JP4985282B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、ライン状に光源が配置されたＬＥＤプリントヘッドユニットから、一括露光され、静電潜像がライン単位に形成される感光体ドラムを備えた直接転写方式のモノクロ画像形成用のプリンタや、複写機、その複合機、作像色毎に感光体ドラムを備えたタンデム方式のカラー画像形成用のプリンタや、複写機、その複合機等に適用可能な画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。

近年、直接転写方式のモノクロ画像形成用の高速プリンタや複写機、これらの複合機、タンデム方式のカラープリンタやカラー複写機、これらのカラー複合機等が使用される場合が多くなってきた。この種のモノクロ画像形成装置によれば、例えば、ライン状にレーザ光源を配置したＬＰＨ（LED arrey Print Head）ユニットを備え、ＬＰＨユニットが感光体ドラムをライン単位に一括露光し、静電潜像がライン単位に形成される。感光体ドラム上の静電潜像は黒（ＢＫ）色のトナー剤により現像され、ＢＫ色のトナー像が感光体ドラムに形成される。感光体ドラム上に形成されたＢＫ色のトナー像は所望の用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は定着処理されて排出される。

また、カラー画像形成装置によれば、カラー画像のＲ（赤）色、Ｇ（緑）色、Ｂ（青）色を再現する場合に、例えば、ライン状にレーザ光源を配置し、ライン単位に一括露光するＬＰＨ（LED arrey Print Head）ユニットを各作像色毎に備え、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（ＢＫ）の各色のトナー像を各作像色用の感光体ドラムで形成し、各色用の感光体ドラムで形成された各色のトナー像を中間転写ベルト上で重ね合わせるようになされる。中間転写ベルト上で重ね合わされたカラートナー像は、所望の用紙に転写され、その後、定着処理されて排出される。

タンデム方式のカラー画像形成装置によれば、感光体ドラムの回転速度に変動ムラがあると、印刷画像に乱れを生じ、各色画像形成ユニットによる単色画像を重ね合わせたカラー画像に色ずれや、線ずれ等を招く原因となることがある。

この種のタンデム方式のカラー画像形成装置に関連して特許文献１には画像形成装置が開示されている。この画像形成装置によれば、回転動作検出手段、信号フィルタ及び書き込みタイミング制御手段を備え、感光体ドラムの回転ムラ補正時に、回転動作検出手段が感光体ドラムの回転ムラを検知して回転ムラ検知信号を信号フィルタに出力する。信号フィルタでは回転ムラ検出信号から繰り返し成分を除去した後の低周波成分の信号が取り出されて書き込みタイミング制御手段へ出力される。上述の低周波成分の信号はドラム偏芯に起因するものである。書き込みタイミング制御手段では、低周波成分の信号から回転変動量を演算し、この回転変動量に基づいて書き込みユニットにおける画像書き込みタイミングを決定するようになされる。このように画像形成装置を構成すると、感光体ドラムの回転ムラ補正を正確かつ迅速にできるというものである。

特開２０００−０８９６４０号公報（第３頁 図１）

ところで、感光体ドラムを備えた直接転写方式やタンデム方式の画像形成装置によれば、感光体ドラムの回転動作とＬＰＨユニットにおける露光動作とが非同期に制御されることから、偏芯等による感光体ドラムの回転速度変動ムラをキャンセルするために、当該感光体ドラムの回転に合わせて作像タイミングを変調（変化）する方法が採られる。

この方法は、特許文献１に見られ、ドラム回転速度の変動ムラの影響を取り除くために、画像形成前に、当該感光体ドラムの回転速度変動分布を測定し、当該回転速度変動分布を打ち消すような補正量を参照して画像書き込み基準信号（基準Ｉｎｄｅｘ信号）の周期を補正するようになされる。しかし、次のような問題がある。

ｉ．回転速度変動ムラをキャンセルする周期で、基準Ｉｎｄｅｘ信号の周期を補正しても、実働時の用紙の厚みやサイズ（紙種）等のプロセス（画像形成）条件によって、見かけ上のドラム１周回期間が長くなったり、それが短くなったりして、感光体ドラムに対する負荷の増分の影響を受けて作像タイミング補正テーブルによる補正精度が低下することが懸念される。

ii．一般に、通紙により感光体ドラムの負荷が増大する。負荷の増分は、Ａ４，Ｂ４等の用紙サイズ及び厚紙、薄紙等の紙種の選択等の画像形成条件により変化する。この画像形成条件によって、感光体ドラムの回転速度が低下する度合いが異なってくる。従って、実働時、用紙のサイズや紙種が変動した場合、感光体ドラムの主走査方向に形成される画像を当該感光体ドラムの回転方向（副走査方向）において等間隔に形成することが困難になるばかりか、濃淡ムラや画像ずれが懸念される。これにより、感光体ドラム（以下像担持体ものいう）の通紙による負荷の増分が画像形成品質の向上の妨げとなる。

そこで、この発明はこのような問題を解決したものであって、像担持体の実負荷に対応した高精度の作像タイミング補正テーブルを作成できるようにすると共に、その実働時の回転速度変動ムラを高精度に補正できるようにした画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る画像形成装置は、像担持体の一周をｎ分割したブロック毎に基準周期の画像書き込み制御信号を適用して画像を形成する画像形成装置であって、画像書き込み制御信号に基づいて形成した画像を用紙に転写する画像形成手段と、この画像形成手段に用紙を通紙する給紙手段と、この給紙手段によって通紙され、当該通紙による負荷が加わった状態の像担持体の回転速度を検出してドラム１周回期間の速度変動分布を計測する計測手段と、この計測手段によって計測されたドラム１周回期間の速度変動分布に対応させるための補正値であって、画像書き込み制御信号の基準周期を補正するための補正値をブロック毎に求めて対応付けた作像タイミング補正テーブルを作成する情報作成手段とを備えることを特徴とするものである。

