画像形成装置
【課題】低コストな手法でエッジ効果を排することにより、細線部、ベタ部とも高品位の画像形成を行うことが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】静電潜像担持体を一様に帯電する第一の帯電手段と、一様に帯電された前記静電潜像担持体に潜像を形成する光書込み手段と、前記潜像が形成された前記静電潜像担持体に現像剤を用いて静電的にトナーにより現像する現像手段による現像をする前に、離間されて設置された第二の帯電手段による帯電工程を経て、前記現像を行う。
【解決手段】静電潜像担持体を一様に帯電する第一の帯電手段と、一様に帯電された前記静電潜像担持体に潜像を形成する光書込み手段と、前記潜像が形成された前記静電潜像担持体に現像剤を用いて静電的にトナーにより現像する現像手段による現像をする前に、離間されて設置された第二の帯電手段による帯電工程を経て、前記現像を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置あるいはそれらの複合機で画質改良を行うための帯電プロセスの制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式の画像形成装置では、静電潜像担持体の面上を帯電装置により、ほぼ一様に帯電した後、露光装置による光書込みにより静電潜像を形成し、次いで、現像装置により、この静電潜像上にトナーを付着させることによって、静電潜像の現像が行われている。
【０００３】
高画質を達成するためには、画像パターンに依らずに、静電潜像上にトナーを忠実に現像する必要がある。しかし、従来の現像装置による前述した現像プロセスでは、いわゆるエッジ効果と呼ばれる現象により、細線やベタ画像の輪郭部分にトナーが過剰に付着されて現像されてしまう不都合が多く見られる。特に、細線の場合には、上記したようなエッジ効果による影響が顕著で、文字太りとなって画質劣化を招くだけでなく、トナー消費量の点からも不利である。他方、文字太りを防ぐために細線に条件を合わせて現像を行うと、ベタ画像部分では、十分な現像が行われず、画像濃度が低下する不具合が生ずる。
【０００４】
このため、ベタ画像と細線の画質を両立させるために、以下のような数々の提案がなされている。たとえば特許文献１には、現像領域でトナーが存在している領域の単位面積当たりの静電容量を静電潜像担持体である感光体層の単位面積当たりの静電容量より大きく設定することで、静電潜像担持体上に形成された画像部周辺におけるトナーを感光体層側に引き付ける向きのエッジ電界強度を弱める発明が開示されている。しかし、この発明では、トナー材料や感光体層の厚み等に制約が生じる可能性がある。
【０００５】
また特許文献２には、二段の現像装置を用い、二段目の現像装置には帯電量の小さいトナーを備えて、連続して同一潜像に現像処理をする静電潜像現像装置の発明が開示されている。この文献の発明は、画像エッジ部での磁気の端部による掻き取り効果を防ぐために、帯電量の大きいトナーにより、まずエッジ部に帯電量の大きなトナーは現像電界から受ける力も大きいために強固にトナーを現像し、ついで、その他の部分に帯電量の小さいトナーを現像して、細線エッジ部の良好な再現性を意図している。しかし、実際上、一定の掻き取り効果が発生する状況でも、エッジ効果によって画像端部でのトナーの盛り上がり（トナーの量が実際よりも多くなる現象）が発生しており、この発明では、エッジ効果を強調してしまう慮がある。また、現像装置が二つになることに加えて、一色の現像につき、帯電量の異なる二種類のトナーを用意するなど、トナーの管理面を含めたコストが増大し、装置も大型化する。
【０００６】
また特許文献３では、ベタ画像部現像バイアスと静電潜像担持体非画像部の電位差を規定することによって、ベタ部現像量と細線幅の両立ができるとしている。この発明では、静電潜像担持体非画像部と現像バイアスの差が絶対値で230Ｖ（ベタ部濃度が十分である条件）以上で、且つ画像解像度に応じた上限値（細線の太さが、解像度から計算される値＋トナー径の２倍となるバイアス条件）以下となるように設定し、ベタ部濃度と細線幅を同時に確保することを狙っている。しかし、この特許文献に記載の発明は、単にベタ画像部の濃度（高濃度印字）と細線部の太さ（細線再現性）が両立できる現像バイアス条件を設定しているに過ぎず、エッジ効果による画像端部への過剰現像を防ぐことは出来ない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した従来技術の問題点に鑑み、本発明では、低コストな手法でエッジ効果を排することにより、細線部、ベタ部ともに高品位の画像形成を行うことが可能な画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、静電潜像担持体の像担持面を一様に帯電する第一の帯電手段と、一様に帯電された前記像担持面に潜像を形成する光書込み手段と、前記潜像が形成された前記静電潜像担持体に現像剤を用いて静電的にトナーにより現像する現像手段による現像をする前に、前記像担持面とは離間されて設置された第二の帯電手段による帯電工程を経て、前記現像手段による現像を行うことを特徴とする。これにより、これまで、電子写真装置に用いられてきた標準的な部材や部品を用いて、僅かな構成の追加で容易にエッジ効果を減じることができ、高品質ベタ画像と細線画像を得ることが出来る。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記第二の帯電手段に設定するバイアス条件を画像形成速度に適合させて変更する変更手段を備えたことを特徴とする。これにより、記録部材種により画像形成速度を変化させた場合にも、高品質ベタ画像と細線画像を得ることが出来る。