JP2011028227A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 感光ドラム22等を含む画像形成部と、該画像形成部を駆動するモータ6とを備えた画像形成装置が、モータ6の回転に応じてモータ6から出力される位相情報としてのFG信号を取得し、取得された位相情報に基づき、モータ6の回転に起因した濃度ムラの補正を行う。
【選択図】 図7
Description
[画像形成装置の断面図]
図1はカラー画像形成装置断面の一実施形態を示す図である。該カラー画像形成装置においては、まず、画像処理部(図1には不図示)より供給される画像情報に基づいて点灯される露光光により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して単色トナー像を形成する。そして、各色の単色トナー像を形成し、これらを重ね合わせ、それらを転写材11へ転写し、その転写材11上の多色トナー像を定着させる。以下、詳細に説明する。
光学特性検出センサである濃度センサ41の一実施形態を図2に示す。図2(a)に示すように、濃度センサ41は、発光素子であるLED8と、受光素子であるフォトトランジスタ10により構成される。ここで、LED8により照射された光は、拡散光を抑えるためのスリット9を通過し、中間転写体27表面に到達する。そして、乱反射光を開口部11により抑制した上で正反射成分を受光素子10で受光する。
以下、補正対象となるバンディングの発生源であるモータの構成について説明する。まず、図3の(a)乃至(d)を用いて、モータ6の一般的構成を説明し、その後に図3の(e)等を用い、モータ6で発生する周期的な回転ムラのメカニズムについて説明する。
まず、図3の(a)に、モータ6の断面図を、図3の(b)に正面図を、また、図3の(c)に回路基板303を取り出した図を夫々一例として示す。尚、モータ6とは、例えば上に説明した感光ドラム22を駆動するモータ6a〜dや、駆動ローラ42を駆動するモータ6e等、画像形成部に含まれる様々なモータに相当させることができる。
一般的に、モータ1回転周期の回転ムラの態様は、モータの構造に起因して決定される。代表例として、ロータマグネット302の着磁具合(ロータ1周での着磁バラツキ)と、ロータマグネット302とステータ308の中心位置のずれとの2つにより、モータ1回転周期の回転ムラの態様が決まる。これは、該2つの要因により、各ステータ308全体とロータマグネット302全体とで発生している総合モータ駆動力が、モータ6の1周期の中で変化することに起因する。ここで図3の(e)を用いて着磁のバラツキがどのようなものかを示す。図3の(e)は、着磁312を正面から見た図である。A1〜A8、及びA1’〜A8’は夫々極が変化する境界を示す。円周に沿って等間隔でプロットされるA1〜A8は着磁バラツキがないときのN極及びS極の境界を示す。一方、A1’〜A8’は着磁バラツキがあるときのN極及びS極の境界を示す。
図4(a)は本実施形態における主要なハードウェア構成に係る全体ブロック図を示す。ここで、濃度信号処理部25(以下、信号処理部25と記す)、FG信号処理部26は、例えば、特定用途向け集積回(ASIC)や、SOC(System On Chip)で構成される。
次に、図4(a)で説明した信号処理部25の詳細について、図4(b)を用いて説明する。ローパスフィルタ(LPF)27は特定の周波数成分の信号を選択的に通過させる。フィルタの遮断周波数はモータの1回転で1周期の周波数成分(以下W1成分)以下の信号を主に通過させ、且つその他W1成分の整数倍周波数の信号を減衰させる設定となっている。図5の(a)にLPFの動作例を示す。濃度センサ出力をLPFに通過させることにより、W1成分の濃度ムラを容易に抽出することが出来る。
次に、図4(a)で説明したFG信号処理部26の詳細を図4(c)を用いて説明する。F/V変換器29は、取得されたFG信号の周波数解析を行う。具体的には、FG信号のパルス周期を計測し、周期に応じた電圧を出力する。ローパスフィルタ30(以下LPF30)におけるフィルタの遮断周波数は、W1成分以下を通過させ、W1成分より上の周波数は減衰させる設定になっている。尚、F/V変換器29及びローパスフィルタ30にかわり、FFT解析部を設け、FG信号の周波数解析を行っても良い。SW31はスイッチであり、LPF30から出力される信号を判定部32へ入力するか否かを切替える。SW制御部33は、初期化信号によりSW31をONさせ、リセット終了後においては次に入力されるFGカウンタ信号によりSW31をオフさせる。
