(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の記録体に少なくとも３値の電位レベルをもつ静電潜像を形成する潜像形成手段と、
その潜像を極性が異なる少なくとも第１色のトナーで現像する第１色現像ローラと、第２色のトナーで現像する第２色現像ローラとを有する現像手段と、
前記現像手段で現像されたトナー像を記録紙に転写する転写手段と、
転写後の第１の記録体上に残留するトナーと電荷を除去するクリーニング手段とを備え、
前記潜像形成手段と現像手段と転写手段とクリーニング手段を用い連続してカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、
前記第１の記録体上の前記第１色のトナーで現像すべき所定の記録パターンの潜像を前記第１色現像ローラは動作させないで第２色現像ローラを動作させて現像を行って、前記記録パターンの周辺部の表面電位の変動値を測定するか、または前記記録パターンの周辺部に付着した前記第２色のトナー付着量を測定するフリンジ像検出手段と、
前記フリンジ像検出手段により測定された測定値と予め設定されたフリンジ像形成の規定値とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基いて、記録紙へのカラー画像の形成の開始および中断を行なう制御手段と、
を備えたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記制御手段による記録紙へのカラー画像の形成の開始および中断は、カラー画像形成前およびカラー画像形成中に行なうことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項３】
第１の記録体に少なくとも３値の電位レベルをもつ静電潜像を形成する潜像形成工程と、
その潜像を極性が異なる少なくとも第１色のトナーで現像する第１色現像ローラと、第２色のトナーで現像する第２色現像ローラで現像する現像工程と、
前記現像工程で現像されたトナー像を記録紙に転写する転写工程と、
転写後の第１の記録体上に残留するトナー並びに電荷を除去するクリーニング工程とを備え、
これら各工程を順次繰り返すことにより連続してカラー画像を形成するカラー画像形成方法において、
前記第１の記録体上の前記第１色のトナーで現像すべき所定の記録ターンの潜像を前記第１色現像ローラは動作させないで第２色現像ローラを動作させて現像を行って、前記記録パターンの周辺部の表面電位の変動値を測定するか、または前記記録パターンの周辺部に付着した前記第２色のトナー付着量を測定するフリンジ像検出工程と、
前記フリンジ像検出工程によって測定された測定値と予め設定されたフリンジ像形成の規定値とを比較する比較工程と、
前記比較手段の比較結果に基いて、記録紙へのカラー画像の形成の開始および中断を行なう制御工程と、
を有することを特徴とするカラー画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法や静電記録法を用いて、着色トナー像を用紙等の記録体に形成するカラー画像形成装置及びカラー画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真法や静電記録法において、光導電感光体や誘電体に多値の電荷潜像を作り、これを色が異なる複数のトナーを用いて２色あるいはマルチカラー画像をプリントする方法が、特公平６−３６１１０号公報、特開昭５５−８３０７０号公報、特開昭５７−１４７６５５号公報、米国特許明細書第4,078,929 号、米国特許明細書第4,984,021 号、米国特許明細書第5,061,96号等に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の画像形成方法では、画像形成するパターンによっては本来画像形成すべき情報以外の像が現像されてしまうことが多々あり、正常な画像形成動作を長期間に亙って維持することが困難であった。そのため実際に印刷してみて画像の状態を確認する必要があり、余分な紙やトナーを消費する無駄や、正常な画像形成動作に至るまでにかなりの時間を要すなどの問題があった。
【０００４】
本発明は、係る従来の欠点を解消し、画像形成動作開始前に、画像形成装置が記録すべき情報だけがプリントできる状態にあることを診断し、余分な紙やトナーの消費、ならびに印刷による確認作業を減少若しくは完全に無くすことができるカラー画像形成装置及びカラー画像形成方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の本発明は、
例えば感光体などの第１の記録体に少なくとも３値の電位レベルをもつ静電潜像を形成する潜像形成手段と、
その潜像を極性が異なる少なくとも第１色のトナーで現像する第１色現像ローラと、第２色のトナーで現像する第２色現像ローラとを有する現像手段と、
前記現像手段で現像されたトナー像を記録紙に転写する転写手段と、
転写後の第１の記録体上に残留するトナーと電荷を除去するクリーニング手段とを備え、
前記潜像形成手段と現像手段と転写手段とクリーニング手段を用い連続してカラー画像を形成するカラー画像形成装置を対象とするものである。
【０００６】
そして前記第１の記録体上の前記第１色のトナーで現像すべき所定の記録パターンの潜像を前記第１色現像ローラは動作させないで第２色現像ローラを動作させて現像を行って、前記記録パターンの周辺部の表面電位の変動値を測定するか、または前記記録パターンの周辺部に付着した前記第２色のトナー付着量を測定するフリンジ像検出手段と、
前記フリンジ像検出手段により測定された測定値と予め設定されたフリンジ像形成の規定値とを比較する例えばコントローラの一部で構成されている比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基いて、記録紙へのカラー画像の形成の開始および中断を行なう例えばコントローラなどの制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
前記目的を達成するため、第２の本発明は、
例えば感光体などの第１の記録体に少なくとも３値の電位レベルをもつ静電潜像を形成する潜像形成工程と、
その潜像を極性が異なる少なくとも第１色のトナーで現像する第１色現像ローラと、第２色のトナーで現像する第２色現像ローラで現像する現像工程と、
前記現像工程で現像されたトナー像を記録紙に転写する転写工程と、
転写後の第１の記録体上に残留するトナー並びに電荷を除去するクリーニング工程とを備え、
これら各工程を順次繰り返すことにより連続してカラー画像を形成するカラー画像形成方法を対象とするものである。
【００１０】
そして前記第１の記録体上の前記第１色のトナーで現像すべき所定の記録ターンの潜像を前記第１色現像ローラは動作させないで第２色現像ローラを動作させて現像を行って、前記記録パターンの周辺部の表面電位の変動値を測定するか、または前記記録パターンの周辺部に付着した前記第２色のトナー付着量を測定するフリンジ像検出工程と、
前記フリンジ像検出工程によって測定された測定値と予め設定されたフリンジ像形成の規定値とを比較する比較工程と、
前記比較手段の比較結果に基いて、記録紙へのカラー画像の形成の開始および中断を行なう制御工程とを有することを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は前述のように、本来記録すべき情報とは異なるフリンジ像が発生しない記録条件であることを判定する手段を有し、記録開始前に記録紙へのトナー像の転写を施さないで規定回数上記作像動作を繰り返す期間をもつ初期動作工程を有し、該工程中の該判定結果に基づきプリントを開始することにより、カラー画像作成時に発生するフリンジ像の記録を防止するようにして、上記課題を解決するものである。
