JP4591492B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に関する。
画像形成装置は、例えば感光体や用紙の搬送ローラなどの回転体を備え、この回転体、或いは、当該回転体の回転に伴って移動する被記録媒体上に像を形成していく。例えば電子写真方式のプリンタであれば、回転する感光体上を光走査して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像した画像を被記録媒体に転写する。
ここで、感光体の回転速度が常に一定であれば、光走査を一定時間間隔の書き出しタイミングで順次行うことにより、走査ライン間隔が均一である正常な像(静電潜像、画像)を形成することができる。しかし、実際には感光体の回転速度に周期的なむらがあるため、走査ライン間隔がばらついた異常な画像が形成されてしまうなど、画像品質に悪影響を及ぼすおそれがある。
そこで、従来から、感光体の回転速度むらに起因する走査ライン間隔のばらつきを抑制するための技術を備えた画像形成装置がある(特許文献1参照)。この従来の画像形成装置では、予め、感光体の回転運動における実際の各位相と、当該各位相での補正量との対応関係を測定し、その測定結果をメモリに記憶する。上記補正量とは、各位相での走査ライン間隔を所定の基準ライン間隔に補正するのに要する書き出しタイミングの補正量である。そして、上記画像形成装置は、画像形成指令がされると、原点センサによって検出される感光体の原点位相、および、画像形成装置に備えられた内部クロックに基づき感光体の回転運動の位相を推定し、その推定位相に対応する補正量を上記メモリから順次読み出す。続いて、この読み出した補正量に基づき走査ラインの書き出しタイミングを補正し、走査ライン間隔を基準ライン間隔に補正する。
特開2000−284561公報
ところが、上記従来の画像形成装置では、原点位相以外の他の位相は、実際に検出しているわけではなく、例えば内部クロック等を用いて推定しているに過ぎない。このため、この推定位相は、感光体の実際の位相からずれることがあり、そのずれは感光体の回転運動が進行するに連れて蓄積されることがある。そうすると、実際の位相とは大きく異なる位相に対応する補正量によって上記基準ライン間隔から大きく外れた走査ライン間隔に補正されてしまう。即ち、従来の画像形成装置では、感光体の回転速度むらに起因する画像品質への悪影響を十分には抑制できないという問題があった。なお、このような問題は、回転体の回転速度むらによって走査ライン間隔に広狭が生じる機構を採用する場合に懸念されるものであるため、電子写真方式のプリンタに限らず、インクジェットプリンタやサーマルプリンタ(感熱紙やインクリボンを用いて加熱した部分に対応する画像を形成するプリンタ)であっても同様に生じ得る。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、回転体の回転速度むらに起因する画像品質への悪影響を抑制することが可能な画像形成装置を提供するところにある。
上記の目的を達成するための手段として、第1の発明に係る画像形成装置は、
回転体を有し、当該回転体に、或いは、前記回転体の回転に伴って移動する被記録媒体に像を形成する画像形成手段と、前記回転体の位相と、当該位相での前記回転体或いは前記被記録媒体に対する像形成位置の間隔を正規の間隔に補正するための補正量または補正差分量との対応関係を示す変化特性情報が記憶される記憶手段と、前記回転体の位相が検出点位相に達したことを検出する検出手段と、計時手段と、前記検出手段の検出タイミング及び前記計時手段の計時時間に基づき前記回転体の位相を推定する推定手段と、前記推定手段が推定した位相に対応する補正量または補正差分量を前記変化特性情報に基づき指定する指定手段と、前記指定手段により指定された補正量または補正差分量に基づき前記像形成位置を補正する補正手段と、前記推定手段による位相の推定に用いた検出タイミングの後に到来する前記検出手段の検出タイミング及び前記計時手段の計時時間に基づき、前記回転体の位相が、前記補正量または前記補正差分量の変化率が所定値以下になる小変化位相であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段が前記小変化位相であると判定したときに、前記指定手段の指定先を前記小変化位相に対応する補正量または補正差分量に移行させ、前記判定手段が前記小変化位相であると判定しなかったときに前記移行をしない移行手段と、を備える。
本発明によれば、検出手段の検出タイミングに基づき回転体の位相を推定し、その推定した位相に対応する補正量または補正差分量を変化特性情報に基づき順次を指定し、この指定された補正量または補正差分量に基づき回転体或いは被記録媒体に対する像形成位置を補正する。そして、回転体の位相が実際に検出点位相に達した検出タイミングに基づき、回転体が移行位相に達した(このときのタイミングを、以下、「移行タイミング」という。)と判定したときに、上記移行位相に対応する補正量または補正差分量に指定手段の指定先を移行させる。このように、指定手段の指定は、移行タイミングに、回転体の実際の位相、或いは、それに近い位相に対応する補正量または補正差分量に移行されるため、回転体の回転速度むらに起因する画像品質への悪影響を抑制することができる。
しかも、上記移行タイミングは、複数の補正量または補正差分量の変化率が所定値以下である小変化時期であり(このときの小変化位相が上記移行位相である)、補正量または補正差分量の変化が比較的に緩やかである。従って、補正量または補正差分量の変化が急峻な時期に上記指定手段の指定先の移行を行う構成に比べて、この移行前後における補正量または補正差分量の連続性を保ち易いので、画像品質への悪影響をより確実に抑制することができる。
第2の発明は、第1の発明の画像形成装置であって、前記小変化位相は、前記補正量または補正差分量の増減傾向が反転する反転位相である。