図6(a)は、カラー画像形成装置の一部の部材、及び図4に示した一部のブロック図、及びCPU21が司る機能ブロック図との関係を示す。尚、図1、図4と同一のものを指すときは、同じ符号を付してあり、ここでの詳しい説明は省略する。
露光出力補正テーブル作成処理の一実施形態を、図7のフローチャートに示す。この図7のフローチャートにより、モータの位相情報と濃度ムラとの対応関係を取り、また濃度ムラに対して濃度補正情報を演算し、モータの位相情報と濃度補正情報との対応テーブルを作成する。そして、ここで作成されたテーブルが後のプリント実行時にバンディングを軽減させる為に用いられる。以下、具体的に説明する。
図8は、図7のステップS702〜S706の処理の詳細を説明する為の図であり、モータFGカウンタ値のリセット処理の一実施形態を示すタイミングチャートである。この図8に示されるタイミングチャートにより、モータ6のどういう速度変動状態をどういう位相(例では位相零(FG0))に相当させるかを決めることが出来る。図8の例では、モータの速度が、平均よりも高い速度の状態から、低い状態に向かう途中の、正に平均値を横切る状態を位相零(FG0)に割り当てた。尚、図8は一例であり、モータ6の任意或いは所定の速度変動状態を何れかの位相(例えば位相零(FG0))にしても良い。要は、再現性を前提に、モータ6の任意或いは所定の速度状態を、モータ6の何れの位相(任意或いは所定位相)に割り当て、後々の処理で、その割り当てられた位相を特定できるようにすればよい。こすることで、他のタイミングにおいて、モータ6の位相をパラメータにして各種処理を行うことができるようになる。図8のタイミングチャートはその一実施形態である。以下、具体的に説明する。
ここで、図10からも理解できるように、テストパッチの検出結果には、露光時におけるモータ6の回転ムラ影響が含まれている。また、転写時におけるモータ6の回転ムラ影響も含まれている。ここで、露光時も転写時も、回転ムラの発生源は同一となっている。そして、テストパッチからは、今述べたような、影響が統合された濃度ムラが検出される。尚、濃度ムラについては、モータの物理的形状に起因する為、モータの1回転周期の回転ムラの位相は、モータ物理的状態に対応して再現性あるものとなっている。
図11は、図7のフローチャートにおけるステップS711の処理に従い作成された露光出力補正テーブルの一例である。この図11に示される情報はEEPROMに格納されたものであり、画像形成時に、該テーブルをCPU21が参照し、モータの回転ムラ位相に応じたバンディング補正(露光制御による濃度補正)が行われる。
図12の(a)は、モータの回転ムラの位相に応じた画像データ補正処理を、図12の(b)は、露光処理の一実施形態を示すフローチャートである。この図12に示されるフローチャートにより、モータ6の回転ムラの位相に応じた濃度補正情報(図11の補正テーブル)を用いた画像のバンディング補正が行われる。
上述の実施形態では、モータの回転ムラに起因した濃度ムラを打ち消すように、濃度ムラとは逆の濃度特性で補正を行っていた。例えば、濃度ムラにより濃度が高くなっていれば、濃度を低くする補正を画像形成部に行わせるよう説明してきた。しかし、画像形成部による濃度補正について、この形態に限定される訳ではない。
図16は、第二の実施形態における露光出力補正テーブル作成処理の一実施形態であり、モータの位相情報と位置補正量との対応テーブルの作成処理のフローチャートである。尚、ステップS702乃至S712までの処理は第一の実施形態と同じ処理である為、ここでの詳しい説明は省略し差異(ステップS1601)を中心に説明を行っていく。
以下、図17(a)に示される、濃度差分ΔDnとライン間隔増減量ΔLnとを対応付けたテーブルの作成手順について説明する。まず、中間転写体27上に図17(b)に示されるような画像を形成する。図17(b)は一定間隔のライン画像情報を画像形成装置に入力した場合に、モータ等の回転ムラの影響によって、形成されたライン画像の間隔に粗密が発生していることを示している。
カラー画像形成装置内での濃度ムラ情報(濃度差分ΔDn)から位置補正量ΔP’nを算出する方法を以下具体的に説明する。まず画像形成の直前(図14のtY11とtY12との間の期間)に、各FGカウント値と、FGカウント値に対応付けられる累積位置変動ΔLnSを求める。そして累積位置変動ΔLnSを位置変動量ΔPnに変換し、更に位置変動量ΔPnを逆符号にしたΔP’nを求め、各FGカウント値と位置補正量ΔP’nとの対応付けテーブルを作成する。
