JP2006276853A - 電子写真システム内現像システムにおけるトナーアビューズ抑制方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】リロード欠陥の発生が防止又は抑制されるよう磁気ロールからドナーロールへとトナーを移送する現像システムにおいて、トナーアビューズを好適に抑制してトナー寿命を確保延長する。
【解決手段】電子写真システム用の現像システム内に、現像対象画像に対応する走査画像から現像対象画像におけるリロード欠陥発生蓋然性を検知しその結果を示すリロード欠陥発生蓋然性信号を生成するリロード欠陥検知器９６と、リロード欠陥検知器９６からリロード欠陥発生蓋然性信号を受信し受信したリロード欠陥発生蓋然性信号に応じ現像システム内の磁気ロール７０の回転速度を選定する磁気ロール速度セレクタ９８と、を設ける。例えば、リロード欠陥発生蓋然性が低い場合は低速を選定してトナー寿命の確保乃至延長を促進し、高い場合は高速を選定してリロード欠陥発生蓋然性を抑える。
【選択図】図３

Description

本発明は、概ね電子写真印刷機に関し、より詳細には電子写真印刷機内現像システムに関する。

一般に、電子写真印刷プロセスは帯電、露出、現像、転写及び融着の各工程を含んでいる。帯電ステップでは光導電部材（例えば光導電ベルト。本願中同様）の表面（光導電面。例えばフォトレセプタ。本願中同様）を実質均一な電位に帯電させて感光化する。続く露出ステップでは原文書（印刷、複製等の対象とされている文書。以下同様）に相応する光像を走査レーザ光やＬＥＤ光を利用して生成し、光導電面上の帯電部分をこの光像にさらして当該光導電面上に静電潜像（本願では単に「潜像」と称する）を形成する。次の現像ステップでは光導電面上の潜像にトナー粒子を吸着させてその潜像を現像する。続く転写ステップではこうして得られたトナーパウダ像を複製先シート上に転写する。そして、融着ステップでは、トナーパウダ像を加熱して複製先シートに永久的に固着させることによりハードコピー像を形成する。

現像プロセスを実行する現像システムとしては、何個かのドナーロールを用いてトナーを光導電面上の潜像に搬送する構成のもの等が広く用いられている。二成分トナー（トナー粒子とキャリア細粒を含む二成分混合物）でも一成分トナーでもよいが、このドナーロール型現像システムにおいては、トナー粒子とキャリア細粒（例えばキャリアビーズ）の相互摩擦、摩擦ブレードやバイアスブレードのような帯電装置による処理等によってトナーを帯電させる。更に、この帯電させたトナーを回転するドナーロールによって潜像上に供給する。即ち、ドナーロールが回転するとドナーロールへの装荷ゾーンから光導電面上の潜像へとトナーが移送される。ドナーロールに対し適切なＤＣ・ＡＣ混合バイアスが印加されていれば、そうしたバイアス分を含む電界によってトナーが潜像に吸着する。こうして光導電面上の潜像にトナーを移送し吸着させることを現像と呼び、またそのためのプロセス乃至装置のことを現像プロセス乃至現像器と呼ぶのが一般的である。

米国特許第５０６３８７５号明細書 米国特許第５３２４８８４号明細書 米国特許第５４９５３２２号明細書 米国特許第５８７５３７９号明細書 米国特許第６１０１３５７号明細書 米国特許第６１５４６２６号明細書 米国特許第６５１２９０９号明細書 米国特許第６６６５５１０号明細書

ドナーロール型現像システムにおいては、リロード欠陥（reload defect）と呼ばれるゴースト発生現象が問題になることがある。リロード欠陥とは、以前に現像した画像をより淡くした中間色乃至一様色のゴーストが印刷物上に現れる現象である。リロード欠陥は、画像印刷後ドナーロールが１回転する期間におけるドナーロール上へのトナー装荷量が不十分な場合に生じる。トナー装荷量が不十分な場合は、前回印刷で現像済の画像が段差付き装荷等の形態でドナーロール上に“記憶”されるため、次の画像を印刷するときにこの現像済画像のゴーストが現像ばらつき等となって顕現することとなる。

リロード欠陥によるゴースト発生を防ぎ又は抑制するには、適切な量のトナーが供給されるようトナー送給機能に改善を施せばよい。そのやり方の一つとしては、トナー送給元のリザーバからドナーロールへとトナーを移送・転写する部材である磁気ロール（磁気ブラシや磁気ブラシロールを含む。本願中同様）の周速を高めにする、というやり方があるが、このやり方は反面でトナーアビューズ（toner abuse）を発生させる元となっている。まず、傾向として、磁気ロール周速とドナーロール周速との差が大きければ大きい程トナー粒子とキャリアとの衝突が頻繁になり、それによってトナー粒子の表面が滑らかになってトナー粒子の付着性が高まる。また、磁気ロールの表面に積もるトナーの高さを規制することで磁気ロールから現像用のドナーロールへのトナー移送量を管理・制御すべく、磁気ロールの周縁にはトリムブレードが近接配置される。傾向として、トナーの表面はこのトリムブレードへの射突による衝突によってもより滑らかになり、その付着性が高まる。付着力が高まったトナー粒子はドナーロールにより強力に付着するため光導電部材へは転写されにくくなり、従って一定現像電圧印加下では潜像現像能力が経時劣化していき、段々と潜像をうまく現像できなくなる。トナー粒子の潜像現像能力が経時劣化するこの現象を一般にトナーアビューズと呼ぶ。

トナー粒子による潜像現像能力の経時低下に抗し十分なトナー密度を確保するには、例えば十分なトナー密度を得るのに必要な現像電圧のログを保存することによって、トナーの安定性（stability of the toner）をモニタすればよい。現像システムにおけるトナー粒子の潜像現像能力が経時劣化していくにつれ、十分なトナー密度を得るのに必要な現像電圧の絶対値は上昇していくから、現像電圧絶対値がその現像システムにおける限界値に達したら所要補正乃至補完措置をその現像システムに施すようにすれば、トナー粒子の潜像現像能力を回復させることができる。

