JP2004017594A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バンディングの影響が少ない画像出力を実現することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体面上に光を１ラインごとに照射する照射手段と、前記感光体上に潜像を形成する画像形成手段とを有する画像形成装置において、前記感光体上に形成する画像の書込みラインピッチに相当するマーキングを、感光体書込み面と該感光体書込み面上の書込みに使用しない場所に有し、前記マーキングを読取る位置検出手段と、該位置検出手段からの位置検出信号に応じて、照射手段の照射を書込み信号によって制御する書込み制御手段とを有する。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光を光源として感光体上に現像を行う画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー光を光源として感光体上に現像を行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上に感光体長手方向にスキャンさせ、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行い、印刷画像を感光体上に形成する。また、光学系にポリゴンミラーなどの回転系を用いない方法として、ＬＥＤアレイ等の光源を用いて感光体面上に１ライン相当の光を照射して潜像を形成する方法がある。
【０００３】
しかし、実際の書き込みを行う際には、装置内の種々の駆動系部分からの振動や、紙送り時の振動、感光体ドラムと転写ドラム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速度むらが生じてしまう。
【０００４】
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副走査方向に濃度むらが現れてしまう。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大きな原因となっている。バンディングを抑えるため、感光体の回転速度を一定に保つ方法として、感光体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、回転速度むら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。しかし、フライホイールを用いる回転の安定化のためには数十Ｋｇ以上の質量が必要となり、装置全体の重量がアップしてしまい、メンテナンス時に取り外す際などに危険を生じ、装置全体の小型化の妨げとなるなど、多くの問題が生じる。
【０００５】
また、フライホイールを用いない感光体ドラムの回転安定化方法としては、富士ゼロックス社が発表した、感光体の回転速度をディテクタによって検出し、回転速度を制御するといった方法や、特開平１０−３２３０６７号公報の「モータの制御方法および駆動装置」（株式会社リコー）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などがある。
【０００６】
感光体の回転制御の他には、光学系を制御する方式として、特開平９−３３８４８号公報の「光走査装置」（富士ゼロックス株式会社）のように、光学系全体の振動を検出して、その振動を打ち消すような振動を光学系に与えることによって、ビームの書き込み位置を一定にする方法がある。
【０００７】
また、ＬＥＤアレイを用いた画像形成装置において、特開平８−８２９８５公報の「カラー画像形成装置」（コニカ株式会社）では、ＬＥＤからの露光タイミングを制御プログラムと温度センサの温度情報によって制御する方法が開示されている。感光体への潜像形成時に書き込みに使用するビームを複数用いる方法としては、特開２０００−３３７３３号公報の「走査装置および画像形成装置」（キャノン）のように、書き込み時の解像度に応じて、書き込みの際に使用するビームを選択する方法がある。
【０００８】
感光体面上にマーキングを施し、位置検出を行う方法としては、特開平８−１１０３４７号公報の「感光体の回転情報検出器を備えた画像形成装置」（コニカ株式会社）のように感光体面上にほぼ一定のマーキングを施し、このマーキングに光線照射し、得られる投影像をラインセンサ上に結像レンズを通して結像させ、２つの異なった時間の状態を比較することで、速度情報を検出する方法がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コピー機やプリンタにおいては、機械自体の振動や外乱による振動の影響によって、感光体ドラムの回転むらが発生し、感光体上への潜像形成時に、レーザ光の走査ラインピッチにムラが生じ、印刷画像中にバンディングと呼ばれる濃度むらが発生する。
