JP2015004875A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】いずれの画像濃度においても現像スリーブの振れ周期で発生する画像濃度ムラ(画像濃度差)が目立ちにくい現像バイアスを設定することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体ドラム１と、現像装置４と、現像バイアス電源６３と、濃度センサ３１と、コントローラ５０と、を備え、コントローラ５０は、現像装置４にて現像したハーフトーン画像とベタ画像の少なくとも一方を濃度センサ３１にて検知した検知結果に基づき、他方の画像を検知するか否かを決定し、ハーフトーン画像とベタ画像の少なくとも一方の検知結果に基づいて、現像バイアスを補正するように制御する画像形成装置１００を構成した。【選択図】 図５

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式等を用いた、複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来、現像装置では、現像スリーブに振れが存在すると、現像スリーブと感光体ドラムの間隙が変動し、感光体ドラムの表面に副走査方向に画像濃度ムラが発生する場合があった。ここで、現像スリーブの振れとは、現像スリーブにおける回転中心軸から表面までの領域の周方向の変動のことである。そして、この振れの原因は、現像スリーブの回転中心軸に垂直な仮想平面内における表面形状が真円でなかったり、現像スリーブの回転中心軸が真円の中心からずれていたり（一般的に偏心と呼ばれる）することによるものである。

この振れは、現像スリーブの加工製造上生じてしまうものであるため、振れがゼロの現像スリーブを全数製造することは不可能であり、製造コストを安価にするためには、公差をある程度大きくして多数の現像スリーブを使いこなす必要がある。

図１０は、現像スリーブのピッチ(現像スリーブの振れ周期)で発生する画像濃度ムラ（以下、現像スリーブピッチムラ画像という）を示す図である。図１０（ａ）は、ハーフトーンムラ画像（低画像濃度で発生するムラ）、図１０（ｂ）は、ベタ濃度ムラ画像（高画像濃度で発生するムラ）である。詳細な発生メカニズムは後述するが、現像スリーブピッチムラ画像は現像スリーブの振れによるＳＤ変動（現像スリーブと感光体ドラムの間隙変動、以下同じ）が起因となって発生する。このような現像スリーブピッチムラ画像を解決する発明として、特許文献１及び２に記載の発明が開示されている。

特許文献１では、非接触現像方式において、感光体ドラム上のパッチ濃度を検知し、その検知結果に応じて現像バイアスの交番電圧の振幅及びデューティを変更する発明が開示されている。

特許文献２では、以下の発明が開示されている。すなわち、コントローラは、テスト画像を形成し、テスト画像の複数個所において濃度検出装置により濃度を検出し、検出した複数の濃度のうち最大濃度と最小濃度との濃度差を算出する。そして、コントローラは、算出された濃度差が、予め設定された所定値以下であるか否かを判断し、濃度差が所定値よりも大きいと判断した場合には、検出した濃度差が所定値以下になるように現像バイアスを制御する。

特開２００１−２７８３８号公報 特開２００９−４８１３７号公報

しかしながら、特許文献１では、最大濃度と最小濃度の濃度差を求めることができないので、現像スリーブの振れによって生じるＳＤ変動要因による濃淡差を検知することができない。

特許文献２では、中間転写ベルトに対して１周に亘ってベタ画像を形成し、中間転写ベルトの１周分の最大濃度と最小濃度の濃度差を検知し、その最大濃度差が目標濃度差以下であるか否かを判断する。そして、最大濃度差が目標濃度差以下である場合には制御が終了し、最大濃度差が目標濃度差よりも大きい場合には中間転写ベルトの周方向で画像の部分ごとに目標濃度差に接近するように現像バイアスを変更する。特に、特許文献２の思想では、最大濃度と最小濃度の濃度差が無い方が良いので、目標濃度差が０に近ければ近い程望ましいことになる。

ここで、この特許文献２の問題点について、本願発明の説明に用いる図７を参照しつつ考えてみる。図７は、画像濃度差と現像バイアスの関係を示すグラフである。特許文献２に記載の発明では、ベタ画像の画像濃度差を検知するので、図７中のベタ濃度のグラフＪ２が該当することになる。ベタ画像の画像濃度差が目標濃度差（例、点Ｋ）以上である場合には、画像濃度差を目標濃度差以下へと下げるようにしなければならない。特許文献２の思想に基づいて考えると、図７中でグラフＪ２に沿って点Ｋよりもできる限り右のポイントの現像バイアスを用いた方が望ましいということになる。

ただし、図７中にも示されるように、ハーフトーン画像の場合には、画像濃度差が小さい場合には現像バイアスが小さく、画像濃度差が大きい場合には現像バイアスが大きくなる傾向がある。すなわち、ハーフトーン画像の場合には、ベタ画像の場合とは反対の性質を示す。したがって、ベタ画像の画像濃度差が小さくなるように現像バイアスを上げると、逆に、ハーフトーン画像の画像濃度差が大きくなる現象が生じてしまう。このことから、ベタ画像とハーフトーン画像の両方に適する現像バイアスを印加できるようにし、どちらの画像でも画像濃度差が可能な限り小さくできるようにすることが望ましい。

本発明は、上記実情に鑑み、いずれの画像濃度においても現像スリーブの振れ周期で発生する画像濃度ムラ(画像濃度差)が目立ちにくい現像バイアスを設定することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体の表面に形成された静電像を現像する現像手段と、前記現像手段に現像バイアスを印加する印加手段と、前記現像手段に現像された画像を検知する検知手段と、前記印加手段が印加する現像バイアスを制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記現像手段にて現像したハーフトーン画像とベタ画像の少なくとも一方を前記検知手段にて検知した検知結果に基づき、他方の画像を検知するか否かを決定し、ハーフトーン画像とベタ画像の少なくとも一方の検知結果に基づいて、現像バイアスを補正するように制御することを特徴とする。

本発明の他の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体の表面に形成された静電像を現像する現像手段と、前記現像手段に現像バイアスを印加する印加手段と、前記現像手段に現像された画像を検知する検知手段と、前記印加手段が印加する現像バイアスを制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、異なる現像条件で形成されたハーフトーン画像とベタ画像を前記検知手段にて検知した検知結果に基づいて、現像バイアスを設定することを特徴とする。

本発明によれば、いずれの画像濃度においても現像スリーブの振れ周期で発生する画像濃度ムラ(画像濃度差)が目立ちにくい現像バイアスを設定することができる。

本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 現像装置の構成を示す断面図である。 濃度センサの構成を示す側面図等である。 現像スリーブに印加する現像バイアスの交流成分の時間波形を示すグラフ等である。 コントローラの制御工程を示すフローチャートである。 実施例２に係る画像形成装置が有するコントローラの制御工程を示すフローチャートである。 ハーフトーン画像及びベタ画像において、画像濃度差及び振動幅の関係を示すグラフである。 実施例４に係る画像形成装置が有するコントローラ、及び、コントローラが制御する対象を示すブロック図である。 コントローラの制御工程を示すフローチャートである。 現像スリーブのピッチで発生する画像濃度ムラ画像を示す図等である。 非露光部電位、現像スリーブ電位、露光部電位、現像効率の関係を説明する説明図である。 非画像部電位、現像スリーブ電位、画像部電位、画像部電位の変化の関係を説明する説明図である。 ＳＢギャップ及び画像濃度の関係を示すグラフである。 ハーフトーン画像及びベタ画像において、画像濃度差及び振動幅の関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、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から、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、以下の説明中にＳＢギャップ及びＳＤギャップの用語が登場する。ＳＢギャップは、現像スリーブ２０及び規制ブレード２２の間の間隙をいい、ＳＤギャップは、現像スリーブ２０及び感光体ドラム１の間の間隙をいうものとする。