【００１４】
より具体的に述べると、プリント動作前に転写以外の作像プロセス、即ち、潜像形成、現像、クリーニングを繰り返す（第２の記録体である記録紙が誘電体ベルトによって転写部に搬送される形式の装置においては、このとき、誘電体ベルトを第１の記録体である感光体より退避させておく）。
【００１５】
そして、本来記録すべき情報とは異なるフリンジ像が発生しない記録条件であるかは、感光体電圧あるいは（ならびに）トナー付着量の測定によって判断される。
【００１６】
ここで、感光体電圧の測定は、電位センサにより感光体の背景部表面電位の変動値の直接的な測定により行う。また、トナー付着量の測定は、光学的なトナーセンサやトナー電荷量センサにより感光体の背景部のトナーの付着量の測定により行う。なお、トナー付着量の測定は、感光体背景部表面電位の変動値の間接的（フリンジ部、かぶりによるトナー付着量）な測定ともいえる。
【００１７】
本発明は静電記録法や電子写真法において、絶縁性記録体上に形成された多値の電荷潜像を利用してカラー画像を得るものに関する。ここで、多値の電荷潜像とは、図２の如きものを指す。
【００１８】
図２（イ）は背景部に対応する零（０）を境にして正負極性の電荷密度σ１、σ２を持つ潜像から成る３値の電荷潜像の例で、σ１、σ２に対し其々色が異なる負極性トナー、正極性トナーを付着して作像する例を示している。
【００１９】
図２（ロ）は、正極性の電荷密度σ３、σ４、σ５を持つ潜像からなる３値の電荷潜像の例で、σ４を背景部とし、σ３、σ５に対し其々色が異なる負極性トナー、正極性トナーを付着して作像する例を示している。
【００２０】
図２（ハ）は、正極性の電荷密度σ６、σ７、σ８、σ９を持つ潜像からなる４値の電荷潜像の例で、σ８を背景部とし、σ９に対し負極性の第１トナーを、σ６に対し色の異なる正極性の第２トナーと、第１、第２トナーとは色が異なる正極性の第３トナーとを、σ７に対し第３トナーを付着して作像する例を示している。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態に係る、第１の記録体である光導電感光体に、図２（ロ）の如き潜像を形成し、２色のカラー画像を第２の記録体である紙に印刷する電子写真法を用いた画像形成装置の概略構成図である。
【００２２】
第１の記録体はドラム基体１にベルト状の有機光導電感光体２が巻回され、感光体２は一定量使用すると、ドラム基体１内から繰り出され、使用後は再びドラム基体１内に収納されるようになっている。ドラム基体１上の感光体２の表面は、回転につれ帯電器（Ｃ１）３で一様にコロナ帯電される。
【００２３】
感光体２の移動速度は所望のプリント速度で決められ、この種プリンタでは１０〜５０ｃｍ／ｓが一般的であるが、これに限定されるものではない。帯電器（Ｃ１）３には、帯電電圧をコントロールするグリット４が設置され、帯電器（Ｃ１）３のコロナワイヤに高圧電源（Ｈ１）５が、グリット４にグリット電源６が接続されている。
【００２４】
続いてレーザ光源７から出射されたレーザ光８を照射して、感光体２上に記録すべき情報に対応した電荷潜像を形成する。このとき記録信号源９からの信号でレーザ光源７をドライブする。レーザ光８の照射により、２種類（例えば２色）のトナー像を形成するための図２（ロ）の様な電荷潜像をつくる。
【００２５】
この電荷潜像が正しく、一定の範囲に作られる様に、帯電器（Ｃ１）３の帯電電圧とレーザ光８の光量を制御する。感光体２の表面電圧を電位センサ１０を用いて、図２（ロ）の少なくともσ４に相当する（背景部にあたる）表面電圧を測定し、背景部電圧が所定範囲内になるようにコントローラ１１でグリット電源６とレーザ光源７を制御する。
【００２６】
このようにして得られた２つの電荷潜像を、２種の色トナー例えば黒と有彩色（カラー）トナーを用いて現像する。混色による画像乱れの抑止並びに黒色によるシャープな画像を得るためには、第１の現像をカラートナーによる正規現像、第２の現像を黒色による反転現像にした方が好ましい。
【００２７】
カラートナー（例えば赤）を磁気吸着したカラー現像ローラ１２は感光体２とトナーとが接触または近接するように設置され、このカラー現像ローラ１２にはバイアス電源１３が接続されて、バイアス電圧Ｖb1が印加される。また黒トナーを磁気吸着した黒現像ロール１４は、感光体２とトナーとが接触または近接するように設置され、バイアス電源１５が接続されて、バイアス電圧Ｖb2が印加されている。
【００２８】
また、バイアス電源１３，１５には交流電源（ＡＣ１）１６が接続され、交流バイアス電圧（周波数２００〜５０００Ｈｚ，実効電圧１００〜１０００Ｖ）が重畳されている。これは現像促進、がぶり像抑止、ローラへの異分子トナーの付着（固着）防止のためで必ずしも必要ではないが、第２の現像剤中に混入した第１のトナーと第２トナーとが対を作り背景部に付着したときに生ずるかぶりの軽減ならびに混入トナーのローラへの固着抑止に特に有効である。
【００２９】
従って、第２現像ローラである黒現像ロール１４にだけ印加しても良い。負極性に帯電したカラートナーを用い、カラー現像ローラ１２で正規現像によりカラートナー像を形成する。続いて、黒現像ロール１４で正極性に帯電した黒色トナーを用いて黒トナー像を形成する。バイアス電圧Ｖb1、バイアス電圧Ｖb2の大きさについては後述する。
【００３０】
上述の現像により形成された２色のトナー像は互いに極性が異なるから、転写前に両者の帯電極性を揃えるために帯電器（Ｃ２）１７を用いてコロナ帯電する。その帯電極性は正または負のどちらでも良いが、ここでは正の高圧電源（Ｈ２）１８と交流電源（ＡＣ２）１９により交流（周波数２００〜５０００Ｈｚ，実効電圧０．５〜３ｋＶ）を直流（４〜７ｋＶ）に重畳した電圧を印加してコロナを発生せしめる。交流電圧の重畳は帯電の均一性を促進するためのものであって、省略することもできる。このようにしてカラートナー像２０と黒トナー像２１の帯電極性を揃えることができる。
【００３１】
記録紙（用紙）２２は送紙ローラ２３で搬送され、誘電体ベルト２４とともに移動し、感光体２と接しながら転写器２５により２色のトナー像を同時に転写する。このとき転写器２５には高圧電源（Ｈ３）２６が接続され、負のコロナ電荷を誘電体ベルト２４に与え転写電界を形成している。転写後記録紙３２は誘電体ベルト２４と共に移動し、しかる後に該ベルト２４から剥離される。
【００３２】
このとき剥離放電が生じトナー像が乱れることがある。これを防止するために剥離部へ帯電器（Ｃ３）２７により負電荷を与え、転写後記録紙３２の表裏の電荷量が略等しくなるようにする。これにより転写後記録紙３２の電荷量の和は略零になるために剥離放電を防ぐことができる。
【００３３】
帯電器（Ｃ３）２７へは、高圧電源（Ｈ４）２８、交流電源（ＡＣ３）２９が接続され、交流（周波数２００〜５０００Ｈｚ，実効電圧０．５〜３ｋＶ）を直流（４〜７ｋＶ）に重畳した電圧を印加して、コロナを発生せしめる。
【００３４】
交流電圧の重畳は帯電の均一性を促進するとともに、用紙種類、剥離状態、環境温度湿度等の変動要因に対する許容、安定動作範囲を大きくするためであり、動作条件によっては省略することもできる。
【００３５】
