JP6353260B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の複写機やプリンタにおいては、一般に帯電手段によって感光体の表面を一様帯電し、この一様帯電された感光体の表面にレーザー光あるいはＬＥＤ光等の露光手段により感光体の表面に静電潜像を書き込む。静電潜像を形成した後に現像手段により現像して感光体表面に画像を形成する。

一方、装置を小型で簡略化した構成にするために、記録媒体の搬送方向に直行する方向（走査方向）に配列した複数の記録電極を用い、潜像形成と同時に現像を行う画像形成装置が開示されている。例えば、特許文献１に代表されるように、針状電極を用いたマルチスタイラスプリンタでは多数の針状電極を配置した像形成電極と、円筒状の対向電極を所定の空隙を保ち対向配置し、この空隙に記録体を像形成電極に接して介在させる。この状態で像形成電極に画像信号に対応する電圧を印加し、空隙放電を発生させることでトナー像を形成する。

特公平３−８５４４号公報

しかしながら、上述したような記録電極を用いて潜像形成と同時に現像を行う方式において、従来と同様な画像形成方法により印刷を行った場合、元の画像データに対して像担持体の幅方向の画像境界部が歪んだ画像が出力されてしまうという課題がある。

また、一般的な文字画像の多い文書を出力した場合には、文字の内側輪郭が潰れて線が太くなったり、階段状に構成される文字の斜め線が崩れることで、元のフォントデザインと異なる画像が出力されたりする。例えば、出力される画像がアルファベットであれば、線と線が交差する部分の輪郭が崩れたり、縦や横の線に比べて斜め線が太くなったりするなど、フォント作成者の意図と異なった形状で出力されてしまう。

このように、記録電極を用いて潜像形成と同時に現像を行う方式において、従来の画像形成方法を踏襲して画像出力を行うと、文字画像などユーザーが視認しやすい画像において所望の画像が得られないという課題があった。

そこで、本発明は、記録電極を用いて潜像形成と同時に現像を行う方式において、歪み画像の発生を抑制可能な画像形成方法を提供する。

上記課題を解決するために本願発明は以下の構成を備える。すなわち、トナーを担持するトナー担持体と、前記トナーによりトナー像が形成されると共に、当該トナー像を搬送する像担持体と、前記像担持体を挟んで前記トナー担持体に対向する位置に設けられ、前記像担持体の搬送方向に直交する幅方向に画素に対応して複数の電極が配置された電極部と、画像のデータに基づいて前記複数の電極それぞれに電圧を印加することで、前記トナー担持体と前記像担持体との間のトナーの移動を制御し、前記像担持体にトナー像を形成させる制御部とを有する画像形成装置であって、前記画像の境界部に位置する画素に対し前記像担持体の搬送方向の長さを変更することで補正する補正手段と、前記画像が所定種類の画像であるか否かを判定する判定手段とを備え、前記補正手段は、前記画像が所定種類の画像であると判定された場合に、当該画像に対し補正を行う。

本発明によれば、記録電極を用いて潜像形成と同時に現像を行う方式において、歪み画像の発生を抑制することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 本実施形態に係る面状電極を説明するための図。 本実施形態に係る電極部の構成例を示す図。 面状電極を配置した画像形成部を説明するための図。 トナーに働く力を説明するための図。 像形成電極に印加する電圧のタイミングチャート。 トナー担持ローラと像担持体との間のトナーの状態を説明するための図。 トナー担持ローラと像担持体との間のトナー状態と電界を説明するための図。 画像データの歪みを説明するための図。 接触領域とトナー移動領域のトナー状態を示す図。 接触領域とトナー移動領域のトナー状態を示す図。 接触領域とトナー移動領域のトナー状態を示す図。 本実施形態に係る画像形成方法のフローチャート。 歪み補正処理のフローチャート。 ２ドット×２ドット単位マトリクスの組み合わせを示す図。 変換対象パターンの変換前後のパターンを示す図。 変換対象パターンの変換前後のパターンを示す図。 本願発明による処理結果を説明するための図。 本願発明による処理結果を説明するための図。

以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する構成は一例であり、これに限定するものではない。

［装置構成］
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。なお、図１においては、本願発明の特徴的部分のみを示しており、画像形成装置が備えるその他の部分については、省略している。図１において、画像形成装置１は、トナー担持ローラ２、像担持体３、像形成電極部４、転写ローラ５を備える。トナー担持ローラ２は、トナーＴを外周面（表面）に担持して搬送するトナー担持体である。像担持体３は、表面にトナーＴからなるトナー像が形成される。像形成電極部４は、電圧を印加されることで、像担持体３に画像情報に基づいたトナー像を形成する。転写ローラ５は、像担持体３上に形成されたトナー像を紙等の記録媒体である記録材Ｐに転写する。

トナー担持ローラ２は、図１において矢印Ａ方向に回転駆動し、外周面にトナーＴを担持し画像形成部（像担持体３との近接部）に搬送すると共に像形成電極部４に対する対向電極として機能する。導電性支持体２１としてφ６の金属性芯金と、その周囲に弾性層２２として導電性シリコーンゴム層が形成されている。さらにその表面に厚さ１０μｍのウレタン樹脂層がコーティングされている。外径φ１１．５のローラである。

トナーＴは、トナー容器（不図示）から供給され、ブレード２３により所定の電荷量に帯電されると共に、トナー担持ローラ２の外周面に所定の厚さに規制される。ブレード２３は、金属薄板のバネ弾性を利用して接触される。本実施形態において、厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ板とリン青銅板を用いた場合を例に挙げて説明する。トナーＴは、平均粒径６μｍ、固有抵抗１０^１６Ω・ｃｍ程度の負の帯電極性を有する非磁性１成分トナーである。なお、トナー担持ローラ２の上のトナーの帯電極性を正規の帯電極性とする。本実施形態では、負極性が正規の帯電極性とする。

