(57)【要約】【課題】  ハーフトーン画像上に存在する文字やベタ画像の周辺の白抜け部の発生や、階調再現性の低下を防止するとともに、エッジ効果を抑制し、階調性も向上する高画質な画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】  テスト潜像の潜像電位値と現像電流積分値を検出する際に、潜像電位値と現像バイアス電圧の差（電位差）を段階的に変化させるように、帯電装置２の帯電電圧と現像バイアス電源１１の現像バイアス電圧を設定する。そして、電位差が段階的に異なる条件下で潜像電位値と現像電流積分値を検出し、電位差に対応した現像電流積分値から求められる線形式をベタ潜像、ドット潜像毎に求め、線形式の傾きが小さくなるように現像条件を適正値に設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体を帯電させる帯電手段と、
前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記感光体上の静電潜像に電荷トナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、
前記感光体上の静電潜像の電位を検出する電位検出手段と、
現像時に前記現像装置から前記感光体上に移動する電荷トナーにより、現像時に流れる現像電流を検出する電流検出手段と、
前記帯電手段と、前記露光手段と、前記現像手段と、前記電位検出手段と、前記電流検出手段とを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記電位検出手段により検出される検出値と、前記電流検出手段から検出される検出値とから求められる条件に応じて最適現像条件を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記最適現像条件設定時に、主走査、副走査方向ともに所定の面積で連続しているベタ潜像と、連続していないドット潜像を静電潜像として前記露光手段に形成させ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】
前記制御手段は、前記最適現像条件設定時に、前記現像手段の現像ローラに印加される現像バイアス電圧または前記帯電装置に印加される帯電電圧を変更し、前記現像バイアス電圧と静電潜像の電位差を段階的に設定す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。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電位差に対応した前記電流検出値から求められる線形式を、前記ベタ潜像と、前記ドット潜像ごとに求め、線形式の傾きが小さくなるように最適現像条件を設定することを特徴とする請求項から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記現像バイアス電圧のＡＣ成分のピーク値を制御することで現像条件を最適化することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記現像バイアス電圧のＡＣ成分の周波数を制御することで現像条件を最適化することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記現像バイアス電圧のＡＣ成分の波形のデューティ比を制御することで現像条件を最適化することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記現像ローラの回転数を設定することで現像条件を最適化することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記現像ローラと前記感光体の対向する距離を制御することで現像条件を最適化することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記最適現像条件設定後に前記感光体のトナー付着量が所望の値になるように、前記現像バイアス電圧のＤＣ値を制御することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記最適現像条件設定後に前記感光体上のトナー付着量が所望の値になるように、前記現像手段のトナー濃度を制御することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電記録式の画像形成装置に関するものであり、特に、像担持体に多色の現像像を形成し、この現像像を一括して転写材に転写する多色モードを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置においては、高画質化やカラー化の需要が高まってきている。画質の評価基準としては、粒状性、階調性、鮮鋭性が挙げられ、高画質として評価を受けるためには、潜像に忠実なトナー像を形成することが必要である。
【０００３】
現在主流のトナーとキャリアを使用する２成分現像方式では、いわゆるエッジ効果が発生する。エッジ効果とは、面積の広い画像の周辺部で濃度が高く、中央部で濃度が低く現像される減少のことである。このエッジ効果は、モノクロ機から出力されるモノクロ原稿においては、細線を強調するのに有効に利用されている。しかし、カラー機から出力されるカラー原稿においては、カラー原稿のハーフトーン画像上に存在するライン／文字画像やベタパッチの比率が白黒原稿より多く、ライン画像も面積画像も同等に扱われるので、エッジ効果により粗悪な画像が形成されてしまう。
【０００４】
また、カラー原稿では、画質の評価基準として、粒状性、階調性、鮮鋭性が挙げられ、高画質として評価を受けるためには、これらの評価基準において高レベルである必要があるが、エッジ効果が発生すると階調性に悪影響を与えてしまう。よって、カラー機においてはエッジ効果を極力少なくする必要がある。
【０００５】
