(57)【要約】【課題】像担持体上に形成されるドットのばらつきが少なく粒状性の良好な画像を形成できる高画像品質の画像形成装置を提供する。【解決手段】この発明の画像形成装置は、像担持体と、レーザ光を照射して静電潜像を像担持体上に形成する露光部と、静電潜像に対応したトナー像を像担持体上に形成する現像部とを備える。そして、解像画素単位をＰ（μｍ）として、レーザ光のビームスポット径をω（μｍ）としたときに、ω≦２Ｐなる関係が成立するように形成する。【選択図】        図４
2004170473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、レーザ光を照射して静電潜像を前記像担持体上に形成する露光部と、前記静電潜像に対応したトナー像を前記像担持体上に形成する現像部とを備え、
解像画素単位をＰ（μｍ）として、前記レーザ光のビームスポット径をω（μｍ）としたときに、
ω≦２Ｐ
なる関係が成立するように形成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー像のドット径をＤ（μｍ）としたときに、
Ｄ≧√２×Ｐ
なる関係が成立するように形成し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】
前記静電潜像における単位面積当りの平均露光エネルギー量をＡ（Ｊ／ｍ２）としたときに、
Ａ≧１．９×１０−３
なる関係が成立するように形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像部は、前記トナー像を形成するトナーを備え、
前記トナーは、平均粒子径が１０μｍ以下となるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体上に形成された前記トナー像が転写される中間転写部と、前記中間転写部上に転写された前記トナー像を記録体上に転写する第２転写部とを備え、
前記中間転写部は、体積抵抗率が１０１０Ωｃｍ以上の抵抗層を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体上に形成された前記トナー像が転写される中間転写部と、前記中間転写部上に転写された前記トナー像を記録体上に転写する第２転写部とを備え、
前記第２転写部は、前記中間転写部に対向する前記記録紙に対して前記中間転写部を介在するように配設され、前記トナー像の帯電極性と同極性の電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、像担持体上に形成したトナー像を中間転写部に転写した後に第２転写部によって記録体に転写する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、中間転写部を備えたカラー画像形成装置においては、中間転写部での転写チリ防止を目的として、中間転写部として体積抵抗率の高い高抵抗層を有する中間転写ベルトを用いた技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
詳しくは、中間転写部を備えたカラー画像形成装置は、以下のようにカラー画像を形成する。まず、像担持体としての単数又は複数の感光体ドラム上に複数色のトナー像を形成する。そして、これらの複数色のトナー像を中間転写部としての中間転写ベルトに重ねて転写する。さらに、中間転写ベルト上のカラーのトナー像が、２次転写部の位置で、記録体としての転写紙に転写される。
【０００４】
このとき、中間転写ベルトは高抵抗層を有するため、感光体ドラムから中間転写ベルトにトナー像が１次転写されるときに、両部材間のニップ近傍における放電を抑止することができる。これにより、トナー像からトナーが飛び散る、１次転写時の転写チリが防止される。
【０００５】
なお、上述のカラー画像形成装置において、第２転写部は、中間転写ベルトの内周側に配設され、トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加される。これにより、中間転写ベルトと転写紙とのニップ近傍における放電が抑止されて、２次転写時の転写チリが防止される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２１４９３９号公報（第２−３頁、第１０図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の画像形成装置は、記録体上の画像がざらつくという現象が発生していた。
