JPH0876532A

JPH0876532A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0876532A
Application number: JP6215087A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Shigehiro; 清重廣; Yoshinori Machida; 義則町田; Akihiko Noda; 明彦野田; Kazuhiko Arai; 和彦新井
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1994-09-08
Filing date: 1994-09-08
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】高精細化のために高線数化した場合にも、高
精細で粒状性のよい画像を得る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。【構成】静電潜像担持体上に静電潜像を形成した後、
この静電潜像を現像手段によって現像することにより画
像を形成する画像形成装置において、上記現像手段の現
像電位に対するソリッド画像濃度の勾配を、図１に示す
ように、２．０以上に設定するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザビームを用い
て感光媒体上に形成された静電潜像を現像することによ
り画像を形成する画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記レーザビームを用いて感光媒
体上に形成された静電潜像を現像することにより画像を
形成する画像形成装置は、高速かつ高印字品質の画像を
提供することができる記録方式を採用した装置として、
デジタル電子写真方式のプリンタや複写機等に関する技
術が種々提案されてきており、すでに利用されている。
これらのデジタル電子写真方式のプリンタや複写機等の
画像形成装置は、半導体レーザの発光時間を発光時間制
御回路によって制御し、この半導体レーザから出射され
るレーザビームをコリメータレンズによって平行光に変
換した後、この平行光に変換されたレーザビームを高速
度で回転するポリゴンミラーに照射するとともに、当該
ポリゴンミラーに照射されたレーザビームを、その回転
に伴って反射偏向することにより、ｆ−θレンズを介し
て感光体ドラムの軸方向に沿って走査露光し、感光体ド
ラム上に画像情報に応じた静電潜像を形成する。そし
て、この感光体ドラム上に形成された静電潜像を、公知
の電子写真プロセスによって顕像化することによって、
画像の形成を行なうように構成されている。

【０００３】ところで、これらのデジタル電子写真方式
のプリンタや複写機には、文字や画像データに基いて感
光体ドラム上の予め決められた場所の２次元の画像情報
として、半導体レーザをオン／オフする２値の画像情報
が与えられる。このように、上記感光体ドラム上に画像
を形成する際に、２次元の画像情報として半導体レーザ
をオン／オフする２値の画像情報を与える方式を用いて
中間調画像を記録する場合には、従来から網点構造や万
線構造を用いた面積変調法がよく利用されてきている。
これらの網点構造や万線構造を用いた面積変調法は、ア
ルゴリズムも比較的簡易であり、しかも低コストである
ため、多くのデジタル電子写真方式のプリンタや複写機
等において採用されてきている。

【０００４】また、前述のような面積変調法を用いない
中間調画像の形成方法としては、光ビームの強度を変調
する方法（以下、強度変調法と記す）がある。この強度
変調法を用いれば、前述の面積変調法を選択した場合に
発生する画像ノイズが除去された濃度変調の画像が得ら
れるという利点を有している。上記光ビームの強度変調
は、具体的には半導体レーザの電流を変化させる方法や
超音波光変調器を用いる方法を採用することによって行
われる。

【０００５】しかし、この強度変調法は、光ビームの強
度を変調する際に、半導体レーザの電流を画像情報に応
じて変化させる複雑な回路や、超音波光変調器といった
特殊な光学素子を使用する必要があるため、構成が複雑
かつ高価となり、デジタル電子写真方式のプリンタや複
写機等においては、前述した面積変調法が実際には採用
されている。

【０００６】さらに、上記の如くして感光体ドラム上に
形成された中間調の静電潜像を現像する現像装置として
は、例えば、本出願人の出願に係る特開平５−６１２７
１号公報等に開示された現像バイアスに特定の周波数の
ＡＣ／ＤＣ電圧を重畳した現像バイアスを用いた２成分
現像方式を採用したものが用いられる。

【０００７】この特開平５−６１２７１号公報に開示さ
れた現像方式は、位置が固定された磁極を内蔵する現像
剤担持体の表面に絶縁性トナーと磁性粒子とを混合した
現像剤の磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを、一様
帯電及び露光によって静電潜像が表面に形成された静電
潜像担持体に接触または近接させるとともに、前記静電
潜像担持体と現像剤担持体との間に交流成分を含むバイ
アス電圧を印加し、前記絶縁性トナーを前記静電潜像に
付着させて可視化する現像方法において、前記絶縁性ト
ナーは、平均粒径が６μｍ以上で８μｍ以下のものを使
用し、前記磁性粒子は、電気抵抗率γ（Ω・ｃｍ）が１
０⁸≦γ≦１０¹⁰の範囲のものを使用し、前記バイアス
電圧の交流成分の周波数ｆ（Ｈｚ）は、４０００≦ｆ≦
８０００の範囲に設定するように構成したものである。

【０００８】さらに、現在のデジタル電子写真方式のプ
リンタや複写機等において、面積変調法を採用した場合
には、例えば、スクリーン線数として２００線（２００
本／インチ、８本／ｍｍ）が採用されているが、さらに
高精細な線再現性、文字再現性を実現することを目的と
してスクリーン線数の高線数化が望まれている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の場合には、次のような問題点を有している。す
なわち、上記従来の画像形成装置において、高精細化の
ためにただ単にスクリーン線数を増加させると、現像さ
れた線画像のエッジ部分がぼけた画像となり、また、特
にフルカラー画像の画質として重要な粒状性が悪化する
という問題点があった。