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記変更手段は、制御部とルックアップテーブルと第二の帯電手段の電位制御部とから構成され、前記制御部では画像形成速度から前記第二の帯電手段に設定するバイアス条件を前記ルックアップテーブルにより規定される条件に変更することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記第二の帯電手段がスコロトロン帯電器であることを特徴とする。これにより、これまでに使われてきた、安価な装置を用いて、高品質ベタ画像と細線画像を得ることが出来る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、これまで、電子写真装置に用いられてきた標準的な部材や部品を用い僅かな構成追加で、高品質なベタ画像と細線画像を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一般的な現像装置の現像剤担持体１６が、帯電したトナー１７を保持した状態を模式的に示す図である。
【図２】現像剤担持体１６、静電潜像担持体２の表面上における面画像部と面非画像部の夫々の電位を模式的に示す図である。
【図３】静電潜像担持体２の面上における画像部と非画像部が接する部分での、非画像部側から画像部側にトナーが移動して画像部のエッジ部分にトナーが多く集合した状態を模式的に示す図である。
【図４】静電潜像担持体の表面における画像部の両端近傍でのエッジ効果の程度を、（ａ）従来のもの（左側）と比較して、（ｂ）本発明のもの（右側）を示した模式図である。
【図５】本発明による画像形成装置の一例の要部構成を示す図である。
【図６】本発明で用いられる第二帯電手段として好ましく用いられるスコロトロン装置の要部電位の構成を示す図である。
【図７】本発明を実施した際のA4サイズでのサンプル画像を表示した図である。
【図８】本発明の例である実施例１での効果を示す図である。
【図９】本発明の他の例である実施例２での効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本件発明者は、上記したエッジ効果を抑制し、細線部、ベタ部とも高品位の画像形成を行うための画像形成装置として、露光装置による潜像形成の後に、静電潜像担持体外周面に対峙して離間させて配設された第二の帯電装置による帯電工程を経て、画像形成用トナーによる現像を行う構成とした。
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の原理について、まず説明する。
一般的な現像装置では、図１に示すように、画像形成装置内の現像剤担持体１６が、帯電したトナー１７を保持した状態で、静電潜像担持体２の面と接触あるいは非接触状態の現像ニップ１８を形成する。負帯電トナーを用いた反転現像装置では、現像剤担持体１６、静電潜像担持体２の面画像部、静電潜像担持体２の面非画像部の電位は、図２のようになっている。このため、非画像部では、トナーは現像剤担持体１６の向き（向いている方向）に、画像部では、静電潜像担持体２向きに、各々力を受ける。しかし、静電潜像担持体２の面上における画像部と非画像部が接する部分では、お互いの電位差のため、非画像部側から画像部側にトナーが移動し、図３に示すように、画像部のエッジにトナーが多く集合して現像されてしまう。
【００１６】
そこで、本発明では、静電潜像担持体２面上に潜像形成を行った後、外周面に対峙して離間させて配設された第二帯電装置（第２帯電手段）を用いて、現像処理前に負電荷１９を事前に静電潜像担持体２面上の画像部に移動させる。図４の模式図に示すように、この負電荷１９は負帯電トナーと同様な動きを行い、静電潜像担持体２面上画像部のエッジ部分に多く溜まり、図４（ｂ）に示すような電位分布が達成される。この電位分布では図４（ａ）に示す従来のものに比べてエッジ効果は低減されており、画像エッジ部へのトナー現像は抑制される。第二帯電装置による負電荷移動により、画像部中央の電位はVLからVL’と変化する。この変化分に合わせて、現像剤担持体１６のバイアスをVBからVB’に変化させれば、画像部中央でのトナー付着量を減らすことなく、画像エッジ部にも適正量のトナーを現像することが可能となり、細線、ベタ部とも高画質な画像を得ることが可能となる。
【００１７】
ところで、本発明で対象とする画像形成装置では、通常使用される厚さ８０μｍ程度の記録部材と、１００μｍを越える厚手の記録部材の画像形成速度を異ならせることがある。この場合に、厚手の記録部材では、より遅い画像形成速度が適用される。従って、薄手の記録部材に合わせて第二帯電装置のバイアス条件を単一条件に設定すると、厚手の記録部材上に記録を行う際に、静電潜像担持体２上の画像部に、より多くの負電荷１９が移動し、画像形成に十分な潜像を維持出来ない可能性がある。これを防止するためには、画像形成速度に応じて、第二帯電装置のバイアス条件を設定するようにすると好ましく、記録部材の差に依らず、ベタ部と細線の画質を両立させることが可能となる。
【００１８】
次に、本発明の画像形成装置を実施の形態により説明する。但し、以下の各実施例で用いられている、画像形成速度などのプロセス条件や構成部品の配置、種類等は本発明の範囲を限定するものではない。
【００１９】
［実施例１］
図５に本発明による一実施形態である画像形成装置（実施例１）の要部構成を示す。この実施例１で用いられる画像形成層装置の要部には、図５に示すように、中間転写ベルト７の搬送方向Ｂの上面に４色分の画像形成部をタンデム形式で配置されており、各画像形成部は夫々に、静電潜像担持体（２ａ〜２ｄ）の外周にそってその回転方向（Ａ１〜Ａ４）に、順に、現像装置（１ａ〜１ｄ）、一次転写ローラ（６ａ〜６ｄ）、クリーニング装置（１２ａ〜１２ｄ）、潤滑油供給装置（１３ａ〜１３ｄ）、帯電装置（３ａ〜３ｄ）、そして、第２帯電手段としての第２帯電装置（５ａ〜５ｄ）が配設されている。また、各画像形成部の上方には夫々に、帯電装置（３ａ〜３ｄ）と第２帯電装置（５ａ〜５ｄ）間で、静電潜像担持体（２ａ〜２ｄ）に画像信号に応じたレーザ光を露光照射する露光装置（４ａ〜４ｄ）が配置されている。
【００２０】
