JP5847760B2 - Image forming apparatus and image forming method - Google Patents
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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。 The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method for forming an image by electrophotography.
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。 In an electrophotographic image forming apparatus such as a printer or a copying machine, a charging process for uniformly charging a photosensitive drum, an exposure process for forming an electrostatic latent image by exposing the charged photosensitive drum, an electrostatic latent The image is developed through a series of processes including a development process for forming a visible image by attaching toner to the image, a transfer process for transferring the visible image to paper, and a fixing process for fusing and fixing the visible image transferred to the paper. Form.
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。 In this type of image forming apparatus, a developing roller for developing the electrostatic latent image is disposed opposite to the image bearing surface of the photosensitive drum on which the electrostatic latent image is formed. A toner as a developer is carried on the surface of the developing roller. When developing the electrostatic latent image, a developing electric field is generated between the developer carrying surface of the developing roller and the image carrying surface of the photosensitive drum, and the toner adheres to the electrostatic latent image by the action of the developing electric field. .
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。 The rotation axis of the photosensitive drum and the rotation axis of the developing roller are arranged in parallel so that the distance between the image carrying surface and the developer carrying surface facing each other does not fluctuate due to the rotation of the photosensitive drum and the rotation of the developing roller. Is done. However, in an actually assembled image forming apparatus, the rotating shaft of the photosensitive drum and the rotating shaft of the developing roller are arranged within a predetermined tolerance. In other words, strictly speaking, in the main scanning direction of the photosensitive drum after assembly, for example, the rotating shaft of the photosensitive drum and the rotating shaft of the developing roller are close to each other on one end side, and the rotating shaft of the photosensitive drum is on the other end side. A state in which the rotating shaft of the developing roller is separated can occur.
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。 When a constant potential difference is applied between the image carrying surface and the developer carrying surface to generate a developing electric field, the strength of the developing electric field is small at a position where the distance between the image carrying surface and the developer carrying surface is large. As a result, the density of the visible image is reduced. Further, at a position where the distance between the image carrying surface and the developer carrying surface is small, the intensity of the developing electric field becomes large and the density of the visible image becomes high. That is, in the main scanning direction, if the distance between the rotating shaft of the photosensitive drum and the rotating shaft of the developing roller differs depending on the position, a difference in the amount of toner adhesion occurs depending on the position in the main scanning direction. Becomes density unevenness in the visible image and deteriorates the image quality. In order to avoid such density unevenness, the above tolerance is managed as an extremely small value.
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。 In order to alleviate the above-described tolerance, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-260260 discloses that when a process cartridge including drum peripheral members such as a photosensitive drum and a developing roller is assembled, the photosensitive drum and the developing in the main scanning direction are developed. A technique for storing a distribution of distances between rollers and performing image formation according to the stored information is disclosed. In this technique, in accordance with stored information, in the portion where the distance between the photosensitive drum and the developing roller is short, the intensity of the light beam applied to the image bearing surface during the exposure is reduced, and the photosensitive drum and The intensity of the light beam can be increased at a position far from the developing roller.
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。 In the technique disclosed in Patent Document 1, the developer carrying surface can be configured to be completely parallel to the rotating shaft of the developing roller, and the distance between the photosensitive drum and the developing roller is not changed at all after assembly. If it is assumed that this is not the case, it can be said that the technology can suppress the occurrence of density unevenness.
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。 However, the developer carrying surface of the actually produced developing roller is not completely parallel to the rotation axis of the developing roller, and warpage of about several tens of μm occurs. Due to such warping, when the developing roller rotates, an axial runout occurs in which the developer carrying surface approaches or separates from the image carrying surface. As a result, the distance between the image bearing surface and the developer bearing surface varies with the rotation of the photosensitive drum and the rotation of the developing roller.
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。 Further, the rotational speed of the photosensitive drum and the rotational speed of the developing roller are not necessarily the same, and the circumferential length of the photosensitive drum and the circumferential length of the developing roller are not necessarily in a constant multiple relationship. That is, the distance between the image carrying surface and the developer carrying surface varies every time the photosensitive drum rotates even at the same position on the image carrying surface. In such an image forming apparatus in which the distance between the image bearing surface and the developer bearing surface sequentially varies, when the technique disclosed in Patent Document 1 is applied, the distance between the image bearing surface and the developer bearing surface is determined. A situation occurs in which the intensity of the light beam is increased despite the small distance, and a situation in which the intensity of the light beam is reduced despite the large distance between the image carrying surface and the developer carrying surface. That is, density unevenness may be further deteriorated by applying the technique disclosed in Patent Document 1.
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。 The present invention has been made in view of such a problem of the prior art, and can suppress density unevenness of a visible image due to a change in the distance between the image carrying surface and the developer carrying surface. An object is to provide an image forming apparatus and an image forming method capable of improving the image quality of the entire image.