【００１０】
前記バンディングを抑制し画像印刷品質を上げる方法としては、回転制御を行う方法があるが、制御を行うためにＤＳＰ等の処理装置が必要になる、機械毎に制御系の変更が必要になるなどの問題が考えられる。
【００１１】
制御によって回転速度を安定に保つほかに、感光体上への潜像形成時に、感光体の回転自体が一定でなくとも、感光体面上への書き込み位置を制御することで、走査ライン毎のピッチが一様になれば、バンディングは抑制できると考えられる。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ドラムの回転を一定回転で制御できない場合にも、感光体の回転速度変化に応じた書き込み位置制御を行うことで、感光体面上には速度変化が生じた場合でも等間隔な書き込みを可能とし、バンディングの影響が少ない、画像出力を実現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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、感光体面上に光を１ラインごとに照射する照射手段と、前記感光体上に潜像を形成する画像形成手段とを有する画像形成装置において、前記感光体上に形成する画像の書込みラインピッチに相当するマーキングを、感光体書込み面と該感光体書込み面上の書込みに使用しない場所に有し、前記マーキングを読取る位置検出手段と、該位置検出手段からの位置検出信号に応じて、照射手段の照射を書込み信号によって制御する書込み制御手段とを有することを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記位置検出信号は、前記書込み信号と同期し、前記照射手段を用いて感光体上に書き込みを行う手段を有することを特徴としている。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記感光体の回転速度を検出する速度検出手段と、該速度検出手段からの速度検出結果によって、前記照射手段の照射時間を制御する制御手段とを有することを特徴としている。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記感光体上のマーキングは、書込みラインピッチの整数倍の間隔とし、前記マーキング間の書き込みは、前記位置検出手段の信号をもとに補完し、前記書込み信号を発生させる制御手段を有することを特徴としている。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記マーキングの間隔は、人間のバンディングを最も認識するピッチ以下にすることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、マーキングを行う部分を示す図である。図１に示すように、感光体面の書き込み時の潜像を形成する部分以外の領域に、書き込みを行うラインピッチもしくはラインピッチを一定数間引いた間隔で、マーキングを行う。図２は、本発明の画像形成装置の基本的な構成を示す図である。本構成は、ＬＥＤアレイ等を用いて感光体１ライン相当の書き込み光を感光体面上に照射する光源及び光学系１と、光源１の発光タイミングを制御するコントローラ２と、感光体ドラム３と、転写ドラム４と、位置検出器５と、モータ回転制御装置６とを有し構成されている。
【００２０】
画像形成動作において、感光体ドラム３及び転写ドラム４はモータ回転制御装置６によって、ほぼ一定速度で回転するよう駆動される。感光体ドラム３が回転している状態で、光源及び光学系１より１ライン毎の画像情報をＬＥＤから発光し、感光体ドラム３上に順次照射することによって、潜像形成を行う。この動作を書き込みライン毎に出力画像相当のライン数書き込みを行い、感光体面上に出力画像を形成するための潜像を形成する。本構成では省略しているが、図２の構成の他、感光体の周辺に感光体上に電荷を形成するための帯電装置、光学系で書き込んだ潜像にトナーを付着させる現像機、転写ドラムにトナー像を転写した後に残りのトナーを取り除くクリーニングブレード等の装置がある。
【００２１】
光源及び光学系１によって感光体ドラム３上に形成された潜像に現像機等の装置によって形成されたトナー像を転写ドラム４に転写後、出力用紙上に転写し、定着を行う。このような工程を行うことで、画像情報を紙面上に出力することを実現している。
【００２２】
図３は、感光体上に等間隔でマーキングされている位置情報の検出結果が一定間隔で無くなるときのタイミングを示す図である。図３のタイミングチャートに示すように、感光体上には、等間隔でマーキングされている位置情報の検出結果が一定間隔ではなくなる。光源及び光学系１から書き込み光が一定間隔で出力されていると、書き込み光のタイミングと位置情報のタイミングにずれが生じてしまい、結果として、図４に示すように感光体上に形成される画像情報のラインピッチにムラが生じてしまう。図４は、位置検出信号と書込み信号とにずれが生じたときのラインピッチを示す図である。
