JP5847760B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式で画像を形成する画像形成装置及び画像形成方法に関する。

プリンタ、複写機等の電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラムを一様に帯電させる帯電工程、帯電させた感光体ドラムを露光して静電潜像を形成する露光工程、静電潜像にトナーを付着させて可視像を形成する現像工程、可視像を用紙に転写する転写工程、用紙に転写された可視像を溶融定着する定着工程の一連のプロセスを経ることで画像を形成する。

この種の画像形成装置では、静電潜像が形成される感光体ドラムの像担持面と対向して当該静電潜像を現像する現像ローラが配置される。現像ローラの表面には現像剤であるトナーが担持される。静電潜像を現像する際は、現像ローラの現像剤担持面と感光体ドラムの像担持面との間に現像電界が生成され、当該現像電界の作用によりトナーが静電潜像に付着する。

感光体ドラムの回転及び現像ローラの回転により相互に対向する像担持面と現像剤担持面との間の距離が変動しないように、感光体ドラムの回転軸と現像ローラの回転軸は平行に配置される。しかしながら、現実に組み立てられた画像形成装置では、感光体ドラムの回転軸と現像ローラの回転軸は、所定の公差内で配置されている。すなわち、厳密には、組立て後の感光体ドラムの主走査方向において、例えば、一端側で感光体ドラムの回転軸と現像ローラの回転軸とが近づき、他端側で感光体ドラムの回転軸と現像ローラの回転軸とが離れるという状態が発生し得る。

現像電界を生成するために像担持面と現像剤担持面との間に一定の電位差を印加する場合、像担持面と現像剤担持面との間の距離が大きい位置では現像電界の強度は小さくなり、可視像の濃度が薄くなる。また、像担持面と現像剤担持面との間の距離が小さい位置では現像電界の強度は大きくなり、可視像の濃度が濃くなる。すなわち、主走査方向において、感光体ドラムの回転軸と現像ローラの回転軸との距離が位置によって異なると、主走査方向の位置によってトナーの付着量に差が発生し、そのトナー付着量の差が可視像における濃度ムラとなって画質を低下させてしまう。このような濃度ムラの発生を避けるため、上述の公差は極めて小さな値として管理されている。

上述の公差を緩和するために、例えば、後掲の特許文献１は、感光体ドラムや現像ローラ等のドラム周辺部材を含むプロセスカートリッジを組み立てた際に、主走査方向における、感光体ドラムと現像ローラとの間の距離の分布を記憶しておき、当該記憶した情報にしたがって画像形成を実施する技術を開示している。この技術では、記憶された情報にしたがって、感光体ドラムと現像ローラとの間の距離が近い部分では、上記露光の際に像担持面に照射する光ビームの強度を小さくし、感光体ドラムと現像ローラとの間の距離が遠い位置では光ビームの強度を大きくすることができる。

特開２００５−３１６０７３号公報

特許文献１が開示する技術は、現像ローラの回転軸に対して現像剤担持面を完全に平行に構成することができ、かつ、感光体ドラムと現像ローラとの間の距離が組立て後に一切変動しないことを前提とすれば、濃度ムラの発生を抑制することができる技術といえる。

しかしながら、現実に製造された現像ローラの現像剤担持面は現像ローラの回転軸に対して完全に平行になることはなく、数十μｍ程度の反りが生じる。このような反りのため現像ローラが回転する際に、現像剤担持面が像担持面に対して近づいたり離れたりする軸振れが発生する。その結果、感光体ドラムの回転及び現像ローラの回転に伴って像担持面と現像剤担持面との間の距離が変動してしまう。

また、感光体ドラムの回転速度と現像ローラの回転速度は同一であるとは限らず、感光体ドラムの周長と現像ローラの周長も定数倍の関係にあるとは限らない。すなわち、像担持面上の同一位置であっても、像担持面と現像剤担持面との間の距離は感光体ドラムが回転する都度変動することになる。このような像担持面と現像剤担持面との間の距離が逐次変動する画像形成装置において、上述の特許文献１が開示する技術を適用すると、像担持面と現像剤担持面との間の距離が小さいにも関わらず光ビームの強度を大きくする状況や、像担持面と現像剤担持面との間の距離が大きいにも関わらず光ビームの強度を小さくする状況が発生してしまう。すなわち、特許文献１が開示する技術を適用することで濃度ムラがより悪化する可能性がある。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みてなされたものであって、像担持面と現像剤担持面との間の距離の変動に起因する可視像の濃度ムラを抑制することができ、画像全体として画像品質を向上させることができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。すなわち、本発明に係る画像形成装置は、像担持体、露光器、現像剤担持体、電界生成部、間隔検知部、間隔予測部及び補正部を備える。像担持体は静電潜像が形成される像担持面を備える。露光器は像担持面に光ビームを照射することにより像担持面に静電潜像を形成する。現像剤担持体は、像担持面と対向して配置され、像担持面に形成された静電潜像を現像する現像剤を担持する現像剤担持面を備える。電界生成部は、像担持面に形成された静電潜像を現像するための現像電界を、現像剤担持体にＡＣ電圧及びＤＣ電圧を重畳して印加することにより、像担持面と現像剤担持面との間に生成する。間隔検知部は、ＡＣ電圧の印加に伴って流れるＡＣ電流の大きさに基づいて、像担持面と現像剤担持面との間の間隔を検知する。間隔予測部は、現像剤担持体の回転に伴って現像剤担持面が１回転する間の間隔検知部の検知結果と、現像剤担持面が１回転するのに要する時間と、像担持面の移動速度とに基づいて、像担持面上の光ビームの照射位置が現像剤担持体と対向する位置に移動した際の、像担持面と現像剤担持面との間の間隔を予測する。補正部は、間隔予測部により予測された像担持面と現像剤担持面との間の間隔に応じて露光部が照射する光ビームの強度を補正する。