誘電体ベルト２４へは、転写動作中に用紙間に相当する部分にはトナーが付着するが、帯電器（Ｃ３）２７から電荷を得て負極性となる。このトナーはクリーナ（ＣＬ１）３０で電気的、機械的に除去される。クリーナ（ＣＬ１）３０にクリーナ電源（Ｃb1）３１が接続され、２００〜１０００Ｖの電圧が印加されている。転写後記録紙３２上のトナー像は、ヒータ３３、ヒートローラ３４、バックアップローラ３５等からなる定着器での加熱、加圧で定着される。
【００３６】
転写後感光体２上に残留するトナーは、帯電器（Ｃ４）３８で再帯電される。帯電極性は感光体２が感度を有する極性、一般に帯電器（Ｃ１）３での帯電と同極性が好ましく、本実施の形態では正極性である。
【００３７】
帯電器（Ｃ４）３８には高圧電源（Ｈ５）３９、交流電源（ＡＣ４）４０が接続され、交流（周波数２００〜５０００Ｈｚ，実効電圧０．５〜３ｋＶ）を直流（４〜７ｋＶ）に重畳した電圧を印加してコロナを発生せしめる。交流電圧の重畳は帯電の均一性を促進するとともに、環境温度，湿度等の変動要因に対する許容、安定動作範囲を大きくするためのもので、動作条件によっては省略することもできる。
【００３８】
次に除電ランプ４１２で感光体２に帯電している電荷を消去した後、残留トナーをクリーナ（ＣＬ２）４２で電気的、機械的に除去する。クリーナ（ＣＬ２）４２にはクリーナ電源（Ｃb2）４３が接続され、トナーの電荷と逆極性の電圧２００〜１０００Ｖが印加されている。この印加電圧は後述のように正常な印刷時のようにトナー量が少ない時には低く、トラブル解消時や初期動作設定時のようにトナー量が多い時には高くなるように調整される。かくして感光体２は次の作像に供することができ連続的なプリントが可能となる。
【００３９】
感光体２の表面電圧を制御するために電位センサ１０を用いているが、センサの感度の経時変化の影響を防ぐには、基準電圧にて随時比較する方法が好ましい。本実施の形態では、感光体２の切れ目を塞ぐドラムキャップを導体または半導体で作り、これを一定の電圧に保つことにより達成でき、この電圧を電位センサ１０で検出して比較する。
【００４０】
ドラムキャップには定電圧素子４６、コンデンサ４５、抵抗器４４が接続され、一定の電圧を得ることができる。抵抗器４４はプリント停止後ドラムメンテナンス等を行う際コンデンサに蓄積している電荷をリークせしめる安全抵抗であり、スイッチ等を付加して必要なときにのみ接続するのが好ましい。
【００４１】
本発明は正規のプリント動作の前に、画像形成装置が記録すべき情報だけがプリントできる状態にあるか否かを診断したり、プリント動作中に正常動作条件から逸脱した際にはプリントを停止したり、感光体や現像剤の寿命を判定したりするもので、そのために電位センサ１０、トナーセンサ３７若しくはトナー電荷量センサ３６、カウンタ４７等を用いる。
【００４２】
即ち、プリント動作開始前の初期動作工程では、誘電体ベルト２４が感光体２と接触しないようにリトラクト（退避）するか若しくは転写器２５を動作させない状態とし、記録紙２２を搬送しない状態（誘電体ベルト２４を用いないでコロナ転写器のみで転写せしめる方式では、転写器２５は動作させ、記録紙２２の搬送をしない状態とするだけでも良い。転写コロナの動作により、帯電器（Ｃ１）３による帯電電圧や背景部電圧が変わる感光体２では、このようにすることが好ましい）で、潜像形成工程、現像工程、クリーニング工程を規定回繰り返す。
【００４３】
その間に電位センサ１０による感光体電圧の測定、光学的なトナーセンサ３７若しくはトナー電荷量センサ３６によるトナー付着量の測定をどちらか一方あるいは併用するとともに、後述するトナー電荷量の測定や現像剤抵抗の測定等のうち必要事項の測定をも実施する。そしてこれら測定に基づいて、正常な条件範囲とするための調整、正常動作が出来る条件範囲か否かの判定とを行い、正常動作範囲であれば次にプリント動作に移る。
【００４４】
また、プリント動作中には、電位センサ１０による感光体電位の測定、トナー電荷量や現像剤抵抗の測定を必要に応じて行い、正常に動作するように制御するとともに正常動作条件範囲外に逸脱したときにはプリント動作を中断せしめる。勿論、上記初期動作工程の途中若しくは最後に記録紙２２を用い、実際に印刷して見る操作を入れても差し支えない。
【００４５】
尚、トナー電荷量センサ３６を用いてトナー量を測定する時には、帯電器（Ｃ２）１７は動作させないで、除電ランプ４１１を動作させ、トナー部とその周辺部との電位差を測定してトナー量を算出する。この初期動作はプリントの前歴により省略若しくはその時間を変えることで、プリント効率を上げることができる。
【００４６】
カウンタ４７は初期動作中に使用したトナー量、記録紙枚数、現像剤や感光体２の使用時間あるいはプリント枚数を算出するもので、この結果に基きトナー、記録紙料金の割り戻し、現像剤や感光体の寿命判定、プリント前歴に伴う正常動作範囲条件の修正プログラム用データとして用いる。
【００４７】
上記説明では、誘電体ベルト２４をリトラクトするか転写器２５を動作させないで初期動作を行なう方法を述べたが、転写器２５の動作の有無により帯電器（Ｃ１）３による帯電電圧や背景部電圧が変わる感光体では、誘電体ベルト２４および転写器２５はプリント時と同様に動作せしめ、記録紙２２のみを通過させないで初期動作を行なう方が好ましい。このときトナー量の測定は、感光体２上に形成されたトナー像は誘電体ベルト２４に転写されるので、これをトナーセンサ３７１にて行えば良い。
【００４８】
また、このときは誘電体ベルト２４のトナー量が多くなるので、クリーナ電源（Ｃb1）３１の電圧を大きくしてクリーニング能力を上げるようにするのが好ましい。さらに、該センサ３７１によれば、初期動作時のみならず、プリント動作時においても誘電体ベルト２４上の用紙間に測定用パターンを形成し、正常に記録できる状態にあるか否かを連続的もしくは間欠的に測定し、その結果に基づき画像形成装置を制御することもできる。
【００４９】
このようにして、本発明によれば所望するプリントが間違いなく得られる上、トナーや記録紙２２の無駄な消費の抑止、プリント時間の効率向上が図れる。
【００５０】
以下、図３〜図１８を用いて各部位の動作、現象等について詳述する。図３は、レーザ光８の光量と感光体２の表面電圧の関係を示す図である。
【００５１】
帯電器（Ｃ１）３で感光体２の表面電圧をＶ0 に帯電する。本実施の形態の３値記録法では、表面電圧Ｖ0 は６００〜１２００Ｖが適当である。これを、Ｌc （通常零）、Ｌh 、Ｌk の３値に変化するレーザ光を照射すると表面電圧は感光体２の光減衰特性に従って其々Ｖ0 、Ｖh 、Ｖk となる。Ｖk は感光体２の残留電圧特性でほぼ決まる因子であるが、５０〜１５０Ｖである。図１の現像工程と対応させるとＶ0 部にはカラートナーを、Ｖk 部には黒トナーを付着せしめ、Ｖh は背景部に相当する。Ｖ0 ＝１０００Ｖ、Ｖk ＝１００Ｖである時、Ｖh ＝４００〜６００Ｖに設定される。レーザ光源７として、半導体レーザを用いると装置の小形化、低コスト化が図れる。
【００５２】
図４は、半導体レーザのドライブ電流（信号電流）に対するレーザ発光光量の関係を示したものである。図中のＳc 、Ｓh 、Ｓk は其々カラー部、背景部、黒色部の信号電流に当たり、Ｌ0i、Ｌhi，Ｌkiはそれらに対応する発光光量である。
【００５３】
図５は、記録すべき画像である原画（イ）と、信号電流（ロ）、レーザ発光光量（ハ）、潜像電荷分布（ニ）、潜像電界分布（ホ）との関係を模式的に示したものである。
【００５４】
赤色４８、黒色４９を記録しようとするとき一点鎖線に沿って走査線を分解すると、時間ｔに対する信号電流は（ロ）、感光体上をレーザで走査したときの照射光量は（ハ）のようになり、図中のＬc 、Ｌh 、Ｌk は赤色部、背景部、黒色部の照射光量である。