【００１０】これは次のような理由に基づくと考えられ
る。上記従来の画像形成装置においては、前述したよう
に、半導体レーザの発光時間を発光時間制御回路によっ
て制御し、この半導体レーザから出射されるレーザビー
ムをコリメータレンズによって平行光に変換した後、こ
の平行光に変換されたレーザビームを高速度で回転する
ポリゴンミラーに照射するとともに、当該ポリゴンミラ
ーに照射されたレーザビームを、その回転に伴って反射
偏向することにより、ｆ−θレンズを介して感光体ドラ
ムの軸方向に沿って走査露光し、感光体ドラム上に画像
情報に応じた静電潜像が形成される。そして、画像信号
に基づいてレーザビームの照射を制御するために、万線
スクリーンやドットスクリーンなどが用いれる。

【００１１】このようにして感光体ドラム上に形成され
る静電潜像の電荷分布は、半導体レーザの露光エネルギ
ー分布と感光体ドラムの光減衰特性（ＰＩＤＣ特性）に
より、図１３に示すように、完全なオン・オフの２値で
はなく、エッジ部分が中電位から低電位になだらかに変
化する形状となっている。この図１３は、スクリーン線
数が２００線の万線スクリーンであって、主走査方向の
ビーム径が７２μｍの場合を示している。ところで、こ
のように中電位から低電位になだらかに電位が変化する
エッジ部分を現像すると、トナー粒子が孤立したまばら
な状態の低濃度から中濃度にかけてのソリッド画像とな
り、現像された線画像のエッジ部分がぼけた画像とな
り、特にフルカラー画像の画質として重要な粒状性が悪
化するという問題点があった。このような現象は、濃度
変調画像においてみられる。

【００１２】また、上記の如く濃度変調により形成され
た静電潜像を、前述した特開平５−６１２７１号公報に
開示された現像方式を採用した２成分現像装置によって
現像した場合の現像電位に対するソリッド画像の濃度
は、図２に示すようになる。この現像方式を採用した場
合における現像電位に対するソリッド画像濃度の変位の
勾配γは、２．０より小さな値となっている。ここで、
低から中電荷部に相当する低から中電位部は、現像され
て低から中濃度を示している。このような低から中濃度
部の粒状性（ざらつき感）は、図１４に示したように、
極低濃度部および高濃度部よりも大きく、この傾向はト
ナー粒子径が大きいほど顕著である。

【００１３】次に、スクリーン線数を４００線、および
８００線に増大させた場合の静電潜像の電荷分布を図１
５に示す。この図１５から明らかなように、スクリーン
線数４００線の場合は、低から中電荷の部分の幅が２０
０線の場合よりも増えており、より広い幅でエッジ部分
がまばらにトナー粒子で現像され、線の端部がぼけ、粒
状性が悪化することがわかる。また、スクリーン線数が
８００線の場合にいたっては、電荷分布が平坦となり、
もはや線構造は形成されず、濃度変調の場合と同様な電
荷分布となる。

【００１４】そこで、この発明は、上記従来技術の問題
点を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、高精細化のために高線数化した場合にも、高精
細で粒状性のよい画像を得ることが可能な画像形成装置
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、この発明の画像形成装置は、静電潜像担持体上に
静電潜像を形成した後、この静電潜像を現像手段によっ
て現像することにより画像を形成する画像形成装置にお
いて、上記現像手段の現像電位に対するソリッド画像濃
度の勾配を、図１に示すように、２．０以上に設定する
ように構成されている。

【００１６】上記静電潜像担持体としては、例えば、感
光体ドラムが用いられるが、これに限定されるものでは
なく、誘電体ドラムや感光紙等を用いてもよい。

【００１７】また、上記静電潜像担持体上に静電潜像を
形成する手段としては、例えば、画像情報に応じてレー
ザビームを走査露光するレーザビーム露光手段が用いら
れるが、これに限定されるものではなく、イオン流変調
手段やＬＥＤ露光手段等他の静電潜像形成手段を用いて
も良い。

【００１８】さらに、上記現像手段としては、例えば、
非磁性２成分現像剤を使用した現像手段が用いられる
が、非磁性一成分トナーを使用したものや液体現像剤を
使用した現像手段等を用いても良い。

【００１９】

【作用】この発明に係る画像形成装置では、高精細画像
において良好な線再現性と文字再現性および良好な粒状
性は、トナーがまばらに現像される画像のエッジ部分の
幅を極力小さくすることにより達成される。そのために
は、静電潜像保持体上に形成される静電潜像を現像する
現像手段の現像方式及び現像条件によって決まる現像電
位に対するソリッド画像濃度の勾配を大きくして、低〜
中濃度が生じる幅を小さくすることが重要である。そし
て、この現像電位に対するソリッド画像濃度の勾配が
２．５以上となるように設定することにより、高精細画
像において良好な線再現性と文字再現性および良好な粒
状性が得られる。

【００２０】ここで、現像電位に対するソリッド画像濃
度の変化の勾配γは、図２に示すように、低〜中電位に
おける現像電位変化に対する濃度変化の大きさと定義す
る。ここで横軸は、正規現像の場合は静電潜像保持体の
初期帯電で得られた表面電位から現像時に現像電極へ印
加する直流成分の印加電圧を差し引いた電位を１．０と
し、反転現像の場合は静電潜像保持体の全面露光電位か
ら現像時に現像電極へ印加する直流成分の印加電圧を差
し引いた電位を１．０としてある。また、縦軸は最大ソ
リッド画像濃度を１．０としてある。

