JP3687824B2

JP3687824B2 - ２色画像形成装置

Info

Publication number: JP3687824B2
Application number: JP26198297A
Authority: JP
Inventors: 久雄岡田; 輝章三矢; 慎一赤津
Original assignee: リコープリンティングシステムズ株式会社
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: DE19844081A1; DE19844081B4; US6061534A; JPH11102099A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式を用いた２色画像形成装置に関する。
【０００２】
なお、本発明で説明するところの２色画像形成装置について、単に色が異なる２種類のトナーを用いる場合だけを含むのではなく、同じ色でも他の特性が異なるトナーを用いる場合をも含む。例えば、同じ黒色トナーでも、一方が非磁性トナーで、他方が磁性トナーの場合などである。これは、画像の一部に磁気的な情報を付加したい場合に用いられる。
【０００３】
【従来の技術】
感光体を帯電した後、露光において画像の色情報に応じて、露光無し、弱露光、強露光と露光量を３段階に変えることによって、感光体上に３段階の静電像を形成し、これを正帯電のトナーと負帯電のトナーによって現像し、感光体上に２色のトナー像を形成する２色画像形成装置がある。
【０００４】
この２色画像形成装置では、１つの色の画像の周辺が別の色のトナーで縁取りされるように現像されるフリンジ現像が発生し、鮮明な画像が得られないという問題が発生した。
【０００５】
このフリンジ現像の発生は次のように説明される。
【０００６】
図２はフリンジ現像の説明図で、感光体表面の位置に対する露光後の感光体表面の電位と電界の分布を表している。
【０００７】
図２（ａ）に示すように、この２色画像形成装置での感光体の露光後の表面電位は、露光無しの場所は帯電電位Ｖｃａ，弱露光の場所は中間電位Ｖｗ，強露光の場所は放電電位Ｖｄａとなっている。Ｖｃａの帯電電位部は現像バイアス電圧Ｖｂ１を印加した現像装置によって第１のトナーが正規現像される。一方、Ｖｄａの放電電位部は現像バイアス電圧Ｖｂ２を印加した現像装置によって第２のトナーが反転現像される。Ｖｗの中間電位部はいずれのトナーも現像されず、白部となる場所である。ところが、感光体上の表面電界は、図２（ｂ）に示すように、ＶｃａとＶｄａの電位部の周辺の中間電位部は、ＶｃａとＶｄａの電位部と中間電位Ｖｗとの差が大きいので、エッジ効果による逆向きの電界が発生し、ここに逆の帯電極性のトナーが付着するのである。したがって、第１のトナーが黒、第２のトナーが赤であれば、黒画像の周囲の白部が赤で現像され、赤画像の周囲の白部が黒で現像されるようになる。これは、あたかも黒画像の周囲が赤で縁取りされ、赤画像の周囲が黒で縁取りされるようになるので、フリンジ（縁取り）現像と呼ばれる。これは、本来形成されてはならない色の印字であり、画像が不鮮明になるとともに、誤印字として印刷結果に間違った情報を記録してしまうことになり、解決しなければならない問題である。
【０００８】
このフリンジ現像は、現像バイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２が弱露光の場所の中間電位Ｖｗに近い程顕著に現れ、Ｖｗから離れる程少なくなるという特性がある。従って、フリンジ現像を低減する手段として、この特性を利用して、現像バイアス電圧Ｖｂ１とＶｂ２をＶｗから離すことが考えられる。しかし、この手段では、現像バイアスとトナーが付着する画像部の電位差、Ｖｃａ−Ｖｂ１とＶｄａ−Ｖｂ２が小さくなり、本来の画像部に現像されるトナー量が減少し、画像濃度が低下するという問題がある。フリンジ現像は低減されるが、本来の現像そのものが少なくなってしまうので、この手段によってフリンジ現像を解決することは困難である。
【０００９】
この問題の別の解決手段として、抵抗値が低い現像剤を使用するという方法が特開平１−１８９６６４号に提案されている。これは、抵抗値が低い現像剤を用いることによって、エッジ効果が弱くなり、周辺の逆向きの電界が弱くなることを利用したものである。しかし、抵抗値が低すぎる現像剤では、キャリアが感光体に付着するという２次的な問題が発生した。この感光体に付着したキャリアは、転写において感光体上のトナー像と用紙の間に空隙を生じさせ、それによって転写電界強度を低下させ、トナー像の転写不良を引き起こす。これは、文字や画像等の一部が用紙に転写されずに欠落することになる。従って、フリンジ現像の解決のために、この抵抗値が低い現像剤の使用という第２の手段の適用そのものが難しい。
【００１０】
上記の問題点を許容して、現像バイアスと現像剤抵抗をフリンジが解決される条件で組み合わせた場合においても、次のような問題が発生する。
【００１１】
感光体の特性は使用に伴って経時的に変化したり、帯電器の放電ワイヤも劣化するので、中間電位の変動は避けがたい問題である。この中間電位が変動した場合、現像バイアス電圧と中間電位との差が小さくなる方向に中間電位が変化するとフリンジ現像が発生してくる。
