JP2010019932A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】黒ベタ画像に続いてハーフトーン画像を形成するときに発生する白抜けを目立たないようにする。
【解決手段】ハーフトーン部の黒ベタ画像側近傍に白抜き画像が発生する。白抜き画像に対応する感光体上の白抜きエリアのトナー濃度を濃くするために、白抜きエリアに対する露光量をハーフトーン画像への露光量より多くする。白抜きエリアおける潜像電位がハーフトーン画像に対する潜像電位より下がり、白抜きエリアに付着するトナー量がハーフトーン画像におけるトナー量より多くなる。白抜きエリアにおいて、磁気ブラシによるトナーの持ち去りが生じるが、付着しているトナー量が多いので、画像形成したとき、白抜けが顕著に現れず、白抜けを目立たなくできる。
【選択図】図７

Description

本発明は、現像剤担持体に形成される磁気ブラシによって、像担持体の静電潜像を現像する画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した画像形成装置では、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いて、現像を行う。２成分現像方式には、像担持体と現像剤担持体との現像ニップ部における移動方向の違いにより、２通りの現像方式がある。

１つは、図１２に示すように、現像ニップ部Ｎにおける像担持体１００の移動方向と現像剤担持体１０１の移動方向が同じ方向である同方向現像(フォロー現像, ウィズ現像などとも呼ばれる)である。他は、像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが逆方向である逆方向現像（カウンター現像とも呼ばれる)である。なお、前者では、像担持体の回転方向と現像剤担持体の回転方向とは逆方向であり、後者では、像担持体の回転方向と現像剤担持体の回転方向とは同方向である。

同方向現像では、画像濃度は得にくいが、現像ブラシによる像担持体表面の摺擦が弱い。そのため、画像の乱れが少なく、高画質を得やすい。ところで、現像剤担持体の周速は、像担持体の周速より１．数倍〜数倍程度高く設定されている。これは、適切な現像濃度を得るためである。この速度差により、現像剤担持体上に形成された磁気ブラシは、像担持体上の潜像を追い越していく。現像ニップ部の画像後端側で現像を行った現像剤が次の画像の先端部に供給されることになる。すなわち、図１３に示すように、強いカウンターチャージを持つ現像ブラシＡにより、先端部で一度現像されたトナーＴが持ち去られ、この先端部におけるトナー濃度の低下が発生する。

この現象は、黒ベタ画像に続いてハーフトーン画像を形成するとき、すなわち黒ベタ部Ｂとハーフトーン部Ｈが隣接し、ハーフトーン部Ｈが黒ベタ部Ｂに対して移動方向側にあるときに顕著に現れる。トナー濃度の低下した部分が白抜けとなり、画像欠陥となる。

ハーフトーン部とベタ部の境界部分の像担持体上の潜像のポテンシャルを図１４（ａ）に示す。この潜像に対して現像を行った場合のトナーの付着は、理想的には同図（ｂ）のようになる。なお、ここでは、エッジ効果については論じないので、エッジ効果を無視している。しかし、上記で説明した通り、ハーフトーン部の黒ベタ部側の近傍では、黒ベタ部を現像してトナー濃度が減少した現像剤が、潜像のポテンシャルの小さいハーフトーン部をこする。この現像剤は、カウンターチャージを持ち、トナーを引き寄せる力が強い。これにより、付着力の小さなトナーが現像ブラシにより持ち去られ、実際には同図（ｃ）のようなトナーの付着となる。ハーフトーン部のトナー濃度は、黒ベタ部の近傍のエリアにおいて他のエリアより小さくなる。

図１５に、この現象が発生したときの画像欠陥を示す。同図（ａ）が、印字したい元の画像とする。ハーフトーン部Ｈが下地となっている真ん中に四角い黒ベタ部Ｂを置いたパターンである。これが同図（ｂ）のように、黒ベタ部Ｂの移動方向先端側に隣接するハーフトーン部Ｈの一部が白く抜け、白抜け画像Ｓが発生する。

一方、逆方向現像では、画像先端部に対し常にフレッシュな現像剤が供給される。そのため、前述した黒ベタ部とハーフトーン部との境界部の白抜けが発生しにくい。しかし、現像ブラシによる像担持体表面の摺擦が強いことから、画像濃度は得やすいが、画像の乱れが大きくなってしまう。