また、中間転写ベルト７の下端部には、２次転写ローラ８と対向ローラ９が設けられ、これらにより形成されるニップ部に記録媒体（記録紙）１０が搬送される（記録紙搬送方向：Ｃ）。符号１４は、中間転写ベルト用クリーニングブレード、１５は記録媒体搬送ベルトであり、記録媒体搬送ベルト１５の下流に定着装置１１が配置されている。
【００２１】
実施例装置において、画像形成速度250mm/secにて、画像形成システムを構築した。現像装置1ａ〜1dにはそれぞれ、異なる色のトナーがそれぞれ負帯電状態（帯電量Q／M＝−30μC／g （ただしMはトナー重量を表す））で、キャリアとともに現像剤担持体に保持されている。トナー色の設置順番に制限はないが、一色目はイエローが望ましい。本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順にトナーを配している。電気的に接地された芯金上に有機感光体層を形成した静電潜像担持体２ａ〜２dは、矢印A1〜A4の方向にそれぞれ回転可能に保持されており、コロナ放電を用いる帯電装置3ａ〜3dで表面を均一に負帯電（表面電位=−600V＝VD）された後、レーザーダイオードを有する露光装置4ａ〜4dにより、画像対応部分に光照射が行われ、静電潜像が形成される。本実施例では、書き込み解像度は600dpiとした。また、光照射により形成された画像部の表面電位VLは、−100Vになるように設定を行った。
【００２２】
潜像形成後、第二帯電手段である第二帯電装置５ａ〜５ｄによって、エッジ効果を弱めるための帯電操作が行われる。第二帯電装置には、形成された潜像に過度の影響を与えないように非接触タイプのものを用いる。本発明では、図６に示すスコロトロン装置を第二帯電装置５ａ〜５ｄとして採用した。そして、このスコロトロン装置５ａ〜５ｄを、静電潜像担持体2ａ〜2ｄ面と300μm離間させて設置した。５１はワイヤ電極、５２はグリッドである。この種の帯電装置の構成は公知であり適宜のものが採用できる。本実施例では、グリッド電圧Vgを−500Vにした場合にワイヤ電位Vpを−5200Vと設定すると最も高品位の画像が得られた。エッジ効果の影響が無い高品位画像を得るために、ワイヤ電位の調整とともに、上記静電潜像担持体２ａ〜２dの面と、スコロトロン装置の離間距離の調整が重要である。この離間距離が大きすぎると、エッジ効果の低減が期待出来なくなる。これは、スコロトロン装置で発生した負電荷のうち、エッジ効果を弱めるのに使われる静電潜像担持体２面上の画像部と、非画像部の境界近くの非画像部側にある負電荷（図３の点線部を参照）は、静電潜像担持体２ａ〜２d面上非画像部とグリッド間に発生する電界によりグリッド側に移動し、静電潜像担持体上に形成された静電潜像のエッジ部に辿り着くことが出来なくなる。よってエッジ効果の低減が期待出来なくなるためと考えられる。
【００２３】
このようにして、エッジ効果が弱められた静電潜像上に、現像装置1ａ〜1dにより各色トナー画像が形成される。特に、前記した第二の帯電装置はスコロトロン帯電器を用いており、これまでに使われてきた、安価な装置の追加で、高品質ベタ画像と細線画像を得ることが出来ている。
【００２４】
この後、図５に示すように、静電潜像担持体２ａ〜２d上に形成されたトナー像は、正電圧及び圧力を印加された一次転写ローラ6ａ〜6dと静電潜像担持体２ａ〜２dの接触領域に作られる一次転写ニップ内及びその近傍で中間転写ベルト7上へ順次、各色毎のトナー画像が転写される。
【００２５】
四色目のトナー像を中間転写ベルト７上に転写して形成後、中間転写ベルト７上に重畳的に形成されたトナー画像は、接地された二次転写ローラ８と負電圧を与えられた二次転写対向ローラ９の作る二次転写ニップ内でC方向に搬送されてきた記録部材１０に一括転写された後、定着装置１１より記録部材１０上に加熱、加圧されて、固着される。
【００２６】
静電潜像担持体２ａ〜２d上に残ったトナーはクリーニング装置１２ａ〜１２dにて回収、再利用される。潤滑油供給装置１３ａ〜１３dからは潤滑油としてステアリン酸亜鉛が静電潜像担持体２ａ〜２d上に一定量供給され、静電潜像担持体２ａ〜２d表面の静止摩擦係数を一定に保っている。
【００２７】
本発明の効果を検証するために、サンプル画像を出力して、画質評価を行った。
サンプル画像はA4サイズ（Ａ版用紙サイズＡ４）上に、図７に示すような5cm×5cmのベタパターンと、３ドットラインからなる十字パターンを各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）についてそれぞれ形成したものを用いて評価した。また、記録部材１０として、リコーマイリサイクルペーパーGPを使用した。
【００２８】
サンプル画像の出力と評価は以下の手順で行う。
まず、定着後の記録部材１０上でベタパッチ中央部の反射濃度がX-Riteによる測定で各色とも1.4となるようにプロセス条件（特に現像条件）を調整する。次いで、この条件でサンプル画像を100枚連続で出力し、ベタエッジ部と３ドットラインの画質を、事前に作成した限度見本と比較して５段階評価を行う。評価ランクは、ベタエッジ部の品質が中央部と同等で違和感のないものを５、エッジ部が極端に濃かったり、薄かったりして画像として成立しないものを１として評価を行った。また３ドットラインについては、線の太りが無く、600dpiでの理想的なライン幅（本実施例では127μmとして、限度見本を作製した）であるものをランク５、ライン幅が著しく太くなったり、細くなったりして、画像として成立していないものを１として評価を行った。また、比較例１として、第二帯電装置５ａ〜５ｄが無い場合のものについて、同様な評価を行った。
【００２９】
結果（画像ランクの100枚の平均値）を図８に示す。本実施例では、比較例１に比べてベタエッジ部、３ドットラインとも良好な画質を得ることが出来た。
【００３０】
［実施例２］