【００１２】
また、現像剤は、周囲の環境変化やトナー濃度の変化、キャリア表面の経時的な変化、等によって、その抵抗値が変化する。現像剤抵抗値が高くなる方向に変化した場合、例えば環境が低湿度になったり、トナー濃度が高くなったりすると、やはりフリンジ現像が発生してくる。
【００１３】
さらに、現像機の現像ロールの回転速度を変えた場合、現像剤が感光体表面を擦る力が変わり、その影響を受けてフリンジ現像も変化するという特性がある。
【００１４】
以上のように、フリンジ現像はいろいろな要因の影響を受けており、従来の技術では解決することが困難な問題である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、フリンジ現像を防止し、鮮明な画像が得られる２色画像形成装置を提供することにある
【００１６】
。
【課題を解決するための手段】
上記課題は、感光体を帯電した後の露光において、トナーが正規現像される帯電電位部、トナーが反転現像される放電電位部、トナーが現像されない中間電位部の３つの電位部を形成する３段階の光量で露光することに加えて、トナーが現像される電位部の周囲の白部を判定し、トナーが現像される電位と中間電位の間の電位を形成する光量で露光すること、より具体的には、帯電電位部の周囲の白部は帯電電位と中間電位の間の電位を形成する光量で露光し、放電電位部の周囲の白部は放電電位と中間電位の間の電位を形成する光量で露光する手段を設けることによって解決できる。
【００１７】
上記手段に加えて、表面電位計を備えて、それで中間電位を検出して、中間電位を一定に形成する光量を調節すること、更に、現像バイアス電圧や現像ロール回転数応じ、あるいは現像剤の電気抵抗の測定手段を備えてその測定値に応じてトナーが現像される電位部の周囲を露光する光量を調節すること、によって確実に上記課題を解決できる。
【００１８】
また、トナー付着量センサを備え、フリンジ現像による付着トナーが検出されなくなるようにトナーが現像される電位部の周囲を露光する光量を調節することによってより確実に上記課題を解決できる。
【００１９】
更に、画像をドットに展開する処理を行う演算プロセッサで、トナーが現像される電位部の周囲の白部でトナーが現像される電位と中間電位の間の電位を形成する光量で露光する領域を判定する処理を行うようことができ、その判定結果に応じてトナーが現像される電位部の周囲の光量を調節して露光することで上記課題を解決できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施例を図１から図３を用いて説明する。図１は、本発明の２色画像形成装置の概略構成図、図２は、フリンジ現像の説明図、図３は、補正露光によるフリンジ抑制の説明図である。
【００２１】
図１は、第１の実施例として、本発明を適応した２色画像形成装置の概略構成図を示す。図１で、１は感光ドラム、２は第１帯電器、３は露光器、４は露光制御手段、５は第１現像機、６は第２現像機、７は第２帯電器、８は転写器、９はクリーナ、１２は記録媒体、１５、１６、１７は電源、１９は付着量センサ、２０はプロセス制御手段、３１はレーザである。この装置では、感光ドラム１に負帯電のＯＰＣを用い、第１のトナーとして正帯電のトナー、及び第２のトナーとして負帯電のトナーを用いた場合を説明する。図１で、感光ドラム１は時計周りに回転しており、先ず感光ドラム１の表面は第１帯電器２によって一様に負に帯電され、露光器３による露光によって感光ドラム１上には３段階の表面電位Ｖｃａ、Ｖｗ、Ｖｄａからなる静電潜像が形成される。この表面電位の値は、図２（ａ）の記号を用いて説明すると、具体的には、Ｖｃａは−９００Ｖ、Ｖｗは−４５０Ｖ、Ｖｄａは−５０Ｖ前後の値となる。次に、電源１５によって現像バイアスＶｂ１（−６５０Ｖ）が印加された第１現像機５によって正帯電の第１トナーが感光ドラム１上に現像される。続いて、電源１６によって現像バイアスＶｂ２（−２５０Ｖ）が印加された第２現像機６によって負帯電の第２トナー像が感光ドラム１上に現像される。この第１トナーと第２トナーの現像は、現像剤としてトナーとキャリアの混合物である２成分現像剤を用いて行った。この現像剤には、第１、第２ともに、抵抗値が約１０¹⁰Ω・ｃｍと高いフェライトキャリアを用いて、キャリア付着を防止している。また、抵抗値が１０¹⁰Ω・ｃｍより小さいキャリアでは、キャリア付着が僅かに発生するが、キャリア回収マグネットで除去でき、キャリア付着による２次的な問題は生じない。
【００２２】
なお、キャリア抵抗値は、キャリアを一定間隔の電極間に充填し、その電気抵抗の測定値に電極の面積を掛け、更に電極の間隔で割って得られた値である。また、トナー濃度は４重量％、トナー帯電量は第１現像剤が約１０μＣ／ｇ、第２現像剤が約−６μＣ／ｇである。
【００２３】
