JP5121319B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体又は中間転写体に担持させたトナー像を記録材へ電気的に転写する画像形成装置、詳しくは、記録材の不均一な厚み分布に起因する転写ムラや画像不良を軽減する制御に関する。

像担持体又は中間転写体に担持させたトナー像を記録材へ電気的に転写して熱的に定着させる画像形成装置が広く用いられている。そして、画像形成装置では、近年、普通紙、コート紙と言った一様な厚み分布の記録材のみならず、封書、折込み紙、小冊子等、不均一な厚み分布を有する記録材への対応が求められている。

しかし、不均一な厚み分布の記録材で電気的な転写を行うと、一様な厚み分布の場合に比較して転写不良や転写ムラが起こり易くなる。記録材の厚みが大きな領域では、厚み方向の抵抗値が相対的に高くなる等の理由によって、厚みが小さな領域に比較して転写効率が低下するからである。

また、メッシュパターンの複数色のトナー像を重ねてカラー画像を形成する場合、不均一な厚み分布を有する記録材へ画像形成すると、厚みが大きな領域と厚みが小さな領域との間で画像の明度差や色相差が発生する可能性がある。

特許文献１には、記録材搬送体に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部を配置したフルカラー画像形成装置が示される。ここでは、記録材の搬送経路における画像形成部の上流側に、一対の圧接ローラで構成される記録材の厚み測定装置が配置される。そして、測定された記録材の最大厚みに応じて、定着装置の加熱温度が調整される。

特許文献２には、像担持体と転写回転体とを圧接した転写部に記録材を通過させて像担持体から記録材へトナー像を転写する画像形成装置が示される。ここでは、記録材の搬送経路における転写部の上流側に非接触の距離計で構成される記録材の厚み測定センサが配置される。そして、測定した記録材の搬送方向の厚み分布に応じて記録材が転写部を通過する過程で転写部に印加される転写電圧が刻々と調整される。これにより、記録材の搬送方向における厚みが大きな部分には高い転写電圧が印加され、厚みが小さな部分には低い転写電圧が印加される。

特開２００３−１４９８８７号公報 特開平０８−２９２６６２号公報

特許文献２の画像形成装置は、記録材の搬送方向に沿った方向に実測した厚み分布に応じて転写電圧を変化させるので、少なくとも実測位置の直下に位置する帯状の領域については転写不良や転写ムラを防止できる。しかし、厚み分布の実測位置の直下の厚みに応じた均等一律な転写電圧が、転写部を通過する記録材の幅全体に適用されるため、記録材の搬送方向と直交する方向（幅方向）の厚み分布は無視される。このため、記録材の幅方向の一部分で厚みが大きい場合、その部分で局所的に転写効率が低下してしまい、濃度ムラや転写不良を引き起す可能性が高くなる。

本発明は、記録材の搬送方向と交差する方向の厚み分布に応じたトナー載り量の補正を行って、画像の転写ムラや色調ずれを抑制できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、感光体と、前記感光体を一様な電位に帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記感光体上を光ビームを走査させることによって前記感光体上に静電像を形成する光走査装置と、前記光ビームによって走査されることによって前記感光体上に形成される静電像をトナー像として現像する現像手段と、中間転写体と、前記感光体上のトナー像を一次転写部において前記中間転写体に転写する一次転写手段と、前記中間転写体上に転写されたトナー像を二次転写部において記録材に転写する二次転写手段と、前記二次転写部へ搬送される前記記録材の前記二次転写部の長手方向に沿った方向における厚み分布を検出する検出手段と、前記記録材上に転写された前記トナー像の前記二次転写部の長手方向に沿った方向における濃度のばらつきを抑制するために、前記検出手段によって検出された前記厚み分布に基づいて前記光走査装置から出射される前記光ビームによる前記感光体の露光量を制御することによって、前記中間転写体上に転写される前記トナー像の前記二次転写部の長手方向に沿った方向の各位置におけるトナー量を前記検出手段によって検出される前記厚み分布に応じたトナー量に制御する制御手段とを備えている。

本発明の画像形成装置では、転写時の記録材の搬送方向と交差する方向の記録材の厚み分布に応じて書き込み手段が前記交差する方向に対応する方向における書き込み量の分布を調整する。記録材の前記交差する方向の厚み分布に起因する各位置の転写効率差を相殺する方向に各位置のトナー載り量が調整されたトナー像が像担持体に形成される。各位置における転写効率差を前提として、各位置で必要量のトナーが記録材に転写されるようにトナー載り量の分布が補正されたトナー像を像担持体に形成する。各位置の厚みの違いによる転写効率のばらつきを補うだけのトナー載り量を各位置で確保させる。

従って、記録材の搬送方向と交差する方向（幅方向）における記録材の厚み分布の影響を軽減したトナー載り量のトナー像を転写後の記録材上に確保できる。搬送方向と交差する方向に厚みがばらついた記録材でも、転写ムラや色調ずれを減らした画像形成が可能となる。

以下、本発明のいくつかの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、記録材の厚み分布に応じてトナー載り量が調整されたトナー像が記録材に転写される限りにおいて、各実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

本発明は、１つの感光体に形成した複数色のトナー像を中間転写体に重ねて転写する画像形成装置のみならず、像担持体から単色画像を記録材に直接転写する画像形成装置でも実施できる。中間転写体や記録材搬送体に沿って複数の感光体を配置したいわゆるタンデム型の画像形成装置でも実施できる。

また、各実施形態では、トナー像の形成に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を付加して、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

また、特許文献１、２に示される画像形成装置の構成又は制御に関する一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の模式的な説明図、図２は露光装置の制御のフローチャートである。

図１に示すように、第１実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト４を用いた電子写真方式のフルカラーレーザービームプリンタである。画像形成装置１００は、感光ドラム３に形成したトナー像を一次転写部Ｔ１にて中間転写ベルト４に一次転写した後、二次転写部Ｔ２にて中間転写ベルト４から記録材Ｐへ二次転写する。