実施例１の構成に加えて、第二帯電装置５ａ〜５ｄのワイヤに与える電圧Vpと、グリッドに与える電圧Vgを、画像形成速度毎に変更するためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）を搭載した例を、実施例２とする。ルックアップテーブルは、画像形成速度とVgとVpの値が夫々に対応付けられた組を記録したデータテーブルで、個々のデータは予め実験によって適宜求められる。実施例２において画像形成装置に搭載されるルックアップテーブルには、例えば画像形成速度が250mm/secと125mm/secについて最適化されたVgとVpが規定されており、明示しない制御部が画像形成速度に応じて切り替える仕組みとなっている。本実施例２では、Vgは画像形成速度によらず−500Vに、Vpは画像形成速度が250mm/secの時、−5200V、画像形成速度が125mm/secの時、−4000Vとなるように設定されている。実施例１と同様なサンプル画像を、リコーマイリサイクルペーパーGPとタイプCF＜135W＞（厚紙）に25枚ずつ、計100枚（２サイクル分）出力して評価を行った。尚、リコーマイリサイクルペーパー使用時の画像形成速度は250mm/sec、タイプCF＜135W＞使用時の画像形成速度は125mm/secとしている。
【００３１】
実施例２では、実施例１に説明した画像形成装置において、ＬＵＴを参照して、画像形成速度値から、第二帯電装置５ａ〜５ｄのワイヤに与える電圧Vpと、グリッドに与える電圧Vgを決定している。このように本実施例では、実施例１に説明した画像形成装置において、第二の帯電装置に設定するバイアス条件を画像形成速度に適合させて（同期させて）変更する変更手段を備えている。このような変更手段としては、制御部とＬＵＴと第二帯電装置の電位制御部とから構成される手段を挙げることができる。このような変更手段によって、図４の右に示すようなエッジ部の電位ＶＬ、ＶＤの両電位が低下し、電位ＶＬの両端部が低下した（この低下部分は例えば両端部から線形的に増加し、中央部にプラトー部を有するような形状の電位となっている）電位を形成可能としている。
【００３２】
すなわち制御部では、画像形成速度値が複数のランクに分けられ、このランクのいずれかにあるかを判断して、ＬＵＴを参照し、このランクごとに決められている第二帯電装置５ａ〜５ｄのワイヤに与える電圧Vpと、グリッドに与える電圧Vgを決定している。すなわちランクと同期して、第二帯電装置５ａ〜５ｄのワイヤに与える電圧Vpと、グリッドに与える電圧Vgを適切なものに決定している。実施例２に示す例では、このランクは２であり、これにより、画像形成速度がいずれであるかを制御部で判断してＬＵＴを参照して第二帯電装置５ａ〜５ｄのワイヤに与える電圧Vpと、グリッドに与える電圧Vgを決定している。
【００３３】
実施例１の構成で同様なサンプル画像出力を行った場合を比較例２として、本発明の効果を検証した。
【００３４】
結果を図９に示す。実施例２では、記録紙のタイプ（つまり画像形成速度）によらず、ベタ、ライン画像とも良好な画像を得ることが出来たが、比較例２では、タイプCF＜135W＞を用いた場合（画像形成速度125mm/sec）には、スコロトロン装置による負電荷が過剰に静電潜像担持体２面上の画像部に過剰に供給されるため、ベタ画像中央部で反射濃度（X-Rite測定値）1.4を出すことが出来ず、また、ラインも極端に細ってしまった。
【００３５】
以上説明したように、本発明では、静電潜像担持体を一様に帯電する第一の帯電手段と、一様に帯電された前記静電潜像担持体に潜像を形成する光書込み手段と、前記潜像が形成された前記静電潜像担持体に現像剤を用いて静電的にトナーにより現像する現像手段による前記現像する前に、第二の帯電手段による帯電工程を経て、前記現像を行うことを特徴としている。これによって、例えば図８に示すように、第二の帯電手段がない場合に比較して、１０％を超えて有効な効果がされていることが判る。
特に実施例２に示すような構成を採る場合、さらに良好な結果が得られことが図９に示されている。
【００３６】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１ａ〜１ｄ 現像装置
２ａ〜２ｄ 静電潜像担持体
３ａ〜３ｄ 帯電装置
４ａ〜４ｄ 露光装置
５ａ〜５ｄ 第２帯電装置
６ａ〜６ｄ 一次転写ローラ
７ 中間転写ベルト
８ ２次転写ローラ
９ 対向ローラ
１０ 記録媒体（記録紙）
１１ 定着装置
１２ａ〜１２ｄ クリーニング装置
１３ａ〜１３ｄ 潤滑油供給装置
１４ 中間転写ベルト用クリーニングブレード
１５ 記録媒体搬送ベルト
Ａ１〜Ａ４ 静電潜像担持体の回転方向
Ｂ 中間転写ベルトの搬送方向
Ｃ 記録紙搬送方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特許第３５４３７４９号公報
【特許文献２】特公昭６４−５７０５号公報
【特許文献３】特開２００１−２１５７７８号公報
【技術分野】
【０００１】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置あるいはそれらの複合機で画質改良を行うための帯電プロセスの制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式の画像形成装置では、静電潜像担持体の面上を帯電装置により、ほぼ一様に帯電した後、露光装置による光書込みにより静電潜像を形成し、次いで、現像装置により、この静電潜像上にトナーを付着させることによって、静電潜像の現像が行われている。
【０００３】
高画質を達成するためには、画像パターンに依らずに、静電潜像上にトナーを忠実に現像する必要がある。しかし、従来の現像装置による前述した現像プロセスでは、いわゆるエッジ効果と呼ばれる現象により、細線やベタ画像の輪郭部分にトナーが過剰に付着されて現像されてしまう不都合が多く見られる。特に、細線の場合には、上記したようなエッジ効果による影響が顕著で、文字太りとなって画質劣化を招くだけでなく、トナー消費量の点からも不利である。他方、文字太りを防ぐために細線に条件を合わせて現像を行うと、ベタ画像部分では、十分な現像が行われず、画像濃度が低下する不具合が生ずる。
