(57)【要約】【課題】単純な装置構成で高解像度の画像を形成することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像情報に基づいた静電潜像を形成する作像手段を画素ごとに高圧を発生することのできる帯電チップをマトリクス状に配置した平面帯電デバイスで構成し、該平面帯電デバイスでは１ラインごとに２分の１画素分ずらして帯電チップを配置する。【選択図】      図４
2005028762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に基づいた静電潜像を形成する作像手段と、
作像された該静電潜像を保持する像担持体と、
該静電潜像を現像する現像手段と、
現像されたトナー像を転写する転写手段と、
転写された画像を定着する定着手段とを備え、
前記作像手段は、画素ごとに高圧を発生することのできる帯電チップをマトリクス状に配置した平面帯電デバイスで構成し、該平面帯電デバイスでは１ラインごとに２分の１画素分ずらして該帯電チップが配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
正電荷及び負電荷の高電圧を前記平面帯電デバイスの画素毎に印加するための高圧発生手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記高圧発生手段により発生される高電圧の電圧値を変更する変更手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体の移動速度を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記作像手段は、２つの前記平面帯電デバイスで構成し、一方の前記平面帯電デバイスは、他方の前記平面帯電デバイスに対して、主走査方向及び副走査方向に２分の１画素だけずらして配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記平面帯電デバイスの大きさが画像を転写する用紙よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記平面帯電デバイスの大きさが画像を転写する用紙よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つ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】
本発明は帯電、露光、及び現像を繰り返して画像を形成するレーザープリンタやデジタル複写機等に適用される画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感光体の感光面を一様に帯電する帯電装置、該帯電装置により帯電された感光面に記録情報に応じた静電潜像を形成する潜像形成装置、その静電潜像を現像する現像装置、及び現像された潜像を記録紙に転写する転写装置を備えている画像形成装置は従来から知られている（例えば、特許文献１）。この画像形成装置は、感光体の感光面を移動させながら、逐次画像形成処理を行っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１５３９３１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の画像形成装置では、レーザ等の露光手段を用いて感光体の表面に記録情報に応じた静電潜像を形成する際に、感光ドラムの感度ムラのばらつきによる画像のムラや、レーザ光学系のレーザ出力のばらつきによる画像のムラ等の様々な不安定要因が存在するため、これらの不安定要因を補正するための補正手段が必要であった。
【０００５】
上記のような感光体を用いて画像形成をする方法の他に、スタイラス方式という針状の帯電針を一列並べて、画像信号に従って用紙又は絶縁部材を直接帯電することで画像を形成するという画像形成方法がある。しかし、この画像形成方法では、帯電部が針状であるので、画像に尾引きが発生することがあり、また高解像度の画像出力を実現するためには解像度に応じた細い針状の帯電部を一列に並べるという作業が必要となるため、高解像度化に限界があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解消するためになされたものであり、単純な装置構成で高解像度の画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の画像形成装置は、画像情報に基づいた静電潜像を形成する作像手段と、作像された該静電潜像を保持する像担持体と、該静電潜像を現像する現像手段と、現像されたトナー像を転写する転写手段と、転写された画像を定着する定着手段とを備え、前記作像手段は、画