補正量または補正差分量の変化率が所定値以下になる位相には、前後位相の補正量または補正差分量の増減傾向が反転する反転位相と、前後位相の補正量または補正差分量の増減傾向が反転しない非反転位相とが存在することがある。しかし、反転位相は、非反転位相に比べてその近傍位相に対応する補正量または補正差分量の変化幅が比較的に小さいことが多いと考えられる。そこで、本発明では小変化位相を反転位相とした。
第3の発明は、第1または第2の発明の画像形成装置であって、前記判定手段の判定対象は、複数の前記小変化位相のうち、前記検出点位相の到来後に最初に到来する小変化位相である。
回転体の回転運動において小変化位相が複数存在することがあり得る。この場合、検出点位相と判定手段が判定対象とする小変化位相との位相差が大きいほど、その分だけ回転体の回転速度むらに起因する画像品質への悪影響が大きくなり得る。そこで、本発明では、検出点位相の到来後に最初に到来する小変化位相(検出タイミングの後、最も早く到来する小変化位相)を、判定手段の判定対象とすることで、画像品質への悪影響を抑制するようにしている。
第4の発明は、第1または第2の発明の画像形成装置であって、前記判定手段の判定対象は、複数の前記小変化位相のうち、当該小変化位相の近傍の位相に対応する補正量または補正差分量の変化率が最も小さい小変化位相である。
本発明のように、近傍の位相に対応する補正量または補正差分量の変化率が最も小さい小変化位相を判定手段の判定対象とすることで、移行前後における補正量または補正差分量の連続性を効果的に保つことができる。
第5の発明は、第1から第4のいずれか一つの発明の画像形成装置であって、前記検出点位相が前記小変化位相に設定され、前記判定手段は、前記検出手段の検出タイミングで前記回転体の位相が前記小変化位相になると判定する構成である。
検出手段は、回転運動の位相が実際に検出点位相に達したことを検出するものであるから、この検出タイミングにおいて回転運動の実際の位相を最も正確に把握していることになる。従って、検出点位相を小変化位相に一致させることで、回転体の回転速度むらに起因する画像品質への悪影響を最も効果的に抑制することができる。
第6の発明は、第1から第5のいずれか一つの発明の画像形成装置であって、前記画像形成手段は、カラー画像とモノクロ画像とを形成可能であり、前記補正手段は、前記カラー画像を形成する場合に前記補正を行い、前記モノクロ画像を形成する場合には前記補正を行わない。
回転速度むらに起因するライン間隔のずれによる影響は、特に複数色の画像を組み合わせて形成するカラー画像において色ずれとして顕著に現れる。そこで、本発明では補正手段による補正をカラー画像形成時に行い、モノクロ画像形成時には行わないようにした。
第7の発明は、第1から第6のいずれか一つの発明の画像形成装置であって、前記画像形成手段は、複数色それぞれに対応した複数の前記回転体を有し、当該各回転体に、或いは、当該各回転体の回転に伴って移動する被記録媒体にそれぞれ像を形成してカラー画像を形成する構成であり、前記記憶手段には前記各回転体に対応した複数の前記変化特性情報が記憶され、前記各色に対応する像形成ごとに、前記指定手段、補正手段、判定手段及び移行手段による動作を独立に実行させる。
例えば複数色について共通の変化特性情報に基づき補正等を行う構成も可能であるが、本発明のように、各色毎に独立に補正等を行えば、各色毎の補正量または補正差分量の変化特性を正確に反映することができる。
第8の発明は、第1から第7のいずれか一つの発明の画像形成装置であって、前記回転体は、現像剤像を直接、或いは被記録媒体を介して間接的に担持する担持体である。
本発明は、インクジェットプリンタやサーマルプリンタにも適用可能であるが、現像剤像を担持する担持体を有する電子写真方式のプリンタに特に有効である。
本発明によれば、回転体の回転速度むらに起因する画像品質への悪影響を抑制することが可能になる。
<実施形態1>
本発明の実施形態1について図1〜図8を参照して説明する。
(プリンタの全体構成)
図1は、本実施形態の電子写真方式のプリンタ1の概略構成を示す側断面図である。なお、以下の説明においては、図1における右側(右方)をプリンタ1の前側(前方)とする。
図1に示すように、プリンタ1(画像形成装置の一例)は、直接転写タンデム方式のカラーLEDプリンタであって、ケーシング3を備えている。ケーシング3の底部には供給トレイ5が設けられ、この供給トレイ5に、被記録媒体(例えば用紙などのシート材)7が積載される。
被記録媒体7は、押圧板9によってピックアップローラ13に向かって押圧され、ピックアップローラ13の回転によって、レジストレーションローラ17へ送られる。レジストレーションローラ17は、被記録媒体7の斜行補正を行った後、所定のタイミングで、被記録媒体7をベルトユニット21上へ送り出す。
画像形成部19は、搬送手段の一例としてのベルトユニット21、露光手段としての一例としてのLED露光装置23、プロセス部25、定着器28などを備えている。なお、本実施形態では、少なくともLED露光装置23及びプロセス部25が「画像形成手段」の一例である。
ベルトユニット21は、一対の支持ローラ27,29の間に架設される無端のベルト31を備える。そして、ベルト31は、例えば後側の支持ローラ29が回転駆動することで図1の反時計回り方向に循環移動し、そのベルト31上に被記録媒体7を載せて後方へ搬送する。
LED露光装置23は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色に対応した4つLED露光装置23K,23C,23M,23Yを備える。各LED露光装置23K,23C,23M,23Yは、感光体33(回転体、担持体の一例)の軸方向に沿って列状に並べられた複数の発光ダイオード(図示せず)を備えており、それぞれに対応する色の画像データに基づき複数の発光ダイオードをオンオフ制御して感光体33の表面上に光を照射して、感光体33上に静電潜像を形成する。
プロセス部25は、ブラック,シアン,マゼンタ,イエローの各色に対応して4つ設けられている。各プロセス部25は、トナー(着色剤の一例)の色等を除いて同一の構成とされている。以下の説明において、色毎に区別する必要がある場合は各部の符号にK(ブラック),C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)の添え字を付し、区別する必要がない場合は添え字を省略する。
