JPH11196277A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像領域での現像でもたらされる白抜けなど
の画像欠陥を、画像信号中の特徴的なパターンとして捕
らえて画像信号を補正し、静電潜像を現像特性を補う形
で形成させることにより、欠陥のない画像を得ることを
可能とした画像形成装置を提供することである。 【解決手段】 現像スリーブ３ａと感光ドラム１とは回
転方向が順方向である。画像データ中に、感光ドラムの
回転方向に対して、濃度レベルＬ１のハーフトーン部が
先に来、つぎにベタ黒部に近いＬ１＜＜Ｌ２なる濃度レ
ベルＬ２の画像が来る画像のパターンが検出されたと
き、Ｌ１の画像領域において、Ｌ１、Ｌ２の境界領域か
らｎ画素目の領域の濃度レベルを、Ｌ＝Ｌ１＋Ａ×（Ｎ
−ｎ）／Ｎで表される濃度レベルＬに補正し、これが得
られるような露光量で露光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式、静
電記録方式を用いる複写機、レーザービームプリンタな
どの画像形成装置に関し、特に現像時に発生しやすい出
力画像のムラの緩和手段を持った画像形成装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、電子写真方式による画像の形
成は、白黒複写機、レーザービームプリンタ、カラー複
写機等の画像形成装置に応用されている。

【０００３】周知のように電子写真方式とは、像担持体
としての感光ドラム上に、帯電行程、露光行程により静
電潜像を形成し、この潜像に現像行程において現像剤
（トナー）を付着させて可視画像（トナー画像）とし、
その後トナー画像を転写行程により記録材（転写材）上
に転写し、定着行程によりトナー画像を記録材に定着し
て、記録材に画像を得る方式である。

【０００４】このような画像形成装置において、出力画
像の画質を決定する上で、帯電、露光および現像行程は
重要なプロセスである。コロトロン等のコロナ帯電器で
感光ドラムを均一に帯電し、レーザー光をポリゴンミラ
ーと呼ぶ多角形ミラーにより走査するレーザー走査露光
系を用いることにより、分解能の高い静電潜像を形成す
ることが可能となった。

【０００５】一方、現像行程においては、トナーの粒径
を微小化する、現像スリーブに印加する現像電界を交流
偏重する等の措置を行って、現像における分解能の向上
が行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の現像行程では、
２成分磁気ブラシ現像方式、一成分現像方式など種々の
方式が実用化されているが、感光ドラムに対向して現像
スリーブ等に現像剤を保持し、感光ドラム上に形成され
ている静電潜像との間に、現像電界を作用させて、感光
ドラム上の潜像に応じたトナーの付着を行う方式が主流
である。

【０００７】この現像方式においては、現像が感光ドラ
ムと現像スリーブに挟まれた領域（現像ニップ）で行わ
れるため、均一な潜像に対しては良好なトナー画像が得
られるものの、潜像がシャープなエッジを持ったもので
ある場合は、現像ニップ領域で感光ドラムの進行方向に
依存した不均一な現像がなされる。

【０００８】すなわち、感光ドラムの回転方向に対し
て、上流側にトナー付着の比較的大きい潜像があり、こ
れに近接して下流側に比較的トナー付着の少ない潜像が
存在する場合、その下流側の比較的トナーの付着の少な
い潜像領域は、上流側のトナー付着の比較的大きな潜像
領域との境界部が十分に現像されず、いわゆる白抜けと
いう画像不良が発生する。

【０００９】この様子を図４に示す。図４は、感光ドラ
ムの回転方向に対して、画像信号、感光ドラムに形成さ
れる静電潜像、トナー画像、記録材に転写後の実画像に
ついて、上記の白抜けの発生を模式的に示したものであ
る。

【００１０】また、感光ドラムの回転方向に対して、ト
ナーが付着しない非潜像領域（ベタ白領域）に近接し
て、比較的トナーの付着の少ない潜像が存在する場合、
その比較的トナーの付着の少ない潜像領域のうち、ベタ
白領域に上流側で近接する潜像領域は、ベタ白領域との
境界部が十分に現像されず、同様うに、白抜け現象を発
生する。

【００１１】この様子を図５に示す。図５は、感光ドラ
ムの回転方向に対して、画像信号、感光ドラムに形成さ
れる静電潜像、トナー画像、記録材に転写後の実画像に
ついて、上記の白抜けの発生を模式的に示したものであ
る。

