JP5560055B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

感光ドラムをレーザビームで走査し静電潜像を形成することで画像形成を行う画像形成装置において、感光ドラムの主走査方向の感度ばらつきや、光学系による主走査の光量不均一により主走査方向に濃度むらが発生する。光学部材や感光ドラムに費用をかければ上記濃度むらを低減することは、可能である。しかし、この方法で精度を求めてしまうと、費用が上がってしまう。そのため、費用を抑えながら濃度むらを低減する方法として、主走査方向の濃度を電気的に補正する方法が用いられる。

例えば、その補正手法として、画像毎のレーザビームの制御信号（パルス信号）のパルス幅を細かく変更することでレーザビームの光量を調整する手法が提案されている。また、別の手段として、光量をフィードバック補正する手法（下記特許文献１参照）が提案されている。この方法は、画像形成毎にレーザダイオードに供給する電流の値をデータとして記憶し、当該データを基に画像形成毎のレーザダイオードに供給する電流値を決定する。

特開２００６−１９８８９４号公報

ところで、上記従来技術において、画像毎のレーザビームの制御信号（パルス信号）のパルス幅を細かく変更することで光量を調整している。しかし、この手法は、高精度なＰＷＭ制御を必要とするため、費用の増大は避けられない。その上、必要な濃度補正は１画素より大きな単位で行われるべきものであるので、１画素単位での精度の向上は過剰である。また、上記特許文献１の手法は、全ての主走査の同じ点で光量を補正する手法がとられているが、補正点を境に画像濃度の変化が明確になってしまうので、良質な画像をえられない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、費用の増大を抑えながら濃度補正を目立ちにくくすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、画像形成装置に係る第１の解決手段として、円筒部材からなり、周面にトナー画像を周面に担持する像担持体と、レーザビームを照射することで像担持体の表面に静電潜像を形成する光源とを具備し、前記像担持体の静電潜像にトナーを付着させることで画像を形成する画像形成装置であって、前記光源の前記レーザビームの光量を調整することで像担持体上のトナー濃度の補正点を主走査ライン毎にシフトさせる制御手段を具備するという手段を採用する。

本発明では、画像形成装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記光源が、前記主走査ラインに応じたレーザビームを同時に複数照射する場合に、前記制御手段は、ビーム毎の光量を調整することで補正点を主走査ライン毎にシフトさせるという手段を採用する。

本発明では、画像形成装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記制御手段は、主走査ラインの画像領域先頭の補正点をシフトさせずに、画像領域先頭以降の補正点をシフトさせるという手段を採用する。

本発明では、画像形成装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜３のいずれかの解決手段において、前記制御手段は、補間演算に基づいて補正点を導き出すという手段を採用する。

本発明では、画像形成装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜３のいずれかの解決手段において、前記制御は、予め補正点の曲線パターンを記憶し、適合する曲線を割り出し、当該曲線に基づいて補正点を導き出すという手段を採用する。

本発明では、画像形成装置に係る第６の解決手段として、上記第１〜５のいずれかの解決手段において、前記制御手段は、前記補正点の等間隔のシフトを一定の走査周期で繰り返すという手段を採用する。

本発明では、画像形成装置に係る第７の解決手段として、上記第１〜５のいずれかの解決手段において、前記制御手段は、補正点を不規則的な走査周期でシフトさせるという手段を採用する。

本発明によれば、トナー濃度の補正点を主走査ライン毎にシフトさせる。また、ローパスフィルタを用いて濃度補正を目出させにくくすることもあったが、そのローパスフィルタも不要になる。つまり、本発明によれば、安価でかつ良好な光量補正を実現でき、かつ、光源を含む光走査装置の温度変化による変形また像担持体の主走査方向の感度ばらつきなどが原因の濃度補正を目立ちにくくすることができる。

本発明の実施形態に係る複写機Ａの機能ブロック図であり、 本発明の実施形態に係る複写機Ａの概略構成を示す透視正面図である。 本発明の実施形態に係る複写機Ａの光走査装置７３の機能構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る複写機Ａの濃度データ信号、Ｌａａｄ信号及び濃度信号を示す図である。 本発明の実施形態に係る複写機ＡのＬａａｄ信号のＯＮタイミングのシフト及び補正画像を示す図である。 本発明の実施形態に係る複写機Ａの濃度の補正点のシフトの変形例を示す図である。 本発明の実施形態に係る複写機Ａの濃度信号の近似曲線を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機Ａの構成について、説明する。
本実施形態の複写機Ａは、図１に示すように、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１、ＲＯＭ(Read Only Memory)２、ＲＡＭ(Random Access Memory)３、画像読取部４、画像データ記憶部５、画像処理部６、用紙搬送／画像形成部７及び操作表示部８を備えている。