【００２３】
そこで、位置検出装置５において感光体上にあらかじめ書き込みラインピッチ間隔で記録されたマーキングに対してＬＥＤ等を用いて光を照射し、その戻り光をフォトダイオード等で検出することで検出信号を生成し、光源及び光学系１からの発光タイミングをコントローラ２において制御し、位置検出信号に同期させることによって感光体ドラム３の回転速度に変化が生じた場合でもマーキング位置に相当した場所に、書き込み光を照射することが可能となる。
【００２４】
図５は、光源及び光学系１からの発光タイミングをコントローラ２において制御し、位置検出信号に同期させ、出力する際のタイミングを示す図である。光源及び光学系１からの発光タイミングをコントローラ２において制御し、位置検出信号に同期させ、出力する際のタイミングを示す図である。位置検出装置によって感光体上マーキングを読みとった位置検出信号を出力し、書き込み信号が一定間隔で出力されている場合は、書き込み信号中の点線のようなタイミングで書き込みが行われるのに対し、書き込み信号を実線のように位置検出信号に同期させ出力するよう書き込みのタイミング制御を行う。感光体回転速度に変動があった場合でも、このように位置検出信号に書き込み信号を同期させることで図６に示すように感光体上へ書き込まれた潜像のラインピッチを等間隔にすることが可能となる。図６は、光源及び光学系１からの発光タイミングをコントローラ２において制御し、位置検出信号に同期させたときのラインピッチを示す図である。
【００２５】
また、図７は、光源及び光学系１からの発光時間が一定の場合のタイミングを示す図であり、図８は、光源及び光学系１からの発光時間が一定の場合に感光体面上で形成されるラインピッチを示す図である。
感光体の回転速度に変化が生じた場合に、図７に示すように光源および光学系１からの発光時間が一定の場合は、図８に示すよう感光体面上に形成される画像情報はその速度変動により速度が遅い場合には基本の幅より細く、早い場合には基本の幅より太くなってしまう。
【００２６】
そこで、図２の構成の位置検出装置からの信号をもとに、コントローラ２において、感光体の回転速度情報を位置検出信号の間隔から求めその情報をもとに書き込み信号の出力時間調整を行い、光源及び光学系１から出力される書き込み光の発光タイミングを制御する。
【００２７】
図９は、コントローラ２で出力時間調整を行った場合の位置検出信号と書込み信号とのタイミングを示す図であり、図１０は、コントローラ２で出力時間調整を行った場合に感光体面上で形成されるラインピッチを示す図である。例えば、位置検出信号の間隔が広い場合（感光体の回転速度が遅い場合）は書き込み信号のパルス幅をその位置検出信号の間隔に応じて長くし、位置検出信号の間隔が狭い場合（感光体の回転速度が速い場合）は書き込みパルスを短くするように制御を行う。このように書き込み光の照射時間を制御することにより、図１０に示すように感光体上への書き込み光の幅を一定に保つことが可能となり、ライン毎の書き込み光のばらつきを抑えることができる。
【００２８】
また、感光体面上へあらかじめ行うマーキングのラインピッチ間隔ではなく、ある一定ピッチ毎に間引きを行いマーキングを施し、そのマーキングを読みとることで得られる位置検出信号間の書き込みタイミングは、位置検出信号からコントローラ２によって求められた速度情報をもとに補完して出力するような構成とする。図１１は、書き込みラインピッチ３に対して感光体上のマーキングを１とした場合について、その位置検出信号と書き込み信号のタイミングを示す図である。図１１において、位置検出信号は、感光体の回転速度変動に応じてその間隔が変動する。位置検出信号に同期した書き込み信号の他に、位置検出信号の間隔をもとに感光体の回転速度を求め、その速度に応じて位置検出信号間の書き込み信号（点線）を補完し発生させる。図１２は、書き込みラインピッチ３に対して感光体上のマーキングを１とした場合について、感光体面上で形成されるラインピッチとマーキングエリアのマーキングを示す図である。このようなタイミングで書き込みを行うことにより、感光体の感光面以外のマーキングエリアに書き込みラインピッチを一定数毎間引いたマーキングを施し、このマーキングを読み取り、位置検出信号及びその間隔の情報から検出信号間の書き込み信号を補完することで、書き込み信号をラインピッチ相当に書き込むことが可能となる。感光体の回転変動が発生した場合においても、感光体上の書き込みラインを等間隔に保つことが可能である。
【００２９】
