JP2008015320A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像内や連続した異なる画像間で極端な像密度分布の偏りがある場合でも、画像の歪み、色ずれ、両面印刷するときの表裏のレジずれの発生を効果的に抑制できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】記録媒体に形成された未定着のトナー画像を該記録媒体に加熱定着させる定着装置の加熱定着ロール５２に設けられた複数個のヒータ５３を、トナー画像の像密度分布に基づいて、像密度が高い部分の定着温度が像密度が低い部分の定着温度より高くなるように制御して、定着装置の加熱部分の定着温度分布を制御するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、画像密度データに基づいて、定着装置の定着温度や定着速度を制御して、生産性を落とすことなく良好に転写後のトナー画像を記録媒体に定着させることができる技術が提案されている（特許文献１参照。）。
特開２００３−８４５９０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、画像内あるいは連続した異なる画像間で極端な像密度分布の偏りや像密度の急激な変化がある場合に起こり得る、画像の歪み、色ずれ、両面印刷するときの表裏のレジずれには対応できない、という問題がある。以下、この問題について具体的に説明する。

まず、定着装置の定着によって画像が歪む場合について説明する。

定着装置で記録用紙に転写されたトナー画像を定着するときに、トナー画像の像密度が高い部分では記録用紙に伝わる熱量が少ないため記録用紙から蒸発する水分量が少なくなり、トナー画像の像密度が低い部分では記録用紙に伝わる熱量がそれより多くなるため記録用紙から蒸発する水分量は多くなる。従って、記録用紙において、像密度が高い部分は縮みにくく、像密度が低い部分は縮みやすくなる。このように、記録用紙の縮み具合が不均一になると、記録用紙に形成された画像が歪んでしまう。

次に、転写によって画像が歪む場合について説明する。

図６（Ａ）は、画像データが表す元画像と該元画像が印刷される用紙のサイズを示した図である。この図から明らかなように、この画像データが表す画像の像密度分布には、極端な偏りがある。この画像データに基づいて形成されたトナー画像が中間転写ベルト（ここでは不図示）に担持された状態で転写位置に到達すると、図６（Ｂ）に示すように転写ロール９０により記録媒体Ｐに該トナー画像が転写される。

図６（Ｂ）から明らかなように、向かって右側は像密度が高いため、トナーが潤滑剤的な役割を果たし、転写ロール９０と記録用紙Ｐとの間の摩擦抵抗が小さくなる。一方、向かって左側は像密度が小さいため、像密度が大きい側と比較して転写ロール９０と記録用紙Ｐとの間の摩擦抵抗が大きくなる。

従って、記録用紙Ｐが矢印Ａで示す用紙搬送方向に搬送されるにつれて像密度が小さな側の方に僅かに傾いていき、結果として、図６（Ｃ）に示すように転写後の画像に歪みが出てしまう。

続いて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色毎の感光体が直列に配置され、各感光体に各色毎のトナー画像を形成して中間転写ベルトに重ね合わせて転写することによってカラー画像を形成する画像形成装置において発生する画像の歪み及び色ずれについて説明する。

感光体から中間転写ベルトに転写する画像の像密度分布に極端な偏りがある場合、像密度が大きい部分は、感光体と中間転写ベルトとの間の摩擦抵抗が小さくなり、感光体と中間転写ベルトとの間の吸着力が小さくなる。一方、像密度が小さい部分は、感光体と中間転写ベルトとの間の摩擦抵抗が大きくなり、感光体と中間転写ベルトとの間の吸着力が大きくなる。

従って、例えば、図７に示すように、像密度分布が主走査方向で極端に偏っている画像を転写し、その後連続してこれとは逆方向に偏った像密度分布の画像を転写する場合には、転写部における左右（主走査方向）の抵抗の差により、中間転写ベルト９４の斜行状態がごく僅かに変化する。このときＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色の感光体９２Ｙ，９２Ｍ，９２Ｃ，９２Ｋは不動であるため、画像に歪みが出るだけでなく、各色毎の転写位置が微妙にずれて主走査方向の色ずれが発生することがある。

更に、像密度が副走査方向に急激に変化する場合も、同様に画像に歪みが出たり色ずれが発生したりすることがある。

例えば、図８に示すように、直列に配列された複数の感光体から中間転写ベルトに一次転写する際、高像密度のパターンが１つの感光体（ここではＹ色の感光体９２Ｙ）及び中間転写ベルト９４間の一次転写位置から抜けるときに、その感光体９２Ｙと中間転写ベルト９４間の摩擦抵抗が急激に変動するため、ベルトの速度がごく僅かに変動し、この変動が他の感光体における一次転写にも影響し副走査方向の色ずれが発生することがある。

さらにまた、両面印刷するときには、表裏で画像密度分布が極端に偏ると表裏のレジずれも発生する。特に裏面は、先に印刷される表面の像密度分布の影響も受けるため、場合によっては画像の歪みがひどくなる場合もある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、画像内や連続した異なる画像間で極端な像密度分布の偏りがある場合でも、画像の歪み、色ずれ、両面印刷するときの表裏のレジずれの発生を効果的に抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明の画像形成装置は、記録媒体に形成された未定着のトナー画像を該記録媒体に加熱定着させる定着手段と、前記トナー画像の像密度分布に基づいて、像密度が高い部分の定着温度が像密度が低い部分の定着温度より高くなるように前記定着手段の加熱部分の定着温度分布を制御する制御手段と、を含んで構成されている。