ＣＰＵ１は、ＲＯＭ２に記憶されている制御プログラム、画像データ記憶部５に記憶されている原稿画像データ、プリント画像データ及びファクシミリ画像データ及び操作表示部８から入力される操作指示に基づいて複写機Ａの全体動作を制御する。なお、このＣＰＵ１の制御処理の詳細については、複写機Ａの動作として後述する。
ＲＯＭ２は、ＣＰＵ１で実行される制御プログラム及びその他のデータを記憶する不揮発性メモリである。
ＲＡＭ３は、ＣＰＵ１が制御プログラムを実行して各種動作を行う際に、データの一時保存先となるワーキングエリアとして用いられる揮発性メモリである。

画像読取部４は、ＡＤＦ（自動原稿送り装置）とＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサ等を備え、ＣＰＵ１の制御の下、ＡＤＦによって順次給紙される原稿の画像をＣＣＤセンサに読み取らせ、原稿画像に基づく原稿画像データを出力する。なお、画像読取部４は、原稿画像データをＣＰＵ１へ出力し、一方、ＣＰＵ１は、原稿画像データを画像データ記憶部５に記憶させる。

画像データ記憶部５は、ハードディスク等の外部記憶装置または／及びフラッシュメモリ等の半導体メモリから構成されており、ＣＰＵ１の制御の下、画像読取部４が読み取った原稿画像データを記憶する。
画像処理部６は、ＣＰＵ１の制御の下、画像データ記憶部５が記憶する原稿画像データに必要に応じて各種画像処理を施すことによって印刷形式の画像データ（印刷形式画像データ）に変換し、当該印刷形式画像データを出力する。

例えば、画像読取部４がカラーの原稿画像を読み取った場合には、画像データ記憶部５が記憶する原稿画像データはＲＧＢ（Ｒ：レッド、Ｇ：グリーン、Ｂ：ブルー）画像データとなる為、画像処理部６は、このＲＧＢ画像データを、例えばＹＭＣＫ画像データ（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラックを基準色とする画像データ）に変換し、当該印刷形式画像データを出力する。

用紙搬送／画像形成部７は、ＣＰＵ１の制御の下、画像処理部６から入力された印刷形式画像データに基づいて、用紙トレイから搬送した印刷用紙にトナーを転写し、当該トナーの定着処理を行うことによって、印刷用紙に画像を形成するものであり、図２に示すように、感光ドラム（像担持体）７１、帯電装置７２、光走査装置７３、現像装置７４、クリーニングユニット７５、定着装置７６等を備える構成となっている。

感光ドラム７１は、表面に静電潜像が形成される円筒部材であり、図２の奥行き方向に延在して配置され、その周面の静電潜像にトナーが付着することでトナーからなる画像が形成される。
帯電装置７２は、感光ドラム７１に対して対向配置されており、感光ドラム７１の周面を帯電状態にする。

光走査装置７３は、感光ドラム７１の上方に配置されており、照射したレーザビームＬによって感光ドラム７１の表面を走査することで感光ドラム７１の表面に静電潜像を形成するものである。
光走査装置７３は、図３に示すように、光学ハウジング７３１、光源７３２、回転多面体７３３、ｆθレンズ７３４、反射ミラー７３５、ＣＰＵ１、Ｄ／Ａコンバータ７３６、ドライバＩＣ（Integrated Circuit）７３７、ＢＤ(Beam Detector)ミラー７３８及びＢＤセンサ７３９を備えている。なお、ＣＰＵ１、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３、Ｄ／Ａコンバータ７３６及びドライバＩＣ７３７が本実施形態における制御手段を構成する。

光学ハウジング７３１は、内部に光源７３２、回転多面体７３３、ｆθレンズ７３４、反射ミラー７３５、ＢＤミラー７３８及びＢＤセンサ７３９を収容するものであり、その内部に上記光源７３２、回転多面体７３３、ｆθレンズ７３４、反射ミラー７３５、ＢＤミラー７３８及びＢＤセンサ７３９が固定されている。