次に、算出されたΔP’nについて、実際にどのようにして画像処理を行い、画像重心位置の補正を行うかを図20を用いて説明する。図20(a)に理想位置での画像が示されており、図20(b)は周期的な回転速度変動(回転ムラ)の影響により、画像の形成位置が理想位置からΔPnのライン分ずれていることが示されている。図19の1902に示されたΔPnの値がプラスの場合は、理想位置からΔPnラインだけ画像書き出し開始位置から離れる方向(下流側)にずれた位置に画像が形成される。一方、ΔPnの値がマイナスの場合は、理想位置からΔPnラインだけ画像書き出し開始位置に近づく方向(上流側)ずれた位置に画像が形成される。例えば図19ではFGカウント値が1の場合、理想位置よりも0.154ライン下流側に画像が形成されていることとなる。
〇テストパッチの形成箇所について
上述の説明では、中間転写体27上にパッチを形成する例を説明した。しかし、パッチの形成対象を転写材搬送ベルト上(転写材担持体上)にする等しても良い。つまり、感光ドラム22に現像されたトナー像を記録材に直接転写する一次転写方式を採用した画像形成装置にも上述の実施形態を適用可能である。この場合には、上述の実施形態におけるパッチ形成対象である中間転写体27を、感光ドラム22に現像されたトナー像が直接一次転写される転写材搬送ベルト(転写材担持体)に置き換えれば良い。また、パッチの形成対象を感光ドラム表面にしても良い。この場合には、上述の実施形態におけるパッチ形成対象である中間転写体27を、感光ドラム22の表面に置き換えれば良い。
また、上述の説明では、感光ドラムを駆動するモータを例に説明したが、感光ドラム以外の画像形成に係る回転体に適用することも出来る。例えば、現像ローラを回転するモータ、中間転写ベルト駆動ローラを回転するモータの回転ムラ周波数について、上に説明したW1及びW4成分に対する濃度補正と同様の処理を行い、それらモータ回転ムラに起因する濃度ムラを補正できる。また、を転写材搬送ベルトを駆動するモータなどにも適用できる。図10を用いて、例えば現像ローラを駆動するモータの場合について少し説明すると、図10の(i)、(ii)に示される、θ1、θ2の夫々を、現像ローラを駆動するモータの回転ムラ位相に置き換えれば良い。そして、現像ローラを回転するモータの回転ムラ位相について、上の説明と同様の処理を行えば良い。また、その他のモータについても現像ローラ駆動モータの場合と同様である。
また、上述の説明では、露光時のモータ位相と、濃度ムラ補正情報と、を関連付けEEPROMに記憶するよう説明を行ってきた。しかし、露光時に予測される転写時のモータ位相や、露光時に予測される露光後且つ転写前の任意のタイミングにおけるモータ位相と、濃度ムラ補正情報と、を関連付けるようにしても良い。但し、この場合には、ステップS1204で決定される走査ラインLnに対する位相や、ステップS1208で、露光トリガーとなる位相に、その位相が採用される。
尚、ステップS1213では、モータ6の回転ムラの位相変化を、CPU21が、逐次FGカウント値(FG信号相当)をカウントする例で説明したが、それに限定されない。例えば、図8のタイミングチャートにおけるt3において、再現性を前提に、モータ6の任意又は所定の速度状態を、モータ6のある位相に割り当て、その時点からの経過時間に基づき、先のある位相からのモータ6の位相変化を特定しても良い。これは、モータ6が、1回転する時間が一定或いは略一定とすると、経過時間にFGカウント値を対応付けることができるからである。また、このことは、上に説明した、FFT解析部を設け、FG信号の周波数解析を行った場合に特定される、ある時点におけるモータ6の位相を基準にした場合にも同様である。このように、モータ6の任意或いは所定の速度状態に、任意或いは所定の位相を割り当て、位相が割り当てられた速度状態から、プリンタ稼動パラメータがどれだけ進んだ(カウントされた)かで、CPU21により、モータ6の位相変化を特定させてもよい。
また、図11においては、モータ6の位相情報と濃度補正情報とをテーブルとして保持するよう説明したが、これに限定されない。例えば、モータ6の位相情報を入力とし、濃度補正情報を出力できる演算式を求めEEPROMに保持しておくようにしても良い。