また、キャリアの抵抗を下げると、エッジ効果の低減と、カウンターチャージの低減により、白抜けを改善できる効果が期待できる。ところが、低抵抗キャリアは像担持体に付着しやすく、キャリア上がりが発生しやすい。キャリア上がりが発生すると、像担持体表面の潜像を乱すといった問題が生じる。

これ以外に、像担持体と現像剤担持体との周速差を下げることにより、トナー持ち去りによる白抜け改善に効果を期待できる。しかし、画像濃度の低下を招くため、低下した画像濃度を上げるためには、トナーの帯電量を下げる、現像バイアスを上げる等を行う必要がある。このようにして画像濃度を上げると、かぶりやキャリア上がりの増加といった不都合が発生しやすくなる。

以上のように、それぞれの現像手法には、一長一短があり、最良の画質を得ることは困難であった。

白抜けを防止する先行技術として、特許文献１には、ベタ部、ハーフトーン部、境界部にポテンシャルの障壁を設け、白抜けを改善する手法が提案されている。しかし、エッジ効果による白抜けは低減できても、同方向現像におけるトナー持ち去りによる白抜けに対しては、効果を期待できない。

また、現像バイアスに交流電圧を重畳することにより、白抜けを低減する方法も提案されているが、同方向現像におけるトナー持ち去りによる白抜けに対しては、効果を期待できない。

現像ニップ部の現像ブラシと像担持体との接触条件により白抜けを低減する手法が、特許文献２に開示されている。同手法では、ベタ部とハーフトーン部との境界部の同方向現像における白抜けに対し、ギザギザが発生しにくく、白抜けの見栄えが幾分改善するが、本質的な改善とは言い難い。
特開平１０−１９８１３７号公報 特開２０００−３０５３６０号公報

同方向現像による高画質化を図ること、高抵抗キャリアを用いて、キャリア上がりを低減すること、および黒ベタ画像に続いてハーフトーン画像を形成するときに境界部でのトナー持ち去りにより生じる白抜けを改善することは、従来、同時に実現することは困難であった。

本発明は、上記に鑑み、同方向現像および高抵抗キャリアを用いて、高画質化を図りながら、白抜けを目立たなくするようにできる画像形成装置の提供を目的とする。

本発明は、静電潜像を担持する移動自在な像担持体と、像担持体に対向し、トナーを静電潜像に供給する移動自在な現像剤担持体とを有し、トナーによって静電潜像を現像して、画像形成を行う画像形成装置であって、画像形成時に黒ベタ画像に続いてハーフトーン画像を形成するとき、ハーフトーン画像の黒ベタ画像側の近傍に発生する白抜け画像を目立たなくするために、白抜け画像に対応する像担持体上の白抜けエリアに供給するトナーを多くして、トナー濃度を濃くする画像制御部を備えたものである。

像担持体の移動方向と現像剤担持体の移動方向とが現像ニップ部において同じである同方向現像および高抵抗キャリアを用いる場合、画像形成時に黒ベタ画像に続いてハーフトーン画像を形成すると、ハーフトーン画像の黒ベタ画像側の近傍における像担持体上のトナーが磁気ブラシにより持ち去られて、トナー濃度が低下し、白抜け画像が発生する。そこで、画像制御部は、白抜け画像に対応する像担持体上の白抜けエリアにトナーを多く供給する。白抜けエリアでは、画像形成時に磁気ブラシによりトナーが持ち去られても、付着しているトナーが多いので、トナーの減少による白抜けが目立たなくなる。

画像制御部は、形成する画像から白抜けエリアを特定し、ハーフトーン画像に対するトナー濃度より白抜けエリアに対するトナー濃度を濃くする。白抜け画像は、上記のような特徴があるエリアに発生することがわかっている。入力された画像において、白抜け画像の発生するエリアが予測可能である。そこで、画像制御部は、予測したエリアに対応する像担持体上のエリアを白抜きエリアとする。そして、ハーフトーン画像に対するトナー濃度より白抜けエリアに対するトナー濃度を予め濃くすることにより、白抜けエリアのトナー濃度が低下して白抜け画像が発生しても、ハーフトーン画像と白抜け画像との画像濃度の差を小さくできる。このようにして、白抜けを目立たなくできる。