光源７３２は、ＣＰＵ１の制御の下、印刷形式画像データに基づいてレーザビームＬを射出するものであり、回転多面体７３３の周面に向けて略水平方向にレーザビームＬを射出する。
回転多面体７３３は、平面視が多角形形状で周面が反射面とされたミラーであり、ＣＰＵ１の制御の下、自身の下方に配置された回転駆動モータによって垂直方向を回転軸として回転駆動される。なお、回転多面体７３３は、図３の矢印で示すように、反時計回りに回転する。
ｆθレンズ７３４は、回転多面体７３３によって反射されたレーザビームＬの走査における走査速度を一定とするものである。すなわち、ｆθレンズ７３４は、レーザビームＬが感光ドラム７１の周面において等速に走査されるように光学的に作用する。
反射ミラー７３５は、レーザビームＬを反射する矩形状の反射面を有する板材である。

ＣＰＵ１は、上述したように複写機Ａの全体動作を制御する。つまり、ＣＰＵ１は、光源７３２のレーザビームＬの照射を制御するともに回転多面体７３３の回転動作を制御する。そして、ＣＰＵ１は、光源７３２を制御する際に、デジタル制御信号をＤ／Ａコンバータ７３６に出力する。
Ｄ／Ａコンバータ７３６は、ＣＰＵ１から入力されたデジタル制御信号をアナログ電圧信号に変換し、ドライバＩＣ４３７に出力する。
ドライバＩＣ７３７は、Ｄ／Ａコンバータ７３６から入力されたアナログ電圧信号を電流信号に変換し、光源７３２に出力する。光源７３２は、当該電流信号に基づいてレーザビームＬの光量を調整する。

ＢＤミラー７３８は、回転多面体７３３に反射されたレーザビームＬをＢＤセンサ７３９に向けて反射するミラーである。回転多面体７３３は、光源７３２から照射されたレーザビームＬの反射方向を主走査方向に移動、すなわち図３における上方向から下方向に移動させる。これにより、感光ドラム７１上に１本の主走査ラインの静電潜像が形成される。そして、回転多面体７３３は、主走査ライン上の画像領域にレーザビームＬを反射する前にＢＤミラー７３８に向けてレーザビームＬを反射する。ＢＤミラー７３８が受け取るレーザビームＬの光量は、画像領域上のレーザビームＬよりも高い。
ＢＤセンサ７３９は、ＢＤミラー７３８から入射されたレーザビームＬに基づいて回転多面体７３３の回転速度（レーザ走査速度）に応じた周期を有するＢＤパルス信号をＣＰＵ１に出力する。

現像装置７４は、感光ドラム７１の周面へトナーを供給することによって感光ドラム７１の周面上に静電潜像に基づく画像を現像するものであり、感光ドラム７１に対して設けられている。
クリーニングユニット７５は、感光ドラム７１から印刷用紙へ画像が転写された後に、感光ドラム７１に残存するトナーを除去するクリーニングローラやクリーニングブレード等を有するものであって、感光ドラム７１に対向配置されている。
定着装置７６は、熱及び圧力を加えることによって、感光ドラム７１から印刷用紙へ転写されたトナーを印刷用紙に定着させるものであり、印刷用紙の搬送経路に配置されている。

操作表示部８は、スタートキー、ストップ／クリアキー、電源キー、テンキー（数値入力キー）、タッチパネル及びその他の各種操作キーを備えており、それぞれのキーの操作指示をＣＰＵ１に出力すると共に、ＣＰＵ１の制御の下、タッチパネルへ種々の画面を表示する。

次に、上記構成の本実施形態に係る複写機Ａの動作について、説明する。
まず、複写機Ａによって原稿を複写しようとするユーザは、画像読取部４のＡＤＦに原稿をセットする。そして、ユーザは、操作表示部８が有するスタートキーを押下することで複写機Ａにコピーを開始させる。