トナー担持ローラ２の導電性支持体２１には電源２４が接続され、トナー担持ローラ２の電位を保持するため電圧印加もしくは接地する構成としている。像担持体３は、トナー担持ローラ２上のトナーが転移されることで形成されるトナー像を担持する、所定の抵抗範囲に調整された導電性を有するエンドレスベルトである。像担持体３は、矢印Ｂ方向に所定のプロセススピードでトナーを搬送し、回転移動する。以後、矢印Ｂ方向（搬送方向）を「像担持体移動方向」と呼ぶ。また、像担持体移動方向と直交する方向（紙面垂直方向）は、「像担持体幅方向」と呼ぶ。本実施形態における像担持体３は、厚さが５０μｍ、抵抗値が１０^８．５Ω・ｃｍの単層のポリイミドフィルムである。

像形成電極部４は、像担持体３の幅方向に複数設けられ、面状電極１０５を等間隔で支持部材１３０に固定支持している。面状電極１０５は、所定の圧力で像担持体３を挟むように、トナー担持ローラ２に対向して接触配置されている。また、面状電極１０５は、像形成電極電圧制御部１１０に接続される。像形成電極電圧制御部１１０は、画像情報に基づいて面状電極に印加する電圧の値を変更する制御を行う。面状電極の詳細については後述する。

本実施形態における画像形成は、トナー担持ローラ２上のトナーＴを面状電極１０５に印加する電圧による電界により、トナー担持ローラ２と像担持体３との間で移動させることにより行う。像担持体３上のトナー像は、転写ローラ５によって紙等の記録材Ｐに転写される。所定のタイミングで記録材Ｐは、像担持体３と転写ローラ５との間の転写部に搬送される。記録材Ｐが転写部にある際に、転写バイアス制御手段５１により転写ローラ５に転写バイアスが印加され、像担持体３上のトナー像が記録材Ｐ上の所定の位置に転写される。

［面状電極］
図２は、面状電極１０５の一部分を示す概略構成図である。図２（ａ）は、像担持体３の接触面側から見た概略構成を示し、図２（ｂ）は、像担持体３の幅方向から見た断面概略構成を示す。

図２（ａ）に示すように、面状電極１０５は、絶縁性の電極基材１０２と、電極基材１０２上に形成され像担持体３と接触する複数の電極部１０１と、電極部１０１に接続された電極駆動部１０３で構成される。電極部１０１は、像担持体３の幅方向に複数の電極が分割して形成される。像担持体移動方向における各々の電極部の長さはＷであり、像担持体移動方向に対し直線状に形成されている。

図２（ｂ）に示すように、電極部１０１の各電極は、像担持体幅方向において、電極基材１０２上に電極幅Ｌ、電極間隔Ｓで画像形成領域全域に形成されている。本実施形態に用いた面状電極１０５は、フレキシブルプリント基板である。電極基材１０２は厚さ２５μｍのポリイミド樹脂であり、電極部１０１の各電極は厚さ１０μｍの銅電極で形成されている。本実施形態において、電極幅Ｌは４０μｍ、電極間隔Ｓは４０μｍとする。また、電極部１０１は、電極駆動部１０３を介して像形成電極電圧制御部１１０に接続される。画像情報に基づいた電圧を所定のタイミングで電極部１０１の各電極に印加され制御される。

図３は、本実施形態に係る電極部１０１周辺の構成例を示す。Ｉ／Ｆ１２０は、画像形成対象の画像情報を入力するためのインタフェースである。データ受信部１２１は、画像情報を受け取る。電極駆動部１０３は、転送された画像情報を変換するシフトレジスタ１０６、シフトレジスタ１０６の出力状態を保持するラッチ１０７、ラッチ出力のデータに応じて電極電源１１１から電極部１０１の各電極に印加される出力を切り替えるゲート１０８を備える。

電極電源１１１は、ゲート１０８を介して電極部１０１の各電極（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、・・・）に接続され、画像形成電圧Ｖｐと非画像形成電圧Ｖ０を供給する。制御部１１２は、データ受信部１２１、シフトレジスタ１０６、ラッチ１０７、ゲート１０８を制御し、Ｉ／Ｆ１２０から入力された画像情報に応じて電極部１０１の各電極に印加する電圧を制御する。

［画像形成部の詳細］
図４は、面状電極１０５を配置した画像形成部を拡大した概略構成図である。なお、トナー接触領域Ｉｃにおける面状電極１０５は略平面であるため、ここでは平面で表している。また、図１と同様、矢印Ａはトナー担持ローラ２の移動方向を示し、矢印Ｂは像担持体３の移動方向を示す。図４において、Ｉｃはトナー接触領域であり、トナー担持ローラ２上のトナーＴと像担持体３とが接触する領域である。ｉｕは、トナー接触領域Ｉｃにおける像担持体３の移動方向Ｂの上流位置であり、ｉｄはトナー接触領域の下流位置である。

ｉｅ０は、電極接触下流位置であり、像担持体３と接触する電極部１０１の像担持体移動方向における最下流位置である。Ｉｍｄは、トナー担持ローラ２と像担持体３との間のトナーの移動が行われるトナー移動領域（トナーが移動可能な領域）である。トナー接触領域の下流位置ｉｄがＩｍｄの最上流位置となる。また、電極接触下流位置ｉｅ０は、トナー接触領域Ｉｃよりも像担持体移動方向の下流に配置している。