本発明に係るシステム及び方法においては、上掲の従来システムにおける問題点、即ちリロード欠陥を抑えるための高速回転によりトナーアビューズが発生するという問題点を解消乃至緩和するため、潜像現像能力の経時劣化に伴い現像電圧絶対値が上昇するという知見に基づき、画像のコンテンツに応じて磁気ロール速度を制御することとしている。本発明の一実施形態に係る電子写真システム用現像システムは、その電子写真システムの現像対象画像におけるリロード欠陥発生蓋然性（リロード欠陥の発生しやすさ）についての検知結果を示すリロード欠陥発生蓋然性信号を生成するリロード欠陥検知器と、生成されたリロード欠陥発生蓋然性信号に応じ本現像システムにおける磁気ロール回転速度を選定する磁気ロール速度セレクタと、を備える。例えば、リロード欠陥発生蓋然性が低い場合はトナー寿命を確保乃至延長可能な低速の磁気ロール回転速度を選定し、リロード欠陥発生蓋然性がより高い場合は現像した画像にリロード欠陥が現れる蓋然性を抑制可能な高速の磁気ロール回転速度を選定する。時々は磁気ロールを高速回転させて印刷を行いリロード欠陥を補償する必要があるとはいえ、特殊な電子写真システムでない限りは高速回転による印刷ページ数が割合的に少数に留まるため、本現像システムにおいては、現像電圧が限界値に達して補完乃至補正処理が必要になるまでの動作期間が、従来より長期間となる。

リロード欠陥検知器が発生させるリロード欠陥発生蓋然性信号は、対象画像のリロード欠陥発生蓋然性を示す信号であればよいため、特定種類の信号に限られず色々な種類の信号にすることができる。リロード欠陥検知器にて発生させるリロード欠陥発生蓋然性信号の種類には、実装先電子写真システムの現像対象画像におけるリロード欠陥発生蓋然性を示すアナログ信号、当該現像対象画像におけるリロード欠陥発生蓋然性有無を示す二値ディジタル信号、当該現像対象画像におけるリロード欠陥発生蓋然性を量的に示すディジタル信号例えばその画像におけるリロード欠陥発生確率を表す多ビットワード（シリアルでもパラレルでもよい）といったディジタル値等の類型がある。

本実施形態の現像システムを構成する磁気ロール速度セレクタは、回転速度値に相応する電流信号又は電圧信号を発生させる構成、例えば供給される電流が多い程磁気ロールを高速で回転させる磁気ロール用モータドライブ向けに電流を生成及び供給する構成とすることもできるし、回転速度値に相応するディジタル信号を発生させる構成、例えば磁気ロールを高速駆動するか低速駆動するかを選択指定する二値信号を生成する構成や所定磁気ロール速度範囲内で磁気ロール速度を指定するディジタル値を生成する構成とすることができる。

磁気ロール速度セレクタは、現像電圧を入力する現像電圧入力部と、入力した現像電圧と基準信号とを比較するコンパレータとを、有し、現像電圧絶対値が基準信号値以上である場合に連続高速動作信号を生成する構成とすることができる。この構成を採る場合、現像電圧絶対値がその限界値以上になったら磁気ロール速度セレクタは低速を選択することができなくなる。この機能を使用すれば、有益にも、トナーで現像するのに現像電圧限界値が必要になったときに、当該必要に応じて補完乃至補正処理を実施するまでの間、磁気ロール速度を最大限高めてリロード欠陥の発生を極力抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る電子写真システム内現像システム動作方法は、その電子写真システムの現像対象画像におけるリロード欠陥発生蓋然性に相応する信号を生成するステップと、当該現像システムにおける磁気ロール回転速度をこのリロード欠陥発生蓋然性信号に応じて選定するステップと、を有する。リロード欠陥発生蓋然性信号は、現像対象画像におけるリロード欠陥発生蓋然性を示すアナログ信号とすることもできるし、現像対象画像におけるリロード欠陥発生蓋然性を示す二値ディジタル信号とすることもできるし、現像対象画像におけるリロード欠陥発生蓋然性を示すディジタル値例えばそのリロード欠陥の発生確率を示すディジタル値とすることもできる。

磁気ロール速度を制御する方法としては、回転速度値に相応する速度制御信号を生成する方法がある。生成する速度制御信号は、所定回転速度値を示す二値信号であってもよいし、所定磁気ロール速度範囲内で指定された磁気ロール速度を示すディジタル値であってもよい。この機能を使用すれば、磁気ロール速度を、リロード欠陥検知器により判別されたリロード欠陥発生蓋然性に相応する速度にすることができる。

本方法は、更に、現像電圧に相応する信号を入力するステップと、その信号により表される現像電圧絶対値と基準信号値とを比較するステップと、現像電圧絶対値が基準信号値以上とされた場合に連続高速動作信号を生成するステップと、を有する手順とすることができる。この手順においては、トナーを現像するのに現像電圧限界値が必要になった後は磁気ロール速度として低速を選定することができなくなり、磁気ロール速度が有無をいわさず最大値に設定されるため、リロード欠陥が最大限排除されることとなる。

以下、本発明の好適な実施形態について別紙図面を参照しながら説明する。本件技術分野における習熟者（いわゆる当業者）であれば、以下の説明を参照することによって、先に説明したものもそれ以外のものも含め、本発明の特徴的構成、効果その他の事項をより一層明らかに理解できよう。図中、同様の部材については一貫して同様の符号を付す。

図１に、本発明に係る現像器を搭載した電子写真印刷機の各種構成部材の例を模式的に示す。この図に示す現像器は、各種静電写真印刷機やイオノグラフ印刷機にて好適に使用できる。

