JP2002273934A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像情報をレーザ光によって感光体上に露光す
ることで潜像を形成し印刷画像を形成する画像形成装置
において、画像形成時のバンディングを簡便に低減する
と共に書き込み位置を正確に補正することを目的とす
る。 【解決手段】感光体の書き込み位置を検知する検知手段
と、レーザ光の書き込み位置を補正する補正手段とを有
し、前記補正手段は前記検知手段に基づいて書き込み位
置を補正することを特徴とする画像形成装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像情報をレーザ
光によって感光体上に露光することで潜像を形成し印刷
画像を形成する画像形成装置に係わり、特に、感光体の
書き込み位置を検知する検知手段と、レーザ光の書き込
み位置を補正する補正手段とを有する画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レーザー光を光源として感光
体上に現像をおこなうデジタルコピーおよびプリンタシ
ステムにおいては、レーザ光源から出力されたレーザ光
をポリゴンミラーなどによって感光体の軸方向に走査
し、印刷情報の１ライン相当のデータを感光体上に現像
し、感光体を一定速度で回転させることで、感光体上に
順次現像をおこない、印刷画像を感光体上に形成する方
法が実施されている。

【０００３】一例として図１を用いて従来の画像形成装
置の具体例を説明する。図１（A）は従来の画像形成装
置全体のブロック図、図１（B）はレーザ光の走査方向
を示す図である。図1（A）に示す画像形成装置10におい
て、1はレーザ光学系、2はレーザ光学系制御装置、3は
感光体ドラム、4は転写ドラム、5は回転速度検出装置、
6はモータ回転制御装置である。

【０００４】レーザ光学系１はレーザ光源やポリゴンミ
ラーなどから構成され、レーザ光学系制御装置2から出
力される画像信号情報に基づき、レーザ光を感光体ドラ
ム3に向かって照射する。レーザ光は、図１（B）に示す
ようにレーザ光学系1内のポリゴンミラー等によって感
光体ドラム3の軸方向に走査され、感光体ドラム3上には
ライン毎の画像データが露光される。ここで感光体ドラ
ム3を回転させることで感光体ドラム3の軸方向と垂直な
方向にライン毎の画像データの書き込みが順次おこなわ
れ、結果として印刷画像の潜像が感光体ドラム3上に形
成される。感光体ドラム3上に形成された潜像電荷は転
写ドラム4に転写され、転写ドラム4上で潜像電荷にトナ
ーを載せることでトナー像が形成される。このトナー像
を紙に転写することで印刷画像が紙上に印刷される。

【０００５】しかし、実際に書き込みをおこなう際には
感光体ドラム3自体の振動や、紙送り時の振動、感光体
ドラム3と転写ドラム4の接触による振動など数多くの要
因から発生する振動の影響により感光体の回転速度にム
ラが生じてしまう。このため、感光体上に現像される印
刷データは、振動の影響を受け印刷ライン間のピッチが
一様ではなくなり、実際の印刷画像では感光体軸方向と
垂直な方向に濃度ムラが生じてしまう。この現象はバン
ディングと呼ばれ、印刷画像の品質低下を招く一因とな
っている。

【０００６】このバンディングを抑える方法としては、
感光体ドラム3の軸上にフライホイールと呼ばれる慣性
モーメントの大きな部材を付加して、回転の安定化をは
かり、回転速度ムラを抑える方法が知られており、多く
の製品で使用されている。

【０００７】フライホイールを用いない感光体ドラム3
の回転安定化方法としては、従来より図1（A）に示すよ
うに感光体ドラム3の回転速度を回転速度検出装置5で検
出し、回転制御信号をモータ回転制御装置6に送出し
て、回転速度を制御するといった方法がある。例えば特
開平10-323067のような感光体の位置情報をエンコーダ
によって検出し、位置制御を行うことで定速回転を実現
する手法、特開平8-110347のように感光体ドラム3の円
周上にほぼ一定間隔でマーキングを施しておき、マーキ
ングに向かって光照射して得られる投影像をラインセン
サ上に結像し、２つの異なった時間に得られる投影像か
ら回転速度を検出して回転速度を制御する手法がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】感光体の回転を安定化
するために用いるフライホイールは、重量が数十Kg以上
となり、装置全体の重量が大幅に増加してしまう。また
装置全体の小型化に障害となるなどの問題がある。