このような画像のざらつきは、感光体ドラム上に形成された粒状性の悪いトナー像がそのまま中間転写部を介在して記録体に再現されたものである。なお、画像のざらつきは、ハーフトーン画像を形成するときに特に顕著にあらわれる。
【０００８】
ここで、感光体ドラム上のトナー像の粒状性は、トナー像を形成する各ドットにおける大きさの変動量が大きいときに悪化する。
このようなドットのばらつきは、環境変動や現像特性変動等によって潜像に付着するトナー量や付着領域が変動することによっても発生する。
【０００９】
そして、感光体ドラム上の各ドット面積のばらつきにより粒状性が悪化したトナー像は、上述の転写チリ発生が抑止された中間転写ベルト及び第２転写部によって、忠実に記録体上に転写されることになる。
すなわち、感光体ドラム上におけるトナー像の粒状性の悪化は、被転写体への転写性が良好であるほど、顕在化する問題であった。
【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、像担持体上に形成されるドットのばらつきが少なく粒状性の良好な画像を形成できる高画像品質の画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、潜像条件を最適に設定することで環境変動や現像特性変動等によらず、高い精度でトナー像の粒状性の悪化を抑止することができる。
【００１２】
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、像担持体と、レーザ光を照射して静電潜像を前記像担持体上に形成する露光部と、前記静電潜像に対応したトナー像を前記像担持体上に形成する現像部とを備え、解像画素単位をＰ（μｍ）として、前記レーザ光のビームスポット径をω（μｍ）としたときに、ω≦２Ｐなる関係が成立するように形成したものである。
【００１３】
また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１記載の発明において、前記トナー像のドット径をＤ（μｍ）としたときに、Ｄ≧√２×Ｐなる関係が成立するように形成したものである。
【００１４】
また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記静電潜像における単位面積当りの平均露光エネルギー量をＡ（Ｊ／ｍ２）としたときに、Ａ≧１．９×１０−３なる関係が成立するように形成したものである。
【００１５】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記現像部は、前記トナー像を形成するトナーを備え、前記トナーは、平均粒子径が１０μｍ以下となるように形成されたものである。
【００１６】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記像担持体上に形成された前記トナー像が転写される中間転写部と、前記中間転写部上に転写された前記トナー像を記録体上に転写する第２転写部とを備え、前記中間転写部は、体積抵抗率が１０１０Ωｃｍ以上の抵抗層を有するものである。
【００１７】
また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記像担持体上に形成された前記トナー像が転写される中間転写部と、前記中間転写部上に転写された前記トナー像を記録体上に転写する第２転写部とを備え、前記第２転写部は、前記中間転写部に対向する前記記録紙に対して前記中間転写部を介在するように配設され、前記トナー像の帯電極性と同極性の電圧が印加されるものである。
【００１８】
また、本明細書において、「解像画素単位」とは、主走査方向又は副走査方向の隣接するドット間のピッチ（ドットピッチ）をいう。すなわち、解像度をＸ（ｄｐｉ）としたときに、解像画素単位Ｐ（μｍ）は、Ｐ≒２．５４／Ｘ×１０４となる。
【００１９】
また、本明細書において、「ビームスポット径」は、レーザ光のビーム最大強度（軸上強度）に対して強度が１／ｅ２（≒０．１３５）となる点までの径をいい、静止ビームスポット径ともいう。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態．
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
まず、図１にて、この発明の実施の形態における画像形成装置全体の構成について詳細に説明する。図１は、実施の形態の画像形成装置を示す構成図である。
【００２１】