素ごとに高圧を発生することのできる帯電チップをマトリクス状に配置した平面帯電デバイスで構成し、該平面帯電デバイスでは１ラインごとに２分の１画素分ずらして該帯電チップが配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、正電荷及び負電荷の高電圧を前記平面帯電デバイスの画素毎に印加するための高圧発生手段を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の画像形成装置は、請求項１又は２記載の画像形成装置において、前記高圧発生手段により発生される高電圧の電圧値を変更する変更手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の画像形成装置は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記像担持体の移動速度を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の画像形成装置は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記作像手段は、２つの前記平面帯電デバイスで構成し、一方の前記平面帯電デバイスは、他方の前記平面帯電デバイスに対して、主走査方向及び副走査方向に２分の１画素だけずらして配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の画像形成装置は、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記平面帯電デバイスの大きさが画像を転写する用紙よりも小さいことを特徴とする。
【００１３】
請求項７の画像形成装置は、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記平面帯電デバイスの大きさが画像を転写する用紙よりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００１６】
同図に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置は、主として、原稿を図示しない原稿台（プラテンガラス）まで搬送するＡＤＦ（自動原稿送り装置）１と、図示しない原稿照明ランプや走査ミラー等で構成される原稿読み取り部２と、原稿の画像を用紙上に形成し、画像の形成された用紙を装置外に出力するプリンタ部３とを備えている。
【００１７】
プリンタ部３は、像担持体となる帯電ベルト４と、平面帯電デバイス（作像手段）５と、現像部（現像手段）６と、転写部（転写手段）７と、紙搬送ベルト８と、用紙積載部９と、クリーニング部１０と、除電部１１と、定着部（定着手段）１２とを備えている。
【００１８】
以上のように構成された画像形成装置の動作について説明する。
【００１９】
まず、図示しない原稿読み取り部２のＣＣＤが、ＡＤＦ１又は図示しない原稿台に置かれた原稿画像を図示しない原稿露光用照明を移動する又は原稿を移動することにより読み取り、読み取られた原稿の画像データはプリンタ部３に送られる。プリンタ部３を制御するコントローラ（図示せず）は、受け取った画像データをもとに演算を行い、該演算された画像データに基づいて平面帯電デバイス５を駆動する。平面帯電デバイス５は送られた画像データに従って画素毎に高圧を発生することで絶縁体である帯電ベルト４上に潜像画像を形成する。この場合、平面帯電デバイス５は副走査方向に数ライン分の大きさを持ち、帯電ベルト４を数ライン毎に移動することで原稿一枚分の画像を形成する。帯電ベルト４上に形成された静電潜像は現像器６により現像され、帯電ベルト４上にトナー像が形成される。この形成されたトナー像は、転写部７により用紙積載部９から給紙され紙搬送ベルト８上を移動する用紙上に転写され、トナー像が転写された用紙は定着部１２によりトナー像が定着され、原稿画像の複写が完了する。転写操作が終わった後、クリーニング部９により転写されなかった帯電ベルト４上の残りのトナーが取り除かれ、除電部１１により帯電ベルト４上の電位がリセットされ、前回の静電潜像が消去される。この一連の動作を繰り返すことで画像の複写が行われる。
【００２０】
次に、平面帯電デバイス５を用いた静電潜像の形成方法について説明する。
【００２１】
図２は、帯電ベルト４上に平面帯電デバイス５を用いて静電潜像を形成する様子を模式的に示した図である。同図においては、静電潜像としてアルファベットの「Ａ」の文字が帯電ベルト４上に形成されている。
【００２２】
図３は平面帯電デバイス５の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【００２３】
