의 감광체 표면의 대전 전하가 중화되어 잠상이 형성되는 것으로 된다. 이 때, 감광체의 막 두께가 15 ㎛ 이하이므로 상기 전하가 이동 중에 서로의 반발력에 의해 확산하여도 그 확산은 커지기 어렵다. 따라서 토너 화상화 되어도 인간이 시각적으로 식별할 수 없는 작은 토너 부착 화상으로 되는 것과 같은 작은 잠상을 용이하게 형성할 수 있다. 따라서 상기 2 치 프로세스를 실현하는 데에 유효하다.

또 상기 감광체(1a)로서 상기 잠상이 형성되는 표면 근처에서 광에 의한 전하 발생이 행해지는 감광체를 이용해도 좋다. 이와 같은 감광체를 이용한 경우에는 상기 표면 근처에서 광에 의해 발생한 전하 중 소정 극성과 동극성의 전하, 예컨대 도시한 장치에서는 음전하가 그 표면으로부터 이 표면과는 반대측의 면, 즉 감광체 지지체(1b)측 면을 향하여 감광체 내를 이동하고, 상기 소정의 극성과 역극성의 전하, 예컨대 도시한 장치에서는 양전하가 상기 감광체 표면의 대전 전하를 중화시켜 상기 잠상을 형성하게 된다. 따라서, 토너 화상화 되어도 인간이 시각적으로 식별할 수 없는 작은 토너 부착 화상으로 되는 바와 같은 작은 잠상을 용이하게 형성할 수 있다. 따라서 2 치 프로세스를 실현하는 데에 유리하다. 이와 같은 감광체의 대표적인 예로서는 셀레늄(selenium) 감광체, 비결정 실리콘(amorphous silicon) 감광체 등 무기 감광체를 들 수 있는데, 표층의 안정성으로 비결정 실리콘 감광체가 최적이다. 이들 감광체에 그 특성을 손상하지 않는 범위에서 표면층을 부가하는 등 개량을 하는 것도 물론 가능하다.

나아가 상기 감광체(1a)로서 상기 잠상이 형성되는 표면 근처에서 광에 의한 전하 발생이 행해지는 감광체를 사용하는 경우라도 그 감광체의 막 두께는 20 ㎛ 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 이하의 이유에 의한다. 상기 소정 극성의 전하가 상기 감광체 표면에 남으면, 이 잔류한 전하와 역극성이며 크기가 동일한 전하(이하, 카운터 전하라고 한다)가 상기 감광체 지지체(1b)에 야기되게 된다. 이 카운터 전하의 확산은 상기 감광체 표면의 소정 극성 전하의 확산보다도 넓게 된다. 현상시에 감광체와 현상 장치(4)의 미도시한 현상제 담지체 사이의 현상 영역에서는 현상 전극과 감광체 표면의 상기 전하와의 사이에 현상 전계를 발생시키는데, 도트형의 화상을 형성할 때 그 화상의 가장자리부에서 전기력 선은 공간적으로 넓어진다. 그리고 이 결과, 상기 도트형의 화상을 토너 화상화하면, 그 화상의 직경이 넓어지게 된다. 그 때문에 상기 카운터 전하의 확산은 될 수 있는 한 작게 하는 것이 바람직하다. 이 카운터 전하의 확산은 감광체의 두께나 유전율(誘電率), 현상제의 두께나 현상제의 유전율 등 각종 조건에 의해 결정되는데 통상의 현상 조건, 예컨대 현상 갭 200 ㎛ 이상, 현상제의 유전율 3 ∼10, 감광체 두께 40 ㎛, 감광체의 유전율 3 ∼10정도에서는 거의 감광체의 두께로 결정되어 감광체 두께 정도의 확산으로 된다. 따라서 상술한 작은 직경의 도트 화상을 형성하는 데는 감광체 막 두께를 작게, 구체적으로는 20 ㎛ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

도 1의 화상 형성 장치에 있어서는 상기 감광체(1a)로서 막 두께가 15 ㎛ 인 OPC를 이용하고 있다. 또 광 기록 장치(3)로서는 600 dpi 밀도로 기록한 빔 직경이 50 ㎛인 레이저 광학계를 이용하고 있다. 이것에 의해 감광체 상의 1 화소 토너 화상이 직경이 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하인 작은 직경의 도트 화상으로 되는 구성으로 되어 있다.