この画像形成装置によれば、現像ローラが回転する際に軸振れが発生する状況下であっても、像担持面上に静電潜像を形成する光ビームの強度を適切に調整することができる。その結果、像担持面と現像剤担持面との間の距離の変動に起因する可視像の濃度ムラを抑制することができ、画像全体として画像品質を向上させることができる。

一方、他の観点では、本発明は、像担持体の像担持面に光ビームを照射することにより像担持面に静電潜像を形成するとともに、像担持面と対向して配置された現像剤担持体の現像剤担持面に担持された現像剤により像担持面に形成された静電潜像を現像する画像形成方法を提供することもできる。すなわち、本発明に係る画像形成方法では、まず、像担持面に形成された静電潜像を現像するための現像電界が、現像剤担持体にＡＣ電圧及びＤＣ電圧を重畳して印加することにより、像担持面と現像剤担持面との間に生成されるとともに、ＡＣ電圧の印加に伴って流れるＡＣ電流の大きさに基づいて、像担持面と現像剤担持面との間の間隔の変動状態を示す情報が取得される。次いで、現像剤担持体の回転に伴って現像剤担持面が１回転する間の当該変動状態を示す情報と、現像剤担持面が１回転するのに要する時間と、像担持面の移動速度とに基づいて像担持面上の光ビームの照射位置が現像剤担持体と対向する位置に移動した際の、像担持面と現像剤担持面との間の間隔が予測される。そして、予測された像担持面と現像剤担持面との間の間隔に応じて像担持面に照射される光ビームの強度が補正される。

本発明によれば、像担持面と現像剤担持面との間の距離の変動に起因する可視像の濃度ムラを抑制することができ、画像全体として画像品質を向上させることができる。

本発明の一実施形態における複合機の全体構成を示す概略構成図 本発明の一実施形態における複合機のハードウェア構成を示す図 本発明の一実施形態における複合機を示す機能ブロック図 本発明の一実施形態における複合機が備える間隔検知構成の一例を示す概略構成図 本発明の一実施形態における間隔検知の一例を示す図 本発明の一実施形態における複合機が実施する光ビーム強度補正手順の一例を示すフロー図

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。以下では、デジタル複合機として本発明を具体化する。

図１は本実施形態におけるデジタル複合機の全体構成の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、複合機１００は、画像読取部１２０及び画像形成部１４０を含む本体１０１と、本体１０１の上方に取り付けられたプラテンカバー１０２とを備える。本体１０１の上面にはコンタクトガラス等の透明板からなる原稿台１０３が設けられており、原稿台１０３はプラテンカバー１０２によって開閉されるようになっている。また、プラテンカバー１０２は、原稿搬送装置１１０を備えている。なお、複合機１００の前面には、ユーザが複合機１００に複写開始やその他の指示を与えたり、複合機１００の状態や設定を確認したりすることができる操作パネル１６１が設けられている。

原稿台１０３の下方には、画像読取部１２０が設けられている。画像読取部１２０は、走査光学系１２１により原稿の画像を読み取りその画像のデジタルデータ（画像データ）を生成する。原稿は、原稿台１０３や原稿搬送装置１１０に載置することができる。走査光学系１２１は、第１キャリッジ１２２や第２キャリッジ１２３、集光レンズ１２４を備える。第１キャリッジ１２２には線状の光源１３１及びミラー１３２が設けられ、第２キャリッジ１２３にはミラー１３３及び１３４が設けられている。光源１３１は原稿を照明する。ミラー１３２、１３３、１３４は、原稿からの反射光を集光レンズ１２４に導き、集光レンズ１２４はその光像をラインイメージセンサ１２５の受光面に結像する。