【００１２】白抜けの発生メカニズムとして、現像ニッ
プ領域での現像行程を考慮すると、（１）電気力線のゆ
がみと、（２）トナーの供給不足とが考えられる。図６
を用いて説明する。図６は、現像ニップ領域での電界の
様子、現像の様子をモデル的に示したものである。

【００１３】現像スリーブ感光ドラムと、約１．７倍の
周速差で同方向に回転する。図６（ａ）に示すように、
感光ドラム１上に形成された静電潜像のハーフトーン部
とベタ部とは、電位ポテンシャルの差が大きいので、そ
の境界部で電気力線がベタ部方向に大きく歪んでいる。
このため、図６（ａ）の潜像のように、初めハーフトー
ン部が現像され、つづいてベタ部が現像される場合に
は、ハーフトーンの後端部でトナーがベタ部に引きつけ
られて、ハーフトーン部の後端部にトナーが飛びづら
い。さらにベタ部先端がトナーで現像され、電位ポテン
シャルの差が小さくなった後も、ベタ部にトナーが取ら
れるので、ハーフトーンの後端部へのトナーの供給が少
ない。このためハーフトーンの後端部に白抜けが発生す
る。

【００１４】しかし、図６（ｂ）の潜像のように、初め
ベタ部が現像され、つづいてハーフトーン部が現像され
る場合は、初めのベタ部の現像で、ベタ部とハーフトー
ン部との電位ポテンシャルの差が小さくなる。またハー
フトーン部はトナーの供給も少ない。従って、ハーフト
ーンの先端部に白抜けが発生しない。

【００１５】特に、現像スリーブの回転方向が、図６の
ように、感光ドラムの回転方向と現像領域で順方向（同
方向に移動）となる現像方式の場合、さらには現像電界
として交流電界を用いる場合に、白抜け現象の発生は顕
著であった。

【００１６】本発明の目的は、現像領域での現像でもた
らされる白抜けなどの画像欠陥を、画像信号中の特徴的
なパターンとして捕らえて画像信号を補正し、静電潜像
を現像特性を補う形で形成させることにより、欠陥のな
い画像を得ることを可能とした画像形成装置を提供する
ことである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、像担持体と、この像担持体の表面を所定電位に一様
帯電する帯電手段と、形成すべき画像の濃度に比例した
信号を発生する信号発生手段と、発生された信号に応じ
て像担持体の表面をスポット状露光光を走査して、静電
潜像を形成する露光手段と、形成された静電潜像に帯電
した着色粒子を付着させて、潜像を可視化する現像手段
とを有する画像形成装置において、前記信号発生手段に
よる画像データに基づき、像担持体の進行方向に対して
の濃度の変化を検出し、所定の濃度変化が検出されたと
きに、そのうちの濃度の低い画像領域において所定数の
画素につき、濃度変化の境界部から徐々に減少する濃度
補正項を付加する補正をし、この補正された濃度が得ら
れる露光量に制御して、前記露光手段により像担持体の
表面を露光をすることを特徴とする画像形成装置であ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に即
して詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明の画像形成装置の一実施例
を示す概略構成図である。

【００２０】符号１で示される感光ドラムは、円筒状の
導電基板上に光導電層を設けて構成されている。一般的
には、有機感光体（ＯＰＣ）、アモルファスシリコン感
光体（ａ−Ｓｉ）またはＳｅ等の感光材料が使用され
る。感光ドラム１は、図中矢印Ｒ１方向に回転自在に軸
支されている。

【００２１】この感光ドラム１は、スコトロン帯電器２
により表面が均一に帯電される。つぎにイメージスキャ
ナ部１０に区画される部位で、原稿１２を読み取り、画
像濃度信号に比例した信号により感光ドラム１を露光す
る。これにより、感光ドラム１の表面上に静電潜像が形
成される。ついで静電潜像を現像器３により現像して、
トナー画像として可視化する。

【００２２】このようにして感光ドラム１上に形成され
たトナー画像は、転写部でコロナ帯電器４により転写材
（紙など）上に転写され、ついで感光ドラム１より分離
された後、定着部５で定着される。転写部で転写されず
に感光ドラム１上に残留したトナーは、クリーニング部
６によりブレード等を用いてクリーニング、除去され、
感光ドラム１はつぎの画像形成に備える。

【００２３】イメージスキャナ部１０は、原稿ガラス台
１１上に載せられている原稿１２を照明ランプ１３によ
り走査して読み取り、ＣＣＤ等の光電変換素子１４によ
って画像情報を電気信号に変換するもので、照明ランプ
１３によって走査した原稿１２からの反射光像は、ミラ
ー１５ａ、１５ｂ、１５ｃに導かれて、図示しないレン
ズにより光電変換素子１４上に結像される。