【００５５】
光走査露光により感光体に（イ）に対応する電荷潜像パターンが形成されたとき、（イ）の一点鎖線部に対応する電荷分布は（ニ）のようになる。図中の記号は、其々のレベルの電荷密度が大面積にわたり一様にあるとしたときの表面電圧で便宜上表している。図中のＶ01、Ｖh1、Ｖk1は赤色部、背景部、黒色部の電圧、Ｖhnは背景部の基準電圧である。Ｖb1、Ｖb2は図１で示したカラー現像ローラ１２、黒現像ローラ１４に印加するバイアス電圧レベルである。
【００５６】
現像部での潜像電界分布は（ホ）のようになり、図中のＥ01、Ｅh1、Ｅk1、Ｅb1、Ｅb2、Ｅhnは其々Ｖ01、Ｖh1、Ｖk1、Ｖb1、Ｖb2、Ｖhnに対応する。潜像電界は、電荷分布と異なり端部で所謂周辺効果が生じる。Ｖb1、Ｖb2は、背景部での画像かぶり、ゴースト、フリンジ等の記録すべき情報以外の余分なトナー像が出来ないように設定される。特に背景部での周辺効果による端部電界がＥb1、Ｅb2に近いか、大きくなると、この部分にトナーが付着する為にフリンジ像が発生し障害になる。
【００５７】
図６は、プリント動作時に発生するフリンジの状況を説明するものである。（イ）で示すようにＶ0 が上昇してＶ02になり、背景部電圧Ｖh1が規定値（基準電圧）ＶhnからΔＶhmずれＶh2になると、これにより形成される潜像電界は（ロ）のようになり、背景部電界Ｅh2の端部電界５０、５１はＥb1に接近もしくはこれよりも大きくなる。
【００５８】
これを現像すると記録画像は（ハ）のように本来記録されるべき赤トナー像５２、黒トナー像５３だけでなく、黒トナー像５３の周辺に赤トナーが付着し、これがフリンジ像５４である。このとき現像剤の相対移動方向５５が矢印の方向であると、この動きの影響を受けて手前側がより著しく現れる。また、赤トナーでの背景部かぶりも増加する。Ｖh2がＶhnよりも低い方に変動した時には、赤トナー像５２の周辺に黒トナーによるフリンジ像が現れ、黒トナーでのかぶりも増加する。
【００５９】
従って、背景部の電圧変化、かぶりの変化、フリンジの有無を測定することで正常なプリントが可能か否かを判定し、プリンタの動作制御できる。背景部の電圧変動ΔＶhmの影響を受け難くするには、Ｅb1−ＥｈｎおよびＥhn−Ｅb2を大きくすればよいが、一方ではＥ02−Ｅb1およびＥb2−Ｅk2も高濃度画像を得るには大きくする必要があるために限界がある。
【００６０】
両者を満足する為の電圧設定の一例を次に説明する。Ｖ0 ＝１０００Ｖ、Ｖhn＝Ｖh1＝５５０Ｖ、Ｖk ＝１００Ｖである時、Ｖb1＝７００〜７５０Ｖ、Ｖb2＝３５０〜４００Ｖに設定し、Ｖb1−Ｖｈｎ＝Ｖhn−Ｖb2＝１５０〜２００Ｖとなる。一方、背景部電界の端部変化量の相当電圧換算値をＶb1もしくはＶb2を変えフリンジ像の出方から求めると５０〜１００Ｖである。
【００６１】
従って、フリンジ像が発生しないためのΔＶhmは５０〜１５０Ｖと約１００Ｖで、安定動作を確保するには変動許容値ΔＶhm＝５０Ｖとするのが適正である。即ち、変動許容率はＶhn＝Ｖh1＝５５０Ｖの約１０％である。赤トナー像５２、黒トナー像５３の両者のフリンジ像が発生しない変動許容幅は約±１０％である。
【００６２】
これらの変動値は現像方式，現像剤，現像器設定条件などにより変わるが、変動許容率は大きく変わらないことが実験的に確かめられた。この事実から本発明はフリンジ像が発生しない様にするために、背景部表面電圧の変動値が規定値内にあることを直接（背景部電圧の測定）または間接的（フリンジ部、もしくは背景部かぶりのトナー付着量の測定）に確認した後、あるいは確認しつつプリントを行なう。これは背景部のかぶり発生の抑止や、画像濃度の安定維持にも寄与する。
【００６３】
図７は、背景部電圧変動の他の例である。図６で示した背景部の電圧変動ΔＶhmと異なりΔＶh は変動周期が短い。この変動は、感光体の部分的な特性むら、レーザ駆動回路特性、ノイズの影響等に基づくもので、フリンジ像、かぶりの発生を増長するとともに画像むらの原因にもなる。図６で説明したと同様に、ΔＶh を約±１０％以内に抑えることが望ましい。
【００６４】
本発明では感光体としてセレン光導電体、アモルファスシリコン光導電体、酸化亜鉛光導電体、有機光導電体等が使用できるが、単層型正極性有機光導電体、例えばフタロシアニン顔料好ましくはペリレン顔料を電荷発生剤に用いて、ポリビニルカルバゾール、ヒドラゾン等の電荷搬送材、さらに増感剤、失活剤等の添加物とともにポリカーボネイト等の結着樹脂中に分散せしめ、厚さ２０〜６０μｍ好ましくは３０〜５０μｍに塗布したものが好適である。該感光体はコロナ帯電による均一帯電、低オゾン発生、高解像性、長寿命、低コスト等を実現できる。
【００６５】
係る有機光導電感光体は、製造時に加熱乾燥後に湿度飽和処理すると、使用時の環境変化に伴う特性変化を少なくでき好都合である。しかしながら、光導電感光体は一般に使用回数、使用経歴により帯電特性、感度、残留電圧等が変化する。
【００６６】
図８は、単層型正極性有機光導電感光体の帯電特性例で、図１での使用に見合うＶ0 、Ｖh 、Ｖk を繰り返し回数の関数として表したもので、帯電電流、露光光量を一定とした条件で測定したものである。
【００６７】
図中の実線は使用暦が少なく新品に近いもの、点線は寿命近くまで使い込んだもの、一点鎖線は劣化後のものである。図のように、繰り返し回数が３〜５０回で安定する。従ってこの変化しやすい期間での正規のプリント動作を避け、この期間を初期動作工程にあて、表面電圧の測定、特に背面部電圧、電圧変動の測定あるいは付着トナー量の測定を行い、フリンジが発生しない条件であるか否かの判定ならびに正常なプリント動作が出来る条件になるように調整する。
【００６８】
例えば、Ｖ0 ＝１０００±５０Ｖ、Ｖhn＝５５０±５０Ｖ、Ｖk ＝１００±２０Ｖを規定値と設定した時、実線で示したような新しい感光体では、３〜５回転程度の初期動作工程中に少なくとも、背景部Ｖhnが規定値内であるかの判定と規定値内に入る様に調整し、その後に正規のプリント動作に入る。点線のようなものに対しては、３０回転程度の初期動作工程中に少なくとも、背景部Ｖhnが規定値内であるかの判定と規定値内に入る様に調整し、その後に正規のプリント動作に入る。
【００６９】
また一点鎖線のようなものに対しては、５０回転程度の初期動作工程中に少なくとも、背景部Ｖhnが規定値内であるかの判定と規定値内に入る様に調整し、調整によっても規定値内に入らないと判定されたときには、感光体が寿命であると判定する。初期動作工程の回数は、感光体を交換した後の使用暦をカウンタ４７の情報をもとに目安となる値を予めプログラミングするのが好ましいが、電位変動の時間推移が一定値以下となるまで行なってもよい。適正電圧規定値範囲は、後述するように、現像剤の特性や許容画質によっても変わるので、感光体の使用暦や現像剤の使用暦により設定規定値が変わるようにプログラミングしておくのが好ましい。
【００７０】
図９〜図１１は、現像剤として所謂２成分磁性現像剤（磁性キャリアと非磁性トナーもしくは磁性トナーを主成分とするもの）を用いた時のフリンジ画像濃度（用紙反射濃度を除く）の特性図である。
【００７１】
この例では、磁性キャリア（マグネタイト、平均体積粒径約９０μｍ）と非磁性トナー（平均体積粒径約１０μｍ）を用い、現像ローラと感光体２とのギャップ（現像ギャップ）を１ｍｍとしている。
【００７２】
図９は、現像剤の動的電気抵抗が３×１０10Ω・ｃｍ、トナー電荷量が約７μＣ／ｇの場合における背景部電圧の変化に対するフリンジ画像濃度Ｄｆの特性図で、図中の実線は黒色、点線は赤色、一点鎖線は許容限界を示す。背景部の規定電圧Ｖhnからのづれ量〔｜Ｖh2−Ｖhn｜〕が５０Ｖ以上になるとフリンジが急増する。