この走査光学系１２１において、第１キャリッジ１２２及び第２キャリッジ１２３は、副走査方向１３５に往復動可能に設けられている。第１キャリッジ１２２及び第２キャリッジ１２３を副走査方向１３５に移動することによって、原稿台１０３に載置された原稿の画像をイメージセンサ１２５で読み取ることができる。原稿搬送装置１１０にセットされた原稿の画像を読み取る場合、画像読取部１２０は、第１キャリッジ１２２及び第２キャリッジ１２３を画像読取位置に合わせて一時的に静止させ、画像読取位置を通過する原稿の画像をイメージセンサ１２５で読み取る。イメージセンサ１２５は、受光面に入射した光像から、原稿の画像データを生成する。生成された画像データは、画像形成部１４０において用紙（被転写体）に印刷することができる。また、生成された画像データは、図示しないネットワークインタフェイス等を介して、ネットワークを通じて他の機器へ送信することもできる。

画像形成部１４０は、画像読取部１２０で得た画像データや、上記ネットワークを通じて他の機器から受信した画像データを用紙に印刷する。画像形成部１４０は、像担持体である感光体ドラム１４１を備える。感光体ドラム１４１は一定速度で一方向に回転する。感光体ドラム１４１の周囲には、回転方向の上流側から順に、帯電器１４２、露光器１４３、現像器１４４、クリーニングユニット１４５が配置されている。帯電器１４２は、感光体ドラム１４１の表面（像担持面）を一様に帯電させる。露光器１４３は、一様に帯電した感光体ドラム１４１の表面に、画像データに応じて光ビームを照射し、感光体ドラム１４１上に静電潜像を形成する。例えば、露光器１４３は、光源であるレーザダイオード及びポリゴンミラーを備える。光源は、外部から入力される画像データ（画像信号）にしたがって、出射する光ビームの強度変調を行う。ポリゴンミラーは、光源から出射された光ビームを偏向し、当該光ビームを感光体ドラム１４１上において主走査方向に走査させる。現像器１４４は、その静電潜像に現像剤であるトナーを付着させ、感光体ドラム１４１上に可視像であるトナー像を形成する。現像器１４４は、感光体ドラム１４１の主走査方向の全体にわたって感光体ドラム１４１の表面と対向する現像ローラ１４４ａを備える。現像ローラ１４４ａと感光体ドラム１４１との間には隙間が設けられており、現像ローラ１４４ａの表面（現像剤担持面）に担持されたトナーは、現像剤担持面と像担持面との間に生成される現像電界の作用によって静電潜像に付着する。クリーニングユニット１４５は、転写後も感光体ドラム１４１表面に残留した廃トナーを感光体ドラム１４１から除去して感光体ドラム１４１表面をクリーニングする。感光体ドラム１４１が回転することによりこれらのプロセスが一連で行われる。

画像形成部１４０は、手差しトレイ１５１、給紙カセット１５２、１５３、１５４等から、感光体ドラム１４１と転写ローラ１４６との間の転写部に用紙を給送する。手差しトレイ１５１や各給紙カセット１５２、１５３、１５４には、様々なサイズの用紙を載置又は収容することができる。画像形成部１４０は、ユーザの指定した用紙や、自動検知した原稿のサイズに応じた用紙を選択し、選択した用紙を給送ローラ１５５により手差しトレイ１５１やカセット１５２、１５３、１５４から給紙する。給紙された用紙は搬送ローラ１５６やレジストローラ１５７で転写部に搬送する。トナー像が転写された用紙は、搬送ベルト１４７により定着器１４８に搬送される。定着器１４８は、ヒータを内蔵した定着ローラ１５８及び加圧ローラ１５９を有しており、熱と押圧力によってトナー像を用紙に定着する。画像形成部１４０は、定着器１４８を通過した用紙を排紙トレイ１４９へ排紙する。

特に限定されないが、本実施形態では、露光光が照射された感光体ドラム１４１の表面の帯電量が低下する構成になっている。トナーを担持する現像ローラ１４４ａには、感光体ドラム１４１において光ビームが照射されない非露光領域の電位と、光ビームが照射された露光領域の電位との間の電位が付与されている。また、トナーには、感光体ドラム１４１の帯電極性と同極性の電荷が付与されており、感光体ドラム１４１における露光領域と現像ローラ１４４ａとの間に発生する電界により、露光領域にトナーが付着する。また、転写ローラ１４６には、感光体ドラム１４１と逆極性（トナーと逆極性）の電位が付与されており、露光領域に付着したトナーが用紙に転写される。

図２は、複合機における制御系のハードウェア構成図である。本実施形態の複合機１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２０４及び原稿搬送装置１１０、画像読取部１２０、画像形成部１４０における各駆動部に対応するドライバ２０５が内部バス２０６を介して接続されている。ＲＯＭ２０３やＨＤＤ２０４等はプログラムを格納しており、ＣＰＵ２０１はその制御プログラムの指令にしたがって複合機１００を制御する。例えば、ＣＰＵ２０１はＲＡＭ２０２を作業領域として利用し、ドライバ２０５とデータや命令を授受することにより上記各駆動部の動作を制御する。また、ＨＤＤ２０４は、画像読取部１２０により得られた画像データや、他の機器からネットワークを通じて受信した画像データの蓄積にも用いられる。