以上の手順によって感光ドラム１上に形成された第１のトナー像と第２のトナー像による２色トナー像は、第２帯電器７によってコロナ照射され、帯電極性を負に揃えられる。第２帯電器７には電源１７から高電圧が印加されており、その印加電圧が正の場合は第１及び第２のトナーは正帯電に揃えられ、その印加電圧が負の場合は第１及び第２のトナーは負帯電に揃えられる。どちらに揃えるかは、転写の極性で決める。本実施例の装置では負に揃えた。その後、転写器８によって紙等の記録媒体１２に転写され、この図には示されていない定着機で定着される。転写後の感光ドラム１は、クリーナ９によって残留したトナーが除去された後、次の２色画像形成が行われる。
【００２４】
図１の中で、露光制御手段４は帯電電位の周囲の白部を判定する手段であり、画像データから今露光しようとしているデータが白部に対応するデータであり、しかもそれが帯電電位部の周囲であるか、あるいは放電電位部の周囲であるかを判定する。そして、帯電電位部の周囲であると判定された場合は、帯電電位と中間電位の間の電位を形成する光量で露光する。また、放電電位部の周囲であると判定された場合は、放電電位と中間電位の間の電位を形成する光量で露光する。このように露光することによって、露光後の感光体上の表面電位分布は、図３（ａ）に示すようになる。電位がＶｃａの帯電電位部の周囲の白部は、帯電電位Ｖｃａと中間電位Ｖｗの間の電位Ｖｃｆが形成される。また、電位がＶｄａの放電電位部の周囲の白部は、放電電位Ｖｄａと中間電位Ｖｗの間の電位Ｖｄｆが形成される。フリンジ現像を引き起こすそれぞれの画像部周囲のエッジ効果による逆向きの電界は、中間電位とそれぞれの画像部電位Ｖｃａ、Ｖｄａとの電位差が大きいことによって発生することを前述した。従って、その電位差が小さくなるように、中間電位部と画像部電位の間に、更にその間の電位部分を形成し、それぞれの部分の電位差を小さくすることによって、図３（ｂ）に示すように、エッジ効果を低減して逆向きの電界を小さくし、フリンジ現像を解決することができる。以後、この画像部周囲の白部に新たに設ける電位（部）を補正電位（部）と呼び、この露光を補正露光と呼ぶことにする。
【００２５】
この実施例では、帯電電位部の周囲のフリンジ補正電位Ｖｃｆが−５００Ｖとなるように補正露光１の光量を調整し、放電電位部のフリンジ補正電位Ｖｄｆが−３７０Ｖとなるように補正露光２の光量を調整した。放電電位部の周囲の電位と中間電位の差が８０Ｖに対し、帯電電位部の周囲の電位が中間電位Ｖｗ（−４５０Ｖ）と５０Ｖと小さくなっているが、帯電電位部は第１現像によってトナーが現像されるので、その分帯電電位部と白部の電位差が小さくなりエッジ効果そのものが小さくなり、補正露光による電位差の縮小幅を小さくできるためである。また、画像部周辺の補正露光する範囲は、放電電位部の周囲は０．４ｍｍ、帯電電位部の周囲は０．３ｍｍとした。帯電電位部の補正露光の範囲が放電電位部に比べて狭い理由は、上記の補正電位が少ないことの理由と同じである。なお、帯電電位部の周囲と放電電位部の周囲での補正電位と補正範囲の大小関係については、放電電位部の現像が先に行われるならば、逆転することがある。それは、上記の説明のように、先に現像された画像の周囲はエッジ効果が小さくなるからである。以上に述べた第１の実施例によれば、補正露光を行うことによって、フリンジ現像を解決し、鮮明な画像を得ることが可能になる。
【００２６】
（実施例２）露光制御手段
次に第２の実施例として、本発明の２色画像形成装置の露光制御手段４について、図４と図５を用いて説明する。図４は、補正露光制御部の概略構成図、図５は、補正露光の判定の説明図である。まず、補正露光制御部の構成と動作を図４を用いて説明する。図４には露光制御手段４とその周辺回路を示した。図４で、４は露光制御手段、１８は表面電位計、１９は付着量センサ、２０はプロセス制御手段、２１は記憶手段、２２はデータ入力手段、３１はレーザ、４１は画像メモリ、４２は判定回路、４３は光量切替回路、３１１、３１２、３１３、３１４はレーザ駆動回路、３２１、３２２、３２３、３２４は光量設定手段である。
【００２７】
露光制御手段４を構成する主な構成要素は画像メモリ４１と判定回路４２、光量切替回路４３である。判定回路４２は、画像メモリ４１のデータ、即ち、帯電電位部の画像に対応する１と０からなるビットパターン、放電電位部の画像に対応する１と０からなるビットパターンから、今露光しようとしている場所が、帯電電位部か、帯電電位部の周囲か、放電電位部か、放電電位部の周囲か、帯電電位部からも放電電位部からも離れた白部か、を判定する。そして、その判定結果に基づいて、光量切替回路４３で光量を切り替えて感光体を露光する。
【００２８】
図４で、３１１、３１２、３１３、３１４はそれぞれレーザ３１の駆動回路であり、３１１は放電電位部を形成する光量をレーザから出力させる駆動回路、３１２は中間電位部を形成する光量をレーザから出力させる駆動回路、３１３は補正電位Ｖｃｆ部を形成する光量をレーザから出力させる駆動回路、３１４は補正電位Ｖｄｆ部を形成する光量をレーザから出力させる駆動回路である。３２１、３２２、３２３、３２４はそれぞれ、駆動回路３１１、３１２、３１３、３１４に対応した光量設定手段である。設定は、デジタル値で設定することにして、その初期設定値としては、ＲＯＭやＩＣカードメモリ等の記憶手段２１に記憶した値を用いる。設定の変更は、プロセス制御手段２０を経由して、テンキー等のデータ入力手段２２で行うことができる。デジタル値で設定すると光量設定手段でアナログ出力に変換し、それを駆動回路の光量設定入力とする。レーザ３１として、半導体レーザを用いた場合、出力光量は電流によって調節できるので、光量設定手段のアナログ出力を電流出力とすれば、それをレーザ駆動電流として用いることができる。