本実施形態における動作は、電極部１０１に電圧を印加することにより、像担持体３とトナー担持ローラ２との間の電界により、トナーをトナー担持ローラ２と像担持体３との間で移動させることにより行う。トナーの移動はトナー移動領域Ｉｍｄで行われる。面状電極１０５の配置位置における像担持体３とトナー担持ローラ２との間隔をトナー担持体間隔Ｉｇとすると、トナー担持体間隔Ｉｇの距離が狭いほどトナーに働く電界を強くすることができる。本実施形態においては、トナー接触領域Ｉｃを有する構成を用いることにより、トナー接触領域Ｉｃから徐々にトナー担持体間隔Ｉｇを広げる構成を実現し、電極接触下流位置ｉｅ０において、電極部１０１とトナー担持ローラ２とを狭い間隔で構成する。以上の構成により、電極部１０１とトナー担持ローラ２との間の電界を強くすることができ、低い画像形成電圧でトナーを移動させることが可能となる。

本実施形態においては、トナー移動領域Ｉｍｄにおいて、トナー担持ローラ２と像担持体３との間の空隙で放電が発生しないような画像形成電圧と非画像形成電圧に設定する。本実施形態の構成において、面状電極に印加する電圧を高くしていくと、パッシェンの法則に従い、面状電極１０５のトナー担持体間隔Ｉｇにおいて放電現象が発生する。トナー担持ローラ２上のトナーは所定の電荷量で負極性に帯電しているが、トナー担持体間隔Ｉｇで放電現象が発生すると、放電により極性反転した正極性のトナーが発生してしまう。極性が反転した正極性のトナーは、面状電極１０５の電界によりトナーの移動を制御することができず、良好な画像形成を行うことができない。

従って、本実施形態では、トナー担持ローラ２と像担持体３との間の電位差を放電開始電圧以下となるように、面状電極１０５に印加する電圧を制御することにより画像形成を行う。言い換えると、放電開始電圧以下の印加電圧であっても、トナーに作用する電界を十分に働かせる必要がある。その為には、電極接触下流位置ｉｅ０におけるトナー担持体間隔Ｉｇを狭く設定することが重要であり、その手段として、トナー接触領域Ｉｃから徐々にトナー担持体間隔Ｉｇを広げる構成を実現することで達成している。

［画像形成プロセスの詳細］
（像担持体移動方向の画像形成プロセス）
像担持体移動方向の画像形成プロセスについて図５を用いて説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、トナー移動領域Ｉｍｄ内のトナーに働く力を示す。図５（ｃ）、（ｄ）は、トナー移動領域Ｉｍｄより下流側におけるトナーに働く力を示す。トナーＴとトナー担持ローラ２との間の非静電的付着力を担持ローラ間付着力Ｆａｄとする。トナーＴと像担持体３との間の非静電的付着力を像担持体間付着力Ｆａｉとする。電極部１０１とトナー担持ローラ２との間の電界によりトナーＴに働く静電気力をＦｅとする。

（トナー移動領域Ｉｍｄ内のトナー）
図５（ａ）は、電極部１０１に画像形成電圧Ｖｐを印加したときのモデル図である。図５（ｂ）は、電極部１０１に非画像形成電圧Ｖ０を印加したときのモデル図である。トナーは、それまでの電極部１０１に印加する電圧の状態により、トナー担持ローラ２に担持したトナーと、像担持体３に担持したトナーの両方の状態がある。

図５（ａ）のように電極部１０１に画像形成電圧Ｖｐを印加した場合、像担持体３とトナー担持ローラ２との間の電界により、トナーには像担持体３の方向に静電気力が働く。以下の式（１）の条件を満たす電界を働かせることで、トナーはトナー担持ローラ２から像担持体３上に移動する。
Ｆｅ ＞ Ｆａｄ ・・・式（１）

図５（ｂ）のように電極部１０１に非画像形成電圧Ｖ０を印加した場合、トナーにはトナー担持ローラ２のローラ方向に静電気力が働く。以下の式（２）の条件を満たす電界を働かせることでトナーは像担持体３からトナー担持ローラ２に移動し、像担持体３上にトナー像は形成されない。
Ｆｅ ＞ Ｆａｉ ・・・式（２）

（トナー移動領域Ｉｍｄより像担持体移動方向下流におけるトナー）
図５（ｃ）は、トナー移動領域Ｉｍｄより像担持体移動方向の下流において、電極部１０１に画像形成電圧Ｖｐを印加したときのモデル図である。図５（ｄ）は、電極部１０１に非画像形成電圧Ｖ０を印加したときのモデル図である。いずれの場合も電極部１０１とトナー担持ローラ２との間の間隔が広がるため電界による静電気力は弱く、式（３）の関係になり、トナーを移動させることはできない。
Ｆｅ ＜ Ｆａｄ
Ｆｅ ＜ Ｆａｉ ・・・式（３）

よって、トナー移動領域Ｉｍｄより像担持体移動方向の下流におけるトナーは、電極接触下流位置ｉｅ０のトナーの担持状態を維持する。

以上のように、トナー移動領域Ｉｍｄにおけるトナーの移動は、トナーが電極接触下流位置ｉｅ０に位置したときの電圧により最終的に決定し、トナー像の形成か非画像部の形成が選択されることになる。詳細を以下にて説明する。

例えば、図６に面状電極１０５に印加する電圧のタイミングチャートの一例を示す。図６において、縦軸は印加する電圧を示し、横軸は時間を示す。面状電極１０５に非画像形成電圧Ｖ０を印加した状態から、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Ｔ（ｓ）において画像形成電圧Ｖｐを印加し、その後に非画像形成電圧Ｖ０を印加した例である。図７（ａ）〜（ｅ）は、トナー担持ローラ２と像担持体３との間のトナーの状態を表した概略図である。