中間転写ベルト４は、無端状に形成されて、駆動ローラ３６、二次転写内ローラ３７、テンションローラ３９、一次転写ローラ３８に掛け渡して支持される。中間転写ベルト４は、駆動機構２５に接続された駆動ローラ３６に駆動されて図中左回り方向にプロセススピード１３７ｍｍ／ｓｅｃの循環速度で循環する。

感光ドラム３は、中間転写ベルト４の循環速度と等しい表面速度を持たせて図中右回り方向に回転する。感光ドラム３は、直径３０ｍｍのアルミニウム製シリンダの外周面に、有機光導電体層（ＯＰＣ）を塗布して構成される。

感光ドラム３は、軸方向の両端部をフランジによって回転自在に支持され、一方の端部に駆動機構２５から駆動力を伝達して回転駆動される。感光ドラム３の周囲には、一次帯電器２２、露光装置１、ロータリ現像器１０、一次転写ローラ３８、ドラムクリーニング装置２が配置される。

一次帯電器２２は、感光ドラム３に当接させた導電性ローラに、電源Ｄ３から負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を印加して、感光ドラム３の表面を一様な負電位に帯電させる。

露光装置１は、エンジンコントローラ４０に制御されてレーザユニット６から出力されるレーザービームＬＢを、多面体ミラー７で反射して、感光ドラム３の表面を軸方向に走査する。これにより、回転する感光ドラム３の表面には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色の分解画像においてトナーが付着すべき部分の電位を低下させた静電像が形成される。スキャナモータ８は、多面体ミラー７を回転させる。ビーム検知信号発生回路４８は、多面体ミラー７で走査されたレーザービームＬＢを走査振幅の端部で検知して、主走査方向の書き出しタイミング信号を出力する。

図１に示すように、ロータリ現像器１０は、全体を回転させて、イエロー現像器１０ａ、マゼンタ現像器１０ｂ、シアン現像器１０ｃ、ブラック現像器１０ｄをそれぞれ感光ドラム３との対向位置へ移動可能である。イエロー現像器１０ａ、マゼンタ現像器１０ｂ、シアン現像器１０ｃ、ブラック現像器１０ｄは同等に形成されているので、以下では、シアン現像器１０ｃで代表して説明を行う。

シアン現像器１０ｃは、帯電したシアントナーを薄層状態で担持させた現像スリーブＳ４を、感光ドラム３と僅かな隙間を隔てて回転させる。

電源Ｄ４は、トナーの帯電極性と同極性の直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を現像スリーブＳ４に印加して、現像スリーブＳ４側のトナーを感光ドラム３の露光部分に移動させる。これにより、直流電圧から見た露光部分の電荷量を相殺するだけのトナーが静電像に付着して、反転現像されたシアントナー像が形成される。

図１に示すように、イエロー現像器１０ａ、マゼンタ現像器１０ｂ、ブラック現像器１０ｄは、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、ブラックトナーを用いて、同様に各色トナー像を形成する。

一次転写ローラ３８は、中間転写ベルト４を介して感光ドラム３に圧接して、感光ドラム３と中間転写ベルト４との間に一次転写部Ｔ１を形成する。一次転写ローラ３８は、電源Ｄ１から正極性の直流電圧を印加されることにより、感光ドラム３側の負極性のトナー像を引き付けて中間転写ベルト４に移動させる。一次転写部Ｔ１を通過して、感光ドラム３に残った転写残トナーは、ドラムクリーニング装置２によって除去される。

中間転写ベルト４の外周面には、二次転写外ローラ２７とベルトクリーニング装置１５とが配置される。二次転写外ローラ２７は、駆動機構２９によって、ベルトクリーニング装置１５は、駆動機構２６によって、それぞれ中間転写ベルト４に対する当接／離間が可能である。

二次転写外ローラ２７とベルトクリーニング装置１５とを離間させた状態で、中間転写ベルト４には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像が順番に重ねて一次転写される。４色のトナー像が中間転写ベルト４に転写されると、二次転写外ローラ２７は、二次転写内ローラ３７で内側面を支持された中間転写ベルト４に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。

二次転写内ローラ３７は、接地電位に接続され、二次転写外ローラ２７は、電源Ｄ２に接続されている。二次転写部Ｔ２は、トナー像を一次転写された中間転写ベルト４に重ね合わせて記録材Ｐを挟持搬送する。

電源Ｄ２は、正極性の直流電圧を二次転写外ローラ２７に印加して、二次転写部Ｔ２を通過する記録材Ｐへ中間転写ベルト４のトナー像を二次転写させる。

記録材Ｐは、給紙カセット１７又は手差しトレイ１９から給送されて二次転写部Ｔ２を通過する過程で、中間転写ベルト４に担持された負極性の４色のトナー像を静電的に一括二次転写される。二次転写部Ｔ２を通過して、中間転写ベルト４に残った転写残トナーは、中間転写ベルト４に当接させたベルトクリーニング装置１５によって除去される。

ピックアップローラ３０は、記録材Ｐを重ねて収納する給紙カセット１７から最上位の記録材Ｐを引き出して分離ローラ３１に供給する。分離ローラ３１は、重送された記録材Ｐを一枚ずつ分離してレジローラ３２に受け渡す。レジローラ３２は、中間転写ベルト４上のトナー像にタイミングを合わせて、二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送り込む。搬送ガイド３３は、レジローラ３２に至る記録材Ｐの搬送経路に、記録材Ｐを厚み方向に挟む形で対に設けられている。

手差しトレイ１９は、記録材Ｐを手差し給紙する際に用いる。手差しトレイ紙サイズ検知センサ２１は、手差しシートのサイズを検知する。不図示の手差し用紙ガイドをスライドさせて記録材Ｐに合わせた位置に移動させると、手差しトレイ紙サイズ検知センサ２１から記録材Ｐのサイズに応じた電圧信号が出力される。