図１に示した印刷機では光導電部材として光導電ベルト（以下単に「ベルト」）１０が用いられている。適切なものである限り、使用するベルト１０の種類は問わない。矢印１２は、ベルト１０の移動方向、即ち光導電面各部が一連なりになって進んでいく方向を表している。光導電面移動経路沿いには各種ステーションが配置されており、光導電面各部はこの方向に沿って移動しそれらのステーションを順に通り抜けていく。また、ベルト１０は図示の通りローラ１４、１６及び１８に架けられており、そのうちローラ１４及び１６は遊動回転可能に実装されたローラ、ローラ１８はモータ２０によって回転駆動されるドライブローラであって、モータ２０によってドライブローラ１８が回転駆動されると矢印１２の方向に沿いベルト１０が進む。ベルト１０の光導電面各部が最初に通る帯電ステーションＡにおいては、ベルト１０の光導電面のうちコロナ発生器２２に到来した部位を、コロナ発生器２２がある比較的高い電位まで概ね均一に帯電させる。光導電面上の帯電部位が次に進む露出ステーションＢにおいては、透明プラテン２６上に下向きに配置された原文書２４がランプ２８によって照らされ、原文書２４により反射されレンズ３０を通った光によって光導電面上の帯電部位に光像が形成され、この光像形成により光導電面上の電荷が部位選択的に消散して、透明プラテン２８上に置かれた原文書２４に相応する潜像がその光導電面上に残る。この後、ベルト１０の上に形成された潜像はベルト１０の進行に伴って現像ステーションＣに進む。

現像ステーションＣにおいては、後に図２を参照してより詳細に説明する現像器３２によりトナー粒子が移送され、光導電面上に形成されている潜像が現像される。即ち、現像器３２によりベルト１０上の潜像へと移送されたトナー粒子によってベルト１０上にトナーパウダ像が形成される。形成されたトナーパウダ像はベルト１０の進行に伴い転写ステーションＤに進む。

転写ステーションＤにおいては、シート送給器４０により転写ステーションＤに送り込まれてくる担持素材シート（紙等）３８をトナーパウダ像に接触させる。シート送給器４０は、例えば、スタック４４の一番上にある担持素材シートと接触するフィードロール４２を回転させることによって当該一番上の担持素材シートをシュート４６に送り込む構成を有している。シュート４６は、送り込まれてきた担持素材シート３８を先に送り、ベルト１０の光導電面と接触させる。その際には、転写ステーションＤに繰り込まれてくる担持素材シート３８に、現像によって光導電面上に形成されたトナーパウダ像が接触することとなるよう、タイミングを合わせる。転写ステーションＤを構成するコロナ発生器４８によって担持素材シート３８の背面にイオンがスプレーされると、スプレーされたイオンの作用によって光導電面から担持素材シート３８へとトナーパウダ像が吸引される。こうして転写が行われた後、担持素材シート３８は引き続き矢印５０の方向に沿い動いて図示しないコンベアに載せられ、このコンベアによって融着ステーションＥに送られる。

融着ステーションＥを構成する融着アセンブリ５２は、担持素材シート３８上に転写されたトナーパウダ像を当該担持素材シート３８上に永久的に固着させる。例えば、担持素材シート３８を、加熱されているフューザローラ５４に接触するようフューザローラ５４とバックアップローラ５６との間に通すことによって、担持素材シート３８にトナーパウダ像を永久固着させる。

融着後の担持素材シート３８は、シュート５８により案内されてキャッチトレイ６０に送り込まれる。オペレータはキャッチトレイ６０内の担持素材シート３８を適宜取り出すことができる。他方、ベルト１０上に残ったトナーはブラシ６２等から構成される清掃ステーションＦにて清掃、除去される。

図１に現像器３２として示した現像器の詳細を図２に示す。図示の如く、この図の現像器は現像素材６６を収蔵するリザーバ６４を備えている。この例における現像素材６６は二成分トナーであり、キャリア細粒及びトナー粒子から構成されている。リザーバ６４のチャンバ内には、リザーバ６４内の現像素材６６を移送及び攪拌するためのオーガ６８が回転可能に搭載されている。オーガ６８による攪拌によって発生する摩擦電気は、現像素材６６中のキャリア細粒へのトナー粒子の付着を促進させる。磁気ロール７０は、こうした現像素材６６を、磁気ロール７０と第１ドナーロール７６の隙間である第１装荷ニップ７２、並びに磁気ロール７０と第２ドナーロール７８の隙間である第２装荷ニップ７４に送り込む。

磁気ロール７０は回転可能な管状ハウジングを有しており、この管状ハウジングの内部には磁気シリンダが固定されており、更にその磁気シリンダにはその表面に沿って複数個の磁極が組み込まれている。他方、トナー６６のキャリア細粒も磁気を帯びている。そのため、それらキャリア細粒（及び摩擦電気によりキャリア細粒に吸着しているトナー粒子）は磁気ロール７０に吸引され、磁気ロール７０の管状ハウジングの回転に伴いドナーロール装荷ニップ７２及び７４へと運搬される。その際、磁気ロール７０を被覆する現像素材６６の厚みは、第１ドナーロール装荷ニップ７２より手前でメータリングブレード８０により均される。即ち、メータリングブレード８０は、現像素材６６の被覆厚を確実に均一にするため磁気ロール７０上の余分な現像素材６６を除去する。ドナーロール装荷ニップ７２及び７４においては、それぞれ、トナー粒子が磁気ロール７０から対応するドナーロール７６又は７８へと転写される。

各ドナーロール７６及び７８は、ベルト１０が通過していくゾーンである現像ゾーン８２及び８４のうち対応する現像ゾーン内へとトナー粒子を移送する。磁気ロール７０からドナーロール７６及び７８へのトナー転写を促す方法はいくつかあるが、例えば磁気ロール７０、ドナーロール７６及び７８或いは磁気ロール及びドナーロールの双方に、適宜電気的なＤＣバイアスを印加する方法を使用できる。このＤＣバイアス（例えば磁気ロール７０に加える約１００ＶのＤＣ電圧）によってドナーロール７６若しくは７８と磁気ロール７０との間に発生する静電界は、磁気ロール７０上のキャリア細粒からドナーロール７６又は７８へと吸着されるよう、トナー粒子に作用する。

磁気ロール７０はドナーロール７６又は７８にトナー粒子を引き渡した後も回転し続ける。この回転に伴い、キャリア細粒及びトナー粒子のうち磁気ロール７０上に残ったものはリザーバ６４内に戻る。磁気ロール７０からドナーロール７６及び７８に移送されるトナー量の比率は、例えば次のような方法で調整することができる。即ち、ドナーロール７６、７８又は磁気ロール７０に印加するバイアス電圧を変える、磁気ロール７０とドナーロール７６やドナーロール７８との間隔を調整する、ドナーロール装荷ニップ７２及び７４における磁界強度及び磁力線形状を調整する、ドナーロール７６、７８又は磁気ロール７０の速度を調整する、これらを任意に組み合わせた方法を採る、等である。