図６に示す時刻ｔ１において、それまで電極部１０１に非画像形成電圧Ｖ０が印加されている状態から画像形成電圧Ｖｐの印加へと切り替わる。電極部１０１とトナー担持ローラ２との間の電界方向が変わるので、トナーに働く静電気力がトナー担持ローラ２への方向から、像担持体３の方向へと切り替わる。その結果、図７（ａ）のトナー状態が（ｂ）の状態へと移動する。時刻ｔ１までに電極接触下流位置ｉｅ０を通過したトナーは、電界の影響を受けないので、トナー担持ローラ２上に担持される。電極接触下流位置ｉｅ０のトナーＴ１を先頭にそれより上流側のトナーが像担持体３上に移動する。

図６に示す時刻ｔ２において、時間Ｔ（ｓ）の画像形成電圧Ｖｐが印加された状態から非画像形成電圧Ｖ０への印加へ切り替わる。トナーに働く静電気力が像担持体３への方向から、トナー担持ローラ２への方向へと切り替わる。その結果、図７（ｃ）のトナー状態が（ｄ）の状態へと移動する。時間Ｔ（ｓ）の電極接触下流位置ｉｅ０を通過したトナーは、電界の影響を受けないので、像担持体３上に保持されたまま、下流方向に移動する。電極接触下流位置ｉｅ０のトナーＴ２を先頭にそれより上流側のトナーがトナー担持ローラ２上に移動する。

図６に示す時刻ｔ３においては、ｔ２以降、電極部１０１に非画像形成電圧Ｖ０が印加されたままであるため、トナー移動領域Ｉｍｄでのトナーの移動は行われず、トナー担持ローラ２上に保持されたまま電極接触下流位置ｉｅ０を通過する。時刻ｔ１からｔ２までに像担持体３上に形成されたトナー画像は、保持された状態を保ち、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間の分だけ下流方向に移動する（図７（ｅ））。ここで、像担持体３は矢印Ｂ方向にプロセス速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）で移動するために、像担持体３上にＸ＝Ｖ×Ｔ（ｍｍ）の幅の画像を形成することができる。

（像担持体幅方向の画像形成プロセス）
次に像担持体幅方向の画像形成プロセスを説明する。図８（ａ）は、面状電極１０５のトナー移動領域Ｉｍｄにおけるトナー担持ローラ２と像担持体３との間のトナーの状態を拡大した概略図である。ここでは、像担持体３の幅方向を部分的に表している。電極部１０１ｂ、１０１ｄに画像形成電圧Ｖｐを、電極部１０１ａ、１０１ｃ、１０１ｅには非画像形成電圧Ｖ０を印加した時のトナー状態である。図８（ｂ）は、図８（ａ）と同じ電圧を印加した際の、トナー担持ローラ２と像担持体３との間のトナー担持ローラ２の表面の電界を表した概略図である。

図８において、面状電極１０５の電極部１０１ａ〜１０１ｅは、像担持体幅方向において画像形成装置１の解像度に応じた幅と間隔で複数配置され、像担持体３に対し接触配置している。トナーＴ（Ｔａ〜Ｔｅ）は、負極性に帯電している。電極部１０１ａ〜１０１ｅのそれぞれの電界に対応するトナーをＴａ〜Ｔｅとして示す。図８（ｂ）では、矢印の向き及び長さにより、電界の向き及び強さを表す。

次に、画像形成装置１の解像度に応じた１画素分の画像幅（ドット幅）を形成する際の、電極部１０１に印加する電圧について説明する。図８（ａ）では、電極１０１ｂ、１０１ｄに対応するトナーＴｂおよびＴｄで形成される画像が１画素分のドットとなり、電極１０１ａ、１０１ｃ、１０１ｅに対応する部分が１画素分のスペースとなる。トナー担持ローラ２は電源２４により０［Ｖ］に保持される。電極部１０１において、画像情報に応じて画像形成領域に対応する電極には画像形成電圧Ｖｐである＋５０［Ｖ］を印加し、非画像領域に対応する電極には非画像形成電圧Ｖ０である−５０［Ｖ］が印加される。画像形成電圧Ｖｐは、トナー担持ローラ２の電位に対して電極部１０１がトナーの帯電極性と逆極性側になる電圧である。非画像形成電圧Ｖ０は、トナー担持ローラ２の電位に対してトナーの帯電極性と同極性側になる電圧である。

図８（ｂ）に示すように、画像形成電圧Ｖｐを印加した電極部１０１ｂ、１０１ｄの位置にあるトナーは、トナー担持ローラ２への方向の電界により、像担持体３への方向の静電気力を受ける。

非画像形成電圧Ｖ０を印加した電極部１０１ａ、１０１ｃ、および１０１ｅの位置にあるトナーは、像担持体３への方向の電界により、トナー担持ローラ２への方向の静電気力を受ける。このような電界から受ける静電気力の影響により、図８（ａ）のようにトナーの移動が行われる。また、画像形成電圧Ｖｐを印加した電極部１０１ｂと非画像形成電圧Ｖ０を印加した電極部１０１ａとの間に位置するトナーは、各々の電極によって形成される電界に応じ、トナー担持ローラ２に担持した状態と像担持体３に担持した状態が選択される。その他の各電極も同様である。以上のように、像担持体３の幅方向の画像形成が行われる。