【０００９】また、感光体の回転速度を検出して、回転
を制御するためにはDSP（digital signal processor）
等の処理装置が必要になるといった理由や、機械毎に制
御系の変更が必要になる可能性があるなどの問題があ
る。また書き込み位置を正確に補正することは困難であ
った。

【００１０】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あり、画像形成時のバンディングを簡便に低減すると共
に書き込み位置を正確に補正することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、画像情報をレーザ光によって感光体上に露光するこ
とで潜像を形成し印刷画像を形成する画像形成装置にお
いて、感光体の書き込み位置を検知する検知手段と、レ
ーザ光の書き込み位置を補正する補正手段とを有し、前
記補正手段は前記検知手段により検知された出力に基づ
いて書き込み位置を補正することを特徴とする。

【００１２】請求項１に記載の発明によれば、感光体の
書き込み位置を検知する検知手段と、レーザ光の書き込
み位置を補正する補正手段とを有し、前記補正手段は前
記検知手段により検知された出力に基づいて書き込み位
置の補正を行うことにより、画像形成時のバンディング
を簡便に低減すると共に書き込み位置を正確に補正する
ことができる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の画像形成装置において、レーザ光の光路を変更するこ
とによりレーザ光の書き込み位置を補正する補正手段を
有することを特徴とする。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、フライホ
イールを用いたり感光体の回転速度制御を行う必要がな
い為、装置全体の重量増加を防ぎ、回転制御装置を設置
することなく、画像形成時のバンディングを簡便に低減
することができると共に書き込み位置を正確に補正する
ことができる。

【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の画像形成装置において、レーザ光の光路中に角度の変
更が可能なミラーの角度を制御することでレーザ光の光
路を変更することによりレーザ光の書き込み位置を補正
する補正手段とを有することを特徴とする。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、角度の変
更が可能なミラーの角度を制御することで、簡単な構成
によりレーザ光の光路を容易に変更することができる。
これにより画像形成時のバンディングをより簡便に低減
することができると共に書き込み位置を正確に補正する
ことができる。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の画像形成装置において、レーザ光の光路中に屈折率が
可変な素子の屈折率を制御することでレーザ光の光路を
変更することによりレーザ光の書き込み位置を補正する
補正手段とを有することを特徴とする。

【００１８】請求項４に記載の発明によれば、屈折率の
可変な素子の屈折率を制御することでレーザ光の光路を
変更し、画像形成時のバンディングを簡便に低減するこ
とができると共に書き込み位置を正確に補正することが
できる。また可動部分を必要としないため、メンテナン
スが容易である。

【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の画像形成装置において、感光体面上への書き込み位置
間隔と等間隔に施したマーキングを検出して感光体の書
き込み位置を検知する検知手段を有することを特徴とす
る。

【００２０】請求項５に記載の発明によれば、感光体面
上への書き込み位置間隔と等間隔に施したマーキングを
検出することで、感光体の書き込み位置の検知が容易に
なる。これにより、画像形成時のバンディングを簡便に
低減することができると共に書き込み位置を正確に補正
することができる。

【００２１】請求項６に記載の発明は、画像情報をレー
ザ光によって感光体上に露光することで潜像を形成し印
刷画像を形成する画像形成方法において、感光体の書き
込み位置を検知する検知ステップと、レーザ光の書き込
み位置を補正する補正ステップとを有し、前記補正ステ
ップは前記検知ステップにより検知された出力に基づい
て書き込み位置を補正することを特徴とする。

【００２２】請求項６に記載の発明によれば、感光体の
書き込み位置を検知する検知ステップと、レーザ光の書
き込み位置を補正する補正ステップとを有し、前記補正
ステップは前記検知ステップにより検知された出力に基
づいて書き込み位置を補正することにより、画像形成時
のバンディングを簡便に低減すると共に書き込み位置を
正確に補正することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。本発明の第１の実施例について
図２〜図7を用いて説明する。図２に本発明の画像形成
装置11のブロック図を示す。画像形成装置11はレーザ光
学系1、レーザ光学系制御装置2、感光体ドラム3、転写
ドラム4、モータ回転制御装置6、書き込み位置検知手段
7、書き込み位置補正処理装置8、書き込み位置補正手段
9からなる。

【００２４】レーザ光学系1は、レーザ光学系制御装置2
から出力される画像情報信号に基づいて感光体ドラム3
にレーザ光を照射し、１ライン相当の情報を露光する。
モータ回転制御装置6により感光体ドラム3を回転させ、
感光体に印刷画像の潜像を形成し、転写ドラム4に転写
する。以上は従来例と同様である。