【００７３】
図１０は、現像剤の動的電気抵抗が３×１０10Ω・ｃｍ、Ｖh2−Ｖhn＝５０Ｖでの黒トナー電荷量に対するフリンジ画像濃度Ｄｆの特性図で、トナー電荷量が小さいとフリンジ画像濃度は大きくなる。現像剤動抵抗を低くするか現像ギャップを狭くすれば７μＣ／ｇ程度でも許容できる様になるが、それ以下では背景部のかぶり増大、トナー飛散等の不具合が生ずる。一方、実用的な記録画像濃度を得るには３０μＣ／ｇ以下、好ましくは２０μＣ／ｇ以下であることから、トナー電荷量は７〜３０μＣ／ｇ、好ましくは７〜２０μＣ／ｇの範囲に規制するとよい。
【００７４】
また、２成分磁性現像剤におけるトナー電荷量は、トナーやキャリアの電気抵抗が低い場合、長時間放置しておくと減衰する。従って、そのようなときには、プリンタの使用前歴情報（放置時間、使用プリント枚数）に従って初期動作工程に先立ち、現像器のみを駆動して現像剤を３０秒〜３００秒の間撹袢し、トナーを再帯電すると好ましい。背景部の表面電圧、電圧変動が規定値内にあるにも拘わらず、背景部にかぶりやフリンジが発生するときは、電荷量が低い場合であるから現像剤の寿命と判断する一つのデータとして使うことができる。
【００７５】
またトナーの電荷量が低い時やフリンジ、かぶりが多いときは現像器中のトナーを１０〜５０％入れ替えることも有効である。この操作は、トナーを多く消費する大面積画像の潜像形成、現像動作を行わしめ、消費したトナー量をカウンタ４７、画像面積等のデータから概算する。この操作中では、クリーナ（ＣＬ２）４２若しくはクリーナ（ＣＬ１）３０のクリーニング性能が大きくなるように、印加電圧を上げるのが好ましい。現像剤は後述の一成分、液体タイプであっても、このトナー入れ替え操作を適用することは可能である。
【００７６】
現像剤の寿命は、上述のフリンジ発生状況、使用プリント枚数、トナー電荷量や現像剤の電気抵抗の測定値（図２０にて後述）から判定する。トナー電荷量や現像剤の電気抵抗は、初期動作での感光体の繰り返し動作が規定回数、例えば、５０回に達しても、規定値範囲内にないときには寿命と判断する。
【００７７】
図１１は、Ｖh2−Ｖhn＝５０Ｖ、トナー電荷量約７μＣ／ｇでの現像剤の動的電気抵抗に対するフリンジ画像濃度〔（曲線イ）〕と、１頁当たりの付着キャリア個数〔（曲線ロ）〕を示したものである。
【００７８】
付着キャリアとは、本来感光体に付着してはならない現像剤中のキャリアが静電力により付着するものを指す。現像剤の動的電気抵抗は、現像ローラに約３〜４ｍｍの厚さに磁気的に付着せしめた現像剤をギャップ０．８ｍｍに設定した規制板との間を周速３０ｃｍ／ｓで通過、搬送せしめ、磁極部にギャップ１ｍｍで対向した電極に電圧１００Ｖを印加して測定した値である。
【００７９】
この曲線イと曲線ロの結果から明らかなように、適正な現像剤動的抵抗は１０7 〜１０10Ω・ｃｍである。フリンジが抑制できる現像剤動的抵抗は現像ギャップで変わり、ギャップ２ｍｍでは、１０8 Ω・ｃｍ程度以下、ギャップ０．３ｍｍでは、１０11Ω・ｃｍ程度以下であることが同様の実験で判明した。しかしギャップ２ｍｍでは、現像剤の使用経歴に伴う電気抵抗の増加の影響を受け易く画像濃度の低下が早く、０．３ｍｍでは現像剤の高速搬送に難があることが解った。
【００８０】
従って、フリンジを抑止し、高濃度画像を長期間にわたり得るには、現像剤動的抵抗を１０7 〜１０11Ω・ｃｍ、ギャップを０．３〜２ｍｍ、好ましくは０．５〜１．５ｍｍに選定するのが適当である。２成分磁性現像剤は上述に例示したが、トナー体積平均粒径は３〜１２μｍ、好ましくは６〜９μｍ、キャリア体積平均粒径は５０〜１２０μｍ、好ましくは６０〜１００μｍである。キャリア材質としてはマグネタイトの他、フェライト、鉄、磁性体含有樹脂、トナーとしては非磁性トナーの他、色によっては磁性体を含むものでも良い。
【００８１】
図１２は、レーザ光８で感光体２を光走査する状況を示したものである。回転するポリゴンミラー５６でレーザ光８を走査するが、このとき走査開始部にあたる端部でレーザ光８をミラー５７にてビームディテクタ５８に導き、その検出信号でもって記録すべき信号（記録信号）送出するタイミングに供する。
【００８２】
図１３は、光走査時の時刻ｔにおける記録信号の光量変化を示す図で、図中のｔ0 は発光開始時刻、ｔ1 はビームディテクタ５８で光を検出した時刻、ｔ2 は記録信号開始時刻で、ｔ2 〜ｔ3 、ｔ5 〜ｔ6 、ｔ7 〜は背景部、ｔ3 〜ｔ4 、ｔ6 〜ｔ7 は黒色部、ｔ4 〜ｔ5 は赤色部である。実線は望ましい光量変化、点線は半導体レーザ、特に波長７００ｎｍ以下の短波長レーザを用いた時の光量変化の従来例である。即ち、短波長の半導体レーザでは、発光に伴う自己発熱によって光量が点線で示すように低下する。
【００８３】
一方、短波長レーザは適合感光体が多く、光学系の調整が容易、高解像記録が容易等の理由で短波長レーザを使用することが望ましい。しかし、従来２値記録に採用されているレーザ走査システムでは中間光量部がないので、レーザの発光光量をｔ0 〜ｔ1 に相当する期間に調整しても、電荷潜像形成や現像の飽和特性を利用すればそれ程問題ではなかった。しかし、本発明に適用する３値記録での背景部光量変化ΔＬh は、前述した背景部電圧変動の許容範囲と同等以下にすることが望ましい。勿論、黒色部の光量変化ΔＬk も小さいことが好ましい。
【００８４】
光量変化は発熱によるものの他、図１４に示すドライブ電流（信号電流）波形の不備（オーバシュート、ザグ、ダレなど）も同様の範囲内に納めるのが良い。発熱による変化を抑えるには、図１５に示すような制御回路において、信号電流の変動抑止には高速トランジスタ、ＩＣの使用、配線長の短縮、浮遊容量の低減を行うのが有効である。
【００８５】
図１５にレーザの発光光量を制御するに好ましい実施の形態のブロックダイアグラムを示す。送られてくる二色記録信号Ｓｉは、少なくとも１走査線相当の容量を持つメモリ５９に一旦記憶され、ビームディテクタ信号ＢＤ、クロック信号ＣＬで同期をとりながらレーザドライバ６２に送られ、レーザ６３を駆動する。一方、信号測定回路６０にも送られ、赤色部、黒色部、背景部の判別およびそのランレングスを計測し、その結果を光量制御回路６１に与える。
【００８６】
これは、光量制御は発光光量を光センサ６４で測定しながら行うが、時間遅れがあるため信号の変わり目（フリンジ像に対しては、この部分が重要）の制御が出来難い点を改善するためのものである。例えば図１３で示したように、赤色部（光量零）が続いた後に背景部がくる場合（ｔ1 ）、発光光量は大きくなるのでこれを抑えるようにｔ1 部での光量を設定する。また、背景部が続いた後に黒色部がくる場合（ｔ6 ）、発光光量は小さくなるのでｔ6 部での光量が大きくなるように設定する。
【００８７】
光量制御回路６１は、信号判別回路６０、光量測定回路６５からのデータをもとに制御量を決定し、クロック信号ＣＬで同期をとりながらレーザドライバ６２を制御する。この構成で高速光量制御を行い、図１３や図１４で述べた様な不具合が発生しないようにするには、レーザ６３、光センサ６４を一体組み立て、これを他の構成要素と同一回路基板に高密度実装するのがよい。また、光センサ６４としては、高速検出可能なピン接合型ダイオードを用いるのが望ましい。
【００８８】
図１６は、図１５でのクロック信号ＣＬ、二色記録信号Ｓｉと光量測定タイミングＬＪＴ、光量制御タイミングＬＣＴとの関係を表すもので、ＬＪＴ、ＬＣＴの時間間隔は１〜１０ドット相当、ＬＣＴの時間遅れは、１〜５ドット相当であるのが好ましい。このようにして、光量変動が少ない半導体レーザでの露光が実現できる。
