(57)【要約】【課題】  人間の目に知覚されるバンディング量を低減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１４の回転変動周波数を周波数特性解析装置１８で検出し、その変動周波数近辺の周波数を位相とともにランダムに変化させた信号を周波数発生装置２０から出力し、この信号をモータ回転時のモータ駆動制御信号に付加するようにした。【選択図】  図４
2006018005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の回転変動周波数を検出する周波数検出手段と、前記周波数検出手段で検出した変動周波数近辺の周波数を位相とともにランダムに変化させた信号を発生する周波数発生手段と、該周波数発生手段から出力される信号をモータ回転時のモータ駆動制御信号に付加する付加手段と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
感光体の回転変動周波数を検出する周波数検出手段と、前記周波数検出手段で検出した変動周波数近辺の周波数を位相とともにランダムに変化させた信号を発生する周波数発生手段と、書き込み光路中の偏光系を周波数発生装置から出力される信号によって振動させる手段とを、備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、前記周波数発生手段から出力する信号を所定周波数以上にしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、前記周波数発生手段から出力する信号を、０．５×感光体表面速度で規定された周波数以上としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、前記周波数検出手段で検出した変動周波数のピーク値を求めるピーク値検出手段を備え、前記ピーク値検出手段により検出されたピーク値が、所定値以下の場合に前記付加手段により、前記モータ駆動制御信号に対して前記周波数発生手段からの信号を付加することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機、プリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を光源として感光体上に現像を行う画像形成装置においては、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、感光体を一定測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。
そして、この感光体上に電荷という形で形成された画像情報（潜像）にトナーを付着させ、転写ベルトを用いるなどして、出力紙に感光体上のトナーを転写し、紙上のトナーを定着させ、出力画像形成を行う。
しかし、実際の書き込みを行う際には機械自体の振動や、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。
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る。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一因となっている。すなわち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。
このバンディングを抑える技術としては、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、感光体の回転の安定化を図り、回転速度むらを抑える技術が知られており、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、装置全体の重量アップしてしまう、メンテナンス時に取り外す際の安全性や装置全体の小型化など多くの問題がある。
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を図る技術としては、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技術や、例えば特許文献１に示されるように、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技術などがある。
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、例えば特許文献２に示されるように、光学系全体の振動を検出して、その振動をう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技術がある。
また、感光体の回転情報の検出技術としては、例えば特許文献３に示されるように、感光体の円周上にほぼ一定間隔でマーキングを施し、マーキングに向かって光線を照射し、得られた投影像をラインセンサ上で結像することで得られる２つの異なった投影像から回転速度を検出する技術がある。
【特許文献１】特開平１０−３２３０６７号公報
【特許文献２】特開平０９−０３３８４８号公報
【特許文献３】特開平０８−１１０３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、画像形成装置においては、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。
このバンディングを抑制し画像印刷品質を上げる技術としては、回転制御を行う技術があることも上述した通りであるが、制御を行うためにＤＳＰ等の処理装置が必要になり、あるいは機械毎に制御系の変更が必要になる可能性があるなどの問題が考えられる。
また、あらかじめ変動量を計測して補正するデータを作成し、感光体の駆動系を制御する方式や、リアルタイムで変動を検出し例えばフィードバック制御のような方式によって回転駆動を補正する技術も採用されているが、これらの制御方式では、バンディングが高周波域（１００Ｈｚを超える帯域）に発生した場合に、位相合わせが難しくなったり、機構自体の固有共振により制御が困難になったりすることが考えられる。
本発明は、人間の目に知覚されるバンディング量を低減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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、感光体の回転変動周波数を検出する周波数検出手段と、前記周波数検出手段で検出した変動周波数近辺の周波数を位相とともにランダムに変化させた信号を発生する周波数発生手段と、該周波数発生手段から出力される信号をモータ回転時のモータ駆動制御信号に付加する付加手段とを、備えていることを特徴とする。
また請求項２記載の発明は、感光体の回転変動周波数を検出する周波数検出手段と、前記周波数検出手段で検出した変動周波数近辺の周波数を位相とともにランダムに変化させた信号を発生する周波数発生手段と、書き込み光路中の偏光系を周波数発生装置から出力される信号によって振動させる手段とを、備えることを特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、前記周波数発生手段から出力する信号を所定周波数以上にしたことを特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、前記周波数発生手段から出力する信号を、０．５×感光体表面速度で規定された周波数以上としたことを特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、前記周波数検出手段で検出した変動周波数のピーク値を求めるピーク値検出手段を備え、前記ピーク値検出手段により検出されたピーク値が、所定値以下の場合に前記付加手段により、前記モータ駆動制御信号に対して前記周波数発生手段からの信号を付加することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明では、規則正しい変動に対して人間の知覚感度が高くなることを考慮し、バンディングの発生周波数のみを検出し、その周波数の位相を振って駆動入力に印加することで、周期的な変動をばらして人間の知覚感度を下げるようにしている。このことで人間の目に知覚されるバンディング量を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は画像形成装置の基本構成図である。感光体に潜像を形成するために１ライン相当の書き込み光を感光体面上に照射する光学系（光源を含む）１、光学系１の発光タイミングを制御するコントローラ２、感光体ドラム３、転写ドラム（中間転写体）４、位置検出器５、モータ回転制御装置６を備える。