【００２１】かかるこの発明に係る画像形成装置では、
原稿あるいは画像情報に基づいて静電潜像保持体上に形
成された静電潜像は、以下のごとくレーザビームによる
露光エネルギプロファイルに応じて、図３に示すよう
に、表面電荷のプロファイルが決定される。図４は一定
の主走査方向のレーザビーム径に対して、主走査の画素
ピッチを変化させたときの静電潜像保持体上の露光エネ
ルギプロファイルを示したものである。レーザビーム径
が画素ピッチに対して小さいと露光エネルギプロファイ
ルの凹凸が、図４（ａ）に示すように増大し、露光部と
非露光部が繰り返す面積変調が得られる。これに対し
て、レーザビーム径が画素ピッチに対して大きくなると
露光エネルギプロファイルの凹凸が減少し露光強度が変
化する強度変調へと変化する。なお、レーザビームの副
走査方向についても同様な結果が得られる。

【００２２】例えば、レーザビーム径が画素ピッチの
０．５倍では、図４（ａ）に示すように、凹凸が大きい
露光エネルギプロファイルが得られ、従って静電潜像保
持体上の電位プロファイルもこれに応じて凹凸が大きい
ものが得られる。一方、レーザビーム径が画素ピッチの
２倍になると、図４（ｄ）に示すように、疑似的に強度
変調による静電潜像が作成される。ここで、例えば面積
率２０％の露光エネルギプロファイルの凹凸を比較する
と、レーザビーム径が画素ピッチの０．５倍のときの方
が約２．５倍大きい。これに応じて潜像電位コントラス
トも大きくなり、表面電位コントラストも大きくなり、
低〜中電位の幅も狭くなる。従って、現像電位に対する
ソリッド画像濃度の変位が大きい現像を行った場合に
は、低〜中電位において急峻に高い画像濃度が得られ
る。従って、トナーがまばらに現像される幅が狭くな
り、線再現性と粒状性に優れた画像が得られることにな
る。図５に現像像の概念図を示す。

【００２３】

【実施例】以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説
明する。

【００２４】図６はこの発明に係る画像形成装置の一実
施例を示すプリンタ機構部の構成図である。

【００２５】図６において、１は表面に高分子化合物か
らなる感光体（ＯＰＣ感光体）を有する静電潜像保持体
としての感光体ドラムを示すものであり、この感光体ド
ラム１は、図示しない駆動装置により矢印Ａ方向に沿っ
て所定の回転速度（１６０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動さ
れるようになっている。また、上記感光体ドラム１の表
面は、帯電スコロトロン２によって所定の電位に一様に
帯電された後、レーザＲＯＳ３（ＲａｓｔｅｒＯｕｔ
ｐｕｔＳｃａｎｎｅｒ）によって第１色目の画像情報
に応じた画像露光が施され、静電潜像が形成される。上
記感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、第１色目
の現像装置４によって現像され、トナー像となる。この
感光体ドラム１上に形成された第１色目のトナー像は、
感光体ドラム１に隣接して配置された転写ドラム８の表
面に保持される転写用紙９上に、転写コロトロン１０の
帯電によって転写される。上記転写ドラム８の表面に保
持された転写用紙９は、トナー像の転写に先立っていず
れかの給紙トレイ１１、１２から所定のタイミングで搬
送され、当該転写ドラム８の表面に機械的乃至静電的手
段によって保持される。その後、上記トナー像の転写が
終了した後の感光体ドラム１の表面は、クリーニング装
置１３によって残留トナー等が清掃される。そして、上
記感光体ドラム１の表面は、再度帯電スコロトロン２に
よって一様に帯電された後、レーザＲＯＳ３によって第
２色目の画像露光が施されて静電潜像が形成される。こ
の感光体ドラム１上に形成された第２色目の静電潜像
は、第２色目の現像装置５によって現像されてトナー像
となる。その後、上記感光体ドラム１上に形成されたト
ナー像は、転写ドラム８上に保持された転写用紙９上に
既に転写されたトナー像と重ね合わされた状態で転写さ
れる。

【００２６】そして、上記の動作を第３色及び第４色目
の画像に対して繰り返することにより、転写ドラム８上
に保持された転写用紙９上には、例えば、シアン、マゼ
ンタ、イエロー、黒の４色のトナー像が互いに重ね合わ
された状態で転写される。

【００２７】上記４色のトナー像が転写された転写用紙
９は、転写ドラム８の表面から分離された後、搬送ベル
ト１４によって定着装置１５へ搬送され、転写用紙９上
に４色のトナー像が溶融混合したカラーのトナー像が定
着される。このカラーのトナー像が定着された転写用紙
９は、装置の外部に設けられた排出トレイ１６上に排出
され、カラー画像の形成工程が終了する。

【００２８】なお、上記定着装置１５は、互いに圧接さ
れた状態で回転駆動される定着ロール１５ａと加圧ロー
ル１５ｂとから構成されている。定着ロール１５ａは、
直径４６ｍｍのアルミコアの表面に肉厚２．０ｍｍの高
熱伝導性シリコーンゴムが被覆され、さらに表面離型層
として肉厚４０μｍのバイトンゴムが被覆されている。
この定着ロール１５ａには、離型剤としてメルカプト変
性シリコーンオイルが１コピー当たり１０ｍｇの割合で
供給されている。また、加圧ロール１５ｂは、シリコー
ンゴムの肉厚が１．０ｍｍである以外は上記定着ロール
１５ｂと同じ構成である。上記定着ロール１５ａ及び加
圧ロール１５ｂは、ニップ幅６．０ｍｍ、圧力５ｋｇ／
ｃｍ²、１６０ｍｍ／ｓｅｃの速度で加圧接触されて回
転駆動される。さらに、上記定着ロール１５ａ及び加圧
ロール１５ｂは、ともに温度コントローラにて表面温度
が１５０℃に制御されている。この定着装置に前記転写
用紙を通過させることによりトナーを加熱加圧定着する
ようになっている。