図１において、１はカラー画像形成装置の装置本体、２は画像情報に基づいたレーザ光を発する露光部、２１ａ〜２１ｄは装置内に並設された像担持体としての感光体ドラム、２２ａ〜２２ｄは感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上を帯電する帯電部、２３ａ〜２３ｄは感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上に形成される静電潜像を現像する現像部、２４ａ〜２４ｄは感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上に形成されたトナー像を中間ベルト２７上に転写する第１転写部、２５ａ〜２５ｄは感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、２７は感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上に形成された複数のトナー像が重ねて転写される中間転写部としての中間転写ベルト、２８は中間転写ベルト２７上のカラートナー像を記録体に２次転写する第２転写部、２９は中間転写ベルト２７上の未転写トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング部、３０は２次転写工程後の記録体を定着部６６に搬送する搬送ベルトを示す。
【００２２】
ここで、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ、帯電部２２ａ〜２２ｄ、現像部２３ａ〜２３ｄ、第１転写部２４ａ〜２４ｄ、クリーニング部２５ａ〜２５ｄは、それぞれ、各色（イエロー、シアン、マゼンタ、黒色）の画像形成に対応して配設されている。
なお、イエロー現像部２３ａは、イエロートナーを収納するトナーホッパ２６ａを備えている。シアン現像部２３ｂは、シアントナーを収納するトナーホッパ２６ｂを備えている。マゼンタ現像部２３ｃは、マゼンタトナーを収納するトナーホッパ２６ｃを備えている。さらに、黒色現像部２３ｄは、黒色トナーを収納するトナーホッパ２６ｄを備えている。
【００２３】
また、露光部２は、主として、ＬＥＤ等の光源（不図示である。）、開口絞りとしてのアパーチャ（不図示である。）、レーザ光を偏向するためのポリゴンミラー３、レーザ光を感光体ドラム上に結像するためのレンズ４〜５、レーザ光を反射するミラー６〜１５、フォトトランジスタにレーザ光の一部を結像するための同期検知レンズ（不図示である。）、レーザ光の同期タイミングを検知するためのフォトトランジスタ（不図示である。）等で構成される。
【００２４】
また、本実施の形態の画像形成装置は、解像画素単位をＰ（μｍ）として、露光部２から照射されるレーザ光のビームスポット径をω（μｍ）としたときに、
ω≦２Ｐ
なる関係が成立するように形成されている。
これにより、後述するように、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上に粒状性の良好なトナー像が形成されることになる。
【００２５】
また、本実施の形態の画像形成装置は、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上に形成されるトナー像のドット径をＤ（μｍ）としたときに、
Ｄ≧√２×Ｐ
なる関係が成立するように形成されている。
これにより、後述するように、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上に粒状性の良好なトナー像が形成されることになる。
【００２６】
また、本実施の形態の画像形成装置は、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上に形成される静電潜像における単位面積当りの平均露光エネルギー量をＡ（Ｊ／ｍ２）としたときに、
Ａ≧１．９×１０−３
なる関係が成立するように形成されている。
これにより、後述するように、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上に粒状性の良好なトナー像が形成されることになる。
【００２７】
また、上述のトナーホッパ２６ａ〜２６ｄには、それぞれ、平均粒子径が１０μｍ以下の各色トナーが収納されている。
これにより、後述するように、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上に粒状性の良好なトナー像が忠実に再現されることになる。
【００２８】