다음에 상기 토너 비산을 쉽게 생기게 하기 위한 구성에 대하여 설명한다. 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 있어서는 1 차 전사재로서의 중간 전사 벨트(51)와, 상기 감광체(1a) 상의 토너 화상을 그 중간 전사 벨트(51) 위에 전사하는 1 차 전사 수단으로서의 중간 전사 장치(5)와, 그 중간 전사 벨트(51) 상의 토너 화상을 상기 전사지(100)에 전사하는 2 차 전사 수단으로서의 전사 롤러(81)를 구비하는 전사 수단을 이용하여 전사지(100)로 화상을 전사하고 있다. 이 전사 수단에 있어서는 두 번의 전사 공정에서 충분한 전사 효율을 얻기 위하여 토너 전이가 아주 쉽게 생기는 상태를 만들 필요가 있고 도트형의 토너 화상에서는 어떻게 해도 토너 화상 주위에 비산이 생기게 된다. 이 때문에 감광체(1a) 상으로부터 상기 전사지(100)에 직접 토너 화상을 전사하는 전사 수단을 채용한 경우에 비하여 전사지(100)에 형성된 화상에 있어서 각 토너 부착 화소의 토너 화상이 도트형의 핵부분을 구비하며 또한 그 핵부분의 주위에 토너 비산이 생긴 형상으로 되기 쉽다.

본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 있어서 상기 감광체(1a) 상에 형성된 직경이 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하의 1 화소 토너 화상이 상기 전사 수단에 의해 1 차 전사, 2 차 전사 공정을 거쳐 전사지(100)로 전사되면, 그 전사지(100)에 형성된 화상에 있어서, 토너 부착 화소의 토너 화상의 가장자리 부분과 본 바탕 부분과의 경계가 흐릿해지게 되어 그 토너 부착 화소가 쉽게 눈에 띄지 않게 된다. 나아가 전사지(100)에 형성된 1 화소의 토너 화상은 상기 감광체(1a) 상의 1 화소 토너 화상의 직경과 거의 같은 직경의 도트형 핵으로 되는 부분과, 그 부분의 주위에 비산된 토너에 의해 구성된다. 여기서, 상술한 바와 같이 상기 감광체(1a) 상의 1 화소 토너 화상의 직경은 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하로 되므로 상기 핵으로 되는 부분의 크기를 인간이 시각적으로 식별할 수 없는 범위에 머물게 할 수 있음과 동시에 그 크기를 안정하게 유지할 수 있다. 한편, 상기 핵으로 되는 부분의 주위에 비산되어 있는 토너는 성기게 흩어져 있으므로 그 토너 상호간은 거의 독립적으로 존재하고 있으므로 이들 비산된 토너를 인간이 시각적으로 식별할 수는 없다. 따라서 상기 전사지(100)에 형성된 1 화소의 토너 화상을 구성하는 상기 핵으로 되는 부분 및 그 부분의 주위에 비산된 토너 중 그 어느 것도 인간이 식별하기 어렵다. 이것에 의해 전사지(100)에 형성된 화상에 있어서, 토너 부착 화소가 더욱 눈에 띄지 않게 된다. 따라서 거칠음이 눈에 띄지 않는 화상을 안정하게 얻을 수 있다. 특히, 전자 사진 방식에서 문제로 되는 하프톤, 하이라이트를 재현시키는 안정성이 뛰어난 화상을 얻을 수 있다.

본 발명자들이 이 효과에 관하여 확인한 결과, 도 1의 장치에 있어서, 감광체(1a) 상에 형성하는 1 화소 토너 화상의 직경을 거의 50 ㎛로 해서 토너 비산이 생기기 쉬운 전사 조건을 이용한 경우에는, 비산한 부분을 포함하면 전사지(100) 상에서는 직경이 50 ㎛ 이상의 화상으로 되지만 전혀 문제가 없는 매끄러운 화상으로서 관찰됨을 알았다. 게다가 현상까지의 공정에서는 2 치 프로세스 자체를 이용하고 있기 때문에 안정성에는 전혀 영향을 주지 않는다.

한편, 통상의 전사 조건에서는 동일 감광체(1a) 상에 형성된 직경이 50 ㎛인 상기 도트 모양의 토너 화상을 전사하면, 토너 화상이 찌브러짐에 따라 전사지(100) 상에는 50 ㎛ 이상의 또렷한 도트 화상으로 되고 화상 전체 직경은 전자보다 약간 작지만 거칠음을 느끼게 하는 화상으로 되었다.

