(57)【要約】【課題】転写チリを抑制でき、さらには経時変動や現像剤のバラツキによらず安定してドットのバラツキを抑えることができるとともに粒状性の向上による画像品質の向上を実現できる転写チリを抑制でき、さらには経時変動や現像剤のバラツキによらず安定してドットのバラツキを抑えることができるとともに粒状性の向上による画像品質の向上を実現できるようにする。【解決手段】転写領域よりも感光体３の回転方向上流側の空隙に対応する部分の中間転写ベルト２に感光体３の帯電極性と同極性で且つ絶対値が潜像電位ＶＬより大きい電圧を印加する印加電圧部材１５を設け、転写バイアスローラ７により転写し、光書込装置５は、解像度Ｘ（ｄｐｉ）の副走査方向ドットピッチＰと、静止ビームスポット径ωの関係が、ω≦２Ｐである静止ビームスポットを有する。静止ビームスポット径ωとは、ビーム最大強度の１／ｅ２径とする。【選択図】　　　　図１
2004109702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該を像担持体を帯電する帯電手段と、上記像担持体上に画像情報に基づいて電位ＶＬの静電潜像を形成するための露光手段と、上記像担持体上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段を有し、上記転写体と上記像担持体が接触した転写領域で上記トナー像を上記転写体上に転写する画像形成装置において、
上記転写領域よりも上記像担持体の回転方向上流側の空隙に対応する部分の上記転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性で且つ絶対値がＶＬより大きい電圧を印加する部材を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
上記転写体が中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
上記露光手段として、解像度Ｘ（ｄｐｉ）の副走査方向ドットピッチＰと、静止ビームスポット径ωの関係が、ω≦２Ｐである静止ビームスポットを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、
解像度Ｘ＝１２００（ｄｐｉ）であり、且つ、上記露光手段の出力露光エネルギー量が画像を形成するための必要露光エネルギー量以上であり、且つ、露光領域の単位面積あたりの平均露光エネルギー量Ｊが、Ｊ≧１．９×１０−３（Ｊ／ｍ２）になるような露光エネルギーを出力することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、
解像度Ｘ（ｄｐｉ）の副走査方向のドットピッチをＰ、上記像担持体上のドット径をＤとするとき、下記式
【数１】
2004109702.tif 000014
を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、
上記像担持体上のドット面積の変動量ΔＳが、ΔＳ≦２００μｍ２であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
像担持体を帯電させ、露光することで上記像担持体上に画像情報に基づいて電位ＶＬの静電潜像を形成し、上記像担持体上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで顕像化し、上記転写体と上記像担持体が接触した転写領域で上記トナー像を上記転写体上に転写する画像形成方法において、
上記転写領域よりも上記像担持体の回転方向上流側の空隙に対応する部分の上記転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性で且つ絶対値がＶＬより大きい電圧を印加することを特徴とする画像形成方法。
【請求項８】
請求項７記載の画像形成方法において、
上記静電潜像の上記像担持体表面での電界強度が３×１０７Ｖ／ｍ以上であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項９】
請求項８記載の画像形成方法において、
解像度Ｘ（ｄｐｉ）の副走査方向ドットピッチをＰ、上記像担持体上のドット径をＤとするとき、下記式
【数２】
2004109702.tif 000015
を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項８記載の画像形成方法において、
上記像担持体上のドット面積の変動量ΔＳが、ΔＳ≦２００μｍ２であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項１１】
請求項８の画像形成方法において、
上記像担持体として、ＣＴＬ層でのキャリア移動度をμｐ、μｎ、ＣＧＭでの量子効率をηとするとき、下記式
【数３】
2004109702.tif 000016
を満たす感光体を用い、スキャン速度Ｖｘ＝１８９０〜１９２８ｍ／ｓ（主走査）、０．２５３８〜０．３１０２ｍ／ｓ（副走査）、主走査・副走査ともに１２００ｄｐｉ間隔の書き込みにおいて、静止ビームの主走査方向径が３０μｍ、副走査方向のビーム径が４０μｍとすることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、特に、像担持体上に形成したトナー像を一旦中間転写体に転写した後、再び転写材に転写することで画像を得る画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、像担持体から中間転写体あるいは転写材へのトナーの転写時、チリによる乱れが従来問題となっている。