また、中間転写部としての中間転写ベルト２７は、体積抵抗率が１０１０Ωｃｍ以上の高抵抗層を有する。これにより、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上に形成されたトナー像は、転写チリを生じることなく、中間転写ベルト２７上に忠実に転写される。
【００２９】
さらに、第２転写部２８は、中間転写ベルト２７に対向する転写紙Ｐに対して、中間転写ベルト２７を介在するように配設されている。すなわち、第２転写部２８は、中間転写ベルト２７の内周面に接するように配設されている。そして、中間転写ベルト２７上のトナー像（トナー）の帯電極性と同極性の電圧が第２転写部２８に印加されて、中間転写ベルト２７上に形成されたトナー像は、転写チリを生じることなく、転写紙Ｐ上に忠実に転写される。
【００３０】
次に、図１の画像形成装置において、フルカラーの画像形成をおこなう場合の動作を説明する。
４つの感光体ドラム２１ａ〜２１ｄは、それぞれ、図１において時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄの表面は、帯電部２２ａ〜２２ｄによって、一様に帯電される。そして、帯電された感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ表面は、回転して、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
【００３１】
一方、装置本体１内の上側に配設された露光部２において、ＬＥＤ等の光源から画像情報に対応したレーザ光が、各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー３に入射して反射した後に、レンズ４、５を透過する。レンズ４、５を透過した後のレーザ光は、イエロー、シアン、マゼンタ、黒色の各色成分ごとに別の光路を通過することになる。
イエロー成分のレーザ光は、ミラー６〜８で反射された後に、紙面右側から１番目の感光体ドラム２１ａ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー３により、感光体ドラム２１ａの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部２２ａにて帯電された後の感光体ドラム２１ａ上には、イエロー成分の潜像が形成される。
【００３２】
同様に、シアン成分のレーザ光は、ミラー９〜１１で反射された後に、紙面右から２番目の感光体ドラム２１ｂ表面に照射されて、シアン成分の潜像が形成される。マゼンタ成分のレーザ光は、ミラー１２〜１４で反射された後に、紙面右から３番目の感光体ドラム２１ｃ表面に照射されて、マゼンタ成分の潜像が形成される。黒色成分のレーザ光は、ミラー１５で反射された後に、紙面右から４番目の感光体ドラム２１ｄ表面に照射されて、黒色成分の潜像が形成される。
【００３３】
その後、各色の潜像が形成された感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ表面は、さらに回転して、現像部２３ａ〜２３ｄとの対向位置に達する。そして、現像部２３ａ〜２３ｄから感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上の潜像が現像される。
そして、現像後の感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ表面は、それぞれ、転写部２４ａ〜２４ｄとの対向位置に達する。そして、転写部２４ａ〜２４ｄの位置で、中間ベルト２７上に、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上で現像された各色のトナー像が、順次転写される。
【００３４】
そして、転写後の感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ表面は、それぞれ、クリーニング部２５ａ〜２５ｄとの対向位置に達する。そして、クリーニング部２５ａ〜２５ｄで、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上に残存する未転写トナーが回収される。その後、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム上の一連の作像プロセスを完了する。
【００３５】