このようなエッジ効果を抑制し、画像濃度の制御を行うため、従来の画像形成装置では、現像ローラから感光体表面上へ移動したトナーの反射濃度を反射型フォトセンサを用いて検出し、この検出結果に基づいて制御を行っていた。この場合、感光体上に付着したトナーの量を反射濃度で検出するために、予めこの反射の関係を求めてかおかなくてはならないが、この関係は、トナーの色材により反射成分が異なること、センサ自身の検出感度にばらつきがあること、トナーや紙粉等の異物による汚れのためにセンサ検知面の感度が低下すること等から一般的に取り扱いが難しく複雑である。
【０００６】
また、別の技術として、現像ローラ上の潜像のトナー帯電量を移動電荷量／トナー現像量として検出し、これに基づいて最適現像バイアス条件を設定することで画像濃度の調整を図る技術が提案されている。（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平６−２７７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の技術は、最適現像バイアス条件を設定する際に用いる潜像がパッチの潜像の場合には、ライン画像に対しての最適化が図れず、エッジ効果がある画像となり、ハーフトーン画像上に存在する文字やベタ画像の周辺に白抜け部が発生したり、階調再現性が低下してしまったりする。
【０００８】
本発明は、ハーフトーン画像上に存在する文字やベタ画像の周辺の白抜け部の発生や、階調再現性の低下を防止するとともに、エッジ効果を抑制し、階調性も向上する高画質な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求欧１記載の発明は、感光体を帯電させる帯電手段と、前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体上の静電潜像に電荷トナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上の静電潜像の電位を検出する電位検出手段と、現像時に前記現像装置から前記感光体上に移動する電荷トナーにより、現像時に流れる現像電流を検出する電流検出手段と、前記帯電手段と、前記露光手段と、前記現像手段と、前記電位検出手段と、前記電流検出手段とを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記電位検出手段により検出される検出値と、前記電流検出手段から検出される検出値とから求められる条件に応じて最適現像条件を設定することを特徴とする画像形成装置である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記最適現像条件設定時に、主走査、副走査方向ともに所定の面積で連続しているベタ潜像と、連続していないドット潜像を静電潜像として前記露光手段に形成させることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記制御手段は、前記最適現像条件設定時に、前記現像手段の現像ローラに印加される現像バイアス電圧または前記帯電装置に印加される帯電電圧を変更し、前記現像バイアス電圧と静電潜像の電位差を段階的に設定することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段は、前記電位差に対応した前記電流検出値から求められる線形式を、前記ベタ潜像と、前記ドット潜像ごとに求め、線形式の傾きが小さくなるように最適現像条件を設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか以降に記載の発明において、前記制御手段は、前記現像バイアス電圧のＡＣ成分のピーク値を制御することで現像条件を最適化することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段は、前記現像バイアス電圧のＡＣ成分の周波数を制御することで現像条件を最適化することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段は、前記現像バイアス電圧のＡＣ成分の波形のデューティ比を制御することで現像条件を最適化することを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段は、前記現像ローラの回転数を設定することで現像条件を最適化することを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段は、前記現像ローラと前記感光体の対向する距離を制御することで現像条件を最適化することを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項１から９記載のいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段は、前記最適現像条件設定後に前記感光体のトナー付着量が所望の値になるように、前記現像バイアス電圧のＤＣ値を制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、請求項１から９記載のいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段は、前記最適現像条件設定後に前記感光体上のトナー付着量が所望の値になるように、前記現像手段のトナー濃度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、電位検出手段により検出される検出値と電流検出手段により検出される検出値から求められる条件に応じて最適現像条件を設定するので、ハーフトーン画像上に存在する文字やベタ画像の周辺の白抜け部が発生や、階調再現性の低下を防止するとともに、エッジ効果を抑制し、階調性も向上する高画質な画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本実施形態に係る画像形成装置の構成を図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置の書き込み部の構成を示す。書き込み部は、感光体１と、帯電装置２と、レーザ書き込み装置３と、現像装置４と、転写ローラ５と、表面電位検出装置１１とを有する。現像装置４は、現像ローラ８を有し、また、現像バイアス電源１０と接続される。この現像バイアス電源１０には、電流積分装置９が接続される。電流積分装置９は、現像時に感光体１に流れた電流量の時間積分を行う。