【００８９】
図１７は本発明を実施するに適した初期動作中に使用する記録パターンを示すもので、初期動作中のトナー使用量を極めて少なくできる。
（イ）は赤色部のパターン４８と電荷潜像を示したもので、パターンの大きさは２０ｍｍ〜５０ｍｍ角程度が適当である。係る潜像を形成した後、現像工程では赤現像ロールは動作させないで、黒現像ロールのみ動作させる。このときに、フリンジが発生する条件であると、このパターンの周辺部のみに黒のフリンジ像が現像される。
【００９０】
（ロ）は、黒色部のパターン４９と電荷潜像を示したもので、（イ）と同様に、係る潜像を形成した後、現像工程では黒現像ロールは動作させないで、赤現像ロールのみ動作させると、フリンジが発生する条件であるときには、このパターンの周辺部のみに赤のフリンジ像が現像される。従ってこれら２つの現像を順次行い、背景部の表面電圧Ｖh1の測定、現像されたフリンジ像をトナーセンサ３７もしくは３７１で検出すれば、その結果により状態の判定ならびに調整ができ、しかも赤トナー、黒トナーとも使われる量は微量である。
【００９１】
（ハ）、（ニ）は、擬似フリンジパターンによる場合の例で、そのパターンと電荷潜像を示したもので、（ハ）は、赤色フリンジ像検出用、（ニ）は黒色フリンジ像検出用である。幅０．２〜３ｍｍ，長さ２０〜５０ｍｍ程度の短冊状の潜像を数個並べるのが適当である。（ハ）では、背景部電圧Ｖh1がＶb1に近づく（赤色のフリンジが発生し易い条件）とＶhc部に赤色トナーが現像される。逆に（ニ）では、背景部電圧Ｖh1がＶb2に近づく（黒色のフリンジが発生し易い条件）とＶhk部に黒色トナーが現像される。（ハ）、（ニ）の２つの現像は、同時に行うことができる。したがってこの擬似フリンジパターンでも（イ）、（ロ）と同様にフリンジ発生状態の判定並びに調整ができる。
【００９２】
これらの現像は赤、黒ともに実施するのが好ましいが、一方のフリンジが出易い条件であるときには、一方だけでも良い。また、２色のフリンジ像をトナーセンサによって測定し、フリンジ像が発生しないように、帯電電圧や露光量を調整することも可能であるので、この場合には背景部の電圧測定を省略することもできる。図１７で説明したフリンジ像の検出法ないし判定法は、フリンジ像のみならずに背景かぶり検出、制御にも適用できる。また、これらのフリンジ像を実際に紙に記録、確認しながら調整する所謂手動調整法にも適用できる。
【００９３】
図１８は、本発明に係る初期動作工程の手順の一例をまとめて示したものである。図中の（１）は初期設定、（２）は電位センサ１０による感光体２の表面電位の測定、（３）はコントローラ１１によるグリッド電源６のＶ0 の調整、（４）はコントローラ１１によるレーザ光源７のＶh ，Ｌ hの調整、（５）は図６、図７で示したΔＶh ，ΔＶhmの判定、（６）は図９で示したフリンジ画像濃度Ｄｆ（トナー像）の測定、（７）は図１０、図１１で示したトナー電荷量、フリンジ画像濃度Ｄｆならびに付着キャリア個数の測定、（８）はフリンジ像の発生などの画質の判定、（９）は感光体や現像剤の判定、（１０）は記録（画像形成）開始を示している。
【００９４】
このような一連の工程を経て画像形成を開始するのが好ましい。ここで、画質判定（８）では主としてフリンジ像の発生状況を判定するが、かぶりや画像濃度の判定を並行することは一層望ましい。ここで示した一連の工程の他に、今まで種々例をあげて説明してきた様に（６）〜（９）あるいは（２）〜（５）を行わない方法、（７），（９）を省く方法、途中で紙に記録して確認する方法、初期設定（１）のまえにトナーを帯電させる工程を付加する方法、トナーの一部を入れ替える工程を付加する方法等を採用することもできる。また、トナー像測定（６）や現像剤測定（７）を行わないときは、現像工程もしくは現像器の動作を施さないで初期動作工程を実施しても良い。
【００９５】
図１９は、３値の電荷潜像を現像する方式として二成分現像剤を用いた時の実施の形態を示すカラー画像形成装置の現像部を中心とした概略構成図である。この画像形成装置は、現像器にトナーの電荷量や現像剤の動的電気抵抗を測定する手段を内蔵し、現像剤の状態を初期動作工程、並びに正常のプリント動作中に判定するに適する。
【００９６】
感光体２に作られた３値の電荷潜像をカラー現像器６６、黒現像器７７にて現像する。カラー現像器６６は、固定磁石６８を内蔵するカラー現像ローラ６７と、固定磁石７０を内蔵するカラー現像ローラ６９の２本の現像ローラを有し、現像剤は該ローラ６７，６９に磁気力で吸着され、矢印の方向に回転し、規制板７１で現像剤層厚が規制されながら搬送され、感光体２と接することでカラー電荷潜像を現像する。
【００９７】
２つの現像ロール６７，６９は感光体２と逆方向、同方向に回転し、磁石７０の感光体２と対向する現像磁極は図示されているように、同極磁極が併置されている形式であると現像効率が上がり、小径ローラの使用や回転速度を落とすことができる。また、フリンジも、図６（ハ）で説明したような現像方向により強調されるような現象もない。現像ギャップは前述したように、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍに設定する。規制板７１で規制された余剰の現像剤やカラー現像ローラ６７で回動されトナーが消費された現像剤は、スクレーパ７２１、７２２でスクリュウオーガ７３、７４を有する現像剤撹拌部に戻され、トナーフィーダ７６から補給されたトナーと撹拌される。電極７５は現像剤の動的電気抵抗やトナーの電荷量を測定する為のものである（図２０にて説明する）。
【００９８】
黒現像器７７は、カラー現像器６６と同様の構成で、黒現像ローラ７８、磁石７９、８０、磁石８１、規制板８２、スクレーパ８３１、８３２、スクリュウオーガ８４、８５、電極８６、トナーフィーダ８７を有し、同様に動作する。この黒現像器７７での現像ギャップに対する規制板ギャップの比率（現像剤、磁石の磁気パターン、規制板位置により適正値は異なるが、通常０．７〜１．２）は、カラー現像器６６でのそれよりも１０〜２０％小さい方が好ましい。
【００９９】
これは、感光体２に対する現像剤の当りをソフトにして既に現像されているカラートナーを掻き取る効果を低減する為で、特に感光体２の移動方向に対して逆方向に回転する黒現像ローラ７８に適用するとよい。さらに、黒現像器７７には、感光体２に付着したキャリア（カラー現像剤キャリアは黒現像ローラで除去できるので、主として黒現像剤キャリア）を除去する為のキャリアキャッチローラ８８が設置され、内蔵された磁石８９にて磁気力で、また、バイアス電源（Ｖb2) １５、バイアス電源（Ｖbc) ９０、交流電源（ＡＣ1 ）１６にて印加されるバイアス電圧による電気力で、キャリアを除去する。該ローラ８８と感光体２とのギャップは０．５〜１ｍｍ程度に設定し、印加電圧は、感光体２に現像されたカラートナーを除去しない範囲で大きいのが良いが直流成分はＶb2〜Ｖ0 、交流成分は実効電圧２００Ｖ〜５００Ｖが適正である。
【０１００】
図２０は、２成分磁性現像剤の動的電気抵抗、トナー電荷量を測定する方法を例示したもので、図１９の実施の形態に適用される。
【０１０１】
現像ローラ６９もしくは７８に磁気的に吸着され、回動している現像剤に対して現像ローラ６９，７８内の磁石の磁極に対向して、感光体２との現像ギャップにほぼ均しいギャップで電極７５もしくは８６を設置する。電極７５もしくは８６は、現像ローラ６９，７８の周速の０．１〜０．５倍の速度で回転させるのが好ましいが固定であってもよい。現像剤の動的抵抗の測定は、スイッチ９１で交流電源９３からの電圧を印加して、抵抗器９２に発生する電圧でもって換算する。測定は直流電圧でも可能で、この場合電極にトナーが付着しない極性がよいが、交流であれば電極および現像ローラ６９，７８のどちらにもトナーが付着し難いのでより好ましい。