更に、テストパッチの濃度センサ41による計測結果に基づき、図11の補正情報を作成するよう説明してきたが、例えば、モータ6の回転ムラにおける各位相に予め定められた補正情報を割り当ておくようにしても良い。例えば、画像形成装置の製造時/設計時において、予め図7のフローチャートを実行することで求めておいた補正情報を利用するようにしても良い。
2 レーザスキャナ
3 搬送ベルト
4 駆動ローラ
5 定着器
6 モータ
Claims (11)
- 画像形成を行う画像形成部と、前記画像形成部に含まれる画像形成の為の回転体を駆動するモータと、を備えた画像形成装置であって、
前記モータの回転毎に少なくとも1回出力される信号に基づき、前記モータの周期的な回転速度変動の位相を特定する位相特定手段と、
前記位相特定手段により特定された前記回転速度変動の位相の変化に基づき、前記回転速度変動の位相に応じた濃度補正を行った画像形成を、前記画像形成部に行わせる補正手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記位相特定手段は、前記モータが1回転することに応じて出力される前記モータの複数の回転情報を入力し、前記入力された複数の回転情報に基づき、前記回転速度変動の位相の変化を特定することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記補正手段は、前記濃度補正を行った露光を、前記画像形成部に行わせることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記補正手段は、露光時において、前記位相特定手段により特定された前記位相変化に応じた濃度補正を行い、該濃度補正が行われた露光を前記露光部に行わせることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記モータの任意或いは所定の速度状態に何れの位相を割り当て、前記位相が割り当てられた前記速度状態からのプリンタ稼動パラメータに基づき、前記回転速度変動の位相が特定されることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記回転速度変動は、前記モータの1回転の周期、或いは前記1回転の周期の整数分の1の周期であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像形成装置。
- テストパッチを形成するテストパッチ形成手段と、
前記テストパッチの移動方向に沿った各位置にパッチ形成時における前記回転速度変動の位相を対応付ける対応付け手段と、
前記テストパッチの反射光特性を検出する検出手段と、
前記対応付け手段による対応付けと、前記検出手段による検出結果と、に基づき、前記回転速度変動の位相に応じた濃度補正の為の補正情報を生成する補正情報生成手段と、を備え、
前記補正手段は、前記補正情報に基づき、前記回転速度変動の位相に応じた濃度補正を行った画像形成を、前記画像形成部部に行わせることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記回転情報は、前記モータの速度情報であり、前記入力手段により、前記回転情報として入力した前記モータの速度情報に基づき、前記モータの駆動制御を行うモータ駆動制御手段を備えることを特徴とする請求項2乃至7の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記回転には、複数の周期の回転速度変動が含まれており、前記補正手段は、前記複数の周期の回転速度変動を同時に補正することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記濃度補正は、画像の重心位置を補正する為の画像処理であることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 画像形成を行う画像形成部と、前記画像形成部に含まれる画像形成の為の回転体を駆動するモータと、を備えた画像形成装置における画像形成方法であって、
前記モータの回転毎に少なくとも1回出力される信号に基づき、前記モータの回転ムラ位相を特定する位相特定工程と、
前記位相特定工程において特定された前記回転速度変動の位相変化に同期し、前記回転速度変動位相に応じた濃度補正を行った画像形成を、前記画像形成部に行わせる補正工程と、を備えることを特徴とする画像形成方法。
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