画像制御部は、像担持体移動方向における白抜けエリアの白抜け幅だけトナー濃度を濃くする。白抜け画像は、画像形成装置において、同じように発生する。そのため、像担持体移動方向における白抜け画像の幅はほぼ一定となる。決まった白抜け幅だけ、トナーの供給を多くすればよい。

実際に形成された画像から検出された白抜け画像に基づいて、白抜け幅が予め設定される。実際に発生した白抜け画像から白抜け幅を測定することにより、白抜け幅を決めることができる。画像制御部は、設定された白抜け幅に基づいて、白抜けエリアに多くトナーが供給されるように画像形成を行う。

湿度、温度、気圧等の周囲の環境によって現像特性が変わる。そこで、周囲の環境に応じて白抜け幅が設定される。画像制御部は、画像形成時の環境に基づいて白抜け幅を決める。周囲の環境に応じた適正な白抜け幅とすることにより、発生する白抜け画像をカバーでき、確実に白抜けを目立たないようにできる。

画像制御部は、元の画像に対し、移動方向に白抜け幅だけシフトしたシフト画像を作成し、元の画像がハーフトーン画像であり、シフト画像が黒ベタ画像であるエリアを検出して、このエリアを元の画像における白抜けエリアとして特定する。元の画像とシフト画像とを比較して、ハーフトーン画像と黒ベタ画像とが重なるエリアを検出することにより、入力された画像における白抜けエリアを見つけ出すことができる。

画像制御部は、白抜け画像の画像濃度低下量に応じて、白抜けエリアのトナー濃度を決める。実際に白抜け画像が発生した画像から検出された画像濃度に基づいて、ハーフトーン画像の画像濃度と白抜け画像の画像濃度との差が画像濃度低下量として予め設定される。すなわち、低下する画像濃度に応じて、白抜きエリアに供給するトナー濃度を濃くすればよい。これにより、無駄にトナーが消費されることを防げる。

周囲の環境に応じて画像濃度低下量が設定され、画像制御部は、画像形成時の環境に基づいて画像濃度低下量を選定し、この画像濃度低下量に応じてトナー濃度を決める。周囲の環境に応じた適正なトナー濃度とすることにより、発生する白抜けによる画像濃度の低下をカバーでき、確実に白抜けを目立たないようにできる。

本発明によると、白抜き画像に対応する像担持体上の白抜きエリアにトナーを多く供給することにより、白抜けによって低下する画像濃度を補うことができ、発生する白抜け画像を目立たないようにできる。このように、白抜け画像の発生を防止したり、低減する代わりに、トナー濃度を濃くするだけで対応することができるので、画像制御が容易になるといった効果を奏する。

本実施形態の画像形成装置を図１に示す。円筒状の感光体１を中心として、その周囲に、時計回りに帯電部材２、露光部材３、現像装置４、転写部材５、クリーニング部材６および除電部材７がこの順で配置されている。また、感光体１と転写部材５との間には、記録媒体８としての用紙が搬送される用紙搬送路が形成されている。用紙搬送路の搬送方向から見て感光体１の下流側には、定着部材９が配置されている。

電子写真プロセスでは、原稿を読み取るスキャナから入力された画像、あるいはホストコンピュータから入力された画像に対応して、像担持体としての感光体１に静電潜像が形成される。その静電潜像が現像装置４によって可視化され、可視像が用紙上に転写されて、画像形成が行われる。

感光体１は、図１に示すように、アルミニウムなどの金属ドラムを基材１０として、この外周面にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）・セレン（Ｓｅ）や有機光半導体（ＯＰＣ）などの光導電層１１が膜状に形成されてなる。なお、基材１０や光導電層１１は、特に限定されるものではない。感光体１は、時計回りに回転駆動される。

帯電部材２は、例えばタングステンワイヤなどの帯電線、金属製のシールド板、グリッド板などから構成されるコロナ帯電器である。帯電ローラ、帯電ブラシなどによって構成されるものであってもよい。

まず、感光体１表面は、帯電部材２によって所定の電位となるまで帯電される。所定電位まで帯電された感光体１表面は、感光体１の回転によって露光部材３の位置まで到達する。露光部材３としては、例えば半導体レーザや発光ダイオードなどが挙げられるが、特に限定されるものではない。露光部材３は、画像情報に基づいて、レーザなどの光によって帯電している感光体１上に画像を書き込む。これによって、感光体１上に静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体１の表面は、感光体１の回転によって現像装置４の位置まで到達する。