【００２９】
次に判定の具体例について図５を用いて説明する。図５（ａ）は帯電電位部の画像に対応する画像メモリの内容、図５（ｂ）は放電電位部の画像に対応する画像メモリの内容である。それぞれ、１の部分がトナーが現像されることに対応する。また、両方のメモリのそれぞれ対応する画素の値が０の場合は、トナーが現像されない白部に対応する。なお、両方の対応する画素の内容が同時に１になることは、この２色画像形成方法においては原理的にありえない条件であるが、発生した場合はどちらか一方を優先させる。また、それぞれの画素は約８４マイクロメートル四方の寸法である。今、露光しようとしている場所に対応するメモリの位置を（ｉ、ｊ）とする。ｉはポリゴンミラーの回転によってレーザが走査される主走査方向の位置、ｊは感光体ドラムの回転にともなって走査される副走査方向の位置を示す。図５の中央１マスの太枠で示す（ｉ、ｊ）の位置より、副走査方向に１から３画素ずれた位置は、放電電位部の画像がある。図１の実施例の説明の中で、放電電位部画像の周囲は０．４ｍｍの範囲を補正露光することにしたので、（ｉ、ｊ）の位置から５画素の範囲内に放電電位部が有るか否かを判定する。判定の論理としては、図５の放電電位画像メモリの中で大きな太枠で囲まれた、主走査方向位置ｉ−５からｉ＋５、副走査方向位置ｊ−５からｊ＋５の範囲のデータの論理和をとり、それが１になれば、５画素の範囲内に放電電位部が有ると判定される。この判定の回路としては、１２１個の画素信号の論理和をとるので、単純に２入力ＯＲ回路を用いるならば、１２３個で構成できる。もっと入力数の多いＯＲ回路を用いれば少なくなるのは当然であり、また、集積度の高いロジックアレイもあるので、この回路の構成には何ら問題は無い。次に、（ｉ、ｊ）の位置が白部であること、これは、帯電電位画像メモリと放電電位画像メモリの（ｉ、ｊ）位置の論理和をとり、それが０であることで白部と判定される。そして、（ｉ、ｊ）位置が白部であり、５画素の範囲内に放電電位部が有る判定されれば、補正電位Ｖｄｆ部を形成する光量をレーザから出力させる駆動回路３１４に切り替えられて露光が行われ、その結果（ｉ、ｊ）の画素位置の感光体表面電位はＶｄｆになる。以上の判定を、各画素毎に行うことによって、放電電位部の周囲５画素は表面電位Ｖｄｆの補正電位になる。帯電電位部の周囲については説明を諸略するが同様の判定を行えばよい。なお、放電電位部と帯電電位部が接近しており、両方の判定結果が競合した場合、図３での補正露光１と補正露光２が同時に行うような判定がでた場合は、どちらか一方を優先させる。優先の方法は、それぞれの画像部からの距離が近い方を優先させる、元もとのフリンジが多い方の補正を優先させる等を選べばよい。図１を用いて説明した実施例に適用した方法は、フリンジの多い方の補正を優先させる方法である。距離を判定する方法に比べて、論理が単純となりハードウエアの規模を抑えることができた。
【００３０】
以上に述べた第２の実施例によれば、帯電電位部と放電電位部の周囲を判定して補正露光を確実に行うことができ、これによってフリンジ現像が解決され、鮮明な画像を得ることが可能になる。
【００３１】
（実施例３）表面電位制御とレーザ駆動回路
次に第３の実施例として、レーザの駆動回路の構成の実施例について、図２と図４を用いて説明する。
【００３２】
図４の補正露光制御部の概略構成図では、光量毎にレーザの駆動回路を分ける方式にしており、この利点について説明する。図４で１８は表面電位計である。この表面電位計１８は、図１には図示していないが、感光体ドラム１の表面電位を測定する検出器である。ところで、この２色画像形成装置では、図２に示したように、中間電位Ｖｗを挟んで、帯電電位画像部と放電電位画像部がある。この中間電位部は、トナーが現像されずに白部となる場所であるが、この中間電位Ｖｗが変動して、例えば、Ｖｗが帯電部電位Ｖｃａの方にずれると、帯電電位部に付着すべきトナーが白部に付着したり、逆に放電電位部Ｖｄａの方にずれたりすると、放電電位部に付着すべきトナーが白部に付着するという、カブリ現像が発生する。この中間電位の変動は、感光体ドラムの特性が環境変化や使用に伴う経時的な変化によって、レーザが同じ光量で露光しても、表面電位が変わってしまうのである。そこで、表面電位計１８によって感光体の表面電位を測定して、中間電位Ｖｗが所定の値の範囲内に収まるように、レーザの光量を調節する必要がある。そこで、本実施例では、表面電位計１８で測定した中間電位部の表面電位をプロセス制御装置２０で処理して、中間電位が所定の値になるように、中間電位の光量設定手段３２２にその制御値を設定する。これによって、中間電位部を形成するレーザ駆動回路３１２が駆動された場合、感光体の表面電位はＶｗに保たれる。
【００３３】
中間電位部の表面電位の測定は次のようにして行う方法がある。