【０１０２】
印加する交流は、周波数５０〜１０００Ｈｚ、実効電圧５０〜２００Ｖが適正である。トナーの電荷量は、抵抗器９２を介して現像ローラ６９，７８と電極とを接続し、このとき抵抗器９２に発生する電圧でもって測定、換算する。この測定回路に流れる電流はキャリアが持っている電荷量に略比例するため、トナーの電荷量を間接的に知る事ができる。係る測定手段により、初期動作工程中、プリント動作中、あるいは初期動作工程に先立つ現像器のみの動作工程中に現像剤の動的抵抗、トナーの電荷量を測定し、フリンジが発生しない範囲内であるか、画像濃度を得るに足る範囲であるか、実用的なかぶりに抑えられる範囲であるか、寿命に至っていないかを判断することができる。
【０１０３】
規定値は現像剤の使用経歴によって変わるようにプログラミングしておくことが好ましいが、いずれにしても良好な画像が得られる許容範囲を、トナー電荷量では規定値の±２０％、動的抵抗値では±５０％程度に設定すれば他の条件を大きく変えること無く安定に動作せしむることが出来ることが一連の実験で明らかになった。従って、予め決められた手順を経た後に初期動作工程を実施したときに繰り返し回数が規定回数に達しても該許容範囲にないか若しくは寿命規定値に達している時には、寿命と判断できる。
【０１０４】
尚、図１９において電極を、現像後の現像剤と接する位置に置いているが、プリント中の測定では、現像前後のトナー濃度の影響を受けるので、これを軽減するには、現像前の現像剤を測定するのがより好ましい。
【０１０５】
図２１は、感光体としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体ドラムを用いたカラー画像形成装置の作像部周りの概略構成図である。
【０１０６】
図１や図１９で説明したように、表面電圧の測定や制御により背景部電圧を一定範囲に抑えることができるが、ａ−Ｓｉ感光体の場合、使用に従い解像度が劣化することがあるために、多値記録に使用した場合に細部での背景部電圧が安定し難い問題があった。この原因は、ａ−Ｓｉ感光体が帯電器１７で発生するコロナ成生物であるオゾンや窒素酸化物により侵され易すく、付着し易いことのよる。
【０１０７】
この現象を防止するには、ａ−Ｓｉ感光体をプラズマＣＶＤ法にて成膜製作した後の処理工程として絶縁性オイル（シリコーンオイル、鉱物油等）、ワックス等での含浸、塗工、表面研磨を行ったり、作像工程中に表面に薄い油膜を形成したり、オイル、ワックス成分を外添した粉体トナーを用い、感光体層に該成分を供給しながら使う、現像剤として所謂絶縁性液体現像剤を採用すること等でコロナ生成物の付着を防止し、あるいはコロナ生成物を除去しながら作像すれば、前述の不具合が解消できる。係る方法でａ−Ｓｉ感光体を用い、上述した初期動作工程を適用すれば良好なカラー画像を得る事が出来る。
【０１０８】
しかし、液体現像剤を使う場合には、その効果を十分に発揮し、しかも環境安全性を確保するには更に工夫が必要で、図２１は、その実施の形態を示す図である。ａ−Ｓｉ感光体ドラム９４は、帯電器３にて均一に帯電された後、レーザ光８で３値の電荷潜像が形成される。続いてカラー現像器９５、黒現像器１００で２色のトナー像が現像される。カラー現像器９５では、バイアス電圧が印加された導電性の現像ローラ９６にノズル９６から現像剤を供給して現像した後、スポンジ状のスクイーズローラ９８にて剰余の現像剤を除去する。
【０１０９】
感光体ドラム９４と現像ローラ６とのギャップは０．１〜０．５ｍｍ、スクイーズローラ９８とのギャップは０〜０．５ｍｍである。絞りバー９９はスクイーズした現像剤を絞り出すものである。
【０１１０】
黒現像器１００も同様にノズル１０１、現像ローラ１０２、スクイーズローラ１０３、絞りバー１０４を有し、現像ローラ１０２を感光体９４の移動方向に対し同方向に回転することで既に付着しているカラートナーが剥ぎ取られにくくなるようにしている。
【０１１１】
電位センサ１０、トナーセンサ３７は、カラーおよび黒現像器の後に設置してある。電位センサ１０をこの位置に置くと、背景部の電位測定に際して黒現像器領域での電圧減衰を補正する必要がある反面、現像されたトナー像の電圧を測定し、トナーの電荷量を求める場合に便利である。
【０１１２】
次にカラーおよび黒のトナー像の帯電極性が帯電器１７で揃えられた後、連続紙１０５に転写ローラ１０６での転写電界作用下で両トナー像が転写され、乾燥器１０７で乾燥、定着される。ドラム９４上に残るトナー、現像液をフリース１０８で拭き取ると同時にドラム９４表面に薄い油膜を形成する。除電ランプで残留電荷を除き、次の作像サイクルに移る。
【０１１３】
係る構成において、現像剤に使用している絶縁油の蒸発による環境衛生上の問題、引火による安全上の問題を回避し、かつコロナ生成物による弊害を無くすには、絶縁油として引火点６０℃以上、好ましくは６５℃〜８５℃ものを用いるとよい。６０℃未満では蒸発に伴う問題が著しくなり、８５℃を超えると現像速度が低下するとともに帯電前の薄い油膜を均一に形成するのが困難になる。
【０１１４】
以上のような本発明に係る画像形成装置は、電位センサ１０、トナーセンサ３７を用いて規定回数ドラムを回転する初期動作工程中に、背景部の電圧変動を測定することやフリンジ像を検出することにより、多色を正常に印刷できる状態にあるかどうかを判定できる。
【０１１５】
図２２は、現像剤として１成分非磁性現像剤を用いた場合の実施の形態に係るカラー画像形成装置の作像部周りの概略構成図である。
【０１１６】
感光体ドラム１１０は回転と共に帯電ローラ１１１で高圧電源１１２、交流電源１６から供給される電圧で均一に帯電される。次にレーザビーム８で３値の電荷潜像が形成され、カラー現像器１１３、黒現像器１１８で２色のトナー像が現像される。現像器１１３，１１８は一体構造である為に、小形で安価に作ることができる。カラー現像器１１３では、リセット・フィードローラ１１６でカラー現像ローラ１１４へ１成分非磁性トナーを供給し、帯電ブレード１１５で該トナーを帯電させ、該現像ローラ１１４を感光体ドラム１１０と接触または近接して、バイアス電源（Ｖb1）１３、交流電源（ＡＣ1 ）１６の作用下で現像する。
【０１１７】
感光体ドラム１１０とカラー現像ローラ１１４との距離はフリンジ像の発生を少なくする為に０．２ｍｍ以下、好ましくは接触するのがよい。リセット・フィードローラ１１６は、それに付着し回動してきたトナーを取り除くリセット作用も有する。第１現像であるカラートナーの電荷量は、５〜５０μＣ／ｇのものが使えるが、好ましくは１０〜３０μＣ／ｇであるとフリンジ抑止、高画像濃度の両立を実現しやすく、かつ、第２の現像ローラ１１９で剥ぎ取られることが少ない。
【０１１８】
黒現像器１１８はカラー現像器１１３と同様に、黒現像ローラ１１９、帯電ブレード１２０、リセット・フィードローラ１２１、トナーフィードフィン１２２からなり、バイアス電源（Ｖb2）１５、交流電源（ＡＣ1 ）１６の作用下で現像する。カラー現像ローラ１１４、黒現像ローラ１１９の回転方向は矢印の方向であって、それらの周速は感光体ドラム１１０の速度に対して０．７〜２倍であるのがよく、特に黒現像ローラ１１９はカラートナー像が剥ぎ取られ難くする為に０．８〜１．２倍が好ましい。
【０１１９】