内部バス２０６には、操作パネル１６１や各種のセンサ２０７も接続されている。操作パネル１６１は、ユーザの操作を受け付け、その操作に基づく信号をＣＰＵ２０１に供給する。また、操作パネル１６１は、ＣＰＵ２０１からの制御信号にしたがって自身が備えるディスプレイに操作画面を表示する。センサ２０７は、プラテンカバー１０２の開閉検知センサや原稿台１０３上の原稿検知センサ、定着器１４８の温度センサ、搬送される用紙又は原稿の検知センサなど各種のセンサを含む。

図３は、本実施形態の複合機における静電潜像の形成に関連する部分の機能ブロック図である。図３に示すように、複合機１００は、間隔検知部３０１、間隔予測部３０２及び補正部３０３を備える。なお、図３では、電界生成部３０６により現像電界が付与される現像ローラ１４４ａと感光体ドラム１４１を電界付与対象部３０４として示している。

間隔検知部３０１は、感光体ドラム１４１の像担持面と現像ローラ１４４ａの現像剤担持面との間の間隔を検知する。特に限定されないが、本実施形態では、間隔検知部３０１は、上述の現像電界を生成するために現像ローラ１４４ａに印加される現像電界生成信号に基づいて感光体ドラム１４１の像担持面と現像ローラ１４４ａの現像剤担持面との間の間隔を検知する。

この例では、電界生成部３０６が現像ローラ１４４ａに現像電界生成信号を印加する。電界生成部３０６は、交流信号（交流電圧）を出力するＡＣ電圧源と直流信号（直流電圧）を出力するＤＣ電圧源とを備える。電界生成部３０６は、ＤＣ電圧源が生成した直流電圧にＡＣ電圧源が生成した交流電圧を重畳した現像電界生成信号を現像ローラ１４４ａに印加する。現像電界生成信号におけるＤＣ成分は、現像ローラ１４４ａの現像剤担持面から、感光体ドラム１４１の像担持面における露光領域にトナーを移動させる作用を有する。また、ＡＣ成分は、現像ローラ１４４ａの現像剤担持面と感光体ドラム１４１の像担持面との間でトナーを行き来させ、直流成分のみである場合に比べて濃度ムラを低減して画質を向上させる作用を有する。

例えば、感光体ドラム１４１の像担持面と現像ローラ１４４ａの現像剤担持面との間の間隔が一定である場合、現像電界生成信号印加時のＡＣ電流は一定になる。一方、感光体ドラム１４１の像担持面と現像ローラ１４４ａの現像剤担持面との間の間隔が狭くなる場合、像担持面と現像剤担持面とで構成されるコンデンサのキャパシタンスは大きくなる。そのため、像担持面と現像剤担持面との間のインピーダンスが小さくなりＡＣ電流が大きくなる。また、感光体ドラム１４１の像担持面と現像ローラ１４４ａの現像剤担持面との間の間隔が広くなる場合、像担持面と現像剤担持面とで構成されるコンデンサのキャパシタンスは小さくなる。そのため、像担持面と現像剤担持面との間のインピーダンスが大きくなりＡＣ電流が小さくなる。したがって、像担持面と現像剤担持面との間隔の変動を電界生成信号印加時のＡＣ電流値の変動として検知することができる。

上述のように、現像ローラ１４４ａの現像剤担持面は現像ローラ１４４ａの回転軸に対して完全に平行になることはなく、数十μｍ程度の反りが生じる。これに対し、感光体ドラム１４１の表面は、静電潜像を担持し、当該静電潜像を被転写体に転写する必要性から、感光体ドラム１４１の回転軸に対して極めて高い精度で平行な状態に構成されている。したがって、感光体ドラム１４１及び現像ローラ１４４ａがともに回転した場合、像担持面と現像剤担持面の間隔の変動は、主として現像ローラ１４４ａが回転する際の軸振れ（現像剤担持面の反り）に起因して発生することになる。すなわち、像担持面と現像剤担持面の間隔の変動は、現像ローラ１４４ａの回転に伴って、間隔が狭い状態と間隔が広い状態とが周期的に発生することになる。

図４は、間隔検知部３０１及び電界生成部３０６のより具体的な構成の一例を示す図である。この例では、電界生成部３０６はＡＣ電圧源４０１、高圧生成トランス４０２、ＤＣ電圧源４０３を備える。ＡＣ電圧源４０１は、高圧生成トランス４０２の一次側に接続され、高圧生成トランス４０２の二次側の一端に現像電界が付与される電界付与対象部３０４が接続されている。高圧生成トランス４０２の二次側の他端にはＤＣ電圧源４０３が接続されている。