【００３４】
（方法１）本実施例には、補正露光を行うための露光制御手段４を有し、それには画像メモリ４１を備えているので、画像メモリから白部を認識して、その白部に対応した感光体表面が表面電位計の場所に来た時の電位をプロセス制御装置２０で取り込む。
【００３５】
（方法２）通常の印刷動作とは別に、中間電位の制御動作を行い、中間電位のみを形成させる露光を行い、その時の表面電位を測定する。この方法の場合、用紙がカット紙である場合は、その用紙と用紙の隙間を中間電位の制御動作に用いることができる。
【００３６】
以上に述べた第３の実施例によれば、中間電位を形成する露光量の調節を、他の電位部を形成する露光量の調節と独立して行えるので調節が簡単であり、しかも他への影響を及ぼすことがないという利点を有する。また、同様に、補正露光の露光量調節と放電電位部の露光の露光量調節についても、他の露光量調節と独立しており、お互いに影響を及ぼすことが無い。
【００３７】
（実施例４）補正電位制御とレーザ駆動回路
次に第４の実施例として、補正露光の制御条件の設定の実施例を図１と図４を用いて説明する。
【００３８】
従来例の説明で、現像バイアスや現像剤抵抗によって、フリンジ現像の程度が変わることを説明した。それ以外では、現像機のマグネットローラの回転速度が速くなった場合は、掻き取り力が強くなり、それによって通常の画像も後端部がかすれる等の影響が有る。フリンジ現像についても同様に、マグネットローラの回転速度が速くなった場合は、フリンジ現像の程度が変わる。その変わり方としては、例えば、放電電位部画像の周囲に発生する帯電電位部に付着すべきトナーによるフリンジは、感光体ドラムの表面の進行方向に対して、直角方向の放電電位部の画像上端のフリンジは少なくなり、画像部後端のフリンジは多くなる傾向がある。これは、マグネットローラ上の磁気ブラシによる掃き取りと掃き寄せ効果によるものである。また、感光体ドラムの表面の進行方向に対して、平行な放電画像部の辺のフリンジも掻き取られて少なくなる傾向がある。以上に述べた本実施例によれば、現像バイアス、現像剤抵抗、マグネットローラ回転速度が変化した場合は、フリンジ現像の程度が変化するので、補正露光もそれに合わせて調節する必要がある。
【００３９】
図１と図４に示してあるプロセス制御手段２０は、現像バイアスやマグネットローラ回転速度も制御している。現像バイアスやマグネットローラ回転速度の変更は、環境変化によって本来の画像部への現像量に変化があった場合、例えば、環境が低温低湿度状態になると現像量が少なくなって画像濃度が低下する場合に行われる。画像濃度の低下を補償するためには、現像バイアスを高くしたり、マグネットローラ回転速度を速めたりする。上述したように、このような制御を行うと、フリンジ現像の程度が変わるので、補正露光の設定条件の変更が必要になる場合もある。本実施例でその変更を行う場合は、光量毎に独立のレーザ駆動回路と光量設定手段を設けているので、前述の実施例の中間電位の制御も場合と同様に、他の電位部を形成する露光量の調節と独立して行えて、調節が簡単であり、しかも他への影響を及ぼすことがないという利点を有する。
【００４０】
なお、現像バイアスやマグネットローラ回転速度に対応して、フリンジ現像がどの程度になるかは、図４に示してある記憶手段２１にあらかじめ保持しておけばよい。
【００４１】
現像バイアスに対応した補正露光の光量は、具体的には次のように調節する。
【００４２】
帯電電位部の画像濃度が低下した場合は、その濃度低下を現像バイアス電圧で補償する場合、図２に示す現像バイアスＶｂ１と帯電部電位Ｖｃａの差が大きくなるように、現像バイアスＶｂ１を下げる方向に調節する。このような調整を行うと、放電電位部の周囲に帯電電位部に現像されるべきトナーによるフリンジ現像が発生するので、図３に示す補正露光２の露光量を増加させて、放電電位部の周囲の白部の電位Ｖｄｆを低下させてそのフリンジ現像を防止する。一方、放電電位部の画像濃度が低下した場合、その濃度低下を現像バイアス電圧で補償する場合は、図２に示す現像バイアスＶｂ２と放電部電位Ｖｄａの差が大きくなるように、現像バイアスＶｂ２を上げる方向に調節する。このような調整を行うと、帯電電位部の周囲に放電電位部に現像されるべきトナーによるフリンジ現像が発生するので、図３に示す補正露光１の露光量を減少させて、帯電電位部の周囲の白部の電位Ｖｃｆを上昇させてそのフリンジ現像を防止する。
【００４３】
マグネットローラ回転速度に対応した補正露光の光量は、具体的には次のように調節する。マグネットローラの回転速度を速くした場合、画像部上端と感光体ドラムの表面の進行方向に平行に近い方向の画像部の左右端のフリンジは掻き取られて少なくなる傾向にあるので、そのフリンジを防止するための補正露光は、次のように調節する。放電電位部の周囲の白部の電位Ｖｄｆは、図３に示す補正露光２の露光量を減少させて、電位Ｖｄｆを白電位Ｖｗに近付けることができる。帯電電位部の周囲の白部の電位Ｖｃｆは、図３に示す補正露光１の露光量を増加させて、電位Ｖｃｆを白電位Ｖｗに近付けることができる。一方、画像部後端のフリンジについては、マグネットローラの回転速度の増加につれてフリンジが多くなる傾向があるので、次のように露光量を調節する。放電電位部の周囲の白部の電位Ｖｄｆは、図３に示す補正露光２の露光量を増加させて、電位Ｖｄｆを白電位Ｖｗから離すようにする。帯電電位部の周囲の白部の電位Ｖｃｆは、図３に示す補正露光１の露光量を減少させて、電位Ｖｃｆを白電位Ｖｗから離すようにする。マグネットローラの回転速度に対応した補正露光の光量は、上述したように画像の上端、左右端と後端で、調節する方向が逆になっているが、この場合は、画像部の後端に発生するフリンジを防止する方向の調節を採用する。