現像装置４は、図２、３に示すように、現像剤を収容する現像槽１６を有し、この現像槽１６に、マグネットローラより成る現像ローラ１７と、撹拌スクリュ１８、１９とが回転自在に内装されている。本画像形成装置では、同方向現像を行うので、現像ニップ部における現像ローラ１７の移動方向と感光体１の移動方向とは同じである。すなわち、現像ローラ１７は、反時計回りに回転される。

現像槽１６内の現像剤はキャリアとトナーとからなり、通常、トナーの重量比が数％程度とされる。キャリアは、磁性を有する粒子の表面に、帯電性を制御したり、トナーの粘着抑制する樹脂コート層を被覆したものである。また、キャリアとして、樹脂粒子中に磁性体微粉末を分散させた樹脂キャリア等を用いることもできる。キャリアには、高画質化を目指すために高抵抗キャリアが使用される。

キャリアとトナーとが撹拌スクリュ１８、１９によって撹拌されながら搬送されると、トナーは摩擦帯電する。現像剤担持体である現像ローラ１７はキャリアを磁力によって吸着し、現像ローラ１７の表面に磁気ブラシが形成される。現像ローラ１７の回転に伴って磁気ブラシが移動し、キャリアに付着したトナーが感光体１に供給される。トナーは感光体１の静電潜像に吸着されて、トナー像が形成され、現像が行われる。なお、上記の磁気ブラシの穂立ちの高さはドクタ２０により規制される。また、撹拌スクリュ１８、１９の代わりに、パドル状のものも使用可能である。

現像槽１６の上部には、補給用のトナーを収容するトナー供給ユニット２１が設けられる。現像槽１６の上面に、トナー補給用開口１６ａが形成され、この開口１６ａを通じて現像槽１６とトナー補給ユニット２１とが連通する。トナー供給ユニット２１の底部には、トナー補給ローラ２２が回転自在に設けられる。トナー補給ローラ２２が回転駆動されることによって、トナーが現像槽１６に供給される。トナーは、トナー補給ローラ２２の駆動時間に応じた量だけ流下して、現像槽１６内へと供給され、撹拌スクリュ１８、１９により撹拌されながら搬送される。

また、現像槽１６には、図３に示すように、現像槽１６内のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ２３が設けられている。トナー濃度センサ２３は、透磁率センサからなり、現像槽１６内を搬送される現像剤に接触して透磁率を検出する。検出された透磁率からキャリアに対するトナーの比率が求められる。例えば、トナー濃度センサ２３に対峙している現像剤中におけるキャリア量が少ないと、トナー比率が高いと検出され、トナー濃度センサ２３に接触するキャリア量が多いと、トナー比率が低いと検出される。そして、このトナー濃度センサ２３の検出信号は、図示しない制御装置に出力され、この検出信号に基づいてトナー補給ローラ２２が駆動され、現像槽１６内にトナーが補給される。

現像工程において、感光体１表面の静電潜像がトナー像として可視化された後、トナー像が感光体１の回転によって転写部材５の位置まで到達する。転写部材５としては、例えばコロナ転写器、転写ローラ、転写ブラシなどが挙げられるが、特に限定されるものではない。転写部材５は、感光体１上のトナー像を記録媒体８、例えばＰＰＣ用紙上に転写する。転写されたトナー像は、定着部材９によって用紙上に定着される。

トナー像が転写された後の感光体１表面は、感光体１の回転によってクリーニング部材６の位置まで到達する。クリーニング部材６としては、クリーニングブレードなどが挙げられるが、特に限定されるものではない。クリーニング部材６は、感光体１表面に残留しているトナーや紙粉などを除去する。クリーニングされた感光体１表面は、感光体１の回転によって除電部材７の位置まで到達する。除電部材７としては、除電ランプなどが挙げられるが、特に限定されるものではない。除電部材７は、感光体１表面に残留している電位を除去する。上述した一連の動作によって、１回の画像形成が終了する。

上記の画像形成装置は、単色で印字を行うモノクロ機である。カラー画像の形成を行う場合、図４に示すカラータンデム機では、タンデム型の現像装置４が用いられる。現像装置４と感光体１がセットになったユニットが、少なくとも３個以上一列に並べられる。各ユニットは、それぞれ異なる色の現像を行う。ＣＭＹＫあるいはＣＭＹの各色のトナー像が記録媒体８あるいはベルト状の中間担持体に転写されて、順に重ねられ、カラー画像が形成される。また、図５に示すカラーロータリ機では、回転型の現像装置４が用いられる。少なくとも３個以上の現像装置４が回転軸周りに配置され、各現像装置４が順に感光体１に対向して、各色の現像を行う。