定着器１６は、記録材Ｐに転写されたトナー像を加熱及び加圧により記録材Ｐの表面に融着させる。二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは、定着器１６に搬送されて、定着部Ｔ３で加熱・加圧を受けて、フルカラー画像を表面に定着され、排出口２０から積載トレイ２３へ排出される。

ホームポジション検知センサ５は、中間転写ベルト４の内側面に貼付されたＨＰマーク１２を検知して、各色画像の静電像を感光ドラム３へ書き込み開始するためのタイミング信号を発生する。環境センサ２８は、感光ドラム３の環境の温度湿度を検知する。

パッチ検出センサ１３は、感光ドラム３に形成されるカラーパッチトナー像の濃度（色材量）を光学的に検出する濃度検出センサである。エンジンコントローラ４０は、画像形成時における濃度再現状況を判断するために、感光ドラム３上に各色毎の濃度検知用のトナー画像（以下、バッチと称する）を試験的に形成する。エンジンコントローラ４０は、パッチ検出センサ１３の出力に基づいてパッチ濃度を自動的に検知して、露光量や現像バイアス等の画像形成条件にフィードバックする。

エンジンコントローラ４０は、各種センサの出力を受け、各種アクチュエータへ出力を行い、操作パネル１０８を通じた設定の取り込みと必要な表示とを実行する。エンジンコントローラ４０は、露光装置１を制御し、装置本体１００Ａの各ユニットを連動させて、必要な画像形成ジョブを実行する。

図１を参照して図２に示すように、エンジンコントローラ４０は、画像データを伴った画像形成ジョブが入力されると、画像形成制御を開始する（Ｓ３１のＹＥＳ）。

付設した原稿読取装置が原稿画像を読み取った場合、又は外部から画像データを受信した場合、画像コントローラ４１は、受け取った画像データを四原色スクリーンパターンへ分版して所定の画像処理を行う。画像処理された画像データは、複数ビットの情報量を持った各色の走査線画像データに変換されてエンジンコントローラ４０へ送出される。

次に、エンジンコントローラ４０は、画像コントローラ４１が画像処理制御をしている間に、装置本体１００Ａの立ち上げ動作を開始する（Ｓ３２）。エンジンコントローラ４０は、定着器１６のヒータに通電開始して予熱状態へ移行させ、操作パネル１０８に設定された印刷サイズ情報、原稿読取装置で検知した原稿サイズ等に基づいて、記録材Ｐの給紙カセット１７を選択する。

次に、エンジンコントローラ４０は、ピックアップローラ３０、分離ローラ３１を作動させて、給紙カセット１７から記録材Ｐを１枚ずつ引き出して（Ｓ３３）、レジローラ３２へ搬送して待機させる（Ｓ３４）。

次に、エンジンコントローラ４０は、定着器１６に付設された温度センサの出力電圧を検出して、定着部Ｔ３が目標温度に達したか否かを判定する（Ｓ３５）。そして、目標温度に達すると（Ｓ３５のＹＥＳ）、エンジンコントローラ４０は、二次転写外ローラ２７、ベルトクリーニング装置１５を離間させて、中間転写ベルト４、感光ドラム３等を起動させて画像形成プレ動作を開始する（Ｓ３６）。そして、ホームポジション検知センサ５が中間転写ベルト４のＨＰマーク１２を検知したタイミングで露光装置１を作動させて画像形成を開始させる（Ｓ３７）。

フルカラー画像の場合、ロータリ現像器１０は、感光ドラム３に形成された静電像をイエロー現像器１０ａ、マゼンタ現像器１０ｂ、シアン現像器１０ｃ、ブラック現像器１０ｄで順次現像する。現像されたトナー像は、形成されるごとに中間転写ベルト４に重ねて一次転写される。エンジンコントローラ４０は、環境センサ２８の出力を検知して環境条件を反映した転写電圧を設定する。

中間転写ベルト４に４色のトナー像が準備されると、エンジンコントローラ４０は、二次転写外ローラ２７およびベルトクリーニング装置１５を中間転写ベルト４に当接させる。そして、エンジンコントローラ４０は、レジローラ３２を起動して記録材Ｐの搬送を再開し、二次転写部Ｔ２に記録材Ｐを給送して、トナー像に重ね合わせて挟持搬送させる（Ｓ３７）。エンジンコントローラ４０は、環境センサ２８の出力を検知して環境条件に応じた転写電流を設定する。電源Ｄ２は設定された転写電流を用いて二次転写外ローラ２７に印加する転写電圧を定電流制御する。

次に、二次転写部Ｔ２で中間転写ベルト４からトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着部Ｔ３が所定温度に制御された定着器１６へ搬送される。定着器１６は、記録材Ｐを加熱及び加圧して挟持搬送することにより、記録材Ｐの表面にトナー像を熱定着させる（Ｓ３８）。

最後に、定着器１６の下流に位置する排出口２０を記録材Ｐの後端が抜けると画像形成動作が終了する（Ｓ３９のＹＥＳ）。

なお、白黒画像の場合、ロータリ現像器１０は、感光ドラム３に形成された静電像をブラック現像器１０ｄにより現像し、形成されたブラックのトナー像だけが中間転写ベルト４へ一次転写される。その後、中間転写ベルト４から記録材Ｐへトナー像を二次転写して定着後排出する過程はフルカラー画像の場合と同様に実行される。

＜露光装置の制御＞
図３は記録材厚さと転写効率との関係を説明する線図、図４は記録材の厚み分布に応じたトナー載り量の割り増し率の説明図である。図５は記録材の厚み分布に応じてトナー載り量を調整する制御の説明図、図６は露光装置のＰＷＭ制御における補正値のルックアップテーブルである。図７は画像コントローラと露光装置との接続を説明するブロック図、図８は露光装置の制御のフローチャートである。図５中、（ａ）は記録材厚さ、（ｂ）は露光量、（ｃ）は静電像、（ｄ）はトナー像である。

