(57)【要約】【課題】  ハイライトから中濃度画像におけるドット均一性の改善する画像形成装置を提供する。【解決手段】  トナーとキャリアからなる二成分現像方式を、現像ニップ内で感光体上の潜像１ドットを磁気ブラシが通過する間に、感光体２００にトナーを移動させる電界と感光体２００からトナーを引き剥がす電界の両方が、同じ回数かかる用いるカラー画像記録装置２を備える画像形成装置とする。【選択図】      図１
2005091956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアからなる二成分現像方式を用いる画像形成装置において、
現像ニップ内で感光体上の潜像１ドットを磁気ブラシが通過する間に、感光体にトナーを移動させる電界と感光体からトナーを引き剥がす電界の両方が、同じ回数かかる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
現像スリーブと感光体との回転相対速度差ｖｋと現像時にかける交番電界の周期ｆと感光体上の潜像１ドットの直径ｄとの間に、
周期ｆが（ｖｋ／ｄ）の整数倍と等価である関係を満たす
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
現像時にかける電圧は直流電圧Ｖに交番電界を重畳したものであり、交番電界のうちでトナーを現像スリーブから感光体潜像部側へ移動させる電界をかける時間をＴ１、電圧をＶ１とし、トナーを感光体から現像スリーブ側へ移動させる電界をかける時間をＴ２、電圧をＶ２としたときに、
０．３≦ Ｔ１／（Ｔ１+Ｔ２）≦ ０．４、かつ、｜Ｖ１−Ｖ｜×Ｔ１＝｜Ｖ２−Ｖ｜×Ｔ２
の関係を満たす
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１から３記載の画像形成装置において、
ディザ法を用いた面積階調による中間調濃度制御で、画像濃度を濃くする際に隣り合うドットよりも離れた位置にあるドットを優先的に選択する
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスによる画像形成に用いられる静電潜像現像用トナーに関するものであり、また、このトナーを用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法において、潜像担持体上に形成される静電潜像は、トナーにより現像され、その後、転写紙上に転写され定着される。この場合における現像方法としては、現在、現像剤としてトナーと磁性キャリアとからなる二成分系現像剤を用いる二成分系現像方式や、キャリアを用いない一成分系現像剤を用いる一成分系現像方式等が知られているが、より高画質や高速が求められる場合には、二成分系現像方式が好適に用いられている。そして、二成分系現像方式では、トナーと磁性キャリアとからなる二成分系現像剤が、現像剤担持体上で現像磁気ブラシと呼ばれる穂立ちを形成するが、この現像磁気ブラシが、現像工程において潜像担持体に接触する、所謂、接触現像と、接触しないまま現像が行なわれる、所謂、非接触現像が知られている。通常、高画質や高濃度が求められる場合には、前者の接触現像が用いられることが多い。
【０００３】
また、現像時に使用される電界としては、直流電圧と交番電界の２つの方法があるが、近年高画質化が求められる場合には、直流電圧に交番電界を重畳した電圧を使用することが多い。現像時の電界に交番電界を使用する効果としては、現像ニップ内においてトナーが感光体と現像スリーブの間で振動することで、感光体上の潜像にトナーが移動しやすくなると考えられている。そのため、トナーに振動を与える交番電界の周波数の値が重要になってきており、近年、この周波数は高周波数の領域になってきている。
しかしながら、この周波数をどのように設定すれば高画質化が得られるかについては、未だ定まった知見がない。特許文献１等ではこの周波数を高周波にすることでドット均一性（ガサツキ）を向上させる画像形成装置が開示されている。しかし、交番電界の周波数を高周波数にすることで、潜像にトナーは移動しやすくなるのだが、ただ高周波にするだけではやはり各ドット間でトナーの付着量に差が生じ、結果として作像後の画像には、濃度ムラが発生してしまう。