他方、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄ上の各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト２７表面は、図中の反時計方向に走行して、第２転写部２８の位置に達する。そして、第２転写部２８の位置で、記録体としての転写紙Ｐに中間転写ベルト２７上のフルカラーのトナー像が２次転写される。
その後、中間転写ベルト２７表面は、中間転写ベルトクリーニング部２９の位置に達する。このとき、中間転写ベルトクリーニング部２９は中間転写ベルト２７に当接する位置に移動している。そして、中間転写ベルト２７上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部２９に回収されて、中間転写ベルト２７上の一連の転写プロセスが完了する。
【００３６】
ここで、第２転写部２８位置の転写紙Ｐは、給紙部６１から搬送ガイド６３、レジストローラ６４等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、転写紙Ｐを収納する給紙部６１から、給紙ローラ６２により給紙された転写紙Ｐが、搬送ガイド６３を通過した後に、レジストローラ６４に導かれる。レジストローラ６４に達した転写紙Ｐは、中間転写ベルト２７上のトナー像とタイミングを合わせて、第２転写部２８に向けて搬送される。
【００３７】
その後、フルカラー画像が転写された転写紙Ｐは、搬送ベルト３０により、定着部６６に導かれる。定着部６６では、加熱ローラ６７と加圧ローラ６８とのニップにて、カラー画像が転写紙Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の転写紙Ｐは、排紙ローラ６９によって、装置本体１外に排出されて、一連の画像形成装置の動作が完了する。
【００３８】
次に、図２〜図１０にて、本実施の形態の効果を確認する実験について説明する。
まず、図２〜図５にて、解像画素単位Ｐと、レーザ光のビームスポット径ωとの関係を、ω≦２Ｐとした効果について説明する。
【００３９】
図２は、ビームスポット径ωによる潜像電位分布の変動を示すグラフである。ここで、図２に係わる実験は、図１の画像形成装置において、露光部２のアパーチャを操作して、ビームスポット径を主走査方向又は副走査方向にそれぞれ１５〜７５μｍの範囲で変動させたものである。
また、その他の装置条件は、書き込み密度（解像度）が１２００ｄｐｉ、レーザ光の発光波長が７８０ｎｍ、感光体ドラムの量子効率ηが２．８×１０５×Ｂ０．５９３３（Ｂは潜像部電界）、感光体ドラムの吸収係数が０．７、感光体ドラムの感光層膜厚が２８μｍ、潜像部における必要露光エネルギーが７ｅｒｇ／ｃｍ２となっている。また、露光部２は、走査型露光であり、その主走査方向のスキャンスピードが１９０９ｍ／秒となっている。また、感光体ドラム表面の接線方向の線速は０．２８５ｍ／秒であり、感光体ドラム上の初期の帯電電位は−６５０ボルトとなっている。
【００４０】
図２において、横軸は感光体ドラム上の副走査方向（又は主走査方向）の位置を示し、縦軸は感光体ドラム上の表面電位を示す。
また、図２において、曲線Ｓ１はビームスポット径が３０μｍ（主走査方向）×４０μｍ（副走査方向）のものであり、曲線Ｓ２はビームスポット径が４５μｍ×５０μｍのものであり、曲線Ｓ３はビームスポット径が５５μｍ×７５μｍのものである。
【００４１】
図２より、ビームスポット径を小径化することにより、潜像電位分布がシャープな形状になることがわかる。これは、ビームスポット径を小径化すると、潜像における単位面積当りの露光エネルギー量が増加するためである。
【００４２】
このように感光体ドラム上に形成された潜像は、現像部で次のように現像される。
すなわち、感光体ドラム上の潜像は、露光により感光層内部に電荷が発生して、感光体ドラム表面の帯電による電荷が消失して形成されたものである。この潜像の電荷密度分布が現像部の位置（現像領域）に達すると、現像電界による電界強度分布が形成される。
一方、現像部の現像ローラに担持されたトナーは、感光体ドラムと対向する現像領域に搬送される。このとき、トナーは荷電されているため、現像領域の電界から力（Ｆ＝ｑＥ；ｑはトナー電気素量、Ｅは電界強度。）を受ける。この電界から受ける力が、現像ローラのトナー保持力よりも大きくなると、トナーは感光体ドラムの潜像上に移動してトナー像を形成する。
【００４３】
図３にて、上述した現像領域における電界強度分布とトナー像との関係について説明する。
図３において、横軸は感光体ドラム上の副走査方向（又は主走査方向）の位置を示し、縦軸は現像領域における潜像の電界強度を示す。