《画像形成部》
図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、電子写真画像形成プロセスを利用したフルカラーの画像形成装置である。図１に示されるように、画像形成装置１００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する４個の画像形成部Ｐａ〜Ｐｄが設けられる。

画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、『像担持体』である感光体ドラム１、『転写装置』である１次転写ローラ５等を含む。少なくとも感光体ドラム１については、プロセスカートリッジに含まれ、プロセスカートリッジとして装置本体１００Ａに組み込まれる構成となっていても良い。

画像形成装置１００は、感光体ドラム１の画像を転写される『転写体』である中間転写ベルト１７の回転方向（矢印Ｒ１７方向）に沿って上流側から下流側にかけて４個の画像形成部（画像形成ステーション）Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが配設されている。各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、この順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する画像形成部であり、それぞれドラム形の電子写真感光体（以下「感光体ドラム１」という。）１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備えている。

感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれ矢印Ｒ１方向（図１中の時計回り）に回転駆動されるようになっている。各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの周囲には、回転方向に沿ってほぼ順に、帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、露光装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、１次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ、ドラムクリーナ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが配設される。

また、中間転写体としての中間転写ベルト１７の下方には、転写搬送ベルト１８が配設されて、転写材Ｓの搬送方向（図１中の矢印Ｒ１８方向）の下流側に定着装置（定着手段）１６が配設されている。以下の説明では、感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋ、帯電ローラ２Ｙ〜２Ｋ、露光装置３Ｙ〜３Ｋ、現像装置４Ｙ〜４Ｋ、１次転写ローラ５Ｙ〜５Ｋ、ドラムクリーナ６Ｙ〜６Ｋについて、特に色を区別する必要がない。そのため、単に、感光体ドラム１、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、１次転写ローラ５、ドラムクリーナ６のように表記するものとする。

ここでは、感光体ドラム１として、直径が３０ｍｍのものを用いている。感光体ドラム１は、接地されたアルミニウムなどの導電材製ドラム基体の外周面に、通常の有機光導電体層（ＯＰＣ）からなる感光体層を形成塗布されたものである。この感光体層は、下引層（ＵＣＬ）、電荷キャリア生成層（ＣＧＬ）、電荷キャリア移動層（ＣＴＬ）が積層されている。

感光体層は、通常は絶縁層であり、特定の波長の光を照射することにより、導電体になるという性質を有している。これは、光を照射することによって、電荷キャリア生成層内に正孔が生成し、それらが電荷の流れの担い手となるからである。電荷キャリア生成層は厚さ０．２μｍのフタロシニアン化合物で、電荷キャリア移動層は厚さ２５μｍ程度のヒドラゾン化合物を分散させたポリカーボネートで構成されている。

『帯電手段』である帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を帯電するローラである。帯電ローラ２は感光体ドラム１の表面に接触するように配置されている。帯電ローラ２の構造は、中心に導電性の芯金を有し、この芯金の外周に導電性弾性層、中抵抗導電層、低抵抗導電層が形成されている。

帯電ローラ２は、その両端部を軸受け（図示略）によって回転自在に軸支され、感光体ドラム１の回転軸線に平行に配置されている。帯電ローラ２の両端部の軸受けは、ばねなどの弾性部材（図示略）によって、感光体ドラム１に適度な押圧力で圧接されている。その圧接力によって帯電ローラ２は感光体ドラム１の回転に従動して回転する。

静電像形成手段としての『露光手段』である露光装置３は、感光体ドラム１の表面を露光して静電像を形成する装置である。そして、露光装置３として画像情報に応じてレーザ光をＯＮ／ＯＦＦするレーザスキャナを使用している。露光装置３から発生したレーザ光は、反射ミラーを介して、帯電後の感光体ドラム１の表面に走査露光される。これにより、レーザ光照射部分の電荷が除去され、画像情報に応じた静電像が形成される。

また、ここでは、現像手段として、２成分現像剤を収容した現像装置４を使用している。現像装置４の感光体ドラム１に面した開口部内には現像スリーブ２０が回転自在に設置されている。さらに、クリーニング手段として、ドラムクリーナ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが用いられる。

１次転写ローラ５及び２次転写対向ローラ１１には、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１７が掛け渡されている。中間転写ベルト７は、その裏面側から１次転写ローラ５によって押圧されていて、その表面を感光体ドラム１に当接させている。これにより、感光体ドラム１と、中間転写ベルト１７との間には、１次転写ニップ（１次転写部）が形成されている。

中間転写ベルト１７は、駆動ローラも兼ねる２次転写対向ローラ１１の矢印Ｒ１７方向の回転に伴って、矢印Ｒ１７方向に回転するようになっている。この中間転写ベルト１７の回転速度は、上述の各感光体ドラム１の回転速度（プロセススピード）とほぼ同じに設定されている。

定着装置１６として、回転自在な定着ローラ１４と、定着ローラ１４の下方から当接された加圧ローラ１５と、を有している。定着ローラ１４の内部にはハロゲンランプなどのヒータ１９が設置され、ヒータ１９への電圧等を制御することで定着ローラ１４の表面の温度調節を行っている。

コントローラ５０（制御手段）は、装置本体１００Ａの内部機器の駆動を制御するものである。また、コントローラ５０は、詳しく後述するが、現像バイアス電源６３（図４参照）が印加する現像バイアスの条件を制御する。

一方、図１のカラー画像形成装置において、『検知手段』である濃度センサ３１は、中間転写ベルト１７に向けて配置されており、中間転写ベルト１７の表面上に転写されたトナー画像（トナーパッチを含む）の濃度を検知するセンサである。詳細に関しては後述する。

次に、上記構成の画像形成装置の動作を説明する。図１において、帯電ローラ２によって、均一に帯電した感光体ドラム１の表面を、露光装置３によって走査露光することで感光体ドラム１上に静電像を形成する。感光体ドラム１上に形成された静電像は、現像装置４によってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像として現像される。

これら４色のトナー像は、１次転写ニップにおいて、１次転写ローラ５に１次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト１７上に順次に１次転写される。こうして、４色のトナー像が中間転写ベルト１７上で重ね合わされる。１次転写時に、中間転写ベルト１７に転写されないで感光体ドラム１上に残ったトナー（残留トナー）は、ドラムクリーナ６によって除去される。残留トナーが除去された感光体ドラム１は、次の画像形成に供される。

上述のようにして中間転写ベルト１７上で重ね合わされた４色のトナー像は、転写材Ｓに２次転写される。給送カセット（図示略）から給送搬送装置によって搬送された転写材Ｓは、レジストローラによって中間転写ベルト１７上のトナー像にタイミングを合わせるようにして２次転写ニップに供給される。供給された転写材Ｓには、２次転写ニップにおいて、２次転写ローラ１２に２次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト１７上の４色のトナー像が一括で２次転写される。

未定着のトナー像が２次転写された転写材Ｓは、定着装置１６の定着ローラ１４及び加圧ローラ１５によって、加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。トナー像の定着後の転写材Ｓは、排出トレイ上に排出される。以上で、１枚の転写材Ｓの片面（表面）に対する４色フルカラーの画像形成が終了する。２次転写後に、転写されないで中間転写ベルト１７上に残ったトナー（転写残トナー）は、ベルトクリーナ１０によって除去される。