この現象は、トナーの付着量に関係しているため、１ドットあたりのトナーの付着量が少ないハイライト画像もしくは中濃度画像といった画像で顕著に発生しやすい。また、潜像のドットの径が小さくなると付着量も減るため、近年の１２００ｄｐｉの高解像度画像や今後さらに解像度が上がるときにはより顕著に発生してくるという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２７１１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、ハイライトから中濃度画像におけるドット均一性の改善する画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置は、トナーとキャリアからなる二成分現像方式を用いる画像形成装置において、現像ニップ内で感光体上の潜像１ドットを磁気ブラシが通過する間に、感光体にトナーを移動させる電界と感光体からトナーを引き剥がす電界の両方が、同じ回数かかることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、現像スリーブと感光体との回転相対速度差ｖｋと現像時にかける交番電界の周期ｆと感光体上の潜像１ドットの直径ｄとの間に、周期ｆが（ｖｋ／ｄ）の整数倍と等価である関係を満たすことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、現像時にかける電圧は直流電圧Ｖに交番電界を重畳したものであり、交番電界のうちでトナーを現像スリーブから感光体潜像部側へ移動させる電界をかける時間をＴ１、電圧をＶ１とし、トナーを感光体から現像スリーブ側へ移動させる電界をかける時間をＴ２、電圧をＶ２としたときに、０．３≦ Ｔ１／（Ｔ１+Ｔ２）≦ ０．４、かつ、｜Ｖ１−Ｖ｜×Ｔ１＝｜Ｖ２−Ｖ｜×Ｔ２  の関係を満たすことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、ディザ法を用いた面積階調による中間調濃度制御で、画像濃度を濃くする際に隣り合うドットよりも離れた位置にあるドットを優先的に選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、上記解決するための手段によって、ミクロな粒状性を向上させると共に、よりマクロなザラツキ感を向上させる画像形成装置の実現が可能となった。
また、本発明に示したドットを均一に再現するシステムでは、地汚れや付着量が多すぎることがなくなるため、トナーの消費量が低減するとともにトナー飛散も低減するという環境面での改善効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
以下、本発明を画像形成装置である電子写真式カラー複写機（以下、カラー複写機という）に適用した実施の形態について説明する。まず、図１を用いて、本実施の形態に係るカラー複写機の概略構成及び動作について説明する。図１は、本発明の画像形成装置の構成を示す図である。このカラー複写機は、カラー画像読取装置（以下、カラースキャナという）１、カラー画像記録装置（以下、カラープリンタという）２、給紙バンク３等で構成されている。
上記カラースキャナ１は、コンタクトガラス１２１上の原稿４の画像を照明ランプ１２２、ミラー群１２３ａ，ｂ，ｃ、及びレンズ１２４を介してカラーセンサ１２５に結像して、原稿４のカラー画像情報を、例えばＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ（以下、それぞれＲ，Ｇ，Ｂという）の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。ここで、カラーセンサ１２５は、本例ではＲ，Ｇ，Ｂの色分解手段とＣＣＤのような光電変換素子で構成され、原稿４の画像を色分解した３色のカラー画像を同時に読み取っている。そして、このカラースキャナ１で得たＲ，Ｇ，Ｂの色分解画像信号強度レベルをもとにして、図示しない画像処理部で色変換処理を行い、Ｂｌａｃｋ（以下、Ｂｋという），Ｃｙａｎ（以下、Ｃという），Ｍａｇｅｎｔａ（以下、Ｍという），Ｙｅｌｌｏｗ（以下、Ｙという）のカラー画像データを得る。