ＡＣ電圧源４０１から供給されるＡＣ電圧は、高圧生成トランス４０２によって昇圧され、電界付与対象部３０４を構成する現像ローラ１４４ａに印加される。また、ＤＣ電圧源から供給されるＤＣ電圧も現像ローラ１４４ａに印加される。すなわち、現像ローラ１４４ａには、昇圧されたＡＣ電圧及びＤＣ電圧が重畳して印加される。

また、間隔検知部３０１は、ＡＣ電流取り出し用のコンデンサ４０４及びＡＣ電流の大きさに応じた電圧を出力する検知部４０５を備える。この例では、コンデンサ４０４の一端はＤＣ電圧源４０３と高圧生成トランス４０２との間に接続されており、高圧生成トランス４０２の二次側を流れるＡＣ電流の大きさを検知部４０５によって検知できる構成になっている。検知部４０５は、例えば、整流回路及び平滑回路を備え、コンデンサ４０４を介して取り出した高圧生成トランス４０２の二次側を流れるＡＣ電流をＤＣ電流に変換する。そして、検知部４０５は、当該ＤＣ電流の大きさと対応する電圧を間隔予測部３０２に出力する。

図５は、検知部４０５が出力する電圧を模式的に示す図である。図５において、横軸が時間に対応し、縦軸が出力電圧に対応する。出力電圧が大きい状態が、像担持面と現像剤担持面との間隔が狭い状態に対応し、出力電圧が小さい状態が、像担持面と現像剤担持面との間隔が広い状態に対応する。

図５に示すように、像担持面と現像剤担持面の間隔の変動は、間隔が狭い状態と間隔が広い状態とが周期的に発生する。図５において、１周期に対応する時間ｔ０は、現像ローラ１４４ａの回転に伴って現像剤担持面が１回転するのに要する時間に相当する。

間隔予測部３０２は、間隔検知部３０１の検知結果に基づいて、露光器１４３によって光ビームが照射される像担持面上の位置が現像剤担持体と対向する位置に移動した際の、像担持面と現像剤担持面との間の間隔を予測する。本実施形態では、現像ローラ１４４ａが１回転する間に、像担持面上における像担持面と現像剤担持面の間隔の変動が１周期になることを利用して、像担持面と現像剤担持面との間の間隔を予測する。

すなわち、間隔予測部３０２は、現像ローラ１４４ａの回転に伴って現像剤担持面が１回転するのに要する時間ｔ０と、像担持面の移動速度Ｖｄとに基づいて、像担持面と現像剤担持面との間の間隔を予測する。

露光開始時に露光器１４３により光ビームが照射される像担持面上の位置が、感光体ドラム１４１の回転に伴って現像ローラ１４４ａと対向する位置まで移動するのに要する時間をｔ１とすると、この時間ｔ１の間に、現像ローラ１４４ａは、（ｔ１／ｔ０）回転だけ移動することになる。したがって、露光開始時点の現像ローラ１４４ａの状態から（ｔ１／ｔ０）回転だけ現像ローラ１４４ａが移動した状態の、像担持面と現像剤担持面との間隔を特定することで、露光器１４３によって光ビームが照射される像担持面上の位置が現像剤担持体と対向する位置に移動した際の、像担持面と現像剤担持面との間の間隔を予測できる。

例えば、露光開始時点において現像ローラ１４４ａが図５において時刻Ｐの状態にあるとすると、露光開始時点において光ビームが照射される像担持面上の位置が感光体ドラム１４１の回転に伴って現像ローラ１４４ａと対向する位置に移動したときには、現像ローラ１４４ａは図５において時刻Ｐから時間ｔ１が経過した時刻Ｑの状態（現像ローラ１４４ａが（ｔ１／ｔ０）回転した状態）にある。また、当該状態からさらに時間ｔ０が経過した場合、現像ローラ１４４ａが１回転するため、像担持面と現像剤担持面との間隔は、時刻Ｑにおける間隔と同一になる。すなわち、露光開始時点において光ビームが照射される像担持面上の位置が感光体ドラム１４１の回転に伴って現像ローラ１４４ａと対向する位置に移動したときには、当該時刻Ｑにおける像担持面と現像剤担持面との間の間隔になり、以降、時間ｔ０が経過する都度、像担持面と現像剤担持面との間隔は、時刻Ｑにおける像担持面と現像剤担持面との間の間隔と同一になる。したがって、光ビームが照射される像担持面上では、像担持面上の周方向の距離（ｔ０×Ｖｄ）ごとに、図５に示す像担持面と現像剤担持面との間の間隔変動が周期的に発生することになる。