《現像装置》
図２は、現像装置４の構成を示す断面図である。この図２を参照しつつ、各色毎の現像装置４について説明する。『現像手段』である現像装置４は、感光体ドラム１の表面に対向する『現像剤担持体』である現像スリーブ２０を有し、感光体ドラム１の表面に形成された静電像を現像して画像を形成する装置である。

現像装置４は現像容器３０を備え、現像容器３０内に現像剤としてトナーとキャリアを含む２成分現像剤が収容されている。また、現像容器３０内に、現像スリーブ２０と、現像スリーブ２０上に担持された現像剤の穂を規制する規制ブレード２２と、を有している。この規制ブレード２２によって、現像スリーブ２０上の現像剤の層厚が規制される。

現像容器３０の内部は、区画された現像室２５と撹拌室２６が設けられ、現像剤撹拌・搬送手段としての搬送スクリュー２３、２４が各々の区画室に配置されている。現像容器３０の感光体ドラム１に対向した現像領域に相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ２０が感光体ドラム１方向に一部露出するように回転可能に配設されている。現像スリーブ２０はアルミニウムやステンレスなどの非磁性材料で構成され、その内部には、磁界発生手段である固定されたマグネットローラ２１が内包されている。

現像動作時における現像スリーブ２０は、図２に示す矢印Ｒ２０方向（反時計まわり方向）に回転し、規制ブレード２２による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された２成分現像剤を担持する。そして、現像スリーブ２０は、これを感光体ドラム１と対向した現像領域に搬送し、感光体ドラム１上に形成された静電像に現像剤を供給して静電像を現像する。現像スリーブ２０の回転によって現像領域に搬送された現像剤は、現像終了後はそのまま現像スリーブ２０によって搬送され、現像容器３０に回収される。

一方、現像装置４の上方には、補給用のトナーを収容した着脱自在なトナー容器２７が設けられている。現像によって消費されたトナーはトナー容器２７に設けられた補給口（図示略）から補給搬送路２８を通って、現像容器３０に設けられた補給口（図示略）から現像容器３０内に補給される。補給搬送路２８には、補給スクリュー（トナー補給手段）２９が設けられており、補給スクリュー２９の回転時間を制御することによって、現像容器３０内に補給されるトナー量が調整されるようになっている。

《現像剤》
次に、本実施例で使用される２成分現像剤について説明する。２成分現像剤は、非磁性トナーと低磁化高抵抗キャリアとを主成分として構成されている。非磁性トナーは、スチレン系樹脂やポリエステル樹脂等の結着樹脂、カーボンブラックや染料、顔料等の着色剤、ワックス等の離型剤、荷電制御剤等を適当量用いることにより構成される。このような非磁性トナーは、粉砕法や重合法などの方法により製造することができる。

尚、非磁性トナー（負帯電特性）は、摩擦帯電量が−１×１０^−２〜−５．０×１０^−２Ｃ／ｋｇ程度のものであることが好ましい。非磁性トナーの摩擦帯電量が上記範囲を外れると、磁性キャリアに発生するカウンターチャージ量が大きくなり白抜けレベルが悪化することとなり、画像不良を生じることがある。

非磁性トナーの摩擦帯電量は、用いられる材料の種類等により調整しても良いし、外添剤の添加によって調整しても良い。非磁性トナーの摩擦帯電量は、一般的なブローオフ法を用い、現像剤量を約０．５〜１．５ｇとして現像剤からトナーをエアー吸引することで吸引し、測定容器に誘起される電荷量を測定することにより測定することができる。

又、磁性キャリアとしては、従来公知のものを使用することができる。例えば、樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化、及び抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリア、又は、フェライト等のマグネタイト単体表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ったもの、又は、フェライト等のマグネタイト単体表面樹脂でコーティングして抵抗調整を行ったものなども用いられる。これら磁性キャリアの製造方法は特に制限されない。

尚、磁性キャリアは、０．１Ｔの磁界において３．０×１０^４Ａｍ〜２．０×１０^５Ａｍの磁化を有することが好ましい。磁性キャリアの磁化量を小さくすると、磁気ブラシによるスキャベジングを抑制する効果があるが、磁界発生手段による非磁性円筒体への付着が困難となり、感光体ドラム１への磁性キャリア付着等の画像不良やはき寄せ等の画像不良を生じることがある。

又、磁性キャリアの磁化が上記範囲よりも大きいと、上述したように磁気ブラシの圧力により画像不良を生じることがある。更に、磁性キャリアの体積抵抗率は、リークや現像性を考慮して１０^７〜１０^１４Ωcmのものを用いるのが好ましい。

キャリアの磁化は、理研電子（株）製の振動磁場型磁気特性自動記録装置であるＢＨＶ−３０を用いて測定した。キャリア粉体の磁気特性値は、０．１Ｔの外部磁場を作り、そのときの磁化の強さを求める。キャリアは円筒状のプラスチック容器に十分密になるようにパッキングした状態にする。この状態で磁化モーメントを測定し、試料を入れた時の実際の重量を測定し、磁化の強さを求める（Ａｍ^２/ｋｇ）。

次いで、キャリア粒子の真比重を乾式自動密度形アキュピック１３３０（島津製作所（株）社製）により求め、磁化の強さ（Ａｍ^２／ｋｇ）に真比重を掛けることで、本実施例に用いられる単位体積当たりの磁化の強さ（Ａｍ）を求めることができる。

《濃度センサ》
図３（ａ）は、濃度センサ３１の構成を示す側面図である。ＬＥＤなどの発光素子３１ａとフォトダイオード等の受光素子３１ｂ、受光データを処理する図示しないＩＣなどとこれらを収容する図示しないフォルダーで構成される。発光素子３１ａは中間転写ベルト１７の垂直方向に対して４５度の角度で設置されており、赤外光を中間転写ベルト１７上のトナーパッチ３２に照射させる。

受光素子３１ｂは、発光素子３１ａに対して、対称位置に設置されており、トナーパッチ３２からの正反射光を検出する。なお、発光素子３１ａと受光素子３１ｂの結合のために図示しないレンズなどの光学素子が用いられることもある。

濃度センサ３１は、中間転写ベルト１７の表面が露出している状態（トナー量が０）の時に受光素子３１ｂが反射光を検出する。理由は、前述したように、中間転写ベルト１７の表面が光沢性を有するからである。一方、中間転写ベルト１７にトナー像が形成された場合、トナー像の濃度（トナー載り量）が増加するにしたがって、正反射光量は次第に減少していく。これは、トナーが中間転写ベルト１７の表面を覆い隠すことによって、中間転写ベルト１７の表面からの正反射光が減少するからである。

図３（ｂ）は、濃度センサ３１が出力する出力値、及び、中間転写ベルト１７の表面の画像濃度（トナー載り量）の関係を示すグラフである。図３（ｂ）に示されるように、濃度センサ３１が出力する出力値が小さい程に、画像濃度が大きくなり、濃度センサ３１が出力する出力値が大きい程に、画像濃度が小さくなる。なお、ここで使用する濃度センサ３１が出力する最大出力値は、５Ｖである。