また、人間の目で確認できるバンディング周期は、ある一定の範囲内のみが顕著であり、周期が長い場合や、周期が非常に短い場合は、画像上人間が認知できないという特性を持っている。そこで、書き込みラインピッチに対して、人間の知覚感度で認識できるバンディングのピッチに対して１／１０倍程度のマーキングを施し、その間を前述のような方法を用いて書き込み信号を補完することで、人間の知覚に感じることのない、バンディング低減効果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、感光体上の感光面以外の場所にあらかじめ記録された書き込みピッチと等間隔のマーキングを位置検出装置によって読み出し、その位置検出信号に同期して書き込み信号を発生させることにより、感光体の回転速度に速度変動が生じた場合でも感光体面上に等間隔で書き込みが行うことが可能となり、バンディングの影響が少ない画像形成が可能となる。
【００３１】
また、本発明によれば、書き込み信号を位置検出信号に同期して発生させることで、書き込み位置は等間隔にすることが可能であるが、一定時間発光していた場合、感光体の速度変動によりその書き込み幅が変動してしまうという現象に対し、位置検出情報から速度情報を求め、その速度情報に基づき書き込み光の波高時間を変化させることで、感光体面上への書き込み幅を一定に保ち、高品質な画像出力を得ることが可能となる。
【００３２】
また、本発明によれば、感光体上へのマーキング間隔を書き込みラインピッチより間引き、書き込み時にコントローラによって補完することで、高精細なマーキング技術を用いることなく、位置検出情報の取り出し、書き込みが可能となる。また、このマーキング線数をを人間の知覚感度を加味して行うことにより、より無駄なく位置情報検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マーキングを行う部分を示す図である。
【図２】本発明の画像形成装置の基本的な構成を示す図である。
【図３】感光体上に等間隔でマーキングされている位置情報の検出結果が一定間隔で無くなるときのタイミングを示す図である。
【図４】位置検出信号と書込み信号とにずれが生じたときのラインピッチを示す図である。
【図５】光源及び光学系１からの発光タイミングをコントローラ２において制御し、位置検出信号に同期させ、出力する際のタイミングを示す図である。
【図６】光源及び光学系１からの発光タイミングをコントローラ２において制御し、位置検出信号に同期させたときのラインピッチを示す図である。
【図７】光源及び光学系１からの発光時間が一定の場合のタイミングを示す図である。
【図８】光源及び光学系１からの発光時間が一定の場合に感光体面上で形成されるラインピッチを示す図である。
【図９】コントローラ２で出力時間調整を行った場合の位置検出信号と書込み信号とのタイミングを示す図である。
【図１０】コントローラ２で出力時間調整を行った場合に感光体面上で形成されるラインピッチを示す図である。
【図１１】書き込みラインピッチ３に対して感光体上のマーキングを１とした場合について、その位置検出信号と書き込み信号のタイミングを示す図である。
【図１２】書き込みラインピッチ３に対して感光体上のマーキングを１とした場合について、感光体面上で形成されるラインピッチとマーキングエリアのマーキングを示す図である。
【符号の説明】
１　光源及び光学系
２　コントローラ
３　感光ドラム
４　転写ドラム
５　位置検出器
６　回転制御装置

Claims (5)

1. 感光体面上に光を１ラインごとに照射する照射手段と、
   前記感光体上に潜像を形成する画像形成手段とを有する画像形成装置において、
   前記感光体上に形成する画像の書込みラインピッチに相当するマーキングを、感光体書込み面と該感光体書込み面上の書込みに使用しない場所に有し、
   前記マーキングを読取る位置検出手段と、
   該位置検出手段からの位置検出信号に応じて、照射手段の照射を書込み信号によって制御する書込み制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記位置検出信号は、前記書込み信号と同期し、前記照射手段を用いて感光体上に書き込みを行う手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記感光体の回転速度を検出する速度検出手段と、
   該速度検出手段からの速度検出結果によって、前記照射手段の照射時間を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記感光体上のマーキングは、書込みラインピッチの整数倍の間隔とし、前記マーキング間の書き込みは、前記位置検出手段の信号をもとに補完し、前記書込み信号を発生させる制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記マーキングの間隔は、人間のバンディングを最も認識するピッチ以下にすることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。

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