本実施形態では、間隔予測部３０２は、図５に示すような、像担持面と現像剤担持面との間の間隔の変動状態を示す情報を、例えば、電源投入時やスリープ状態（低消費電力モード）から通常モードへの復帰時に実施される初期化動作中に間隔検知部３０１から取得し、当該情報を保持する。そして、間隔予測部３０２は、当該情報に基づいて、露光開始時点における光ビーム照射位置が感光体ドラム１４１の回転に伴って現像ローラ１４４ａと対向する位置に移動したときの像担持面と現像剤担持面との間の間隔を予測する。例えば、間隔予測部３０２は、画像形成指示が入力された際に、間隔検知部３０１から入力される電圧に基づいて、保持している像担持面と現像剤担持面との間の間隔の変動状態を示す情報において、現像ローラ１４４ａがどのような状態にあるか（例えば、時刻Ｐの状態にある等）を把握する。

また、間隔予測部３０２は、上述の像担持面と現像剤担持面との間の間隔の変動状態を示す情報に基づいて、像担持面と現像剤担持面との間の間隔の周期的な変動の状態を予測する。上述のように、像担持面上では、像担持面上の周方向の距離（ｔ０×Ｖｄ）を１周期とし、当該距離内において、像担持面と現像剤担持面との間の間隔が現像ローラ１４４ａの１回転に対応して変動する。したがって、図５に示すような、像担持面と現像剤担持面との間の間隔の１周期分に相当する変動状態を、像担持面上の周方向の距離（ｔ０×Ｖｄ）と対応づけることで、像担持面上における各位置が感光体ドラム１４１の回転に伴って現像ローラ１４４ａと対向する位置に移動したときの像担持面と現像剤担持面との間の間隔を予測することができる。

なお、現像ローラ１４４ａの回転に伴って現像剤担持面が１回転するのに要する時間ｔ０及び像担持面の移動速度Ｖｄは、予め間隔予測部３０２に登録される構成でもよく、また、像担持面と現像剤担持面との間の間隔の変動状態を示す情報を取得する際に、適宜、計測される構成でもよい。

間隔予測部３０２は、上述のようにして把握した現像ローラ１４４ａの状態と像担持面と現像剤担持面との間の間隔の周期的な変動の状態とに基づいて予測した、感光体ドラム１４１の像担持面上における、像担持面と現像剤担持面との間の間隔を補正部３０３に入力する。

なお、像担持面と現像剤担持面との間の間隔の変動状態は、例えば、用紙搬送経路で紙詰まりを起こした用紙をユーザが無理に引き出す等により、感光体ドラム１４１や現像ローラ１４４ａが外力により強制的に回転されることがない限り大きく変化しない。そのため、間隔予測部３０２は、初期化動作の都度、像担持面と現像剤担持面との間の間隔の変動状態を取得するのではなく、像担持面と現像剤担持面との間の間隔の変動状態が変化するような操作が行われたときに、像担持面と現像剤担持面との間の間隔の変動状態を取得する構成であってもよい。

補正部３０３は、間隔予測部３０２により予測された像担持面と現像剤担持面との間の間隔に応じて露光部１４３が照射する光ビームの強度を補正する。例えば、感光体ドラム１４１の像担持面と現像ローラ１４４ａの現像剤担持面との間の間隔が狭くなる場合、像担持面と現像剤担持面との間に現れる現像電界の強度が大きくなる。そのため、現像剤担持面から像担持面の露光領域へ付着するトナーの量が多くなり、感光体ドラム１４１の像担持面から被転写体である用紙に転写されるトナーの濃度が高くなる。このようなトナー濃度の増大を避けるには、像担持面と現像剤担持面との間の間隔が狭くなるタイミングに合わせて光ビーム強度を小さくし、現像剤担持面から像担持面の露光領域へ付着するトナーの量が多くなるのを抑制すればよい。

一方、感光体ドラム１４１の像担持面と現像ローラ１４４ａの現像剤担持面との間の間隔が広くなる場合、像担持面と現像剤担持面との間に現れる現像電界の強度が小さくなる。そのため、現像剤担持面から像担持面の露光領域へ付着するトナーの量が少なくなり、感光体ドラム１４１の像担持面から用紙に転写されるトナーの濃度が低くなる。このようなトナー濃度の減少を避けるには、像担持面と現像剤担持面との間の間隔が広くなるタイミングに合わせて光ビームの強度を大きくし、現像剤担持面から像担持面の露光領域へ付着するトナーの量が少なくなるのを抑制すればよい。