各現像ゾーン８２及び８４においては、個々のドナーロール７６及び７８からベルト１０上の潜像へとトナーが転写され、それによってベルト１０上にトナーパウダ像が形成される。

図２の例では、現像ゾーン８２及び８４それぞれに電極ワイヤが配置されている。電極ワイヤの配置箇所は各ドナーロール７６及び７８とベルト１０の間である。この図に示す例で各ドナーロール７６及び７８に対応して設けられているのは各一対の電極ワイヤであり、そのうち電極ワイヤ対８６は対応するドナーロール７６の長軸方向と、また電極ワイヤ対８８は対応するドナーロール７８の長軸方向と、概ね平行な方向に沿い延設されている。これらの電極ワイヤは例えば直径５０〜１００μｍといった細いワイヤであり、当該電極ワイヤと対応するドナーロール７６又は７８との間に電位差が生じていないときに当該対応するドナーロール７６又は７８と間にわずかな間隔が生じるよう、配置されている。各電極ワイヤと対応するドナーロール７６又は７８との間にあけるこの距離は、約１０〜約４０μｍの範囲内、典型的には約２５μｍとする。また、各ドナーロール７６及び７８上にはトナー粒子が付着しているため、各電極ワイヤと対応するドナーロール７６又は７８との間には、トナー厚の分だけ自然に間隔があく。以上のような間隔条件を現実のものとするには、各電極ワイヤの両端を、回転するドナーロール７６及び７８を支える部材であるエンドベアリングブロックの表層に固定すればよい。このとき、各電極ワイヤの両端は、ドナーロール構造体の表面に対する接平面からわずかに浮くように取り付ける。ＡＣ電圧源９０は、こうして取り付けられた電極ワイヤに電気的なＡＣバイアスを印加する。

各電極ワイヤ対８６及び８８と対応するドナーロール７６又は７８との間には、このＡＣバイアスの印加によって交番静電界が発生する。この静電界の作用によってトナーはそのドナーロール７６又は７８の表面から剥がれ、電極ワイヤの周りにトナー雲を形成する。形成されるトナー雲の高さは、実質的に、ベルト１０と接しないような高さに留まる。その際のＡＣバイアスの電圧値はピークトゥピーク値で２００〜５００Ｖのオーダであり、周波数は約３〜約１５ｋＨｚの範囲内である。他方で、各ドナーロール７６及び７８に対しては図示しないＤＣバイアス電源からＤＣバイアスが印加されており、このＤＣバイアスによりベルト１０とドナーロール７６及び７８との間には静電界が生じている。従って、ＡＣバイアスによってドナーロール７６及び７８から剥がれ対応する電極ワイヤの周りにトナー雲として集まっているトナーは、ＤＣバイアスにより生じる静電界の作用により、ベルト１０の光導電面上に形成されている潜像へと吸引される。電極ワイヤとドナーロール７６及び７８との間隔が約１０〜約４０μｍの範囲内でありまた印加するＡＣバイアス電圧が２００〜５００Ｖの値であるから、このＡＣバイアスによって発生する電界は、空気絶縁破壊の危険がない程度に強い電界になる。

潜像を次から次へと現像していくにつれ、現像素材６６中のトナー粒子は使われて減っていく。減った分のトナー粒子は図示しないトナーディスペンサから補充できる。即ち、トナーディスペンサはリザーバ６４と通信を行い、現像素材６６中でのトナー粒子濃度が低下したことを知ったときに新たなトナー粒子をリザーバ６４内の現像素材６６中に補給する。リザーバチャンバ内のオーガ６８は、混ぜ合わせた後の現像素材６６におけるトナー粒子濃度が最適値で概ね均一になるよう、補給されたこの新たなトナー粒子をリザーバチャンバ内に残存している現像素材６６と混ぜ合わせる。このようにすることにより、リザーバ６４内におけるトナー粒子量が概ね一定になりまたそれらトナー粒子が帯びる電荷量が一定になる。

図２に示した例では現像ゾーンを８２及び８４の２箇所設けている。このように現像ゾーンを複数箇所設けるのは、特にプロセス速度が高速な場合等でも確率的に潜像をうまく現像できる点で、望ましいことである。また、もし必要であれば現像ゾーン同士でその特性を違えてもよい。これは、例えば印加する電気バイアスを印加先ドナーロール毎に異なる値とする等のやり方で実現できる。例えば、一方の現像ゾーンについては線が最適に現像されるようにその特性を選択設定し、他方の現像ゾーンについては単色エリアが最適に現像されるようにその転写特性を選択設定する、といったことが可能である。

図２に示されている現像器においては、現像用ニップ（転写ゾーン）を２個有するというこの有益な構成を、二成分現像素材への磁気ブラシ技術の適用という大体積信頼性（high volume reliability）なる実証済利点が得られる手法と組み合わせることにより、新規且つ有用な効果を発生させている。即ち、ドナーロール毎に磁気ロールを設けた現像器に比べると、複数個のドナーロール（ここでは７６及び７８）向けに使用する磁気ロールが１個（７０）であることから、多大なコスト削減及び多大なスペース節約を実現できる。仮に３個以上のドナーロールを使用するのであれば、システムレイアウト次第であるが、当該３個以上のドナーロールに対したった１個の磁気ロールによってトナー粒子を供給することもできよう。

図２に示した構成におけるドナーロール７６及び７８並びに磁気ロール７０の回転方向は、ベルト１０の移動方向と同方向であってもよいし逆方向であってもよい。この図の構成における二成分現像器６６としては、適切なものである限りどのような種類のものを使用してもかまわないが、どちらかといえば導電型現像器の方が重宝であろう。それは、導電型現像器であれば磁気ロール７０上に存する現像素材６６において電荷ビルドアップが発生せず、従って第２ドナーロール７８による現像処理が電荷ビルドアップの悪影響を受け得ないからである。更に、現像素材６６に含まれるキャリア細粒は、例えば、強磁性コア、そのマグネタイト薄層、それを被覆する樹脂素材不連続層等から形成されており、同じくトナー粒子は、例えば、ビニルポリマ等の樹脂素材、それに混ぜられたクロモゲンブラック等の着色剤等から形成されている。現像素材６６の成分組成は、例えば、キャリア細粒が約９５〜約９９重量％、トナー粒子が約５〜約１重量％である。