【００２９】図７は図６の画像形成装置に使用されるレ
ーザＲＯＳ３を示す概略構成図である。

【００３０】このレーザＲＯＳ３は、発光時間制御回路
２６によって発光が制御される半導体レーザ２１と、コ
リメータレンズ２２と、ポリゴンミラー２３と、ｆθレ
ンズ２４とから構成されている。そして、上記半導体レ
ーザ２１は、画像情報に基づいて発光時間制御回路２６
によって変調されてオンオフを行い、所謂パルス幅変調
方式によって変調されたレーザビーム２５を出射する。
この半導体レーザ２１から出射されたレーザビーム２５
は、コリメータレンズ２２を介してポリゴンミラー２３
の表面に照射されるとともに、高速で回転するポリゴン
ミラー２３の表面によって反射偏向され、ｆθレンズ２
４を介して感光体ドラム１上に主走査方向（感光体ドラ
ム１の軸方向）に沿って走査露光される。

【００３１】上記レーザＲＯＳ３は、発光時間制御回路
２６によって半導体レーザ２１のオンオフを制御するこ
とにより中間調画像を形成する。上記感光体ドラム１上
のレーザビームスポット径は、画素ピッチの０．８倍に
設定されている。主走査方向の解像度は４００ｓｐｉ、
副走査方向の解像度は４００ｓｐｉのとき、レーザビー
ムのスポット径は主走査方向および副走査方向ともに画
素ピッチ６３．５μｍの０．８倍である５１μｍに設定
される。上記画像信号に基づくレーザビームの照射に
は、万線スクリーンが用いられている。

【００３２】図８は上記画像形成装置に使用される第１
乃至第４の現像装置を示すものであり、前記第１乃至第
４の現像装置は、現像剤を除いてすべて同様に構成され
ている。

【００３３】図８において、３０は現像装置のハウジン
グを示すものであって、この現像装置ハウジング３０の
内部には、現像剤３１が収容されているとともに、当該
現像装置ハウジング３０は、感光体ドラム１と対向する
側の端部が開口している。この現像装置ハウジング３０
内の開口端部には、現像剤担持体としての非磁性円筒状
の現像スリーブ３２が配置されており、この現像スリー
ブ３２は、反時計方向に３２０ｍｍ／ｓｅｃの回転速度
で回転し、現像剤３１を感光体ドラム１の表面へ運ぶよ
うになっている。上記現像スリーブ３２の内部には、所
定の位置に所定極性の磁石を配置した磁石ロール３３が
固定状態に配設されている。また、上記現像スリーブ３
２は、感光体ドラム１の表面に近接して配置され、互い
の表面が近接した部分が現像領域となっている。さら
に、上記現像スリーブ３２の内部に配置された磁石ロー
ル３３は、複数の磁石をＳ極とＮ極とが交互に位置する
ように配設したものであり、隣接する磁極間で形成され
る磁界によって磁性粒子の磁気ブラシを現像スリーブ３
２の表面に形成するとともに、当該現像スリーブ３２の
回転に伴って現像剤３１を搬送できるようになってい
る。

【００３４】また、上記現像装置ハウジング３０の内部
には、現像スリーブ３２の表面に現像剤を供給するため
の２つのスクリューオーガ３４、３５が回転可能に配置
されており、これらのスクリューオーガ３４、３５によ
って外部から供給されるトナーが現像剤３１と攪拌され
つつ現像スリーブ３２の表面に供給されるようになって
いる。この現像スリーブ３２の表面に供給された現像剤
３１は、現像剤規制部材３６によって所定の層厚に規制
された状態で、現像スリーブ３２の回転に伴って感光体
ドラム１と対向する現像領域へと搬送され、現像を行な
うようになっている。上記現像剤規制部材３６は、一端
が現像装置ハウジング３０に支持固定され、他端が現像
スリーブ３２の表面に近接して突出するように取付けら
れており、現像スリーブ３２表面に吸着される現像剤３
１を一定量に規制するものである。さらに、上記現像ス
リーブ３２には、直流電源３７および交流電源３８から
現像バイアス電圧として直流重畳交流電圧が印加されて
おり、感光体ドラム１と近接する位置（現像領域）に形
成される電界によって電荷を有するトナーが、感光体ド
ラム１上に形成された静電潜像に付着するようになって
いる。この印加電圧は、直流成分を負電圧とし、感光体
ドラム１の明部帯電電圧である−２００Ｖに対して現像
電位コントラスト（直流成分電圧と感光体ドラム１の全
面露光電位との差）が３００Ｖ程度となるように設定さ
れている。