請求項１に係る画像形成装置によれば、作像タイミング補正テーブル作成時、計測手段が、通紙による負荷が加わった状態の像担持体の回転速度を検出するので、用紙のサイズや、厚み、斤量、紙質等の回転変動要因が加味された像担持体の速度変動分布を計測できる。従って、像担持体の実負荷に即した回転速度変動ムラをキャンセル可能な精度の高い作像タイミング補正テーブルを作成できるようになる。

請求項２に係る画像形成装置は、請求項１において、情報作成手段によって作成された作像タイミング補正テーブルを記憶する記憶手段と、この記憶手段の作像タイミング補正テーブルを参照してブロック毎に画像書き込み制御信号の基準周期を補正し、補正後の周期の画像書き込み制御信号を出力する信号作成手段とを備え、画像形成手段は、信号作成手段から出力される補正後の周期の画像書き込み制御信号をブロック毎に設定して画像を形成することを特徴とするものである。

請求項３に係る画像形成方法は、像担持体の一周をｎ分割したブロック毎に基準周期の画像書き込み制御信号を適用して画像を形成し、当該画像を所望の用紙に転写する画像形成方法であって、画像を用紙に転写する位置に当該用紙を通紙するステップと、用紙の通紙による負荷が加わった状態の像担持体の回転速度を検出してドラム１周回期間の速度変動分布を計測するステップと、計測されたドラム１周回期間の速度変動分布に対応させるための補正値であって、画像書き込み制御信号の基準周期を補正するための補正値をブロック毎に求めて対応付けた作像タイミング補正テーブルを作成するステップとを有することを特徴とするものである。

請求項３に係る画像形成方法によれば、作像タイミング補正テーブル作成時、用紙のサイズや、厚み、斤量、紙質等の回転変動要因が加味された像担持体の速度変動分布を計測できるので、像担持体の実負荷に即した回転速度変動ムラをキャンセル可能な精度の高い作像タイミング補正テーブルを作成できるようになる。

請求項４に係る画像形成方法は、請求項３において、作成された作像タイミング補正テーブルを参照してブロック毎に画像書き込み制御信号の基準周期を補正するステップと、補正後の周期の画像書き込み制御信号をブロック毎に設定して画像を形成するステップとを有することを特徴とするものである。

請求項１に係る画像形成装置によれば、ドラム１周回期間の速度変動分布を計測する計測手段を備え、この計測手段は、作像タイミング補正テーブル作成時、通紙による負荷が加わった状態の像担持体の回転速度を検出するようになされる。

この構成によって、用紙のサイズや、厚み、斤量、紙質等の回転変動要因が加味された像担持体の速度変動分布を計測できるので、像担持体の実負荷に即した回転速度変動ムラをキャンセル可能な精度の高い作像タイミング補正テーブルを作成できるようになる。

従って、実働時、用紙が変動した場合であっても、画像書き込み制御信号に基づいて像担持体の主走査方向に形成される画像を当該像担持体の回転方向（副走査方向）において等間隔に形成できるようになり、濃淡ムラや画像ずれを排除できるようになる。これにより、画像形成品質の向上に寄与するところが大きい。

請求項２に係る画像形成装置によれば、補正後の周期の画像書き込み制御信号をブロック毎に設定して画像を形成する画像形成手段を備えるので、用紙が変動した場合であっても、画像書き込み制御信号に基づいて像担持体の主走査方向に形成される画像を当該像担持体の副走査方向においては等間隔に形成できるようになる。

請求項３に記載の画像形成方法によれば、用紙のサイズや、厚み、斤量、紙質等の回転変動要因が加味され像担持体の速度変動分布を計測できるので、像担持体の実負荷に即した回転速度変動ムラをキャンセル可能な精度の高い作像タイミング補正テーブルを作成できるようになる。

請求項４に記載の画像形成方法によれば、実働時、用紙が変動した場合であっても、画像書き込み制御信号に基づいて像担持体の主走査方向に形成される画像を当該像担持体の副走査方向においては等間隔に形成できるようになる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態に係る画像形成装置及び画像形成方法について説明をする。

図１は本発明に係る実施形態としてのプリンタ１００の構成例を示すブロック図である。プリンタ１００は画像形成装置の一例を構成し、像担持体で作像された画像を用紙Ｐに転写して出力するものである。像担持体には有機感光体ドラム（以下単に感光体ドラム１という）が使用される。この実施形態では、感光体ドラム１の一周をｎ分割したブロック毎に基準周期の画像書き込み制御信号（以下基準Ｉｎｄｅｘ信号という）を適用して画像を形成するようになされる。

プリンタ１００は、例えば、直接転写方式によりモノクロ画像を得る複写機や、複合機等に適用可能なものであり、作像タイミング補正テーブル作成機能を備えている。ここに作像タイミング補正テーブルとは、ドラム１周回期間の速度変動分布に対応させるための補正値であって、基準Ｉｎｄｅｘ信号の基準周期を補正するための補正値をブロック毎に求めて対応付けた補正データテーブルをいう。補正データテーブルは、作像タイミングを補正するための情報参照テーブルを構成する。