《現像バイアス》
現像スリーブ２０には感光体ドラム１との間に、現像バイアス電源６３から直流電圧及び交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。本実施の形態では、−５００Ｖの直流電圧とピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが２．０ｋＶ、周波数が１５ｋＨｚに初期設定された交流電圧である。図４（ａ）は、現像スリーブ２０に印加する現像バイアスの交流成分(交流電圧)の時間波形を示す。図４（ａ）では、横軸は時間を、縦軸は現像スリーブ２０に印加する電圧を示す。図４（ａ）の現像バイアスは矩形波パルスバイアスである。

《現像スリーブピッチムラ発生メカニズム》
ここで、現像スリーブ２０でピッチムラが発生するメカニズムを説明する（本件の実施例はこのピッチムラを抑制する発明であるため）。現像スリーブ２０でピッチムラが発生するメカニズムは、ハーフトーン画像（低画像濃度で発生するムラ）とベタ画像（高画像濃度で発生するムラ）で異なるために、各々の現像の現像時の発生状況に応じて解決策も異なってくる。

まずＳＤギャップと画像濃度の関係を説明する。図１０（ｃ）は、ＳＤギャップ及び画像濃度の関係を示すグラフである。このグラフには、ベタ画像の場合のグラフとハーフトーン画像の場合のグラフとの２つのグラフが記載されている。縦軸は得られた画像の反射画像濃度、横軸はＳＤギャップを示している。

図１０（ｃ）より、ベタ画像はＳＤギャップが広がっていくときの方がＳＤギャップが狭くなっていくときよりも顕著に画像濃度が低下していくことが分かる。ハーフトーン画像はＳＤギャップが狭くなっていくときの方がＳＤギャップが広くなっていくときよりも顕著に画像濃度が低下していくことが分かる。これは、ＳＤギャップが広い時のベタ画像濃度低下とＳＤギャップが狭い時のハーフトーン画像濃度低下の発生メカニズムが異なることに起因している。以下に各々の発生メカニズムについて詳細を記述する。

一般的に、トナーが電界から受ける力は、Ｆ＝Ｑ（Ｖ／ｄ）・・・（１）で表わされる。但し、Ｑはトナーの電荷量、Ｖは電位差（現像と帯電の電位差、現像コントラスト電位など）、ｄは現像スリーブ２０と感光体ドラム１の間隙（ＳＤギャップ）である。

現像スリーブ２０と感光体ドラム１の間隙ｄが大きくなるとトナーが電界から受ける力Ｆが小さくなるため、ＳＤギャップが大きくなるほど現像効率は低下しやすくなる。換言すれば、ＳＤギャップが大きくなるほど現像スリーブ２０から感光体ドラム１に飛翔するトナー量が減少する。現像効率とは、現像コントラストＶｃｏｎｔがトナーで満たされている割合のことである。

（ＳＤギャップが大きい→画像濃度が低下）
図１１は、非露光部電位、現像スリーブ電位、露光部電位、現像効率の関係を説明する説明図である。一例として、図１１（a）に示す状態が現像効率が１００％であり、図１１（b）に示す状態が現像効率が５０％である。現像スリーブ２０から感光体ドラム１に飛翔するトナー量が減少すれば、それに伴い画像濃度も低下する。上記が、ＳＤギャップが大きい時に発生する画像濃度低下の発生メカニズムである。

（ＳＤギャップが小さい→画像濃度が低下）
図１２は、非画像部電位、現像スリーブ電位、画像部電位、画像部電位の変化の関係を説明する説明図である。図１２（a）に静電像が形成されたとき（現像前）の感光体ドラム１と現像スリーブ２０の電位差の関係を模式的に示す。画像情報に基づいて静電像が形成されると、感光体ドラム１上に画像部と非画像部（白地部）が生じる。図１２（b）に現像後の感光体ドラム１と現像スリーブ２０の電位差の関係を模式的に示す。現像時には画像部において、現像スリーブ２０と感光体ドラム１上の静電像の電位差分トナーが感光体ドラム１側に移動し、静電像が可視化される。

ここで、図１２に示されるように、現像前の画像部電位Ｖｌ−１に比べると、現像後の画像部電位Ｖｌ−２が上昇している。これは、現像スリーブ２０から感光体ドラム１へとマイナスの電荷が注入されると、マイナスの電荷によって画像部電位がよりマイナスの状態へと移行する。特に、２成分接触現像方式のように、キャリアが感光体ドラム１に接触しながら静電像を可視化する現像方式の場合には、キャリアを媒介にして現像スリーブ２０から感光体ドラム１に電荷が流れ、画像部電位ＶｌがＶｌ−１からＶｌ−２へと上昇する。

現像スリーブ２０から感光体ドラム１への電荷の注入量はＳＤギャップによって変動し、ＳＤギャップが小さくなるほど、電流が流れやすくなるので、現像スリーブ２０から感光体ドラム１への電荷の注入量は増加しやすくなる。換言すれば、ＳＤギャップが小さくなるほど現像コントラストＶｃｏｎｔが小さくなるため、画像濃度が低下する。上記が、ＳＤギャップが小さい時に発生する画像濃度低下の発生メカニズムである。

（ＳＤギャップが小さい→ハーフトーン画像とベタ画像の場合の画像濃度の低下の比較）
図１０（ｃ）に示されるように、ＳＤギャップが小さいときには、ハーフトーン画像濃度低下がベタ画像濃度低下よりも顕著になっている。これは電荷の注入量としてはハーフトーン画像とベタ画像で差はないのだが、トナーの付着量が変化したときの画像濃度変化が、濃度が高いときほど小さいことによるものである。

（ＳＤギャップが大きい→ハーフトーン画像とベタ画像の場合の画像濃度の低下の比較）
図１０（ｃ）に図示したように、ＳＤギャップが大きいときには、ベタ画像濃度低下がハーフトーン画像濃度低下よりも顕著になっている。これはベタの現像コントラストがハーフトーンの現像コントラストよりも大きいため、現像コントラストを満たすために要するトナー量と時間が増加し、現像効率が低下していることによるものである。以上がＳＤギャップと画像濃度の関係である。

同様にＳＢギャップと画像濃度の関係についても説明する。図１３は、ＳＢギャップ及び画像濃度の関係を示すグラフである。このグラフには、ベタ画像の場合のグラフとハーフトーン画像の場合のグラフとの２つのグラフが記載されている。縦軸は得られた画像の反射画像濃度、横軸はＳＢギャップを示している。

図１３より、ハーフトーン画像はＳＢギャップが広がっていくときの方が、ＳＢギャップが狭くなっていくときよりも顕著に画像濃度が低下していくことが分かる。ベタ画像はＳＢギャップが狭くなっていくときの方が、ＳＢギャップが広くなっていくときよりも顕著に画像濃度が低下していくことが分かる。これは、ＳＢギャップが広い時のハーフトーン画像濃度低下とＳＢギャップが狭い時のベタ画像濃度低下の発生メカニズムが異なることに起因している。

（ＳＢギャップが大きい→画像濃度が低下）
ＳＢギャップが大きい場合、現像スリーブ２０上にコートされる現像剤も多くなるため、ＳＤ間を通過するキャリアの量も増加し、その結果、現像スリーブ２０から感光体ドラム１への電荷の注入量も増加する。換言すれば、ＳＢギャップが大きくなるほど現像コントラストＶｃｏｎｔが小さくなるため、画像濃度が低下する。上記が、ＳＢギャップが大きい時に発生する画像濃度低下の発生メカニズムである。