平面帯電デバイス５の駆動回路は、走査回路１３と、副走査側駆動電圧発生回路１４と、主走査側駆動電圧発生回路１５と、ラインメモリ１６と、シフトレジスタ１７とを備え、平面帯電デバイス５には副走査側駆動電圧発生回路１４及び主走査側駆動電圧発生回路１５が接続されており、副走査側駆動電圧発生回路１４には走査回路１３が接続されている。主走査側駆動電圧発生回路１５にはシフトレジスタ１７を介してラインメモリ１６が接続されている。
【００２４】
以下、平面帯電デバイス５の駆動回路の基本動作を説明する。
【００２５】
まず、平面帯電デバイス５に接続された図示しない制御部では、平面帯電デバイス５上に配置される各帯電チップに高圧を与え静電潜像を作像するために、画像データを演算処理して、平面帯電デバイス５の各画素に与える電圧データを作成する。その作成された電圧データはラインメモリ１６に転送される。シフトレジスタ１７はラインメモリ１６から電圧データを受信し、この受信した電圧データに対応して駆動する。主走査側駆動電圧発生回路１５はシフトレジスタ１７から電圧データに対応するデータを受信し、このデータに基づいて第一画素から最終画素までの帯電チップに対し潜像作成のために必要な高圧を発生する。
【００２６】
主走査側駆動電圧発生回路１５が高圧を発生し、帯電ベルト４の主走査方向の１ライン目の静電潜像が作像されたところで、帯電ベルト４が副走査方向に１ライン分移動し、走査回路１３及び副走査側駆動電圧発生回路１４により静電潜像の作像ラインが次のラインに切り替えられ、上記主走査側の作像が繰り返される。この操作を複数回繰り返すことで原稿一枚分の静電潜像が形成される。尚、主走査側駆動電圧発生回路１５により発生される高圧は正負両極の電圧であり、この高圧の電圧値の変更は図示しない制御部で実行される。
【００２７】
基本動作は上記に述べた通りであるが、以下、このような画像形成装置を用いて解像度を向上させる方法について図４を用いて説明する。
【００２８】
通常、平面帯電デバイス５の帯電チップは、図４（Ａ）に示すような配置構成をとっているが、本実施の形態に係る平面帯電デバイス５の帯電チップは、図４（Ｂ）に示すように１ライン毎に２分の１画素ずつずらして配置されている。これにより、画像の解像度を向上させることができる。このような帯電チップの配置は、該平面帯電デバイス５の作成時に行われる。
【００２９】
図５は、図４（Ｂ）に示す配置で構成された帯電チップを有する平面帯電デバイス５を使用した場合に、各帯電チップに印加される電圧及びその電圧によって作像される静電潜像パターンを模式的に示した図である。
【００３０】
上記駆動回路により平面帯電デバイス５の１ライン目及び２ライン目には、図５（Ａ），（Ｂ）に示すような電圧パターンが画像データに基づいて発生する。
【００３１】
平面帯電デバイス５の１ライン目と２ライン目が２分の１画素ずつずらして配置されているため、帯電ベルト４上に作像される静電潜像は図５（Ｃ）に示すように平面帯電デバイス５の帯電チップの半分の領域毎に電圧を制御することができる。つまり平面帯電デバイス５で形成された画素の倍の解像度で記録することが可能になる。ここでは、主走査方向の高解像度化の方法について説明したが、副走査方向に関しては帯電ベルト４の移動速度を半分にし、平面帯電デバイス５の帯電チップの面積の半分に相当する移動量だけ帯電ベルト４が移動したところで高圧を発生するようにすることで高解像度の画像を取得することが可能である。帯電ベルト４の移動速度の制御は、図示しない制御部により実行される。この制御は、帯電ベルト４を移動させるモータ（図示せず）に流れる電流又は電圧を制御することにより実行される。図５（Ｃ）に記載したように、静電潜像は複数の電位を重ねて得られるので、本画像形成装置では各画素の濃度階調分解能の向上も図ることができる。例えば、ユーザが図示しない操作部において出力画像の濃度を指示した場合には、主走査側駆動電圧発生回路１５により発生される高圧の電圧値は図示しない制御部により変更される。
【００３２】
上述したように、本実施の形態によれば、平面帯電デバイス５を用いて直接潜像画像を帯電ベルト４上に作像する構成をとることで、光学系及び感光ドラム等の光学要因により発生する画像ムラ等の画像形成時の不安定要因の全てを取り除くことが可能となる。その結果、大幅なコストダウン、省スペース化、及びポリゴンモータ等に起因する騒音等の低減を実現することが可能となる。また、平面帯電デバイス５の帯電チップを１ライン毎に２分の１画素ずつずらした構成を取ることで、簡単に高解像度の画像を形成することができ、さらに階調性の向上を実現することができる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、２つの平面帯電デバイス５を帯電ベルト４を挟むように上下に配置した点で上述した第１の実施の形態と異なる。画像形成装置の基本的な構成は、第１の実施の形態と同一であるので、異なる点についてのみ説明する。