【００２４】この光電変換素子１４から出力された電気
信号は、Ａ／Ｄコンバータ１６により画像濃度信号に比
例したデジタル信号に変換される。これらの信号は、レ
ーザードライバー１７に送られ、画像信号に応じてレー
ザー１８の発光を変調する。変調されたレーザー光は、
ポリゴンミラー１９を介して感光ドラム１の表面を走査
し、感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。

【００２５】上記の光学系により露光される画像は、基
本画素として６００ｄｐｉ、階調性としてＦＦＨの仕様
であった。

【００２６】本画像形成装置の特徴となるジャンピング
現像方式について詳細に説明する。

【００２７】ジャンピング現像方式は、現像器３の回転
する現像スリーブ３ａの表面にトナーを薄層に保持し、
この薄層に保持したトナー層を感光ドラム１に非接触に
位置させ、現像スリーブ３ａにＡＣ現像バイアスを印加
して、トナーを感光ドラム１に飛翔させる現像方式であ
る。用いるトナーにより、非磁性ジャンピング現像方式
と、磁性ジャンピング現像方式との２種類に大別され
る。

【００２８】磁性ジャンピング現像方式は、現像スリー
ブ３ａ内に備えさせた磁石により、磁性トナーを現像ス
リーブ３ａ上に保持させ、そのトナーを磁性ブレード３
ｂにより磁気的に規制して薄層に形成するものである。
この現像スリーブ３ａ上の薄層のトナー層は、そのトナ
ー層の厚さよりも大きな間隙を持って現像スリーブ３ａ
と対向した感光ドラム１に対向され、その間隙に変調さ
れたＡＣバイアスを印加することにより、静電潜像を現
像する手法であり、均一性のある、静電潜像に忠実な現
像が可能な方式である。

【００２９】本実施例では、プロセススピードを３００
ｍｍ／秒、感光ドラム１として直径８０ｍｍのａ−Ｓｉ
ドラムを使用し、その非露光部の電位（暗部電位）Ｖｄ
＝４００〜４５０Ｖ、露光部の電位（明部電位）Ｖｌ＝
１０〜５０Ｖとして使用した。

【００３０】現像スリーブ３ａは直径２５ｍｍの非磁性
スリーブで、表面に樹脂コーとしたものを用いた。磁性
ブレード３ｂと現像スリーブ３ａとの間隙を３００〜４
００μｍとし、規制後の現像スリーブ３ａ上の磁性トナ
ーの薄層の量を１ｍｇ／ｃｍ ² 程度とした。このトナー
層の厚さは１００μｍ程度である。磁性トナーは、平均
粒径６μｍで磁性体量が９０部のものを用いた。

【００３１】現像スリーブ３ａと感光ドラム１との間に
は、周波数が２ｋＨz 、振幅Ｖppが１ｋＶの矩形波の交
流電圧に、−１５０Ｖの直流電圧を重畳した現像バイア
スを印加した。現像スリーブ３ａと感光ドラム１とは、
２００μｍの間隙をあけて対向させた。

【００３２】本現像方式では、現像ニップ領域の大き
さ、特に感光ドラム１の周方向の大きさは、感光ドラム
１と現像スリーブ３ａの回転を停止した状態で、現像ス
リーブ３ａに現像バイアスを短時間印加して、感光ドラ
ム１にトナーを付着させ、そのトナーが付着した感光ド
ラム１の周方向の幅を測定することにより知ることがで
きる。測定したところ、現像ニップは、感光ドラム１と
現像スリーブ３ａの対向一に対して周方向に上下等間隔
に形成され、その周方向幅は４〜５ｍｍであった。特に
対向位置に対して２〜３ｍｍの領域でトナー付着が多か
った。従って、現像領域としては、後者の２〜３ｍｍが
妥当であると考えられる。

【００３３】さて、上記画像形成装置を使用して、パタ
ーンジェネレーターにより、図２（ａ）に示すような、
ベタ黒部、つづいてその直後のハーフトーン部の画像信
号、および図２（ｂ）に示すような、ベタ白部中にハー
フトーン部がある画像信号を入力した。得られた出力画
像は、それぞれ、図２（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、境界部に白抜け現象が見られる画像となってしまっ
た。