本実施形態では、トナー担持ローラ２の電位を０Ｖとし、像形成電極にトナーと逆極性の電圧と同極性の電圧を印加することによりトナー像形成を行ったが、これに限られるものではない。トナー担持ローラ２に電圧を印加する構成の場合は、トナー担持ローラ２の電位に対して、正極性側の電位と負極性側の電位とを面状電極１０５に選択的に印加することで像形成することができる。

［歪み画像現象の説明］
以下、本願発明が扱う「歪み画像」の現象について説明する。像担持体３上に１ドット幅の画像を形成する場合を例に、図９〜図１２を用いて説明する。

図１０の上部は、トナー担持ローラ２と像担持体３で形成される接触領域Ｉｃと、その下流に位置するトナー移動領域Ｉｍｄをトナー担持ローラ２側から見た構成を示している。図１０の上部に示すｉｕ、ｉｄ、ｉＬ、ｉｅ０はそれぞれ、図４で説明した、トナー接触領域の上流位置、トナー接触領域の下流位置、トナー移動限界位置、像担持体３への電極接触下流位置に対応する。

ここで示すトナー移動限界位置ｉＬは、電極部１０１が像担体移動方向において十分長い構成において、画像形成バイアスＶｐを印加したときにトナーがトナー担持ローラ２から像担持体３に移動できる限界の位置である。また、面状電極１０５の電極部１０１における電極１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、像担持体幅方向に画像形成装置１の解像度に応じた幅と間隔で複数配置されており、ここでは図示した３つの電極以外は省略している。図１０は、中央の電極１０１ｂのみに画像形成電圧Ｖｐを印加した瞬間の像担持体３上のトナー像を示しており、網掛け領域（Ｘ）がトナー担持ローラ２から像担持体３へ移動したトナーである。

併せて、図１０の下部には、像担持体幅方向における像担持体３上の電位分布を示す。電位分布は、画像形成電圧Ｖｐを印加した中央の電極１０１ｂ上で最大となり、隣り合う非画像形成電圧Ｖ０を印加した電極１０１ａ、１０１ｃ上で最小となる曲線を描く。像担持体３上の電位分布が上記のような曲線になるのは、像担持体幅方向における複数の電極の間隔に対して像担持体３の抵抗値、および厚みを適正に選択しているためである。すなわち、電極の間隔に対して抵抗値が高すぎる（もしくは厚みが厚すぎる）場合には、画像形成電圧Ｖｐを印加した電極上の電位が低下し、１ドット幅の細線を形成できない。逆に、抵抗値が低すぎる（もしくは厚みが薄すぎる）場合には、電極上におけるトナー飛翔距離が長くなり画像の鮮明さが損なわれる。

ところが、トナー担持ローラ２は曲率を持つため、トナー担持ローラ２と像担持体３との間の物理的な距離は下流にいくほど広がる。したがって、電界の大きさとしては、トナー接触領域の下流位置ｉｄから下流に進むほど小さくなる。よって、像担持体３上の電界は、トナー接触領域Ｉｃの下流位置ｉｄでは１画素分のドット幅があるものの、下流の移動限界位置ｉＬでは、トナー担持ローラ２と像担持体３との間の距離が広がるため下流側ほどドット幅が狭まる。なお、ここでいう１画素分のドット幅とは、隣り合う電極の中点（図１０の破線（Ｅ１））同士を結んだ距離を意味する。

像担持体移動方向におけるトナー移動限界位置ｉＬに関して言えば、中央の電極１０１ｂ上では、図４で説明したトナー移動領域Ｉｍｄの下流端となる。一方、電極間スペースの中点における移動限界位置ｉＬ’は下流側の電界が小さいためにｉＬより上流側となり、トナー移動領域がＩｍｄ’へと狭まれることになる。

ここまで、中央の電極のみに画像形成電圧Ｖｐを印加した瞬間について説明した。そのまま、画像形成電圧Ｖｐを印加し続けると、その後のトナー移動はＩｍｄ’の領域で行われるので、像担持体３上に形成される１ドット幅が細くなることはない（図１１）。

さらに、中央の電極に画像形成電圧Ｖｐを印加した状態から、非画像形成電圧Ｖ０へ切り替えた瞬間には、電界の向きが逆になり、図１０の網掛け領域（Ｘ）にある像担持体３上のトナーのみがトナー担持ローラ２へ戻ることになる（図１２）。その結果、図９（ｃ）で示したような画像境界部が像担持体３の移動方向の上流側に歪んだ画像が形成されることになる。つまり、電極の部分の方がその周辺部に比べて電界の変化の即時性が高いが、周辺部については電界の変化が遅れてしまう。その結果、画像形成（トナーの移動）においても、電極の部分とその周辺部に差異が生じてしまう。なお、図１０〜図１２では像担持体３上に１ドット幅の画像を形成する場合を例に説明したが、１ドット以上の幅でも同様に、電圧の印加状態の切り替え（電界の変化）に伴って画像境界部が歪んだ画像となる。その結果、図９（ａ）に示すような、グラフィック画像等に使用される３ドット幅の市松模様の画像情報の場合、図９（ｂ）のように歪んだ画像が出力されてしまう。このような画像を、以後「歪み画像」と呼ぶ。また、ここでいう画像境界部とは、像担持体３の移動方向において隣接する、画像を形成する第１の画素と画像を形成しない第２の画素とを少なくとも含む領域であるということもできる。