【０００４】
このため、ベタ画像と細線の画質を両立させるために、以下のような数々の提案がなされている。たとえば特許文献１には、現像領域でトナーが存在している領域の単位面積当たりの静電容量を静電潜像担持体である感光体層の単位面積当たりの静電容量より大きく設定することで、静電潜像担持体上に形成された画像部周辺におけるトナーを感光体層側に引き付ける向きのエッジ電界強度を弱める発明が開示されている。しかし、この発明では、トナー材料や感光体層の厚み等に制約が生じる可能性がある。
【０００５】
また特許文献２には、二段の現像装置を用い、二段目の現像装置には帯電量の小さいトナーを備えて、連続して同一潜像に現像処理をする静電潜像現像装置の発明が開示されている。この文献の発明は、画像エッジ部での磁気の端部による掻き取り効果を防ぐために、帯電量の大きいトナーにより、まずエッジ部に帯電量の大きなトナーは現像電界から受ける力も大きいために強固にトナーを現像し、ついで、その他の部分に帯電量の小さいトナーを現像して、細線エッジ部の良好な再現性を意図している。しかし、実際上、一定の掻き取り効果が発生する状況でも、エッジ効果によって画像端部でのトナーの盛り上がり（トナーの量が実際よりも多くなる現象）が発生しており、この発明では、エッジ効果を強調してしまう慮がある。また、現像装置が二つになることに加えて、一色の現像につき、帯電量の異なる二種類のトナーを用意するなど、トナーの管理面を含めたコストが増大し、装置も大型化する。
【０００６】
また特許文献３では、ベタ画像部現像バイアスと静電潜像担持体非画像部の電位差を規定することによって、ベタ部現像量と細線幅の両立ができるとしている。この発明では、静電潜像担持体非画像部と現像バイアスの差が絶対値で230Ｖ（ベタ部濃度が十分である条件）以上で、且つ画像解像度に応じた上限値（細線の太さが、解像度から計算される値＋トナー径の２倍となるバイアス条件）以下となるように設定し、ベタ部濃度と細線幅を同時に確保することを狙っている。しかし、この特許文献に記載の発明は、単にベタ画像部の濃度（高濃度印字）と細線部の太さ（細線再現性）が両立できる現像バイアス条件を設定しているに過ぎず、エッジ効果による画像端部への過剰現像を防ぐことは出来ない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した従来技術の問題点に鑑み、本発明では、低コストな手法でエッジ効果を排することにより、細線部、ベタ部ともに高品位の画像形成を行うことが可能な画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、静電潜像担持体の像担持面を一様に帯電する第一の帯電手段と、一様に帯電された前記像担持面に潜像を形成する光書込み手段と、前記潜像が形成された前記静電潜像担持体に現像剤を用いて静電的にトナーにより現像する現像手段による現像をする前に、前記像担持面とは離間されて設置された第二の帯電手段による帯電工程を経て、前記現像手段による現像を行うことを特徴とする。これにより、これまで、電子写真装置に用いられてきた標準的な部材や部品を用いて、僅かな構成の追加で容易にエッジ効果を減じることができ、高品質ベタ画像と細線画像を得ることが出来る。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記第二の帯電手段に設定するバイアス条件を画像形成速度に適合させて変更する変更手段を備えたことを特徴とする。これにより、記録部材種により画像形成速度を変化させた場合にも、高品質ベタ画像と細線画像を得ることが出来る。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記変更手段は、制御部とルックアップテーブルと第二の帯電手段の電位制御部とから構成され、前記制御部では画像形成速度から前記第二の帯電手段に設定するバイアス条件を前記ルックアップテーブルにより規定される条件に変更することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記第二の帯電手段がスコロトロン帯電器であることを特徴とする。これにより、これまでに使われてきた、安価な装置を用いて、高品質ベタ画像と細線画像を得ることが出来る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、これまで、電子写真装置に用いられてきた標準的な部材や部品を用い僅かな構成追加で、高品質なベタ画像と細線画像を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一般的な現像装置の現像剤担持体１６が、帯電したトナー１７を保持した状態を模式的に示す図である。
【図２】現像剤担持体１６、静電潜像担持体２の表面上における面画像部と面非画像部の夫々の電位を模式的に示す図である。
【図３】静電潜像担持体２の面上における画像部と非画像部が接する部分での、非画像部側から画像部側にトナーが移動して画像部のエッジ部分にトナーが多く集合した状態を模式的に示す図である。
【図４】静電潜像担持体の表面における画像部の両端近傍でのエッジ効果の程度を、（ａ）従来のもの（左側）と比較して、（ｂ）本発明のもの（右側）を示した模式図である。
【図５】本発明による画像形成装置の一例の要部構成を示す図である。
【図６】本発明で用いられる第二帯電手段として好ましく用いられるスコロトロン装置の要部電位の構成を示す図である。
【図７】本発明を実施した際のA4サイズでのサンプル画像を表示した図である。
【図８】本発明の例である実施例１での効果を示す図である。
【図９】本発明の他の例である実施例２での効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本件発明者は、上記したエッジ効果を抑制し、細線部、ベタ部とも高品位の画像形成を行うための画像形成装置として、露光装置による潜像形成の後に、静電潜像担持体外周面に対峙して離間させて配設された第二の帯電装置による帯電工程を経て、画像形成用トナーによる現像を行う構成とした。