【０００９】
上記Ｂｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙのカラー画像データを得るためのカラースキャナ１の動作は次のとおりである。後述のカラープリンタ２の動作とタイミングを取ったスキャナスタ−ト信号を受けて、照明ランプ１２２及びミラー群１２３ａ，ｂ，ｃ等からなる光学系が矢印左方向へ原稿４を走査し、１回の走査毎に１色のカラー画像データを得る。この動作を合計４回繰り返すことによって、順次４色のカラー画像データを得る。そして、その都度カラープリンタ２で順次顕像化しつつ、これを重ねあわせて最終的な４色フルカラー画像を形成する。
上記カラープリンタ２は、像担持体としての感光体ドラム２００、書き込み光学ユニット２２０、リボルバ現像ユニット２３０、中間転写ユニット５００、２次転写ユニット６００、定着装置２７０等で構成されている。
上記感光体ドラム２００は矢印の反時計方向に回転し、その周りには、感光体クリ−ニング装置２０１、除電ランプ２０２、帯電器２０３、電位センサ２０４、リボルバ現像ユニット２３０の選択された現像器、現像濃度パタ−ン検知器２０５、中間転写ユニット５００、２次転写ユニット６００などが配置されている。
また、上記書き込み光学ユニット２２０は、カラースキャナ１からのカラー画像データを光信号に変換して、原稿４の画像に対応した光書き込みを行い、感光体ドラム２００に静電潜像を形成する。この書き込み光学ユニット２２０は、光源としての半導体レーザー２２１、図示しないレーザー発光駆動制御部、ポリゴンミラー２２２とその回転用モ−タ２２３、ｆ／θレンズ２２４、反射ミラー２２５などで構成されている。
【００１０】
また、上記リボルバ現像ユニット２３０は、Ｂｋ現像器２３１Ｋ、Ｃ現像器２３１Ｃ、Ｍ現像器２３１Ｍ、Ｙ現像器２３１Ｙと、各現像器を矢印の反時計方向に回転させる後述のリボルバ回転駆動部などで構成されている。各現像器は、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光体ドラム２００の表面に接触させて回転する現像スリ−ブと、現像剤を汲み上げて撹拌するために回転する現像剤パドルなどで構成されている。各現像器２３１内のトナーはフェライトキャリアとの撹拌によって負極性に帯電され、また、各現像スリ−ブには図示しない現像バイアス電源によって負の直流電圧Ｖｄcに交番電圧Ｖａｃが重畳された現像バイアスが印加され、現像スリ−ブが感光体ドラム２００の金属基体層に対して所定電位にバイアスされている。複写機本体の待機状態では、リボルバ現像ユニット２３０はＢｋ現像器２３１Ｋが現像位置の４５度手前にセットされており、コピ−動作が開始されると、カラースキャナ１で所定のタイミングからＢｋカラー画像データの読み取りが開始し、このカラー画像データに基づきレーザー光による光書き込み、静電潜像形成が始まる（以下、Ｂｋ画像データによる静電潜像をＢｋ潜像という。Ｃ，Ｍ，Ｙについても同様）。このＢｋ静電潜像の先端部から現像可能とすべくＢｋ現像位置に静電潜像先端部が到達する前に、 Ｂｋ現像器２３１Ｋを現像位置に移動し、Ｂｋ現像スリ−ブを回転開始して、Ｂｋ静電潜像をＢｋトナーで現像する。そして、以後Ｂｋ静電潜像領域の現像動作を続けるが、静電潜像後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で、速やかに次の色の現像器が現像位置にくるまで、リボルバ現像ユニット２３０が回転する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像先端部が到達する前に完了させる。
【００１１】
中間転写ユニット５００は、後述する複数のローラに張架された中間転写体である中間転写ベルト５０１などで構成されている。この中間転写ベルト５０１の周りには、２次転写ユニット６００の転写材担持体である２次転写ベルト６０１、２次転写電荷付与手段である２次転写バイアスローラ６０５、中間転写体クリーニング手段であるベルトクリーニングブレード５０４、潤滑剤塗布手段である潤滑剤塗布ブラシ５０５などが対向するように配設されている。