［本実施形態の画像形成方法］
次に、本実施形態の特徴となる画像形成方法の詳細について説明する。前述したように、歪み画像は画像境界部が像担持体移動方向の上流側に歪む現象であるため、本実施形態では対象となる画像をビットマップ化したデータに対して、画像境界部を像担持体移動方向の下流側へシフトさせる補正を加えることを特徴とする。以後、この処理を「歪み補正処理」と呼ぶ。なお、本実施形態では、歪み画像を補正する対象を文字とした場合を例に説明するが、図形等のグラフィック画像に適用してもよい。つまり、歪み画像を補正する対象となる画像の所定種類は、文字に限定するものではない。また、画像の種類については、例えば、画像データに含まれる属性情報などから特定できる。

（処理フロー）
本実施形態では、イメージ、グラフィック、文字などが混在するＰＤＬデータから文字コード情報のみを抽出し、さらに文字コード情報内の文字属性から所定の文字サイズ（８ポイント〜１４ポイント）のみを抽出して歪み画像を補正する処理を行う。図１３は、本実施形態に係る画像形成方法のフローチャートである。以下の処理は、例えば、画像形成装置１に備えられたＣＰＵ（不図示）が記憶部に記憶されたプログラムを読み出し、実行することにより実現される。

Ｓ１０１にて、画像形成装置１は、画像情報としてのイメージ、グラフィック、文字などを含んだＰＤＬ（Ｐａｇｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）データ（ＰＣＬ、ＰＯＳＴＳＣＲＩＰＴ等）を読み込む。

Ｓ１０２にて、画像形成装置１は、ＰＤＬデータを解析し、ＰＤＬデータに文字コードを含んでいるか否かを判定する。文字コードを含んでいる場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、Ｓ１０３へ進む。一方、文字コードを含んでいない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、画像形成装置１は、歪み補正処理を行わず、Ｓ１０４へ進む。Ｓ１０４にて、画像形成装置１は、ビットマップ化を行い、Ｓ１１０へ進む。

Ｓ１０３にて、画像形成装置１は、文字コードの属性情報を解析し、文字コード情報の文字サイズが８ポイント〜１４ポイントであるか否かを判定する。文字サイズが８ポイント〜１４ポイントである場合（Ｓ１０３にてＹＥＳ）、Ｓ１０５にて、画像形成装置１はビットマップ化を行う。更に、Ｓ１１２にて、画像形成装置１は、後述する歪み補正処理を実行する。一方、文字サイズが上記サイズ以外である場合（Ｓ１０３にてＮＯ）、画像形成装置１は、歪み補正処理を行わず、Ｓ１０４へ進む。以上の過程により、歪み補正を行う文字の抽出がなされる。

Ｓ１１２の歪み補正処理の後、Ｓ１１０にて、画像形成装置１は、ＰＤＬデータの最終行まで処理を行ったか否かを判定する。続きのＰＤＬデータがあれば（Ｓ１１０にてＮＯ）、Ｓ１０２へ戻り、画像形成装置１は、再び処理対象の抽出を行う。一方、ＰＤＬデータの最終行に到達した場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、Ｓ１１１にて、画像形成装置１は、最終的にビットマップデータを像形成電極電圧制御部１１０に送信し、画像の出力を行う。

ここでは、１ページ分の画像データの例を説明したが、複数ページのデータ処理を行う場合も、すべてのページに対して図１３の処理を行うことで複数ページのデータに対して対応可能である。

（歪み補正処理の方法）
次に、図１３のＳ１１２における歪み補正処理の詳細について、図１４を用いて説明する。図１３のＳ１０３において、ＰＤＬデータに補正対象である文字が含まれる場合、画像形成装置１は、ビットマップデータの画像境界部に対して補正を加える。具体的には、ビットマップデータの対象となる文字領域内を、領域の先頭から順に２ドット×２ドット単位マトリクスで解析を行い、所定の画素パターン（以後、変換対象パターンと呼ぶ）に一致した場合のみ画像データの変換を行う。

Ｓ１０６にて、画像形成装置１は、２ドット×２ドット単位マトリクスが変換対象パターンに該当するか否かを判定する。変換対象パターンに該当する場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、Ｓ１０７にて、画像形成装置１は、画像データの変換を行い、Ｓ１０８へ進む。該当しない場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、画像形成装置１は、画像データの変換を行わずに、Ｓ１０８へ進む。Ｓ１０８にて、画像形成装置１は、参照する２ドット×２ドット単位マトリクスを像担持体３の幅方向に１画素分移動する。Ｓ１０９にて、画像形成装置１は、文字領域内の全てに対して解析、変換処理が終了したか否かを判定する。解析が終了していない場合（Ｓ１０９にてＮＯ）、Ｓ１０６へ戻り、文字領域内を像担持体幅方向に順次走査して解析し、文字領域内のすべての変換対象パターンの抽出、および変換を行う。なお、文字領域内の解析する順番は、必ずしも像担持体幅方向である必要はなく、文字領域内の像担持体移動方向に行っても良い。文字領域内の全てに対して解析、変換処理が終了した場合（Ｓ１０９にてＹＥＳ）、図１３のＳ１１０へ進む。

次に、図１４のＳ１０７における２ドット×２ドット単位マトリクスの変換対象パターンについて説明する。図１５は、全部で１６通りある２ドット×２ドット単位マトリクスの組み合わせを模式的に並べたものであり、黒ベタ部が画像形成部（電極に画像形成電圧Ｖｐを印加する画素）であることを示す。図１５において、上方向が像担持体移動方向を示し、右方向が像担持体幅方向を示す。これら１６通りのパターンを識別するために、それぞれ符号を付している。