各プロセス部25は、感光体33、帯電器35及び現像カートリッジ37等を備えて構成されている。現像カートリッジ37には、トナー収容室39、現像ローラ41(現像剤像担持体の一例)等が設けられ、トナー収容室39内のトナーが現像ローラ41上に供給される。
感光体33の表面は、帯電器35により一様に正帯電される。その後、LED露光装置23からの光Lにより露光されて、被記録媒体7に形成すべき各色画像に対応した静電潜像(像の一例)が形成される。
次いで、現像ローラ41上に担持されているトナーが、感光体33の表面上に形成されている静電潜像に供給される。これにより、感光体33の静電潜像は、各色ごとのトナー像として可視像化される。
その後、ベルト31によって搬送される被記録媒体7が、感光体33と転写ローラ43(転写手段の一例)との間の各転写位置を通る間に、各感光体33の表面に担持されたトナー像が、転写ローラ43に印加される負極性の転写バイアスによって被記録媒体7に順次転写される。こうしてトナー像が転写された被記録媒体7は、定着器28に搬送される。
定着器28は、トナー像を担持した被記録媒体7を、加熱ローラ45及び加圧ローラ47によって搬送しながら加熱することにより、トナー像を被記録媒体7に定着させる。そして、熱定着された被記録媒体7は、排紙ローラ49により排紙トレイ51上に排出される。
(感光体の駆動機構)
図2には、感光体33を回転駆動する駆動ユニット61の内部構造を簡略化して示した斜視図である。駆動ユニット61は4つの感光体33の一端側に配置されている。駆動ユニット61は、各感光体33に対応する4つの駆動ギア63(63K,63C,63M,63Y)が設けられている。各駆動ギア63は、それに対応する感光体33と同軸上で回転可能に設けられ、カップリング機構によって互いに連結される。具体的には、各駆動ギア63には同軸上に嵌合部65が突出形成されており、この嵌合部65が、上記感光体33の端部に形成された凹所67に嵌合し、駆動ギア63の回転駆動に対して感光体33が一体的に回転する。なお、各嵌合部65は、図2に示す嵌合位置と感光体33から離間した離間位置との間で移動可能となっており、例えばプロセス部25を交換する際には、嵌合部65が離間位置に移動することによりプロセス部25をケーシング3から取り外すことが可能になる。
隣り合う駆動ギア63同士は、中間ギア69を介してギア連結されている。本実施形態では、中央に位置する中間ギア69(駆動ギア63Cと駆動ギア63Mとを連結する中間ギア)に駆動モータ71からの駆動力が与えられ、これにより、4つの駆動ギア63及び4つの感光体33が一緒に回転する。
また、1つの駆動ギア63(本実施形態では駆動ギア63C)には原点センサ73(検出手段の一例)が設けられている。この原点センサ73は、駆動ギア63Cの位相(より正確には駆動ギア63Cの回転運動の位相 なお「位相」とは、振動や波動のような周期運動で、1周期内の進行段階を示す量であり、例えば経過時間、回転角度が含まれる。)が予め定めた検出点位相P(0)(原点位相)に達したか否かを検出するためのセンサである。
具体的には、駆動ギア63Cには回転軸を中心とした円形状のリブ部75が設けられており、その一箇所にスリット75Aが形成されている。原点センサ73は、このリブ部75を介して対向する投光素子及び受光素子を備えた透過型の光学センサである。原点センサ73の検出領域にスリット75A以外の部分が位置しているときには、投光素子からの光はリブ部75によって遮光され、受光素子での受光量レベルは比較的に低い。一方、上記検出領域にスリット75Aが位置するとき(駆動ギア63Cの位相が検出点位相に達しているとき)は、投光素子からの光は遮光されなくなるから、受光素子での受光量レベルが高くなる。原点センサ73は、この受光量レベル変化に応じた検出信号SAを出力することで、駆動ギア63Cの位相が検出点位相に達したことを検出したタイミング(以下、検出タイミングという。)を、後述するCPU77に伝える。
なお、後述する走査ライン間隔の補正処理は、各色に個別に行うため、4つの駆動ギア63全てについて、それぞれの検出点位相P(0)に達したかどうかを検出する必要がある。このために、各駆動ギア63に1つずつ原点センサを設けて、各駆動ギア63が検出点位相P(0)に達したことを個別に検出する構成であってもよい。しかし、原点センサの数が多くなりコストがかかる。また、本実施形態では、4つの駆動ギア63が共通の駆動モータ71からの駆動力によって回転する構成であり、4つの駆動ギア63が同時にそれぞれの検出点位相P(0)に達するように設計すれば、1つの駆動ギア63が検出点位相P(0)に達したことを検出することで、同時に残りの駆動ギア63がそれぞれの検出点位相P(0)に達したことを間接的に検出できる。そこで、本実施形態では、1つの駆動ギア63のみに原点センサ73を設ける構成とした。
また、各駆動ギア63とこれに対応する感光体33とは同軸上で一体的に回転するため、駆動ギア63の位相と感光体33の位相(より正確には感光体33の回転運動の位相)とはほぼ一致するとみなせる。従って、原点センサ73は、駆動ギア63が検出点位相P(0)に達したか否かを検出することで、感光体33が検出点位相P(0)に達したか否かを間接的に検出している。以下、駆動ギア63が検出点位相P(0)に達したことと、感光体33が検出点位相P(0)に達したこととを同じ意味で使用することがある。
(プリンタの電気的構成)
図3は、上述のプリンタ1の電気的構成を示すブロック図である。
プリンタ1は、CPU77、ROM79、RAM81、NVRAM83(記憶手段の一例)、操作部85、表示部87、既述の画像形成部19、ネットワークインターフェイス89、原点センサ73等を備えている。
ROM79には、プリンタ1の動作を制御するための各種プログラムが記録されており、CPU77は、ROM79から読み出したプログラムに従って、その処理結果をRAM81やNVRAM83に記憶させながら、プリンタ1の動作を制御する。