画像形成装置では、入力された画像に基づいて制御装置３０が画像形成を実行する。図６に示すように、制御装置３０は、画像を記録媒体８に形成するプリントエンジン３１を制御する。プリントエンジン３１は、感光体１、帯電部材２、露光部材３、現像装置４、転写部材５、定着部材９、用紙搬送部材等を含み、電子写真プロセスを実行して、画像形成を行う。制御装置３０は、スキャナ３２から入力された画像あるいは外部からの通信により入力された画像に画像処理を施して、印刷データを作成し、フラッシュメモリ等のメモリ３３に一時的に記憶する。そして、制御装置３０は、印刷データに基づいてプリントエンジン３１を制御し、記録媒体８に画像を形成する。

ところで、図１５に示すように、入力された画像において、感光体１の移動方向の上流側に黒ベタ画像、下流側にハーフトーン画像が並んで位置する場合、白抜け画像が発生する。白抜け画像は、ハーフトーン画像の黒ベタ画像側近傍に生じる。白抜け画像を目立たなくするために、制御装置３０は、プリントエンジン３１を制御して、白抜け画像に対応する感光体１上の白抜けエリアに供給するトナー濃度を濃くする画像制御を行う。

すなわち、制御装置３０は、形成する画像に白抜け画像が発生するかを予測し、白抜け画像の発生が予測される場合、形成する画像に対する感光体１上の白抜けエリアの位置を特定する。そして、制御装置３０は、入力された画像に基づいて白抜けエリアの画像濃度がハーフトーン画像の画像濃度より高くなるようにした印刷データを作成し、印刷データにしたがって露光部材３を制御する。

すなわち、露光部材３からの露光量が形成する画像に応じて制御される。露光量によって感光体１の潜像電位を調整することにより、感光体１上の白抜けエリアにトナーが多く供給される。すなわち、露光量を多くすると、潜像電位が下がり、白抜けエリアの潜像電位と現像バイアスとの差が大きくなって、感光体１に付着するトナーが増え、白抜けエリアにおけるトナー濃度が濃くなる。なお、白抜け画像が発生しないと予測される場合、制御装置３０は、上記の画像制御を行わない。

図７（ａ）に示すように、黒ベタ画像の感光体１上での潜像電位を−Ｖｂ、ハーフトーン画像の潜像電位を−Ｖｈ、現像バイアス電位を−Ｖｄとするとき、白抜けエリアにおける潜像電位を−Ｖｘにする。ただし、Ｖｄ＞Ｖｈ＞Ｖｘ＞Ｖｂである。白抜けエリアの潜像電位と現像バイアス電位との差は、ハーフトーン画像の潜像電位と現像バイアス電位との差より大きくなる。このような潜像電位パターンにすることにより、理想的には同図（ｂ）のように、白抜けエリアへのトナー付着量は、ハーフトーン画像でのトナー付着量より多くなる。しかし、黒ベタ画像との境界部分では、磁気ブラシによるトナーの持ち去りが発生するので、黒ベタ画像の近傍でのトナー付着量は少し減り、同図（ｃ）のようなトナー付着量となる。

ここで、白抜け画像は、感光体１の移動方向において所定の幅を有する。使用する現像システムでは、現像剤の特性、感光体１と現像ローラ１７との距離、感光体１と現像ローラ１７との速度差、感光体１および現像ローラ１７の径、現像ローラ１７への現像剤付着量がそれぞれ異なり、現像システムに応じて所定の白抜け幅となる。言い換えれば、同じ画像形成装置であれば、ほぼ一定の白抜け幅となる。白抜け幅だけトナー濃度を濃くすればよい。

白抜け幅は予め設定される。実際に形成された画像に基づいて、白抜け画像の白抜け幅が検出され、この白抜け幅が入力されることにより、制御装置３０は、白抜け幅を設定する。具体的には、画像形成装置の出荷前に、黒ベタ画像に続いてハーフトーン画像が現れるサンプル画像を用いて、画像形成が行われる。印刷された画像に発生した白抜け画像の移動方向におけるドット幅が測定される。この測定として、スキャナによって画像が読み取られると、制御装置３０は、入力された白抜け画像の移動方向におけるドット数をカウントする。このカウント値が白抜け幅として、不揮発性のメモリ３３に記憶される。そして、制御装置３０は、画像形成を行うとき、メモリ３３から白抜け幅を読み出し、白抜け幅だけ画像濃度を高くした印刷データを作成する。