記録材Ｐの厚みが大きくなると二次転写部Ｔ２における転写効率は、図３に示すように低下し、中間転写ベルト４上のトナー像のうち、二次転写部Ｔ２を通過して転写残トナーとなる割合が増大する。図３中、ｄは厚み８０μｍの標準的な普通紙に相当している。

このため、中間転写ベルト４のトナー像を二次転写部Ｔ２へ搬送して記録材Ｐへ二次転写させる際に、記録材Ｐの面内の厚み分布がばらついていると、画像に濃度ムラや色調ムラが形成されてしまう。記録材Ｐの部分ごとの厚みが異なる場合、厚みの大きい部分では厚みの小さな部分に比較して転写効率が低下して、記録材Ｐへ転写されるトナー量が減るからである。記録材へ転写されるトナー量がばらつく結果として、定着された画像に記録材の厚み分布に応じた濃度ムラ、色調ムラが形成されるからである。

そこで、第１実施形態では、二次転写部Ｔ２へ給送される記録材Ｐごとに搬送方向と直交する方向の厚み分布を測定して、中間転写ベルト４のトナー像のトナー載り量に反映させている。記録材Ｐの厚みが大きな部分に転写されるトナー像は、露光装置１によって感光ドラム３を割り増し露光することにより、図４に示すように、転写効率の低下を相殺し得るだけ、感光ドラム３上でのトナー載り量を増している。

言い換えれば、中間転写体（４）上のトナー載り量が記録材の厚み分布に応じて補正されているので、記録材Ｐの厚みの大きい部分で転写効率が低下しても、転写効率の低下が相殺されたトナー載り量のトナーが記録材Ｐに二次転写される。

第１実施形態では、形成すべき画像の部分的な濃度に応じてレーザービームをパルス幅（ＰＷＭ）変調することによって、露光装置１は、面積階調のスクリーンパターンドットの静電像を感光ドラム３に形成する。そして、記録材Ｐ厚みの大きな部分に対して、ドットの露光時間を引き伸ばし、トナーの転写厚さが減ってもドットのトナー面積で必要な見かけ濃度を確保する。

図５の（ａ）に示すように、主走査方向で記録材の厚さが変化している場合、図５の（ｂ）に示すように、走査線に沿ったドットごとの濃度階調に応じてパルス幅を変調されたレーザービームが走査される。記録材の厚い部分のドットでは、薄い部分よりもパルス幅が長くなる。

図５の（ｃ）に示すように、それぞれのドット領域で、感光ドラム３の帯電電位ＶＤが画素の濃度階調に応じた面積だけ露光部電位ＶＬに低下する。そして、記録材の厚い部分のドットでは、パルス長さが長くなっているため、薄い部分よりもドット中の露光部電位ＶＬに低下した面積が大きくなる。

図５の（ｃ）に示すように、感光ドラム３の帯電電位ＶＤと露光部電位ＶＬとの中間に設定した直流電圧ＶＢを用いて静電像が現像される。これにより、直流電圧ＶＢから見た露光部電位ＶＬの電荷量を相殺するだけのトナーが静電像（露光部分）に付着して、図５の（ｄ）に示すように、反転現像されて中間転写ベルト４に一次転写されたトナー像が形成される。

第１実施形態では、中間転写ベルト４から記録材へ二次転写を行うと、記録材の厚い部分では、転写効率が低下して記録材へ転写するトナーが減り、ドット中のトナーが付着した部分の濃度は低下する。しかし、ドット中のトナーが付着する面積が割り増しされているため、ドット１個のトナー載り量は、記録材の薄い部分と同程度に確保される。言い換えれば、中間転写ベルト４に残留する転写残トナーに相当するだけ、各ドット内のトナー付着面積が割り増しされている。

図１に示すように、エンジンコントローラ４０は、媒体厚検出センサ３４の出力に基づいて記録材Ｐの厚み分布を識別し、画像コントローラ４１が展開した走査線画像データを厚み分布に応じて調整する。エンジンコントローラ４０は、記録材の各位置の厚みに応じて図６に示すようにドットごとの露光時間を調整した走査線画像データを用いて露光装置１を制御する。

媒体厚検出センサ３４は、記録材Ｐが安定挙動状態となる搬送ガイド３３の下流位置に配置されて、記録材Ｐの主走査方向における１ライン相当の厚み分布を随時検出している。媒体厚検出センサ３４は、記録材Ｐ上の主走査１ライン上を反射焦点として配列させた多数の発光素子と受光素子とで構成され、主走査１ライン上の各位置での厚みに応じて各位置の受光素子の出力が変化する。媒体厚検出センサ３４のアナログ出力は、エンジンコントローラ４０に送信される。エンジンコントローラ４０は、主走査１ライン上の各位置の受光素子の検出レベルを比較して記録材Ｐの主走査方向の厚み分布を識別する。

手差しトレイ１９から給紙される記録材Ｐをレジローラ３２に案内する搬送経路にも同様な媒体厚検出センサ３４が配置され、エンジンコントローラ４０によって記録材Ｐの厚み分布が識別される。

図７に示すように、画像コントローラ４１は、原稿読取装置、ネットワーク接続されたパーソナルコンピュータ等との間でデータ授受を行い、送信されてきた画像データを受信して保持する。

画像コントローラ４１は、入力された画像データからイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各分解色の濃度画像データを形成し、γ補正等を施して走査線画像データに展開する。

エンジンコントローラ４０は、画像コントローラ４１で形成された走査線画像データを用いて露光装置１を作動させる。ＣＰＵ４４は、ＲＯＭ４３に格納されているプログラムに従って、ＡＤ処理部４６、ＰＷＭ処理部４５、および露光装置１を制御する。