操作部85は、複数のボタンからなり、ユーザによって印刷開始の指示などの各種の入力操作が可能である。表示部87は、液晶ディスプレイやランプからなり、各種の設定画面や動作状態等を表示することが可能である。ネットワークインターフェイス89は、通信回線70を介して外部のコンピュータ(図示せず)等に接続されており、相互のデータ通信が可能となっている。
(変化特性情報について)
以下の説明で登場する一部の用語の意味は次の通りである。
(a)「書き出し時間間隔T1」:LED露光装置23によって感光体33上に形成される各走査ラインの書き出しタイミングの時間間隔をいう。
(b)「走査ライン間隔」:転写後の被記録媒体7における走査ライン同士の副走査方向における距離間隔(光走査によって感光体33に形成される各走査ライン間の、感光体33の周方向(副走査方向)における距離間隔)をいう。なお、副走査方向における各走査ラインの書き出し位置が像形成位置の一例である。
(c)「規定速度」:設計上、規定された速度であり、これは印刷速度、解像度、被記録媒体の材質等の印刷条件によって変更されることがある。
(d)「規定ライン間隔」:解像度などの印刷条件によって定まる、正規の走査ライン間隔をいう。換言すれば、走査ライン間隔をこの規定ライン間隔に一律に揃えることができれば、上記印刷条件を満たす像を形成することができる。
(e)「検出点時間間隔DS」:検出点位相P(0)での書き出し時間間隔をいう。なお、この検出点時間間隔DSは、駆動ギア63の回転速度が上記規定速度であって、且つ、上記規定ライン間隔で光走査するのに要する、書き出し時間間隔(以下、規定時間間隔という。)に一致している必要はないが、本実施形態では説明を簡単にするために一致するものとする。仮に不一致である場合には、検出タイミングに、検出点位相P(0)に対応する補正量によって検出点時間間隔DSを規定時間間隔に補正する必要がある。
(f)「補正量D(N)」:各位相での走査ライン間隔を規定ライン間隔に補正するのに要する書き出し時間間隔の補正量をいう。
(g)「補正差分量ΔD(N)」:1つの前のアドレス(N−1)に対応する位相での書き出し時間間隔の補正量D(N−1)に対する、アドレス(N)に対応する位相での書き出し時間間隔の補正量D(N)の相対差である。
従って、あるアドレス(N)での補正量D(N)は、次の演算式1で求まる。
D(N)=(ΔD(1)+ΔD(2)+・・・+ΔD(N))
また、あるアドレス(N)での補正後の書き出し時間間隔T1(N)は、次の演算式2で求まる。
T1(N)=DS+D(N)
また、この補正後の書き出し時間間隔T1(N)は、感光体33の回転運動が、あるアドレス(N)に対応する位相から、その次のアドレス(N+1)に対応する位相になるまでに要する時間でもある。
そして、変化特性情報は、後述するように、感光体33の回転速度むらに起因してばらつく走査ライン間隔を、規定ライン間隔に補正するために使用されるものである。NVRAM83には、4つの駆動ギア63各々に対応する4つの変化特性情報(図5参照)が記憶されている。
まず、図4は、各駆動ギア63の1周期における回転速度変動を示したグラフである。実線グラフG1(G1K,G1C,G1M,G1Y)は、各駆動ギア63K,63C,63M,63Yの回転速度の実測値から作成されたものである。より詳しくは、これらの実線グラフG1は規定速度に対する実測値の差分値をプロットして作成したものである。
例えば実線グラフG1がゼロ線よりも上にある位相では、駆動ギア63の実際の回転速度が上記規定速度よりも速いことを意味する。このときに上記規定時間間隔で光走査すると、走査ライン間隔が規定ライン間隔よりも広くなってしまう。一方、実線グラフG1がゼロ線よりも下にある位相では、駆動ギア63の実際の回転速度が上記規定速度よりも遅いことを意味する。このときに上記規定時間間隔で光走査すると、走査ライン間隔が規定ライン間隔よりも狭くなってしまう。
また、図4において、各点線グラフG2(G2K,G2C,G2M,G2Y)は、補正量D(N)の変化を示したもの、より具体的には、駆動ギア63の各位相P(N)と、その各位相での補正量D(N)との対応関係を示したものである。各点線グラフG2は、それに対応する各実線グラフG1を正負逆転させたような増減傾向を示す。具体的には、点線グラフG2がゼロ線よりも下にある位相では、書き出し時間間隔T1を補正量D(N)分だけ短くすることで、走査ライン間隔を規定ライン間隔に一致させる。逆に、点線グラフG2がゼロ線よりも上にある位相では、書き出し時間間隔T1を補正量D(N)分だけ長くすることで、走査ライン間隔を規定ライン間隔に一致させる。
そして、上記各点線グラフG2から、駆動ギア63の各位相P(N)と、補正差分量ΔD(N)(=ΔD(0)〜ΔD(M) 補正用パラメータ 補正量または補正差分量の一例)との対応関係を導き出すことができる。そして、各駆動ギア63の変化特性情報は、図5に示すように、各位相P(N)に対応するアドレスN(0〜M)と、補正差分量ΔD(N)との対応関係テーブルとしてNVRAM83に記憶されている。
(走査ライン間隔の補正処理)
本実施形態では、図6,7に示す走査ライン間隔の補正処理は、単一のプロセス部25(例えばブラックのプロセス部25K)によるモノクロ印刷時には行わず、複数のプロセス部25によるカラー印刷時に行う。感光体33の回転速度むらに起因するライン間隔のずれの影響は、特に複数色の画像を組み合わせて形成するカラー画像において色ずれとして顕著に現れるからである。また、走査ライン間隔の補正処理は、それぞれの色ごとに用意された上記変化特性情報に基づき個別に行う。以下、例えばシアン画像に対する走査ライン間隔の補正処理を例に挙げて説明する。
(1) 推定位相の修正前までの処理
CPU77は、推定位相の修正前まで、上記変化特性情報に基づき、各位相に対応する複数の補正差分量ΔD(N)を時系列順(具体的にはアドレス順)に順次指定していく。
例えば外部のコンピュータからの印刷データをネットワークインターフェイス89で受信したり、操作部85で印刷指示の操作がされたりすると、CPU77は、感光体33、ベルト31等の回転駆動を指示すると共に、図6,7に示す補正処理を実行する。なお、CPU77は内部クロックによって時間をカウントすることができる。このとき、CPU77は計時手段として機能する。また、当初、アドレスポインタはアドレス(0)を指定している。