【００３５】この実施例においては、現像剤３１とし
て、磁性粒子と非磁性絶縁性トナー粒子を混合してなる
二成分現像剤が使用されている。上記磁性粒子として
は、電気抵抗率（体積抵抗）が従来よりも低い１０⁷〜
１０⁹Ω・ｃｍ、平均粒径５０μｍのフェライトキャリ
アが使用され、マゼンタ、シアン、イエローの各カラー
トナーとしては、カラー顔料とポリエステル樹脂などか
らなる平均粒径５〜６μｍのトナー粒子が、黒色トナー
としては、カーボンブラック顔料とポリエステル樹脂な
どからなる平均粒径７〜８μｍのトナー粒子が使用され
ている。

【００３６】なお、上記磁性粒子の電気抵抗率γ（Ω・
ｃｍ）は、二つの電極に挟まれた一定体積のセル内に磁
性粒子を入れ、長さ当たりの印加電圧を１（Ｖ／μｍ）
としたときの抵抗値である。

【００３７】また、上記現像スリーブ３２と感光体ドラ
ム１との間隙は、５００μｍとなるように配設され、こ
の状態で、交流電源３８及び直流電源３７により周波数
８ＫＨｚ、ピークツーピーク電圧１．５ｋＶ、直流成分
−５００Ｖの直流重畳交流電圧を現像スリーブ３２に印
加している。また、この実施例では、静電潜像の暗電位
が−６５０Ｖ、明電位が−２００Ｖにそれぞれ設定され
ている。

【００３８】このように構成される現像装置４〜７によ
って面積変調法で形成したソリッド画像の現像電位に対
するソリッド画像濃度の勾配γは、本発明者らが測定し
た結果、図１に示す現像特性のうち、勾配γ＝２．５で
あった。

【００３９】以上の構成において、この実施例に係る画
像形成装置では、次のようにして高精細画像において良
好な線再現性と文字再現性および良好な粒状性が実現さ
れるようになっている。上記実施例に係る画像形成装置
においては、レーザＲＯＳ３によるレーザビームのビー
ム径が画素ピッチの０．８倍に設定されており、このレ
ーザビームのビーム径を画素ピッチの０．８倍に設定し
た場合に得られる面積変調の潜像は、図４に示すよう
に、レーザビーム径が画素ピッチの１．５倍以上で得ら
れる疑似的な強度変調の潜像に比べて、コントラストの
大きな露光エネルギプロファイルが形成される。そし
て、この露光エネルギプロファイルに応じて、感光体ド
ラム１の表面には、コントラストの大きな表面電位プロ
ファイルが形成される。

【００４０】さらに、この実施例に係る現像装置４〜７
では、図１に示すように、現像電位に対するソリッド画
像濃度の変位の勾配γが２．５と大きな値に設定されて
おり、次に示すように低〜中電位において急峻に高い画
像濃度が得られる。従って、トナーがまばらに現像され
る幅が狭くなり、線再現性と粒状性に優れた画像が得ら
れる。

【００４１】すなわち、この実施例では、上述したよう
に、レーザビームのビーム径が画素ピッチの０．８倍に
設定されているため、図４に示すように、凹凸が大きい
露光エネルギプロファイルが得られ、従って電位プロフ
ァイルもこれに応じて凹凸が大きいものが得られ、表面
電位コントラストも大きくなり、低〜中電位の幅が狭く
なる。従って、現像電位に対するソリッド画像濃度の変
位が大きい現像を行った場合には、低〜中電位において
急峻に高い画像濃度が得られる。従って、トナーがまば
らに現像される幅が狭くなり、線再現性と粒状性に優れ
た画像が得られる。図５に現像像の概念図を示す。

【００４２】また、レーザビームのビーム径と画素ピッ
チの比および現像電位に対する画像濃度の勾配γと、線
再現性及び粒状性との関係を図９に示す。この表１より
充分な画質は、感光体ドラム１上の主走査方向ビームス
ポット径を主走査方向画素ピッチの１．０倍以下、現像
電位に対する画像濃度の勾配を２．５以上としたときに
得られることがわかる。なお、レーザビームの副走査方
向についても同様な結果が得られる。

【００４３】図１０は上記現像電位に対する画像濃度の
勾配γと線再現性及び粒状性との関係を、本発明者らが
実験の結果求めたものをグラフに示したものである。こ
の図から明らかなように、現像電位に対する画像濃度の
勾配γが２．０以上であれば良好な線再現性及び粒状性
を得ることができることがわかる。

【００４４】実施例２図１１はこの発明の実施例２を示すものであり、前記実
施例と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、
この実施例２は、非磁性一成分トナーを使用した現像装
置によって静電潜像担持体上に形成された静電潜像を形
成することにより、画像を形成するように構成されてい
る。

【００４５】すなわち、この実施例２に係る画像形成装
置のプリンタ機構部は、図６に示す前記実施例と同一と
なっている。感光体ドラム１上に走査露光されるレーザ
ビーム２５のスポット径は、やはり画素ピッチの０．８
倍に設定されている。上記感光体ドラム１上の主走査方
向における解像度を６００ｄｐｉとしたとき、レーザビ
ーム２５のスポット径は、主走査方向と副走査方向とも
に３４μｍに設定される。また、レーザＲＯＳ３の半導
体レーザ２１を駆動する画像信号に基づく画像露光に
は、万線スクリーンが用いられている。

