JP4494491B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。

まず、図１９を用いて接触現像を用いた乾式１成分電子写真方式の画像形成装置の画像形成過程について述べる。

現像装置１０２の現像容器１０７内のトナー（現像剤）１０１は、攪拌部材１０３と供給ローラ１０４により現像剤担持体としてのトナー担持体１０６に運ばれる。トナー１０１は供給ローラ１０４とトナー担持体１０６の接触部で摺擦されることでトナー担持体１０６に付着する。付着したトナーはトナー担持体１０６に伴って、規制部材１０５との接触部を通過する。この時、トナーは規制部材１０５とトナー担持体１０６との接触部で摺擦されて帯電すると同時に薄層を形成する。続いて、トナー担持体１０６の回転に従って像担持体１１３との接触部を通過する。

像担持体１１３はトナー担持体１０６との接触部に至る前に帯電ローラ１１４でトナー１０１と同極性に帯電されたのち（帯電）、レーザスキャナ１１５により露光されている（露光）。レーザスキャナ１１５内のレーザ１１６は画像データに基づいて光量を制御しながら、ポリゴンミラー１１７の回転により像担持体１１３の表面を走査する。ここで、像担持体１１３には光導電性を持たせてあり露光部の電位は露光量に応じて減少する。この結果、像担持体１１３上には非露光部との電位差による静電潜像が形成される。

トナー担持体１０６はトナー１０１と同極性で像担持体１１３の非露光部の電位より小さく、最大露光部よりも大きな電圧を印加している。トナー担持体１０６上のトナー１０１は像担持体１１３と接触すると、静電気力により露光部はトナー担持体１０６から像担持体１１３に向かう方向に力を受け、非露光部は逆方向に力を受ける。このために、接触部を通過すると、露光部のトナー１０１は像担持体１１３に付着して静電潜像がトナー像として現像される（現像）。

その後、像担持体１１３上のトナー像は、記録材を転写ローラ１１９との間に挟んで転写ローラ１１９にトナー１０１と逆極性の電圧をかけることで、記録材に向かう静電気力を受けて記録材に転写される（転写）。トナー像が転写された記録材は定着器１２０にある加熱された加圧部材１２１の間を通過することでトナーが溶融して記録材に定着される（定着）。また、転写されずに像担持体１１３上に残ったトナー１０１は像担持体１１３に当接された清掃部材１２２で像担持体１１３から除去されて排トナー容器１２３に入れられる。（クリーニング）。

しかし、乾式１成分電子写真方式の画像形成装置において、接触現像は像担持体上の静電潜像を現像する際に、以下に示すような問題を生じることが懸念される。

接触現像はトナー担持体１０６と像担持体１１３を接触させて現像させるために、トナー担持体１０６か像担持体１１３の少なくとも一方を粘弾性体にすることが多い。多くの画像形成装置においては、トナー担持体をシリコンゴムなどの粘弾性体にしている。

トナー担持体１０６は規制部材１０５との接触部で加圧されて弾性変形している。そして、画像形成装置が長期間停止された場合には、規制部材１０５がトナー担持体１０６を
長時間加圧し続けることになる。このような場合、トナー担持体１０６のうち規制部材１０５と接触していた部分においては、規制部材１０５から開放されても（加圧状態が解除しても、規制部材１０５が離間しても）、加圧前の状態に戻らない圧縮永久歪みを生じることが懸念される。

また、トナー担持体１０６の圧縮永久歪みは、トナー担持体１０６と像担持体１１３との接触部分でも発生する場合がある。これらの変形部分では、トナー担持体１０６を駆動して変形部分が規制部材１０５との接触部を通過する時に、トナー担持体１０６と規制部材１０５との接触状態が変化してトナー担持体上の単位面積あたりのトナー量が変化してしまうことが懸念される。

接触現像はトナー層内の電界により現像されるトナー量が決まるので、トナー担持体上のトナー量が変化すると、同じ静電潜像に対して現像されるトナー量が変化する。そのため、変形部分前後で画像濃度の均一性が低下してしまう。

この問題を解決するために、以下の方法が提案されている。

（１）非画像形成時に規制部材の接触力を低減する方法（特許文献１参照）。
これは、規制部材に駆動機構を取り付けて、非画像形成時には規制部材の接触圧を低減させるものである。この構成によれば、トナー担持体の変形が低減されるので、画像濃度の不均一性が低減される。