これは、主に、転写領域にトナー像が入る前に像担持体から転写材あるいは中間転写体への転写、いわゆるプレ転写が生じるからであると考えられている。
この対策として、たとえば特開平８−１６６７２８号公報には、転写部の上流側で像担持体と転写体を押圧する部材を設け転写前の空隙を減少させ、飛翔を防止し、且つ、押圧部材にトナーの帯電極性と反対の極性を印加して転写領域の電界を打ち消す技術が記載されている。
特開平１０−１８６８７８号公報には、いわゆるネガポジの画像形成システムにおいて、転写ニップ部の上流側に像担持体の帯電極性と同極性の電位あるいはゼロ電位となる導電性部材を設ける構成が記載されている。これによれば、作像に使用されているトナーと同極性のバイアスを印加するので、トナーを積極的に引き付ける力は生じにくい。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２０２４９７号公報
【特許文献２】
特開平８−３０１１９号公報
【特許文献３】
特開平８−１６６７２８号公報
【特許文献４】
特開平１０−１８６８７８号公報
【特許文献５】
特開２０００−８９５８３号公報
【特許文献６】
特開２０００−２２１８００号公報
【特許文献７】
特開２００１−２４２７２４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平８−１６６７２８号公報に記載の構成では、押圧部材の形成する電界がトナーに対し転写体方向に飛翔させる方向であるため、プレ転写による画像チリを完全には防止できない。
特開平１０−１８６８７８号公報に記載の構成では、トナーを積極的に引き付ける力は生じにくいが、一般の像担持体においてトナーが付着している画像部電位はゼロではなく、幾らかの像担持体の帯電極性と同極性の残留電位がある。従って、上記導電性部材の電位がゼロの場合等は、トナー散りが生じていた。
【０００５】
上述のように従来の手法では、像担持体としての感光体と例えば中間転写体とが接触する以前にトナーが移動するという現象は完全には防ぐことができなかった。
本発明者らが、感光体の帯電電位、露光強度、現像バイアス等のプロセス条件を変化させ実験を行ったところ、トナーの乱れ量は、導電部材に印加する電圧条件だけでは決まらないことが判った。
しかしながら、実験結果を詳しく分析すると、プロセス条件により形成される感光体の画像部（トナーが付着している部分）の潜像電位と関係していることが判った。
【０００６】
感光体上のトナー像に対し、転写部（転写領域）で中間転写体が接触する前の部分での電位の状態を示したものが図１０である。Ｖが感光体上の非画像部電位、ＶＬが画像部電位である。トナーの極性はマイナスであり、ネガポジ方式での画像形成であるので、同極性の潜像のより絶対値が小さい部分にトナーが付着している状態になっている。この図は上向きがマイナスとなるように示してある。マイナスのトナーはよりこの図の下方へ電位的には移動しやすい。
ここで、中間転写体電位として、ＧＮＤ（グラウンド）の場合を考えると、トナーにとって、ＶＬより安定であり、ＧＮＤ方向にトナーは移動し、中間転写体に付着してしまう。理想的な感光体を考え十分に露光した場合、画像部の電位はＧＮＤとなるのだが、現実的には、例えばベタ時のＶＬは−１００〜−１５０Ｖであるためである。
【０００７】
従って、像担持体と中間転写体との接触部に対し、像担持体回転方向上流側空隙に対応する部分の中間転写体に、像担持体帯電極性と同極性で且つ絶対値がＶＬより大きい電圧を印加すれば転写チリを抑制することができる。
具体的には、ＶＬは感光体の種類により決定する初期値と、経時に劣化することによる変化分とで決まっている。
また、この方式において、画像のエッジ部の潜像電位は画像中央部と比較して電位が高いため、中間転写体との間で放電が発生し、像担持体上のトナー極性が変わり、エッジ周辺が転写されにくくなる現象が発生した。
図１１にドット画像の像担持体上電位と、像担持体との接触部より上流側の中間転写体表面電位との実験による関係データを示す。ドット中央部と中間転写体との電位差と比較して、ドットのエッジ部と中間転写体との電位差は大きく、この電位差が大きくなると放電が発生し、エッジ周辺に付着している像担持体上のトナー極性が変わるため転写されにくくなり、ドット面積にバラツキが生じ粒状性を悪化させる原因となると考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、転写チリを抑制でき、さらには経時変動や現像剤のバラツキによらず安定してドットのバラツキを抑えることができるとともに粒状性の向上による画像品質の向上を実現できる画像形成装置及び画像形成方法の提供を、その主な目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、静電潜像の状態との関係で転写チリ（画像チリ）を抑制することとした。