プリンタ１００は、操作部１４、紙搬送部２０、画像メモリ４６、タイミング発生器５４、補正テーブル生成機能付きの中央処理ユニット（Ｃentral Ｐrocessing Ｕnit：以下ＣＰＵ５５という）、速度検出部５８、作像タイミング補正テーブル格納用のメモリ７０、画像形成部８０及び定着装置９０を有して構成される。これらの部材は図示しない装置本体内に実装して使用される。用紙搬送部２０は給紙手段の機能を構成し、画像形成部８０に用紙Ｐを通紙する。用紙搬送部２０は図示しない搬送ローラや、レジストローラ、搬送用のモータ等から構成される。

速度検出部５８は計測手段の機能を構成し、感光体ドラム１の回転速度を検出して回転速度変動データＤ５８を出力する。この実施形態では、用紙搬送部２０によって通紙され、当該通紙による負荷が加わった状態の感光体ドラム１の回転速度を検出してドラム１周回期間の速度変動分布を計測する。

この例で、通紙しながら感光体ドラム１の速度変動分布を計測するようにしたのは、一般に、通紙により感光体ドラム１の負荷が増大する。負荷の増分は、Ａ４，Ｂ４等の用紙サイズ及び厚紙、薄紙等の紙種の選択等の画像形成条件により変化する。これにより、感光体ドラム１の回転速度の低下度合いが異なってくる。そこで、感光体ドラム１に対する負荷の増分の変化を捉えるためには、実際に用紙Ｐを搬送して感光体ドラム１に負荷を加える必要があることによる。このようにすると、感光体ドラム１の負荷の増分に対応した補正値を演算できるようになる。

速度検出部５８は図１に示したエンコーダ４１や、アナログ・デジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器という）等から構成され、エンコーダ４１が感光体ドラム１の回転速度を検出して回転速度信号をＡ／Ｄ変換器に出力する。Ａ／Ｄ変換器は、回転速度信号Ｓ４１をＡ／Ｄ変換して回転速度変動データＤ５８を出力する。

速度検出部５８には情報作成手段の機能を構成するＣＰＵ５５が接続され、速度検出部５８から回転速度変動データＤ５８を入力し、回転速度変動データＤ５８に基づいて作像タイミング補正テーブルを作成する。情報作成手段にはＣＰＵ５５の他に、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）を使用してもよい。補正テーブル作成機能は、複写機全体を制御するＣＰＵ５５内に構成される。

ＣＰＵ５５に操作部１４が接続される。操作部１４には図示しない液晶表示ディスプレイ及びタッチセンサパネルを組み合わせたものが使用される。この液晶表示ディスプレイには、例えば、印刷枚数、紙種、用紙サイズ、画像形成濃度等の画像形成条件が表示される。操作部１４は自動給紙モードや、プラテンモード等を設定するように操作される。これらの画像形成条件の選択により得られた操作データＤ１４はＣＰＵ５５に出力される。

この実施形態で、テーブル作成時、ＣＰＵ５５は、通紙による負荷が加わった状態の感光体ドラム１のドラム１周回期間の速度変動分布に基づいた作像タイミング補正テーブルを作成する。これは、用紙Ｐのサイズや、厚み、斤量、紙質等の回転変動要因が加味された感光体ドラム１の速度変動分布を計測することで、感光体ドラム１の実負荷に即した回転速度変動ムラをキャンセル可能な精度の高い作像タイミング補正テーブルを作成するためである。

ＣＰＵ５５には記憶手段の一例を構成するメモリ７０が接続され、メモリ７０内にはＣＰＵ５５によって作成された作像タイミング補正テーブルを記憶（格納）するようになされる。当該メモリ７０にはハードディスク装置（ＨＤＤ）や、不揮発性メモリ７０等が使用される。当該メモリ７０内にはルックアップテーブル（ＬＵＴ）が構築される。

メモリ７０には、信号作成手段の機能を構成するタイミング発生器５４が接続され、メモリ７０内の作像タイミング補正テーブルを参照してブロック毎に基準Ｉｎｄｅｘ信号の基準周期を補正し、補正後の周期の書き込み制御信号（以下ＩＤＸ同期信号という）を画像形成部８０へ出力する。画像形成部８０には画像メモリ４６が接続され、画像データＤ４６が記憶される。画像メモリ４６にはハードディスク装置（ＨＤＤ）や、不揮発性メモリ等が使用される。

画像形成部８０は画像形成手段の機能を構成し、感光体ドラム１から用紙Ｐに転写する転写位置に対応する感光体ドラム１上で画像を作像する。このプリンタ１００では、補正後の周期のＩＤＸ同期信号に基づいて画像を形成し、当該画像を用紙Ｐに転写する。例えば、画像形成部８０は、タイミング発生器５４から出力される補正後の周期のＩＤＸ同期信号を感光体ドラム１のブロック毎に設定して画像を形成する。

画像形成部８０は、感光体ドラム１の他に、帯電器２、ライン状の光学ヘッド（LED arrey Print Head；以下ＬＰＨユニット３という）、現像器４、転写器７、クリーニング部８及び分離器９を有しており、所定の用紙Ｐ上に画像を形成するように動作する。感光体ドラム１、現像器４及び用紙搬送部２０は、図示しない例えば、ＤＣモータにより回転機構を介して駆動される。