まず、図6のS1で検出フラグFが立っている(F=1)かどうかを判断する。この検出フラグFは、上記検出タイミングが到来した(感光体33の位相が検出点位相P(0)に達した)かどうかを示すフラグであり、補正処理当初はまだクリア(F=0)されている。感光体33の位相が検出点位相P(0)に達すると、そのことが原点センサ73からの上記検出信号SAによってCPU77に伝えられる。そうすると、CPU77は検出フラグFを立てる(S1:YES)ことでS3に進み、ここで検出フラグFをクリアする。
次に、S5で書き出し時間間隔T1に検出点時間間隔DSを代入し、S7で、この検出点時間間隔DSを内部クロックでカウントしたときに、S9でLED露光装置23に一走査ラインの書き出しを指示し、アドレスポイントで指定するアドレス(以下、指定アドレスという。)を次のアドレス(1)に進める。
続いて、図7のS11で再び検出フラグFが立っているかどうかを判断する。検出フラグFは上記S3でクリアされているから(S11:NO)、S13に進み、現在の指定アドレスに対応する補正差分量ΔD(N)を読み出す。S15では、その補正差分量ΔD(N)を、その1つ前のアドレス(N−1)の書き出し時間間隔T1(N−1)の値に加算して、これを書き出し時間間隔T1に代入する。これにより、書き出し時間間隔T1(N)は、「(T1(N−1)+補正差分量ΔD(N))」となる。具体的には、CPU77は、例えば指定アドレスが「1」であれば、そのアドレス(1)に対応する補正差分量ΔD(1)を上記変化特性情報から読み出し、書き出し時間間隔T1を「DS+ΔD(1)」に補正する。このとき、CPU77は補正手段として機能する。
そして、S17で、この補正後の書き出し時間間隔T1(N)を内部クロックでカウントしたときに、S19でLED露光装置23に一走査ラインの書き出しを指示し、指定アドレスを次のアドレス(N+1)に進める。なお、現在の指定アドレスが「M」(図5参照)の場合、指定アドレスをアドレス(0)に戻す。そして、1つのジョブの印刷データ全ての露光が完了すれば(S21:YES)本補正処理を終了し、完了していなければ(S21:NO)、S11に戻る。
(2)比較例とその問題点
ここで、本実施形態では、感光体33(より正確には感光体33の回転運動)の位相が上記検出点位相P(0)になっていることは原点センサ73によって直接検出できるが、この検出点位P(0)以外の他の位相(P(1)〜P(M)になっていることは直接検出できない。当該他の位相(P(1)〜P(M))の到来時点は、CPU77にて基点位相及び上記内部クロックによる時間カウントに基づき推定されているのである。
具体的には、基点位相とは、上記他の位相(P(1)〜P(M))の到来を推定する基準となる位相であり、補正処理の当初は検出点位相P(0)が基点位相として設定される。上述したようにCPU77は、検出点位相P(0)の到来時から検出点時間間隔DSを内部クロックでカウントしたときに、アドレス(1)に対応する位相P(1)が到来したと推定する。そして、このアドレス(1)に対応する補正差分量ΔD(1)を指定し、これによって補正した書き出し時間間隔T1(1)(=DS+ΔD(1))だけ内部クロックで時間カウントしたときに、アドレス(2)に対応する位相P(2)が到来したと推定する。このとき、CPU77は指定手段として機能する。
仮に、内部クロックによって正確な時間をカウントできれば、内部クロックに基づく推定位相と感光体33の実際の位相とが一致するから、図4に示すように感光体33の実際の各位相P(N)において、適切な補正差分量ΔD(N)を変化特性情報から指定することができ、感光体33の回転運動全周に亘って走査ライン間隔を規定ライン間隔に一律に一致させることができる。
ところが、例えば内部クロックを生成するための発振回路が安価のものであったり、プリンタ1の内部温度が変化してパルス間隔が変動したりすることがあり、内部クロックによって正確な時間をカウントできない場合がある。そうすると、内部クロックに基づく推定位相と感光体33の実際の位相とがずれてしまい、そのずれ量は感光体33の回転が進行するに連れて蓄積されていく。即ち、感光体33の実際の各位相P(N)において、それに対応しない不適切な補正差分量が指定されてしまい、走査ライン間隔を規定ライン間隔に一律に一致させることができなくなる。
そこで、上記検出点位相P(0)の検出タイミングは、感光体33の実際の位相を唯一検出可能なタイミングであるから、この検出タイミングを用いて推定位相を修正し、補正量D(N)(書き出し時間間隔T1)を実際の位相に対応した、適切な値に移行させる必要がある。
この方法の1つ(比較例)としては、上記推定位相の修正を上記検出タイミングと同時に行うことが考えられる。この検出タイミングの到来によって感光体33の位相が実際に検出点位相P(0)に達したことを知ることができるので、当該検出タイミングの到来時に、そのときの指定アドレスを検出点位相P(0)に対応するアドレス(0)に変更し、書き出し時間間隔T1をそのアドレス(0)に対応する検出点時間間隔DSに強制的に移行させる構成である。これにより、感光体33の回転速度むらに起因する画像品質への悪影響をある程度は抑制できる。
しかしながら、推定位相の修正を上記検出タイミングと同時に行う上記方法では次のような問題が生じ得る。即ち、検出点位相P(0)付近の補正量D(N)変化が急勾配の場合には、上記移行前後で補正量D(N)が大きく変わるため、走査ライン間隔が急激に変わってしまい、画像品質に悪影響を及ぼす可能性がある。