【００４４】
図３を参照して、現像領域で潜像の電界強度がある閾値（以下、臨界現像電界強度Ｅｔｈという。）以上になると、現像ローラ上に担持されたトナーが感光体ドラム上に付着してトナー像を形成する。臨界現像電界強度Ｅｔｈは、現像プロセスや現像剤の条件によって変動する値である。したがって、臨界現像電界強度Ｅｔｈがわかれば、感光体ドラム上のドット径（トナー像の大きさ）が算出できる。
【００４５】
図３に示すように、ドット径は、現像領域での電界強度分布において、臨界現像電界強度Ｅｔｈ以上となる斜線部における副走査方向（又は、主走査方向）の長さである。
すなわち、ドット径は、臨界現像電界強度Ｅｔｈの変動（臨界現像電界強度変動量±ΔＥという。）にともない変動するものである。したがって、露光工程において感光層におけるキャリア生成とキャリア移動とから潜像分布を定めて、現像条件により臨界現像電界強度Ｅｔｈと臨界現像電界強度変動量±ΔＥとを定めることで、ビームスポット径とドット径との関係を知ることができる。
【００４６】
図４にて、上述したビームスポット径とドット径との関係について説明する。図４において、横軸はビームスポット径／ドットピッチ（解像画素単位）を示し、縦軸はドット変動量を示す。詳しくは、横軸は１画素の大きさであるドットピッチＰに対するビームスポット径ωの比率（ω／Ｐ）を示し、縦軸は図３で述べたドット径の変動量を示す。
また、図４において、実線Ｄ１は主走査方向におけるω／Ｐとドット変動量との関係を示すものであり、破線Ｄ２は副走査方向におけるω／Ｐとドット変動量との関係を示すものである。
なお、図４に係わる実験において、現像条件より、臨界現像電界強度Ｅｔｈは３×１０６ボルト／ｍとし、臨界現像電界強度変動量±ΔＥは±５×１０５ボルト／ｍとした。
【００４７】
図４に示すように、解像画素単位を固定してビームスポット径を小径化すると、ドット変動量が低下することがわかる。
なお、ドット変動量は、感光体ドラム上のトナー像の粒状性と相関がある。
【００４８】
図５にて、ドット径の変動にともなうドット面積変動量と粒状性との関係について説明する。
図５において、横軸はドット面積変動量ΔＳを示し、縦軸はトナー像の粒状度を示す。
なお、図５に係わる実験において、ドット面積変動量ΔＳは、図１の画像形成装置において出力される出力画像における１ドットにおける面積標準偏差を求めたものである。また、粒状度は、その出力画像を画像評価して粒状性を数値化したものである。なお、粒状度は、０．１以下が優れたレベルであり、０．２が許容できるレベルであり、０．３以上が許容できないレベルである。
【００４９】
図５に示すように、ドット面積変動量ΔＳが４００μｍ２以下のとき、粒状度は０．１以下となり、粒状性は極めて良好となる。また、ドット面積変動量ΔＳが４９０μｍ２であっても、粒状度は０．２となり、粒状性は許容できるものとなり、高画質の画像を提供することができる。
【００５０】
ここで、ドット面積変動量ΔＳが４９０μｍ２のとき、ドット変動量（ドット径の変動量）は約１０μｍになる。
なお、ドット面積変動量からドット変動量への換算は、次式でおこなったものである。
ドット変動量＝〔（Ｐ２×π／４＋ΔＳ）／π〕１／２×２−Ｐ
ここで、Ｐはドットピッチ（解像画素単位）で、本実施の形態の画像形成装置においては解像度Ｘが１２００ｄｐｉに設定されているので、Ｐ≒２１μｍとなる。
【００５１】
以上の結果から、粒状性が良好な画像を提供するには、ドット変動量を１０μｍ以下にすることが必要である。そして、図４を参照して、ドット変動量を１０μｍ以下にするためには、ビームスポット径ω／ドットピッチＰを２以下にする（ω≦２Ｐである。）ことが必要になる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態の画像形成装置では、上述のω≦２Ｐなる関係が成立するように、露光条件、現像条件等が設定されているので、感光体ドラム上のトナー像のばらつきを軽減することができる。
また、本実施の形態の画像形成装置においては、１次転写工程時と２次転写工程時とにおける転写チリの発生が抑止されているために、感光体ドラム上に形成した粒状性の良好なトナー像を、そのまま記録体に再現することができる。その結果、最終的に画像品質の高い画像形成が達成される。
【００５３】
次に、図６にて、トナー像のドット径Ｄと、解像画素単位Ｐとの関係を、Ｄ≧２１／２×Ｐとした効果について説明する。