（２）規制部材に振動電界を印加する方法（特許文献２参照）。
これは、まず、現像装置に取り付けられた記憶手段から画像形成装置の停止期間を算出するものである。そして、停止期間が圧縮永久歪みを生じる期間になった場合に、規制部材に振動電界を印加する。この構成によれば、規制部材に振動電界が印加されると規制部材通過時にトナー担持体上のトナーが再配置される。これにより、トナー担持体の変形部分でのトナー量の変化が低減されるので、画像濃度の不均一性が低減される。

（３）規制部材に流れる電流を定電流制御とする方法（特許文献３参照）。
これは、導電性を有する規制部材に電圧を印加して、規制部材に流れる電流が一定になるように制御するものである。この構成によれば、トナー担持体上のトナー量に依存する規制部材に流れる電流を一定になるように制御することで、トナー担持体上のトナー量の変化が低減される。これにより、画像濃度の不均一性が低減される。
特開２００２−３３３７７２号公報 特開２００７−２４０５９５号公報 特開２００６−１５４３６９号公報

しかしながら、上述した従来技術においては、以下のような問題が生じることが懸念される。

すなわち、上記（１）で説明した、非画像形成時に規制部材の接触力を低減する方法においては、規制部材の駆動機構を追加するために現像装置が大型化してしまうことが懸念される。

また、上記（２）で説明した、規制部材に振動電界を印加する方法においては、規制部材に可聴周波数の振動電界を印加することにより、規制部材が振動して騒音を発生してしまうことが懸念される。また、トナー担持体と規制部材との接触部出口側でトナーが飛翔
する場合があり、このような場合には、トナーが周辺に飛散してしまう。

また、トナー担持体の変形部分では、規制部材との接触部を通過する時にトナー担持体の変形にあわせて規制部材が運動する。すると、規制部材とトナー担持体の静電容量が変化するので、規制部材には誘導電流も流れる。このため、規制部材に流れる電流とトナー量に相関がなくなることが懸念される。

上記（３）で説明した、規制部材に流れる電流を定電流制御とする方法においては、規制部材の運動による誘導電流を含めて一定の電流に制御するので、トナー担持体の変形部分ではトナー量の変化を低減することができないことが懸念される。

上述したように、従来例による現像装置及び画像形成装置においては、装置の大型化、規制部材への振動電界による騒音の副作用を生じることなしに、トナー担持体の変形部分での画像濃度の変化を低減することはできなかった。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、装置の大型化、振動電界による騒音の副作用を生じることなしに、現像剤担持体の変形部分での画像濃度の変動を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
回転可能に設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体と、
導電性を有し、前記現像剤担持体に接触して前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
前記規制部材に電圧を印加する電圧印加手段と、
を有する現像装置を備え、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
前記現像剤担持体の表面の周方向の変形幅及び径方向の変形長さを検出する変形検出手段と、
前記現像剤担持体上の現像剤の量を均一化するために前記規制部材に印加すべき補正電圧の印加時間と前記現像剤担持体の表面の周方向の変形幅との関係、及び、前記補正電圧の振幅と前記現像剤担持体の表面の径方向の変形長さとの関係を予め記憶している記憶手段と、
前記変形検出手段により検出された前記現像剤担持体の表面の周方向の変形幅及び径方向の変形長さに基づいて、前記記憶手段から前記補正電圧の印加時間及び振幅をそれぞれ導出する導出手段と、
画像形成動作前に、前記変形検出手段により前記現像剤担持体の表面の周方向の変形幅及び径方向の変形長さを検出させ、
前記導出手段により、前記変形検出手段によって検出された前記変形幅及び前記変形長さに基づいて、前記記憶手段から前記補正電圧の印加時間及び振幅をそれぞれ導出させ、
画像形成動作中に、前記変形検出手段により検出される前記現像剤担持体の表面の変形部分に前記規制部材が接触するタイミングで、前記導出手段によって導出された前記印加時間及び前記振幅を有する補正電圧を前記電圧印加手段により前記規制部材に印加させる制御手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、装置の大型化、振動電界による騒音の副作用を生じることなしに、現像剤担持体の変形部分での画像濃度の変動を低減することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（実施の形態１）
［画像形成装置の全体構成］
以下に、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置について説明する。本実施の形態においては、画像形成装置として、接触現像を用いた乾式１成分電子写真方式の画像形成装置を用いている。

図１は、本発明の実施の形態１の現像装置の概略構成を示す断面図である。図２は、本実施の形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。

まず、図２を用いて画像形成装置の全体構成について説明する。

図２に示すように、像担持体１３の周りには、帯電ローラ１４、レーザスキャナ１５、回転可能な現像剤担持体としてのトナー担持体６、転写ローラ１９、清掃部材２２が配置されている。そして、記録材の搬送経路は、像担持体１３と転写ローラ１９の間（ニップ部）を通過するように配置されている。また、定着器２０は、記録材が像担持体１３と転写ローラ１９の間を通過した後に通過するように配置されている。