このような構成によれば、定着処理時の記録媒体の縮み具合を画像形成領域全体で略均一にすることができ、画像内や連続した異なる画像間で極端な像密度分布の偏りがある場合でも、記録媒体に形成された画像が歪むことを防止することができる。

なお、前記記録媒体に両面印刷する場合に、前記制御手段は、更に、先に印刷される面に形成されるトナー画像の像密度分布に応じて、後に印刷される面のトナー画像を前記定着手段で定着させるときの前記定着温度分布を制御するようにしてもよい。

このような構成によれば、後に印刷される面と、先に印刷される面のトナー画像の像密度分布の影響を抑えることができるため、両面の画像の歪みを抑え、より良好な出力画像を形成できる。また、表裏のレジずれもより効果的に防止できる。

また、第２の発明の画像形成装置は、トナー画像を担持する像担持体との間で記録媒体をニップ搬送しつつ前記像担持体から前記記録媒体に前記トナー画像を転写させる転写手段と、前記トナー画像転写後の前記記録媒体をニップ搬送しつつ前記トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着手段と、前記トナー画像の像密度分布に基づいて、前記転写手段におけるニップ圧分布及び前記定着手段におけるニップ圧分布の少なくとも一方を調整する調整手段と、を含んで構成されている。

このような構成によれば、記録媒体にトナー画像を転写するときのニップ部における搬送速度を均一にすることができるため、画像内や連続した異なる画像間で極端な像密度分布の偏りがある場合でも、画像の歪みや色ずれ等を防止することができる。

なお、ここでいう像担持体は、感光体または中間転写体とすることができる。

また、ここで、定着手段におけるニップ圧分布を調整するというのは、転写手段と定着手段とが近接して配置され、１枚の記録媒体が同時に転写手段と定着手段の両方でニップされる場合に効果がある。定着手段におけるニップ圧分布を調整することによっても転写位置（転写手段におけるニップ部）における記録媒体の搬送速度を調整することができるためである。

また、前記記録媒体に両面印刷する場合に、前記調整手段は、更に、先に印刷される面に形成されるトナー画像の像密度分布に応じて、後に印刷される面に前記転写手段で転写するときの前記転写手段におけるニップ圧分布及び前記定着手段におけるニップ圧分布の少なくとも一方を調整するようにしてもよい。

このような構成によれば、後に印刷される面と、先に印刷される面のトナー画像の像密度分布の影響を抑えることができるため、両面の画像の歪みを抑え、より良好な出力画像を形成できる。また、表裏のレジずれもより効果的に防止できる。

また、第３の発明の画像形成装置は、トナー画像を担持する像担持体との間で中間転写体をニップ搬送しつつ前記像担持体から前記中間転写体に前記トナー画像を転写させる一次転写手段と、前記中間転写体との間で記録媒体をニップ搬送しつつ前記トナー画像が転写された中間転写体から前記記録媒体に前記トナー画像を更に転写させる二次転写手段と、前記トナー画像転写後の前記記録媒体をニップ搬送しつつ前記トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着手段と、前記トナー画像の像密度分布に基づいて、一次転写手段におけるニップ圧分布、二次転写手段におけるニップ圧分布及び前記定着手段におけるニップ圧分布の少なくとも１つを調整する調整手段と、を含んで構成されている。

このような構成によれば、一次転写位置では中間転写体にトナー画像を転写するときのニップ部における搬送速度を均一にすることができ、二次転写位置では記録媒体にトナー画像を転写するときのニップ部における搬送速度を均一にすることができるため、画像内や連続した異なる画像間で極端な像密度分布の偏りがある場合でも、画像の歪みや色ずれを防止することができる。

ここで、定着手段におけるニップ圧分布を調整するというのは、二次転写手段と定着手段とが近接して配置され、１枚の記録媒体が同時に二次転写手段と定着手段の両方でニップされる場合に効果がある。定着手段におけるニップ圧分布を調整することによっても二次転写位置（二次転写手段におけるニップ部）における記録媒体の搬送速度を調整することができるためである。

なお、前記記録媒体に両面印刷する場合に、前記調整手段は、更に、先に印刷される面に形成されるトナー画像の像密度分布に応じて、後に印刷される面に前記二次転写手段で転写するときの前記二次転写手段におけるニップ圧分布及び前記定着手段におけるニップ圧分布の少なくとも一方を調整するようにしてもよい。

このような構成によれば、後に印刷される面と、先に印刷される面のトナー画像の像密度分布の影響を抑えることができるため、両面の画像の歪みを抑え、より良好に出力画像を形成することができる。また、表裏のレジずれもより効果的に防止できる。

また、第４の発明の画像形成装置は、トナー画像を担持する像担持体との間で記録媒体をニップ搬送しつつ前記像担持体から前記記録媒体に前記トナー画像を転写させる転写手段と、前記転写手段で前記記録媒体に前記トナー画像を転写させる前に、前記転写手段におけるニップ部分の像密度分布に応じて前記記録媒体の姿勢を調整する姿勢調整手段と、を含んで構成されている。

このような構成によれば、転写手段におけるニップ部分の像密度が高い部分の搬送速度とニップ部分の像密度が低い部分の搬送速度とを同じにできるため、画像内や連続した異なる画像間で極端な像密度分布の偏りがある場合でも、画像の歪みや色ずれを防止することができる。

なお、ここでいう像担持体は、感光体または中間転写体とすることができる。

なお、前記記録媒体に両面印刷する場合に、前記姿勢調整手段は、更に、先に印刷される面に形成されるトナー画像の像密度分布に応じて、後に印刷される面に前記転写手段で転写するときの前記記録媒体の姿勢を調整するようにしてもよい。