（ＳＢギャップが小さい→画像濃度が低下）
また、ＳＢギャップが小さい場合、現像スリーブ２０上にコートされる現像剤も少なくなるため、ＳＤ間を通過するトナー量も減少し、その結果、現像に寄与できるトナー量が減少する。換言すれば、ＳＢギャップが小さくなるほど現像スリーブ２０から感光体ドラム１に飛翔するトナー量が減少し、それに伴い画像濃度も低下する。上記が、ＳＢギャップが小さい時に発生する画像濃度低下の発生メカニズムである。

（ＳＢギャップが大きい→ハーフトーン画像とベタ画像の場合の画像濃度の低下の比較）
図１３に示されるように、ＳＢギャップが大きいときにはハーフトーンの画像濃度低下がベタの画像濃度低下よりも顕著になっている。これは電荷の注入量としてはハーフトーン画像とベタ画像で差はないのだが、感光体ドラム１上のトナーの付着量が変化したときの画像濃度変化が、濃度が高いときほど小さいことによるものである。

（ＳＢギャップが小さい→ハーフトーン画像とベタ画像の場合の画像濃度の低下の比較）
また、図１３に示されるように、ＳＢギャップが小さいときにはベタの画像濃度低下がハーフトーンの画像濃度低下よりも顕著になっている。これはベタの現像コントラストがハーフトーンの現像コントラストよりも大きいため、現像コントラストを満たすために要するトナー量と時間が増加し、現像効率が低下していることによるものである。以上がＳＢギャップと画像濃度の関係である。

以上より、ＳＤギャップが大きくて且つＳＢギャップが小さい場合、現像効率が不利な方向に働くので、ベタ画像（高濃度画像）の画像濃度が低下しやすくなる。そのために、現像スリーブ２０の振れによっては高濃度画像で現像スリーブ２０のピッチムラが発生しやすくなる。

一方、ＳＤギャップが小さくて且つＳＢギャップが大きい場合、現像スリーブ２０から感光体ドラム１への電荷の注入が不利な方向に働く。そのために、ハーフトーン画像（低濃度画像）の画像濃度が低下しやすくなり、現像スリーブ２０の振れによっては低濃度画像で現像スリーブ２０のピッチムラが発生しやすくなる。ＳＤギャップとＳＢギャップは公差の範囲内でばらつきを持っているため、各ステーションでＳＤギャップとＳＢギャップは異なる。

その結果、現像効率が不利になるＳＤギャップが大きくて且つＳＢギャップが小さい場合も生じれば、電荷の注入が不利になるＳＤギャップが小さくて且つＳＢギャップが大きい場合も生じる。このため、現像スリーブ２０のピッチムラも各ステーションにおいてベタ画像で発生したり、ハーフトーン画像で発生したり、もしくは発生しなかったりと条件によって異なってくる。

前述したように、ベタ画像で発生する現像スリーブ２０のピッチムラとハーフトーン画像で発生する現像スリーブ２０のピッチムラは発生メカニズムが異なる。そのため、現像スリーブ２０のピッチムラの発生を緩和させるためには、その発生状況に応じて異なる対応が必要になってくる。これらの対応のために、コントローラ５０は、以下のような制御をする。

《現像スリーブピッチムラ検知とＶｐｐの補正》
以下に、本発明の特徴となる現像スリーブピッチムラの検知方法とその検知結果に基づいたＶｐｐの補正制御について説明する。

図４（ｂ）は、コントローラ５０、及び、コントローラ５０が制御する対象を示すブロック図である。図５は、コントローラ５０の制御工程を示すフローチャートである。これらの図４（ｂ）及び図５を参照しつつ、コントローラ５０の制御、特に、振動幅Ｖｐｐの補正に関して以下に説明する。

図４（ｂ）に示されるように、コントローラ５０には、順に、濃度算出装置６１、濃度センサ３１が接続されている。また、コントローラ５０には、順に、現像バイアス電源６３、現像スリーブ２０が接続されている。『印加手段』である現像バイアス電源６３は、現像スリーブ２０に直流電圧及び交流電圧を重畳した現像バイアスを印加する電源である。

図５に示すように、コントローラ５０は、ハーフトーン画像における濃淡差とベタ画像における濃淡差に応じて、現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐの補正を行う。ここでは、振動幅Ｖｐｐの補正は、画像形成装置１００の初期設置時、現像装置４の交換時、感光体ドラム１のユニット交換時、所定の画像形成枚数の到達時に実施されることを想定しているが、上記のタイミングに限ったものではない。以下に、本実施例における振動幅Ｖｐｐの補正手順について、順を追って説明する。

ステップ１（以下、「ステップ」を単に「Ｓ」と記載する。Ｓ１）では、現像スリーブ２０の３周分以上のハーフトーン画像を形成する。なお、ハーフトーン画像を形成する際の現像バイアスは、画像形成装置１００の初期設置時の場合は初期設定値（Ｖｐｐ＝２．０ｋＨｚ、周波数＝１５ｋＨｚ）で、現像装置４の交換時の場合も初期設定値（Ｖｐｐ＝２．０ｋＨｚ、周波数＝１５ｋＨｚ）である。

一方、感光体ドラム１のユニット交換時の場合は交換直前の設定値（Ｖｐｐ＝交換直前の値、周波数＝１５ｋＨｚ）で、所定の画像形成枚数到達時の場合は到達時の設定値（Ｖｐｐ＝到達時の値、周波数＝１５ｋＨｚ）である。

Ｓ２では、Ｓ１で形成したハーフトーン画像を中間転写ベルト１７上に転写し、その画像濃度を濃度センサ３１によって、形成したハーフトーン画像の一端から他端にかけて連続して検出する。Ｓ３では、Ｓ２で検出した画像濃度のうち濃度の高い３点と濃度の低い３点を抽出し、各々の平均画像濃度を算出する。最終的に、算出された高濃度の平均値と低濃度の平均値を用いて、高濃度と低濃度の濃度差を算出する。

Ｓ４では、Ｓ３で算出された濃度差が『第１所定値』（ハーフトーン濃度差）である所定値ａ（本実施例では０．０５）以下であるか否かが判定される。濃度差が所定値ａ以下であった場合は、現像スリーブ２０から感光体ドラム１への電荷注入による濃度ムラは軽微であると判断され、Ｓ５に進む。一方、濃度差が所定値ａよりも大きい場合は、現像スリーブ２０から感光体ドラム１への電荷注入による画像濃度ムラが大きいと判断され、Ｓ１２に進む。

Ｓ４の判定の結果、Ｓ１２に進んだ場合、Ｓ３で算出された濃度差が所定値ｂ（本実施例では０．１）以下であるか否かが判定される。濃度差が所定値ｂよりも大きい場合はＳ１３に進み、濃度差が所定値ｂ以下であった場合はＳ１４に進む。なお、所定値ｂは、所定値ａよりも大きい値である。

Ｓ１３では、Ｓ１２においてハーフトーン画像における画像濃淡差が大きいと判定されている。そこで、現像スリーブ２０から感光体ドラム１への電荷の注入量を減少させるために、現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐを０．１ｋＶ下げて、振動幅Ｖｐｐの補正を終了する。

Ｓ１４では、Ｓ１２においてハーフトーン画像における画像濃淡差が存在しているが、軽微である判定されている。そこで、現像スリーブ２０から感光体ドラム１への電荷の注入量を減少させるために、現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐを０．０５ｋＶ下げて、振動幅Ｖｐｐの補正を終了する。