도 3a 및 도 3b는 미정착 전사지(100) 상의 1 화소 토너 화상의 설명도이다. 또한 도 3a 및 도 3b는 서로 동일한 토너 화상을 나타낸 것이다. 상술한 바와 같이, 이 토너 화상은 그 토너 화상의 핵으로 되는 부분(10b)과 그 주위에 비산한 토너의 비산(10c)으로 구성되어 있다. 또 상기 토너 화상의 핵으로 되는 부분(10b)에 점 접촉하고 있는 토너는 토너의 비산(10c)에 속한다고 생각한다. 여기서 토너의 비산 레벨을 이하와 같이 정의한다. 도 3a에 나타낸 바와 같이 상기 비산(10c)으로 되어 있는 토너를 포함하지 않는 핵 부분(10b)의 최소 폭(Amin)과 최대 폭(Amax)을 측정한다. 그리고 이 합을 1/2하여 평균 직경 A로 한다. 또 도 3b에 나타낸 바와 같이 상기 비산(10c)으로 되어 있는 토너를 포함한 토너 화상 전체 부분의 최소 폭(Bmin)과 최대 폭(Bmax)을 측정한다. 그리고 마찬가지로 이 합을 1/2하여 평균 직경 B로 한다. 이 양자의 비 B/A를 비산의 레벨로 한다. 전사 조건을 변화시켜서 형성한 미정착 전사지(100) 상의 고립된 도트의 토너 화상을 사진 촬영하고 그 화상을 200배로 확대 프린트하여 각각 상기 비산의 레벨을 산출함과 동시에 각자의 조건으로 상기 1 도트를 화소로 하는 화상을 형성하여 정착 후의 화상을 비교한 결과, 상기 비산 레벨이 1.5 이상으로 되면 알맹이감(粒狀感)이 적어져 매끈한 화상으로서 관찰된다는 것이 판명되었다. 이것으로부터 상기 비산 레벨이 1.5 이상으로 되도록 화상 형성의 조건을 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 전사 조건, 예컨대 전사 바이어스 전압·전류, 중간 전사 벨트(51)의 저항치, 전사 롤러(81) 직경 등이나 토너의 유동성을 설정하는 것이 바람직하다. 또한 토너의 유동성을 조정하는 데는 토너의 형상, 구체적으로는 구형도(球刑度)나 첨가제의 양, 종류, 혼합 조건 등을 조정하면 좋다.

또 선, 문자 화상의 선예도가 열화됨을 고려하면 상기 비산 레벨이 3.0 이하이면 바람직하다.

다음에 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 있어서 명암 단계 표현을 위한 화상 처리에 대하여 설명한다. 통상 전자 사진 방식으로 이용되고 있는 명암 단계 표현을 위한 일반적 화상 처리법으로서는 디더(dither)법을 들 수 있다. 이 방법에서는 복수의 기본 화소로 이루어지는 매트릭스를 설정하고 기본 화소별로 설정한 농도 임계값과, 다치로 표현된 각 화소의 농도 정보를 비교하여 상기 임계값 이상이면 화상으로 간주하고, 그 이하이면 본 바탕으로 간주하는 바와 같은 방법으로 매트릭스 단위로 명암 단계를 표현하는 것이다. 농도의 임계값 설정 방법으로서는 전자 사진 방식 특유의 현상 특성에 매칭한 도트 집중형이 이용되는 것이 많다. 이 방법에서는 매트릭스가 규칙적으로 바르게 늘어져 있기 때문에 인간의 눈에는 비교적 거칠음을 느끼기 어렵게 만드는 특성을 갖고 있다. 그러나 이 방식에서는 농도를 증가시킴에 따라 상기 매트릭스에 있어서 토너 부착 화소로 이루어지는 토너 부착부의 크기가 커져 가기 때문에 매트릭스 사이즈가 너무 커지면 거칠음이 두드러지게 된다. 이 때문에 매트릭스 사이즈를 120 ×120 ㎛정도로 억제할 필요가 있고, 그 중에서 필요한 명암 단계수를 얻고자 하면 기본 화소의 크기를 아주 작게 해야 할 필요가 있어 곤란하게 된다. 그 결과, 이 방법에서는 상술한 1 도트 다치 프로세스를 이용할 필요가 생겨 하이라이트 영역에서 불안정성이 생겨 버린다.

또한 이와 같은 문제점은 상기 명암 단계 표현 방식으로서 도트 집중형의 임계값 매트릭스를 이용하는 디더법을 채용한 경우뿐만 아니라, 복수 화소로 이루어지는 화소 군에 있어서 토너 부착 화소로 이루어지는 토너 부착부의 크기에 의해 명암 단계를 표현하는 방식을 채용한 경우라면 발생할 수 있는 것이다.