【００４６】図１１はこの実施例２に係る非磁性一成分
トナーを使用した現像装置を示すものである。

【００４７】上記現像装置ハウジング４０内には、その
外部に配置された図示しないトナー貯蔵箱からトナー４
１が搬送され、この現像装置ハウジング４０内へ搬送さ
れたトナー４１は、トナー供給部材４２によってトナー
担持体４３の表面に供給されるようになっている。上記
トナー担持体４３は、通常直径５〜４０ｍｍに形成され
ており、アルミやステンレスの円柱状部材や円筒状部材
を切削加工した後、円周表面をサンドブラスト、液体ホ
ーニングやエメリー研磨等の機械加工を施すか、あるい
は科学腐食を施すことにより、表面粗さＲａ＝０．１〜
１．０μｍ程度の凹凸を作成したものを用いるか、或い
はアルミやステンレスの円柱状部材や円筒状部材を切削
加工した後に、円周表面にフェノール樹脂等の半導電層
を設け、エメリー研磨等の機械研磨を施し、Ｒａ＝０．
１〜１．０μｍ程度の表面粗さとしたものが用いられ、
望ましくはＲａ＝０．２〜０．４μｍ程度の表面粗さの
ものが用いられる。

【００４８】また、上記トナー担持体４３としては、ア
ルミロールを機械研磨した後に陽極酸化処理を施したも
のが用いられる場合もある。上記トナー担持体４３に半
導電層を設ける場合には、当該トナー担持体表面層の肉
厚方向の体積抵抗値が１０⁵〜１０¹²Ωｃｍ程度に設定
される。さらに、上記トナー担持体４３の回転数は、１
００〜３００ｒｐｍに設定されている。また、上記トナ
ー担持体４３には、現像バイアス電源４４によって所定
の現像バイアスが印加されるようになっている。このト
ナー担持体４３に印加される現像バイアスは、通常−５
０〜−４００Ｖの直流バイアス電圧を重畳した１０００
〜４０００Ｖｐｐの交流バイアス電圧であり、交流バイ
アスの周波数は１〜５ｋＨｚであり、望ましくは交流バ
イアス電圧のＶｐｅａｋをトナー担持体と感光体ドラム
１の間隔で除した値が４〜７Ｖ／μｍの範囲で、周波数
を２．５〜４．０ｋＨｚとして用いる。このトナー担持
体の印加電圧は、直流成分を負電圧とし、感光体ドラム
１の明部帯電電圧である−２００Ｖに対して現像電位コ
ントラスト（直流成分電圧と感光体ドラム１の全面露光
電位との差）が３００Ｖ程度となるように設定されてい
る。

【００４９】また、上記トナー担持体４３の表面に保持
されるトナー量は、トナー規制部材４５によって所定の
量に規制されるようになっている。このトナー規制部材
４５は、厚さ０．０３〜０．３ｍｍ程度のステンレス製
の板バネにＳｉやＥＰＤＭゴムを加硫接着したものを用
い、トナー担持体４３への接触圧力は２０〜２００ｇ／
ｃｍ程度に設定され、このトナー規制部材４５によって
トナーは５〜３０μｍ程度の薄層に形成されるととも
に、２〜２０μＣ／ｇ程度の電荷が付与される。

【００５０】さらに、上記トナー担持体４３にトナーを
供給するトナー供給部材４２は、直径１０〜２０ｍｍで
肉厚１〜４ｍｍのアルミやステンレスの円筒状部材の周
面上にいくつかの開口部を設けたものであり、トナー担
持体４３との間に約０．５〜２．０ｍｍの隙間をもって
対向し、トナー担持体４３の約１〜５倍の周面速度で回
転駆動されている。また、このトナー供給部材４２に
は、供給部材用バイアス電源４６によって所定のバイア
ス電圧が印加されるようになっている。上記トナー供給
部材４２に印加される供給部材用のバイアス電源４６
は、トナー供給部材４２とトナー担持体４３との間に約
２００〜１０００Ｖの直流バイアス電圧を供給し、トナ
ー供給部材４２の極性はトナーと同極性に設定されてい
る。また、トナー４１がトナー供給部材４２の表面にフ
ィルミングするのを防止するために、当該トナー供給部
材４２の表面に厚さ５０〜５００μｍ程度のマイラー４
７等を接触させるようにしても良い。

【００５１】そして、上記トナー供給部材用バイアス電
源４６によって形成されるトナー供給部材４２とトナー
担持体４３との間の電界によって、トナー供給部材４２
からトナー担持体４３へトナーが供給される。このトナ
ー担持体４３上に供給されたトナー４１は、トナー規制
部材４５の摩擦帯電によって充分な電荷が与えられると
ともに、トナー４１の薄層が形成される。上記トナー担
持体４３上に薄層に形成されたトナー４１は、現像バイ
アスによって感光体ドラム１上に形成された静電潜像を
現像するようになっている。

【００５２】上記の如く構成される現像装置に使用され
るトナー４１は、非磁性一成分系のトナーであり、スチ
レン樹脂、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂等の各
種熱可塑性樹脂中にカーボンブラック等の顔料や含金属
アゾ染料等の極性規制剤を分散し、粉砕、分級により５
〜２０μｍの大きさにしたもので、電荷制御剤が外添さ
れている。この電荷制御剤としては、疎水化処理したシ
リカ、アルミナ、チタン等の０．１μｍ以下の微粒子が
用いられるが、疎水性シリカが最も好ましい。

【００５３】また、上記感光体ドラム１としては、Ｓｅ
系感光体や有機感光体が通常用いられ、感光体ドラム１
と現像装置４〜７のトナー担持体４３は、通常１００〜
４００μｍ程度の隙間で対向され、望ましくは１５０〜
３００μｍ程度の隙間で対向される。