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の原理について、まず説明する。
一般的な現像装置では、図１に示すように、画像形成装置内の現像剤担持体１６が、帯電したトナー１７を保持した状態で、静電潜像担持体２の面と接触あるいは非接触状態の現像ニップ１８を形成する。負帯電トナーを用いた反転現像装置では、現像剤担持体１６、静電潜像担持体２の面画像部、静電潜像担持体２の面非画像部の電位は、図２のようになっている。このため、非画像部では、トナーは現像剤担持体１６の向き（向いている方向）に、画像部では、静電潜像担持体２向きに、各々力を受ける。しかし、静電潜像担持体２の面上における画像部と非画像部が接する部分では、お互いの電位差のため、非画像部側から画像部側にトナーが移動し、図３に示すように、画像部のエッジにトナーが多く集合して現像されてしまう。
【００１６】
そこで、本発明では、静電潜像担持体２面上に潜像形成を行った後、外周面に対峙して離間させて配設された第二帯電装置（第２帯電手段）を用いて、現像処理前に負電荷１９を事前に静電潜像担持体２面上の画像部に移動させる。図４の模式図に示すように、この負電荷１９は負帯電トナーと同様な動きを行い、静電潜像担持体２面上画像部のエッジ部分に多く溜まり、図４（ｂ）に示すような電位分布が達成される。この電位分布では図４（ａ）に示す従来のものに比べてエッジ効果は低減されており、画像エッジ部へのトナー現像は抑制される。第二帯電装置による負電荷移動により、画像部中央の電位はVLからVL’と変化する。この変化分に合わせて、現像剤担持体１６のバイアスをVBからVB’に変化させれば、画像部中央でのトナー付着量を減らすことなく、画像エッジ部にも適正量のトナーを現像することが可能となり、細線、ベタ部とも高画質な画像を得ることが可能となる。
【００１７】
ところで、本発明で対象とする画像形成装置では、通常使用される厚さ８０μｍ程度の記録部材と、１００μｍを越える厚手の記録部材の画像形成速度を異ならせることがある。この場合に、厚手の記録部材では、より遅い画像形成速度が適用される。従って、薄手の記録部材に合わせて第二帯電装置のバイアス条件を単一条件に設定すると、厚手の記録部材上に記録を行う際に、静電潜像担持体２上の画像部に、より多くの負電荷１９が移動し、画像形成に十分な潜像を維持出来ない可能性がある。これを防止するためには、画像形成速度に応じて、第二帯電装置のバイアス条件を設定するようにすると好ましく、記録部材の差に依らず、ベタ部と細線の画質を両立させることが可能となる。
【００１８】
次に、本発明の画像形成装置を実施の形態により説明する。但し、以下の各実施例で用いられている、画像形成速度などのプロセス条件や構成部品の配置、種類等は本発明の範囲を限定するものではない。
【００１９】
［実施例１］
図５に本発明による一実施形態である画像形成装置（実施例１）の要部構成を示す。この実施例１で用いられる画像形成層装置の要部には、図５に示すように、中間転写ベルト７の搬送方向Ｂの上面に４色分の画像形成部をタンデム形式で配置されており、各画像形成部は夫々に、静電潜像担持体（２ａ〜２ｄ）の外周にそってその回転方向（Ａ１〜Ａ４）に、順に、現像装置（１ａ〜１ｄ）、一次転写ローラ（６ａ〜６ｄ）、クリーニング装置（１２ａ〜１２ｄ）、潤滑油供給装置（１３ａ〜１３ｄ）、帯電装置（３ａ〜３ｄ）、そして、第２帯電手段としての第２帯電装置（５ａ〜５ｄ）が配設されている。また、各画像形成部の上方には夫々に、帯電装置（３ａ〜３ｄ）と第２帯電装置（５ａ〜５ｄ）間で、静電潜像担持体（２ａ〜２ｄ）に画像信号に応じたレーザ光を露光照射する露光装置（４ａ〜４ｄ）が配置されている。
【００２０】
また、中間転写ベルト７の下端部には、２次転写ローラ８と対向ローラ９が設けられ、これらにより形成されるニップ部に記録媒体（記録紙）１０が搬送される（記録紙搬送方向：Ｃ）。符号１４は、中間転写ベルト用クリーニングブレード、１５は記録媒体搬送ベルトであり、記録媒体搬送ベルト１５の下流に定着装置１１が配置されている。
【００２１】
実施例装置において、画像形成速度250mm/secにて、画像形成システムを構築した。現像装置1ａ〜1dにはそれぞれ、異なる色のトナーがそれぞれ負帯電状態（帯電量Q／M＝−30μC／g （ただしMはトナー重量を表す））で、キャリアとともに現像剤担持体に保持されている。トナー色の設置順番に制限はないが、一色目はイエローが望ましい。本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順にトナーを配している。電気的に接地された芯金上に有機感光体層を形成した静電潜像担持体２ａ〜２dは、矢印A1〜A4の方向にそれぞれ回転可能に保持されており、コロナ放電を用いる帯電装置3ａ〜3dで表面を均一に負帯電（表面電位=−600V＝VD）された後、レーザーダイオードを有する露光装置4ａ〜4dにより、画像対応部分に光照射が行われ、静電潜像が形成される。本実施例では、書き込み解像度は600dpiとした。また、光照射により形成された画像部の表面電位VLは、−100Vになるように設定を行った。
【００２２】