像担持体１３は、直径３０ｍｍのアルミ円筒の表面に正孔阻止層と電荷発生層を塗工した上に、２０μｍの電荷移動層を塗工してある。また、アルミ円筒は接地されている。そして、像担持体１３は１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転させる。帯電ローラ１４は導電性弾性体からなり、金属軸に、−１１００Ｖの電圧が印加されている。この帯電ローラ１４を接触させて像担持体１３を回転させると、帯電ローラ１４と像担持体１３の間の放電により像担持体１３が帯電される。トレック社製の表面電位計Ｍｏｄｅｌ３４４で像担持体１３の表面電位を測定すると、−５００Ｖ程度であった。

帯電した像担持体１３に、レーザ１６とポリゴンミラー１７とレンズ１８からなるレーザスキャナ１５から放射されるレーザが照射される。レーザ１６から射出されるレーザは、回転するポリゴンミラー１７により、像担持体１３の回転に合わせて像担持体１３の表面を走査する。このとき、画像データに基づいてレーザの光量を制御することで、像担持体１３上に静電潜像が形成される。最大光量を受けた部分の表面電位は−１００Ｖ程度に低下する。

静電潜像が形成された像担持体１３は、現像装置２のトナー担持体６に接触する。トナー担持体６には帯電した現像剤としてのトナーが積層されている。トナー担持体６の金属軸には−３００Ｖの電圧の印加されている。静電潜像のうちレーザの最大光量を受けた部分にはトナーが像担持体１３に引き付けられる方向に電界が生じ、レーザの露光を受けなかった部分にはトナーが像担持体１３と反発する方向に電界が生じる。この静電気力により像担持体１３の静電潜像の露光部のみにトナーが付着することで、静電潜像が現像されて、トナー像になる。

次に、トナー像が形成された像担持体１３は、給送台２４から搬送されてきた記録材に接触する。記録材は裏側から導電性弾性体からなる転写ローラ１９で像担持体１３に押し付けられている。転写ローラ１９の金属軸には、＋１０００Ｖの電圧が印加されている。これにより、像担持体１３上のトナー像は、記録材に引き付けられる方向に力を受けて、像担持体１３から記録材に転写される。

トナー像が転写された記録材は、定着器２０内の上側のローラが１８０度に、下側のローラが１００度程度に加熱された２本の加圧部材２１の間を通過する。トナー１は、熱により溶融変形して記録材に定着する。トナー像が定着された記録材は上部の排出台２６に排出される。

［現像装置の構成］
次に、図１を用いて本実施の形態の現像装置の構成について述べる。

現像装置２は、導電性弾性体（粘弾性体）からなる長さ２３０ｍｍで直径１６ｍｍのトナー担持体６を持つ。トナー担持体６は、直径８ｍｍの金属軸の周りに肉厚４ｍｍの導電性シリコンゴムを形成し、表面にはカーボンと樹脂粒子を分散させた樹脂が塗工してある。

これにより、トナー担持体６の抵抗は１ＭΩ程度で、表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）は２μｍ程度、硬度は４５度程度である。トナー担持体６の金属軸にはトナー担持体用電源８が接続されており、トナー担持体６には、−３００Ｖの電圧が印加されている。

ここで、トナー担持体６の抵抗は次のように測定した。

直径３０ｍｍで長さがトナー担持体６よりも長い金属軸の金属棒をトナー担持体６に侵入量３０μｍで接触させる。そして、金属棒を表面速度１００ｍｍ／ｓｅｃで回転させて、トナー担持体６をこれに従動させる。そして、金属棒とトナー担持体６の金属軸の間に１００Ｖの電圧を印加したときに流れる電流を測定する。このときの電圧１００Ｖを測定された電流で割った値をトナー担持体６の抵抗とした。

次に、表面粗さは株式会社小阪研究所製の表面粗さ試験機ＳＥ−３０Ｈで測定した。また、トナー担持体６の硬度は、高分子計器株式会社製のアスカーゴム硬度計Ｃ型で１ｋｇ重（９．８Ｎ）の加重で測定した。

トナー担持体６にはウレタン発泡体からなる直径１４ｍｍの供給ローラ４と、ステンレス３１６からなる長さ１２ｍｍの板状の規制部材５が接触している。

ここで、供給ローラ４の発泡体は連泡であり、表面の長さ１インチの線が横切るセル数は８０個程度で、硬度は１５度程度である。ここで、供給ローラ４の硬度は高分子計器株式会社製のアスカーゴム硬度計ＣＳＣ２型で測定した。