例えば、上述の例において、露光開始時点における像担持面上の光ビーム照射位置が、感光体ドラム１４１の回転に伴って現像ローラ１４４ａと対向する位置に移動したときの像担持面と現像剤担持面との関係が図５における時刻Ｑの状態であると間隔予測部３０２が予測した場合、補正部３０３は、露光開始時点の光ビーム強度を当該状態における像担持面と現像剤担持面との間隔（電圧値）に応じた強度に補正する。そして、以降は、補正部３０３は、像担持面と現像剤担持面との間の間隔の周期的な変動の状態にしたがって、光ビーム強度を強弱させる。この場合の光ビーム強度の変動量（変動幅）は、上述の像担持面と現像剤担持面との間の間隔の変動状態を示す情報における像担持面と現像剤担持面との間隔（電圧値）に応じて決定すればよい。

以上のような補正を行い、像担持面と現像剤担持面との間の間隔に応じた光ビームの強度で露光することで、像担持面上の、特に副走査方向における濃度ムラの発生を抑制することができる。

特に限定されないが、本実施形態では、画像信号生成部３０５より生成された、印刷対象の画像データに対応する画像信号は、補正部３０３を介して露光器１４３に入力される構成になっている。すなわち、補正部３０３において光ビーム強度の補正が反映された画像信号が露光器１４３に入力され、当該補正が反映された画像信号に応じた光ビームが露光器１４３から感光体ドラム１４１に向けて照射される。ここで、画像信号は、露光部１４３の光源を駆動する信号であり、光ビームの強度を指定する情報を含んでいる。なお、光ビーム強度の補正量は、例えば、特定の濃度レベルの可視像において輝度バラツキ幅が最も小さくなるような、検知部４０５の出力電圧と光ビーム強度との対応関係を予め取得して、補正部３０３に設定しておけばよい。

なお、間隔予測部３０２や補正部３０３は、例えば、電気回路や専用の演算回路により実現することができる。また、プロセッサとＲＡＭやＲＯＭ等のメモリとを備えたハードウェア、及び当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウェア等として実現することも可能である。

図６は、複合機１００が実施する光ビーム強度補正手順の一例を示すフロー図である。なお、当該手順は、例えば、複合機１００において画像形成指示が入力されたことをトリガとして開始される。このとき、画像信号生成部３０５は画像データに対応する画像信号を生成する。また、電界生成部３０６は、現像電界生成信号を電界付与対象部３０４（ここでは、現像ローラ１４４ａ）に印加する。これにより、現像ローラ１４４ａの現像剤担持面と感光体ドラム１４１の像担持面との間に現像電界が生成される。

当該手順が開始すると、補正部３０３は、画像信号生成部３０５から入力された１露光分解能分（像担持面上の１点に対する照射分）の画像信号について、感光体ドラム１４１の像担持面上における露光位置を特定する（ステップＳ６０１）。次いで、補正部３０３は、当該露光位置が現像ローラ１４４ａと対向する位置に移動したときの、像担持面と現像剤担持面との予想間隔を、間隔予測部３０２に問い合わせる。当該問い合わせに応じて間隔予測部３０２は、上述の手法により予測した間隔を補正部３０３に通知する（ステップＳ６０２）。

当該通知を受けた補正部３０３は、光ビーム強度の補正が必要か否かを判定する（ステップＳ６０３）。例えば、補正部３０３は、間隔予測部３０２から入力された予測間隔が予め指定された範囲内にある場合、補正の必要なしと判定する（ステップＳ６０３Ｎｏ）。この場合、補正部３０３は、入力された画像信号を補正することなく、露光器１４３に入力する。一方、間隔予測部３０２から入力された予測間隔が予め指定された範囲より大きい場合、補正部３０３は、光ビーム強度を予め指定された強度に弱める補正が必要と判定する。また、補正部３０３は、間隔予測部３０２から入力された予測間隔が予め指定された範囲より小さい場合、光ビーム強度を予め指定された強度に強める補正が必要と判定する（ステップＳ６０３Ｙｅｓ）。この場合、補正部３０３は、入力された画像信号に対して判定に応じた光ビーム強度の補正を行い、露光器１４３に入力する（ステップＳ６０４）。

以上の処理は、画像データを構成する全画像信号について実施される（ステップＳ６０５Ｎｏ、Ｓ６０１）。全画像信号について処理が完了すると、手順が終了する（ステップＳ６０５Ｙｅｓ）。

以上のように、この複合機１００では、現像ローラ１４４ａが回転する際に軸振れが発生する状況下であっても、像担持面上に静電潜像を形成する光ビームの強度を適切に調整することができる。その結果、像担持面と現像剤担持面との間の距離の変動に起因する可視像の濃度ムラを抑制することができ、画像全体として画像品質を向上させることができる。

また、複合機１００では、使用に伴う像担持面の摩耗等により、像担持面と現像剤担持面との間の間隔が、組立て時点と異なる状況になった場合でも、像担持面上に静電潜像を形成する光ビームの強度を適切に調整することができる。