【００３４】
図６は、平面帯電デバイス５及び帯電ベルト４の配置構成を示す図である。
【００３５】
同図に示すように、平面帯電デバイス５は帯電ベルト４を挟むように上下に配置されている。特に、図７に示すように、通常のマトリクス状に帯電チップが配置された平面帯電デバイス５の一方が他方の平面帯電デバイス５に対して主副走査方向に２分の１画素ずらして配置されている。
【００３６】
画像データ（階調データ）は、２つの電圧データに分けられて演算される。これは、平面帯電デバイス５が２つあるためである。その演算された２つのデータに基づき、上記第１の実施の形態に記載したような駆動方法により２つの平面帯電デバイス５がそれぞれ駆動され、帯電ベルト４上に平面帯電デバイス５の２倍の解像度を持つ静電潜像が作像される。
【００３７】
このような構成を取ることで、副走査方向の解像度の値を高くするために帯電ベルト４の移動速度を半分にする必要がなくなり、プロダクティビティを向上させることが可能となる。さらに、低解像度で画像出力する場合には、いずれか１方の平面帯電デバイス５のみで静電潜像の記録を行い、高解像度で画像出力する場合には、２つの平面帯電デバイス５を用いて静電潜像の記録を行うことが可能となり、簡単に画像出力の解像度の切替えが可能となる。
【００３８】
上述した第１及び第２の実施の形態では、平面帯電デバイス５の大きさは、印刷する用紙よりも大きくする。例えば、画像出力できる最大サイズがＡ３サイズである場合には、平面帯電デバイス５はそれよりも少し大きいサイズで構成する。このような構成を取ることで、一度に潜像画像を形成することが可能となるので、つなぎ目の補正を行う必要がなくなり、プロダクティビティを格段に向上させることが可能となる。
【００３９】
尚、平面帯電デバイス５の大きさは、印刷する用紙よりも小さくてもよいが、この場合には、一度に潜像画像を形成することが不可能となるので、最終的な画像の出力前に画像データのつなぎ目の補正を行う必要がある。
【００４０】
上述した第１及び第２の実施の形態の画像形成装置において、中間転写ベルト４を用いて、４色分のトナーを重ね合わせることでカラー画像の複写を実現することも可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、画像情報に基づいた静電潜像を形成する作像手段を画素ごとに高圧を発生することのできる帯電チップをマトリクス状に配置した平面帯電デバイスで構成し、該平面帯電デバイスでは１ラインごとに２分の１画素分ずらして帯電チップが配置されているので、単純な装置構成で高解像度の画像を形成することができる。また、レーザ光学系を省くことができるので大幅なコストダウンと省スペース化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】帯電ベルト４上に平面帯電デバイス５を用いて静電潜像を形成する様子を模式的に示した図である。
【図３】平面帯電デバイス５の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図４】（Ａ）は、従来の平面帯電デバイスの帯電チップの配置構成を示す図であり、（Ｂ）は本実施の形態に係る平面帯電デバイス５の帯電チップの配置構成を示す図である。
【図５】図４（Ｂ）に示す配置で構成された帯電チップを有する平面帯電デバイス５を使用した場合に、各帯電チップに印加される電圧及びその電圧によって作像される静電潜像パターンを模式的に示した図であり、（Ａ）は平面帯電デバイス５の１ライン目に印加される電圧値を示し、（Ｂ）は平面帯電デバイス５の２ライン目に印加される電圧値を示し、（Ｃ）は帯電ベルト４上に作像される静電潜像を示す。
【図６】第２の実施の形態に係る画像形成装置の平面帯電デバイス５及び帯電ベルト４の配置構成を示す図である。
【図７】２つの平面帯電デバイス５の配置構成を示す図である。
【符号の説明】
１  ＡＤＦ
２  原稿読み取り部
３  プリンタ部
４  帯電ベルト
５  平面帯電デバイス
６  現像手部
７  転写手部
８  紙搬送ベルト
９  用紙積載部
１３  走査回路
１４  副走査側駆動電圧発生回路
１５  主走査側駆動電圧発生回路
１６  ラインメモリ
１７  シフトレジスタ
【図１】
2005028762.tif 000003
【図２】
2005028762.tif 000004
【図３】
2005028762.tif 000005
【図４】
2005028762.tif 000006
【図５】
2005028762.tif 000007
【図６】
2005028762.tif 000008
【図７】
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