【００４４】
また、上述したように、画像の上端、下端、左端、右端でフリンジ現像の程度が異なることから、図５に示す画像メモリから補正露光範囲を判定する場合、今露光しようとしている位置から前後左右に必ずしも同じ距離範囲の画像データから判定するのではなく、前後左右でそれぞれ異なる範囲を認識するようした方がよい。例えば、感光体の表面の移動方向と、現像機のマグネットロールの表面の移動方向が同じ場合、放電電位画像周囲の帯電電位に付着するトナーによるフリンジ現像は放電電位画像の後端部に多く、上端と左右端には少ない。従って、この場合は、図５のｊ＋４、ｊ＋５の副走査方向のこれから露光されようとする未来のデータの認識範囲は狭くして、ｊ−６、ｊ−７の既に露光された過去のデータの認識範囲を広くした方がよい。このようにすることによって、放電電位画像部の下端の白部をより広い範囲で補正露光範囲と判定することができる。
【００４５】
以上に述べた第４の実施例によれば、現像バイアスやマグネットローラ回転数を変化させた場合においても、補正露光を確実に行うことができ、これによってフリンジ現像が解決され、鮮明な画像を得ることが可能になる。
【００４６】
（実施例５）フリンジ量検出制御
次に第５の実施例として、補正露光の制御条件の自動設定の実施例を図１と図４を用いて説明する。
【００４７】
図１と図４で、１９は感光体ドラム上に付着したトナー量を検出する付着量センサである。この付着量センサを用いてフリンジ現像されたトナー量を検出し、その量に応じて補正露光の条件を設定する方式である。付着量センサは、発光ダイオードとフォトダイオードが１対で構成された半導体素子であり、発光ダイオードから感光ドラム上に光を照射し、そこからの反射光をフォトダイオードで検出するものである。感光体ドラム上にトナーが付着していれば、その付着量に応じて反射光量が変わることを利用して、感光体ドラムに付着しているトナー量を検出できるのである。
【００４８】
まず、補正露光を行わず、しかも帯電電位部または放電電位部のどちらか一方の静電像を形成する。ここでは、放電電位部の静電像を形成する場合について説明する。この放電電位部の静電像の周囲には、帯電電位部を現像するトナーが付着する。放電電位部は現像しないように、現像バイアスを切り替えたり、現像機を停止しておく。また、図１の転写器８も転写しない条件に設定する。このようにすることで、付着量センサ１９でフリンジトナー量を検出することができる。
【００４９】
次に、帯電電位部の周囲の補正露光を表面電位が中間電位Ｖｗよりある程度低下するような光量を光量設定手段３２４に設定する。そして、次に、この光量設定条件で帯電電位部の周囲に補正露光を行って、放電電位部の現像を行い、そのときのフリンジトナー量を付着量センサ１９で検出する。この時のフリンジトナー量は、補正露光を行わない場合より、少し減っていることにある。以上の動作を、補正露光の条件を変えて行うことによって、補正露光の光量設定条件とフリンジトナー量の関係を得ることができる。この関係から、フリンジを解決できる適切な光量条件を選びだし、それを補正露光の設定値として、光量設定手段３２４に設定すればよい。放電電位部の周囲の補正露光の条件設定も同様に行うことができる。なお、この補正露光の条件設定は、画像形成装置の起動時や、一定印刷頁毎に行うようにすればよい。
【００５０】
また、一定印刷頁毎にフリンジトナーを付着量センサ１９で検出する場合、フリンジトナー量が増加しているのであれば、補正露光の光量は次のように調節する。帯電電位部の周囲のフリンジの場合は、図３に示す補正露光１の光量を減少させる。放電電位部の周囲のフリンジの場合は、図３に示す補正露光２の光量を増加させる。
【００５１】
以上に述べた第５の実施例によれば、フリンジトナー量を検出して、それに応じた適切な補正露光の条件を自動的に設定でき、フリンジの無い鮮明な画像を長期に渡って得ることが可能になる。
【００５２】
（実施例６）現像剤抵抗測定制御
次に第６の実施例として、補正露光の制御条件の設定の第３の実施例を図４と図６を用いて説明する。図６は、現像剤抵抗の測定手段の説明図である。図６で、１は感光ドラム、５１は現像ロール、５２は規制板、５３は抵抗、５４は電圧計、５５は現像剤である。
【００５３】
現像剤抵抗が変われば、フリンジ現像も変わることを従来例で説明した。この現像剤抵抗はトナー濃度の変化、長期の使用によって現像剤中のキャリア表面の摩耗、環境の変化などによっても変わることが実験的にわかった。そこで、このような場合についても、フリンジが解決されるためには、現像剤抵抗を測定して、それに応じて補正露光の光量条件を調節すればよいことがわかる。