このような構成によれば、後に印刷される面と、先に印刷される面のトナー画像の像密度分布の影響を抑えることができるため、両面の画像の歪みを抑え、より良好に出力画像を形成することができる。また、表裏のレジずれもより効果的に防止できる。

また、第５の発明の画像形成装置は、画像データに基づきトナー画像を形成し、中間転写体を介して或いは直接記録媒体に転写して定着する画像形成手段と、前記トナー画像の像密度分布に基づいて、前記画像形成手段の画像形成中に像密度分布の偏りによって生じるトナー画像の歪み量だけ該歪む方向と逆方向にトナー画像が歪むように前記画像形成手段で使用される画像データを補正する補正手段と、を含んで構成されている。

このような構成によれば、画像形成中に発生する画像の歪みをキャンセルするような歪みを生じさせる画像データに基づいて画像を形成することができるため、画像内や連続した異なる画像間で極端な像密度分布の偏りがある場合でも、画像の歪みを防止することができる。

また、第６の発明の画像形成装置は、複数色の画像データに基づき該複数色の各々のトナー画像を形成し、中間転写体を介して或いは直接記録媒体に各色のトナー画像を重ね合わせて転写して定着することによりカラー画像を形成する画像形成手段と、前記トナー画像の像密度分布に基づいて、前記画像形成手段の画像形成中に前記複数色のトナー画像の像密度分布の偏りによって生じる基準色のトナー画像に対する基準色以外の各色のトナー画像の位置ずれ量だけ該位置ずれ方向と逆方向に各色のトナー画像がずれるように前記画像形成手段で使用される各色の画像データを補正する補正手段と、を含んで構成されている。

このような構成によれば、画像形成中に発生する画像の色ずれをキャンセルするような色ずれを生じさせる画像データに基づいて画像を形成することができるため、画像内や連続した異なる画像間で極端な像密度分布の偏りがある場合でも、色ずれを防止することができる。

なお、前記画像形成手段で両面印刷する場合に、前記補正手段は、更に、先に印刷される面に形成されるトナー画像の像密度分布に応じて後に印刷される面にトナー画像を形成するための画像データを補正するようにしてもよい。

このような構成によれば、後に印刷される面と、先に印刷される面のトナー画像の像密度分布の影響を抑えることができるため、画面の画像の歪みを抑え、より良好に出力画像を形成することができる。また、表裏のレジずれもより効果的に防止できる。

また、前記補正手段は、前記トナー画像を構成する画素の挿入処理、間引処理、及び移動処理の少なくとも１つを行って前記画像データを補正することができる。

以上説明したように、本発明によれば、画像内や連続した異なる画像間で極端な像密度分布の偏りがある場合でも、画像の歪み、色ずれ、両面印刷するときの表裏のレジずれの発生を効果的に抑制できる、という優れた効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１００の概略構成図である。

画像形成装置１００は、図示しない外部のパーソナルコンピュータ等から送られてくる入力画像データに基づいてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色毎の画像データを生成し、更にこの各色毎の画像データから所定の画像処理を施した各色毎の出力画像データを生成し、この出力画像データに基づいて記録用紙Ｐにカラー画像を形成する。出力画像データの生成は、画像形成装置１００に設けられた画像処理部（図２〜５参照。）８０により行われる。

画像形成装置１００は、画像形成部１０２、給紙部１０４、及び排紙部１０６を含んで構成されている。

画像形成部１０２は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを備えている。

画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、バックアップロール３４と複数の張架ロール３２によって張架された無端状の中間転写ベルト３０の進行方向Ｗに一列に並んで配列されている。また、中間転写ベルト３０は、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの潜像担持体としての感光体ドラム１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋと、各感光体ドラム１２それぞれに対向して配設される一次転写ロール１６Ｙ、１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋと、の間を挿通している。

なお、以降、ＹＭＣＫを区別する必要がある場合は、符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの何れかを付し、ＹＭＣＫを区別する必要が無い場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

画像形成ユニット１０は、感光体ドラム１２、帯電器１３、露光装置１４、現像装置１５、一次転写ロール１６、及びクリーニング装置１７を備えている。

感光体ドラム１２は、帯電器１３によりその表面が一様に帯電される。露光装置１４は、帯電した感光体ドラム１２を画像処理部８０で生成された出力画像データに基づいて露光し、感光体ドラム１２の表面に静電潜像を形成する。

感光体ドラム１２に形成された静電潜像は、現像装置１５によって現像され、ＹＭＣＫいずれかの色のトナー画像となる。一次転写ロール１６は感光体ドラム１２との間で中間転写ベルト３０をニップ搬送し、転写バイアスが印加されることによって静電吸着力を発生させて、感光体ドラム１２に形成されたトナー画像を中間転写ベルト３０に一次転写する。一次転写後、感光体ドラム１２に残留した未転写残留トナーは、クリーニング装置１７で除去される。そして、感光体ドラム１２の表面は、除電装置（図示略）によって除電された後、つぎの画像形成サイクルの為、帯電器１３で再び帯電される。

本画像形成装置１００では、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの相対的な位置の違いを考慮したタイミングで、上記と同様の画像形成工程が各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ毎に行われ、中間転写ベルト３０上に、順次、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色トナー画像が重ねられ、フルカラートナー画像が形成される。

中間転写ベルト３０に形成されたフルカラートナー画像は、二次転写ロール３６によって記録用紙Ｐに二次転写される。二次転写ロール３６は、二次転写位置Ａに搬送された記録用紙Ｐをバックアップロール３４に支持された中間転写ベルト３０との間でニップし、転写バイアスが印加されることによって静電吸着力を発生させて、中間転写ベルト３０上のフルカラートナー画像を記録媒体Ｐに二次転写する。