ＲＯＭ４３は、露光装置１を制御するためのプログラムおよび制御データが格納された記憶素子である。

ＡＤ処理部４６は、媒体厚検出センサ３４から送信されるアナログ出力にＡＤ変換処理を施してデジタル信号へ変換処理してＣＰＵ４４に入力する。

ＣＰＵ４４は、媒体厚検出センサ３４の出力に基づいて記録材Ｐごとの面内の厚み分布を識別する。ＣＰＵ４４は、ＲＯＭ４３に予め格納されている図６に示すルックアップテーブル（記録材厚さ−走査線画像データ補正値）を参照して、画像コントローラ４１から送出された走査線画像データを補正する。

記録材厚さ−走査線画像データ補正値テーブルは、図３に示す環境条件と転写電圧及び転写電流との関係に基づいて設定された転写電圧／転写電流ごとに、図４に示す記録材厚さと転写効率との関係を規定してある。また、この規定量は６００ｄｐｉの画像データ１画素が画像コントローラ４１から８ビット単位で設定されるのに対して、エンジンコントローラ４０による補正後の６００ｄｐｉの画像データ１画素は９ビットで設定する構成となっている。よって、例えば画像コントローラ４１からの画像データが０ｘＦＦであり、且つ記録材厚さが４の場合、図６での１１６%相当は０ｘ１２８に設定されることを示している。

ＣＰＵ４４は、環境センサ（２８：図１）の出力に基づいて、上述したように転写電圧／転写電流を設定している。ＣＰＵ４４は、ビーム検知信号発生回路４８が発生する走査同期信号のタイミングで、走査線ごとの走査線画像データの補正を行い、補正された走査線画像データをＰＷＭ処理部４５へ送出する。

ＰＷＭ処理部４５は、複数本の走査線の補正された走査線画像データを一時蓄積して、補正された走査線画像データをパルス幅変調してレーザー駆動信号に変換する。ＰＷＭ処理部４５は、ＣＰＵ４４が識別した記録材Ｐの厚み分布に応じて補正された走査線画像データに基づいて、走査線に沿ったドットごとの露光量を定め、露光量をパルス幅階調に変換してＰＷＭ信号を生成する。

レーザー駆動信号は、ビーム検知信号発生回路４８が発生する走査同期信号のタイミングでレーザドライバ４２へ送出されて、レーザユニット６を駆動する。レーザドライバ４２は、記録材Ｐの厚み分布が反映されたＰＷＭ信号を用いてレーザユニット６を発光駆動する。

図７を参照して図８に示すように、エンジンコントローラ４０は、媒体厚検出センサ３４を記録材が通過する過程（Ｓ３３：図２）で、媒体厚検出センサ３４の主走査方向の厚み分布を走査線１０本分ごとに繰り返し取り込む（Ｓ１１）。主走査方向は、記録材の搬送方向と交差（直交）する方向である。

次に、記録材が媒体厚検出センサ３４を通過し終わると、エンジンコントローラ４０は、上述したように、取り込んだ多数の厚み分布に基づいて、記録材の面内の厚み分布を演算する（Ｓ１２）。

次に、エンジンコントローラ４０は、最大厚さが規定値を越えて（Ｓ１３のＹＥＳ）、最大厚さ／最小厚さ比が規定値を越えている（Ｓ１４のＹＥＳ）場合、上述したように、走査線ごとの走査線画像データの補正を行う（Ｓ１５）。

しかし、最大厚さが規定値以下の場合（Ｓ１３のＮＯ）および最大厚さ／最小厚さ比が規定値以下の場合（Ｓ１４のＮＯ）には、記録材Ｐの面内における転写効率差を正確に補足できないので走査線ごとの走査線画像データの補正を行わない。最大厚さの規定値は、実質的に転写効率の低下が認められない３ｄ＝２４０μｍである（図６参照）。最大厚さ／最小厚さ比の規定値は、媒体厚検出センサ３４の測定誤差と統計誤差を考慮して１０％とした。

エンジンコントローラ４０は、露光装置１へＰＷＭ信号を供給して記録材の厚み分布を反映した静電像を感光ドラム（３：図１）に書き込む（Ｓ３６：図２）。ＰＷＭ信号は、記録材Ｐの厚み分布に応じた補正処理後の走査線画像データに基づいて、走査線に沿った各画素の露光デューティーが最適化されている。レーザドライバ４２は受け取ったＰＷＭ信号信号に基づいてレーザユニット６を発光制御して感光ドラム（３：図１）を走査露光する（Ｓ１６）。

＜発明との対応＞
第１実施形態は、以下の第１工程〜第４工程を有する画像形成方法の一例である。

第１工程では、画像を形成しようとする記録材の厚み分布に対応させて、画像を像担持体へ書き込む露光画像における露光量の分布が結果的に調整される。

第２工程では、像担持体に露光画像が書き込まれて画像の静電像が形成される。

第３工程では、静電像に帯電したトナーを付着させることにより、記録材の厚み分布に応じてトナー載り量分布が調整されたトナー像が像担持体に形成される。

第４工程では、トナー載り量分布が調整されたトナー像を記録材に接触させて電気的に転写する。

像担持体の一例である感光ドラム３は静電像を書き込まれてトナー像を担持する。

帯電手段の一例である一次帯電器２２は、像担持体の表面を帯電させる。

書き込み手段の一例である露光装置１は、帯電させた像担持体の表面に画像の静電像を書き込む。

現像手段の一例であるシアン現像器１０ｃは、帯電したトナーを静電像に供給してトナー像に現像させる。

画像形成装置の一例である画像形成装置１００は、記録材の搬送方向に沿ってトナー像が順次、電気的に記録材へ転写される。

識別手段の一例であるエンジンコントローラ４０は、媒体厚検出センサ３４の出力に基づいて、記録材の搬送方向と交差する方向における記録材の厚み分布を識別する。

制御手段の一例であるエンジンコントローラ４０は、識別した記録材の厚み分布に基づいて書き込み手段を制御して、厚み分布に応じて交差する方向のトナー載り量分布が調整されたトナー像を像担持体に形成させる。