具体的には、図8に示すように、例えば推定位相が実際の位相に比べて遅れていた場合には、推定位相に基づき順次指定される補正量D(N)は、同図に1点鎖線Xで示すような変化を示す。そうすると、推定位相が検出点位相P(0)に達する前(例えば推定位相が位相P(M−4)であったとき)に検出タイミングが到来すること(実際の位相が検出点位相P(0)に達すること)になる。そして、この時点で書き出し時間間隔T1が検出点位相P(0)に対応する検出点時間間隔DSに移行される。ところが、上記変化特性情報において検出点位相P(0)付近の補正量D(N)変化は急勾配である。このため、移行前の補正量D(M−4)と移行後の補正量D(0)との差が大きくなり補正量D(N)の連続性が失われる。即ち、走査ライン間隔が急激に変わってしまい、感光体33上に形成される静電潜像が乱れるなど、画像品質に悪影響を及ぼす可能性がある。
(3)本実施形態における推定位相の修正時の処理
そこで、本実施形態では、推定位相の修正を上記検出タイミングと同時ではなく、補正量D(N)変化が比較的に緩やかな位相(小変化位相)で行うようにして、移行前後での補正量D(N)(書き出し時間間隔T1)の連続性を維持するようにしている。具体的には、図8に示すように、上記変化特性情報において補正量D(N)変化の増減傾向が反転する反転位相P(K)では、その近傍の位相に対応する補正量D(N)変化が比較的に緩やかである。そこで、CPU77は、この反転位相P(K)が到来したと判定したときに推定位相の修正及び補正量D(N)の移行を行う。
例えば感光体33が1周回転して再び検出タイミングが到来すると、CPU77は検出フラグFを立てて(S11:YES)、S23に進んで検出フラグFをクリアし、検出タイミングからの経過時間を、内部クロックでカウントし始める。そして、S25でこの経過時間が反転時間T2に達したかどうかを判定する。
このとき、CPU77は判定手段として機能する。反転時間T2とは、検出点位相P(0)から反転位相P(K)到来までの時間(=T1(0)+T1(1)+・・・+T1(K−1))であり、これは上記変化特性情報から導き出すことができる。なお、反転位相P(K)のアドレス(K)及び反転時間T2は例えばNVRAM83に記憶されている。
そして、反転時間T2の経過前であれば(S25:NO)、S27〜S33で、上記S13〜S21と同様の処理を繰り返す。即ち、推定位相に従って順次補正差分量ΔD(1)を読出し、これによって補正した書き出し時間間隔T1経過後に走査ラインの書き出しを指示し、指定アドレスを次のアドレスに進める。そして、1つのジョブの印刷データ全ての露光が完了すれば(S35:YES)補正処理を終了し、完了していなければ(S35:NO)、S25に戻る。
一方、反転時間T2を経過すると(S25:YES)、S37で反転時間T2のカウントを停止して初期値(ゼロ)に戻す。このとき、推定位相が位相P(K−5)であったとする。S39で指定アドレス(K−5)を強制的にアドレス(K)にして、推定位相を反転位相P(K)に修正し、この反転位相P(K)を上記基点位相として設定する。これ以降、CPU77は反転位相P(K)を基準として感光体33の位相を推定することになる。
次に、S41で、検出点時間間隔DSに補正量D(K)(=(ΔD(1)+・・・+ΔD(K))を加えた書き出し時間間隔T1(K)を、書き出し時間間隔T1に代入する。そして、S43で、この補正後の書き出し時間間隔T1(K)(=DS+D(K))を内部クロックでカウントしたときに、S45でLED露光装置23に一走査ラインの書き出しを指示し、指定アドレスを次のアドレス(K+1)に進めてS11に戻る。このとき、反転位相P(K)付近の補正量D(N)変化は緩やかであるため、移行前後の補正量D(K−5)と補正量D(K)との差が小さく、書き出し時間間隔T1の連続性がある程度確保できる(図8参照)。従って、走査ライン間隔の急激な変動が抑制された、正常な静電潜像を形成することができ、画像品質への悪影響を抑制することができる。なお、このとき、CPU77は移行手段として機能する。
(本実施形態の効果)
(1)本実施形態によれば、基点位相を基準として感光体33の位相を推定し、この推定位相に対応する補正量D(N)を変化特性情報に基づき順次指定し、この指定された補正量D(N)に基づき感光体33に対する走査ラインの書き出しタイミングを補正する。そして、感光体33の位相が検出点位相P(0)に達したことが検出される検出タイミングに基づく時期(以下、「初期化時期」という)に、この初期化時期に対応する位相を基点位相として設定し、その基点位相に対応する補正量D(N)に指定先を移行させる。このように、基点位相は上記検出タイミングに基づき求められる、感光体33の実際の位相に近い値に修正されるため、推定位相と実際の位相とのずれが蓄積されることを防止し、感光体33の回転速度むらに起因する画像品質への悪影響を抑制することができる。
しかも、上記初期化時期は、補正量D(N)の変化率が所定値以下である小変化時期であり、補正量D(N)の変化が比較的に緩やかである。従って、補正量D(N)の変化が急峻な時期に補正量D(N)の指定先の移行を行う構成(上記比較例)に比べて、この移行前後における補正量D(N)の連続性を保ち易いので、画像品質への悪影響をより確実に抑制することができる。
(2)また、補正量D(N)の変化率が所定値以下になる位相には、前後位相の補正量D(N)の増減傾向が反転する反転位相と、前後位相の補正量D(N)の増減傾向が反転しない非反転位相とが存在することがある。しかし、反転位相は、非反転位相に比べてその近傍位相に対応する補正量D(N)の変化幅が比較的に小さいことが多いと考えられる。そこで、本実施形態では小変化位相を反転位相P(K)とした。
(3)図4,8に示すように、感光体33の回転運動において小変化位相(反転位相)が複数(P(K)、P(K'))存在する。この場合、検出点位相P(0)と、S25の判定対象とする小変化位相(反転位相)との位相差が大きいほど、その分だけ実際の位相と推定位相とのずれの蓄積が大きくなってしまう。そこで、本実施形態では、検出点位相P(0)の到来後に最初に到来する小変化位相(検出タイミングの後、最も早く到来する反転位相P(K))を、P25の判定対象とすることで、実際の位相と推定位相とのずれの蓄積を極力抑えて画像品質への悪影響を抑制するようにしている。
(4)例えば複数色について共通の変化特性情報に基づき補正等を行う構成も可能であるが、本実施形態のように、各色に独立に補正等を行えば、各色毎の補正量D(N)の変化特性を正確に反映することができる。