ゴースティング欠陥とも呼ばれるリロード欠陥はドナーロール使用型現像手法に特有の欠陥であり、これは、磁気ロールによってドナーロール上にトナー層を装荷・形成する構成を採る限り、一成分トナーを使用するシステムでも多成分トナーを使用するシステムでも発生し得る。大まかにいうと、フォトレセプタ等の光導電部材上に画像を現像した後には、ドナーロール上にはネガ（反転像）即ちゴーストが残る。即ち、そのドナーロールが通過していくドナーロール装荷ニップが置かれている条件・状況の仔細にもよるが、ドナーロール装荷ニップを通過した後のドナーロール上には、同ドナーロール上の他の部位とはトナー量、摩擦力、トナーサイズ或いはそれらの任意の組合せ等の量が異なる部位（量差部位）が発生して残存する。量差部位における電位は他の部位における電位と異なるため、こうして再装荷（リロード）されたトナー粒子がそのドナーロールの回転に伴いフォトレセプタ上に現像されるときに、ドナーロール上における当該量の違いがわずかなものであっても、原画像からネガ分を差し引いた画像が顕現しかねない。こうしたゴーストは、例えば、印刷面上で単色エリアの後方、ドナーロール１回転分後に印刷されるような場所に中間密度中間調細線が印刷されるといった形態で、露呈しやすい。これまでもこうしたリロード欠陥を最小限に抑える試みはなされてきたが、そうした試みでは、ドナー装荷量の改善によって再装荷工程後におけるゴーストとその周辺との間のトナー層特性差を最小限に抑えることに、眼目が置かれてきた。この種の試みもある程度までは功を奏しているけれども、リロード欠陥は今なお、あらゆる種類のドナーロール使用型現像手法において、システム自由度制約要因として問題視されている。

ここに、ドナーロール使用型現像システムでは、印刷面上における原画像の位置とそのゴーストの位置との差がドナーロール１回転分に相当している。従って、ドナーロール上又は光導電面上における原画像位置基準のゴースト発生位置Ｇ１は、次の式

（数１）
Ｇ１＝Ｕｐｒ＊２πｒ／Ｕｄ
で表すことができる。この式中、Ｕｐｒは光導電部材例えばフォトレセプタの回転速度、ｒはドナーロールの半径、Ｕｄはドナーロールの回転速度であり、この式はドナーロールの回転方向によらず成立する。従って、リロード欠陥が発生する蓋然性を調べるには、こうした位置関係にある画像コンテンツを調べればよい。

そこで、後掲のリロード欠陥検知器では、まず低解像度走査画像を受け取ってその画像のうちトナー被覆量がソースレベル最小値を超えている場所、即ち光導電面上の対応部位がドナーロール上の対応部位から奪ったトナー量が十分多い場所を探して、ソースエリアとする。“十分多い”とは、光導電面上の対応部位によるトナー除去量が十分に多いこと、即ち対応してドナーロール上に発生している量差部位に再装荷されたトナーによって、同じ画像上の後続の位置にリロード欠陥が生じる程に多いことをいう。なお、後続の位置にリロード欠陥をもたらすトナー被覆量の最小値を以て、ソースレベル最小値としておく。リロード欠陥検知器は次いでデスティネーションエリアを調べる。即ち、デスティネーションエリアはソースエリア後方何本かの走査線を隔てた位置、典型的にはソースエリアからドナーロール１回転分離れた位置にあり、リロード欠陥検知器は、このデスティネーションエリアにおけるトナー被覆量がデスティネーションレベル最小値を超えているかどうかを調べるリロード欠陥評価器として機能する。例えば、リロード欠陥検知器は、互いにドナーロール約１回転分離れた位置にあるソースエリア及びデスティネーションエリアを調べることによって、光導電面上のソースエリア対応部位に奪われたトナー量が、ソースエリア画像ゴーストがデスティネーションエリアに現れる程多いかどうかを判別する。この条件を満たした場所については、更に、高い空間周波数成分を含んでいるかどうかのチェックを、例えば単純なエッジ検出フィルタにより実行する。高い空間周波数成分が存在していなければ、これらのテストを通過済の隣接画素（群）をチェックする。この隣接画素チェックでは、それらの隣接画素が先のテストでリロード欠陥発生蓋然性ありとされたかどうかを判断できるよう、テスト結果についてブール代数方式のマップを構築する。例えば、このマップ中、先のテストでリロード欠陥発生蓋然性ありと認定済の隣接画素に対応する欄には「真」とセットする。従って、この隣接画素マップ内の全ての欄の論理ＡＮＤを算出することによりそれら隣接画素についての先のテストの結果を結合させることができ、リロード欠陥発生蓋然性ありとされた隣接画素の個数が十分多いかどうかをこの結合されたテスト結果に基づき調べることができる。リロード欠陥発生蓋然性ありの隣接画素の個数が十分多いとされたら、その画素についてリロード欠陥発生蓋然性ありと認定し、その画像の各色成分にリロード欠陥発生蓋然性ありとのフラグを立てる。

リロード欠陥検知器が調べる画像は低解像度画像でも高解像度画像でもよい。低解像度画像とする場合は例えばその最小分解単位の幅が約３画素幅相当の画像とする。高解像度画像とする場合は例えば何ら解像度を下げていない元のままの画像とするが、この場合はテスト毎にチェックされる隣接画素の個数が相応に多くなる。また、リロード欠陥検知器が画像の全体ではなく一部のみを調べるようにしてもよい。例えば、テンプレートに各種情報を組み込んだ文書を印刷する場合、印刷文書のうちテンプレート部分はどのページでも同じ不動部分であるから、調べる必要があるのは印刷文書中の非不動部分のデータだけである。即ち、テンプレート部分についての少量のデータを保持するようにすれば、テンプレートを使用して作成された文書中、非不動部分にリロード欠陥を引き起こしかねない不動部分はどれかを特定することや、非不動部分をもとにして生じたリロード欠陥が現れるであろう部分がどれかを特定することができる。非不動部分を調べるのは後刻例えばページアセンブリ時間が経過した後でよく、非不動部分を調べることによって、その非不動部分が先に調べた不動部分内でリロード欠陥を発生させたかどうか、またその非不動部分が先に調べた不動部分内のデータによるリロード欠陥を表しているものかどうかを、判別することができる。