【００２２】
感光体１は、帯電装置２により帯電される。帯電された感光体１は、レーザ書き込み装置３から出力されるレーザ光７により露光され、感光体１上に静電潜像が形成される。現像バイアス電源１０により現像バイアス電圧の印加された現像ローラ８を用いて、トナーを感光体１上に付着させることで静電潜像が可視像化される。この際に、電流積分装置９により、感光体１に流れた電流量が時間積分され検出される。また、表面電位検出装置１１により感光体１の静電潜像の電位が検出される。この感光体１上のトナー像は、転写ローラ５によって印刷用紙６に転写される。この後、感光体クリーニング装置、除電ローラにより、感光体１は除電、清掃される。
【００２３】
なお、書き込み部の全体制御、各構成部分の制御は、画像形成装置の主制御部により行われる。
【００２４】
本実施形態の画像形成装置においては、主制御部は、表面電位検出装置１１から得られた潜像電位値と、電流積分装置９から得られた現像電流積分値から求められる条件に応じて現像条件を適正値に設定する。以下、具体的に説明する。
【００２５】
まず、現像条件を最適値に設定するために、主走査／副走査方向ともに所定の面積で連続しているベタ潜像（パッチ潜像）と連続していないドット潜像とから構成されるテスト潜像を用いて、テスト潜像に対する潜像電位値と現像電流積分値を検出する。このテスト潜像は、レーザ書き込み装置３により感光体１上に形成される。テスト潜像の一例としては、ベタ潜像は２×２ｃｍ、ドット潜像は６００ｄｐｉの２×２ドット画像からなる潜像が挙げられる。なお、ドット潜像の代わりに、２ドットの横ラインや縦ライン等からなる主走査方向または副走査方向に連続したライン潜像を用いることも可能である。
【００２６】
テスト潜像の潜像電位値と現像電流積分値を検出する際に、主制御部は、潜像電位値と現像バイアス電圧の差（電位差）を段階的に変化させるように、帯電装置２の帯電電圧と現像バイアス電源１１の現像バイアス電圧を設定する。そして、電位差が段階的に異なる条件下で潜像電位値と現像電流積分値を検出する。そして、主制御部は、電位差に対応した現像電流積分値から求められる線形式をベタ潜像、ドット潜像毎に求め、線形式の傾きが小さくなるように現像条件を適正値に設定する。
【００２７】
ここで、現像条件を適正値に設定する方法としては、現像バイアスのＡＣ成分のピーク値を変更する方法、現像バイアスのＡＣ成分（交流成分）の周波数を変更する方法、現像バイアスのＡＣ成分の波形のデューティ比を変更する方法がある。また、現像ローラ９の回転数を変更する方法や、現像ローラ９と感光体１の対向する表面間の距離を変更する方法によっても現像条件を適正値に設定することができる。
【００２８】
上記の方法を用いて現像条件を適正値に設定後、主制御部は、感光体１上のトナー付着量が所望の値になるように、現像バイアス電圧のＤＣ値や、現像装置4のトナー濃度の変更、調整を行う。これにより、感光体１上のトナー付着量、つまり出力画像の画像濃度を変更することが可能となるので、出力される画像の画像濃度を所望する濃度に設定することが可能となる。
【００２９】
本実施形態により、ハーフトーン画像上に存在する文字やベタ画像の周辺の白抜け部の発生や、階調再現性の低下を防止するとともに、階調性を向上させることができる。以下に、図面を用いて、本実施形態による現像条件適正化後の各種画質の変化を説明する。
【００３０】
図２は、ハーフトーン画像上に存在する文字やベタ画像の周辺の白抜け量を示す。現像条件適正化前と現像条件適正化後の白抜け量を比較すれば、現像条件適正化後の方が白抜け量が低減していることがわかる。このように、本実施形態の現像条件適正化により白抜け部の発生を抑制することができる。
【００３１】
図３は、万線（６サイクル／ｍｍ）の解像力を示す。解像力は明度の振幅を表わしており、黒ラインと白ラインの明度振幅が大きいほど高水準で解像していることになる。現像条件適正化前と現像条件適正化後の解像力を比較すれば、現像条件適正化後の方が解像力が向上していることがわかる。このように、本実施形態の現像条件適正化により画像の解像力を上昇させることができる。
【００３２】
図４は、既知の入力データに対する階調再現性を示す。図４において、同じ入力値では現像条件適正化後の方が明度が上回っていることから、現像条件適正化前と現像条件適正化後では現像条件適正化後の方が階調再現性が優れていることがわかる。また、入力値と明度の寄与率ｒ2を算出すると適正化後が0.937、適正化前が0.827であり、このことからも階調再現性が優れていることがわかる。このように、本実施形態の現像条件適正化により画像の階調再現性を上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態の画像形成装置の書き込み部の構成を示すブロック図である。
【図２】現像条件適正化前後の白抜け量を表すグラフ図である。
【図３】現像条件適正化前後の画像の解像力を表すグラフ図である。
【図４】現像条件適正化前後の画像の階調再現性を表すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    感光体
２    帯電装置
３    レーザ書き込み装置
４    現像装置
８    現像ローラ
９    電流積分装置
１０    現像バイアス電源
１１    表面電位検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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