そして、画像形成装置の出荷後、白抜け幅のデータを更新するとよい。サンプル画像を用いて、白抜け画像の白抜け幅を測定し、メモリ３３の白抜け幅のデータを更新する。現像システムの状態は経時的に変化するので、白抜け幅も変化する。最新の状態での白抜け幅を設定することにより、より精度の高い白抜けの改善を行える。

ところで、現像システムの状態が同じであっても、温度、湿度、気圧といった周囲の環境によって現像剤の特性が変わり、白抜け幅も変化する。そこで、さまざまな環境において白抜け画像を発生させて、白抜け幅を測定する。環境に応じた白抜け幅が設定される。例えば、図８（ａ）に示すように、湿度に応じた白抜け幅のテーブルが作成され、不揮発性のメモリ３３に記憶される。制御装置３０は、画像形成時の周囲の環境を検出して、テーブルを参照して、検出された湿度に応じた白抜け幅を決める。

図８（ｂ）に示すように、温度に応じた白抜け幅のテーブルを作成してもよく、同図（ｃ）に示すように、湿度および温度に応じた白抜け幅のテーブルを作成してもよい。画像形成装置が使用される環境に応じて、３つのテーブルのうち、いずれかのテーブルが使用される。このように、使用時の環境に応じて白抜け幅を決めることにより、より精度の高い白抜けの改善を行えるとともに、白抜けエリアに施す画像処理により画質が不自然になるといった影響を低減できる。なお、このようなテーブルを使用する代わりに、環境因子による演算式、例えば（白抜け幅）＝ｆ（温度，湿度）を用いて、白抜け幅を決めてもよい。

また、制御装置３０は、白抜けエリアのトナー濃度を濃くするとき、白抜け画像の画像濃度低下量に応じて、白抜けエリアのトナー濃度を決める。そして、決められたトナー濃度となるように印刷データを作成する。

白抜け画像の画像濃度低下量は、実際に形成された画像から測定される。画像形成装置の出荷前に、サンプル画像による画像形成が行われる。印刷された画像がスキャナにより読み取られると、制御装置３０は、入力された画像からハーフトーン画像の画像濃度および白抜け画像の画像濃度を検出する。両者の差が画像濃度低下量とされ、メモリ３３に記憶される。そして、制御装置３０は、画像形成を行うとき、メモリ３３から画像濃度低下量を読み出し、この低下量に基づいて白抜けエリアの画像濃度を決め、白抜けエリアの画像濃度をハーフトーン画像の画像濃度より高くした印刷データを作成する。

画像濃度低下量も温度等の環境の影響を受ける。そこで、上記したように、温度および湿度を変えた異なる環境において白抜け画像を発生させて、画像濃度低下量を測定する。環境に応じた画像濃度低下量が設定される。図９（ａ）に示すように、湿度に対する画像濃度低下量のテーブルが作成され、メモリ３３に記憶される。そして、制御装置３０は、画像形成時の周囲の環境を検出して、テーブルを参照して、検出された湿度に応じた白抜けエリアのトナー濃度を決める。このために、画像形成装置に、湿度センサおよび温度センサが設けられる。

図９（ｂ）に示すように、温度に対する画像濃度低下量のテーブルを作成してもよく、同図（ｃ）に示すように、湿度および温度に対する画像濃度低下量のテーブルを作成してもよい。画像形成装置が使用される環境に応じて、３つのテーブルのうち、いずれかのテーブルが使用される。このように、使用時の環境に応じて画像濃度低下量を決めることにより、より精度の高い白抜けの改善を行えるとともに、白抜けエリアに施す画像処理により画質が不自然になるといった影響を低減できる。なお、このようなテーブルを使用する代わりに、環境因子による演算式、例えば（画像濃度低下量）＝ｆ（温度，湿度）を用い、演算式から得られた画像濃度低下量に基づきトナー濃度を決めてもよい。