低解像度画像を生成する機能は、流通中の大抵の電子写真印刷機用ＤＦＥ（digital front end processor）に既に組み込まれているから、リロード欠陥を調べる際にはこの機能を利用できる。特に、ラスタ走査によって他用途向けに作成される１／８解像度のページ毎サムネイル画像は、リロード欠陥の有無等を調べるのに有効利用できる。例えば、リロード欠陥（リロード偽像）検知器により各ページの１／８解像度サムネイル画像を読み取って信号を発生させ、その信号をコントローラ又はその制御ソフトウェアに送ればよい。ＤＦＥをソフトウェア的に実現する場合、都合のよいサイズを有するサムネイル画像、例えば元々の解像度の１／８倍の解像度を有するサムネイル画像を計算動作により当該ＤＦＥソフトウェアにより作成させ、そのＤＦＥソフトウェア又はまた別のソフトウェアコンポーネントによってそのサムネイル画像を読み取って、原画像についてリロード欠陥発生蓋然性有無等を調べる構成とすることができる。

図３に、こうした改良に係る部分を含め、図１に示した電子写真印刷機乃至電子写真システム用の現像器乃至現像システムを示す。この図に示されている構成のうち、現像器乃至現像システムの本体部分は図２に示したものと同じである。図中のＤＦＥ９２は図１に示した電子写真印刷機の一部であり、当該電子写真印刷機が現像しようとしている画像（現像対象画像）の低解像度又は高解像度（例えば原解像度）ラスタ走査画像をテスト対象画像として取り込み、内蔵又は付設されているリロード欠陥検知器９６によりその走査画像に対応する原画像（現像対象画像）におけるリロード欠陥発生蓋然性を検知して、その結果を示すリロード欠陥発生蓋然性信号を発生させる。ＤＦＥ９２は、例えば、内蔵する何個かのソフトウェアモジュールによってリロード欠陥検知器９６を機能的に実現する構成とすることもできるし、現像コントローラ４００用のソフトウェアライブラリに収めることもできるし、或いは専用のＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）内に組み込みスタンドアローン型のコンポーネントとしてＤＦＥ９２と磁気ロール速度セレクタ９８の間に実装することもできる。動作しているとき、リロード欠陥検知器９６は、ソースエリアとそこからおよそドナーロール１回転分離れた場所にあるデスティネーションエリアとの間でサイズ及びトナー被覆量を比較することによって、リロード欠陥発生蓋然性の有無或いは程度を判別し、その結果に基づき、この現像システムの現像対象潜像が転写されるページ上におけるリロード欠陥発生蓋然性（例えばその有無）を示すリロード欠陥発生蓋然性信号を生成して、磁気ロール速度セレクタ９８に供給する。電子写真システムを構成するドナーロールの個数がこの図の如く２個（或いはより一般に複数個）である場合、ドナーロール１回転に要する時間や距離はその回転速度、周速乃至半径の差によりドナーロール毎に異なる長さになるから、リロード欠陥検知器９６による比較検討動作、即ち走査画像中のソースエリアとそこからドナーロール１回転分離れた場所にあるデスティネーションエリアとの比較検討動作は、ドナーロール毎に行われる。その結果、ドナーロールのうち何れかからでも、リロード欠陥が発生しそうだという結果が得られたならば、リロード欠陥検知器９６は、その旨又はリロード欠陥発生確率を示すリロード欠陥発生蓋然性信号を発生させる。ここでいうリロード欠陥発生確率とは、例えば、ユーザが見て取れないようなものを含め、その電子写真システムによりリロード欠陥が生成される蓋然性を反映した数値である。リロード欠陥を“見て取れない”状態は、画像中に生じたリロード欠陥に関わるトナーの量がわずかである場合、例えばそのリロード欠陥が微妙な濃淡に過ぎず或いはその空間的広がりがわずかである場合等に生じる。

本発明に係る現像システムにおいては、磁気ロール７０の回転速度（又は周速。選定対象について本願中同様）が磁気ロール速度セレクタ９８により選定される。この磁気ロール速度セレクタ９８は、現像コントローラ４００内に組み込まれた何個かのソフトウェアモジュールによって実現することもできるし、ＤＦＥ９２を構成するソフトウェア又はハードウェアのコンポーネント（群）から構成することもできるし、或いは専用のＡＳＩＣ内に組み込みスタンドアローン型のコンポーネントとしてＤＦＥ９２とリロード欠陥検知器９６の間に実装することもできる。磁気ロール速度セレクタ９８は、リロード欠陥検知器９６からのリロード欠陥発生蓋然性信号に相応する速度制御信号を磁気ロール７０に与えることによって、磁気ロール７０の速度を調整する。例えばリロード欠陥発生蓋然性信号によってリロード欠陥発生確率が表されている実施形態では、磁気ロール速度セレクタ９８は、所定（許容）磁気ロール速度範囲から適宜回転速度を選ぶ等する。

速度制御のために磁気ロール速度セレクタ９８が利用するリロード欠陥発生蓋然性信号は先に述べたようにリロード欠陥検知器９６にて発生させるものであり、実施形態によって様々な形態を採り得る。即ち、その電子写真システムにおける現像対象画像についてリロード欠陥検知器９６が発生させるリロード欠陥発生蓋然性信号は、実施形態によって、画像現像時におけるリロード欠陥発生蓋然性を示すピークトゥピーク値や周波数を有するアナログ信号であることもあるし、同じくリロード欠陥発生蓋然性を示す二値ディジタル信号であることもあるし、リロード欠陥発生確率を示すディジタル値であることもある。磁気ロール速度セレクタ９８はこうしたリロード欠陥発生蓋然性信号を適宜利用する。例えば、リロード欠陥発生蓋然性信号が、その発生蓋然性が認められるリロード欠陥の発生確率を量的に表すディジタル値（多ビットワード）等である実施形態においては、そのディジタル値が大きい程磁気ロール７０の駆動速度を高める、といった具合にその信号を利用する。