【００２５】しかし実際には感光体ドラムに様々な要因
から発生する振動により、回転速度ムラが発生し、書き
込み位置にずれが生じる。この書き込み位置のずれを、
本発明では以下の構成により補正する。

【００２６】まず、書き込み位置検知手段7により、感
光体ドラム3上の書き込み位置を検知し、位置検知信号
を書き込み位置補正処理装置8に出力する。またレーザ
光学系制御装置2から、図３に示すようなレーザ光によ
る書き込み開始と同期した書き込み開始信号を発生さ
せ、書き込み位置補正処理装置8に出力する。書き込み
位置補正処理装置8では、入力される上記位置検知信号
と上記書き込み開始信号から書き込み位置ずれを算出し
書き込み位置補正信号を出力する。レーザ光学系１と感
光体ドラム3の間に設けられた書き込み位置補正手段9は
書き込み位置補正信号に基づいてレーザ光の書き込み位
置を補正する。

【００２７】次に書き込み位置検知手段7による書き込
み位置の検知方法について詳述する。感光体の書き込み
位置を検知するために、図４に示すような感光体ドラム
3の感光面3a以外の場所、すなわちマーキング領域3bに
印刷ライン数相当のマーキング3cを書き込み位置に合わ
せて施しておく（600dpiの場合は約0.042mm間隔）。こ
こでマーキング3cは、白色地のマーキング領域3bに厚み
のある黒線を書き込み位置に合わせて施したものとす
る。このマーキング3cに書き込み位置検知手段5からレ
ーザ光を照射し、反射した戻り光をモニタリングする。
感光体ドラム3の回転に対して該戻り光を経時的にモニ
タリングすると、黒いマーキングを施してある書き込み
位置を検知した時の戻り光は暗く、検知する位置が書き
込み位置から外れるに従い、戻り光は明るくなる。マー
キングを等間隔に施した場合には、戻り光の強度を検知
した位置検知信号は図５に示すように周期的に変化す
る。図５のような周期的な位置検知信号を、図６で示す
様にしきい値を設定することによって２値化をおこない
矩形波とする。この２値化された位置検知信号を書き込
み位置補正処理装置8に送出する。

【００２８】次に、書き込み位置補正処理装置8におけ
る、位置検知信号と書き込み開始信号から書き込み位置
補正信号を出力する方法について詳述する。書き込み位
置補正信号は、位置検知信号と書き込み開始信号の時間
差を算出した結果に基づき出力される。位置検知信号と
書き込み開始信号の時間差の算出は以下のようにして行
う。図７で示すように書き込み開始信号から一定時間T
だけ先行したタイミング信号を発生させる。タイミング
信号の立ち上がりと書き込み位置信号の立ち上がりの時
間的なズレを、位置検知信号および書き込み開始信号よ
り高速な基準クロックを用いて計測を行う。これにより
位置検知信号と書き込み開始信号とのズレを定量化でき
る。例えば図７のAの場合はタイミング信号の立ち上が
りから見た位置検知信号の立ち上がりが３クロック遅れ
ていることが検出される。すなわち感光体の回転は遅く
なっている。同様に図７のBの場合は位置検知信号の立
ち上がりがタイミング信号の立ち上がりより２クロック
進んでおり、感光体の回転が速くなっていることがわか
る。以上のようにして算出した位置検知信号と書き込み
位置開始信号の時間差に基づいて、書き込み位置補正信
号を書き込み位置補正手段9に出力しレーザ光の書き込
み位置を補正する。

【００２９】以上のようにすれば、装置全体の重量を増
加させるフライホイールを用いたり、回転制御装置を必
要とする感光体の回転速度制御を行うことなく、感光体
ドラムの回転ムラから生じる画像形成時のバンディング
を簡便に低減すると共に書き込み位置を正確に補正する
ことができる。

【００３０】本発明の第２の実施例について図８〜図１
０を用いて説明する。実施例２では上記実施例１におけ
る書き込み位置補正手段9を角度が可変なミラーとし
た。

【００３１】図８に示すようにレーザ光学系1から出力
されたレーザ光を、レーザ光学系1と感光体ドラム3の間
に角度可変ミラー9aとこれを制御するミラー角度制御装
置8aを設ける。本実施例におけるミラー角度制御装置8a
は実施例1における書き込み位置補正処理装置8に相当す
る。実施例１で説明したように位置検知信号と書き込み
開始信号のずれ（計測したクロック数）から角度可変ミ
ラー9aの角度制御値を算出するためには、マイクロプロ
セッサ等を用いる。