記録用紙Ｐは、画像形成部１０２の前段に配置された給紙部１０４の給紙カセット６０、６１に収容されている。そして、記録用紙Ｐが、給紙カセット６０、６１のいずれか一方から画像形成部１０２に給紙される。給紙された記録用紙Ｐは、搬送機構６４の複数の搬送ロール６６及びレジストローラ６８によって、所定のタイミングで二次転写位置Ａに送られる。そして、前述したように、バックアップロール３４と二次転写ロール３６とによって、中間転写ベルト３０からフルカラートナー画像が一括して記録用紙Ｐに転写される。

二次転写時に記録用紙Ｐに転写されなかった中間転写ベルト３０上の未転写の残留トナーは、クリーニング装置４０のクリーニングブレード４２で掻き取られ、除去される。

中間転写ベルト３０からフルカラートナー画像が転写された記録用紙Ｐは、中間転写ベルト３０から分離した後、二次転写位置Ａの下流側に配設された搬送ベルト３８によって定着装置５０へと搬送される。

定着装置５０は、熱伝導性の高い金属性コアの内部にハロゲンランプなどのヒータを備える加熱定着ロール５２を備えている。また、加熱定着ロール５２と対になる加圧ロール５６の加熱定着ロール５２にニップしている。なお、加熱定着ロール５２の詳細な構成及び定着温度制御については後述する。

そして、未定着のフルカラートナー画像を担持した中間転写ベルト３０の面が加熱定着ロール５２側となって、記録用紙Ｐが加熱定着ロール５２と加圧ロール５６とで把持搬送される際に、熱と圧力とでフルカラートナー画像が記録用紙Ｐに定着する。

定着装置５０でカラートナー画像が定着した記録用紙Ｐは、排紙部１０６に送られる。そして、排紙部１０６の排紙機構１１０によって、記録用紙Ｐが排紙トレイ７２に排出され、スタックされる。

また、本画像形成装置１００は、一方の面にカラートナー画像が定着された記録用紙Ｐの表裏を反転し、再び記録用紙Ｐを二次転写位置Ａへと搬送し、他方の面にも中間転写ベルト３０から新たなフルカラートナー画像を転写し、記録用紙Ｐの両面に画像を形成可能な、いわゆる、両面印刷機能を備えている。

具体的には、記録用紙Ｐは排紙部１０６の反転搬送機構７０で反転された後、反転搬送路７４を介して搬送機構６４に搬送され、再度、搬送機構６４によって所定のタイミングで記録用紙Ｐの他方の面が中間転写ベルト３０側となって二次転写位置Ａに送られる。

そして、記録用紙Ｐの他方の面にフルカラートナー画像が転写された後、定着装置５０で同様に他方の面にもカラートナー画像が定着され、排紙部１０６の排紙機構１１０によって排紙トレイ７２に排出される。

つぎに、本実施の形態の定着装置５０を構成する加熱定着ロール５２の制御系の構成と作用について説明する。

定着装置５０で記録用紙Ｐに転写されたトナー画像を定着するときに、トナー画像の像密度が高い部分では記録用紙Ｐに伝わる熱量が少ないため記録用紙Ｐから蒸発する水分量が少なくなり、トナー画像の像密度が低い部分では記録用紙Ｐに伝わる熱量がそれより多くなるため記録用紙Ｐから蒸発する水分量は多くなる。従って、像密度分布に応じて記録用紙Ｐの縮み具合が異なって結果として記録用紙Ｐに形成された画像が歪むことがある。

従って、本実施の形態では、定着装置５０の加熱部分の定着温度分布を制御することにより、この歪みの発生を防止する。

図２に示すように、加熱定着ロール５２の内部には加熱定着ロール５２の回転軸方向に沿って複数個のヒータ５３が配列されている。この複数個のヒータ５３はヒータ制御部５５に接続され、各々が独立にオンオフ制御されることにより定着装置５０における加熱部分の定着温度分布（加熱定着ロール５２の表面温度分布）が制御される。

画像処理部８０は、前述したように、外部から入力される入力画像データに基づいて各色毎の出力画像データを生成するが、このとき、外部から入力される入力画像データを解析することによって、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋで形成され中間転写ベルト３０を介して記録用紙Ｐに転写されるトナー画像の像密度分布データを算出し、ヒータ制御部５５に出力する。

より具体的には、画像処理部８０は画像形成領域全体を複数個の小領域に分割したときの各小領域における「画像形成される画素数／全画素数」を各小領域の像密度として算出する。画像処理部８０は、該算出した各小領域の像密度を示すデータを像密度分布データとしてヒータ制御部５５に出力する。

画像像密度分布データ記憶部８２には、像密度に応じた各ヒータ５３の好適な定着温度が記憶されている。この定着温度については、予め試験等を行い、像密度に応じて用紙が縮む量が全体で均一になるような定着温度を各ヒータ毎に求めておき、これを画像像密度分布データ記憶部８２に記憶しておけばよい。基本的には、像密度が高い部分は記録用紙Ｐに与えられる熱量が小さくなるため、像密度が高い部分の定着温度を像密度が低い部分の定着温度より高くなるようにすれば全体の縮み量は均一化する。