感光体ドラム１１０と黒現像ローラ１１９との距離はフリンジ発生抑止、トナー像の剥ぎ取り抑止の観点から０．２ｍｍ以下あるいは軽く接触する程度がよい。トナーの電荷量は、カラートナーと同程度でよい。
【０１２０】
電位センサ１０は、図２１と同様に両現像器の後に設置され、感光体の帯電電圧および付着トナー電位を測定する。現像されたカラートナー像並びに黒トナー像は帯電器（Ｃ2 ）１９で帯電極性が揃えられた後、転写ローラ１２３に印加された高圧電源１２４より供給された電圧の作用下で転写ベルト１２５に転写される。転写ベルト１２５ならびに転写されたトナーは、熱交換ローラ１２９、ヒートローラ１２７から熱の供給を受け半溶融状態になる。
【０１２１】
ヒートローラ１２７は内部に設置されたヒータ１２６で一定温度に加熱されており、係る状態のトナーを記録紙２２と接触させバックアップローラ１２８で押圧し、記録紙２２に転写すると同時に定着せしめる。このとき接触、押圧前にトナー表面と用紙表面をヒータ１３２にて加熱すると定着が促進され好適である。反射板１３３はヒータ１３２の熱効率を上げるためのものである。ヒートローラ１２７の温度は、熱交換ローラの温度もしくはヒートローラ１２７に至る前の転写ベルトの温度に対応して制御される。
【０１２２】
この定着方式は、従来のヒートローラとバックアップローラからなる定着法に比し、ヒートローラ１２７ならびに用紙温度を低くできるので用紙変形が少なく、消費電力を抑えることが可能である。かつ１００％転写が可能である他に、トナー粒径が３〜６μｍであるような小粒径トナーや、顔料成分が１０〜３０ｗｔ％であるような従来定着が困難であったものも定着できる特徴があり、少ないトナー量での高画像濃度記録が可能になる。
【０１２３】
続いて転写ベルト１２５は熱交換ローラ１２９と冷却器１３０のファン１３１による冷却風にて冷やされ、再び次の転写工程に供される。熱交換ローラ１２９での熱回収が図られるので定着器の熱効率を上げることができ、省エネルギーが図れる。
【０１２４】
熱交換ローラ１２９には銅、アルミ等の金属パイプ、あるいは密封パイプ内に毛細管構体を内張りし、水やアルコールなどの液体を封入した所謂ヒートパイプを用いることができる。転写後感光体ドラム１１０上に残留するトナーはクリーナ１３４により除去される。クリーナ１３４はクリーナブレード１３５、ファーブラシ１３６、叩き棒１３７、トナー排出スクリュウ１３８からなる。
【０１２５】
この装置で、電位センサ１０で背景部電圧、付着トナー電圧を測定することで、規定回数ドラム１１０を回転する初期動作工程中に、２色を正常に印刷できる状態にあるかどうかを判定できる。
【０１２６】
本実施の形態ではカラー現像、黒現像共に１成分非磁性トナーを用いたが、どちらか一方を２成分磁性現像剤、黒現像に１成分磁性現像剤を用いてもよい。また、転写ベルトを用いた転写定着部は、感光体ドラムの上方に位置する方が熱設計上好ましく、そのよう変更することも可能である。
【０１２７】
【発明の効果】
以上に述べた如く本発明は、第１の記録体に少なくとも３値の電位レベルをもつ静電潜像を形成する潜像形成手段（潜像形成工程）、その潜像を極性が異なる着色トナーを用いて少なくとも２色のトナー像を得る現像手段（現像工程）、そのトナー像を第２の記録体に転写する転写手段（転写工程）、転写後に残留するトナー並びに電荷を除去するクリーニング手段（クリーニング工程）を繰り返すことにより連続的にカラー画像を得るカラー画像形成装置及びカラー画像形成方法を対象とするものである。
【０１２８】
そして本来記録すべき情報とは異なるフリンジ像が発生しない記録条件であることを判定する手段、具体的には感光体の背景部表面電位を測定する電位センサや、背景部トナー付着量を測定するトナーセンサ、トナー電荷センサを有し、記録開始前に第２の記録体へのトナー像の転写を施さないで規定回作像動作を繰り返す期間をもつ初期動作工程を有し、該工程中の該判定結果に基づきプリントを開始することにより、カラー画像作成時に発生するフリンジ像の記録を防止するようにしたものであるから、記録するパターンによって本来記録すべき情報以外の像が現像されてしまうようなことがなく、正常なプリント動作を長期間に亙って維持することができる。そのために実際に印刷してみて確認する必要がなく、余分な紙やトナーを消費する無駄や、正常なプリント動作に至るまでに可成の時間を要す問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る２色カラー画像形成装置の作像部周りの概略構成図である。
【図２】多値の電荷潜像の電荷レベルを示す説明図である。
【図３】レーザ光の光量と感光体の表面電圧との関係を示す特性図である。
【図４】半導体レーザのドライブ電流に対するレーザ発光光量の関係を示す特性図である。
【図５】記録すべき画像（原画）と信号電流、レーザ発光光量、潜像電荷分布、潜像電界分布との関係を模式的に示す図である。
【図６】プリント動作時に発生するフリンジ像の状況を説明する図である。
【図７】背景部電圧変動の他の例を示す図である。
【図８】単層型正極性有機光導電感光体の帯電特性例を示す図である。
【図９】現像剤として２成分現像剤を用いたときの、背景部電圧とフリンジ画像濃度の関係を示す特性図である。
【図１０】現像剤として２成分現像剤を用いたときの、トナー電荷量とフリンジ画像濃度の関係を示す特性図である。
【図１１】現像剤として２成分現像剤を用いたときの、現像剤動的電気抵抗とフリンジ画像濃度と付着キャリア個数の関係を示す特性図である。
【図１２】レーザ光で感光体を光走査する状況を示す説明図である。
【図１３】光走査時の時刻ｔにおける記録信号の光量変化を示す説明図である。
【図１４】ドライブ電流波形の不備を示す説明図である。
【図１５】レーザの発光光量を制御するに好ましい光量制御回路のブロックダイヤグラムである。
【図１６】図１５における各信号のタイミングチャートである。
【図１７】本発明を実施するに適した初期動作中に使用する初期パターンを示す説明図である。
【図１８】本発明における初期動作工程の手順の一例を示す説明図である。
【図１９】３値の電荷潜像を現像する方式として２成分現像剤を用いたときの、本発明の他の実施の形態を示すカラー画像形成装置の作像部周りの概略構成図である。
【図２０】２成分磁性現像剤の動的電気抵抗、トナー電荷量を測定する方法を説明するための回路図である。
【図２１】感光体としてアモルファスシリコンを用いた本発明のさらに他の実施の形態を示すカラー画像形成装置の作像部周りの概略構成図である。
【図２２】現像剤として１成分非磁性現像剤を用いた本発明のさらに他の実施の形態に係るカラー画像形成装置の作像部周りの概略構成図である。
【符号の説明】
１  ドラム基体
２  感光体
３  帯電器
４  グリッド
５  高圧電源
６  グリッド電源
７  レーザ光源
８  レーザ光
９  記録信号源
１０  電位センサ
１１  コントローラ
１２  カラー現像ローラ
１３  バイアス電源
１４  黒現像ローラ
１６  交流電源
１７  帯電器
１８  高圧電源
２２  記録紙
２３  送紙ローラ
２４  誘電体ベルト
２５  転写器
２７  帯電器
３０  クリーナ
３３  ヒータ
３４  ヒートローラ
３５  バックアップローラ
３６  トナー電荷量センサ
３７  トナーセンサ
３８  帯電器
４１１，４１２  除電ランプ
４２  クリーナ
４７  カウンタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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