磁気ロール速度セレクタ９８は、リロード欠陥検知器９６との接続、連携を通じ当該リロード欠陥検知器９６からリロード欠陥発生蓋然性信号を受け取り、受け取ったリロード欠陥発生蓋然性信号に応じて速度制御信号を発生させる。速度制御信号生成のため、磁気ロール速度セレクタ９８は、例えば、リロード欠陥発生蓋然性信号がアナログ信号の実施形態においてはそのアナログ信号をしきい値たる基準電圧又は基準周波数と比較してリロード欠陥発生蓋然性を判別し、リロード欠陥発生蓋然性有無を示す二値ディジタル信号である実施形態においてはそのディジタル信号の状態値を判別し、リロード欠陥発生確率等を量的に示すディジタル値である実施形態においてはそのディジタル値を認識する。

磁気ロール速度セレクタ９８にて発生させる速度制御信号は、例えば磁気ロール７０の回転速度値に相応する電流信号とすることができる。この電流信号はモータドライブに供給され、このモータドライブによって磁気ロール７０が駆動される。このとき、電流値を大きくすれば磁気ロール７０の駆動速度が高まる。磁気ロール速度セレクタ９８にて発生させる速度制御信号は、また、磁気ロール７０の回転速度値に相応する電圧値（例えばピークトゥピーク値）を有するアナログ電圧信号とすることもできる。この場合、そのアナログ電圧信号のピークトゥピーク値が磁気ロールドライバ用の制御信号として使用される。

磁気ロール速度セレクタ９８にて発生させる速度制御信号は、例えば磁気ロール７０の回転速度値に相応する二値ディジタル信号又は多値ディジタル値とすることもできる。例えば、磁気ロール７０を高速駆動するか低速駆動するかを示す二値ディジタル信号を速度制御信号として発生させ、これをモータドライブ等に供給して磁気ロール７０の駆動速度を高低両様に切り替える。この場合、低速時における磁気ロール７０の駆動速度（周速）は例えば３１７ｍｍ／ｓとし、高速時におけるそれは１２６８ｍｍ／ｓとするのが望ましいが、勿論これ以外の速度にしてもかまわない。但し、リロード欠陥発生蓋然性が認められない場合に選定される低速は、リロード欠陥を減衰させ又は防止する際に使用される高速に対して、約２５％の速度とするのが望ましい。

このように、リロード欠陥に抗するために使用される高速の約２５％に当たる低速で現像システム内の磁気ロール７０を動作させることによって、その現像システムの動作寿命、即ち補正乃至補完措置が必要になるまでの時間が顕著に長くなる。図４は、電子写真システム使用時における現像電圧絶対値の経時上昇の例を示すグラフである。図中線４２０及び４３０は何れも多数のデータポイントをプロットして描いたものであり、それらデータポイントの採取対象となった現像システムは、その現像電圧が限界値たる約−４００Ｖまで低下（現像電圧絶対値が約４００Ｖまで上昇）したら補正乃至補完措置が必要になるものである。このグラフに描かれている線のうち線４２０は、時々しか発生しないリロード欠陥に対処するため現像システム内の磁気ロール７０を常時高速で動作させた場合における現像電圧経時変化を示しており、この場合における現像電圧は限界値たる約−４００Ｖに約４０分以内で到達する。これに対し線４３０は、リロード欠陥発生蓋然性検知結果に応じ現像システム内の磁気ロール７０の駆動速度を随時変更した場合における現像電圧経時変化を示しており、リロード欠陥が発生しそうであることを示す信号が到来したときに磁気ロール速度を高速としそうでないときはその約２５％の低速とした場合には、現像電圧が限界値に到達するまで約１１０分かかる。即ち、このグラフには、リロード欠陥発生蓋然性を検知して磁気ロール７０の速度を制御した場合における現像システムの動作寿命が、常時高速で動作させた場合におけるそれに比べて顕著に延長されることが、示されているといえる。

また、磁気ロール速度セレクタ９８にて所定磁気ロール速度範囲内の磁気ロール速度値を表すディジタルの速度制御信号を発生させる実施形態においては、当該速度制御信号を用いて磁気ロール７０の回転速度を調整することができる。この速度調整によって、リロード欠陥のサイズ、リロード欠陥が発生するであろうエリアにおける空間周波数等を、変化させることができる。即ち、磁気ロール７０の速度をこうした手段で管理、制御することによって、発生蓋然性ありと判別されたリロード欠陥に十分に対処することができ、また磁気ロール７０を高速駆動した場合に生じるものと予測される最悪の状態を回避することができる。最悪の状態とは、例えば、単色エリアの後方にドナーロール１回転分の距離をおいて中間密度（中間レベル）中間調部分が印刷される状態等である。

磁気ロール速度セレクタ９８は、例えば、現像電圧を入力するための現像電圧入力部と、入力した現像電圧をその現像システムにおける現像電圧限界値に相当する基準信号と比較するコンパレータとを有し、現像電圧絶対値が基準信号値以上となった場合に連続高速動作信号を発生させる構成とすることができる。この構成においては、現像電圧絶対値が現像電圧限界値以上に達すると、連続高速動作信号によって磁気ロール７０がリロード欠陥対抗用の高速で連続駆動される。

図５に、本発明に係る電子写真システム内現像システム動作方法の一例を示す。本方法は、走査画像を受信するステップ１００と、その走査画像を現像したときにリロード欠陥が発生する蓋然性を調べるステップ１０４と、走査画像から検知したリロード欠陥発生蓋然性を示す信号を生成するステップ１０８と、電子写真システム内現像システムの磁気ロール回転速度をリロード欠陥発生蓋然性信号に応じて選定するステップ１１０とを有している。

本方法においては、現像対象画像におけるリロード欠陥発生蓋然性を示す信号を生成し、それに基づいて磁気ロール７０の回転速度を選定している。生成するリロード欠陥発生蓋然性信号はアナログ信号でもよいしディジタル信号でもよい。前者の場合、例えば、そのリロード欠陥発生蓋然性信号のピークトゥピーク値或いは周波数に相応する速度を選定して磁気ロール７０を駆動する。後者の場合、例えば、そのリロード欠陥発生蓋然性信号（二値信号）の状態値に相応する速度を選定して磁気ロール７０を駆動し、或いはそのリロード欠陥発生蓋然性信号（ディジタル値）に相応する速度を所定磁気ロール速度範囲内から選定して磁気ロール７０を駆動する。