この感光体ドラム１の斜め左上方には帯電器２が配設され、所定の帯電電位に基づいて予め感光体ドラム１が一様に帯電される。感光体ドラム１の例えば上方にはＬＰＨユニット３が設けられ、画像メモリ４６から出力された画像データＤ４６によるレーザ強度に基づいて感光体ドラム１が露光され、その感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。ＬＰＨユニット３には、当該プリンタ１００で取り扱われる用紙Ｐの最大幅にもよるが、ＬＥＤヘッドが１ラインに付き数千〜数万画素を有するものが使用される。

感光体ドラム１の右側には現像器４が配設され、トナー剤及びキャリア（現像剤）が収容される。ＬＰＨユニット３によって感光体ドラム１に露光された静電潜像は現像器４のトナー剤によって現像される。感光体ドラム１の下方には転写器７が配設され、帯電、露光、現像を経てその感光体ドラム１上に形成されたトナー像が、図示しないレジストローラにより搬送タイミング制御される用紙Ｐに転写される。この転写器７に隣接して分離器９が設けられ、トナー像を転写した用紙Ｐが感光体ドラム１から分離される。

この転写器７の上流側及び分離器９の下流側には用紙搬送部２０が設けられ、その終端部には定着装置９０が設けられる。定着装置９０では用紙Ｐに転写されたトナー像が熱定着される。定着装置９０は、図示しない定着ヒータ駆動回路及び定着ヒータから構成される。定着処理後の用紙Ｐは、排紙ローラに挟持されて機外の排紙トレイ等に排紙される。

下流側の用紙搬送部２０と上述の帯電器２との間であって、感光体ドラム１に対向してクリーニング部８が設けられ、感光体ドラム１に残留したトナー剤がクリーニングされる。トナー剤がクリーニングされた画像形成部８０は、その後、次のコピーサイクルに移行する。

これらの画像形成の際には、用紙Ｐとして５２．３〜６３．９ｋｇ／ｍ²（１０００枚）程度の薄紙や６４．０〜８１．４ｋｇ／ｍ²（１０００枚）程度の普通紙や８３．０〜１３０．０ｋｇ／ｍ²（１０００枚）程度の厚紙や１５０．０ｋｇ／ｍ²（１０００枚）程度の超厚紙を用い、線速度を８０〜３５０ｍｍ／ｓｅｃ程度とし、環境条件として温度が５〜３５℃程度、湿度が１５〜８５％程度の設定条件とすることが好ましい。用紙Ｐの厚み（紙厚）としては０．０５〜０．１５ｍｍ程度の厚さのものが用いられる。

続いて、図２及び図３を参照しながらＣＰＵ５５における回転速度変動データＤ５８の取得例について説明する。図２（Ａ）及び（Ｂ）は、感光体ドラム１の１周とその回転速度の変動例を示す図である。

この例で、回転速度変動データＤ５８（Δｔｎ）を得るために、図２（Ａ）に示す感光体ドラム１周をＮ分割、例えば、図２（Ａ）に示すＭ色用の感光体ドラム１の外周３６０°を４５°ずつ８等分して、Ａ〜Ｈの８ブロックを設定する。この例では、転写位置ｐ＝０°を起点にして、Ａブロックが位相角０°→４５°の区間である。ここに転写位置ｐとは、感光体ドラム１上に形成された画像を用紙Ｐに転写する位置をいう。

同様にして、Ｂブロックは位相角４５°→９０°の区間であり、Ｃブロックは位相角９０°→１３５°の区間であり、Ｄブロックは位相角１３５°→１８０°の区間であり、Ｅブロックは位相角１８０°→２２５°の区間であり、Ｆブロックは位相角２２５°→２７０°の区間であり、Ｇブロックは位相角２７０°→３１５°の区間であり、Ｈブロックは位相角３１５°→３６０°の区間である。

図２（Ｂ）に示す縦軸は、感光体ドラム１の回転速度変動量±であり、横軸は、ドラム１周回期間である。図２（Ｂ）に示す感光体ドラム１の回転速度変動例によれば、ブロックＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの前半４ブロックの区間は、偏芯や、その他の原因により感光体ドラム１の回転速度が遅くなっている状態であり、また、ブロックＥ→Ｆ→Ｇ→Ｈの後半４ブロックの区間は、反対にその回転速度が速くなっている状態である。

図３（Ａ）〜（Ｃ）は、タイミング発生器５４における基準Ｉｎｄｅｘ信号の周期補正例（その１）を示す動作タイムチャートである。図３（Ａ）の横軸は、感光体ドラム１の１周分のドラム位置であり、この例では、ブロックＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈの０°→３６０°区間である１周８ブロック分を示している。図３（Ｂ）に示すＴは、回転速度変動が無いとした場合の１ブロックを通過する回転速度を時間換算した理想的な経過時間（基準Ｉｎｄｅｘ信号の周期）である。

図３（Ｃ）に示す補正後の周期のＩＤＸ同期信号の横軸は時間ｔであり、図２（Ｂ）に示した回転速度が遅い状態のブロックＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈの０°〜３６０°区間である１周８ブロック分を示している。