上記で説明したとおり、本実施例ではＳ１２に進んだ場合、ベタ画像のスリーブピッチムラの検知は実行しない。これは、ハーフトーン画像とベタ画像で発生するスリーブピッチムラの現象メカニズムが異なるからである。詳細な発生メカニズムは上述した通りであり、一般的に使用される現像スリーブ２０の振れの範囲であれば、ハーフトーン画像でスリーブピッチムラが発生していた場合、ベタ画像でのスリーブピッチムラは発生していないか非常に軽微な発生に留まる。

一方、Ｓ４の判定の結果、Ｓ５に進んだ場合、現像効率の低下による濃度ムラを検知するため、現像スリーブ２０の３周分以上のベタ画像を形成する。なお、ベタ画像を形成する際の現像バイアスは、画像形成装置１００の初期設置時の場合は初期設定値（Ｖｐｐ＝２．０ｋＨｚ、周波数＝１５ｋＨｚ）で、現像装置４の交換時の場合も初期設定値（Ｖｐｐ＝２．０ｋＨｚ、周波数＝１５ｋＨｚ）である。

一方、感光体ドラム１のユニット交換時の場合は交換直前の設定値（Ｖｐｐ＝交換直前の値、周波数＝１５ｋＨｚ）で、所定の画像形成枚数到達時の場合は到達時の設定値（Ｖｐｐ＝到達時の値、周波数＝１５ｋＨｚ）である。Ｓ６では、Ｓ５で形成したベタ画像を中間転写ベルト１７上に転写し、その画像濃度を濃度センサ３１によって、形成したベタ画像の一端から他端にかけて連続して検出する。

Ｓ７では、Ｓ６で検出した画像濃度のうち濃度の高い３点と濃度の低い３点を抽出し、各々の平均画像濃度を算出する。最終的に、算出された高濃度の平均値と低濃度の平均値を用いて、高濃度と低濃度の濃度差を算出する。

Ｓ８では、Ｓ７で算出された濃度差が『第２所定値』（ベタ濃度差）である所定値ｃ（本実施例では０．０５）以下であるか否かが判定される。濃度差が所定値ｃ以下であった場合は、現像効率の低下による画像濃度ムラはほとんど発生していないと判断され、振動幅Ｖｐｐの補正を終了する。一方、濃度差が所定値ｃよりも大きい場合は、現像効率の低下による画像濃度ムラが発生していると判断され、Ｓ９に進む。

Ｓ９では、算出された濃度差が所定値ｄ（本実施例では０．１）以下であるか否かが判定される。濃度差が所定値ｄ以下である場合は、現像効率の低下よる画像濃度ムラは軽微であると判断され、Ｓ１０に進み、濃度差が所定値ｄよりも大きい場合は、現像効率の低下による画像濃度ムラが大きいと判断され、Ｓ１１に進む。なお、所定値ｄは、所定値ｃよりも大きく設定される

Ｓ１０では、現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐを０．０５ｋＶ上げて、振動幅Ｖｐｐの補正を終了する。Ｓ１１では、現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐを０．１ｋＶ下げて、振動幅Ｖｐｐの補正を終了する。

このように、コントローラ５０は、現像装置４が現像したハーフトーン画像とベタ画像の少なくとも一方を濃度センサ３１で検知する。そして、コントローラ５０は、その検知結果に基づき、他方の画像を検知するか否かを決定し、ハーフトーン画像とベタ画像の少なくとも一方の検知結果に基づいて、現像バイアスを補正する。上記の現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐの補正フローを各複写機本体の各ステーションごとに実行することで、各ステーションごとに現像バイアスの設定値を最適化することでき、現像スリーブ２０のピッチムラの画像不良を抑制することが可能となる。

なお、本実施例においては、最大濃度と最小濃度の算出時に、３点の平均値を用いているが、これに限ったものではない。また、ハーフトーンの画像濃度差から先に算出しているが、ベタの画像濃度差から先に算出しても良い。また、本実施例においては、画像濃度の検出を中間転写ベルト上で実施したが、感光体ドラム１上で検出を行っても良い。

図６は、実施例２に係る画像形成装置が有するコントローラ５０が制御するときに現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐを決定する手順を示すフローチャートである。実施例２の画像形成装置の構成のうち実施例１の画像形成装置１００と同一の構成、制御及び効果に関しては、同一の符号を用いる等して説明を適宜省略する。

本実施例においては、現像スリーブピッチムラを検知する際に現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐを数点変更させながら、ハーフトーン画像における濃淡差とベタ画像における濃淡差を算出し、その濃淡差と振動幅Ｖｐｐの関係を求める。そして、その関係に応じて、ハーフトーン画像とベタ画像の両方を両立させる現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐの決定を行うこととした。以下に、本実施例における現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐの決定手順についての説明をする。

図６に示すように、振動幅Ｖｐｐの設定値を変更しながらハーフトーン画像における濃淡差とベタ画像における濃淡差を求め、振動幅Ｖｐｐと濃淡差の関係を求める。その関係から異なる現像条件で形成されたハーフトーン画像とベタ画像の両方の画像濃度ムラを成立させることができる現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐを求めることとした。

ここでの現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐの導出は、画像形成装置１００の初期設置時、現像装置４の交換時、感光体ドラム１のユニット交換時、所定の画像形成枚数の到達時に実施されることを想定しているが、上記のタイミングに限ったものではない。以下に、本実施例における現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐの導出手順について、順を追って説明する。

Ｓ２９は、振動幅Ｖｐｐの条件を変更してテスト画像を形成する回数である。本実施例では、振動幅Ｖｐｐが１．８ｋＶ〜２．２ｋＶの範囲で０．１ｋごとに５回条件を変更して、テスト画像の形成を行う。Ｓ３０では、テスト画像を形成するための振動幅Ｖｐｐの設定を行う。本実施例では、１．８ｋＶから順に０．１ｋＶごとに変更していき、２．２ｋＶまで変更させる。Ｓ３１、Ｓ３２では、現像スリーブ２０各々３周分以上のテスト画像を形成する。

なお、テスト画像形成時の現像バイアス波形は、図４（ａ）に示した通りであり、Ｖｐｐに関しては上記の設定で変更させながら、周波数に関しては１５ｋＨｚで固定した状態で行った。この現像バイアス波形は、ハーフトーンのテスト画像形成時（Ｓ３１）とベタのテスト画像形成時（Ｓ３２）で共通である。

Ｓ３３では、Ｓ３１、３２で形成したテスト画像を中間転写ベルト１７上に転写し、その画像濃度を濃度センサ３１によって、形成した各々の画像の一端から他端にかけて連続して検出する。Ｓ３４では、Ｓ３３で検出した各々の画像濃度のうち濃度の高い３点と濃度の低い３点を抽出し、平均画像濃度を算出する。最終的に、算出された高濃度の平均値と低濃度の平均値を用いて、高濃度と低濃度の濃度差を各々ハーフトーンとベタ画像において算出する。

Ｓ３５では、平均濃度差の算出をＮ回のカウントで行う。そして、Ｓ３６では、Ｎ＝０に到達すると、平均濃度差の算出を終了する。こうして、平均濃度差の算出の動作を振動幅Ｖｐｐ１．８ｋＶ〜２．２ｋＶまで実行する。