具体的には、請求項１記載の発明では、像担持体と、該を像担持体を帯電する帯電手段と、上記像担持体上に画像情報に基づいて電位ＶＬの静電潜像を形成するための露光手段と、上記像担持体上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段を有し、上記転写体と上記像担持体が接触した転写領域で上記トナー像を上記転写体上に転写する画像形成装置において、上記転写領域よりも上記像担持体の回転方向上流側の空隙に対応する部分の上記転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性で且つ絶対値がＶＬより大きい電圧を印加する部材を有する、という構成を採っている。
【００１０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の画像形成装置において、上記転写体が中間転写体である、という構成を採っている。
【００１１】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記露光手段として、解像度Ｘ（ｄｐｉ）の副走査方向ドットピッチＰと、静止ビームスポット径ωの関係が、ω≦２Ｐである静止ビームスポットを有する、という構成を採っている。
ここで、静止ビームスポット径ωとは、ビーム最大強度の１／ｅ２径とする。
【００１２】
請求項４記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、解像度Ｘ＝１２００（ｄｐｉ）であり、且つ、上記露光手段の出力露光エネルギー量が画像を形成するための必要露光エネルギー量以上であり、且つ、露光領域の単位面積あたりの平均露光エネルギー量Ｊが、Ｊ≧１．９×１０−３（Ｊ／ｍ２）になるような露光エネルギーを出力する、という構成を採っている。
【００１３】
請求項５記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、解像度Ｘ（ｄｐｉ）の副走査方向のドットピッチをＰ、上記像担持体上のドット径をＤとするとき、下記式
【００１４】
【数４】
2004109702.tif 000003
【００１５】
を満たす、という構成を採っている。
【００１６】
請求項６記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、上記像担持体上のドット面積の変動量ΔＳが、ΔＳ≦２００μｍ２である、という構成を採っている。
【００１７】
請求項７記載の発明では、像担持体を帯電させ、露光することで上記像担持体上に画像情報に基づいて電位ＶＬの静電潜像を形成し、上記像担持体上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで顕像化し、上記転写体と上記像担持体が接触した転写領域で上記トナー像を上記転写体上に転写する画像形成方法において、上記転写領域よりも上記像担持体の回転方向上流側の空隙に対応する部分の上記転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性で且つ絶対値がＶＬより大きい電圧を印加することとした。
【００１８】
請求項８記載の発明では、請求項７記載の画像形成方法において、上記静電潜像の上記像担持体表面での電界強度が３×１０７Ｖ／ｍ以上であることとした。
【００１９】
請求項９記載の発明では、請求項８記載の画像形成方法において、解像度Ｘ（ｄｐｉ）の副走査方向ドットピッチをＰ、上記像担持体上のドット径をＤとするとき、下記式
【００２０】
【数５】
2004109702.tif 000004
【００２１】
を満たすこととした。
【００２２】
請求項１０記載の発明では、請求項８記載の画像形成方法において、上記像担持体上のドット面積の変動量ΔＳが、ΔＳ≦２００μｍ２であることとした。
【００２３】
請求項１１記載の発明では、請求項８の画像形成方法において、上記像担持体として、ＣＴＬ層でのキャリア移動度をμｐ、μｎ、ＣＧＭでの量子効率をηとするとき、下記式
【００２４】
【数６】
2004109702.tif 000005
【００２５】
を満たす感光体を用い、スキャン速度Ｖｘ＝１８９０〜１９２８ｍ／ｓ（主走査）、０．２５３８〜０．３１０２ｍ／ｓ（副走査）、主走査・副走査ともに１２００ｄｐｉ間隔の書き込みにおいて、静止ビームの主走査方向径が３０μｍ、副走査方向のビーム径が４０μｍとすることとした。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１乃至図９に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。カラー複写機１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、該画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する画像読取部１Ｃを有している。
画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する転写体としての中間転写ベルト２が配置されており、該中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。
【００２７】