書き込み手段の一例である露光装置１は、交差する方向に対応する走査線に沿った画像の濃度に応じて変調されたレーザービームを像担持体の表面に走査する。

制御手段の一例であるエンジンコントローラ４０は、走査線に沿って記録材の厚みが増していると、トナー像の濃度を高める方向にレーザービームの変調量を調整する。

制御手段の一例であるエンジンコントローラ４０は、厚み分布が予め定めた範囲内であれば、厚み分布とは無関係に、スクリーンパターンのドット濃度に応じた変調量を設定する。

画像形成装置１００は、トナーを像担持体の表面にトナー像を形成するために現像手段に印加される電圧と、電源である電源Ｄ２が転写部である二次転写部Ｔ２に印加する電圧との少なくとも一方が、記録材の厚み分布とは無関係に設定される。言い換えれば、これらを厚み分布と無関係に設定しても、結果的に厚み分布にあまり影響されないトナー載り量分布を確保できる。

中間転写体の一例である中間転写ベルト４は、一次転写部にて像担持体の表面から一次転写されたトナー像を担持する。そして、担持されたトナー像は、搬送される記録材に中間転写体が接する二次転写部にて、順次、電気的に記録材へ転写される。

第１実施形態では、主走査方向に記録材の厚み分布を検出し、像担持体に形成する静電像にその検知結果をフィードバックする。レーザユニット６（露光装置１）の出力が記録材Ｐの主走査線に沿った厚み分布に応じて補正されることにより、記録材Ｐの厚み変動に応じて部分的に感光ドラム３上のトナー載り量が調整される。感光ドラム３は、ロータリ現像器１０によって現像された感光ドラム３のトナー像を中間転写ベルト４に一次転写させる。

このような制御によって、記録材の厚さ変動に伴う転写結果の変動を相殺するので、記録材の厚さ変動に関係なく一様な転写結果を得られ、高品位な画像を記録材に出力できる。

なお、第１実施形態では、四原色スクリーンパターンを展開した走査線画像データの段階で露光画像を記録材の厚み分布に応じて補正した。しかし、走査線画像データを形成する以前の四原色スクリーンパターンの分版データを補正して、各色スクリーンを形成する原色ドットの密度を割り増して記録材の厚み分布に起因する転写効率低下を相殺してもよい。

また、第１実施形態では、ＰＷＭ変調への応用を説明した。しかし、走査線画像データに応じて露光出力を変化させるいわゆるＰＡＭ制御においても、ビーム強度を図６に示すように記録材の厚み分布に応じて割り増して、同様に実施できる。

また、第１実施形態では、各色ドットの重なりを避けたスクリーンパターンでフルカラー画像を形成した。しかし、画素ごとに各色の露光量を設定して複数色のトナー像が相互に重なり合う場合でも、記録材の厚み分布に応じてトナー載り量を調整して、記録材上の最終的な転写結果を揃えることが可能である。ただし、この場合、中間転写ベルトに接する最下層のトナー像について転写効率の低下分の割り増しを行うことが望ましい。下層のトナー像のほうが中間転写ベルトへ多く残るからである。

また、第１実施形態では、媒体厚検出センサ３４を設けて、これから画像形成しようとする記録材ごとに厚み分布を実測した。しかし、厚み分布の実測は、所定枚数ごと、あるいはジョブの先頭の記録材でのみ実施してもよい。

また、露光条件を調整するための記録材の厚み分布は、実測する実施形態には限定されない。ジョブデータに付随する記録材データに、厚み分布データを含めて送信し、受信した厚み分布データに基づいて露光条件を調整してもよい。操作パネル１０８を操作して厚み分布を手動設定し、設定内容に基づいて露光条件を調整してもよい。

＜第２実施形態＞
図９は記録材の厚み分布に応じたトナー載り量の制御の説明図、図１０は記録材の厚みに応じたレーザ光量の補正量のルックアップテーブルである。図１１は画像コントローラと露光装置との接続を説明するブロック図、図１２は露光装置の制御のフローチャートである。図９中、（ａ）は記録材厚さ、（ｂ）は露光量、（ｃ）は静電像、（ｄ）はトナー像である。

第２実施形態は、ＰＷＭ信号のパルス高さによってドットの露光量を調整する以外は、第１実施形態と同様であるので、図１〜図８を併せて参照して説明する。また、図１１中、図７と共通する構成には共通の符号を付して重複する説明を省略する。

図１に示すように、第２実施形態でも、画像形成装置１００の露光装置１を制御して記録材の厚み分布に応じて感光ドラム３上のトナー載り量を調整する。しかし、図９の（ｂ）に示すように、ＰＷＭ信号のパルス幅を変化させることなくパルス高さを変化させることにより、記録材Ｐの走査線に沿った厚み分布に応じて、走査線に沿ったドットごとの露光量を調整している。

図９の（ａ）に示すように、主走査方向で記録材の厚さが変化している場合、図９の（ｂ）に示すように、走査線に沿った画素ごとの濃度階調に応じてパルス幅を変調されたレーザービームが走査される。そして、記録材が厚い部分の画素では、ＰＷＭ信号のパルス高さを高くして、薄い部分よりも強度の高いレーザーでパルス幅変調された画素濃度を書き込む。

図９の（ｃ）に示すように、それぞれの画素領域で、感光ドラム３の帯電電位ＶＤが画素の濃度階調に応じた面積だけ露光部電位ＶＬに低下する。そして、記録材の厚い部分の画素では、パルス高さ高くなっているため、薄い部分の画素中の露光部電位ＶＬ１よりも一段低いＶＬ２まで電位が低下して、いわゆる深い静電像が形成される。

図９の（ｃ）に示すように、感光ドラム３の帯電電位ＶＤと露光部電位ＶＬ１との中間に設定した直流電圧ＶＢを用いて静電像が現像される。これにより、直流電圧ＶＢから見た露光部電位ＶＬ１、ＶＬ２の電荷量を相殺するだけのトナーが静電像（露光部分）に付着して、図９の（ｄ）に示すように、反転現像されて中間転写ベルト４に一次転写されたトナー像が形成される。