【００３４】この白抜け現像が現れる画像のパターンを
検討した結果、つぎのことが判明した。すなわち、白抜
けはベタ黒部とハーフトーン部の境界部に発生する。現
像スリーブ３ａの回転方向と感光ドラム１の回転方向が
順方向である系では、感光ドラムの回転方向に対して、
ハーフトーンが現像され、つぎにベタ黒に近い画像が来
たときに発生する。この逆の順序のパターンの場合は、
白抜けは発生しない。

【００３５】この白抜けは１〜２ｍｍであり、現像領域
の約半分程度の幅で発生している。白抜けの様子は、境
界部から遠ざかるほど小さくなり１〜２ｍｍで消失す
る。また白抜けの大きさは、境界におけるベタ黒とハー
フトーンとの濃度レベルの差、つまり感光ドラム上に形
成されるそれらの潜像の電位差に依存しており、濃度レ
ベルにして３０Ｈ程度であった。

【００３６】以上の考察から、本発明では、画像データ
中に上記の画像のパターンが検出されたとき、ベタ部と
ハーフトーン部の境界のエッジ部の近傍において、ハー
フトーン部のうちの現像ニップ領域÷２の距離以内の画
像部分について、濃度レベルをエッジ部から徐々に減少
する補正項を付加して補正し、その補正した濃度レベル
で潜像形成できるように露光量を制御して露光を行っ
た。

【００３７】すなわち、図３に示すように、感光ドラム
の回転方向に沿って、画像信号として濃度レベルＬ１の
画像領域に続き、Ｌ１＜＜Ｌ２であるような濃度レベル
Ｌ２画像領域が出力されるとき、濃度レベルＬ１の画像
領域において、Ｌ１、Ｌ２の境界領域からｎ画素目の領
域の濃度レベルを、 Ｌ＝Ｌ１＋Ａ×（Ｎ−ｎ）／Ｎ で表される濃度レベルＬに補正した。

【００３８】ただし、Ａ、Ｎは、用いられる現像方式に
より決められる定数で、本実施例では、Ａ＝３０ｈ、Ｎ
＝４０画素（約２ｍｍの幅）であった。

【００３９】図６に示すように、画像信号の特徴を検知
した後、これに斜線部の補正項を付加する補正をした画
像信号が出力される。この補正した画像信号に応じて、
レーザーが駆動され、感光ドラム上に静電潜像が形成さ
れる。この潜像は現像され、白抜け画像がない所望のト
ナー画像が得られる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
形成すべき画像の濃度に比例した信号を発生する信号発
生手段における画像データから、現像領域での現像でも
たらされる白抜けなどの画像欠陥を、画像信号中の特徴
的なパターンとして捕らえて、画像信号を補正すること
により、静電潜像を現像特性を補う形で形成するように
したので、白抜け等の欠陥のない画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図２】図１の画像形成装置でベタ黒部、つづいてその
直後のハーフトーン部の画像信号を入力した場合、ベタ
白部中にハーフトーン部がある画像信号を入力した場合
に得られる白抜けが発生した画像を示す説明図である。

【図３】図１の画像形成装置で白抜けのない画像を形成
するための手法を画像信号、静電潜像、トナー画像およ
び実画像により示す説明図である。

【図４】従来の画像形成装置における白抜けの発生を画
像信号、静電潜像、トナー画像および実画像により示す
説明図である。

【図５】従来の画像形成装置における他の形態の白抜け
の発生を画像信号、静電潜像、トナー画像および実画像
により示す説明図である。

【図６】従来の画像形成装置における白抜けの発生およ
び不発生を電位との関係で示す説明図である。

【符号の説明】 １ 感光ドラム ２ 帯電器 ３ 現像器 １０ イメージスキャナ部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、この像担持体の表面を所定
   電位に一様帯電する帯電手段と、形成すべき画像の濃度
   に比例した信号を発生する信号発生手段と、発生された
   信号に応じて像担持体の表面をスポット状露光光を走査
   して、静電潜像を形成する露光手段と、形成された静電
   潜像に帯電した着色粒子を付着させて、潜像を可視化す
   る現像手段とを有する画像形成装置において、前記信号
   発生手段による画像データに基づき、像担持体の進行方
   向に対しての濃度の変化を検出し、所定の濃度変化が検
   出されたときに、そのうちの濃度の低い画像領域におい
   て所定数の画素につき、濃度変化の境界部から徐々に減
   少する濃度補正項を付加する補正をし、この補正された
   濃度が得られる露光量に制御して、前記露光手段により
   像担持体の表面を露光をすることを特徴とする画像形成
   装置。