【００５４】
図６は、現像剤抵抗の測定手段を示している。実際に必要な現像剤抵抗は、感光体ドラム１と現像ロール５１が向いあった領域の現像剤の抵抗である。しかし、この部分では静電像の有無によって現像される場合と現像されない場合があり、現像剤を流れる電流値が異なり的確な現像剤抵抗値を測定することができない。そこで、現像ロール５１と現像剤５５の層厚を規制する規制板５２の間で抵抗を測定する。規制板５２をアルミニウムやステンレス等の金属とし、そこに抵抗５３を接続し、電圧計５４でその抵抗５３に発生する電圧Ｖを測定する。現像ロール５１に印加している現像バイアスをＶｂ、抵抗５３の電気抵抗値をｒとすると、現像剤の電気抵抗Ｒは、近似的にＲ＝ｒ×Ｖｂ÷Ｖとなる。
【００５５】
実際には、電圧ＶはＡ／Ｄ変換されて、図４のプロセス制御手段２０に取り込まれ、その内部で演算処理されて現像剤抵抗が得られる。そして、その現像剤抵抗に応じた補正露光の光量設定値を記憶手段２１から読みだして、光量設定手段に設定する。
【００５６】
この記憶手段２１には、現像剤抵抗値が高くなると、図３に示す帯電電位部の周囲の補正露光１の光量は減少させ、放電電位部の周囲の補正露光２の光量を増加させるような設定が記憶されている。
【００５７】
以上に述べた第６の実施例によれば、現像剤抵抗に応じた適切な補正露光を行うことができ、現像剤抵抗が変化してもフリンジ現像が無い鮮明な画像を得ることが可能になった。
【００５８】
（実施例７）補正の判定の別形態
次に第７の実施例として、本発明の２色画像形成装置の露光制御手段４の別の実施例を、図７を用いて説明する。図７は、別方式の補正露光制御手段の概略説明図である。図７で、１８は表面電位計、１９は付着量センサ、２０はプロセス制御手段、２１は記憶手段、２２はデータ入力手段、３１はレーザ、４３は光量切替回路、３１１、３１２、３１３、３１４はレーザ駆動回路、３２１、３２２、３２３、３２４は光量設定手段、４００はラスター展開処理手段、４４１は画像メモリ、４４２はプロセッサ、４４３はメモリである。
【００５９】
前述した図４の補正露光制御部の概略構成図の説明で、露光制御手段４に画像メモリ４１を設けて、その画像メモリ内の画像パターンから補正露光を行うか否かの判定をしていた。また、その判定は判定回路４２で行うことを説明した。
【００６０】
ところで、レーザプリンタでは、文字や絵等の画像を印刷する場合、それを点の画像の集まりとして印刷している。特に、文字の場合は、もともと印刷しようとしている文章中では文字は記号（文字コード）で記憶されていることがほとんどであり、これを点の集まりとして展開する処理が行われた後、初めて印刷可能となる。この展開処理はラスター展開と呼ばれている。そしてこの処理は、画像を形成するプリンタエンジン側から見ると、プリンタ本体内部に設けられたコントローラと呼ばれる部分や、プリンタに接続されているコンピュータなどのホスト側（画像データ生成装置）で行われるもので、ラスター展開プログラムというソフトウエアによって、文字コードや図形を点の集まりの画素データに変換している。このラスター展開処理後の画素データをプリンタへ送って、その画素データの１／０に応じてレーザの発光が制御されるのである。
【００６１】
そこで、補正露光がレーザの光量を制御していることから、その制御の元になる判定データをソフトウエアで行う方法を考案した。図７にその場合の構成を示す。図７で、４００はフリンジ補正制御機能も含んだラスター展開処理手段である。このラスター展開処理手段４００には、プロセッサ４４２とラスター展開プログラムとフリンジ補正プログラムを記憶したメモリ４４３と、ラスター展開後の画素データを蓄える画像メモリ４４１が備わる。また、フリンジ補正露光を含めた露光量の異なる露光を行うための光量切替回路４３を備えており、これは図４の光量切替回路とほぼ同じ構成となる。
【００６２】
この方法では、ラスター展開が行われ、その次にフリンジ補正露光の判定処理が行われる。画像メモリ４４１には、元もとの画素データに加えて、フリンジ補正データも記憶される。１頁印刷分の処理が終了すると、プリンタ側からの同期信号、例えば頁開始信号や１頁内ではポリゴンミラーの回転に同期させるためのＢＤ信号、に同期して、プリンタエンジン側にデータを送出する。
【００６３】
以上に述べた第７の実施例に選れば、フリンジ補正露光の判定をソフトウエアで行うので、ハードウエアで行う場合に比べて、多様な条件に柔軟に対応できる利点がある。例えば、前述した、帯電電位部と放電電位部が近接した場合に、それぞれからの距離に応じて補正を変えたり、画像の上下左右方向で補正範囲を変えたり等の制御に柔軟に対応できる。
【００６４】
（実施例８）
以上で説明した実施例の現像装置では、キャリア抵抗値が１０¹⁰Ω・ｃｍのフェライトキャリアを用いた場合を説明した。そして、キャリア抵抗値が１０¹⁰Ω・ｃｍより小さいキャリアでは、感光ドラムへのキャリア付着が発生するが、キャリア回収マグネットで除去できることを説明した。
【００６５】