各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ反時計回り方向に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電手段としての帯電装置４、各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂ上に画像情報に基づいて電位ＶＬの静電潜像を形成するための露光手段としての光書込装置５、各感光体３上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段としての現像装置６、一次転写手段としての転写バイアスローラ７、印加電圧部材１５、クリーニング装置８が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置６にはそれぞれのカラートナーが収容されている。
中間転写ベルト２は、複数のローラ２Ａ〜２Ｃに掛け回されて感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を備えている。転写面を支持するローラ２Ａ、２Ｂとは別のローラ２Ｃは、中間転写ベルト２を挟んで２次転写装置９に対向している。図１中、符号１０は中間転写ベルト２を対象としたクリーニング装置を示している。
【００２８】
感光体３Ｙの表面が帯電装置４Ｙにより一様に帯電され、画像読取部１Ｃからの画像情報に基づいて感光体３Ｙ状に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は第１の転写工程として、中間転写ベルト２上に、転写バイアスローラ７Ｙに印加された電圧による電界で引き付けられて転写される。
印加電圧部材１５Ｙは感光体３Ｙの回転方向における転写バイアスローラ７Ｙの上流側に設けられている（図２参照）。印加電圧部材１５Ｙにより、中間転写ベルト２に感光体３Ｙの帯電極性と同極性で且つ絶対値がベタ時ＶＬより大きい電圧を印加し、転写領域にトナー像が入る以前に感光体３Ｙから中間転写ベルト２へトナーが転写することを防止して、感光体３Ｙから中間転写ベルト２へのトナーの転写時のチリによる乱れを防止する。以下、これをカウンター方式転写と称する。
【００２９】
他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。
転写後感光体３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
２次転写装置９は、帯電駆動ローラ９Ａ及び従動ローラ９Ｂに掛け回されて中間転写ベルト２と同方向に移動する転写ベルト９Ｃを有している。転写ベルト９Ｃを帯電駆動ローラ９Ａにより帯電させることで、中間転写ベルト２に重畳された多色画像あるいは担持されている単一色の画像を転写材としての用紙１６に転写することができる。
【００３０】
２次転写位置には給紙部１Ｂから用紙１６が給送されるようになっている。給紙部１Ｂには用紙１６が積載収容される複数の給紙カセット１Ｂ１と、給紙カセット１Ｂ１に収容された用紙１６を最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１Ｂ２と、搬送ローラ対１Ｂ３と、２次転写位置の上流に位置するレジストローラ対１Ｂ４等が設けられている。
給紙カセット１Ｂ１から給紙された用紙１６は、レジストローラ対１Ｂ４で一旦停止され、斜めずれ等を修正された後、中間転写ベルト２上のトナー像の先端と搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイイングでレジストローラ対１Ｂ４により２次転写位置に送られる。装置本体の右側には起倒可能に手差しトレイ５０が設けられており、該手差しトレイ５０に収容された用紙１６は給紙コロ５２により給送された給紙カセット１Ｂ１からの用紙搬送路と合流する搬送路によりレジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【００３１】
光書込装置５では、画像読取部１Ｃからの画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して静電潜像を形成するようになっている。
画像読取部１Ｃは、自動原稿給送装置１Ｃ１と、原稿載置台としてのコンタクトガラス５４を有するスキャナ１Ｃ２等を有している。自動原稿給送装置１Ｃ１は、コンタクトガラス５４上に繰り出される原稿を反転可能な構成を有し、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。
光書込装置５により形成された感光体３上の静電潜像は現像装置６によって可視像処理され、中間転写ベルト２に１次転写される。中間転写ベルト２に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、２次転写装置９により用紙１６上に一括して２次転写される。２次転写された用紙１６は定着装置１１へ送られ、ここで熱と圧力により未定着画像を定着される。２次転写後の中間転写ベルト２上の残留トナーは、クリーニング装置１０により除去される。
【００３２】
定着装置１１を通過した用紙１６は、定着装置１１の下流側に設けられた搬送路切り換え爪１２により、排紙トレイ１３に向けた搬送路と反転搬送路ＲＰとに選択的に案内される。排紙トレイ１３に向けて搬送された場合には、排紙ローラ対５６により排紙トレイ１３上に排出され、スタックされる。反転搬送路ＲＰへ案内された場合には反転装置５８により反転され、再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【００３３】