図６に、本発明に係る電子写真システム内現像システム動作方法の他の例を示す。本方法は現像対象画像内リロード欠陥蓋然性に基づく動作寿命判別（１３０）を含む方法であり、本方法においては、当該判別に先立って、走査画像を受信するステップ１２０、その走査画像に対応する現像対象画像を現像したときにリロード欠陥が発生する蓋然性を調べるステップ１２４、並びに走査画像から検知したリロード欠陥発生蓋然性を示す信号を生成するステップ１２８が実行される。リロード欠陥が発生する蓋然性がないとステップ１３０にて判定された場合は、現像電圧を読み込むステップ１３４及び読み込んだ現像電圧の絶対値を基準信号値と比較するステップ１３８が実行される。その結果現像電圧絶対値が基準信号値以上であるとされた場合は、ステップ１４０からステップ１４４に移行し、磁気ロール７０を駆動するための信号として連続高速動作信号が生成される。逆に、現像電圧絶対値が基準信号値未満であるとされた場合は、ステップ１４０からステップ１４８に移行し、リロード欠陥発生蓋然性信号に応じた磁気ロール回転速度が選定される。ステップ１３０にてリロード欠陥発生蓋然性ありと判定された場合は、ステップ１４８において適切な磁気ロール回転速度が選定される。

本発明は、既存システム乃至そのコンポーネントの変形、改変により実施できる。例えば、電子写真システム内のＤＦＥ内にリロード欠陥検知器を組み込めば、画像現像時におけるリロード欠陥の発生蓋然性を示す信号を生成する機能をそのリロード欠陥検知器乃至ＤＦＥにて実現できるし、磁気ロール速度セレクタは、ＤＦＥ内や現像システムコントローラ内に組み込むことができる。電子写真システム内で使用するドナーロールの個数は１個でも複数個でもよい。本発明における磁気ロール速度調整機能、特にトナーアビューズ抑制機能は、いわゆるハイブリッドスカベンジレス現像システムでも直接磁気ブラシ現像システムでも搭載、採用可能である。本発明に係る磁気ロール速度調整機能が組み込まれた現像システムを有する電子写真システムを動作させると、当該システムの印刷対象画像におけるリロード欠陥発生蓋然性がリロード欠陥検知器によって判別され、その画像の現像時にリロード欠陥が発生する蓋然性があると判別された場合はリロード欠陥に最適に抗することができるような磁気ロール速度が選定され、ないと判別された場合はトナー寿命を確保乃至延長すべくより低い磁気ロール速度が選定される。更に、こうした速度選定プロセスについて継続条件を設けることもできる。例えば、現像電圧値に相応する信号を受信しその信号により与えられる現像電圧値が限界値に達するまでは当該速度選定プロセスを継続するよう、また限界値に達したらその後補正乃至補完処理が執られるまではリロード欠陥に最適に抗し得る速度で磁気ロールを連続動作させるよう、磁気ロール速度セレクタを構成してもよい。

本発明に係る現像器を搭載する電子写真印刷機の例を示す模式的縦断面図である。 図１に示した印刷機に搭載される現像器をより詳細に示す模式的縦断面図である。 図２に示した現像機をトナーアビューズ抑制システムのブロック構成と共に示す模式的縦断面図である。 図３に示したシステムの有無による現像システム動作寿命の相違を示すグラフである。 トナーアビューズが抑制されるよう現像システムを動作させる方法のフローを示す図である。 トナーアビューズが抑制されるよう現像システムを動作させる方法、特に現像電圧絶対値が限界値に達した後システムを連続高速動作させる方法のフローを示す図である。

符号の説明

１０ 光導電ベルト、３２ 現像器、６６ 現像素材、７０ 磁気ロール、７６，７８ ドナーロール、９２ ディジタルフロントエンドプロセッサ（ＤＦＥ）、９６ リロード欠陥検知器、９８ 磁気ロール速度セレクタ、４００ 現像コントローラ、Ｃ 現像ステーション。

Claims (4)

1. 電子写真システム用の現像システムであって、
   上記電子写真システムにおける走査画像から検知したリロード欠陥発生蓋然性に相応するリロード欠陥発生蓋然性信号を生成するリロード欠陥検知器と、
   連携先の上記リロード欠陥検知器から上記リロード欠陥発生蓋然性信号を受信し受信したリロード欠陥発生蓋然性信号に応じ上記現像システムにおける磁気ロール回転速度を選定する磁気ロール速度セレクタと、
   を備える現像システム。
2. 請求項１記載の現像システムであって、更に、上記走査画像内でソースエリアとデスティネーションエリアとを比較することにより上記走査画像に対応する現像対象画像の現像時におけるリロード欠陥発生蓋然性を判別するリロード欠陥評価器を備える現像システム。
3. 走査画像を受信するステップと、
   受信した走査画像に基づき現像時におけるリロード欠陥発生蓋然性を調べるステップと、
   上記リロード欠陥発生蓋然性の検知結果に相応する信号を生成するステップと、
   この信号に基づき電子写真システム内現像システムにおける磁気ロール回転速度を選定するステップと、
   を実行することにより上記電子写真システムにおけるトナーアビューズを抑制する方法。
4. その上に潜像が形成されるフォトレセプタと、
   トナー供給手段からのトナーを移送する磁気ロールと、
   上記トナーを上記潜像上に転写するドナーロールと、
   連携先の磁気ロールを駆動するモータドライブと、
   上記潜像に対応する走査画像を受信し当該潜像上へのトナー転写時におけるリロード欠陥発生蓋然性を示す信号を生成するリロード欠陥検知器と、
   連携先のリロード欠陥検知器からの上記信号に応じ磁気ロール速度を選定し選定した磁気ロール速度に相応する速度で磁気ロールが駆動されるよう連携先のモータドライブを動作させる磁気ロール速度セレクタと、
   を備える電子写真印刷機。
   

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