本実施形態においては、図１５において符号に下線を引いた、１ｂ、１ｄ、２ｅ、２ｆ、３ａ、３ｃの６通りのパターンが変換対象パターンである。本実施形態においてこの６通りのマトリクスのみ画像データの変換を行うのは、次の理由による。まず、１ｂ、１ｄのパターンは、像担持体幅方向の画像境界部が像担持体移動方向の上流側に歪むことを矯正するために行うものであり、この変換によって画像の角部分が丸くなる現象を抑制する作用がある。また、２ｅ、２ｆのパターンは、斜めに隣接するドット画像を正確に描くための処理である。３ａ、３ｃのパターンは、文字の線と線が交差する部分や文字内側の輪郭が潰れて文字の線が太くなることを軽減する作用がある。

なお、その他のパターンについては、上記の６つのパターンに比べ出力画像の品質への影響が少ないものとして、本実施形態では処理を適用しないものとして説明するがこれに限定するものではない。例えば、１ａ、１ｃのパターンに対して処理を行うことで、像担持体幅方向の画像境界部が像担持体移動方向の下流側に歪むことを矯正することができる。その結果、画像の角部分の歪みが目立つ現象を抑制する作用がある。また、３ｂ、３ｄのパターンに対する処理を行うことで、文字の線と線が交差する部分や文字内側の輪郭が丸くなり文字の線が細くなることを軽減する作用がある。

また、図１４に示すように、本実施形態では画像に対して順にパターンを適用して判定していくことにより、補正を要する境界部の画素は上記の６つのパターンのいずれかに該当することとなり、全てのパターンの適用は不要となる。そのため、上記の６つのパターンの組み合わせの代わりに他のパターンの組み合わせを用いるようにしても構わない。

図１４のＳ１０６における解析結果が、これら６通りのマトリクスに該当する場合には、図１６に示す画像データの変換を行う。図１６の上段が、変換する前の変換対象パターンを示し、下段が変換後のパターンを示す。ここではパターンに含まれる画素のうち所定の位置にある画像（画素）を、像担持体移動方向の下流側において伸長する、もしくは、像担持体移動方向の下流側において短縮することにより、変換を行う。

図１６において、格子線で示した画素は、像担持体移動速度をＰＳとすると、変換前の１ドット画像の長さをＰＳ×Δｔ［μｍ］だけ像担持体移動方向の下流側に伸長する画素であることを示す。一方、左斜め斜線で示した箇所は、変換前の１ドット画像の長さをＰＳ×Δｔ［μｍ］だけ像担持体移動方向の下流側に短縮する画素であることを示す。Δｔ［ｍｓ］は、画像形成オンタイミング（左斜め斜線で示した箇所はオフタイミング）を変更して画素の補正量を決めるパラメータである。つまり、Δｔを大きくするほど画像境界部における補正量が大きくなる。

具体的に、Δｔ＝０．５ｍｓ、すなわちＰＳ×Δｔ＝８０ｍｍ／ｓ×０．５ｍｓ＝４０μｍだけ１ドット画像の長さを伸長、もしくは短縮した場合の画像データの変換例を図１７に示す。図１７の上段が変換する前の変換対象パターンを示し、下段が変換後のパターンを示す。

図１０〜図１２で説明したように、歪み画像はトナー接触領域下流のトナー移動領域Ｉｍｄで発生する現象である。つまり、その歪みの程度は装置の１画素の大きさ（基本解像度）と、トナー移動領域Ｉｍｄの長さの関係に依存するため、上記Δｔの値は、それらの割合によって適宜選択することができる。

ここで、本実施形態に係る画像形成プロセス条件と装置構成の例について記す。
像担持体移動速度ＰＳ ８０ｍｍ／ｓ
トナー担持ローラの曲率半径 ５．７５ｍｍ
面状電極支持部材の曲率半径 １２ｍｍ
１画素の大きさ ８０μｍ
トナー移動領域Ｉｍｄ １００μｍ

本実施形態のように、１画素の大きさに対して、トナー移動領域Ｉｍｄの長さが同等以上である場合には歪みの程度が大きくなるため、補正量としては１画素の１／３〜１／２程度が好ましい。補正量が１画素の１／２を超えると、逆に画像境界部が歪んでしまうためである。一方、１画素の大きさに対して、トナー移動領域Ｉｍｄの長さが小さい場合には相対的に歪みの程度が小さいため、補正量としては１画素の１／３以下の長さで良い。例えば、１画素の大きさが本実施形態にて扱った値よりも大きい場合や、面状電極支持部材の曲率半径が本実施形態にて扱った値よりも小さい場合などが、トナー移動領域Ｉｍｄの長さが小さい場合となる。

［本実施形態を適用した効果の比較］
本実施形態の処理をアルファベット文字の画像に対して適用した例について説明する。図１８は、アルファベットの文字「Ａ」（書体：Ｃｅｎｔｕｒｙ、サイズ：１１ポイント）の画像データに対して、本実施形態の画像形成方法を適用した例を示している。図１８（ａ）は、元画像のビットマップデータを示す模式図である。図１８（ｂ）は、文字「Ａ」の上部（図１８（ａ）の矢印Ｙで示した領域）を拡大表示したものである。図１８（ｃ）は、本実施形態に係る歪み補正処理を適用したビットマップデータの模式図である。

また、図１９に、実際に画像形成装置１の像担持体３上へ画像を出力した結果を示す。図１９（ａ）は、アルファベットの文字「Ａ」の元画像データである。図１９（ｂ）は、歪み補正処理を行わずに出力した出力結果である。図１９（ｃ）は、本実施形態に係る画像形成方法（Δｔ＝０．５ｍｓ）における出力結果である。図１９（ｂ）では、矢印ａ１で示した箇所で文字内側の輪郭が崩れ、白部が潰れていることが判る。また、矢印ａ２で示した文字Ａの斜め線では、斜め線を表現する階段状の輪郭が歪み、斜め線の幅が太くなっている。これに対し、本実施形態に係る歪み補正処理を実行した場合の図１９（ｃ）では、歪みが改善され、元の画像データに近い形で出力されていることがわかる。