ヒータ制御部５５は、画像処理部８０から入力された像密度分布データと、画像像密度分布データ記憶部８２に記憶されているデータとに基づいて、各ヒータ５３をオンオフ制御する。このとき、像密度が高い部分の定着温度が像密度が低い部分の定着温度より高くなるように加熱部分の定着温度を制御することとなるため、加熱による記録用紙Ｐの縮み具合が各領域で均一になるような定着温度分布で定着できる。従って、像密度分布の偏りにより記録用紙Ｐの縮み率が不均一となって記録用紙Ｐに形成された画像が歪むことを防止できる。

なお、像密度の変化率（傾き、偏り）が所定値以上の場合のみ画像像密度分布データ記憶部８２からデータを読み出して定着温度を制御するようにしてもよい。すなわち、像密度分布にそれほどの偏りがなければ、加熱部分全域で定着温度が均一になるように制御しても記録用紙Ｐは略均一に縮むため画像に歪みは発生しないからである。

つぎに、本実施の形態の二次転写位置Ａにおけるニップ圧制御について説明する。

二次転写位置で、像密度が極端に偏っていたり、急激に変化するようなトナー画像を転写する場合には、像密度の高い部分と低い部分とで二次転写ロール３６と記録用紙Ｐとの間の摩擦抵抗が異なるため、二次転写位置のニップ部における搬送速度が不均一となり記録用紙Ｐが傾斜して画像が歪んでしまうことがある。

そこで、本実施の形態では、二次転写位置のニップ部における搬送速度が均一となるようにニップ圧分布を制御する。

図３に示すように、二次転写ロール３６は、バックアップロール３４に支持された中間転写ベルト３０（図３では不図示）との間で記録用紙Ｐをニップして中間転写ベルト３０上のトナー画像を二次転写する。このバックアップロール３４の回転軸の両端部は、軸受け部３３ａ、３３ｂで支持され、この軸受け部３３ａ、３３ｂの各々の底面にはピエゾ素子３７ａ、３７ｂが接着されている。ピエゾ素子３７ａ、３７ｂは、ニップ圧制御部３５に接続されている。ニップ圧制御部３５はピエゾ素子３７ａ、３７ｂに対して各々電圧を印加し、各ピエゾ素子３７ａ、３７ｂを変形させることにより軸受け部３３ａ、３３ｂを押し上げ、二次転写位置Ａのニップ部のニップ圧分布を制御する。

画像処理部８０は、前述と同様に、外部から入力される入力画像データを解析することによって、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋで形成されるトナー画像の像密度分布データを算出し、ニップ圧制御部３５に出力する。

また、画像像密度分布データ記憶部８２には、前述の像密度に応じた各ヒータ５３の定着温度に加え、像密度の変化率に応じたピエゾ素子３７ａ、３７ｂの各々に対する好適な印加電圧値が記憶されている。ピエゾ素子３７ａ、３７ｂに対する印加電圧については、予め試験等を行い、像密度の変化率に応じて二次転写位置で記録用紙Ｐが傾斜せず画像が歪まないような好適なニップ圧分布を求めておき、このニップ圧分布を実現させるための印加電圧の値を画像像密度分布データ記憶部８２に記憶しておけばよい。基本的には、像密度が高い部分は像密度が低い部分よりも摩擦抵抗が低くなるためニップ圧が高くなるようにすれば、ニップ部における搬送速度は均一化する。

ニップ圧制御部３５は、画像処理部８０から入力された像密度分布データと、画像像密度分布データ記憶部８２に記憶されているデータとに基づいて、ピエゾ素子３７ａ、３７ｂに対する電圧の大きさを制御する。具体的には、まず、画像処理部８０から入力された像密度分布データに基づいて用紙幅方向の左半分及び右半分の各々の領域の像密度の平均値を求め、用紙幅方向の像密度の変化率を算出する。そして、該変化率に対応した各ピエゾ素子３７ａ、３７ｂに対する印加電圧値を画像像密度分布データ記憶部８２から読み出して、各ピエゾ素子３７ａ、３７ｂに印加する。このとき、像密度が高い部分のニップ圧が像密度が低い部分のニップ圧より高くなるように制御されるため、ニップ部における搬送速度は均一化し、画像に歪みが生じることを防止できる。

なお、像密度の変化率が所定値以上の場合のみ画像像密度分布データ記憶部８２からデータを読み出してニップ圧分布を制御するようにしてもよい。すなわち、像密度分布にそれほどの偏りがなければ、ニップ部の摩擦抵抗も略均一になるため、画像に歪みは発生しないからである。

なお、ここでは、ピエゾ素子を用いてニップ圧を制御する例について説明したが、これに限定されず、他のメカ的な構成によってニップ圧を制御するようにしてもよい。

なお、定着装置５０が二次転写位置Ａに近接しており、１枚の記録用紙Ｐが二次転写ロール３６及びバックアップロール３４でニップされると共に、定着装置５０の加熱定着ロール５２及び加圧ロール５６でニップされるような装置構成の場合には、定着装置５０におけるニップ圧分布も上記と同様に制御するようにしてもよい。これにより、記録用紙Ｐの二次転写位置での傾きを確実に抑え、画像に歪みが生じることを防止できる。

また、ここでは二次転写位置Ａにおけるニップ圧制御について説明したが、一次転写位置、すなわち感光体ドラム１２から中間転写ベルト３０に一次転写するときにも、上記と同様の方法でニップ圧分布制御を行うことができる。