また、位置検知用マークが中間転写ベルト５０１の外周面あるいは内周面に設けられる。但し、中間転写ベルト５０１の外周面側については位置検知用マークがベルトクリーニング装置５０４の通過域を避けて設ける工夫が必要であって配置上の困難さを伴うことがあるので、その場合には位置検知用マークを中間転写ベルト５０１の内周面側に設ける。マーク検知用センサとしての光学センサ５１４は、中間転写ベルト５０１が架け渡されているバイアスローラ５０７と駆動ローラ５０８との間の位置に設けられる。
【００１２】
この中間転写ベルト５０１は、１次転写電荷付与手段である１次転写バイアスローラ５０７、ベルト駆動ローラ５０８、ベルトテンションローラ５０９、２次転写対向ローラ５１０，クリーニング対向ローラ５１１、及びアースローラ５１２に張架されている。各ローラは導電性材料で形成され、１次転写バイアスローラ５０７以外の各ローラは接地されている。１次転写バイアスローラ５０７には、定電流または定電圧制御された１次転写電源８０１により、トナー像の重ね合わせ数に応じて所定の大きさの電流又は電圧に制御された転写バイアスが印可されている。また、中間転写ベルト５０１は、図示しない駆動モータによって矢印方向に回転駆動されるベルト駆動ローラ５０８により、矢印方向に駆動される。
また、この中間転写ベルト５０１は、半導体、または絶縁体で、単層または多層構造となっている。
感光体ドラム２００上のトナー像を中間転写ベルト５０１に転写する転写部（以下「１次転写部」という）では、１次転写バイアスローラ５０７及びアースローラ５１２で中間転写ベルト５０１を感光体ドラム２００側に押し当てるように張架することにより、感光体ドラム１００と中間転写ベルト５０１との間に所定幅のニップ部を形成している。また、このニップ部の中間転写ベルト５０１の内周面には、１次転写部除電手段として接地したベルト除電ブラシ５１３を当接させている。
【００１３】
また、図１に示すように、１次転写部のニップの幅Ｗｎ及びこのニップ部のベルト移動方向（矢印方向）下流端からベルト除電ブラシ５１３の当接位置までの距離Ｌは、所定の転写条件が得られるように設定する。
潤滑剤塗布ブラシ５０５は、板状に形成された潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛５０６を研磨し、この研磨された微粒子を中間転写ベルト５０１に塗布するものである。この潤滑剤塗布ブラシ５０５も、中間転写ベルト５０１に対して隣接可能に構成され、所定のタイミングで中間転写ベルト５０１に接触するように制御される。
２次転写ユニット６００は、３つの支持ローラ６０２、６０３、６０４に張架された２次転写ベルト６０１などで構成され、中間転写ベルト５０１の支持ローラ６０２と６０３間の張架部が２次転写対向ローラ５１０に対して圧接可能になっている。３つの支持ローラ６０２，６０３，６０４の一つは、図示しない駆動手段によって回転駆動される駆動ローラであり、その駆動ローラにより２次転写ベルト６０１が図中に矢印で示す方向に駆動される。２次転写バイアスローラ６０５は、２次転写手段であり、２次転写対向ローラ５１０との間に中間転写ベルト５０１と２次転写ベルト６０１を挟持するように配設され、定電流制御される２次転写電源８０２によって所定電流の転写バイアスが印加されている。また、上記２次転写ベルト６０１及び２次転写バイアスローラ６０５が、２次転写対向ローラ５１０に対して圧接する位置と離間する位置とを取り得るように、支持ローラ６０２及び２次転写バイアスローラ６０５を矢印方向に駆動する図示しない離接機構が設けられている。その離間位置にある２次転写ベルト６０１及び支持ローラ６０２を、図１に２点鎖線で示している。
【００１４】