以上の構成により、カラー複写機１では、コンタクトガラス５４上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様に帯電された感光体３（以下、単に感光体又は像担持体ともいう）に対して静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置６によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト２に１次転写される。
中間転写ベルト２に転写されたトナー像は、単一画像の場合にはそのまま給紙部１Ｂから繰り出された用紙１６に転写される。多色画像の場合には１次転写が繰り返されることにより重畳された後、用紙１６に一括して２次転写される。
２次転写後の用紙１６は定着装置１１により未定着画像を定着された後、排紙トレイ１３に排出され、あるいは反転されて両面画像形成のために再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【００３４】
上記カウンター方式転写により画像の乱れを低減できるが、エッジ周辺のみが転写されにくくドットがばらつく現象が発生した。これは、図１１で説明したように、画像エッジ部の潜像電位が画像中央部と比較して電位の絶対値が大きく、エッジ部と中間転写ベルト２との間で放電が発生して感光体３上のトナー極性が変わるためであり、従来の転写ではチリのためにベルト上エッジ部の乱れは目立たなかったと考えられる。
これを防止するために、露光ビームスポット径を変化させて潜像のプロファイルを変え、確認を行った。
本実施形態では感光体３上の電位分布の計測が困難なことから、感光体３上の電荷密度分布、電界強度分布、電位分布を計算で算出している。
潜像形成では、帯電された感光体３上にある光エネルギーを照射（露光）することにより、感光体３内部のキャリア発生層（ＣＧＬ）に発生したキャリア（電荷）が、感光体３中のキャリア移動層（ＣＴＬ）を移動して、感光体３上の帯電電荷と中和して潜像を形成しているが、キャリアの発生量、キャリア間のクーロン反発力、キャリア同士の再結合、キャリアの移動度を考慮して計算を行っている。
【００３５】
［実施例１］
書き込み密度：１２００ｄｐｉ
発光波長：７８０ｎｍ
静止ビームスポット径：３０μｍ×３０μｍ、４５μｍ×４５μｍ、５５μｍ×７０μｍ
（静止ビームスポット径とは最大ビーム強度の１／ｅ２径とする。）
像担持体：感光体
感光体量子効率：η＝２．８×１０−５×Ｅ０．５９３３
感光体吸収係数：０．７
感光体膜厚：２８μｍ
必要露光エネルギー：７ｅｒｇ／ｃｍ２
露光手段：走査型レーザービーム
線速０．２８５ｍ／ｓ
走査スキャンスピード１９０９ｍ／ｓ
初期帯電電位：−６５０Ｖ
【００３６】
各ビームスポット径における転写部での潜像電位分布を図３に示す。図３より、ビームスポット径を小径化することにより、潜像電位のプロファイルがシャープになってくることが確認できた。感光体３の帯電特性とトナーの極性が同極性の場合、感光体３の帯電電位の絶対値が小さくなると、トナーの現像装置６の現像スリーブへの付着力より感光体３への付着力が大きくなり、現像量が増加する。
小径ビームスポットの方が、ドット中央部の潜像電位の絶対値が小さくなっていることよりトナーの顕像化がされやすく、低電位現像の可能性がある。また、トナーの付着量を一定にして比較した場合、小径ビームの方が潜像部の電位の絶対値が低いことから、中間転写ベルト２との放電が発生しにくくなる。
【００３７】
実際にカウンター転写方式で形成した画像で確認したところ、エッジ周辺のみが転写されにくくドットがばらつく現象が発生した。これは、画像エッジ部の潜像電位が画像中央部と比較して電位の絶対値が大きく、エッジ部で中間転写体と放電が発生し、像担持体上のトナー極性が変わって転写されていないためと考えられる。現像バイアスを下げて確認したところ、エッジ周辺の転写不良を解消することが可能となった。
従来は像担持体上のドット変動量より画像の乱れや画像チリ等の転写部での変動の方が大きかったが、転写部での変動低減により像担持体上のトナー像を忠実に再現するため像担持体上のドット変動量が画像にセンシティブに影響することになり、良好な画像を形成するためには像担持体上でのドット変動量を抑える必要がある。
【００３８】
ドット径は感光体特性、現像剤特性を含めたプロセスの経時劣化や剤バラツキ等により変動して画像が劣化する。ここではビームスポット径を変化させ、感光体上ドット径の変動量を確認した。その結果を図４示す。ここでは感光体上ドット径およびその変動量を計算で算出している。算出方法について以下に示す。
現像電界強度分布において、ある閾値電界強度以上の領域にトナーが付着することで、感光体上にトナー画像が形成されるが、この閾値電界強度を臨界現像電界強度（Ｅｔｈ）と定義し、現像プロセスや現像剤の条件によって決まる値とする。
この臨界現像電界強度が分かれば、感光体上のドット径（以下、像担持体上ドット径Ｄと呼ぶ）が算出可能である。
要するに、ここでいうドット径とは、現像時電界強度分布において臨界現像電界強度以上の領域の、感光体上ドットの主走査、副走査方向の長さである。
【００３９】
また、ドット径の変動量はドット算出時の臨界現像電界強度の変動と置き換えられ、臨界現像電界強度を変動させることにより算出した。