さらに、本実施の形態の画像形成装置１００は、各色の感光体ドラム１２がタンデムに配列され各々の感光体ドラム１２から中間転写ベルト３０にトナー画像を転写してカラー画像を形成することができる構成になっているが、例えば高像密度のパターンが１つの感光体ドラム１２及び中間転写ベルト３０間の一次転写位置を通過するときに、その感光体ドラム１２と中間転写ベルト３０間の摩擦抵抗が急激に変動するため、ベルトの速度がごく僅かに変化し、この影響が他の感光体の一次転写位置にも及んで各色間で副走査方向の色ずれが発生することがある。

そこで、副走査方向の速度変動を抑えるように、副走査方向で像密度分布の偏りが大きな部分では、上記と同様にトナー画像の高密度部分ではニップ圧が高くなるように制御して副走査方向のニップ圧を調整し、常に一定の速度で中間転写ベルト３０が搬送されるように制御すれば、色ずれの発生を抑えることができる。

なお、中間転写ベルト３０を介さずに、直接感光体から記録用紙に転写するような構成の画像形成装置でも、該転写位置でニップ圧を制御するようにすれば、上記と同様に画像の歪みを防止できる。

なお、上記実施の形態では、一次転写位置、二次転写位置、及び定着位置の少なくとも１つにおけるニップ圧分布を制御する例について説明したが、記録用紙Ｐに転写する前に記録用紙Ｐの姿勢を制御することにより、転写位置でのニップ部分の像密度が高い部分の搬送速度とニップ部分の像密度が低い部分の搬送速度とが同じになるようにして画像の歪みを防止するようにしてもよい。

図４は、二次転写位置より記録用紙Ｐ搬送方向上流側に設けられたレジストローラ６８を一対のローラ６８ａ、６８ｂにより構成して用紙の姿勢を制御する場合の概略構成図である。該一対のローラ６８ａ、６８ｂの各々は、記録用紙Ｐの幅方向の両端部分に配置されている。また、各ローラ６８ａ、６８ｂを駆動する駆動モータ６７ａ、６７ｂは、用紙姿勢制御部６５に接続され、その回転速度は用紙姿勢制御部６５によって各々独立に制御されるように構成されている。

画像処理部８０は、前述と同様に、外部から入力される入力画像データを解析することによって、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋで形成されるトナー画像の像密度分布データを算出し、用紙姿勢制御部６５に出力する。

また、画像像密度分布データ記憶部８２には、像密度の変化率に応じた駆動モータ６７ａ、６７ｂの好適な回転速度が記憶されている。この回転速度は、予め試験等を行い、像密度の変化率に応じて二次転写位置で記録用紙Ｐが傾斜せず画像が歪まないような好適な回転速度を算出して記憶しておく。基本的には、二次転写位置のニップ部分では像密度が高い部分は像密度が低い部分よりも摩擦抵抗が低くなるため速度が速くなる。従って、一対のローラ６８ａ、６８ｂのうち、像密度が高い側のローラの速度が像密度が低い側のローラの速度より遅くなるように、駆動モータ６７ａ、６７ｂの回転速度を各々独立に制御すれば、二次転写位置におけるニップ部における記録用紙Ｐの搬送速度が均一化して用紙の傾斜を抑えることができる。

用紙姿勢制御部６５は、画像処理部８０から入力された像密度分布データと、画像像密度分布データ記憶部８２に記憶されているデータとに基づいて、駆動モータ６７ａ、６７ｂの回転速度を制御する。具体的には、まず、画像処理部８０から入力された像密度分布データに基づいて用紙幅方向の左半分及び右半分の各々の領域の像密度の平均値を求め、用紙幅方向の像密度の変化率を算出する。そして、該変化率に対応した駆動モータ６７ａ、６７ｂの回転速度を画像像密度分布データ記憶部８２から読み出して、該回転速度となるように各駆動モータ６７ａ、６７ｂに印加する電圧を制御する。このとき、像密度が高い側の回転速度が像密度が低い側の回転速度より遅くなるように制御されるため、二次転写位置における搬送速度が均一化し、画像に歪みが生じることを防止できる。

なお、像密度の変化率が所定値以上の場合のみ画像像密度分布データ記憶部８２からデータを読み出して回転速度を各ローラ毎に個別に制御するようにしてもよい。すなわち、像密度分布にそれほどの偏りがなければ、ニップ部の摩擦抵抗も略均一になるため、画像に歪みは発生しないからである。

なお、これまで説明した実施の形態では、定着温度分布を制御したり、転写位置のニップ部のニップ圧分布や用紙姿勢等を調整して画像の歪みの発生を防止する例について説明したが、感光体１２に静電潜像を形成するときの画像データを補正することによって画像歪み等の発生を防止するようにしてもよい。

図５は、各色の画像データを補正して出力画像データを生成し、これに基づいて静電画像を形成する場合の概略構成図である。

まず、画像像密度分布データ記憶部８２に、像密度分布データに対応した画像の歪み量及び歪み方向を予め記憶しておく。例えば、装置の出荷時等に試験を行い、画像形成領域を分割した各小領域の像密度を変動させたときの転写及び定着により生じる（すなわち画像形成中に生じる）画像歪みの歪み量及び歪み方向を予め測定し、この試験結果を記憶しておけばよい。

画像処理部８０は、図示しない外部のパーソナルコンピュータ等から送られてくる入力画像データからＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色毎の画像データを生成し、更にこの各色毎の画像データに基づいて各色毎の出力画像データを生成する。更に、各色毎の画像データに基づいて画像形成領域全体を複数個の小領域に分割したときの各小領域における像密度を算出し、該像密度の分布を示す像密度分布データと、画像像密度分布データ記憶部８２に記憶されている画像の歪み量及び歪み方向のデータとに基づいて該各色毎の画像データを補正し出力画像データを生成する。