６５０はレジストローラ対であり、２次転写バイアスローラ６０５と２次転写対向ローラ５１０とに挟持された中間転写ベルト５０１と２次転写ベルト６０１の間に、所定のタイミングで転写材である転写紙Ｐを送り込む。２次転写ベルト６０１の定着ローラ対７０１側の支持ローラ６０３に張架されている部分には、転写材除電手段である転写紙除電チャージャ６０６と、転写材担持体除電手段であるベルト除電チャージャ６０７とが対向している。また、２次転写ベルト６０１の図中下側の支持ローラ６０４に張架されている部分には、転写材担持体クリーニング手段であるクリーニングブレード６０８が当接している。転写紙除電チャージャ６０６は、転写紙に保持されている電荷を除電することにより、転写紙自体のこしの強さで転写紙を２次転写ベルト６０１から良好に分離できるようにするものである。ベルト除電チャージャ６０７は、２次転写ベルト６０１上に残留する電荷を除電するものである。また、上記クリーニングブレード６０８は、２次転写ベルト６０１の表面に付着した付着物を除去してクリーニングするものである。
【００１５】
このように構成したカラー複写機において、画像形成サイクルが開始されると、感光体ドラム２００は、図示しない感光体駆動モータによって矢印で示す半時計方向に回転され、中間転写ベルト５０１は図示しない転写ベルト駆動モータによってベルト駆動ローラ５０８を回転させることによって矢印で示す時計回りに感光体ドラム２００と同じ線速度で回転される。
中間転写ベルト５０１の裏側にはマークＭＣが設けられている。このマークＭＣは中間転写ベルト５０１とともに移動し、マークＭＣが通過する所定の通過領域には光学センサ５１４が不動部材に取り付けられている。
この光学センサ５１４は反射型フォトセンサや透過型フォトセンサが用いられる。光学センサ５１４として反射型フォトセンサを用いた場合には中間転写ベルト５０１に反射性のテープなどの部材を貼り、反射型フォトセンサにて中間転写ベルト５０１上の反射性の低い表面からマークＭＣに変わる所、あるいはマークＭＣから中間転写ベルト５０１上の反射性の低い表面に変わる所を読めばよい。
中間転写ベルト５０１の回転に伴ってＢｋトナー像形成、Ｃトナー像形成、Ｍトナー像形成、Ｙトナー像形成が１次転写バイアスローラ５０７に印可される電圧による転写バイアスにより１次転写が行われ、最終的にＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順に中間転写ベルト５０１上に重ねてトナー像が形成される。
【００１６】
例えば、Ｂｋトナー像形成は次のように行われる。帯電チャージャ２０３は、コロナ放電によって感光体ドラム２００の表面を負電荷で所定電位に一様に帯電する。光学センサ５１４によるマークＭＣの検知がなされてから一定時間後に次のようなＢＫの画像データによる光書き込みが行われる。そして、図示しない書き込み光学ユニットにより、ＲＧＢメモリに格納された画像データから変換されたカラー画像信号に基づいて、Ｂｋデータのレーザ光によるラスタ露光を行う。このラスタ像が露光されたとき、当初一様帯電された感光体ドラム１００の表面の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、Ｂｋ静電潜像が形成される。
このＢｋ静電潜像に、Ｂｋ現像機２３１ＫのＢｋ現像ローラ上の負帯電されたＢｋトナーが接触することにより、感光体ドラム２００の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い部分つまり露光された部分にはトナーが吸着し、静電潜像と相似なＢｋトナー像が形成される。この感光体ドラム２００上に形成されたＢｋトナー像は、感光体ドラム２００と接触状態で等速駆動している中間転写ベルト５０１の表面に転写される。以下、感光体ドラム２００から中間転写ベルト５０１へのトナー像の転写を「ベルト転写」という。
上記ベルト転写後の感光体ドラム２００の表面に残留している若干の未転写残留トナーは、感光体ドラム２００の再使用に備えて、感光体クリーニング装置２０１で清掃される。
【００１７】
感光体ドラム２００側ではＢｋ画像形成工程の次にＣ画像形成工程に進み、所定のタイミングでカラースキャナによるＣ画像データの読み取りが始まり、そのＣ画像データによるレーザ光書き込みによって、感光体ドラム２００の表面にＣ静電潜像を形成する。そして、先のＢｋ静電潜像の後端部が通過した後で、且つＣ静電潜像の先端部が到達する前にリボルバ現像ユニット４００の回転動作が行われ、Ｃ現像機２３１Ｃが現像位置にセットされ、Ｃ静電潜像がＣトナーで現像される。