規制部材５には、変形検出手段としての電流測定器９と、規制部材５に電圧を印加する電圧印加手段としての規制部材用電源１０が接続されている。ここで、電流測定器９は、トナー担持体６の変形に関する情報として規制部材５に流れる電流を測定する。

また、電流測定器９と規制部材用電源１０は、記憶手段としての記憶装置１２を有する演算装置１１に接続されている。演算装置１１は、制御手段及び導出手段を構成している。演算装置１１は電流測定器９の測定値を読み取り、規制部材用電源１０の出力電位を設定することができる。また、電流測定器９の出力は規制部材５に電流が流れ込む方向を正とする。

トナー１は、懸濁重合法で製造した非磁性のトナーで平均粒径が６．５μｍ程度である。表面性を改質するために、２０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の１．５％程度の量を表面に均一に付着させている。このトナーを現像容器７に１００ｇを充填した。ここで、トナーの平均粒径はベックマン・コールター株式会社製のレーザ回折式粒度分布測定器ＬＳ−２３０で測定した体積平均粒径である。

現像容器７に入れたトナー１は攪拌部材３により供給ローラ４の近傍に運ばれる。供給
ローラ４とトナー担持体６は、図１において時計回りに回転して侵入量１ｍｍで接触している。供給ローラ４は、トナーをトナー担持体６に押し付けて付着させる。付着したトナーは規制部材５との接触部に入る。

トナー担持体６に変形が生じていない場合には、規制部材５には、−４００Ｖの直流電圧が印加されている。規制部材５とトナー担持体６との接触幅は１．４ｍｍ程度であり、規制部材５の自由端は接触部端に接している。規制部材５とトナー担持体６の単位長さあたりの接触力は２０Ｎ／ｍである。この規制部材５により、トナー担持体上のトナー、すなわちトナー担持体６に担持搬送されるトナーの量（厚さ）が規制される。このときの単位面積当たりのトナー量は、０．４ｍｇ／ｃｍ^２程度で、単位質量あたりのトナー帯電量は−３０μＣ／ｇ程度であった。

ここで、単位質量あたりのトナー帯電量と単位面積当たりのトナー量は、トナー担持体上のトナーを内部にフィルタをもつ吸引式ファラデーゲージで吸引捕集して、ファラデーゲージで測定された電荷と、トナーの捕集面積、フィルタの質量増加から求めた。つまり、単位質量あたりのトナー帯電量は、ファラデーゲージで測定された電荷をフィルタの質量増加で除して求め、単位面積当たりのトナー量フィルタの質量増加を捕集面積で除して求めた。

次に、規制部材５とトナー担持体６の間の接触力は、幅３０ｍｍで厚さ３０μｍのステンレス板を折り曲げて、その間に幅１５ｍｍ厚さ３０μｍのステンレスを挟み込む。これを規制部材５と第１のトナー担持体６の間に挿して、間に挟まれたステンレス板を引き抜いた時に働く力を株式会社イマダ製のデジタルフォースゲージＤＳ２で測定した。この力をステンレス板の幅で除した値を単位長さあたりの接触力とした。

トナー担持体６は、図１において時計回りに表面速度が２００ｍｍ／ｓｅｃで回転しており、図１において反時計回りに回転する像担持体１３に侵入量３０μｍで接触する。このとき、接触幅は２ｍｍ程度である。

［トナー担持体の変形部分のトナー量を補正する機構］
上記のように構成されて駆動する現像装置において、トナー担持体６の変形部分（変形領域）のトナー量を補正する動作について説明する。

図３は、本実施の形態において、トナー担持体６の変形検知について説明するための図である。

画像形成が開始される前（画像形成動作前）に、前工程として画像形成時と同条件で現像装置を駆動する。そのときに規制部材５に流れる電流を電流測定器９で規制部材５の１回転周期以上の期間で測定する。測定データは演算装置に取り込まれる。取り込まれた電流波形は、雑音を低減するために演算装置内で１００Ｈｚの低域通過濾波処理される。また、低域通過濾波処理の代りに規制部材５の回転周期毎の測定を積算して雑音を低減する手段もある。

このとき、電流波形としては図３に示したような波形が得られる。電流波形の中でトナー担持体６の変形部分に対応する部分には振動が見られる。この振動に対して演算装置１１により振幅と発生位置を演算装置で検出する。