【００３２】書き込み位置の補正を行わないときには、
図８に示すように角度可変ミラー9aによってレーザ光の
光路を垂直に折り曲げて感光体ドラム3上へレーザ光を
照射する。ここで角度可変ミラー9aの構成について図９
を用いて説明する。角度可変ミラー9aはミラー9bを固定
軸9cによって固定しミラー9bの取り付け角度を変更可能
とし、さらにミラーの両端もしくは片側に、印加電圧に
よって長さを変えられる伸縮材9dを固定面9eとの間に接
続する。ここで伸縮材9dに印可する電圧を制御すること
で固定軸9cを中心としたミラー9bの取り付け角度を電気
的に制御することが可能となる。以上のような方法によ
ってレーザ光の反射角を変化させることで感光体面上へ
のレーザ光の書き込み位置の補正を可能とする。

【００３３】次に角度可変ミラー9aの角度制御による書
き込み位置の補正を図１０を用いて説明する。図7のAの
ように感光体ドラム3の回転速度が遅くなっている場合
は、書き込み位置は感光体上の位置Dのようになってい
る。ここで感光体上の位置Dにレーザ光を照射するよう
に角度可変ミラー9aを基準角度ｃ（タイミング信号と位
置検知信号が同期している場合の角度可変ミラー9aの角
度）に対してｄのような角度制御をおこなう。これによ
って基準角度ｃで感光体上Cの位置に導かれていたレー
ザ光の光路が、角度可変ミラー9aの角度をｄに変更する
ことで感光体上の位置Dに導かれる。この動作によっ
て、書き込み開始信号に対して、基準角度ｃでは感光体
の書き込み位置が遅れていたが、感光体上への書き込み
位置を変更され、感光体上のレーザ光が走査する位置を
補正することが可能となる。

【００３４】同様に図７のＢのように感光体の回転速度
が速くなり書き込み位置が位置Ｅまで進んでしまってい
る場合は、図１０中の角度可変ミラー9aの基準角度ｃに
対して角度ｅとなるように角度制御をおこない、レーザ
ー光の光路を変更して感光体上Ｅの位置に書き込みが行
われるようにする。

【００３５】このような動作によって書き込み開始信号
が、位置検知信号すなわち書き込み位置に対してずれて
いることを補正することが可能となる。

【００３６】以上のように、図９で示したような角度可
変ミラー9aの角度を制御することで、レーザ光の反射角
を変更し、感光体上へのレーザ光の書き込み位置の補正
を実現する。これにより、感光体上を走査するレーザ光
の書き込み位置ずれを容易に補正することができる。

【００３７】本発明の第３の実施例について図１１を用
いて説明する。図１１で示すように、実施例２において
図９に示すような角度可変ミラー9aの替わりに、屈折率
可変ミラー9fを用いる。本実施例の屈折率可変ミラー9f
は、ミラーに超音波光変調素子を取付けた素子である。
超音波変調素子の屈折率を制御する超音波は屈折率制御
装置8bから出力される。屈折率制御装置8bは高周波発生
器を含んでおり超音波変調素子にあたえる超音波の周波
数やパワーを変更することができる。すなわち屈折率制
御装置8b に入力される位置検知信号と書き込み開始信
号のずれに応じて、超音波の周波数やパワーを変え超音
波変調素子の屈折率を変化させる。これによりレーザ光
の反射角が変更可能となり、感光体への書き込み位置を
補正できる。

【００３８】例えば、図1１で示すように位置検知信号
と書き込み開始信号とのずれがない場合には、レーザ光
学系1より射出されたレーザ光は屈折率可変ミラー9fで
反射された後、点線の経路を通り感光体に書き込みを行
う。ここで感光体ドラム3の回転速度が速く、位置検知
信号が書き込み開始信号より進んでいる場合には屈折率
制御装置8bから超音波を発生させ屈折率可変ミラー9fの
屈折率を変え、反射光の経路を図中実線で示す経路とし
書き込み位置を変更すればよい。