図４から判るように、ビームスポット径の小径化に伴いドット変動量が低下している。ドット変動量が１ドットの半分以下に抑えられると画像のざらつき感が低減されるといわれており、ビームスポット径ωが解像度Ｘ（ｄｐｉ）の副走査方向ドットピッチＰの２倍程度になると、ドット変動量が１ドットの半分程度になる。
よって、ビームスポット径をω≦２Ｐ（Ｐは解像度Ｘ（ｄｐｉ）の副走査方向ドットピッチ）として潜像を形成することにより、トナーの付着した部分での感光体３と中間転写ベルト２との放電を防止し、エッジ部の転写を阻害することなくドット面積のバラツキが小さく粒状性が向上するような画像を形成することが判明した。
【００４０】
［実施例２］
像担持体に潜像を形成する場合、必要な露光エネルギー量は像担持体の量子効率と光減衰特性から決定される。像担持体として感光体を使用した場合、高解像度（例えば１２００ｄｐｉ）な画像を形成するためには高密度な書込が必要となってくるが、それに伴い感光体のキャリア生成量が増加し、キャリアの再結合が発生し、生成キャリア量が減少する現象が発生する。
よって、高解像度の画像を形成する場合、画像を形成するための必要露光エネルギー量だけではなく、必要露光エネルギー量がどれくらいの領域に露光されているかが問題となる。レーザービームの強度プロファイルはガウシアン分布に近似できるが、ここでは露光面積当たりの平均露光エネルギー量として露光エネルギーを考え、それにおける感光体上のドット変動量について考察を行った。その結果を図５に示す。
【００４１】
書き込み密度：１２００ｄｐｉ
発光波長：７８０ｎｍ
静止ビームスポット径：３０μｍ〜７０μｍまで可変
（静止ビームスポット径とは最大ビーム強度の１／ｅ２径とする。）
像担持体：感光体
感光体量子効率：η＝５．６×１０−６×Ｅ０．７０２２
感光体吸収係数：０．７
感光体膜厚：３０μｍ
必要露光エネルギー：７ｅｒｇ／ｃｍ２
露光手段：走査型レーザービーム
線速０．３６２ｍ／ｓ
走査スキャンスピード１９８３．８７ｍ／ｓ
初期帯電電位：−８００Ｖ
【００４２】
平均露光エネルギー量の増加に伴いドットの変動量が減少することが確認された。従来は像担持体上のドット変動量より画像の乱れや画像チリ等の転写部での変動の方が大きかったが、転写部での変動低減により像担持体上のトナー像を忠実に再現するため像担持体上のドット変動量が画像にセンシティブに影響することになり、良好な画像を形成するためには像担持体上でのドット変動量を抑える必要がある。
ドット変動量が１ドットの半分程度に抑えられると画像のざらつき感が低減されるといわれている。例えば、１２００ｄｐｉにおいては感光体上のドット変動量は１５μｍ以下に抑える必要があるため、図５より平均露光エネルギー量が１．９×１０−３Ｊ／ｍ２以上であることが望ましいことが判った。
また、必要露光エネルギーは像担持体の感度と現像プロセスによって決まり、例えば感光体を使用した場合、その光減衰特性から算出される。光減衰特性は露光エネルギーの関数で減衰していき、像担持体それぞれの残留電位Ｖｓに飽和する。光減衰特性の式は以下の通りである。
【００４３】
【数７】
2004109702.tif 000006
【００４４】
ここで、Ｖ０は初期帯電電位、ｅは電荷量、Ｘは露光エネルギー、Ｃは感光体の静電容量、Ｌは膜厚、ｎおよびαは感光体量子効率の定数である。
量子効率　η＝α・Ｅｎ
また、従来は、転写部での画像の乱れの影響で像担持体上の画像より転写後の画像が太るような現象があったが、転写部での変動低減により像担持体上のトナー像を忠実に再現するため、黒ベタ、斜めライン、縦ライン画像も像担持体上で再現されていないといけないことが判った。
そこで、像担持体上のドット径と副走査方向のドットピッチとの関係Ｄ＝αＰについて、１ドットライン画像で検討を行った。現像バイアスを変えて像担持体上のドット径ＤとＰの関係を算出し、その現像条件でカウンターバイアス方式を用いて画像出しを行ない、ラインの途切れとライン幅を観察した。その結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2004109702.tif 000007
【００４６】
表１から、ライン幅が小さく、かつ途切れないラインを形成するにはが良いことが判る。よって、解像度Ｘ（ｄｐｉ）の副走査方向のドットピッチをＰとすると、像担持体上のドット径Ｄが、下記式
【００４７】
【数８】
2004109702.tif 000008
【００４８】
になるような露光を行うことにより、黒ベタ、斜めライン、縦ライン画像が再現できることが判明した。
【００４９】
［実施例３］
図６は、さまざまの装置での、画像評価項目の一つである粒状度と、紙上の１ドット面積変動量の関係を表したものである。たとえば粒状度０．２を達成するためには△Ｓ＝２００μｍ２、０．１だと△Ｓ＝１５０μｍ２以下のドット面積変動量（標準偏差）が必要であることを示している。
一方、図７は、粒状度の異なるさまざまな画像サンプルでの画質満足度調査を行った結果を示したものである。これより大部分の被験者の満足を得るには、粒状度０．２以下、できれば０．１以下が望ましいということが判る。図６、図７から△Ｓ＝２００μｍ２以下が必要と判断される。
カウンターバイアス方式では紙上画像のばらつきはＯＰＣ（感光体）上画像ばらつきとほぼ等しい。よって、ＯＰＣ上の画像ばらつきを△Ｓ＝２００μｍ２以下にする必要がある。