次に、この検出結果に基づいて、予め記憶装置に記憶させておいた、電流波形と、トナー担持体６上（現像剤担持体上）のトナーの量を均一化するために規制部材５に印加すべき補正電圧との関係から、演算装置１１により補正波形を生成する。そして、画像形成動
作中に、この補正波形を電流測定器で測定される電流波形の振動部分に同期させて、規制部材５の直流電圧に重畳して規制部材用電源１０から出力する。

［トナー担持体の変形部分の検知メカニズム］
次に、上記に述べた現像装置の構成によりトナー担持体６の変形部分を検知するメカニズムについて述べる。

図５は、本実施の形態において、規制部材５に流れる電流を示す図である。

トナー担持体６の変形部分が導電性を持つ規制部材５との接触部を通過すると、図３に示すように変形部分においてトナー量が変動するとともに、規制部材５に電流が流れる。この電流は規制部材５とトナー担持体６の間をトナーが帯電しながら通過することによる電流と、規制部材５がトナー担持体６の変形により運動して規制部材５とトナー担持体６の静電容量が変化することによる誘導電流が流れる。

規制部材５はトナー担持体６の変形により上下に運動するので、この誘導電流は図５に示すような振動波形になる。また、この振動時間はトナー担持体６の変形が規制部材５を通過する時間にほぼ等しい。このように、規制部材５に流れる電流を測定することで、トナー担持体６の変形部分を検知することができる。

また、規制部材５に流れる電流は、トナー担持体６の変形による規制部材５の上下運動に起因するので、トナー担持体６の変形によるトナー量の変化に相関がある。規制部材５に流れる電流の振動波形の振幅から補正に必要な補正波形の振幅を、振動時間から補正に必要な補正波形の印加時間を見積ることができる。

［トナー量の変動の補正メカニズム］
次に、上記に述べた現像装置の構成によりトナー量の変動の補正メカニズムについて述べる。

導電性を持つ規制部材５に、トナー担持体６に対してトナーと同極性側の電位差をつけると、トナー担持体上のトナー量が増加する。規制部材５にトナーと逆極性側の電位差をつけると、トナー担持体上のトナー量が減少する。

このように、規制部材５に、トナー担持体６に対して電位差をつけることでトナー担持体上のトナー量を変化させることができる。そこで、画像形成動作中に、トナー担持体６の変形部分が規制部材５との接触部を通過する（トナー担持体６の変形部分に規制部材５が接触する）タイミングで、規制部材用電源１０により、トナー担持体６の変形に対応した補正電圧を規制部材５に印加させる。

トナー担持体６の変形部分が、規制部材５との接触部を通過するときに、トナー担持体６の変形に対応した補正電圧を印加することで、トナー担持体上のトナー量の変動を低減させることができる。

ここで、補正電圧として矩形波を用いた場合には、矩形波の立ち上がりと立下りの部分でトナー担持体６の電位が変動してしまう場合がある。このとき、トナー担持体６と像担持体１３の電位差が変動してしまい、像担持体１３で現像されるトナー量が変動してしまう。そのため、補正電圧としては、図４に示すように、矩形波のように急峻な変化を持たない台形波のような台形形状をした波形を使用するとよい。

［トナー担持体の変形部分を検知とトナー量の変動の補正を行う例］
図４は、本実施の形態において、トナー量の補正について説明するための図である。図６は、本実施の形態において、電流波形の振動時間と補正電圧の印加時間との関係を示す図である。図７は、本実施の形態において、電流波形の振幅と補正電圧の振幅との関係を示す図である。図８は、本実施の形態において、規制部材５に印加する補正電圧を示す図である。図９は、補正されなかった画像の濃度変動を示す図である。図１０は、本実施の形態において、補正された画像の濃度変動を示す図である。図１１は、本実施の形態において、トナー担持体６に２つの変形がある場合の補正電圧を示す図である。

現像装置を前記の構成において気温４０℃湿度８０％の環境で１ヶ月停止した後に、本実施の形態による変形部分の検知とトナー量の変動の補正を行わずに画像出力しところ、トナー担持体６の変形により図９のような濃度変動が発生した。濃度変動の最大は５程度であった。このトナー担持体６の変形は、トナー担持体６が長期間規制部材５に加圧されたことによる圧縮永久歪みである。

ここで、濃度変動は出力した画像をキヤノン株式会社製のスキャナＬｉＤＥ４０で解像度３００ｄｐｉ、モノクロ２５６階調で取り込み、その輝度に対して濃度変動が発生していない部分の平均値を引いて求めた。