ずると、ＣＰＵ１は、画像処理部６から入力される印刷形式画像データに基づいて光源７３２にレーザビームＬを照射させる。その際、ＣＰＵ１は、デジタル制御信号である濃度データ信号（図４の（ａ）参照）とＬｏａｄ信号（図４の（ｂ）参照）とをＤ／Ａコンバータ７３６に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７３６は、濃度データ信号とＬｏａｄ信号が入力されると、この両信号に基づいてアナログ電圧信号である濃度信号（図４参照）をドライバＩＣ７３７に出力する（図４の（ｃ）参照）。

Ｌｏａｄ信号は、濃度を補正するタイミング、すなわち濃度の補正点を示す信号である。なお、ここでいう濃度の補正は、光走査装置７３の温度変化による変形また感光ドラム７１の主走査方向の感度ばらつきなどが原因の濃度むらを防止するためのものである。Ｄ／Ａコンバータ７３６は、図４に示すように、Ｌｏａｄ信号がＯＮ（パルスが立つ）になると、その直前の濃度データ信号の濃度データに基づいて濃度信号が示す濃度を切り替える（図４参照）。ドライバＩＣ７３７は、このような濃度信号を電流信号に変換し、光源７３２に出力する。光源７３２は、当該電流信号に基づいてレーザビームＬの光量を調整する。

そして、本実施形態における特徴として、ＣＰＵ１は、Ｌｏａｄ信号をＯＮにするタイミングを全ての主走査ラインでそろえるのではなく、Ｌｏａｄ信号のＯＮタイミングを主走査ライン毎に等間隔にシフトさせる。その際、ＣＰＵ１は、各主走査ラインの画像領域先頭のタイミングではＬｏａｄ信号のＯＮタイミングをそろえ、それ以降のＬｏａｄ信号のＯＮタイミングをシフトさせる。これにより、主走査ラインの画像領域先頭の濃度の補正点をシフトさせずに、画像領域先頭以後の濃度の補正点を等間隔にシフトさせる。

上述の動作について、図５を参照しての具体的に説明する。
図５の（ａ）は、３本の主走査ラインを１周期とする主走査ライン毎のＬｏａｄ信号を示している。図５の（ａ）に示すよう、ＣＰＵ１は、各主走査ラインの画像領域先頭のタイミングではＬｏａｄ信号のＯＮタイミングをそろえ、それ以降の各主走査ラインのＬｏａｄ信号のＯＮタイミングを左に等間隔にシフトする。そして、ＣＰＵ１は、４ライン目になると、１ライン目と同じＬｏａｄ信号を出力する。ＣＰＵ１は、３本の主走査ラインを１周期として、図５の（ａ）に示すＬｏａｄ信号を繰り返し出力する。

図５の（ｂ）に示す画像が、上述した動作により形成された補正画像である。図５の（ｂ）に示すように、主走査ライン毎の補正点をずらすことで濃度の補正をぼかすことができる。例えば、図５の（ｃ）示す各主走査ライン毎の補正点をシフトしない画像では、補正点が副走査方向にそろっているので、濃度補正が目立ってしまう。このように本実施形態は、濃度補正を見かけ上目立ちにくくすることができる。また、ローパスフィルタを用いて濃度補正を目出させにくくすることもあったが、そのローパスフィルタも不要になる。

なお、主走査ラインの画像領域先頭の濃度の補正点をシフトさせないのは、ＢＤセンサに７３９向けて照射したレーザビームが、主走査ラインの画像領域内に入り込むことを防ぐためである。もし、ＢＤセンサ７３９に向けて照射したレーザビームが主走査ラインの画像領域内に入り込んでしまうと、その部分のみ異常な濃度になってしまう。

次に上記動作の変形例について説明する。
主走査ラインのライン毎の補正点の中で、ＲＯＭ２に記憶されていない補正点を、予めＲＯＭ２に記憶されている補正点から導き出すようにしてもよい。具体的な方法として、ＣＰＵ１が、予めＲＯＭ２に記憶された補正点のばらつきのパターンの中から主走査ライン毎にパターンを選択し、選択したパターンに基づいて補正点を導き出す。なお、この際、一定周期（６００ｄｐｉで８ライン以下程度が好ましい）で繰り返すようにしておく。図６の（ａ）が、上述した方法で導き出された主走査ラインの補正点の例である。このようにすることで、図６の（ｂ）及び（ｃ）に示す補正点のずれがランダムになるので、さらに濃度補正を見かけ上目立ちにくくすることができる。