この例で、図３（Ａ）に示した理想的なブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈにおいて、ブロックＡの周期ＴはブロックＡ’の周期ｔ１に変動し、ブロックＢの周期Ｔは位相角４５°を基準にして、ブロックＢ’の周期ｔ２に変動している。ブロックＣの周期Ｔは位相角９０°を基準にして、ブロックＣ’の周期ｔ３に変動し、ブロックＤの周期Ｔは位相角１３５°を基準にして、ブロックＤ’の周期ｔ４に変動している。

更に、ブロックＥの周期Ｔは位相角１８０°を基準にして、ブロックＥ’の周期ｔ５に変動し、ブロックＦの周期Ｔは位相角２２５°を基準にして、ブロックＦ’の周期ｔ６に変動し、ブロックＧの周期Ｔは位相角２７０°を基準にして、ブロックＧ’の周期ｔ７に変動し、ブロックＨの周期Ｔは位相角３１５°を基準にして、ブロックＨ’の周期ｔ８に変動している。

この例では、感光体ドラム１の回転変動が”無い”とした場合の当該ブロックと、回転変動が”有る”とした場合の当該ブロックとの間の時間差である差分値（ｔｎ−Ｔ；位相差）を回転速度変動値Δｔｎ（補正値）としたとき、ブロックＡ−Ａ’間の差分値はΔｔ１であり、ブロックＢ−Ｂ’間の差分値はΔｔ２であり、ブロックＣ−Ｃ’間の差分値はΔｔ３であり、ブロックＤ−Ｄ’間の差分値はΔｔ４である。更に、ブロックＥ−Ｅ’間の差分値はΔｔ５であり、ブロックＦ−Ｆ’間の差分値はΔｔ６であり、ブロックＧ−Ｇ’間の差分値はΔｔ７であり、ブロックＨ−Ｈ’間の差分値はΔｔ８である。差分値Δｔ１〜Δｔ８は回転速度変動値Δｔｎを構成する。

この例でタイミング発生器５４においては、ブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの８ブロックに関して、その１ブロック毎に、各ブロックの通過時刻（期待値）からの差分、すなわち、図３（Ｂ）に示した回転速度変動値Δｔｎを求め、この回転速度変動値Δｔｎをブロック数分だけメモリ７０の作像タイミング補正テーブルに格納して適用される。

タイミング発生器５４では、メモリ７０の作像タイミング補正テーブルからの回転速度変動値Δｔｎを読み出し、これをブロック内のライン数で分配し、基準Ｉｎｄｅｘ信号の周期Ｔにその補正値を加減算し後の周期Ｔ±補正値の補正後の周期のＩＤＸ同期信号を生成するようになされる。ＩＤＸ同期信号は、感光体ドラム１上にモノクロ画像を形成するときの書込み基準（同期）信号である。補正後の周期のＩＤＸ同期信号には、各ブロック毎に補正時間Δｔｎ−Δｔn-1が反映される。

図４は、作像タイミング補正テーブルの内容例を示す表図である。図４に示す作像タイミング補正テーブルによれば、ブロックＡの差分値として補正値（回転速度変動値Δｔｎ）「＋１」が格納される。同様にして、ブロックＢの差分値として補正値「＋３」が格納され、ブロックＣの差分値として補正値「＋１」が格納され、ブロックＤの差分値として補正値「０」が格納され、ブロックＥの差分値として補正値「−１」が格納され、ブロックＦの差分値として補正値「−２」が格納され、ブロックＧの差分値として補正値「−１」が格納され、ブロックＨの差分値として補正値「−１」が各々格納される。

これらの補正値はメモリ７０の作像タイミング補正テーブルに記憶され、これらの補正値を画像形成時に参照することにより、基準Ｉｎｄｅｘ信号の基準周期を補正することができる。画像形成部８０は補正後の周期のＩＤＸ同期信号に基づいて画像を形成できるようになる。

図５（Ａ）及び（Ｂ）は、基準Ｉｎｄｅｘ信号の周期補正例（その２）を示すタイムチャートであり、感光体ドラム１の回転速度変動ムラをキャンセルするための基準Ｉｎｄｅｘ信号の周期補正例を示す図である。図５（Ａ）は、補正前の感光体ドラム１の回転速度変動例を示す波形図である。図５（Ａ）に示す回転速度変動例については、図２（Ｂ）に示した回転速度変動例と同じであるので、その説明を省略する。

この例では、図５（Ａ）に示す感光体ドラム１の回転速度変動例において、ブロックＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの前半４ブロックの区間については、感光体ドラム１は、例えば、負荷が増加して通常よりも遅く回転するので、基準Ｉｎｄｅｘ信号の周期Ｔを長く設定するように補正時間Δｔｎ−Δｔn-1で補正してＩＤＸ同期信号となされる。

また、ブロックＥ→Ｆ→Ｇ→Ｈの後半４ブロックの区間については、反対に、感光体ドラム１は、負荷が軽減して通常よりも速く回転するので、基準Ｉｎｄｅｘ信号の周期Ｔを短く設定するように補正時間Δｔｎ−Δｔn-1で補正して補正後の周期のＩＤＸ同期信号となされる。

図５（Ｂ）は、補正後の周期のＩＤＸ同期信号の周期分布例を示す波形図である。図５（Ｂ）に示す縦軸は、基準Ｉｎｄｅｘ信号の周期Ｔであり、基準周期Ｔに対する補正量±である。
横軸は、ドラム１周回期間である。図５（Ｂ）に示す補正後の周期のＩＤＸ同期信号の周期分布例によれば、図５（Ａ）に示した正弦波状の回転速度変動ムラを図５（Ｂ）に示した正弦波状の補正後の周期のＩＤＸ同期信号の周期分布によってキャンセルするようになされる。