次に、本実施の形態による変形部分の検知とトナー量の変動の補正を行った場合について述べる。

現像装置が駆動すると、電流測定器にはトナー担持体６の回転周期（０．２５ｓｅｃ）で図５に示すような電流波形が測定される。演算装置でこの波形から上下振動を検出すると、０．１２ｓｅｃから０．１４ｓｅｃの間に、形状が凸凹で、ピーク間隔８ｍｓｅｃ、全幅０．６μＡの振動が検出される。このようにして、画像形成動作前に、トナー担持体上の変形を検出することができる。

記憶装置には、予め実験的に求めておいた規制部材５に流れる電流の振動波形の振動時間と補正電圧の印加時間との関係（図６）、及び、電流の振動波形の振幅と補正電圧の振幅との関係（図７）が記憶されている。これらと先の検出結果から、演算装置により印加時間８ｍｓｅｃ、振幅−２５Ｖの台形波（図８）が生成される。また、トナー担持体６の電位変動を抑えるために、台形波の電位変化率は２５Ｖ／ｓｅｃ以下に制限している。

画像形成動作中に、この補正波形を電流測定器で測定される電流波形の振動部分に同期させて、トナー担持体６の回転周期毎に直流ＤＣ電圧に重畳して規制部材用電源１０から印加する。

以上のように、本実施の形態による変形部分の検知とトナー量の変動の補正を行った場合の出力画像の濃度変動を求めたものが図１０である。トナー担持体６の変形部分の濃度変動は最大２でその他の部分の濃度変動幅に収まっており、トナー担持体６の変形による濃度変動が低減され、トナー担持体６に担持されたトナーの量が均一化されている。

このように本実施の形態によれば、規制部材５の駆動機構を追加することによる現像装置の大型化、規制部材５に振動電界を印加することによる騒音の副作用を生じることなく、トナー担持体６の変形部分での画像濃度の変動（不均一性）を低減することができる。

本実施の形態では、トナー担持体６の変形は規制部材５との接触部でしか生じなかったが、トナー担持体６の変形は、像担持体１３との接触部にも生じる場合もある。このように２つ以上の変形がある場合は、それぞれに対する変形を検知して、図１１に示すような２つ以上の補正波形を重畳した補正電圧を印加することで濃度変動を低減することができ
る。

ここで用いた規制部材５に流れる電流の振動波形の振動時間と補正電圧の印加時間の関係と、電流の振動波形の振幅と補正電圧の振幅の関係は次のようにして求めた。

画像形成装置に変形の程度の異なる数種のトナー担持体を取り付けて、現像装置を駆動させた時に規制部材５に流れる電流を測定する。そして、補正波形の振幅と印加時間を変化させて画像出力する。それらの出力画像の濃度変動を測定して、濃度変動の最小を与える補正波形の振幅と印加時間と、規制部材５に流れる電流波形の振幅と振動時間を対応させた。

なお、本実施の形態においては、画像形成装置として、接触現像を用いた乾式１成分電子写真方式の画像形成装置について説明したが、これに限るものではない。トナー担持体に規制部材や像担持体が接触することで、トナー担持体の変形が生じ、トナー担持体の変形部分での画像濃度の変動が懸念される画像形成装置であれば、好適に適用することができる。

（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態においては、実施の形態１に対して異なる構成部分について述べることとし、実施の形態１と同様の構成部分については、その説明を省略する。

図１２は、本実施の形態の現像装置の概略構成を示す図である。図１３は、本実施の形態において、規制部材５の電流とトナー担持体６の回転角度との関係を示す図である。

本実施の形態では、図１２に示すように、実施の形態１の構成に加えて、現像装置２にトナー担持体６の回転位相を測定する位相検出手段としての位相測定器２７が設けられており、位相測定器２７は演算装置１１に接続されている。本実施の形態では位相測定器２７として、トナー担持体６の回転角度を出力するロータリーエンコーダを用いている。

本実施の形態では、画像形成動作前において現像装置が駆動した時に、規制部材５に流れる電流を測定するとともに、トナー担持体６の回転角度を測定する。そして、演算装置により図１３に示すようにトナー担持体６の変形が検知された時のトナー担持体６の回転角度を測定して記憶装置に記憶させる。

そして、画像形成中に、位相測定器２７の出力が、記憶されたトナー担持体６の回転角度になる時に同期して、トナー担持体６の回転周期毎に規制部材用電源に直流ＤＣ電圧に重畳して補正電圧を印加する。