<実施形態2>
図9,10は実施形態2を示す。前記実施形態との相違は、検出点位相と小変化位相との関係にあり、その他の点は前記実施形態1と同様である。従って、実施形態1と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。
本実施形態では、図9に示すように、原点センサ73が検出する検出点位相を、小変化位相(反転位相P(K)、P(K') 本実施形態では反転位相P(K))に一致させている。これは、例えば図2に示す原点センサ73の位置を、駆動ギア63の周方向に沿って移動させることで実現できる。これにより、原点センサ73は、駆動ギア63が反転位相P(K)に達したことを、検出タイミングとしてCPU77に伝えることになる。
走査ライン間隔の補正処理について、CPU77は、推定位相の修正前は実施形態1と同様の処理(図6参照)を行い、推定位相の修正時では図10に示す処理を実行する。図10に示す処理は、図7に示す処理に対してS51からS59が異なる。即ち、反転位相P(K)の検出タイミングが到来すると、検出フラグFを立てて(S11:YES)、S51で検出フラグFをクリアする。
次に、S53で指定アドレス(K−5)を強制的にアドレス(K)にして、推定位相を反転位相P(K)に修正し、この反転位相P(K)を上記基点位相として設定する。これ以降、CPU77は反転位相P(K)を基準として感光体33の位相を推定することになる。S55で、上記書き出し時間間隔T1(K)を書き出し時間間隔T1に代入する。そして、S57で、この補正後の書き出し時間間隔T1(K)を内部クロックでカウントしたときに、S59でLED露光装置23に一走査ラインの書き出しを指示し、指定アドレスを次のアドレス(K+1)に進めてS11に戻る。このとき、前述したように、反転位相P(K)付近の補正量D(N)変化は緩やかであるため、移行前後の補正量D(K−5)と補正量D(K)との差が小さく、書き出し時間間隔T1の連続性がある程度確保できる(図8参照)。
以上のように、本実施形態では、検出点位相を小変化位相に一致させることで、推定位相の修正を原点センサ73の検出タイミングと同時で行うことができる。従って、実際の位相と推定位相とのずれの蓄積を最も効果的に抑制することができる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、S25の判定対象とする小変化位相(反転位相)を検出点位相P(0)の到来後に最初に到来する反転位相P(K)とした。しかし、近傍の位相に対応する補正量D(N)(感光体33の回転速度)の単位時間当たりの変化率が最も小さい小変化位相(反転位相P(K')をS25の判定対象とする構成であってもよい。但し、この反転位相P(K')と検出点位相P(0)との位相差が大きくなるほどその分だけ実際の位相と推定位相とのずれの蓄積が大きくなってしまう。従って、S25の判定対象は、検出点位相P(0)との位相差、及び、補正量D(N)の単位時間当たりの変化率の両方を考慮して決定することが好ましい。
(2)上記反転位相は、補正量D(N)変化の極値点など、厳密な意味の反転位相だけを意味するわけではなく、画質の影響がない程度に補正量D(N)の連続性が確保できる位相であれば、上記厳密な意味の反転位相から多少ずれていてもよい。
(3)「小変化位相」として、上記実施形態では、反転位相(P(K)等)とした。しかし、補正量または補正差分量の変化率が所定値以下になる位相であれば、前後位相の補正量または補正差分量の増減傾向が反転しない非反転位相であってもよい。
(4)「回転体」には、例えば感光体33以外に、搬送ベルト(ベルト31)、搬送ローラ、転写ベルトが含まれる。
(5)「像」には、静電潜像以外に、現像剤(トナー)像、インク像が含まれる。例えば電子写真方式のプリンタであって、且つ回転体が搬送ベルトや、搬送ローラ、転写ベルトであれば現像剤像であり、インクジェットプリンタやサーマルプリンタであれば回転体が搬送ローラ等であり、上記像がインク像などである。
(6)「補正量または補正差分量」は、補正差分量ΔD(N)ではなく補正量D(N)自体であってもよい。
(7)「変化特性情報」には、複数の補正量または補正差分量と各位相との対応関係テーブル以外に、複数の補正量または補正差分量と各位相との対応関係関数情報が含まれる。
(8)「像形成位置を補正する」方法として、上記実施形態では露光タイミングを変更することで像形成位置を補正する構成であった。しかし、露光タイミングを変更せずに、回転体(感光体)の回転速度を変更することで像形成位置を補正する構成であってもよい。
(9)「検出手段」には、上記実施形態では、回転体を駆動する駆動機構(駆動ユニット61)の所定状態(駆動ギア63が検出点位相P(0)に達したこと)を検出することで回転体が検出点位相に達したことを間接的に検出する構成であった。しかし、回転体上の所定点をセンサで検出することで回転体が検出点位相に達したことを直接検出する構成であってもよい。また、検出手段には、透過型に限らず、駆動ギア63の所定箇所に反射マークを設けてその反射マークからの反射光に基づき検出点位相を検出する反射型の光学センサであってもよい。その他に、磁気センサや、接触式センサ等であってもよい。
(10)位相を推定する方法として、上記実施形態では内部クロックによる時間カウントに基づき推定する構成としたが、必ずしも内部クロックのカウントによる必要はない。例えば、LED露光装置23の光走査の走査ライン数(或いはドット数)をカウントし、この走査ライン数(或いはドット数)及び基点位相の設定タイミングに基づき上記他の位相を推定する構成であってもよい。但し、この構成に比べて上記実施形態の構成の方が正確に位相を推定できる。
(11)上記実施形態では、反転位相P(K)のアドレス(K)及び反転時間T2を予め求めておいてNVRAM83に記憶しておく構成とした。しかし、これとは異なり、補正処理に際して、変化特性情報を基に補正量D(N)の単位時間当たりの変化率(具体的には補正差分量ΔD(N))が所定値以下(例えばほぼゼロ)である位相を反転位相(小変化位相)と定めて、上記反転時間T2も算出する構成であってもよい。