以後、Ｃ静電潜像領域の現像を続けるが、Ｃ静電潜像の後端部が通過した時点で、先のＢｋ現像機２３１Ｋの場合と同様にリボルバ現像ユニットの回転動作を行い、次のＭ現像機２３１Ｍを現像位置に移動させる。これもやはり次のＭ静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。
なお、Ｍ及びＹの画像形成工程については、それぞれのカラー画像データ読み取り、静電潜像形成、現像の動作が上述のＢｋ、Ｃの工程と同様であるので説明は省略する。
中間転写ベルト５０１上には、感光体ドラム２００上に順次形成されるＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナー像が、同一面に順次位置合わせされて転写される。それにより、中間転写ベルト５０１上には最大で４色が重ね合わされたトナー像が形成される。
【００１８】
上記画像形成動作が開始される時期に、転写紙Ｐは図示しない転写紙カセット又は手差しトレイなどの給紙部から給送され、レジストローラ対６５０のニップで待機している。２次転写対向ローラ５１０及び２次転写バイアスローラによりニップが形成された２次転写部に中間転写ベルト５０１上のトナー像の先端がさしかかるときに、ちょうど転写紙Ｐの先端がこのトナー像の先端に一致するようにレジストローラ対２０９が駆動され、転写紙Ｐとトナー像とのレジスト合わせが行われる。
そして、転写紙Ｐが中間転写ベルト５０１上のトナー像と重ねられて２次転写部を通過する。このとき、２次転写電源８０２によって２次転写バイアスローラ６０５に印可される電圧による転写バイアスにより、中間転写ベルト５０１上の４色重ねトナー像が転写紙上に一括転写される。
そして、２次転写ベルト６０１の移動方向における２次転写部の下流側に配置した転写紙除電チャージャ６０６との対向部を通過するとき、転写紙Ｐは除電され、２次転写ベルト６０１から剥離して定着上ローラ２７１、定着下ローラ２７２に向けて送られる。
この定着上ローラ２７１と定着下ローラ２７２のニップ部でトナー像が溶融定着され、図示しない排出ローラ対で装置本体外に送り出され、図示しないコピートレイに表向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。
【００１９】
一方、上記ベルト転写後の感光体ドラム２００の表面は、感光体クリーニング装置３００でクリーニングされ、図示しない除電ランプで均一に除電される。
また、転写紙Ｐにトナー像を転写した後の中間転写ベルト５０１の表面に残留したトナーは、図示しない離接機構によって中間転写ベルト５０１に押圧されるベルトクリーニングブレード５０４によってクリーニングされる。
ここで、リピートコピーの時は、カラースキャナの動作及び感光体ドラム２００への画像形成は、１枚目の４色目（Ｙ）の画像形成工程に引き続き、所定のタイミングで２枚目の１色目（Ｂｋ）の画像形成工程に進む。また、中間転写ベルト５０１の方は、１枚目の４色重ねトナー像の転写紙への一括転写工程に引き続き、表面の上記ベルトクリーニングブレード５０４でクリーニングされた領域に、２枚目のＢｋトナー像がベルト転写されるようにする。その後は、１枚目と同様動作になる。
以上は、４色フルカラーコピーを得るコピーモードであったが、３色コピーモード、２色コピーモードの場合は、指定された色と回数の分について、上記同様の動作を行うことになる。また、単色コピーモードの場合は、所定枚数が終了するまでの間、リボルバ現像ユニット４００の所定色の現像機のみを現像動作状態にして、ベルトクリーニングブレード５０４を中間転写ベルト５０１に押圧させた状態のままの位置にしてコピー動作を行う。
【実施例１】
【００２０】
本発明では、この画像形成における交番電界の周波数を設定する際に以下のような新規の現像理論を構築した。前述のように現像時の交番電界により、現像ニップ領域のトナーは感光体と現像スリーブの間を振動しながら潜像に付着する。振動している間は、当然トナーには感光体に移動させる電界と現像スリーブに引き戻す電界のどちらかが働いているが、感光体上のあるドットには感光体に移動させる電界、また別のドットには現像スリーブに引き戻す電界とドットごとに電界の効果が異なる場合、それぞれトナーの付着するドットと付着しないドットが発生してしまい、ドット均一性が悪くなる。これを改善するには交番電界の周波数を高くすることで、各ドットに感光体に付着させる電界と引きはがず電界の両方の電界がかかるようにすればよい。ただし、ただ単に高い周波数の電界をかければよいというわけでなく、この２つの電界のかかる時間が１ドットあたりに同じ回数であることが必要になってくる。この関係がくずれると、周波数が高くてもまた各ドットでのトナーの付着量の均一性が悪くなり、画像上にムラが発生する。