主走査方向ビームスポット径を３０μｍに固定したときのビームスポット径とドット面積変動量の関係を図９に示す。例えば粒状度０．２を達成するには、ビームスポット径３０ｘ４０μｍより小径が望ましいことが判る。
【００５０】
［実施例４］
従来、トナーを転写する際、感光体３と中間転写ベルト２とが接触する以前に、感光体３上のトナーが中間転写ベルト２方向に移動することにより、画像の乱れが発生していたが、上述のように、転写部上流側に設けられた印加電圧部材１５により中間転写ベルト２に感光体３の帯電極性と同極性で且つ絶対値がＶＬより大きい電圧を印加し、転写領域にトナー像が入る以前に感光体３から中間転写ベルト２へ転写することを防止して、感光体３から中間転写ベルト２へのトナーの転写時のチリによる乱れを防止している。しかしながら、カウンター転写方式では充分でない。
【００５１】
本発明者らは、カウンター転写方式において、画像のチリと潜像の感光体上電界強度の最大値（計算値）とに相関があることを確認した。これを図８に示す。チリ量はライン画像のエッジ部から地肌部へはみ出したトナーの面積を指標として値を設定しており、値の増加によりチリが多くなり、画像が悪くなる。
潜像の電界強度増加に伴い画像チリは増加し、３×１０７Ｖ／ｍ以上になると飽和する。よって、潜像の電界強度を３×１０７Ｖ／ｍ以上にすることより、画像チリを防止し、経時変動や現像剤のバラツキによらず安定した画像を形成することができることを確認した。
【００５２】
また、上記構成で下記式
【００５３】
【数９】
2004109702.tif 000009
【００５４】
を満たす画像を形成したところ、感光体３上で黒ベタ、斜めライン、縦ライン画像の一部が欠損することなく形成することができ、高画質画像の形成が可能となった。
また、上記構成で像担持体上ドット面積変動量ΔＳをΔＳ≦２００μｍ２に抑えることにより、感光体３上で粒状性の高い顕像を形成することにより、粒状性の高い高画質な画像を形成することができた。
【００５５】
［実施例５］
書き込み密度：１２００ｄｐｉ
発光波長：７８０ｎｍ
静止ビームスポット径：３０〜７０μｍ
（静止ビームスポット径とは最大ビーム強度の１／ｅ２径とする。）
像担持体：感光体
感光体量子効率：η＝２．８×１０−５×Ｅ０．５９３３
感光体移動度：下記式
【００５６】
【数１０】
2004109702.tif 000010
【００５７】
感光体吸収係数：０．７
感光体膜厚：２８μｍ
必要露光エネルギー：７ｅｒｇ／ｃｍ２
露光手段：走査型レーザービーム
線速０．２８５ｍ／ｓ
走査スキャンスピード１９０９ｍ／ｓ
初期帯電電位：−６５０Ｖ
【００５８】
ビーム径に対する感光体上ドット変動量の関係を図９に示す。静止ビームの主走査方向径が３０μｍ、副走査方向ビーム径が４０μｍのとき、△Ｓ＝２００μｍ２を達成し、黒ベタ、斜めライン、縦ライン画像の一部が欠損することなく、高画質画像を形成可能であることを確認した。
【００５９】
上記実施形態では、転写体として中間転写ベルト２について説明したが、像担持体から転写材（用紙）への転写においても同様の思想で実施できる。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、像担持体と、該を像担持体を帯電する帯電手段と、上記像担持体上に画像情報に基づいて電位ＶＬの静電潜像を形成するための露光手段と、上記像担持体上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段を有し、上記転写体と上記像担持体が接触した転写領域で上記トナー像を上記転写体上に転写する画像形成装置において、上記転写領域よりも上記像担持体の回転方向上流側の空隙に対応する部分の上記転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性で且つ絶対値がＶＬより大きい電圧を印加する部材を有する構成としたので、転写領域前でのトナーの転写体への移動による画像チリを低減することができる。
【００６１】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の画像形成装置において、上記転写体が中間転写体である構成としたので、転写領域前でのトナーの中間転写ベルトへの移動による画像チリを低減することができる。
【００６２】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記露光手段として、解像度Ｘ（ｄｐｉ）の副走査方向ドットピッチＰと、静止ビームスポット径ωの関係が、ω≦２Ｐである静止ビームスポットを有する構成としたので、転写前の像担持体上のトナーのプレ転写や、転写前の像担持体上のトナーへの放電を防止し、画像チリを防止できて経時変動や現像剤のバラツキによらず安定した画像を形成することができる。
【００６３】
請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、解像度Ｘ＝１２００（ｄｐｉ）であり、且つ、上記露光手段の出力露光エネルギー量が画像を形成するための必要露光エネルギー量以上であり、且つ、露光領域の単位面積あたりの平均露光エネルギー量Ｊが、Ｊ≧１．９×１０−３（Ｊ／ｍ２）になるような露光エネルギーを出力する構成としたので、画像チリを防止でき、経時変動や現像剤のバラツキによらず安定した画像を形成することができる。