この例の補正後の周期のＩＤＸ同期信号の周期分布波形によれば、感光体ドラム１の１周に８０ラインが割り当てられた場合であって、補正時間Δｔｎ−Δｔn-1を８個に分割して、１０ラインに付き１個の補正時間Δｔｎ−Δｔn-1／１０により基準Ｉｎｄｅｘ信号の周期を補正して補正後の周期のＩＤＸ同期信号を得るようになされる。

これにより、各ブロック毎に対応付けられた８個の補正値を波線で示す正弦波の包絡形状に補間して使用することができる。例えば、ブロックＡの補正値「＋１」を補正値＝０．１，０．２，０．３，０．４，０．５，０．６，０．７，０．８，０．９，１．０に展開（分配）してブロックＡ内の各ラインの補正値が正弦波の包絡線状に推移するようにする。この結果、図５（Ａ）に示す感光体ドラム１の回転速度変動波形を図５（Ｂ）に示す補正値の包絡形状の正弦波形でキャンセルできるようになる。

続いて、本発明に係る画像形成方法について説明する。この実施形態では、補正テーブル作成処理と、当該補正テーブルを使用した画像形成例の２つに分けて説明する。

［補正テーブル作成］
図６は、作像ターミング補正テーブルの作成例を示すフローチャートである。この例では、感光体ドラム１の一周をｎ＝８分割したブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ毎に基準周期の基準Ｉｎｄｅｘ信号を補正するための補正値を作成する場合を前提にして、感光体ドラム１の速度検出時に通紙することで、当該感光体ドラム１に実働時とほぼ同じ負荷を与えつつ、その回転速度変動分布を検出する場合を例に挙げる。

これらを補正テーブル作成条件にして、図６に示すフローチャートのステップＡ１でＣＰＵ５５はテーブル作成命令を待機する。テーブル作成命令は、例えば、操作部１４から「補正テーブルを作成する」なる操作データＤ１４が入力されることで、補正テーブル作成プログラムが起動される。補正テーブル作成プログラムは図示しない不揮発性メモリから読み出される。

このようなテーブル作成命令が操作部１４を介してＣＰＵ５５に有った場合は、ステップＡ２に移行してＣＰＵ５５は通紙処理を実行する。このとき、ＣＰＵ５５は、用紙搬送部２０に給紙制御信号Ｓｆを出力して、図示しない給紙カセットから用紙Ｐ（又は測定用紙）を繰り出して画像形成部８０へ通紙するような給紙制御を実行する。また、ＣＰＵ５５は、感光体ドラム１の数周分の回転速度変動分布が取得できるように、画像を用紙Ｐに転写する転写位置に当該用紙Ｐを複数枚通紙するようになされる。

次に、ステップＡ３でＣＰＵ５５は感光体ドラム１の速度変動分布を計測する。測定速度検出部５８は、通紙とほぼ同時に感光体ドラム１の回転速度変動ムラの測定を開始する。この例で、速度検出部５８は、用紙Ｐの通紙による負荷が加わった状態の感光体ドラム１の回転速度を検出してドラム１周回期間の速度変動分布を計測する。例えば、ステップＡ３１で図１に示したエンコーダ４１は感光体ドラム１の角速度を検出して回転速度変動信号Ｓ４１を図示しないＡ／Ｄ変換器に出力する。そして、ステップＡ３１でＡ／Ｄ変換器は回転速度変動信号Ｓ４１をアナログ・デジタル変換し、測定結果を３周平均等により補正し、補正後の回転速度変動データＤ５８を出力する。

その後、ステップＡ４でＣＰＵ５５は感光体ドラム１の数周分の回転速度変動分布の取得を終了したかを判別する。その数周分の回転速度変動分布の取得を終了していない場合は、ステップＡ２に戻って通紙処理及び、ステップＡ３の速度変動分布の計測処理を繰り返す。

回転速度変動分布の取得を終了した場合は、ステップＡ５に移行してＣＰＵ５５は速度検出部５８から回転速度変動データＤ５８を入力し、当該データＤ５８に基づいて作像タイミング補正テーブルを作成する。このとき、ステップＡ５１でＣＰＵ５５は、速度検出部５８の図示しないＡ／Ｄ変換器から回転速度変動データＤ５８を入力し、ドラム１周回期間の速度変動分布に対応させるための補正値であって、基準Ｉｎｄｅｘ信号の基準周期を補正するための補正値をブロックＡ〜Ｈ毎に求める。

この例でＣＰＵ５５は、感光体ドラム１の回転速度変動ムラをキャンセルする周期を算出して、回転速度変動値Δｔｎを求め、これをクロック数に変換する。その後、ステップＡ５２でＣＰＵ５５はクロック数に基づいて差分値±を演算して作像タイミング補正テーブルに記憶する。

図３に示した例によれば、感光体ドラム１の回転変動が”無い”とした場合の当該ブロックと、回転変動が”有る”とした場合の当該ブロックとの間の差分値（ｔｎ−Ｔ；位相差）を回転速度変動値Δｔｎ（補正値）としたとき、ブロックＡ−Ａ’間の差分値はΔｔ１であり、ブロックＢ−Ｂ’間の差分値はΔｔ２であり、ブロックＣ−Ｃ’間の差分値はΔｔ３であり、ブロックＤ−Ｄ’間の差分値はΔｔ４である。