第２実施形態では、中間転写ベルト４から記録材へ二次転写を行うと、記録材の厚い部分では、転写効率が低下して記録材へ転写するトナーが減り、画素中のトナーが付着した部分の濃度は低下する。しかし、画素中のトナーが付着する高さが割り増しされているため、画素のトナー載り量は、記録材の薄い部分と同程度に確保される。言い換えれば、中間転写ベルト４に残留する転写残トナーに相当するだけ、各画素内のトナー付着高さが割り増しされている。

図１０に示すように、記録材の厚み分布に応じて露光画像の各位置の露光強度が設定される。厚さ８０μｍの記録材に対する露光強度を１００段階の５０として、トナー像が転写される記録材の各部の厚さに応じてレーザービームの出力光量が割り増しされる。

図１１に示すように、画像コントローラ４１は、入力された画像データからイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各分解色の濃度画像データを形成し、γ補正等を施して走査線画像データに展開する。

エンジンコントローラ４０は、画像コントローラ４１で形成された走査線画像データを用いて露光装置１を作動させる。ＣＰＵ４４は、ビーム検知信号発生回路４８が発生する走査同期信号のタイミングで、走査線ごとの走査線画像データをＰＷＭ処理部４５へ送出する。

ＡＤ処理部４６は、媒体厚検出センサ３４から送信されるアナログ出力にＡＤ変換処理を施してデジタル信号へ変換処理してＣＰＵ４４に入力する。ＣＰＵ４４は、媒体厚検出センサ３４の出力に基づいて記録材Ｐごとの面内の厚み分布を識別する。

ＣＰＵ４４は、ＲＯＭ４３に予め格納されている図１０の記録材厚さ−レーザ光量補正値テーブルを参照して、画像コントローラ４１から送出された走査線画像データに対応させたレーザ光量補正データを形成する。ＣＰＵ４４は、ビーム検知信号発生回路４８が発生する走査同期信号のタイミングで、走査線ごとの走査線画像データをＰＷＭ処理部４５へ送出する一方、走査線ごとのレーザ光量補正データをＤＡ処理部７１へ送出する。

ＰＷＭ処理部４５は、複数本の走査線の走査線画像データを一時蓄積して、走査線画像データをパルス幅変調してレーザ駆動信号に変換する。

ＤＡ処理部７１は、レーザ光量補正データをアナログ電圧に変換して、レーザドライバ４２へ入力する。

レーザドライバ４２は、レーザ駆動信号電圧信号にアナログ電圧を重畳した電圧信号をレーザユニット６へ出力して、ＰＷＭ変調されたレーザ光の強度を走査線の各位置で厚み分布に応じて変化させる。 図１、図１１を参照して図１２に示すように、エンジンコントローラ４０は、媒体厚検出センサ３４を記録材が通過する過程で、媒体厚検出センサ３４の主走査方向の厚み分布を取り込む（Ｓ２１）。

次に、エンジンコントローラ４０は、上述したように、取り込んだ厚み分布に基づいて記録材の厚み分布を演算する（Ｓ２２）。

次に、エンジンコントローラ４０は、最大厚さが規定値を越えて（Ｓ２３のＹＥＳ）、最大厚さ／最小厚さ比が規定値を越えている（Ｓ２４のＹＥＳ）場合、上述したように、レーザ出力を補正する（Ｓ２５）。

しかし、最大厚さが規定値以下の場合（Ｓ２３のＮＯ）および最大厚さ／最小厚さ比が規定値以下の場合（Ｓ２４のＮＯ）には、記録材Ｐの面内における転写効率差が小さいので、走査線ごとの走査線画像データの補正を行わない。

エンジンコントローラ４０は、露光装置１へＰＷＭ信号及びレーザ出力補正信号を供給して記録材の厚み分布を反映した静電像を感光ドラム３に書き込む。

レーザドライバ４２は、受け取ったＰＷＭ信号及びレーザ出力補正信号に基づいてレーザユニット６を発光制御して感光ドラム（３：図１）を走査露光する（Ｓ２６）。

第２実施形態では、記録材における主走査方向の厚み分布の検知情報を基にして記録材の厚み分布を識別する。識別した記録材の厚み分布に応じて白黒画像又はカラー画像の露光条件が主走査線に沿った各位置で調整される。画像濃度に応じてＰＷＭ変調されるレーザービームの発光強度を記録材の厚みに応じて変化させる。これにより、記録材の厚み分布に起因する転写効率の変動を相殺して、形成すべき画像の濃度を実現できるトナー載り量を記録材上に実現する。

これにより、記録材の厚み変動による転写部における画像不良の発生を防止できる。例えば、白黒画像においては記録材の平均厚みより厚い部分では全黒画像における転写不良を抑止し、多色画像においては記録媒体の平均厚みより厚い部分では定着部におけるグロスむらといった画像不良を抑止できる。そして、最終的に画像形成装置より排出される記録材上の画像をユーザーへ高品位に提供できる。

ところで、封筒や薬袋等の記録媒体では袋状であるため端部が折り返し接着され部分的に厚みが増し、それに伴い同箇所のインピーダンスが部分的に高くなってしまう。そのため、封筒や薬袋では、記録材の端部にて白黒画像を印字した際は、全黒画像部の転写不良を起こし易く、多色画像を印字した際には端部以外の部分とに差異が生じて画像品位が低下する可能性がある。

また、封筒、薬袋に限らず冊子状の厚みに変動をもつ記録材は、必ずしも副走査方向に垂直に媒体厚変動を持つように搬送されることは考えづらい。

しかし、このような場合でも、厚み分布による転写効率差を前提として厚い部分にトナー載り量を割り増す制御を行うことで、目的とする画像を再現性高く高品質に出力できる。副走査方向に段階的な厚さ変動を持つ冊子状の記録材のみならず、主走査方向（幅方向）に厚さ変動を持つ封書状の記録材に対しても画像濃度、色調、明度のムラやばらつきが少ない画像を安定して再現性高く出力できる。