さらに、画像濃度低下量は、黒ベタ画像あるいはハーフトーン画像の画像濃度に応じて設定するのが好ましい。そこで、黒ベタ画像およびハーフトーン画像の画像濃度を変えて、白抜け画像を発生させ、画像濃度低下量を測定する。黒ベタ画像あるいはハーフトーン画像の画像濃度に応じた画像濃度低下量が設定される。図１０（ａ）に示すように、黒ベタ画像の濃淡に対する画像濃度低下量のテーブルが作成され、メモリ３３に記憶される。制御装置３０は、画像形成時に、入力された画像から黒ベタ画像の画像濃度を検出して、テーブルを参照して、黒ベタ画像の濃淡に応じて画像濃度低下量を選択し、この低下量に基づきトナー濃度を決める。

図１０（ｂ）に示すように、ハーフトーン画像の濃淡に対する画像濃度低下量のテーブルを作成してもよく、同図（ｃ）に示すように、黒ベタ画像およびハーフトーン画像の濃淡に対する画像濃度低下量のテーブルを作成してもよい。発生する白抜け画像の周囲の画像に応じて、３つのテーブルのうち、いずれかのテーブルが使用される。このように、両隣の画像に応じて画像濃度低下量を決めることにより、見映えよく白抜けの改善を行える。なお、このようなテーブルを使用する代わりに、黒ベタ画像およびハーフトーン画像の画像濃度による演算式を用い、演算式から得られた画像濃度低下量に基づきトナー濃度を決めてもよい。

次に、入力された画像に対する画像形成を行うとき、制御装置３０は、入力された画像において白抜け画像が発生するかを予測する。黒ベタ画像に続いてハーフトーン画像があるとき、制御装置３０は、白抜け画像が発生するとみなす。そして、制御装置３０は、入力された画像における白抜け画像の位置を検出して、この位置に基づいて感光体１上の白抜けエリアの位置を特定する。

白抜け画像の位置を検出するに際して、制御装置３０は、入力された画像を元の画像として、元の画像を感光体進行方向に白抜け幅だけずらしたシフト画像を作成する。そして、元の画像とシフト画像とを重ね合わせる。図１１（ａ）に示すように、元の画像における黒ベタ画像に連続するハーフトーン画像がある個所では、同図（ｂ）に示すような画像濃度パターンとなる。一方、シフト画像の画像濃度パターンは、同図（ｃ）に示すようになる。２つの画像を重ね合わせると、同図（ｄ）に示すようになる。すなわち、白抜け画像が発生するエリアは、元の画像がハーフトーン画像であり、シフト画像が黒ベタ画像となるエリアである。制御装置３０は、入力された画像からこのようなエリアを探し、元の画像における白抜け画像の位置を特定する。

ここで、黒ベタ画像あるいはハーフトーン画像の判定は、画素単位で行われる。黒ベタ画像の判定では、画素濃度＞黒ベタＭｉｎ濃度を満たすとき、この画素は黒ベタ画像とみなされる。ハーフトーン画像の判定では、ハーフトーンＭｉｎ濃度＜画素濃度＜ハーフトーンＭａｘ濃度を満たすとき、この画素はハーフトーン画像とみなされる。

黒ベタＭｉｎ濃度、ハーフトーンＭｉｎ濃度、ハーフトーンＭａｘ濃度は、予め設定された設定値とされる。あるいは、環境によって画像濃度が変化するので、温度、湿度といった環境に応じて、それぞれの濃度毎のテーブルを作成するか、演算式を作成する。画像形成時の環境に応じて、テーブルあるいは演算式から各濃度の設定値を決める。

以上のように、入力された画像における白抜け画像の位置が検出されると、制御装置３０は、白抜け画像に対応するエリアにおいて、決められた白抜け幅で、ハーフトーン画像の画像濃度よりも画像濃度低下量だけ画像濃度を高くなるように、入力された画像を画像処理した印刷データを作成する。そして、この印刷データに基づいて画像形成を行う。

白抜け画像に対応する感光体１上の白抜けエリアでは、本来のハーフトーン画像に応じて付着するトナー量よりも多くのトナーが付着し、白抜けエリアのトナー濃度はハーフトーン画像のトナー濃度よりも濃くなる。磁気ブラシによって、白抜けエリアのトナーが持ち去られるが、白抜けエリアの付着トナーが多いので、白抜けが顕著に現れない。そのため、形成された画像では、従来のような白抜け画像の代わりに、ハーフトーン画像の画像濃度とあまり変わらない画像濃度を有する画像が形成される。すなわち、形成された画像には、白抜けの現象は生じるが、白抜けの目立たない画像にすることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。カラー画像を形成する場合、各色の現像装置毎に独立して、白抜け画像に対する画像制御が行われる。