그래서, 본 실시예에 따른 화상 형성 장치의 명암 단계 표현 방식으로서는 각 토너 부착 화소간의 거리에 의해 명암 단계를 표현하는 방식, 예컨대 오차 확산법을 채용하는 것이 바람직하다. 여기서 오차 확산법이라는 것은 다치로 표현된 어느 화소의 농도 정보를 2 치화하는 경우에 그 2 치화된 값과 상기 다치로 된 농도값과의 차를 주변 화소에 배분하여 명암 단계를 표현하는 방법이다. 이와 같은 방식을 채용하면 저농도부에서는 토너 부착 화소간의 간격은 크고 고농도부에서는 작게 된다. 따라서, 복수 화소로 이루어지는 화소군에 있어서 토너 부착 화소로 이루어지는 토너 부착부 크기에 의해 명암 단계를 표현하는 경우와는 달리 토너 부착 화소가 집중하기 어려우므로 그 토너 부착 영역이 집합하여 인간이 식별할 수 있는 크기로 되기 어렵다. 따라서 화소의 크기가 인간이 식별할 수 없는 크기로 되어 있으면, 거칠음을 느끼게 하지 않는 양호한 화상을 얻을 수 있다. 특히 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 있어서도 비산을 발생시켜 상기 토너 부착 화소를 쉽게 눈에 띄지 않게 하고 있으므로 은염(銀鹽) 사진과 같은 매끄러운 화상을 얻을 수 있다.

실시예 2

다음, 다른 실시예에 따른 화상 형성 장치에 대하여 설명한다. 본 화상 형성 장치의 기본적인 구성은 실시예 1의 화상 형성 장치와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

본 발명자들이 예의 연구를 거듭한 결과, 상술한 토너 비산의 레벨이 1.5배 이상으로 되도록 토너 비산을 생성시킨 경우에는 상기 감광체(1a) 상의 1 화소 토너 화상의 직경이 50 ㎛보다도 큰 경우라도 전사지(100) 상의 화상에 있어서 토너 부착 화소가 쉽게 눈에 띄지 않게 된다는 것이 판명되었다.

그래서 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 있어서는 상기 토너 비산의 레벨이 1.5 이상으로 되도록 그 부분의 주위에 토너 비산을 발생시킬 수 있는 구성을 채용하고 있다. 구체적으로는 상기 레벨이 1.5 이상으로 되도록 화상 형성 조건, 구체적으로는 감광체(1a) 상의 토너 화상을 전사지(100)에 전사할 때의 전사 조건, 예컨대 전사 바이어스 전압·전류, 벨트 전사 방식을 채용한 경우의 전사 벨트의 저항치, 전사부 입구·출구의 형상 등이나 토너 유동성을 설정하고 있다. 또한 상술한 바와 같이, 토너 유동성을 조정하는 데는 토너의 형상, 구체적으로는 구형도나 첨가제의 양, 종류, 혼합 조건 등을 조정하면 좋다.

상기 토너 비산을 쉽게 발생시키기 위하여서는 상기 감광체(1a) 상의 토너 화상을 전사지(100)에 직접 전사하는 전사 수단을 채용하기 보다도 1 차 전사재와, 그 1 차 전사재 상의 토너 화상을 상기 전사재에 전사하는 2 차 전사 수단을 구비하는 전사 수단을 채용하는 쪽이 유리하다. 그러나, 상기 토너 비산의 레벨을 1.5 이상으로 할 수 있으면, 상기 감광체(1a) 상의 토너 화상을 전사지(100)에 직접 전사하는 전사 수단을 채용해도 좋다. 예컨대 전사 바이어스 전압·전류, 전사 닙(nip)부에 있어서 전사 바이어스를 가하는 위치, 벨트 전사 방식을 채용한 경우의 전사 벨트의 저항치 등을 조정함으로써 상기 토너 비산의 레벨이 1.5 이상으로 되도록 하면 좋다.

이와 같은 구성에 의해 전사지(100) 상에 형성된 화상에 있어서, 토너 부착 화소가 쉽게 눈에 띄지 않게 되어 거칠음을 감소시킨 매끈한 화상을 안정하게 얻을 수 있다.

또 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 있어서도, 선, 문자 화상의 선예도의 열화를 고려하면, 상기 비산의 레벨이 3.0 이하로 되는 것이 바람직하다.