また、ブロックＥ−Ｅ’間の差分値はΔｔ５であり、ブロックＦ−Ｆ’間の差分値はΔｔ６であり、ブロックＧ−Ｇ’間の差分値はΔｔ７であり、ブロックＨ−Ｈ’間の差分値はΔｔ８である。差分値Δｔ１〜Δｔ８は回転速度変動値Δｔｎを構成する。

そして、ステップＡ６に移行して、ＣＰＵ５５はメモリ７０に構築された作像タイミング補正テーブルに補正値を格納する。補正値は、ブロックＡ〜Ｈ毎に対応付けられる。図４に示した格納例によれば、ブロックＡの差分値として補正値（回転速度変動値Δｔｎ）「＋１」が格納される。同様にして、ブロックＢの差分値として補正値「＋３」が格納され、ブロックＣの差分値として補正値「＋１」が格納され、ブロックＤの差分値として補正値「０」が格納され、ブロックＥの差分値として補正値「−１」が格納され、ブロックＦの差分値として補正値「−２」が格納され、ブロックＧの差分値として補正値「−１」が格納され、ブロックＨの差分値として補正値「−１」が各々格納される。

［補正テーブルを使用した画像形成例］
図７は、プリンタ１００による画像形成例を示すフローチャートである。この例では、感光体ドラム１の一周をｎ＝８分割したブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ毎に基準周期の基準Ｉｎｄｅｘ信号を適用して、所望の用紙Ｐに画像を印刷する。

これらを画像形成条件にして、図７に示すフローチャートのステップＢ１で画像形成条件を設定する。例えば、図１に示した操作部１４でその表示パネルには印刷枚数、紙種、用紙サイズ、画像形成濃度等の画像形成条件が表示される。操作部１４は自動給紙モードや、プラテンモード、画像形成ジョブ等を設定するように操作される。これらの画像形成条件の選択により得られた操作データＤ１４はＣＰＵ５５に出力される。

ステップＢ２でＣＰＵ５５は印刷スタートを待機する。操作部１４を介して印刷スタートが指示されると、ＣＰＵ５５は、操作部１４から入力される操作データＤ１４に基づいて画像メモリ４６、用紙搬送部２０及び画像形成部８０等の入出力を制御する。

この例では、ステップＢ３に移行してＣＰＵ５５は基準Ｉｎｄｅｘ信号の基準周期を補正するようにタイミング発生器５４を制御する。タイミング発生器５４は、メモリ７０の作像タイミング補正テーブルを参照してブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ毎に基準Ｉｎｄｅｘ信号の基準周期を補正する。補正後の周期のＩＤＸ同期信号は、画像メモリ４６及び、ＬＰＨユニット３に出力される。

その後、ステップＢ４に移行して、ＣＰＵ５５は画像メモリ４６から画像データＤ４６を読み出して画像形成処理を実行する。このとき、画像形成部８０では操作部１４によって設定された画像形成条件に基づいて画像メモリ４６から画像データＤ４６が読み出される。画像データＤ４６は、補正後の周期のＩＤＸ同期信号に基づいて画像メモリ４６から画像形成部８０へ出力される。画像形成部８０は、補正後の周期のＩｎｄｅｘ信号をブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ毎に設定して画像を形成する。

この例では、補正後の周期のＩＤＸ同期信号に基づいて画像メモリ４６より読み出された画像データＤ４６がＬＰＨユニット３に転送される。ＬＰＨユニット３は、画像データＤ４６に基づいて感光体ドラム１に静電潜像を形成する。感光体ドラム１に形成された静電潜像はトナー剤により現像される。これにより、回転速度変動ムラを相殺した画像を感光体ドラム１上に形成できるようになる。

用紙搬送部２０では、給紙制御信号Ｓｆに基づいて図示しない給紙カセットから画像形成条件の設定に基づく用紙Ｐが繰り出され、当該用紙Ｐが画像形成部８０の方へ搬送される。給紙制御信号ＳｆはＣＰＵ５５から用紙搬送部２０へ出力される。画像形成部８０では感光体ドラム１上に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写し、定着装置９０では用紙Ｐに形成されたトナー像を定着するようになされる。定着後の用紙Ｐは排紙される。これにより、画像形成部８０で補正後の周期のＩｎｄｅｘ信号に基づく所定の用紙（記録媒体）Ｐ上に画像を形成できるようになる。

そして、ステップＢ５に移行してＣＰＵ５５は全ページの画像形成処理を終了したかを判別する。この際に、例えば、画像形成ジョブのエンドオブフラグを検出し、全ページの画像形成処理を終了したか否かを判断する。エンドオブフラグが検出されていない場合は、全ページ終了していないと判断し、ステップＢ４に戻って画像形成処理を継続する。エンドオブフラグが検出された場合は全ページ終了と判断して画像形成制御を終了する。

このように実施形態としてプリンタ１００及び、画像形成方法によれば、作像タイミング補正テーブル作成時、速度検出部５８が、通紙による負荷が加わった状態の感光体ドラム１の回転速度を検出するので、用紙Ｐのサイズや、厚み、斤量、紙質等の回転変動要因が加味された感光体ドラム１の速度変動分布を計測できる。従って、ＣＰＵ５５は感光体ドラム１の実負荷に即した回転速度変動ムラをキャンセル可能な高精度の作像タイミング補正テーブルを作成できるようになる。