【００２１】
これに対して１ドットにトナーを付着させる電界と引き剥がす電界のかかる回数は同じ場合には、各ドットのドット均一性は向上する。ここでトナーが感光体上の１ドットを通過する時間について考えてみる。現像スリーブの回転速度と感光体の回転速度が異なる場合、現像磁気ブラシはその相対速度の速さで感光体上を通過していく。当然磁気ブラシ中のトナーも現像ニップ領域を同じ速さで移動し、その間に感光体に付着することになる。現像スリーブの回転速度をｖｓ［ｍｍ／ｓｅｃ］、感光体の回転速度をｖｐ［ｍｍ／ｓｅｃ］、感光体上の潜像１ドットの直径をｄ［ｍｍ］としたとき、磁気ブラシ中のトナーが感光体上の１ドットあたりを通過する時間は、ｄ／｜ｖｓ−ｖｐ｜［ｓｅｃ］で表される。
以上から、１ドットに感光体に付着させる電界とひきはがす電界の両方をかけるには、交番電界の周波数を、トナーが感光体上の１ドットあたりを通過する時間の逆数：｜ｖｓ−ｖｐ｜／ｄ［１／ｓｅｃ］より大きくすればよい。ここで、ｖｋ［ｍｍ／ｓｅｃ］=｜ｖｓ−ｖｐ｜とする。
【００２２】
また、トナーを付着させる電界と引き剥がす電界のかかる回数を同じにするために、本発明では、交番電界の周波数をｖｋ／ｄの整数倍に設定し、ドット均一性を向上させた。すなわち、どんな現像システムにおいても最適な交番電界の周波数を容易に設定することができ、そのシステムにおける最高画質の実現が可能となった。
以下に実際に実験で検証した内容を示す。
トナー（Ｂｋ）
平均体積粒径：６．８±０．５［μｍ］
材質：ポリオール樹脂
キャリア
平均体積粒径：３５［μｍ］
材質：球形フェライト（芯材）
ＣＡ：−１８．５±１．５［μＣ／ｇ］
体積固有抵抗：８．５±０．５［Ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］
使用現像剤
現像剤重量：７００ｇ
トナー濃度：７％
ドクターブレード  構成：非磁性板金＋磁性板金溶接、
非磁性板：ＳＵＳ４３０−Ｎｏ．２Ｂ
磁性板：ＳＵＳ３０４−Ｎｏ．２Ｂ  
スリーブ上現像剤量：０．０５［ｇ／ｃｍ２］
感光体回転速度：２４５［ｍｍ／ｓｅｃ］
【００２３】
今回の評価にあたり、上記の画像形成装置において、感光体上にドットを形成する書き込み光学系を変え、２種類の大きさのドット径で評価した。それぞれのドット径の解像度は６００ｄｐｉと１２００ｄｐｉに相当する。以上の書き込み光学系を用意した上で現像スリーブの回転速度と現像交番電界の周波数ｆ［ｋＨｚ］の条件を振り、その条件で実際に紙に作像された画像の粒状性（ドット均一性）を評価した。    
今回まず最初に従来行ってきたように周波数を適当に変化させてその時のドット均一性を評価したあと、本発明で提案した現像システムのおける最適な周波数でもう一度評価を行った。また、図２は、本発明の画像形成装置で用いる交番電界を模式的に示した図である。交番電界の波形は図２に示すような矩形波のものを使用した。評価結果を表１・２及び図３・４に示す。
表１・２及び図３・４において、粒状度の値は小さいほどドット均一性が優れていることを意味する。
【００２４】
【表１】
2005091956.tif 000003
【００２５】
【表２】
2005091956.tif 000004
この結果、本発明で提案した現像システムに対する交番電界の周波数ではドット均一性が非常に優れていることが確認できた。
【実施例２】
【００２６】
次に交番電界の波形を変化させ、その時の粒状性を評価した。
図２にある直流電圧に交番電界を重畳した現像電界において、感光体上の画像部電位のあり、トナーはマイナスに帯電していることから、交番電界中では、Ｖ１の電界がかかると現像スリーブから感光体上の潜像へトナーが移動し、Ｖ２の電界がかかるとトナーは感光体から現像スリーブへ移動する。今回、Ｖ１とＶ２のかかる時間Ｔ１及びＴ２の比率を変えて評価したが、電界をかけた時の電荷の移動ということを考えると、直流電圧Ｖに対して｜Ｖ１−Ｖ｜×Ｔ１＝｜Ｖ２−Ｖ｜×Ｔ２となるように、各電界の積分値は一定としたほうが良い。