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。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. In other words, the image forming apparatus according to the present invention includes an image carrier, an exposure device, a developer carrier, an electric field generation unit, an interval detection unit, an interval prediction unit, and a correction unit. The image carrier includes an image carrying surface on which an electrostatic latent image is formed. The exposure device irradiates the image bearing surface with a light beam to form an electrostatic latent image on the image bearing surface. The developer carrying member is disposed to face the image carrying surface and includes a developer carrying surface that carries a developer that develops the electrostatic latent image formed on the image carrying surface. The electric field generation unit applies a development electric field for developing the electrostatic latent image formed on the image carrying surface to the developer carrying body by superimposing an AC voltage and a DC voltage, whereby the image carrying surface and the developer are applied. It forms between the carrying surfaces. The interval detection unit detects the interval between the image carrying surface and the developer carrying surface based on the magnitude of the AC current that flows as the AC voltage is applied . The interval prediction unit includes a detection result of the interval detection unit during one rotation of the developer carrying surface with the rotation of the developer carrying member, a time required for one rotation of the developer carrying surface, Based on the moving speed, an interval between the image carrying surface and the developer carrying surface when the light beam irradiation position on the image carrying surface moves to a position facing the developer carrying body is predicted. The correction unit corrects the intensity of the light beam irradiated by the exposure unit in accordance with the interval between the image carrying surface and the developer carrying surface predicted by the interval prediction unit .
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。 According to this image forming apparatus, it is possible to appropriately adjust the intensity of a light beam that forms an electrostatic latent image on an image bearing surface even under a situation in which axial deflection occurs when the developing roller rotates. it can. As a result, it is possible to suppress the density unevenness of the visible image due to the variation in the distance between the image carrying surface and the developer carrying surface, and it is possible to improve the image quality of the entire image.
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。
On the other hand, from another viewpoint, the present invention forms an electrostatic latent image on the image bearing surface by irradiating the image bearing surface of the image bearing member with a light beam, and develops the image carrier so as to face the image bearing surface. It is also possible to provide an image forming method for developing the electrostatic latent image formed on the image carrying surface with the developer carried on the developer carrying surface of the agent carrying body. That is, in the image forming method according to the present invention, first, a developing electric field for developing the electrostatic latent image formed on the image carrying surface is applied with the AC voltage and the DC voltage superimposed on the developer carrying member. The distance between the image bearing surface and the developer bearing surface is generated based on the magnitude of the AC current that is generated between the image bearing surface and the developer bearing surface and flows along with the application of the AC voltage . Information indicating the fluctuation state is acquired. Next, information indicating the fluctuation state during one rotation of the developer carrying surface as the developer carrying member rotates, the time required for one rotation of the developer carrying surface, the moving speed of the image carrying surface, Based on the above, the distance between the image carrying surface and the developer carrying surface when the irradiation position of the light beam on the image carrying surface moves to a position facing the developer carrying body is predicted. Then, the intensity of the light beam applied to the image carrying surface is corrected according to the predicted interval between the image carrying surface and the developer carrying surface.
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。 According to the present invention, it is possible to suppress the density unevenness of the visible image due to the variation in the distance between the image carrying surface and the developer carrying surface, and it is possible to improve the image quality of the entire image.
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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In the following, the present invention is embodied as a digital multifunction machine.
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。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of the overall configuration of a digital multifunction peripheral according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the multifunction peripheral 100 includes a
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。
An
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。
In the scanning
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。
The
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。
The
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。
Although not particularly limited, the present embodiment is configured such that the charge amount on the surface of the
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。
FIG. 2 is a hardware configuration diagram of a control system in the multifunction machine. The multifunction peripheral 100 according to the present embodiment includes a CPU (Central Processing Unit) 201, a RAM (Random Access Memory) 202, a ROM (Read Only Memory) 203, an HDD (Hard Disk Drive) 204, an original conveying
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。
An
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。
FIG. 3 is a functional block diagram of a portion related to formation of an electrostatic latent image in the multifunction machine of the present embodiment. As illustrated in FIG. 3, the multifunction peripheral 100 includes an
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。
The
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。
In this example, the electric
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。
For example, when the distance between the image bearing surface of the
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。
As described above, the developer carrying surface of the developing
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。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a more specific configuration of the
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。
The AC voltage supplied from the
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。
In addition, the
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。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the voltage output by the
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。
As shown in FIG. 5, the interval between the image carrying surface and the developer carrying surface varies periodically between a narrow interval and a wide interval. In FIG. 5, a time t0 corresponding to one cycle corresponds to a time required for one rotation of the developer carrying surface with the rotation of the developing
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。
Based on the detection result of the
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。
That is, the
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。
Assuming that the time required for the position on the image bearing surface irradiated with the light beam from the
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。
For example, if the developing
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。
In the present embodiment, the
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。
Further, the
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。
The time t0 required for the developer carrying surface to make one rotation with the rotation of the developing
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。
The
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。
Note that the fluctuation state of the gap between the image carrying surface and the developer carrying surface is, for example, when the
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。
The
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。
On the other hand, when the distance between the image carrying surface of the
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。
For example, in the above-described example, the image carrying surface and developer carrying when the light beam irradiation position on the image carrying surface at the start of exposure moves to a position facing the developing
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。 By performing the above correction and exposing with the intensity of the light beam corresponding to the distance between the image carrying surface and the developer carrying surface, density unevenness on the image carrying surface, particularly in the sub-scanning direction, is generated. Can be suppressed.