このとき、像密度分布の偏りによって生じるトナー画像の歪み量だけ該歪む方向と逆方向にトナー画像が歪むように各色毎の画像データを補正して各色毎の出力画像データを生成する。すなわち、画像形成中に生じる歪みをキャンセルするような歪みを意図的に生じさせる出力画像データを生成する。より具体的には、画像が所定方向に伸びるような歪みが生じる部分は画素を間引き、逆に縮むような歪みが生じる部分は画素を挿入し、所定方向にずれるような部分は該方向と逆方向に画素をずらすように補正して出力画像データを生成する。

このように生成した出力画像データに基づいて露光装置１４を駆動し感光体ドラム１２を露光することによって、画像形成中に生じる歪みをキャンセルするように歪ませたトナー画像を形成する。このトナー画像を中間転写ベルト３０に一次転写し記録用紙Ｐに二次転写して定着させると、歪みがキャンセルされて画像歪みの無い出力画像を得ることができる。

なお、ここでは、画像形成中に生じる画像歪みがキャンセルされるような歪みが生じる出力画像データを生成するようにしたが、像密度分布の偏りに起因してＹＭＣＫ各色のトナー画像に色ずれが生じる場合には、画像形成中に生じる色ずれがキャンセルされるような色ずれが生じる出力画像データを生成すればよい。この場合には、ＹＭＣＫ各色のトナー画像の像密度分布の偏りによって生じる基準色のトナー画像に対する基準色以外の各色のトナー画像の位置ずれ量だけ該位置ずれ方向と逆方向に各色のトナー画像がずれるような出力画像データを生成する。なお、位置ずれ量及び位置ずれ方向は、上記と同じように予め実験等により求めておき、記憶部に記憶しておけばよい。

なお、出力画像データ生成時に、トナー画像の像密度分布とは別に、画像形成装置１００のメカ的な誤差、例えば感光体ドラム１２の偏心や傾きなどにより生じる画像の歪み、色ずれについても、キャンセルされるように出力画像データを補正することができる。このメカ的な誤差は、トナーの像密度分布に拘わらず固定的に発生するものであるため、メカ的な誤差を補正するための補正量を予め記憶しておき、該補正量に基づいて出力画像データを更に補正すれば、更に良好な出力結果が得られる。

なお、両面印刷する場合には、表面のトナー画像の像密度分布の偏りが裏面を印刷するときに影響することがある。これにより、画像が歪んだり表裏のレジずれが生じたりする。

従って、先に印刷される面に形成されるトナー画像の像密度分布に応じて後に印刷される面にトナー画像を形成するための出力画像データを補正するようにすればなお好ましい。例えば、先に印刷される面に形成されるトナー画像の像密度分布に、後に印刷される面に形成されるトナー画像を形成するときに生じる画像歪みをある程度キャンセルするような偏りがあった場合には、出力画像データを該キャンセルされる分だけ差し引いた歪み量だけ歪むように補正すれば、より良好な出力結果が得られる。

同様に、定着装置５０の加熱部分の定着温度分布制御や、二次転写におけるニップ部のニップ圧分布や定着装置５０におけるニップ部のニップ圧分布の制御、或いは二次転写前に行う記録用紙Ｐの姿勢調整も、後に印刷される面については、先に印刷される面に形成されるトナー画像の像密度分布に応じて行うようにすれば、より良好な出力結果が得られる。

さらにまた、上述した定着温度分布制御や転写位置あるいは定着装置５０におけるニップ圧制御、用紙の姿勢調整等のメカ的な制御と、出力画像データの補正とを両方行って画像の歪みを防止するようにしてもよい。例えば、メカ的な制御ではおおまかな歪み補正を行い、出力画像データの補正ではメカ的な制御で補正できないような微小な歪み補正を行うようにすることもできる。

なお、本発明は、上記実施の形態の画像形成装置に限定されず、例えば、複数の現像器を有する回転式現像装置を備え、これを回転させることによって複数色のトナー像を形成してフルカラー画像を形成する画像形成装置にも適用することができる。また、中間転写体を介さず、感光体から直接記録媒体に画像を転写して定着する画像形成装置にも適用することができる。

実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 トナー画像の像密度分布に応じて定着装置の加熱部分の定着温度分布を制御する場合の構成及び作用を説明する図である。 トナー画像の像密度分布に応じて二次転写位置のニップ部のニップ圧分布を制御する場合の構成及び作用を説明する図である。 二次転写位置より記録用紙Ｐ搬送方向上流側でトナー画像の像密度分布に応じて用紙の姿勢を制御する場合の構成及び作用を説明する図である。 トナー画像の像密度分布に応じて各色の画像データを補正して出力画像データを生成し、これに基づいて静電画像を形成する場合の構成及び作用を説明する図である。 （Ａ）は、画像データが表す元画像と該元画像が印刷される用紙のサイズを示した図であり、（Ｂ）は、転写ロールによって、中間転写ベルトに担持されたトナー画像を記録用紙に転写するときの様子を示す図であり、（Ｃ）は、トナー画像の像密度分布の偏りにより転写後の画像に歪みが生じた様子を示す図である。 感光体から中間転写ベルトに一次転写するときに、トナー画像の像密度分布の偏りにより、中間転写ベルトの斜行状態がごく僅かに変化して画像に歪みや色ずれが発生する場合について説明する図である。 直列に配列された複数の感光体から中間転写ベルトに一次転写するときに発生する副走査方向の画像の歪みについて説明する説明図である。