또 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 있어서도 명암 단계 표현 방식으로서 각 토너 부착 화소간의 거리에 의해 명암 단계를 표현하는 방식, 예컨대 오차 확산법을 채용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 방식을 채용하면 저농도부에서는 토너 부착 화소간의 간격은 크고 고농도부에서는 작게 된다. 따라서, 복수 화소로 이루어지는 화소 군의 토너 부착 화소로 이루어지는 토너 부착부의 크기에 의해 명암 단계를 표현하는 경우와는 달리 토너 부착 화소가 집합하기 어려우므로 그 토너 부착 영역이 집합하여 인간이 식별할 수 있는 크기로 되기 어렵다. 따라서 화소의 크기가 인간이 식별할 수 없는 크기로 되어 있으면, 거칠음을 느끼게 하지 않는 양호한 화상을 얻을 수 있다. 특히, 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 있어서도 비산을 생성시켜 상기 토너 부착 화소를 쉽게 눈에 띄지 않게 하고 있으므로 은염(銀鹽) 사진과 같은 매끄러운 화상을 얻을 수 있다.

청구항 제1항 내지 제6항, 제10항 및 제11항의 발명에 의하면, 거칠음이 눈에 띄지 않는 매끈한 화상을 얻을 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

게다가, 2 치 프로세스를 채용하고 있으므로 1 도트 다치 프로세스를 채용한 경우에 비하여 안정한 화상 품질을 담보할 수 있다는 효과가 있다.

또 청구항 제3항 내지 제6항, 제10항 및 제11항의 발명에 의하면, 상기 비산에 의해 생기는 선 화상이나 문자 화상의 선예도의 열화를 억제하여 양호한 화상을얻을 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

또 청구항 제4항, 제6항, 제10항 및 제11항의 발명에 의하면, 작은 잠상을 용이하게 형성할 수 있으므로 거칠음이 눈에 띄지 않는 매끈한 화상을 용이하게 얻을 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

또 청구항 제5항, 제6항, 제10항 및 제11항의 발명에 의하면, 작은 잠상을 용이하게 형성할 수 있으므로 거칠음이 눈에 띄지 않는 매끈한 화상을 용이하게 얻을 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

또 청구항 제6항, 제10항 및 제11항의 발명에 의하면, 화상 담지체의 수명이 연장되고 안전성도 높아진다는 뛰어난 효과가 있다.

또 청구항 제7항 내지 제11항의 발명에 의하면, 거칠음이 눈에 띄지 않는 매끈한 화상을 얻을 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

게다가, 2 치 프로세스를 채용하고 있으므로 1 도트 다치 프로세스를 채용한 경우에 비하여 안정한 화상 품질을 담보할 수 있다는 효과가 있다.

또 청구항 제8항 내지 제11항의 발명에 의하면, 거칠음이 눈에 띄지 않는 매끈한 화상을 용이하게 얻을 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

또 청구항 제9항 내지 제11항의 발명에 의하면, 상기 비산에 의해 생기는 선 화상이나 문자 화상의 선예도의 열화를 억제하여 양호한 화상을 얻을 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

또 청구항 제10항의 발명에 의하면, 보다 거칠음이 눈에 띄지 않는 매끈한 화상을 얻을 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

또 청구항 제11항의 발명에 의하면, 보다 거칠음이 눈에 띄지 않는 매끈한 화상을 얻을 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (11)

1. 화상 담지체와,

   화상을 구성하는 화소 중 토너를 부착시키는 토너 부착 화소의 면적당 밀도에 의해 명암 단계를 표현하도록 형성하는 화상의 화상 데이터를 처리하는 화상 처리 수단과,

   상기 화상 처리 수단에 의해 처리된 화상 데이터에 근거하여 상기 화상 담지체 상에 상기 화소로 이루어지는 화상의 정전 잠상을 형성하는 잠상 형성 수단과,

   상기 화상의 정전 잠상을 현상화하여 토너 화상으로 하는 현상 수단과,

   상기 화상 담지체 상의 토너 화상을 전사재에 전사하는 전사 수단을 구비하는 화상 형성 장치에 있어서,

   상기 화상 담지체 상의 1 화소 토너 화상의 직경을 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하로 되도록 하며,