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。
Although not particularly limited, in the present embodiment, the image signal corresponding to the image data to be printed generated by the image
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。
Note that the
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。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a light beam intensity correction procedure performed by the multifunction peripheral 100. Note that this procedure is started, for example, when an image formation instruction is input in the multifunction peripheral 100 as a trigger. At this time, the image
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)。
When the procedure starts, the
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)。
Upon receiving the notification, the
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)。 The above processing is performed for all the image signals constituting the image data (No in steps S605 and S601). When the processing is completed for all image signals, the procedure ends (step S605 Yes).
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。
As described above, in this
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。
Further, in the
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。
The above-described embodiments do not limit the technical scope of the present invention, and various modifications and applications other than those already described are possible within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, as a particularly preferable mode, the
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。 Further, in the above-described embodiment, the correction amount of the light beam intensity is set to three states designated in advance (no correction, the light beam intensity is increased by a predetermined amount, and the light beam intensity is decreased by a predetermined amount). However, the correction amount of the light beam intensity may be based on the correspondence between the density unevenness of the visible image at a specific density level and the distance between the image carrying surface and the developer carrying surface. You may employ | adopt the structure which is fluctuate | varied in multiple steps or steplessly according to the space | interval with an agent carrying surface.
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。
Furthermore, in the above-described embodiment, a single-color printing multifunction device has been described. However, the invention is not limited to a single-color device, and may be a multi-color (full-color) multifunction device. In this case, the above-described control may be performed for each color exposure device. In the flowchart shown in FIG. 6, the order of the steps can be changed as appropriate within the range where the equivalent action is achieved. In the above embodiment, the configuration in which the DC voltage and the AC voltage for generating the developing electric field are applied to the developing
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。 In addition, in the above-described embodiment, the present invention is embodied as a digital multifunction peripheral. However, the present invention can be applied not only to a digital multifunction peripheral but also to an arbitrary image forming apparatus such as a printer or a copying machine. .
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。 According to the present invention, it is possible to suppress the density unevenness of the visible image due to the variation in the distance between the image carrying surface and the developer carrying surface, and to improve the image quality as a whole image. It is useful as an image forming method.
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
100 MFP (image forming device)
141 Photosensitive drum (image carrier)
143 Exposing
301
405 detector
Claims (2)
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。 An image bearing member having an image bearing surface on which an electrostatic latent image is formed;
An exposure unit that forms an electrostatic latent image on the image bearing surface by irradiating the image bearing surface with a light beam;
A developer carrying body disposed opposite to the image carrying surface and having a developer carrying surface carrying a developer for developing an electrostatic latent image formed on the image carrying surface;
A developing electric field for developing an electrostatic latent image formed on the image carrying surface is applied to the developer carrying body by superimposing an AC voltage and a DC voltage, whereby the image carrying surface and the developer carrying An electric field generator that is generated between the surface and
An interval detector that detects an interval between the image carrying surface and the developer carrying surface based on the magnitude of the AC current that flows along with the application of the AC voltage ;
The detection result of the interval detection unit during one rotation of the developer carrying surface with the rotation of the developer carrying member, the time required for one rotation of the developer carrying surface, Based on the moving speed, an interval between the image carrying surface and the developer carrying surface when the irradiation position of the light beam on the image carrying surface is moved to a position facing the developer carrying body is determined. An interval predictor for prediction;
A correction unit that corrects the intensity of the light beam emitted by the exposure unit in accordance with the interval between the image carrying surface and the developer carrying surface predicted by the interval prediction unit;
An image forming apparatus comprising:
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。 An electrostatic latent image is formed on the image bearing surface by irradiating the image bearing surface of the image bearing member with a light beam, and on the developer bearing surface of the developer bearing member disposed opposite to the image bearing surface. An image forming method for developing an electrostatic latent image formed on the image carrying surface by a carried developer,
A developing electric field for developing the electrostatic latent image formed on the image bearing surface is applied with the AC voltage and the DC voltage superimposed on the developer bearing member, whereby the image bearing surface and the developer bearing member are applied. Information indicating a variation state of a gap between the image bearing surface and the developer bearing surface based on the magnitude of an AC current generated between the image bearing surface and the AC current applied with the AC voltage. A step to obtain,
Information indicating the fluctuation state during one rotation of the developer carrying surface with the rotation of the developer carrying member, time required for one rotation of the developer carrying surface, and movement of the image carrying surface Based on the speed, an interval between the image carrying surface and the developer carrying surface when the irradiation position of the light beam on the image carrying surface moves to a position facing the developer carrying body is predicted. And steps to
Correcting the intensity of the light beam according to the predicted spacing between the image bearing surface and the developer bearing surface;
An image forming method comprising:
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