本実施の形態の画像形成装置は、上述の条件（転写条件及びω≦２Ｐの条件である。）に設定されているために、感光体ドラム上に形成したトナー像が、１次転写工程及び２次転写工程を経た後に、太った画像になることなく、そのままの画像として記録体上に忠実に再現される。したがって、黒ベタ画像、斜めライン画像、縦ライン画像等のすべての画像形成において、感光体ドラム上に高画質のトナー像を形成する必要がある。特に、ライン幅の細いライン画像を形成する場合には、ラインが部分的に切れる現象が発生する可能性があるために、感光体ドラム上のトナー像にライン切れが生じない条件を設定する必要がある。
【００５４】
図６は、ドット径Ｄ／ドットピッチＰと、感光体ドラム上に形成されるライン画像のライン幅との、関係を示すグラフである。
図６において、横軸はドット径Ｄ／ドットピッチＰ（αとする。）を示し、縦軸はライン幅を示す。ここで、図中の白矢印で示す領域は、ライン画像においてライン切れが生じた範囲を示すものである。
なお、図６に係わる実験は、潜像形成条件を変動することで１ドットライン画像のライン幅を変化させて、そのときの感光体ドラム上のドット径ＤとドットピッチＰとの比αを求めるとともに、ライン切れの有無等の画像評価をおこなった。
【００５５】
図６に示すように、ライン幅の細いライン画像を形成する場合、ラインの途切れが生じないライン幅の限度は３０μｍであり、そのときのαは√２である。
すなわち、ライン画像におけるライン切れを抑止するためには、Ｄ≧√２×Ｐとする必要がある。
このような条件のとき、黒ベタ画像、斜めライン画像、縦ライン画像等の画像評価において、高い画質が確認された。
【００５６】
以上のように、本実施の形態の画像形成装置では、上述のω≦２Ｐなる関係に加え、Ｄ≧√２×Ｐなる関係が成立するように、露光条件が設定されているので、感光体ドラム上において良好なトナー像を形成することができる。
【００５７】
次に、図７、図８を用いて、感光体ドラム上に形成される静電潜像における単位面積当りの平均露光エネルギー量Ａを、Ａ≧１．９×１０−３（Ｊ／ｍ２）とした効果について説明する。
【００５８】
本実施の形態の画像形成装置において、露光部の光源における出力露光エネルギー量は、感光体ドラム上に潜像を形成するために必要な露光エネルギー量以上となるように設定されている。この潜像形成に必要な露光エネルギー量は、感光層における量子効率と光減衰特性とから定まる。
そして、本実施の形態においては、感光体ドラム上に高解像度（１２００ｄｐｉである。）の画像を形成するために、高密度の書込み（露光）がおこなわれる。
【００５９】
このように、感光体ドラム上に高密度の書込みをおこなうと、感光体ドラムの感光層においてキャリア生成量が増加してキャリア同士の再結合が起こり、生成キャリア量が減少する現象が発生する。
ここで、図７は、感光層におけるキャリアの再結合の有無による電界強度分布の変動を示すグラフであり、上述の図３に対応する図である。図７において、実線ＣＮはキャリアの再結合がない場合の電界強度分布を示し、破線ＣＭはキャリアの再結合がある場合の電界強度分布を示すものである。
【００６０】
図７に示すように、キャリアの再結合によって生成キャリア量が減少した場合は、再結合がない場合に比べて、ブロードな潜像電界強度分布が形成されて、それにともないトナー付着量が減少することになる。
このように感光体ドラム上に高解像度の画像を形成するときには、キャリアの再結合による潜像電界強度分布の変動を考慮して、充分な書込みをおこなう必要がある。
【００６１】
図８は、ビームスポット径の大きさを固定した状態での、静電潜像における単位面積当りの平均露光エネルギー量とドット変動量との関係を示すグラフである。
図８において、横軸は静電潜像における単位面積当りの平均露光エネルギー量Ａを示し、縦軸はドット変動量を示す。
なお、図８に係わる実験は、露光部の光源やアパーチャ等を調整して平均露光エネルギー量Ａを変動させて、そのときのドット変動量を求めたものである。
【００６２】
図８から、平均露光エネルギー量Ａが大きくなると、ドット変動量が減少することがわかる。上述したように感光体ドラム上のドット変動量が１０μｍ以下のとき粒状性は良好となることから、静電潜像における単位面積当りの平均露光エネルギー量Ａを、Ａ≧１．９×１０−３（Ｊ／ｍ２）とすることが好適となる。
【００６３】
以上のように、本実施の形態の画像形成装置では、上述のＡ≧１．９×１０−３（Ｊ／ｍ２）なる関係が成立するように、露光条件が設定されているので、感光体ドラム上において粒状性の良好な高解像度のトナー像を形成することができる。
【００６４】