潜像形成後、第二帯電手段である第二帯電装置５ａ〜５ｄによって、エッジ効果を弱めるための帯電操作が行われる。第二帯電装置には、形成された潜像に過度の影響を与えないように非接触タイプのものを用いる。本発明では、図６に示すスコロトロン装置を第二帯電装置５ａ〜５ｄとして採用した。そして、このスコロトロン装置５ａ〜５ｄを、静電潜像担持体2ａ〜2ｄ面と300μm離間させて設置した。５１はワイヤ電極、５２はグリッドである。この種の帯電装置の構成は公知であり適宜のものが採用できる。本実施例では、グリッド電圧Vgを−500Vにした場合にワイヤ電位Vpを−5200Vと設定すると最も高品位の画像が得られた。エッジ効果の影響が無い高品位画像を得るために、ワイヤ電位の調整とともに、上記静電潜像担持体２ａ〜２dの面と、スコロトロン装置の離間距離の調整が重要である。この離間距離が大きすぎると、エッジ効果の低減が期待出来なくなる。これは、スコロトロン装置で発生した負電荷のうち、エッジ効果を弱めるのに使われる静電潜像担持体２面上の画像部と、非画像部の境界近くの非画像部側にある負電荷（図３の点線部を参照）は、静電潜像担持体２ａ〜２d面上非画像部とグリッド間に発生する電界によりグリッド側に移動し、静電潜像担持体上に形成された静電潜像のエッジ部に辿り着くことが出来なくなる。よってエッジ効果の低減が期待出来なくなるためと考えられる。
【００２３】
このようにして、エッジ効果が弱められた静電潜像上に、現像装置1ａ〜1dにより各色トナー画像が形成される。特に、前記した第二の帯電装置はスコロトロン帯電器を用いており、これまでに使われてきた、安価な装置の追加で、高品質ベタ画像と細線画像を得ることが出来ている。
【００２４】
この後、図５に示すように、静電潜像担持体２ａ〜２d上に形成されたトナー像は、正電圧及び圧力を印加された一次転写ローラ6ａ〜6dと静電潜像担持体２ａ〜２dの接触領域に作られる一次転写ニップ内及びその近傍で中間転写ベルト7上へ順次、各色毎のトナー画像が転写される。
【００２５】
四色目のトナー像を中間転写ベルト７上に転写して形成後、中間転写ベルト７上に重畳的に形成されたトナー画像は、接地された二次転写ローラ８と負電圧を与えられた二次転写対向ローラ９の作る二次転写ニップ内でC方向に搬送されてきた記録部材１０に一括転写された後、定着装置１１より記録部材１０上に加熱、加圧されて、固着される。
【００２６】
静電潜像担持体２ａ〜２d上に残ったトナーはクリーニング装置１２ａ〜１２dにて回収、再利用される。潤滑油供給装置１３ａ〜１３dからは潤滑油としてステアリン酸亜鉛が静電潜像担持体２ａ〜２d上に一定量供給され、静電潜像担持体２ａ〜２d表面の静止摩擦係数を一定に保っている。
【００２７】
本発明の効果を検証するために、サンプル画像を出力して、画質評価を行った。
サンプル画像はA4サイズ（Ａ版用紙サイズＡ４）上に、図７に示すような5cm×5cmのベタパターンと、３ドットラインからなる十字パターンを各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）についてそれぞれ形成したものを用いて評価した。また、記録部材１０として、リコーマイリサイクルペーパーGPを使用した。
【００２８】
サンプル画像の出力と評価は以下の手順で行う。
まず、定着後の記録部材１０上でベタパッチ中央部の反射濃度がX-Riteによる測定で各色とも1.4となるようにプロセス条件（特に現像条件）を調整する。次いで、この条件でサンプル画像を100枚連続で出力し、ベタエッジ部と３ドットラインの画質を、事前に作成した限度見本と比較して５段階評価を行う。評価ランクは、ベタエッジ部の品質が中央部と同等で違和感のないものを５、エッジ部が極端に濃かったり、薄かったりして画像として成立しないものを１として評価を行った。また３ドットラインについては、線の太りが無く、600dpiでの理想的なライン幅（本実施例では127μmとして、限度見本を作製した）であるものをランク５、ライン幅が著しく太くなったり、細くなったりして、画像として成立していないものを１として評価を行った。また、比較例１として、第二帯電装置５ａ〜５ｄが無い場合のものについて、同様な評価を行った。
【００２９】
結果（画像ランクの100枚の平均値）を図８に示す。本実施例では、比較例１に比べてベタエッジ部、３ドットラインとも良好な画質を得ることが出来た。
【００３０】
［実施例２］
実施例１の構成に加えて、第二帯電装置５ａ〜５ｄのワイヤに与える電圧Vpと、グリッドに与える電圧Vgを、画像形成速度毎に変更するためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）を搭載した例を、実施例２とする。ルックアップテーブルは、画像形成速度とVgとVpの値が夫々に対応付けられた組を記録したデータテーブルで、個々のデータは予め実験によって適宜求められる。実施例２において画像形成装置に搭載されるルックアップテーブルには、例えば画像形成速度が250mm/secと125mm/secについて最適化されたVgとVpが規定されており、明示しない制御部が画像形成速度に応じて切り替える仕組みとなっている。本実施例２では、Vgは画像形成速度によらず−500Vに、Vpは画像形成速度が250mm/secの時、−5200V、画像形成速度が125mm/secの時、−4000Vとなるように設定されている。実施例１と同様なサンプル画像を、リコーマイリサイクルペーパーGPとタイプCF＜135W＞（厚紙）に25枚ずつ、計100枚（２サイクル分）出力して評価を行った。尚、リコーマイリサイクルペーパー使用時の画像形成速度は250mm/sec、タイプCF＜135W＞使用時の画像形成速度は125mm/secとしている。
【００３１】
実施例２では、実施例１に説明した画像形成装置において、ＬＵＴを参照して、画像形成速度値から、第二帯電装置５ａ〜５ｄのワイヤに与える電圧Vpと、グリッドに与える電圧Vgを決定している。このように本実施例では、実施例１に説明した画像形成装置において、第二の帯電装置に設定するバイアス条件を画像形成速度に適合させて（同期させて）変更する変更手段を備えている。このような変更手段としては、制御部とＬＵＴと第二帯電装置の電位制御部とから構成される手段を挙げることができる。このような変更手段によって、図４の右に示すようなエッジ部の電位ＶＬ、ＶＤの両電位が低下し、電位ＶＬの両端部が低下した（この低下部分は例えば両端部から線形的に増加し、中央部にプラトー部を有するような形状の電位となっている）電位を形成可能としている。
【００３２】