Ｓ３７では、ハーフトーン画像濃度差と振動幅Ｖｐｐの関係から近似曲線を算出する。同様にベタ画像濃度差と振動幅Ｖｐｐの関係からも近似曲線を算出する。図７に算出した近似曲線の一例を示す。Ｓ３８では、Ｓ３６で求めた各々の近似曲線の交点Ｋを求める。この交点Ｋは、ベタ画像濃度ムラとハーフトーン画像濃度ムラの両方を両立させることができる最適な振動幅Ｖｐｐを示している。Ｓ３９では、Ｓ３８で求めた交点Ｋの振動幅Ｖｐｐを本ステーションにおける画像形成中の現像バイアスに決定する。

上記の手順を各複写機本体の各ステーションで実行することで、各ステーションで現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐの設定値を最適化することでき、現像スリーブ２０のピッチムラの画像不良を抑制することが可能となる。

図７は、画像濃度差及び振動幅Ｖｐｐの関係を示すグラフである。ハーフトーン画像濃度差の場合、及び、ベタ画像濃度差の場合の２つのグラフが示されている。

次に、実施例３に関して説明する。実施例３の画像形成装置の画像形成プロセスのうち実施例１の画像形成装置１００の画像形成プロセスと同一のものに関しては、同一の符号を用いる等して説明を適宜省略する。なお、実施例３における振動幅Ｖｐｐの補正手順は、実施例１で参照した図５のフローチャートの場合と同様である。実施例３の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置と比べると、現像バイアスの条件として、以下の点が異なる。

本実施例においては、ハーフトーン画像における濃淡差とベタ画像における濃淡差に応じて、現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐの補正を行うこととした。そして、この振動幅の補正をする以前に、以下のことをする。すなわち、ハーフトーン画像を出力するときには画像形成スピードを、ベタ画像を出力するときの画像形成スピードよりも遅くする。ベタ画像を出力する場合には画像形成スピードを、ハーフトーン画像を出力するときの画像形成スピードよりも速くする。すなわち、図５を参照すると、Ｓ１のときに画像形成スピードを遅くし、Ｓ５のときに画像形成スピードを速くする。

ハーフトーン画像の出力の場合には、画像形成スピードが遅い程、ＳＤ間の滞留時間が長くなり、現像スリーブ２０の表面のキャリアの影響が強く（電荷の注入量が多くなる）感光体ドラム１の表面の画像部に及んでしまう。そのために、ハーフトーン画像の画像濃度ムラが発生し易くなる。

ベタ画像の出力の場合には、画像形成スピードが速い程、ＳＤ間の滞留時間が短くなり、現像効率が下がる。そのために、ベタ画像の画像濃度ムラが発生し易くなる。

本実施例においては、ハーフトーン画像を出力するときの画像形成スピードを通常に比べて５０％ダウン、ベタ画像を出力するときの画像形成スピードを通常に比べて５０％アップさせることとした。このようにハーフトーン画像出力時とベタ画像出力時の画像形成スピードを同率の割合で変化させることで、画像濃度の変化の仕方も同様の傾向になりやすい。

図１４に、画像形成スピードを５０％変化させたときのハーフトーン画像及びベタ画像の画像濃度差の結果を示す。通常の画像形成スピードよりも５０％遅くすることでハーフトーン画像の画像濃度差は大きくなることがわかる。一方、通常の画像形成スピードよりも５０％速くすることでベタ画像の画像濃度差は大きくなることがわかる。しかし、交点ＫとＶｐｐの関係位置はほぼ変化しないことがわかる。

図８は、実施例４に係る画像形成装置が有するコントローラ５０、及び、コントローラ５０が制御する対象を示すブロック図である。図９は、コントローラ５０の制御工程を示すフローチャートである。実施例４の画像形成装置の画像形成プロセスのうち実施例１の画像形成装置１００の画像形成プロセスと同一のものに関しては、同一の符号を用いる等して説明を適宜省略する。

なお、実施例５における振動幅Ｖｐｐの補正手順の手順は、実施例１で参照した図５のフローチャートの場合と同様である。実施例４の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置と比べると、現像バイアスの条件として、以下の点が異なる。

本実施例においては、ハーフトーン画像における濃淡差とベタ画像における濃淡差を検知し、さらにそれが現像スリーブ２０のピッチムラであるか否かを検知する。そして、現像スリーブ２０のピッチムラであった場合に、先に検知した濃淡差に応じて、現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐの補正を行うこととした。

図８に示されるように、コントローラ５０には、現像バイアス電源６３、現像スリーブ２０が順に接続されている。また、コントローラ５０には、周波数解析をするスリーブピッチ解析装置６４、濃度算出装置６１、画像濃度センサ６２が順に接続されている。

ここで、スリーブピッチ解析装置６４は、現像スリーブ２０の周期に基づく中間転写ベルト１７の表面に現れる画像濃度ムラを解析する装置である。また、別の表現でいうならば、以下のようになる。中間転写ベルト１７の表面には、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像スリーブ２０によって、画像濃度ムラが現れる。

ただ、これらの各々の画像濃度ムラは、それぞれの部材の径の大きさによって異なる周期で中間転写ベルト１７の表面に現れる。スリーブピッチ解析装置６４は、そうした中間転写ベルト１７の表面に現れる全ての画像濃度ムラの中から、現像スリーブ２０のみに基づく画像濃度ムラを抽出するのである。

図９に示されるように、ここでは、ハーフトーン画像における濃淡差とベタ画像における濃淡差を検知し、その濃淡差の周期が現像スリーブピッチであるか否かを検知し、その結果に応じて、現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐの補正を行うこととした。

図９を参照しつつ、以下、説明する。ここでの現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐの補正は、画像形成装置１００の初期設置時、現像装置４の交換時、感光体ドラム１のユニット交換時、所定の画像形成枚数の到達時に実施されることを想定しているが、上記のタイミングに限ったものではない。以下に、本実施例における現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐの補正手順について、順を追って説明する。

Ｓ３９では、現像スリーブ２０の３周分以上のハーフトーン画像を形成する。Ｓ４０では、Ｓ３９で形成したハーフトーン画像を中間転写ベルト１７上に転写し、その画像濃度を濃度センサ３１によって、形成したハーフトーン画像の一端から他端にかけて連続して検出する。Ｓ４１では、Ｓ４０で検出した画像濃度のうち濃度の高い３点と濃度の低い３点を抽出し、各々の平均画像濃度を算出する。最終的に、算出された高濃度の平均値と低濃度の平均値を用いて、高濃度と低濃度の濃度差を算出する。

Ｓ４４では、Ｓ４１で算出された濃度差が『第１所定値』である所定値ａ（本実施例では０．０５）以下であるか否かが判定される。濃度差が所定値ａ以下であった場合は、現像スリーブ２０から感光体ドラム１への電荷注入による濃度ムラは軽微であると判断され、Ｓ４５に進む。一方、濃度差が所定値ａよりも大きい場合は、現像スリーブ２０から感光体ドラム１への電荷注入による濃度ムラが大きいと判断され、Ｓ５３に進む。

Ｓ４４の判定の結果、Ｓ５３に進んだ場合、ステップ４１で算出された濃度差が現像スリーブピッチであるか否かが判定される。Ｓ４１で算出された画像濃度は、高速フーリエ変換処理され、周波数成分とその強度（濃度）に分解される。ピークが現れる周波数が現像スリーブピッチに一致した場合、現像スリーブピッチで濃淡ムラが発生していると判断される。