なお、上述した実施形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、既に記載したもの以外でも、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、上述の実施形態では、特に好ましい形態として、間隔検知部３０１を電気回路により構成したが、当該構成に限定されるものではない。間隔検知部３０１は、感光体ドラム１４１の像担持面と現像ローラ１４４ａの現像剤担持面との間の間隔を検知できればよく、電気的な検知方法に限らず、任意の構成を採用することができる。例えば、光学的な検知方法や物理的な検知方法を採用してもよい。

また、上記実施形態では、光ビーム強度の補正量を、予め指定した３状態（補正なし、光ビーム強度を所定量上昇、光ビーム強度を所定量低下）とした。しかしながら、光ビーム強度の補正量は、特定の濃度レベルにおける可視像の濃度ムラと、像担持面と現像剤担持面との間隔との対応関係に基づいていればよく、像担持面と現像剤担持面との間隔に応じて多段階あるいは無段階で変動させる構成を採用してもよい。

さらに、上記実施形態では、単色印刷の複合機について説明したが、単色機に限らず、多色（フルカラー）の複合機であってもよい。この場合、上述の制御を各色の露光器について実施すればよい。また、図６に示したフローチャートは、等価な作用を奏する範囲において各ステップの順序を適宜変更可能である。また、上記実施形態では、現像電界を生成するためのＤＣ電圧及びＡＣ電圧を現像ローラ１４４ａに印加する構成について説明したが、現像電界の生成するためのＤＣ電圧、ＡＣ電圧の電圧印加構成には任意の構成を採用することができる。

加えて、上述の実施形態では、デジタル複合機として本発明を具体化したが、デジタル複合機に限らず、プリンタ、複写機等の任意の画像形成装置に本発明を適用することも可能である。

本発明によれば、像担持面と現像剤担持面との間の距離の変動に起因する可視像の濃度ムラを抑制して、画像全体として画像品質を向上させることができ、画像形成装置及び画像形成方法として有用である。

１００ 複合機（画像形成装置）
１４１ 感光体ドラム（像担持体）
１４３ 露光器
１４４ 現像器
１４４ａ 現像ローラ（現像剤担持体）
３０１ 間隔検知部
３０２ 間隔予測部
３０３ 補正部
４０１ ＡＣ電圧源
４０２ 高圧生成トランス
４０３ ＤＣ電圧源
４０４ コンデンサ（ＡＣ電流取り出し用）
４０５ 検知部

Claims (2)

1. 静電潜像が形成される像担持面を有する像担持体と、
   前記像担持面に光ビームを照射することにより前記像担持面に静電潜像を形成する露光器と、
   前記像担持面と対向して配置され、前記像担持面に形成された静電潜像を現像する現像剤を担持する現像剤担持面を有する現像剤担持体と、
   前記像担持面に形成された静電潜像を現像するための現像電界を、前記現像剤担持体にＡＣ電圧及びＤＣ電圧を重畳して印加することにより、前記像担持面と前記現像剤担持面との間に生成する電界生成部と、
   前記ＡＣ電圧の印加に伴って流れるＡＣ電流の大きさに基づいて、前記像担持面と前記現像剤担持面との間の間隔を検知する間隔検知部と、
   前記現像剤担持体の回転に伴って前記現像剤担持面が１回転する間の前記間隔検知部の検知結果と、前記現像剤担持面が１回転するのに要する時間と、前記像担持面の移動速度とに基づいて、像担持面上の前記光ビームの照射位置が前記現像剤担持体と対向する位置に移動した際の、前記像担持面と前記現像剤担持面との間の間隔を予測する間隔予測部と、
   前記間隔予測部により予測された前記像担持面と前記現像剤担持面との間の間隔に応じて前記露光部が照射する光ビームの強度を補正する補正部と、
   を備える画像形成装置。
2. 像担持体の像担持面に光ビームを照射することにより前記像担持面に静電潜像を形成するとともに、前記像担持面と対向して配置された現像剤担持体の現像剤担持面に担持された現像剤により前記像担持面に形成された静電潜像を現像する画像形成方法であって、
   前記像担持面に形成された静電潜像を現像するための現像電界が、前記現像剤担持体にＡＣ電圧及びＤＣ電圧を重畳して印加することにより、前記像担持面と前記現像剤担持面との間に生成されるとともに、前記ＡＣ電圧の印加に伴って流れるＡＣ電流の大きさに基づいて、前記像担持面と前記現像剤担持面との間の間隔の変動状態を示す情報を取得するステップと、
   前記現像剤担持体の回転に伴って前記現像剤担持面が１回転する間の前記変動状態を示す情報と、前記現像剤担持面が１回転するのに要する時間と、前記像担持面の移動速度とに基づいて前記像担持面上の前記光ビームの照射位置が前記現像剤担持体と対向する位置に移動した際の、前記像担持面と前記現像剤担持面との間の間隔を予測するステップと、
   前記予測された前記像担持面と前記現像剤担持面との間の間隔に応じて前記光ビームの強度を補正するステップと、
   を有する画像形成方法。

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