以上、所定の文字サイズ（８ポイント〜１４ポイント）に限定して補正処理を実行する例について説明したが、他の文字サイズに対して補正量を変えて補正処理を実行し、ページ内で複数の文字サイズが混在する文書に適用するようにしてもよい。

＜その他の実施形態＞
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施例の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１ 画像形成装置、２ トナー担持ローラ、３ 像担持体、４ 像形成電極部、５ 転写ローラ、１０１ 電極部、１０２ 電極機材、１０３ 電極駆動部、１０５ 面状電極

Claims (12)

1. トナーを担持するトナー担持体と、
   前記トナーによりトナー像が形成されると共に、当該トナー像を搬送する像担持体と、
   前記像担持体を挟んで前記トナー担持体に対向する位置に設けられ、前記像担持体の搬送方向に直交する幅方向に画素に対応して複数の電極が配置された電極部と、
   画像のデータに基づいて前記複数の電極それぞれに電圧を印加することで、前記トナー担持体と前記像担持体との間のトナーの移動を制御し、前記像担持体にトナー像を形成させる制御部と
   を有する画像形成装置であって、
   前記画像の境界部に位置する画素に対し前記像担持体の搬送方向の長さを変更することで補正する補正手段と、
   前記画像が所定種類の画像であるか否かを判定する判定手段と
   を備え、
   前記補正手段は、前記画像が所定種類の画像であると判定された場合に、当該画像に対し補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正手段は、前記画像の境界部に位置する画素に対し、前記像担持体の搬送方向の下流側に伸長、もしくは、短縮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. 前記補正手段は、前記画像の境界部に位置する画素と所定の画素パターンとを比較し、前記所定の画素パターンに一致する領域に対し補正を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記補正手段は、前記画像の境界部に位置する画素に対し、前記像担持体の搬送方向の下流側の１画素の長さを変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記補正手段は、前記像担持体の搬送の速度、画素の大きさ、および前記像担持体の搬送方向において前記トナー担持体と前記像担持体との間でトナーの移動が生じる領域の長さに応じて、補正量を決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記所定種類の画像は、文字もしくはグラフィックの少なくともどちらかであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記補正手段は、前記判定手段にて前記画像が文字であり、かつ、所定のサイズである場合に当該画像の境界部に位置する画素に対し補正を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記補正手段による補正量は、前記複数の電極それぞれに対する電圧の印加の切り替えの際に生じるトナーの移動の遅れによる前記画像の境界部に位置する画素の歪みに対応することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記境界部は、前記像担持体の搬送方向において隣接する画像を形成する第１の画素と画像を形成しない第２の画素と、を少なくとも含む領域であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. トナーを担持するトナー担持体と、
    前記トナーによりトナー像が形成されると共に、当該トナー像を搬送する像担持体と、
    前記像担持体を挟んで前記トナー担持体に対向する位置に設けられ、前記像担持体の搬送方向に直交する幅方向に画素に対応して複数の電極が配置された電極部と、
    画像のデータに基づいて前記複数の電極それぞれに電圧を印加することで、前記トナー担持体と前記像担持体との間のトナーの移動を制御し、前記像担持体にトナー像を形成させる制御部と
    を有する画像形成装置であって、
    前記画像の境界部に位置する画素に対し前記像担持体の搬送方向の長さを変更することで補正する補正手段を備え、
    前記補正手段は、前記画像の境界部に位置する画素と所定の画素パターンとを比較し、前記所定の画素パターンに一致する領域に対し補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
11. トナーを担持するトナー担持体と、
    前記トナーによりトナー像が形成されると共に、当該トナー像を搬送する像担持体と、
    前記像担持体を挟んで前記トナー担持体に対向する位置に設けられ、前記像担持体の搬送方向に直交する幅方向に画素に対応して複数の電極が配置された電極部と、
    画像のデータに基づいて前記複数の電極それぞれに電圧を印加することで、前記トナー担持体と前記像担持体との間のトナーの移動を制御し、前記像担持体にトナー像を形成させる制御部と
    を有する画像形成装置であって、
    前記画像の境界部に位置する画素に対し前記像担持体の搬送方向の長さを変更することで補正する補正手段を備え、
    前記補正手段は、前記像担持体の搬送の速度、画素の大きさ、および前記像担持体の搬送方向において前記トナー担持体と前記像担持体との間でトナーの移動が生じる領域の長さに応じて、補正量を決定することを特徴とする画像形成装置。
12. トナーを担持するトナー担持体と、
    前記トナーによりトナー像が形成されると共に、当該トナー像を搬送する像担持体と、
    前記像担持体を挟んで前記トナー担持体に対向する位置に設けられ、前記像担持体の搬送方向に直交する幅方向に画素に対応して複数の電極が配置された電極部と、
    画像のデータに基づいて前記複数の電極それぞれに電圧を印加することで、前記トナー担持体と前記像担持体との間のトナーの移動を制御し、前記像担持体にトナー像を形成させる制御部と
    を有する画像形成装置であって、
    前記画像の境界部に位置する画素に対し前記像担持体の搬送方向の長さを変更することで補正する補正手段を備え、
    前記補正手段による補正量は、前記複数の電極それぞれに対する電圧の印加の切り替えの際に生じるトナーの移動の遅れによる前記画像の境界部に位置する画素の歪みに対応することを特徴とする画像形成装置。