符号の説明

１２ 感光体ドラム
１３ 帯電器
１４ 露光装置
１５ 現像装置
１６ 一次転写ロール
３０ 中間転写ベルト
３４ バックアップロール
３５ ニップ圧制御部
３６ 二次転写ロール
３７ａ、３７ｂ ピエゾ素子
５０ 定着装置
５２ 加熱定着ロール
５３ ヒータ
５５ ヒータ制御部
５６ 加圧ロール
６５ 用紙姿勢制御部
６７ａ、６７ｂ 駆動モータ
６８ レジストローラ
６８ａ、６８ｂ ローラ
８０ 画像処理部
８２ 画像像密度分布データ記憶部
１００ 画像形成装置

Claims (12)

1. 記録媒体に形成された未定着のトナー画像を該記録媒体に加熱定着させる定着手段と、
   前記トナー画像の像密度分布に基づいて、像密度が高い部分の定着温度が像密度が低い部分の定着温度より高くなるように前記定着手段の加熱部分の定着温度分布を制御する制御手段と、
   を含む画像形成装置。
2. 前記記録媒体に両面印刷する場合に、前記制御手段は、更に、先に印刷される面に形成されるトナー画像の像密度分布に応じて、後に印刷される面のトナー画像を前記定着手段で定着させるときの前記定着温度分布を制御する請求項１記載の画像形成装置。
3. トナー画像を担持する像担持体との間で記録媒体をニップ搬送しつつ前記像担持体から前記記録媒体に前記トナー画像を転写させる転写手段と、
   前記トナー画像転写後の前記記録媒体をニップ搬送しつつ前記トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着手段と、
   前記トナー画像の像密度分布に基づいて、前記転写手段におけるニップ圧分布及び前記定着手段におけるニップ圧分布の少なくとも一方を調整する調整手段と、
   を含む画像形成装置。
4. 前記記録媒体に両面印刷する場合に、前記調整手段は、更に、先に印刷される面に形成されるトナー画像の像密度分布に応じて、後に印刷される面に前記転写手段で転写するときの前記転写手段におけるニップ圧分布及び前記定着手段におけるニップ圧分布の少なくとも一方を調整する請求項３記載の画像形成装置。
5. トナー画像を担持する像担持体との間で中間転写体をニップ搬送しつつ前記像担持体から前記中間転写体に前記トナー画像を転写させる一次転写手段と、
   前記中間転写体との間で記録媒体をニップ搬送しつつ前記トナー画像が転写された中間転写体から前記記録媒体に前記トナー画像を更に転写させる二次転写手段と、
   前記トナー画像転写後の前記記録媒体をニップ搬送しつつ前記トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着手段と、
   前記トナー画像の像密度分布に基づいて、一次転写手段におけるニップ圧分布、二次転写手段におけるニップ圧分布及び前記定着手段におけるニップ圧分布の少なくとも１つを調整する調整手段と、
   を含む画像形成装置。
6. 前記記録媒体に両面印刷する場合に、前記調整手段は、更に、先に印刷される面に形成されるトナー画像の像密度分布に応じて、後に印刷される面に前記二次転写手段で転写するときの前記二次転写手段におけるニップ圧分布及び前記定着手段におけるニップ圧分布の少なくとも一方を調整する請求項５記載の画像形成装置。
7. トナー画像を担持する像担持体との間で記録媒体をニップ搬送しつつ前記像担持体から前記記録媒体に前記トナー画像を転写させる転写手段と、
   前記転写手段で前記記録媒体に前記トナー画像を転写させる前に、前記転写手段におけるニップ部分の像密度分布に応じて前記記録媒体の姿勢を調整する姿勢調整手段と、
   を含む画像形成装置。
8. 前記記録媒体に両面印刷する場合に、前記姿勢調整手段は、更に、先に印刷される面に形成されるトナー画像の像密度分布に応じて、後に印刷される面に前記転写手段で転写するときの前記記録媒体の姿勢を調整する請求項７記載の画像形成装置。
9. 画像データに基づきトナー画像を形成し、中間転写体を介して或いは直接記録媒体に転写して定着する画像形成手段と、
   前記トナー画像の像密度分布に基づいて、前記画像形成手段の画像形成中に像密度分布の偏りによって生じるトナー画像の歪み量だけ該歪む方向と逆方向にトナー画像が歪むように前記画像形成手段で使用される画像データを補正する補正手段と、
   を含む画像形成装置。
10. 複数色の画像データに基づき該複数色の各々のトナー画像を形成し、中間転写体を介して或いは直接記録媒体に各色のトナー画像を重ね合わせて転写して定着することによりカラー画像を形成する画像形成手段と、
    前記トナー画像の像密度分布に基づいて、前記画像形成手段の画像形成中に前記複数色のトナー画像の像密度分布の偏りによって生じる基準色のトナー画像に対する基準色以外の各色のトナー画像の位置ずれ量だけ該位置ずれ方向と逆方向に各色のトナー画像がずれるように前記画像形成手段で使用される各色の画像データを補正する補正手段と、
    を含む画像形成装置。
11. 前記画像形成手段で両面印刷する場合に、前記補正手段は、更に、先に印刷される面に形成されるトナー画像の像密度分布に応じて後に印刷される面にトナー画像を形成するための画像データを補正する請求項９または請求項１０記載の画像形成装置。
12. 前記補正手段は、前記トナー画像を構成する画素の挿入処理、間引処理、及び移動処理の少なくとも１つを行って前記画像データを補正する請求項９乃至請求項１１のいずれか１項記載の画像形成装置。

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