【００５４】このように構成される現像装置４〜７の現
像電位に対するソリッド画像濃度の変位の勾配γは４と
大きな値となっている。

【００５５】以上の構成において、この実施例に係る現
像装置を使用した画像形成装置によれば、レーザビーム
のビーム径が画素ピッチの０．８倍に設定されており、
このレーザビームにより得られた面積変調の潜像は、ビ
ーム径が画素ピッチの１．５倍以上で得られる疑似的な
強度変調の潜像に比べて、凹凸の大きな露光エネルギプ
ロファイルが形成される。この露光エネルギプロファイ
ルに応じて、コントラストの大きな表面電位プロファイ
ルが形成される。

【００５６】さらに、現像電位に対するソリッド画像濃
度の変位の勾配γが４と大きな本現像方式により、低〜
中電位において急峻に高い画像濃度が得られる。従っ
て、トナーがまばらに現像される幅が狭くなり、線再現
性と粒状性に優れた画像が得られる。

【００５７】その他の構成及び作用は、前記実施例１と
同様であるので、その説明を省略する。

【００５８】実施例３図１２はこの発明の実施例３を示すものであり、前記実
施例と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、
この実施例３は、液体現像方式を使用した現像装置によ
って静電潜像担持体上に形成された静電潜像を形成する
ことにより、画像を形成するように構成されている。

【００５９】すなわち、この実施例に係る画像形成装置
では、感光体ドラム１上のレーザビームのスポット径
が、画素ピッチの０．８倍に設定されている。上記レー
ザビームの主走査方向の解像度を６００ｓｐｉ、副走査
方向の解像度も６００ｓｐｉとしたとき、レーザビーム
のスポット径は、主走査方向と副走査方向ともに４２μ
ｍに設定される。また、上記画像信号に基づくレーザビ
ームの照射に際しては、万線スクリーンが用いられてい
る。

【００６０】図１２はこの発明の実施例３に係る湿式の
現像装置を使用した画像形成装置を示すものである。

【００６１】図１２において、１は感光体シート５１を
表面に担持可能な感光体シート担持用ドラムを示すもの
であり、この感光体シート担持用ドラム１は、アルミニ
ウム等からなる円筒状の導電性基体から構成され、図示
しない駆動手段によって矢印Ａ方向に沿って所定の速度
で回転駆動されるようになっている。また、上記感光体
シート担持用ドラム１の表面には、図示しない供給カセ
ットから感光体シート５１が供給され、搬送ローラ５０
によって感光体シート５１が所定のタイミングで搬送さ
れるようになっている。そして、、上記感光体シート担
持用ドラム１の表面には、帯電器による静電気的な力又
はグリッパによる機械的な力によって、感光体シート５
１が巻き付けられた状態で担持されるようになってい
る。

【００６２】上記感光体シート５１としては、例えば、
アルミニウム等からなる薄膜状の導電性支持体上に、無
機光導電体である酸化亜鉛、あるいは酸化チタン等を塗
布したものが用いられる。この感光体シート５１は、感
光体シート担持用ドラム１の表面に保持された状態で、
その薄膜状の導電性支持体がドラム１に接触し、この感
光体シート担持用ドラム１を介してアースに接続される
ようになっている。

【００６３】また、上記感光体シート担持用ドラム１の
表面に担持された感光体シート５１は、その表面がスコ
ロトロン等からなる１次帯電器２によって所定の電位に
一様に帯電された後、レーザＲＯＳ３によって画像が走
査露光され、静電潜像が形成される。

【００６４】次に、上記の如く画像情報に対応した静電
潜像が形成された感光体シート５１の表面には、プリウ
エット手段５４によってプリウエット液が塗布される。
このプリウエット手段５４は、プリウエット液を収容し
たプリウエット液溜め部５４ａと、このプリウエット液
溜め部５４ａ内に回転可能に配置され、しかも感光体シ
ート５１と微小なギャップを介して近接配置又は接触す
るように配置されたロール状部材５４ｂを備えている。
そして、上記プリウエット手段５４は、回転駆動される
ロール状部材５４ｂの表面に液の粘性によってプリウエ
ット液を保持させ、このロール状部材５４ｂによって感
光体シート５１の表面にプリウエット液を均一に塗布す
るようになっている。上記プリウエット手段５４のロー
ル状部材５４ｂが感光体シート５１の表面に接触しない
非接触タイプでは、ロール状部材５４ｂの回転速度によ
り前記ギャップ間に供給するプリウエット液の量を調整
可能としてある。また、上記プリウエット液としては、
後述する現像装置で使用されるキャリア液をそのまま使
用することができる。

【００６５】このように、プリウエット工程を実施する
ことにより、現像時に非画像部が電気的あるいは物理的
に吸着する不要なトナーによって発生する地汚れを防止
することが可能となる。

【００６６】なお、上記プリウエット手段としては、こ
の他にブレードを使用したもの、噴霧器を使用したもの
等が使用可能であり、一般に非接触型のほうが静電潜像
を乱すことがないため有効である。

【００６７】次に、プリウエット液が塗布された感光体
シート５１上の静電潜像は、感光体シート担持用ドラム
１の下方に配置された湿式現像装置のいずれかの現像装
置４〜７によって可視像化される。これらの４つの湿式
現像装置４〜７は、水平方向に沿って移動可能に配置さ
れているとともに、選択された１つの現像装置が感光体
シート担持用ドラム１に近接した現像位置に上下方向に
沿って移動可能となっている。