本発明の画像形成装置の概略構成図 現像装置の概略断面図 現像装置の内部構成を示す図 カラータンデム機の現像装置を示す図 カラーロータリ機の現像装置を示す図 画像形成装置の制御ブロック図 （ａ）白抜けに対する画像制御を行ったときの潜像電位パターンを示す図、（ｂ）理想的な感光体上のトナー付着を示す図、（ｃ）実際に白抜けを改善するときの感光体上のトナー付着を示す図 （ａ）湿度に対する白抜け幅のテーブルを示す図、（ｂ）温度に対する白抜け幅のテーブルを示す図、（ｃ）湿度および温度に対する白抜け幅のテーブルを示す図 （ａ）湿度に対する画像濃度低下量のテーブルを示す図、（ｂ）温度に対する画像濃度低下量のテーブルを示す図、（ｃ）湿度および温度に対する画像濃度低下量のテーブルを示す図 （ａ）黒ベタ画像の濃淡に対する画像濃度低下量のテーブルを示す図、（ｂ）ハーフトーン画像の濃淡に対する画像濃度低下量のテーブルを示す図、（ｃ）黒ベタ画像およびハーフトーン画像の濃淡に対する画像濃度低下量のテーブルを示す図 （ａ）元の画像を示す図、（ｂ）元の画像の画像濃度を示す図、（ｃ）シフト画像の画像濃度を示す図、（ｄ）検出された白抜け画像の位置を示す図 同方向現像における移動方向を示す図 白抜け画像の発生原理を示す図 （ａ）黒ベタ画像およびハーフトーン画像の潜像電位パターンを示す図、（ｂ）理想的な感光体上のトナー付着を示す図、（ｃ）白抜けが発生したときの感光体上のトナー付着を示す図 （ａ）黒ベタ画像に続いてハーフトーン画像が形成された画像を示す図、（ｂ）画像形成により発生した白抜け画像を示す図

符号の説明

１ 感光体
３ 露光部材
４ 現像装置
１７ 現像ローラ
３０ 制御装置
３１ プリントエンジン
３３ メモリ

Claims (9)

1. 静電潜像を担持する移動自在な像担持体と、像担持体に対向し、トナーを静電潜像に供給する移動自在な現像剤担持体とを有し、トナーによって静電潜像を現像して、画像形成を行う画像形成装置であって、画像形成時に黒ベタ画像に続いてハーフトーン画像を形成するとき、ハーフトーン画像の黒ベタ画像側の近傍に発生する白抜け画像を目立たなくするために、白抜け画像に対応する像担持体上の白抜けエリアに供給するトナーを多くして、トナー濃度を濃くする画像制御部を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 画像制御部は、形成する画像から白抜けエリアを特定し、ハーフトーン画像に対するトナー濃度より白抜けエリアに対するトナー濃度を濃くすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 画像制御部は、像担持体移動方向における白抜けエリアの白抜け幅だけトナー濃度を濃くすることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 実際に形成された画像から検出された白抜け画像に基づいて、白抜け幅が予め設定されることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 周囲の環境に応じて白抜け幅が設定され、画像制御部は、画像形成時の環境に基づいて白抜け幅を決めることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
6. 画像制御部は、元の画像に対し、移動方向に白抜け幅だけシフトしたシフト画像を作成し、元の画像がハーフトーン画像であり、シフト画像が黒ベタ画像であるエリアを検出して、このエリアを元の画像における白抜けエリアとして特定することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
7. 画像制御部は、白抜け画像の画像濃度低下量に応じて、白抜けエリアのトナー濃度を決めることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
8. 実際に白抜け画像が発生した画像から検出された画像濃度に基づいて、ハーフトーン画像の画像濃度と白抜け画像の画像濃度との差が画像濃度低下量として予め設定されることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
9. 周囲の環境に応じて画像濃度低下量が設定され、画像制御部は、画像形成時の環境に基づいて画像濃度低下量を選定し、この画像濃度低下量に応じてトナー濃度を決めることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。

Images