   상기 전사 수단은

   1 차 전사재와, 상기 화상 담지체 상의 토너 화상을 상기 1 차 전사재 상에 전사하는 1 차 전사 수단과, 상기 1 차 전사재 상의 토너 화상을 상기 전사재에 전사하는 2 차 전사 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전사재 상에 전사된 1 화소 토너 화상의 직경이 그 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 직경의 1.5배∼3배로 되도록 상기 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 주위에 토너 비산이 생기게 한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
3. 삭제
4. 제1항, 제2항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 정전 잠상이 형성되는 표면과는 반대쪽 면 근처에서 광에 의한 전하 발생이 행해지며, 또한 막 두께가 15 ㎛ 이하인 감광체를 화상 담지체로서 이용한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
5. 제1항, 제2항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 정전 잠상이 형성되는 표면 근처에서 광에 의한 전하 발생이 행해지는 감광체를 화상 담지체로서 이용한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
6. 제5항에 있어서,

   화상 담지체로서 비결정 실리콘 감광체를 이용한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
7. 화상 담지체와,

   화상을 구성하는 화소 중 토너를 부착시키는 토너 부착 화소의 면적당 밀도에 의해 명암 단계를 표현하도록 형성하는 화상의 화상 데이터를 처리하는 화상 처리 수단과,

   상기 화상 처리 수단에 의해 처리된 화상 데이터에 근거하여 상기 화상 담지체 상에 상기 화소로 이루어지는 화상의 정전 잠상을 형성하는 잠상 형성 수단과,

   상기 화상의 정전 잠상을 현상화하여 토너 화상으로 하는 현상 수단과,

   상기 화상 담지체 상의 토너 화상을 전사재에 전사하는 전사 수단을 구비하는 화상 형성 장치에 있어서,

   상기 전사재 상에 전사된 1 화소의 토너 화상 직경이 그 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 직경의 1.5배∼3배로 되도록 상기 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 주위에 토너 비산을 생기게 한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 전사 수단은

   1 차 전사재와, 상기 화상 담지체 상의 토너 화상을 상기 1 차 전사재 위에 전사하는 1 차 전사 수단과, 상기 1 차 전사재 상의 토너 화상을 상기 전사재에 전사하는 2 차 전사 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
9. 삭제
10. 화상 담지체와,

    화상을 구성하는 화소 중 토너를 부착시키는 토너 부착 화소의 면적당 밀도에 의해 명암 단계를 표현하도록 형성하는 화상의 화상 데이터를 처리하는 화상 처리 수단과, 이 화상 처리 수단에 의해 처리된 화상 데이터에 근거하여 상기 화상 담지체 상에 상기 화소로 이루어지는 화상의 정전 잠상을 형성하는 잠상 형성 수단과, 상기 화상의 정전 잠상을 현상화하여 토너 화상으로 하는 현상 수단과, 상기 화상 담지체 상의 토너 화상을 전사재에 전사하는 전사 수단을 구비하는 화상 형성 장치에 있어서,

    상기 화상 담지체 상의 1 화소 토너 화상의 직경을 20 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이하로 되도록 하고, 또한

    상기 화상 처리 수단은, 각 토너 부착 화소간의 거리에 의해 명암 단계를 표현하도록 화상 처리하는 것이며,

    상기 전사 수단은, 1 차 전사재와, 상기 화상 담지체 상의 토너 화상을 상기 1 차 전사재 상에 전사하는 1 차 전사 수단과, 상기 1 차 전사재 상의 토너 화상을 상기 전사재에 전사하는 2 차 전사 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성장치.
11. 화상 담지체와,

    화상을 구성하는 화소 중 토너를 부착시키는 토너 부착 화소의 면적당 밀도에 의해 명암 단계를 표현하도록 형성하는 화상의 화상 데이터를 처리하는 화상 처리 수단과, 이 화상 처리 수단에 의해 처리된 화상 데이터에 근거하여 상기 화상 담지체 상에 상기 화소로 이루어지는 화상의 정전 잠상을 형성하는 잠상 형성 수단과, 상기 화상의 정전 잠상을 현상화하여 토너 화상으로 하는 현상 수단과, 상기 화상 담지체 상의 토너 화상을 전사재에 전사하는 전사 수단을 구비하는 화상 형성 장치에 있어서,

    상기 화상 처리 수단이 각 토너 부착 화소간의 거리에 의해 명암 단계를 표현하도록 화상 처리하는 것이며,

    상기 전사재 상에 전사된 1 화소의 토너 화상 직경이 이 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 직경의 1.5배∼3배로 되도록 상기 토너 화상의 핵으로 되는 부분의 주위에 토너 비산이 생기게 하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.