【００６４】
請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、解像度Ｘ（ｄｐｉ）の副走査方向のドットピッチをＰ、上記像担持体上のドット径をＤとするとき、下記式
【００６５】
【数１１】
2004109702.tif 000011
【００６６】
を満たす構成としたので、像担持体上で黒ベタ、斜めライン、縦ラインをきちんと形成することができ、高品質の画像を形成することができる。
【００６７】
請求項６記載の発明によれば、請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、上記像担持体上のドット面積の変動量ΔＳが、ΔＳ≦２００μｍ２である構成としたので、像担持体上で粒状性の高い顕像を形成でき、高品質の画像を形成することができる。
【００６８】
請求項７記載の発明によれば、像担持体を帯電させ、露光することで上記像担持体上に画像情報に基づいて電位ＶＬの静電潜像を形成し、上記像担持体上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで顕像化し、上記転写体と上記像担持体が接触した転写領域で上記トナー像を上記転写体上に転写する画像形成方法において、上記転写領域よりも上記像担持体の回転方向上流側の空隙に対応する部分の上記転写体に上記像担持体の帯電極性と同極性で且つ絶対値がＶＬより大きい電圧を印加することとしたので、転写領域前でのトナーの転写体への移動による画像チリを低減することができる。
【００６９】
請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の画像形成方法において、上記静電潜像の上記像担持体表面での電界強度が３×１０７Ｖ／ｍ以上であることとしたので、画像チリを防止でき、経時変動や現像剤のバラツキによらず安定した画像を形成することができる。
【００７０】
請求項９記載の発明によれば、請求項８記載の画像形成方法において、解像度Ｘ（ｄｐｉ）の副走査方向ドットピッチをＰ、上記像担持体上のドット径をＤとするとき、下記式
【００７１】
【数１２】
2004109702.tif 000012
【００７２】
を満たすこととしたので、像担持体上で黒ベタ、斜めライン、縦ラインをきちんと形成することができ、高品質の画像を形成することができる。
【００７３】
請求項１０記載の発明によれば、請求項８記載の画像形成方法において、上記像担持体上のドット面積の変動量ΔＳが、ΔＳ≦２００μｍ２であることとしたので、像担持体上で粒状性の高い顕像を形成でき、高品質の画像を形成することができる。
【００７４】
請求項１１記載の発明によれば、請求項８の画像形成方法において、上記像担持体として、ＣＴＬ層でのキャリア移動度をμｐ、μｎ、ＣＧＭでの量子効率をηとするとき、下記式
【００７５】
【数１３】
2004109702.tif 000013
【００７６】
を満たす感光体を用い、スキャン速度Ｖｘ＝１８９０〜１９２８ｍ／ｓ（主走査）、０．２５３８〜０．３１０２ｍ／ｓ（副走査）、主走査・副走査ともに１２００ｄｐｉ間隔の書き込みにおいて、静止ビームの主走査方向径が３０μｍ、副走査方向のビーム径が４０μｍとしたので、転写前の像担持体上のトナーのプレ転写や、転写前の像担持体上のトナーへの放電を防止し、画像チリを防止できて経時変動や現像剤のバラツキによらず安定した画像を形成することができ、像担持体の画像の一部が欠損することなく粒状性の高い高品質の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における画像形成装置としてのカラー複写機の概要正面図である。
【図２】像担持体に対する転写バイアスローラと印加電圧部材との位置関係を示す図である。
【図３】各ビームスポット径における転写部での潜像電位分布を示す図である。
【図４】ビーム径とドット変動量の関係を示す図である。
【図５】平均露光エネルギーとドット変動量の関係を示す図である。
【図６】ドット面積標準偏差と粒状度の関係を示す図である。
【図７】粒状度と画質満足度の関係を示す図である。
【図８】画像のチリと感光体上電界強度の最大値間の相関を示す図である。
【図９】副走査ビームスポット径とドット面積標準偏差の関係を示す図である。
【図１０】感光体上のトナー像に対する転写体が接触する前の部分での電位状態を示す図である。
【図１１】ドット画像の像担持体上電位と、像担持体との接触部より上流側の中間転写体表面電位の関係を示す図である。
【符号の説明】
２　転写体としての中間転写ベルト
３　像担持体としての感光体
４　帯電手段としての帯電装置
５　露光手段としての光書込装置
６　現像手段としての現像装置
【図１】
2004109702.tif 000017
【図２】
2004109702.tif 000018
【図３】
2004109702.tif 000019
【図４】
2004109702.tif 000020
【図５】
2004109702.tif 000021
【図６】
2004109702.tif 000022
【図７】
2004109702.tif 000023
【図８】
2004109702.tif 000024
【図９】
2004109702.tif 000025
【図１０】
2004109702.tif 000026
【図１１】
2004109702.tif 000027