次に、図９、図１０を用いて、作像プロセスに用いるトナーの平均粒子径を１０μｍ以下とした効果について説明する。
図９、図１０に係わる実験は、図１の画像形成装置に用いるトナーとして、平均粒子径の異なる数種類のトナーを用いて、ドット変動量を求めたものである。
【００６５】
図９は、トナー平均粒子径を振った場合の、ビームスポット径／ドットピッチとドット変動量との関係を示すグラフであり、上述の図４に対応するものである。
図９において、横軸はビームスポット径／ドットピッチを示し、縦軸はドット変動量を示す。また、実線ＴＳはトナー平均粒子径が１０μｍのときのω／Ｐとドット変動量との関係を示し、破線ＴＢはトナー平均粒子径が１３μｍのときのω／Ｐとドット変動量との関係を示す。
図９から、トナー平均粒子径が大きくなるとω／Ｐとドット変動量との関係を示すグラフはそのまま上方にシフトする。すなわち、トナー粒子径が大きくなると、静電潜像の変動が少なくても、トナーが付着することによってドット径の変動が大きくなってしまう。
【００６６】
図１０は、ビームスポット径／ドットピッチを所定値（ω／Ｐ＝２）に固定した場合の、トナー平均粒子径とドット変動量との関係を示すグラフである。
図１０において、横軸はトナー平均粒子径を示し、縦軸はドット変動量を示す。
上述したように、粒状度を０．２以下に維持するためには、ドット変動量を１０μｍ以下とする必要がある。そして、そのためには、図１０から、平均粒子径が１０μｍ以下となるトナーを用いる必要がある。すなわち、トナー平均粒子径が大きい場合には、ドット変動量が大きくなって、現像工程時において所望の粒状性を維持できなくなってしまう。
【００６７】
以上のように、本実施の形態の画像形成装置では、平均粒子径が１０μｍ以下のトナーを用いているので、感光体ドラム上において潜像に対するトナー像の再現性が高まり、粒状性の良好な高解像度のトナー像を形成することができる。
【００６８】
なお、本実施の形態においては、ω≦２Ｐ、Ｄ≧√２×Ｐ、Ａ≧１．９×１０−３、トナー平均粒子径１０μｍ以下なる条件を、中間転写ベルト及び第２転写部を有するカラー画像形成装置に用いた。しかし、本発明はこれに限定されることなく、中間転写ベルト及び第２転写部の構成をとらない画像形成装置であっても、上述の条件を満足するように装置を構成することができる。その場合も、本実施の形態と同様に、感光体ドラム上のトナー像の粒状性を向上させることができる。
【００６９】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態の中で示唆した以外にも、実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、像担持体上に形成されるドットのばらつきが少なく粒状性の良好な画像を形成できる高画像品質の画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態における画像形成装置を示す構成図である。
【図２】ビームスポット径による潜像電位分布の変動を示すグラフである。
【図３】現像領域における電界強度分布とトナー像との関係を示すグラフである。
【図４】ビームスポット径／ドットピッチとドット変動量との関係を示すグラフである。
【図５】ドット面積変動と粒状度との関係を示すグラフである。
【図６】ドット径／ドットピッチとライン幅との関係を示すグラフである。
【図７】感光層におけるキャリアの再結合の有無による電界強度分布の変動を示すグラフである。
【図８】平均露光エネルギー量とドット変動量との関係を示すグラフである。
【図９】トナー平均粒子径を振った場合のビームスポット径／ドットピッチとドット変動量との関係を示すグラフである。
【図１０】ビームスポット径／ドットピッチを所定値に固定した場合の、トナー平均粒子径とドット変動量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  画像形成装置、  ２  露光部、
２１ａ〜２１ｄ  感光体ドラム、  ２２ａ〜２２ｄ  帯電部、
２３ａ〜２３ｄ  現像部、  ２４ａ〜２４ｄ  第１転写部、
２５ａ〜２５ｄ  クリーニング部、  ２６ａ〜２６ｄ  トナーホッパ、
２７  中間転写ベルト（中間転写部）、  ２８  第２転写部、
２９  中間転写ベルトクリーニング部、  ３０  搬送ベルト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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