すなわち制御部では、画像形成速度値が複数のランクに分けられ、このランクのいずれかにあるかを判断して、ＬＵＴを参照し、このランクごとに決められている第二帯電装置５ａ〜５ｄのワイヤに与える電圧Vpと、グリッドに与える電圧Vgを決定している。すなわちランクと同期して、第二帯電装置５ａ〜５ｄのワイヤに与える電圧Vpと、グリッドに与える電圧Vgを適切なものに決定している。実施例２に示す例では、このランクは２であり、これにより、画像形成速度がいずれであるかを制御部で判断してＬＵＴを参照して第二帯電装置５ａ〜５ｄのワイヤに与える電圧Vpと、グリッドに与える電圧Vgを決定している。
【００３３】
実施例１の構成で同様なサンプル画像出力を行った場合を比較例２として、本発明の効果を検証した。
【００３４】
結果を図９に示す。実施例２では、記録紙のタイプ（つまり画像形成速度）によらず、ベタ、ライン画像とも良好な画像を得ることが出来たが、比較例２では、タイプCF＜135W＞を用いた場合（画像形成速度125mm/sec）には、スコロトロン装置による負電荷が過剰に静電潜像担持体２面上の画像部に過剰に供給されるため、ベタ画像中央部で反射濃度（X-Rite測定値）1.4を出すことが出来ず、また、ラインも極端に細ってしまった。
【００３５】
以上説明したように、本発明では、静電潜像担持体を一様に帯電する第一の帯電手段と、一様に帯電された前記静電潜像担持体に潜像を形成する光書込み手段と、前記潜像が形成された前記静電潜像担持体に現像剤を用いて静電的にトナーにより現像する現像手段による前記現像する前に、第二の帯電手段による帯電工程を経て、前記現像を行うことを特徴としている。これによって、例えば図８に示すように、第二の帯電手段がない場合に比較して、１０％を超えて有効な効果がされていることが判る。
特に実施例２に示すような構成を採る場合、さらに良好な結果が得られことが図９に示されている。
【００３６】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１ａ〜１ｄ 現像装置
２ａ〜２ｄ 静電潜像担持体
３ａ〜３ｄ 帯電装置
４ａ〜４ｄ 露光装置
５ａ〜５ｄ 第２帯電装置
６ａ〜６ｄ 一次転写ローラ
７ 中間転写ベルト
８ ２次転写ローラ
９ 対向ローラ
１０ 記録媒体（記録紙）
１１ 定着装置
１２ａ〜１２ｄ クリーニング装置
１３ａ〜１３ｄ 潤滑油供給装置
１４ 中間転写ベルト用クリーニングブレード
１５ 記録媒体搬送ベルト
Ａ１〜Ａ４ 静電潜像担持体の回転方向
Ｂ 中間転写ベルトの搬送方向
Ｃ 記録紙搬送方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特許第３５４３７４９号公報
【特許文献２】特公昭６４−５７０５号公報
【特許文献３】特開２００１−２１５７７８号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体の像担持面を一様に帯電する第一の帯電手段と、一様に帯電された前記像担持面に潜像を形成する光書込み手段と、前記潜像が形成された前記静電潜像担持体に現像剤を用いて静電的にトナーにより現像する現像手段による現像をする前に、前記像担持面とは離間されて設置された第二の帯電手段による帯電工程を経て、前記現像手段による現像を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第二の帯電手段に設定するバイアス条件を画像形成速度に適合させて変更する変更手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記変更手段は、制御部とルックアップテーブルと第二の帯電手段の電位制御部とから構成され、前記制御部では画像形成速度から前記第二の帯電手段に設定するバイアス条件を前記ルックアップテーブルにより規定される条件に変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第二の帯電手段がスコロトロン帯電器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
静電潜像担持体の像担持面を一様に帯電する第一の帯電手段と、一様に帯電された前記像担持面に潜像を形成する光書込み手段と、前記潜像が形成された前記静電潜像担持体に現像剤を用いて静電的にトナーにより現像する現像手段による現像をする前に、前記像担持面とは離間されて設置された第二の帯電手段による帯電工程を経て、前記現像手段による現像を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第二の帯電手段に設定するバイアス条件を画像形成速度に適合させて変更する変更手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記変更手段は、制御部とルックアップテーブルと第二の帯電手段の電位制御部とから構成され、前記制御部では画像形成速度から前記第二の帯電手段に設定するバイアス条件を前記ルックアップテーブルにより規定される条件に変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第二の帯電手段がスコロトロン帯電器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−８１１２９（Ｐ２０１１−８１１２９Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３２４０１（Ｐ２００９−２３２４０１）
【出願日】平成２１年１０月６日（２００９．１０．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月６日（２００９．１０．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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