Ｓ５３で現像スリーブピッチではないと判定された場合、振動幅Ｖｐｐの補正を終了する。Ｓ５３で現像スリーブピッチであると判定された場合、Ｓ４１で算出された濃度差が所定値ｂ（本実施例では０．１）以下であるか否かが判定される（Ｓ５４）。濃度差が所定値ｂよりも大きい場合はＳ５５に進み、濃度差が所定値ｂ以下であった場合はＳ５６に進む。なお、所定値ｂは、所定値ａよりも大きく設定されている。

Ｓ５５では、Ｓ５４においてハーフトーン画像における画像濃淡差が大きいと判定されているので、現像スリーブ２０から感光体ドラム１への電荷の注入量を減少させる。そのために、現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐを０．１ｋＶ下げて、振動幅Ｖｐｐの補正を終了する。

Ｓ５６では、Ｓ５４においてハーフトーン画像における画像濃淡差が存在しているが、軽微である判定されているので、現像スリーブ２０から感光体ドラム１への電荷の注入量を減少させる。そのために、現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐを０．０５ｋＶ下げて、振動幅Ｖｐｐの補正を終了する。

一方、Ｓ４４の判定の結果、Ｓ４５に進んだ場合、現像効率の低下による濃度ムラを検知するため、現像スリーブ２０の３周分以上のベタ画像を形成する。Ｓ４６では、Ｓ４５で形成したベタ画像を中間転写ベルト１７上に転写し、その画像濃度を濃度センサ３１によって、形成したベタ画像の一端から他端にかけて連続して検出する。

Ｓ４７では、Ｓ４６で検出した画像濃度のうち濃度の高い３点と濃度の低い３点を抽出し、各々の平均画像濃度を算出する。最終的に、算出された高濃度の平均値と低濃度の平均値を用いて、高濃度と低濃度の濃度差を算出する。

Ｓ４８では、Ｓ４７で算出された濃度差が『第２所定値』である所定値ｃ（本実施例では０．０５）以下であるか否かが判定される。濃度差が所定値ｃ以下であった場合は、現像効率の低下による画像濃度ムラはほとんど発生していないと判断され、振動幅Ｖｐｐの補正を終了する。一方、濃度差が所定値ｃよりも大きい場合は、Ｓ４９に進む。Ｓ４９で現像スリーブピッチではないと判定された場合、振動幅Ｖｐｐの補正を終了する。

Ｓ４９で現像スリーブピッチであると判定された場合、Ｓ４７で算出された濃度差が所定値ｄ（本実施例では０．１）以下であるか否かが判定される（Ｓ５０）。濃度差が所定値ｄ以下である場合は、現像効率の低下よる画像濃度ムラは軽微であると判断され、Ｓ５１に進み、濃度差が所定値ｄよりも大きい場合は、現像効率の低下による画像濃度ムラが大きいと判断され、Ｓ５２に進む。なお、所定値ｄは、所定値ｃよりも小さく設定される。

Ｓ５１では、現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐを０．０５ｋＶ上げて、振動幅Ｖｐｐの補正を終了する。Ｓ５２では、現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐを０．１ｋＶ下げて、振動幅Ｖｐｐの補正を終了する。

前述してきたように、コントローラ５０は、第１濃度差が第１所定値ａよりも大きいと判断した場合には、以下の制御をする。すなわち、コントローラ５０は、濃度センサ３１が検知した中間転写ベルト１７の表面の画像濃度ムラから現像装置４の周期的な画像濃度ムラ情報を抽出して画像濃度ムラがあると判断したときに、第１濃度差が下がるようにＶｐｐを下げる。

コントローラ５０は、第２濃度差が第２所定値ｃよりも大きいと判断した場合には、以下の制御をする。すなわち、コントローラ５０は、濃度センサ３１が検知した中間転写ベルト１７の表面の画像濃度ムラから現像装置４の周期的な画像濃度ムラ情報を抽出して画像濃度ムラがあると判断したときに、第２濃度差が上がるようにＶｐｐを上げる。

上記の現像バイアスの交流電圧の振動幅Ｖｐｐの補正フローを各複写機本体の各ステーションごとに実行することで、各ステーションごとに現像バイアスの設定値を最適化することでき、現像スリーブ２０のピッチムラの画像不良を抑制することが可能となる。

なお、本実施例においては、最大濃度と最小濃度の算出時に、３点の平均値を用いているが、これに限ったものではない。また、ハーフトーンの画像濃度差から算出しているが、ベタの画像濃度差から検出しても良い。

また、本実施例においては、画像濃度の検出を中間転写ベルト１７上で実施したが、感光体ドラム１上で検出を行っても良い。

なお、前述した濃度センサ３１による濃度ムラの検知にあたって、現像スリーブ２０の３周分の画像を検知したが、少なくとも現像スリーブ２０の1周分の画像を検知する構成で良い。

本実施例では、Ｖｐｐを変更することで現像効率を変更して、画像不良が抑制現像バイアスを最適化する例を説明したが、これに限定されない。現像効率を変更する方法としてＶｐｐの代りに、現像バイアスのデューティー比（現像バイアス１周期中における現像スリーブからドラムへトナーを飛翔させる時間割合）を変更しても良い。また、現像バイアスに電圧を印加しないブランク時間を設けて、その時間を変更しても良い。

１ 感光体ドラム（像担持体）
４ 現像装置（現像手段）
１７ 中間転写ベルト（転写体）
２０ 現像スリーブ（現像剤担持体）
３１ 濃度センサ（検知手段）、
５０ コントローラ
６３ 現像バイアス電源（印加手段）
１００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 像担持体と、
   前記像担持体の表面に形成された静電像を現像する現像手段と、
   前記現像手段に現像バイアスを印加する印加手段と、
   前記現像手段に現像された画像を検知する検知手段と、
   前記印加手段が印加する現像バイアスを制御するコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラは、前記現像手段にて現像したハーフトーン画像とベタ画像の少なくとも一方を前記検知手段にて検知した検知結果に基づき、他方の画像を検知するか否かを決定し、ハーフトーン画像とベタ画像の少なくとも一方の検知結果に基づいて、現像バイアスを補正するように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記コントローラは、現像バイアスの交流成分の振動幅を変更することにより、現像バイアスを変更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. 像担持体と、
   前記像担持体の表面に形成された静電像を現像する現像手段と、
   前記現像手段に現像バイアスを印加する印加手段と、
   前記現像手段に現像された画像を検知する検知手段と、
   前記印加手段が印加する現像バイアスを制御するコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラは、
   異なる現像条件で形成されたハーフトーン画像とベタ画像を前記検知手段にて検知した検知結果に基づいて、現像バイアスを設定することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記コントローラは、
   ハーフトーン濃度差が所定値よりも大きいと判断した場合には、前記検知手段が検知した画像の画像濃度ムラから前記現像手段の周期的な画像濃度ムラ情報を抽出し、画像濃度ムラがあると判断すると、ハーフトーン濃度差が下がるように現像バイアスを下げ、
   ベタ濃度差が所定値よりも大きいと判断した場合には、前記検知手段が検知した画像の画像濃度ムラから前記現像手段の周期的な画像濃度ムラ情報を抽出し、画像濃度ムラがあると判断すると、ベタ濃度差が下がるように現像バイアスを上げることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記コントローラは、ハーフトーン画像を出力するときの画像形成スピードを、ベタ画像を出力するときの画像形成スピードよりも遅くすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記コントローラは、ベタ画像を出力するときの画像形成スピードを、ハーフトーン画像を出力するときの画像形成スピードよりも速くすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。