(12)「画像形成装置」として、上記実施形態ではLEDプリンタを示したが、これ以外の電子写真方式のプリンタ(例えばレーザプリンタ)にも適用できる。また、直接転写方式でなくても、例えば中間転写方式のプリンタ等にも適用することができ、さらにはインクジェット方式やサーマル方式のプリンタにも適用することができる。また、着色剤を2色、3色或いは5色以上有するプリンタであってもよい。
(13)変化特性情報は、複数色で共通としてもよい。例えば上記実施形態では、駆動モータ71を基準に前後方向で対称の位置にある駆動ギア63同士の回転速度変動は、ほぼ正負が逆転した形状になる。従って、どちらか一方の変化特性情報のみを有して、他の方の補正量は上記一方の変化特性情報から導く構成であってもよい。
(14)上記実施形態では、内部クロックを個別にカウントすることにより感光体33の各位相を推定する構成としたが、これに限らず、各補正量または補正差分量を単に一律の時間間隔で順次指定していく構成であってもよい。但し、上記実施形態のように、基点位相を基準として位相を推定し、その推定位相に対応する補正量または補正差分量を順次指定していくようにすれば、上記構成に比べて、回転体の実際の位相により適した補正量または補正差分量を指定することができる。
本発明の実施形態1に係るプリンタの概略構成を示す側断面図 駆動ユニットの内部構造を簡略化して示した斜視図 プリンタの電気的構成を示すブロック図 各駆動ギアの回転速度変動を示したグラフ NVRAM内のデータ構造を示す模式図 補正処理のフローチャート(その1) 補正処理のフローチャート(その2) 移行前後の補正量変化を説明するためのグラフ 実施形態2の検出点位相と小変化位相との関係を説明するためのグラフ 補正処理のフローチャート
1...プリンタ1(画像形成装置)
7...被記録媒体
23...LED露光装置(画像形成手段)
25...プロセス部(画像形成手段)
33...感光体(回転体、担持体)
73...原点センサ(検出手段)
77...CPU(計時手段、指定手段、判定手段、補正手段、移行手段)
83...NVRAM(記憶手段)
ΔD(N)...補正差分量(補正量または補正差分量)
P(0)...検出点位相

Claims (8)

  1. 回転体を有し、当該回転体に、或いは、前記回転体の回転に伴って移動する被記録媒体に像を形成する画像形成手段と、
    前記回転体の位相と、当該位相での前記回転体或いは前記被記録媒体に対する像形成位置の間隔を正規の間隔に補正するための補正量または補正差分量との対応関係を示す変化特性情報が記憶される記憶手段と、
    前記回転体の位相が検出点位相に達したことを検出する検出手段と、
    計時手段と、
    前記検出手段の検出タイミング及び前記計時手段の計時時間に基づき前記回転体の位相を推定する推定手段と、
    前記推定手段が推定した位相に対応する補正量または補正差分量を前記変化特性情報に基づき指定する指定手段と、
    前記指定手段により指定された補正量または補正差分量に基づき前記像形成位置を補正する補正手段と、
    前記推定手段による位相の推定に用いた検出タイミングの後に到来する前記検出手段の検出タイミング及び前記計時手段の計時時間に基づき、前記回転体の位相が、前記補正量または前記補正差分量の変化率が所定値以下になる小変化位相であるか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段が前記小変化位相であると判定したときに、前記指定手段の指定先を前記小変化位相に対応する補正量または補正差分量に移行させ、前記判定手段が前記小変化位相であると判定しなかったときに前記移行をしない移行手段と、を備える画像形成装置。
  2. 請求項1に記載の画像形成装置であって、
    前記小変化位相は、前記補正量または前記補正差分量の増減傾向が反転する反転位相である、画像形成装置
  3. 請求項1または請求項2に記載の画像形成装置であって、
    前記判定手段の判定対象は、複数の前記小変化位相のうち、前記検出点位相の到来後に最初に到来する小変化位相である、画像形成装置
  4. 請求項1または請求項2に記載の画像形成装置であって、
    前記判定手段の判定対象は、複数の前記小変化位相のうち、当該小変化位相の近傍の位相に対応する補正量または補正差分量の変化率が最も小さい小変化位相である、画像形成装置
  5. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
    前記検出点位相が前記小変化位相に設定され、
    前記判定手段は、前記検出手段の検出タイミングで前記回転体の位相が前記小変化位相になると判定する構成である、画像形成装置
  6. 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
    前記画像形成手段は、カラー画像とモノクロ画像とを形成可能であり、
    前記補正手段は、前記カラー画像を形成する場合に前記補正を行い、前記モノクロ画像を形成する場合には前記補正を行わない、画像形成装置
  7. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
    前記画像形成手段は、複数色それぞれに対応した複数の前記回転体を有し、当該各回転体に、或いは、当該各回転体の回転に伴って移動する被記録媒体にそれぞれ像を形成してカラー画像を形成する構成であり、
    前記記憶手段には前記各回転体に対応した複数の前記変化特性情報が記憶され、
    前記各色に対応する像形成ごとに、前記指定手段、補正手段、判定手段及び移行手段による動作を独立に実行させる、画像形成装置
  8. 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
    前記回転体は、現像剤像を直接、或いは被記録媒体を介して間接的に担持する担持体である、画像形成装置
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