Ｄｕｔｙ＝Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）×１００［％］とし、このＤｕｔｙ［％］の値を変化させると現像能力が変わる。Ｄｕｔｙの値を小さくすると現像能力が向上するため、ドットの再現性も向上するのだが、現像能力を上げすぎると、中間調画像でも付着量が多すぎてしまい、画像自体の階調性が悪くなる。
【００２７】
本発明では、実施例１で設定した周波数にこのＤｕｔｙの効果も加えることで、ドット均一性をさらに向上させ、また階調性も安定した領域を設定した。
これについての実験結果を表３に示す。本実験では、実施例１にある以下の条件でＤｕｔｙを変化させた。
解像度：６００［ｄｐｉ］
周波数：１０［ｋＨｚ］
Ｖｋ:２１３［ｍｍ／ｓｅｃ］
【００２８】
【表３】
2005091956.tif 000005
この結果から、Ｄｕｔｙの値を３０％〜４０％にすることで、階調性を保ちながら粒状性を向上することを確認できた。
【実施例３】
【００２９】
実験例１においてミクロ的なドット均一性が向上したが、ここではその特性をいかして数ドット単位の画質の向上を可能とした。一般に電子写真における中間調若しくは中間色の再現のためにディザによる疑似階調表現がよく用いられている。この方法は１個の中間調の値を表すために、ｔ×ｔ個のしきい値のマトリクスを与え、その値より大きければ黒（または１）、その値より小さければ白（または０）で現すものである。例としてｔ＝４のときの、ドットパターンと階調の関係について、に示す。図５において、全階調数ｔは行に含まれる黒画素の数と、列に含まれる黒画素数との積と、行・列とも白画素で現される場合の１との和、即ちｎ＝ｔ×ｔ＋１で与えられる。
このディザパターンを構成において、階調が一つあがると、元々黒のドットから最近接のドットを次に黒にしていくことがよく用いられる。これは、１ドット自体のドット均一性が良くない場合に、近接のドットも黒にすることで擬似的に１ドットを大きくし、それによりドットの再現性を向上するのが主な目的である。  ところが、各ドットのドット均一性が優れている場合は、かえって１ドットずつを離したほうが明らかに画質は向上する。本発明では、上述の現像システムによりミクロな１ドット自体のドット均一性を向上し、それに加えてディザの成長時に次のドットを離れた位置に設定することで、よりマクロな画質の向上を可能とするものである。図５は、通常使用されるドット集中型のディザ、図６は、本発明で用いる離散型ディザである。
【００３０】
ドット均一性がよいときと悪い時でディザを変えて、画像のザラザラ感を“ザラツキ”として評価した結果が表４である。
【表４】
2005091956.tif 000006
この結果、ドット均一性が良いとき、離散型のディザを使用することで、ザラツキが最も良くなることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の画像形成装置で用いる交番電界を模式的に示した図である。
【図３】６００ｄｐｉの粒状性の評価結果である。
【図４】１２００ｄｐｉの粒状性の評価結果である。
【図５】通常使用されるドット集中型のディザである。
【図６】本発明で用いる離散型ディザである。
【符号の説明】
【００３２】
１  カラー画像読取装置（カラースキャナー）
２  カラー画像記録装置（カラープリンタ）
２００  感光体ドラム
２２０  書き込み後学ユニット
２３０  リボルバ現像ユニット
２３１  現像器
２７０  定着ユニット
５００  中間転写ユニット
６００  ２次転写ユニット
３  給紙バンク
【図１】
2005091956.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005091956.tif 000010
【図５】
2005091956.tif 000011
【図６】
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