これにより、トナー担持体６の変形の検知後に現像装置を停止させたり、現像装置の駆動速度を変更した場合にも、濃度変動を補正することができる。

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について説明を行う。なお、本実施の形態においては、実施の形態１，２に対して異なる構成部分について述べることとし、実施の形態１，２と同様の構成部分については、その説明を省略する。

図１４は、本実施の形態の現像装置の概略構成を示す図である。

本実施の形態では、図１４に示すように、上記実施の形態１の現像装置に対して、規制
部材５に接続された電流測定器が無く、変形検出手段としての変位測定器２８とトナー担持体６の回転角度を測定する位相測定器２７が取り付けられている。規制部材５との接触部を０度としてトナー担持体６の回転方向に対して１４５度の位置にトナー担持体６と像担持体１３との接触部があり、２４５度の位置の画像領域内に測定領域が入るように変位測定器２８が取り付けられている。変位測定器２８の出力は演算装置１１に接続されている。ここで、変位測定器２８は、トナー担持体６の変形に関する情報としてトナー担持体６の外径変動（表面（表面部分、表面部位）の変位）を測定する。

本実施の形態では、位相測定器２７として、トナー担持体６の回転角度を出力するロータリーエンコーダを、変位測定器２８として、三角測量方式のレーザ変位計を用いている。

［トナー担持体の変形部分のトナー量を補正する機構］
上記のように構成されて駆動する現像装置において、トナー担持体６の変形部分のトナー量を補正する動作について説明する。

図１５は、本実施の形態において、トナー担持体６の変形と回転角度との関係を示す図である。図１６は、本実施の形態において、トナー担持体６の外径変動を示す図である。図１７は、本実施の形態において、トナー担持体６の周方向の変形幅と補正電圧の印加時間との関係を示す図である。図１８は、本実施の形態において、トナー担持体６の径方向の変形量（変形長さ（深さ））と補正電圧の振幅との関係を示す図である。

画像形成が開始される前に、前工程として像担持体１３を最大に露光して画像形成装置を駆動する。露光する部分は、トナー担持体６を変位測定器２８が測定する部分に対応する部分でトナー担持体１回転分以上である。

これにより、トナー担持体上の対応する部分のほぼすべてのトナーを像担持体１３に現像する。そして、現像後のトナーのほぼなくなったトナー担持体６の外径変動を変位測定器２８でトナー担持体６の１回転周期以上の期間測定する。また同時に、トナー担持体６の回転角度を測定する。このトナー担持体６の外径変動と角度の測定データは演算装置１１に取り込まれる。これにはトナー担持体６の軸ズレによる変動も含まれるので、演算装置１１でフーリエ変換して回転１周期成分を除去した後に逆フーリエ変換してこれを除去する。

トナー担持体６の外径変動の波形から、変形の深さと変形のある回転角度を演算装置１１で検出する。次に、予め記憶装置に記憶させておいたトナー担持体６の外径変動波形と補正波形の関係から、演算装置１１により補正波形を生成する。また、変位測定位置と補正波形を印加する規制部材５は異なる位置にあるので、補正波形は変形を検知した回転角度に変位測定位置と規制部材５の接触部の角度差１１５度を加えた値を示す時期に同期させる。画像形成動作時に、この補正波形を規制部材５の直流電圧に重畳して規制部材用電源１０から出力する。

［トナー担持体の変形部分を検知とトナー量の変動の補正を行う例］
本実施の形態の現像装置の構成において、実施の形態１と同様に、気温４０℃湿度８０％の環境で１ヶ月停止した後に画像を出力した。これに対して、本実施の形態による変形部分の検知とトナー量の変動の補正を行った場合について述べる。

前工程で現像後のトナーのないトナー担持体６を変位測定器２８で測定した外径変動と回転角度は、回転周期（０．２５ｓｅｃ）で図１５に示すようになる。演算装置１１でトナー担持体１周期成分を除去すると図１６に示すようになる。このトナー担持体６の外径
変動から変形を検出すると、２７０度付近に、変形深さ−８μｍ、変形幅１０度の変形が検出される。

記憶装置には、予め実験的に求めておいたトナー担持体６の変形幅と補正電圧の印加時間との関係（図１７）、及び、変形量と補正電圧の振幅との関係（図１８）が記憶されている。これらと先の検出結果から、演算装置１１により印加時間８ｍｓｅｃ、振幅−２５Ｖの台形波が生成される。また、トナー担持体６の電位変動を抑えるために、台形波の電位変化率は２５Ｖ／ｓｅｃ以下に制限されている。画像形成動作中に、この補正波形を位相測定器が２５度になる時に同期させて、トナー担持体６の回転周期毎に直流ＤＣ電圧に重畳して規制部材用電源１０から印加する。これにより、トナー担持体６の変形による濃度変動が低減される。