【００６８】上記４つの湿式現像装置４〜７は、４色ト
ナーを使用するカラー現像用のものであり、シアン
（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）及びブラック
（Ｂｒ）用の各液体現像装置にて構成されたものであ
る。

【００６９】上記湿式現像装置４〜７に供給される液体
現像剤には、分散剤としてアイソパーＬ（エクソン社）
を含む液体現像剤を用いている。また、この液体現像剤
は、供給ポンプ（図示せず）から感光体シート担持用ド
ラム１と同様の曲率で湾曲した現像電極４ａへ供給さ
れ、現像装置内を循環した後、再度供給ポンプへ戻るよ
うになっている。

【００７０】また、現像直後に、感光体シート５１上の
現像液中の余剰のトナーは、感光体シート担持用ドラム
１と一定の間隙を保持し搬送方向と反対方向に回転する
スリーブ４ｂによって除去される。

【００７１】さらに、上記感光体シート担持用ドラム１
上の感光体シート５１は、感光体シート担持用ドラム１
と一定の間隔、例えば２００μｍを保持した現像電極４
ａへ搬送され現像される。静電潜像の表面電位は、−２
５０Ｖであり、現像中は非画像部の電気的なかぶりを防
止するため現像電極にバイアス電圧−１０〜−１００Ｖ
が印加されるようになっている。

【００７２】また、現像電極４１ａは４０℃に加熱され
ている。これによって、現像電極周辺の現像液は、加熱
されて現像液の粘度が２０℃の時の２／３へ低下して現
像効率が上昇している。この時、現像電位に対するソリ
ッド画像濃度の変位の勾配γは２．５であった。

【００７３】さらに、現像工程が終了した感光体シート
５１は、図示しない送風器から供給される温風あるいは
乾燥風等を吹き付ける乾燥定着手段５７により乾燥さ
れ、現像トナーが感光体シート５１上に定着される。

【００７４】なお、上記感光体シート５１は、当該感光
体シート５１に対向するように配置されたイレーズラン
プ５８により露光を受け、感光体シート５１上の残留電
荷が中和される。

【００７５】これらのプロセスを必要な色の回数だけ繰
り返し、その後剥離爪５９によって感光体シート１を剥
離して、搬送ベルト６０により外部に設けられた排紙ト
レイに搬送され、感光体シート担持用ドラム１の表面は
図示しない駆動手段によって駆動されるクリーニング装
置６１によってクリーニングされ、全工程を終了する。

【００７６】以上の構成において、この実施例では、現
像電位に対するソリッド画像濃度の変位のγが２．５と
大きな本現像方法により、低〜中電位において急峻に高
い画像濃度が得られる。従って、トナーがまばらに現像
される幅が狭くなり、線再現性と粒状性に優れた画像が
得られる。

【００７７】なお、この実施例において、上記現像手段
の現像電位に対するソリッド画像濃度の勾配を２．０以
上に設定するためには、ソリッド画像濃度の勾配を高く
する如何なる手段も適用可能である。例えば、現像剤の
電荷量の制御、色材濃度の制御、現像電極と静電潜像保
持体との間の距離の制御、現像電極と静電潜像担持体と
の間への現像材供給量の制御などである。

【００７８】その他の構成及び作用については、前記実
施例と同様であるので、説明を省略する。

【００７９】

【発明の効果】この発明は、以上の構成及び作用よりな
るもので、高精細画像を再現する場合においても、画像
を構成する万線画像やドット画像等のエッジ部において
トナー粒子がまばらに現像される領域が少なくなり、線
再現性と粒状性に優れた画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明に係る画像形成装置の現像特
性を示すグラフである。

【図２】図２は同じくこの発明に係る画像形成装置の
現像特性を示すグラフである。

【図３】図３はこの発明に係る画像形成装置の静電潜
像の電位プロファイルを示すグラフである。

【図４】図４（ａ）〜（ｄ）はこの発明に係る画像形
成装置の露光プロファイルをそれぞれ示すグラフであ
る。

【図５】図５（ａ）（ｂ）はこの発明に係る画像形成
装置の現像像の粒状性をそれぞれ示す模式図である。

【図６】図６はこの発明に係る画像形成装置の一実施
例を示す構成図である。

【図７】図７はレーザＲＯＳを示す構成図である。

【図８】図８は現像装置を示す構成図である。

【図９】図９はビームスポット径と画素ピットとの比
に対する画像品質を示す図表である。

【図１０】図１０は電位勾配に対する画像品質を示す
グラフである。

【図１１】図１１はこの発明の実施例２に係る画像形
成装置の現像装置を示す構成図である。

【図１２】図１２はこの発明の実施例３に係る画像形
成装置を示す構成図である。

【図１３】図１３は従来の画像形成装置における静電
潜像の電位プロファイルを示すグラフである。

【図１４】図１４は画像濃度と粒状性との関係を示す
グラフである。

【図１５】図１５（ａ）（ｂ）は従来の画像形成装置
における静電潜像の電位プロファイルをそれぞれ示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１感光体ドラム、４〜７現像装置、３２現像スリ
ーブ、γ 画像電位に対するソリッド画像濃度の勾配。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新井和彦神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像担持体上に静電潜像を形成した
後、この静電潜像を現像手段によって現像することによ
り画像を形成する画像形成装置において、上記現像手段
の現像電位に対するソリッド画像濃度の勾配を２．０以
上に設定したことを特徴とする画像形成装置。