他の方法として、ＣＰＵ１が、主走査ライン毎の予め決められた数個の補正点からＲＯＭ２に記憶されている濃度信号の近似曲線（図７参照）の複数のパターンから適合する曲線を割り出し、当該曲線に基づいて主走査ライン毎の全ての補正点を導き出す。また、他の方法として、ＣＰＵ１が、主走査ライン毎の予め決められた数個の補正点から濃度信号の曲線をスプライン補間演算で算出し、当該スプライン補間演算に基づいて主走査ライン毎の全ての補正点を導き出す。さらに、例えば、第１の濃度の補正点であれば、１ライン目〜４ライン目の前記第１の濃度の前の濃度の補正点の変化量を２回微分する。また、１ライン目〜４ライン目の前記第１の濃度の後の濃度の補正点の変化量を２回微分する。そして、このようにえられた演算結果から導き出される凹凸の度合から第１の濃度の補正点を導き出す。

以上のように、本実施形態において主走査ライン毎にＬｏａｄ信号のＯＮタイミングをシフトさせる、すなわち濃度の補正点を主走査ライン毎にシフトさせる。これにより、濃度補正を見かけ上目立ちにくくすることができる。また、ローパスフィルタを用いて濃度補正を目出させにくくすることもあったが、そのローパスフィルタも不要になる。つまり、本実施形態では、安価でかつ良好な光量補正を実現でき、かつ、光走査装置７３の温度変化による変形また感光ドラム７１の主走査方向の感度ばらつきなどが原因の濃度補正を目立ちにくくすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態において、前記光源が、前記主走査ラインに応じたレーザビームを同時に複数照射する、つまりマルチビームに対応している場合に、ＣＰＵ１は、ビーム毎の
光量を調整することで補正点を主走査ライン毎にシフトさせるようにしてもよい。
（２）上記実施形態では、補正点を不規則的な走査周期でシフトさせるようにしてもよい。

Ａ…複写機、１…ＣＰＵ（制御手段）、２…ＲＯＭ（制御手段）、３…ＲＡＭ（制御手段）、４…画像読取部、５…画像データ記憶部、６…画像処理部、７…用紙搬送／画像形成部、８…操作表示部、７１…感光ドラム（像担持体）、７２…帯電装置、７３…光走査装置、７３１…光学ハウジング、７３２…光源、７３３…回転多面体、７３４…ｆθレンズ、７３５…反射ミラー、７３６…Ｄ／Ａコンバータ（制御手段）、７３７…ドライバＩＣ（制御手段）、７３８…ＢＤミラー、７３９…ＢＤセンサ、７４…現像装置、７５…クリーニングユニット、７６…定着装置、

Claims (5)

1. 円筒部材からなり、周面にトナー画像を担持する像担持体と、レーザビームを照射することで像担持体の表面に静電潜像を形成する光源とを具備し、前記像担持体の静電潜像にトナーを付着させることで画像を形成する画像形成装置であって、
   前記光源の前記レーザビームの光量を調整することで前記像担持体上のトナー濃度を補正する補正点を主走査ライン毎に主走査方向にシフトし、隣接する主走査ライン同士の補正点が一致しないようにする制御手段を具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記光源が、前記主走査ラインに応じたレーザビームを同時に複数照射する場合に、
   前記制御手段は、レーザビーム毎の光量を調整することで、補正点を主走査ライン毎に主走査方向にシフトし、隣接する主走査ライン同士の補正点が一致しないように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. 前記制御手段は、像担持体上の主走査方向のトナー濃度の補正点及び該トナー濃度を示すアナログ電圧信号である濃度信号の曲線を、主走査ライン毎の予め決められた複数の補正点及びトナー濃度から、スプライン補間演算で算出し、当該スプライン補間演算で算出した曲線に基づいて主走査ライン毎の濃度信号を導き出すことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、像担持体上の主走査方向のトナー濃度の補正点及び該トナー濃度を示すアナログ電圧信号である濃度信号の近似曲線の複数パターンを予め記憶し、主走査ライン毎の予め決められた複数の補正点に基づいて前記複数パターンから適合する近似曲線を割り出し、当該近似曲線に基づいて濃度信号を導き出すことを特徴とする請求項１〜３のいずれ一項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記補正点の等間隔のシフトを一定の走査周期で繰り返すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。