ここで用いたトナー担持体６の変形幅と補正電圧の印加時間との関係、及び、変形量と補正電圧の振幅との関係は上記実施の形態１と同様に次のようにして求めた。

画像形成装置に変形の程度の異なる数種のトナー担持体を取り付けて、トナー担持体の変形を変位測定器で測定する。そして、補正波形の振幅と印加時間を変化させて画像出力する。それらの出力画像の濃度変動を測定して、濃度変動の最小を与える補正波形の振幅と印加時間と、トナー担持体の変形幅と量を対応させた。

なお、本実施の形態においては、位相測定器２７を用いた構成について説明したが、上述した実施の形態１のように位相測定器２７を用いない構成であってもよい。

実施の形態１の現像装置の概略構成を示す図。 実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す図。 実施の形態１において、トナー担持体の変形検知の説明図。 実施の形態１において、トナー量の補正について説明するための図。 実施の形態１において、規制部材に流れる電流を示す図。 実施の形態１において、電流波形の振動時間と補正電圧の印加時間の関係を示す図。 実施の形態１において、電流波形の振幅と補正電圧の振幅の関係を示す図。 実施の形態１において、規制部材に印加する補正電圧を示す図。 補正されなかった画像の濃度変動を示す図。 実施の形態１において、補正された画像の濃度変動を示す図。 実施の形態１において、トナー担持体に２つの変形がある場合の補正電圧を示す図。 実施の形態２の現像装置の概略構成を示す図。 実施の形態２において、規制部材の電流とトナー担持体の回転角度との関係を示す図。 実施の形態３の現像装置の概略構成を示す図。 実施の形態３において、トナー担持体の変形と回転角度との関係を示す図。 実施の形態３において、トナー担持体の外径変動を示す図。 実施の形態３において、トナー担持体の変形幅と補正電圧の印加時間との関係を示す図。 実施の形態３において、トナー担持体の変形量と補正電圧の振幅との関係を示す図。 従来の画像形成装置の概略構成を示す図。

符号の説明

１ トナー
２ 現像装置
５ 規制部材
６ トナー担持体
９ 電流測定器
１０ 規制部材用電源
１１ 演算装置
１２ 記憶装置
１３ 像担持体

Claims (4)

1. 回転可能に設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体と、
   導電性を有し、前記現像剤担持体に接触して前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
   前記規制部材に電圧を印加する電圧印加手段と、
   を有する現像装置を備え、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
   前記現像剤担持体の表面の周方向の変形幅及び径方向の変形長さを検出する変形検出手段と、
   前記現像剤担持体上の現像剤の量を均一化するために前記規制部材に印加すべき補正電圧の印加時間と前記現像剤担持体の表面の周方向の変形幅との関係、及び、前記補正電圧の振幅と前記現像剤担持体の表面の径方向の変形長さとの関係を予め記憶している記憶手段と、
   前記変形検出手段により検出された前記現像剤担持体の表面の周方向の変形幅及び径方向の変形長さに基づいて、前記記憶手段から前記補正電圧の印加時間及び振幅をそれぞれ導出する導出手段と、
   画像形成動作前に、前記変形検出手段により前記現像剤担持体の表面の周方向の変形幅及び径方向の変形長さを検出させ、
   前記導出手段により、前記変形検出手段によって検出された前記変形幅及び前記変形長さに基づいて、前記記憶手段から前記補正電圧の印加時間及び振幅をそれぞれ導出させ、
   画像形成動作中に、前記変形検出手段により検出される前記現像剤担持体の表面の変形部分に前記規制部材が接触するタイミングで、前記導出手段によって導出された前記印加時間及び前記振幅を有する補正電圧を前記電圧印加手段により前記規制部材に印加させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記変形検出手段は、前記規制部材に流れる電流の振動波形の振動時間及び振幅を検出することで、前記現像剤担持体の表面の周方向の変形幅及び径方向の変形長さを検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤担持体の回転角度を検出する位相検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   画像形成動作前であって、前記変形検出手段により前記現像剤担持体の表面の変形が検出された時に、前記位相検出手段により検出された前記現像剤担持体の回転角度を前記記憶手段に記憶させ、
   画像形成動作時に、前記位相検出手段により検出される前記現像剤担持体の回転角度が、前記記憶手段に記憶させた回転角度となるタイミングで、前記電圧印加手段により前記補正電圧を前記規制部材に印加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記補正電圧の波形は、台形形状の波形であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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