これにより、実働時、用紙Ｐのサイズや紙種が変動した場合であっても、補正後の周期のＩＤＸ同期信号に基づいて感光体ドラム１の主走査方向に形成される画像を当該感光体ドラム１の回転方向（副走査方向）において等間隔に形成できるようになり、濃淡ムラや画像ずれを排除できるようになる。従って、プリンタ１００における画像形成品質の向上に寄与するところが大きい。

上述した実施形態では、直接転写方式のモノクロ画像を形成するプリンタ１００について説明したが、本発明に係る画像形成装置は、タンデム方式のカラー画像形成装置にも適用できる。カラープリンタの場合は、複数の感光体ドラムを回転機構で駆動するとよい。タンデム方式のカラー画像形成装置では、各作像色用の感光体ドラムの回転速度に変動（ムラ）があると、印刷画像に乱れが生じ易く、各作像色用の画像形成ユニットによる単色画像を重ね合わせたカラー画像には色ずれ、線ずれ等が発生してしまう。

そこで、各作像色用の感光体ドラムの回転速度変動分布を画像形成前に取得し、この回転速度変動分布から補正値を算出し、この補正値を作像タイミング補正テーブルに格納する。このとき、速度検出部５８で通紙による負荷が加わった状態の各作像色毎の感光体ドラムの回転速度を検出するようにするとよい。

このようにすると、各作像色毎に基準Ｉｎｄｅｘ信号を補正値で補正した補正後の周期であって、各作像色毎に回転速度変動ムラをキャンセルする周期の各作像色用のＩＤＸ同期信号（書き込み同期信号）に基づいて各作像色用の感光体ドラムに色画像を形成できるようになる。

この発明は、ライン状に光源が配置されたＬＰＨユニットから、ライン単位に静電潜像を一括露光する感光体ドラムを備えた直接転写方式のモノクロ画像形成用のプリンタや複写機、複合機等、また、各作像色毎にライン状に光源が配置された複数のＬＰＨユニットから、ライン単位に静電潜像を一括露光する複数の感光体ドラムを備え、中間転写ベルト上で色を重ね合わせて色画像を形成するタンデム方式のカラープリンタやカラー複写機、複合機等に適用して極めて好適である。

本発明に係る実施形態としてのプリンタ１００の構成例を示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、感光体ドラム１の１周とその回転速度の変動例を示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、タイミング発生器５４における基準Ｉｎｄｅｘ信号の周期補正例（その１）を示す動作タイムチャートである。 作像タイミング補正テーブルの内容例を示す表図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、基準Ｉｎｄｅｘ信号の周期補正例（その２）を示すタイムチャートである。 作像ターミング補正テーブルの作成例を示すフローチャートである。 プリンタ１００による画像形成例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電器
３ ＬＰＨユニット
４ 現像器
７ 転写器
８ クリーニング部
９ 分離器
２０ 用紙搬送部
４１ エンコーダ（計測手段）
４６ 画像メモリ
５０ 制御部
５４ タイミング発生器（信号作成手段）
５８ 速度検出部（計測手段）
７０ メモリ（記憶手段）
８０ 画像形成部（画像形成手段）
９０ 定着装置
１００ プリンタ（画像形成装置）

Claims (4)

1. 像担持体の一周をｎ分割したブロック毎に基準周期の画像書き込み制御信号を適用して画像を形成する画像形成装置であって、
   前記画像書き込み制御信号に基づいて形成した画像を用紙に転写する画像形成手段と、
   前記画像形成手段に用紙を通紙する給紙手段と、
   前記給紙手段によって通紙され、当該通紙による負荷が加わった状態の前記像担持体の回転速度を検出してドラム１周回期間の速度変動分布を計測する計測手段と、
   前記計測手段によって計測された前記ドラム１周回期間の速度変動分布に対応させるための補正値であって、前記画像書き込み制御信号の基準周期を補正するための補正値を前記ブロック毎に求めて対応付けた作像タイミング補正テーブルを作成する情報作成手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記情報作成手段によって作成された前記作像タイミング補正テーブルを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段の作像タイミング補正テーブルを参照して前記ブロック毎に前記画像書き込み制御信号の基準周期を補正し、補正後の周期の画像書き込み制御信号を出力する信号作成手段とを備え、
   前記画像形成手段は、
   前記信号作成手段から出力される補正後の周期の前記画像書き込み制御信号を前記ブロック毎に設定して画像を形成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. 像担持体の一周をｎ分割したブロック毎に基準周期の画像書き込み制御信号を適用して画像を形成し、当該画像を所望の用紙に転写する画像形成方法であって、
   前記画像を用紙に転写する位置に当該用紙を通紙するステップと、
   前記用紙の通紙による負荷が加わった状態の前記像担持体の回転速度を検出してドラム１周回期間の速度変動分布を計測するステップと、
   計測された前記ドラム１周回期間の速度変動分布に対応させるための補正値であって、前記画像書き込み制御信号の基準周期を補正するための補正値を前記ブロック毎に求めて対応付けた作像タイミング補正テーブルを作成するステップとを有することを特徴とする画像形成方法。
4. 作成された前記作像タイミング補正テーブルを参照して前記ブロック毎に前記画像書き込み制御信号の基準周期を補正するステップと、
   補正後の周期の前記画像書き込み制御信号を前記ブロック毎に設定して画像を形成するステップとを有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成方法。

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