ところで、２成分現像剤の抵抗値は、トナーとキャリアが混合した状態での抵抗値である。また、トナーは樹脂であり、キャリアに比べれば、ほぼ絶縁物とみなせる。したがって、抵抗値が低いキャリアを用いても、現像剤中のキャリアとキャリアの間にはトナーが介在するため、現像剤としての抵抗値はキャリアの抵抗値に比例して低下することは無い。実際、キャリア抵抗値が１０¹⁰Ω・ｃｍのキャリアと１０³Ω・ｃｍと７桁異なるキャリアを同一のトナーと混合したときの現像剤としての抵抗値の違いは１桁以内であった。なお、キャリア抵抗値は、フェライトや鉄粉などのキャリアに用いる磁性材料、またキャリア表面にコーティングする樹脂やその樹脂に混合させる導電性物質の量などによって調節可能である。
【００６６】
ところが、キャリア抵抗値が１０³Ω・ｃｍ未満と極端に低くなると、現像剤としての抵抗値が低くなりすぎることが実験から判明した。そのようなキャリアを用いた現像剤では、感光ドラムへのキャリア付着が増加し、キャリア回収マグネットによ除去が不完全となった。そのため、従来例で説明したように感光体から用紙へのトナー像の転写不良が生じ、文字や画像の一部が欠落するという問題が発生した。
【００６７】
これを回避するためには、キャリア抵抗値が１０³Ω・ｃｍ以上のキャリアを用いることが好ましいことが判った。このようなキャリアとトナーからなる２成分現像剤を用いることによって、現像剤としての抵抗値が低くなりすぎず、キャリア回収マグネットで除去できる程度にキャリア付着を抑制できる。また、現像剤抵抗値が低くないことによって生じるフリンジ現像は、前述した補正露光によって解決することが可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、フリンジ現像を防止することができ、鮮明な画像が得られる２色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】本発明の２色画像形成装置の概略構成図
【図２】フリンジ現像の説明図
【図３】補正露光によるフリンジ抑制の説明図
【図４】補正露光制御部の概略構成図
【図５】補正露光の判定の説明図
【図６】現像剤抵抗の測定手段の説明図
【図７】別方式の補正露光制御手段の概略説明図
【符号の説明】
１…感光ドラム、２…第１帯電器、３…露光器、４…露光制御手段、
５…第１現像機、６…第２現像機、７…第２帯電器、８…転写器、
９…クリーナ、１２…記録媒体、１５，１６，１７…電源、
１８…表面電位計、１９…付着量センサ、
２０…プロセス制御手段、２１…記憶手段、２２…データ入力手段、
３１…レーザ，４１…画像メモリ、４２…判定回路、４３…光量切替回路、
５１…現像ロール、５２…規制板、５３…抵抗、５４…電圧計、５５…現像剤、３１１，３１２，３１３，３１４…レーザ駆動回路、
３２１，３２２，３２３，３２４…光量設定手段、
４００…ラスター展開手処理段、４４１…画像メモリ、
４４２…プロセッサ、４４３…メモリ。

Claims

感光体を帯電させ、露光手段で露光量を３段階に変えることによって、感光体上に帯電電位部、放電電位部およびその中間の電位部からなる３段階の静電像を形成し、中間電位部以外の電位部を正帯電のトナーと負帯電のトナーによって現像して、感光体上に２色のトナー像を形成し、前記３段階の電位部を形成する３段階の光量で露光することに加えて、トナーが現像される電位部の周囲の白部をトナーが現像される電位と中間電位の間の電位を形成する光量で露光する露光手段を設けた２色画像形成装置において、
帯電電位部、又は放電電位部の周囲の白部の領域を判定する判定手段と、その白部を、帯電電位又は放電電位と中間電位の間の電位になるような光量で露光する前記露光手段と、露光する光量毎に対応する露光手段駆動回路と、光量設定手段と、感光体の表面電位測定手段を備え、中間の電位部を形成する露光手段駆動回路の光量設定手段に設定する光量を、該表面電位測定手段によって測定した中間の電位部の電位に基づいて設定することを特徴とする２色画像形成装置。
トナーが現像される電位部の周囲の白部を露光する光量を、現像バイアス電圧、現像機の現像ロール回転速度に応じて変化させることを特徴とする請求項１記載の２色画像形成装置。
中間電位部以外の電位部の周囲の白部に付着したトナーの量を検出する付着量センサを備え、その付着量センサで検出したトナーの量に応じて、中間電位部以外の電位部の周囲の白部の電位を形成する露光の光量を変化させることを特徴とする請求項１記載の２色画像形成装置。
前記付着量センサで検出されるトナーの量を減少させるように、中間電位部以外の電位部の周囲の白部の電位を形成する露光の光量を調節することを特徴とする請求項３記載の２色画像形成装置。
トナーが現像される電位部の周囲の白部を露光する光量を、現像剤の電気抵抗値に応じて変化させることを特徴とする請求項１記載の２色画像形成装置。
画像メモリと演算プロセッサを備え、その演算プロセッサで画像をドットに展開するラスター展開処理を行うとともに、トナーが現像される電位部の周囲の白部の領域を判定することを特徴とする請求項１記載の２色画像形成装置。
キャリア抵抗値が１０^３Ω・ｃｍ以上のキャリアとトナーとからなる２成分現像剤を用いて静電像の現像を行うことを特徴とする請求項１から６記載の２色画像形成装置。