第１実施形態の画像形成装置の構成の模式的な説明図である。 露光装置の制御のフローチャートである。 記録材厚さと転写効率との関係を説明する線図である。 記録材の厚み分布に応じたトナー載り量の割り増し率の説明図である。 記録材の厚み分布に応じてトナー載り量を調整する制御の説明図である。 露光装置のＰＷＭ制御における補正値のルックアップテーブルである。 画像コントローラと露光装置との接続を説明するブロック図である。 露光装置の制御のフローチャートである。 記録材の厚み分布に応じたトナー載り量の制御の説明図である。 記録材の厚みに応じたレーザ光量の補正量のルックアップテーブルである。 画像コントローラと露光装置との接続を説明するブロック図である。 露光装置の制御のフローチャートである。

符号の説明

１ 書き込み手段（露光装置）
３ 像担持体（感光ドラム）
４ 中間転写体（中間転写ベルト）
６ レーザユニット
１０ｃ 現像手段（シアン現像器１０ｃ）
１７ 給紙カセット
１９ 手差しトレイ
２２ 帯電手段（一次帯電器）
３４ 識別手段（媒体厚検出センサ）
４０、４４ 識別手段、制御手段（エンジンコントローラ、ＣＰＵ）
４１ 画像コントローラ
４２ レーザドライバ
４５ ＰＷＭ処理部
７１ ＤＡ処理部
１００ 画像形成装置
Ｄ２ 電源
Ｔ１ 一次転写部
Ｔ２ 二次転写部

Claims (9)

1. 感光体と、
   前記感光体を一様な電位に帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段によって帯電された前記感光体上を光ビームを走査させることによって前記感光体上に静電像を形成する光走査装置と、
   前記光ビームによって走査されることによって前記感光体上に形成される静電像をトナー像として現像する現像手段と、
   中間転写体と、
   前記感光体上のトナー像を一次転写部において前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
   前記中間転写体上に転写されたトナー像を二次転写部において記録材に転写する二次転写手段と、
   前記二次転写部へ搬送される前記記録材の前記二次転写部の長手方向に沿った方向における厚み分布を検出する検出手段と、
   前記記録材上に転写された前記トナー像の前記二次転写部の長手方向に沿った方向における濃度のばらつきを抑制するために、前記検出手段によって検出された前記厚み分布に基づいて前記光走査装置から出射される前記光ビームによる前記感光体の露光量を制御することによって、前記中間転写体上に転写される前記トナー像の前記二次転写部の長手方向に沿った方向の各位置におけるトナー量を前記検出手段によって検出される前記厚み分布に応じたトナー量に制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 感光体と、
   前記感光体を一様な電位に帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段によって帯電された前記感光体上を光ビームを走査させることによって前記感光体上に静電像を形成する光走査装置と、
   前記光ビームによって走査されることによって前記感光体上に形成される静電像をトナー像として現像する現像手段と、
   前記感光体上のトナー像を転写部において記録材に転写する転写手段と、
   前記転写部へ搬送される前記記録材の前記転写部の長手方向に沿った方向における厚み分布を検出する検出手段と、
   前記記録材上に転写された前記トナー像の前記転写部に沿った方向における濃度のばらつきを抑制するために、前記検出手段によって検出された前記厚み分布に基づいて前記光走査装置から出射される前記光ビームによる前記感光体の露光量を制御することによって、前記感光体上に形成される前記トナー像の前記転写部に沿った方向の各位置におけるトナー量を前記検出手段によって検出される前記厚み分布に応じたトナー量に制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記現像手段は、トナーを担持するトナー担持体を備え、
   前記トナー担持体から前記感光体へトナーを電気的に移動させるために前記現像手段が前記トナー担持体に印加する電圧と、前記中間転写体上のトナー像を前記記録材へ電気的に転写するために前記二次転写部で前記記録材に印加される電圧との少なくとも一方は、前記検出手段によって検出される前記厚み分布とは無関係に設定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記現像手段は、トナーを担持するトナー担持体を備え、
   前記トナー担持体から前記感光体へトナーを電気的に移動させるために前記現像手段が前記トナー担持体に印加する電圧と、前記感光体上のトナー像を前記記録材へ電気的に転写するために前記転写部で前記記録材に印加される電圧との少なくとも一方は、前記検出手段によって検出される前記厚み分布とは無関係に設定されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、記録材の第１の部分に対応する前記感光体上の部分に前記トナー像を形成するための前記感光体の露光量が、前記第１の部分よりも記録材の厚みが薄い第２の部分に対応する前記感光体上の部分に前記トナー像を形成するための前記感光体の露光量よりも大きくなるように前記光走査手段から出射される前記光ビームの光量を制御することによって、前記第１の部分に対応する感光体上の部分に形成されるトナー像のトナー量が前記第２の部分に対応する感光体上の部分に形成されるトナー像のトナー量よりも多くなるように前記トナー量を制御することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、駆動信号に基づいて前記光走査装置から前記光ビームを出射させ、前記光ビームが前記感光体を走査する方向における前記光ビームの露光位置と前記検出手段の検出結果とに基づいて前記駆動信号のパルス幅を変調することによって前記露光量を制御することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記光ビームが前記感光体を走査する方向における前記光ビームの露光位置と前記検出手段の検出結果とに基づいて前記光ビームの強度を制御することによって前記露光量を制御することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、記録材の厚みが増すほど画像の濃度を高める方向に前記光ビームによる前記露光量を制御することを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、前記厚み分布が予め定めた範囲内であれば、前記厚み分布とは無関係に前記光ビームが前記感光体を走査する方向における前記トナー像の濃度分布のみに応じて前記光ビームによる前記感光体の露光量を制御することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。

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