【００３９】本発明の第４の実施例について図１２とと
もに説明する。本実施例では、図12で示すように、実施
例３における屈折率可変ミラー9fの替わりにミラー9bと
超音波変調素子9gを切り離して用いる。すなわちミラー
9bとレーザ光学系１の間に超音波変調素子9gを配置す
る。実施例３と同様に、超音波変調素子9gの屈折率を変
化させない時には図１２の点線で示すようにレーザ光は
ミラー9bで垂直に反射するが、屈折率制御装置8bにより
超音波変調素子9gの屈折率を変化させると、図１２中の
実線のように超音波変調素子9gを通過したレーザ光が屈
折し、ミラー9bに対するレーザ光の入射角が変化してレ
ーザ光の光路が変わる。これにより感光体への書き込み
位置を補正することができる。なお、超音波変調素子9g
はミラー9bと感光体ドラム3の間にあっても良く、また
レーザ光の進路に感光体ドラム3がある場合などには、
ミラー9bを使用せず超音波変調素子9gのみを用いてもよ
い。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、画像形成時のバンディ
ングを簡便に低減すると共に書き込み位置を正確に補正
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の画像形成装置を説明する図で、（Ａ）
全体のブロック図（Ｂ）レーザ光の走査方向を示す図で
ある。

【図２】 本発明の画像形成装置のブロック図である。

【図３】 本発明における書き込み開始信号を示す図で
ある。

【図４】 本発明の感光体ドラムにおけるマーキングを
示す図である。

【図５】 本発明における位置検知信号を示す図であ
る。

【図６】 本発明における位置検知信号の２値化を説明
する図である。

【図７】 本発明における書き込み位置ずれを検出する
手段を説明する図である。

【図８】 本発明の角度可変ミラーを使用した画像形成
装置のブロック図である。

【図９】 本発明の角度可変ミラーの断面図である。

【図１０】 本発明における角度可変ミラーによる書き
込み位置の補正を説明する図である。

【図１１】 本発明の屈折率可変ミラーによる書き込み
位置の補正を説明する図である。

【図１２】 本発明の、ミラーと超音波光変調素子によ
る書き込み位置の補正を説明する図である。

【符号の説明】

１ レーザ光学系 ２ レーザ光学系制御装置 ３ 感光体ドラム ３a 感光面 ３b マーキング領域 ３c マーキング ４ 転写ドラム ５ 回転速度検出装置 ６ モータ回転制御装置 ７ 書き込み位置検知手段 ８ 書き込み位置補正処理装置 ８a ミラー角度制御装置 ８b 屈折率制御装置 ９ 書き込み位置補正手段 ９a 角度可変ミラー ９b ミラー ９c 固定軸 ９d 伸縮材 ９e 固定面 ９f 屈折率可変ミラー ９g 超音波光変調素子 １０ 従来の画像形成装置 １１ 本発明の画像形成装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/29 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ｚ ５Ｃ０７４ Ｆターム(参考） 2C362 BA86 BA87 BB46 BB47 BB48 CB59 DA03 DA06 DA08 2H027 DA22 DE02 DE07 ED04 EF09 2H045 CA23 DA41 2H076 AB05 AB12 AB18 AB60 AB73 EA06 5C072 AA03 BA02 BA04 DA04 DA23 HA02 HB08 XA01 XA05 5C074 AA10 BB03 BB26 CC26 DD15 EE04 GG04 GG12 HH02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報をレーザ光によって感光体上に
   露光することで潜像を形成し印刷画像を形成する画像形
   成装置において、 感光体の書き込み位置を検知する検知手段と、レーザ光
   の書き込み位置を補正する補正手段とを有し、前記補正
   手段は前記検知手段により検知された出力に基づいて書
   き込み位置を補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記補正手段は、レーザ光の光路を変更
   することにより書き込み位置を補正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. 【請求項３】 前記補正手段は、レーザ光の光路中に角
   度の変更が可能なミラーの角度を制御することで、書き
   込み位置を補正することを特徴とする請求項２に記載の
   画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記補正手段は、レーザ光の光路中に屈
   折率が可変な素子の屈折率を制御することで、書き込み
   位置を補正することを特徴とする請求項２に記載の画像
   形成装置。
5. 【請求項５】 前記検知手段は、感光体面上への書き込
   み位置間隔と等間隔に施したマーキングを検出して感光
   体の書き込み位置を検知することを特徴とする請求項１
   に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 画像情報をレーザ光によって感光体上に
   露光することで潜像を形成し印刷画像を形成する画像形
   成方法において、 感光体の書き込み位置を検知する検知ステップと、レー
   ザ光の書き込み位置を補正する補正ステップとを有し、
   前記補正ステップは前記検知ステップにより検知された
   出力に基づいて書き込み位置を補正することを特徴とす
   る画像形成方法。