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、光学系１より１ライン毎の画像情報を発光し、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。書き込みライン毎に出力画像相当のライン数分書き込みを行い、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。
図１では省略しているが、感光体ドラム３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１で書き込んだ潜像にトナーを付着させる現像機、転写ベルト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。
光学系１によって感光体ドラム３上に形成された潜像を現像機によって現像し得ら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、さらに図示しない定着装置で定着する。このような工程を実施することで、画像情報を紙面上に出力する。
図２の周波数特性を示したグラフのように、ある周波数に急峻なピークを持った場合にその周波数に相当するピッチで色の周期的な濃淡が発生して人間に最も知覚されやすいバンディング状態となる。ところが図３に示すように、周波数特性上変動が発生してもその変動量が急峻なピークを持たない場合は、実際に位置ずれ、色ずれは発生するものの、人間に知覚されるバンディング量は低い状態となる。
【０００７】
図４は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。本画像形成装置は、コントローラ１１、光学系１２、偏光系１３、感光体ドラム１４、中間転写ベルト１５、センサ１６、モータ１７、周波数特性解析装置（周波数検出手段）１８、ピーク周波数検出装置１９、周波数発生装置（周波数発生手段）２０、回転制御装置２１を備える。
図５は本発明の実施の形態に係る画像形成装置における動作フロー図である。
印刷起動時にまず、中間転写ベルト１５上に光学系１２により副走査方向に一定間隔で書き込みを行い（Ｓ１）、中間転写ベルト１５上に一定間隔でマーキングを行う。
中間転写ベルト１５上に書き込まれたマークの間隔をセンサ１６により読み取る（Ｓ２）。ここで、感光体ドラム１４の回転や中間転写ベルト１５の走行速度に変動が発生している場合はその変動に応じて周波数に変動が発生しており、周波数特性解析装置１８内のカウンタでセンサ出力を計数した値の差分値を、ＦＦＴ解析などを用いることで周波数毎の速度変動量に変換する（Ｓ３）。
次に周波数特性解析装置１８によって得られた位置変動の大きな周波数からピーク周波数検出装置１９によってピーク周波数を検出し、周波数発生装置２０により、検出した周波数に対して、その周波数付近の信号、位相をランダムに変化させ、モータ指令値へ付加を行う（Ｓ４）。
以上、モータ指令値に対して周波数発生装置２０で作成した信号を、モータ１７を一定速度で回転させようとする回転制御装置２１から出力されるモータ駆動制御信号（モータ駆動指令値）に加算器（付加手段）２２により付加してモータ１７を駆動するする。信号を付加しない場合には、急峻な変動のピークが発生していたのに対して、本発明ではその周辺の信号を与えることで、周波数解析上ピーク周辺の変動が増加し、画像上での周期的な変動が、人間に知覚されにくくなる。
【０００８】
ここで、これまでの説明は、モータ１７の駆動指令値に対して、周波数発生装置２０で発生させた信号を付加するものであるが、偏光系１３を用いて書き込み光の光路を変更することで、中間転写ベルト１５上の書き込み位置を変化させ、出力画像上で感光体ドラム１４上への書き込み位置を周波数発生装置２０からの信号に応じて変更することで、バンディングピークを目立たなくさせてもよい。
バンディングのピッチは、感光体の表面速度をｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）、繰返し周期をａ（ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）としたとき、
バンディング発生周波数ｆｂ（Ｈｚ）は、
ｆｂ＝ａ×ｖ・・・（式１）
の式で表せる値となる。
例えば、感光体回転時の表面速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとすると、人間の目に知覚されやすいバンディングピッチは０．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍから２ｃｙｃｌｅ／ｍｍであることから、上式に当てはめるとバンディング発生周波数としては、０．５×２００＝１００Ｈｚから２×２００＝４００Ｈｚまでが人間の目に最も知覚されやすいバンディング周期となる。
また、周期が遅くなるほど同じ速度変動量でも位置のずれ量が大きくなるために、本発明のように信号を付加する形の形態では、低周波数帯で色ずれを悪化させる危険性が高い。
【０００９】
そこで、本発明では、ピーク周波数検出装置１９をピーク値検出手段としてピーク周波数検出装置１９から検出される周波数ピークが例えば図６に示すような周波数特性を示す場合は、式１で求められる周波数以下のピーク値（図７の矢印で示した範囲以下のピーク値）の場合は、周波数発生装置２０によって信号発生を行わない、もしくは稼動部分への制御値の付加を行わない。
また、速度変動量は変動周波数が大きくなるに連れ、位置ずれに与える影響が少なくなることから、周波数発生装置２０により付加する信号をすべての周波数帯で均一ではなく、周波数に応じて変化させてもよい（特に高周波側では変動量が大きい場合でも信号付加を行う。図８の点線部分のような重みを周波数発生装置２０で考慮する）。
以上のような動作によって、一定速回転させているモータ制御値に与える変動量を決定し、印刷待機状態とし、実際の印刷実行時には、バンディング発生周波数のピークをノイズで目立たなくさせ、人間が知覚できるバンディング量を減らすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の基本構成図である。
【図２】機械振動の周波数特性を示す図である。
【図３】機械振動の周波数特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る画像形成装置における動作フロー図である。
【図６】バンディング発生周波数と速度エラーの関係を示す図である。
【図７】バンディング発生周波数と速度エラーの関係を示す図である。
【図８】バンディング発生周波数と速度エラーの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００１１】
１１  コントローラ、１２  光学系、１３  偏光系、１４  感光体ドラム
１５  中間転写ベルト、１８  周波数特性解析装置、１９  ピーク周波数検出装置、２０  周波数発生装置、２１  回転制御装置、２２  加算器
【図１】
2006018005.tif 000003
【図２】
2006018005.tif 000004
【図３】
2006018005.tif 000005
【図４】
2006018005.tif 000006
【図５】
2006018005.tif 000007
【図６】
2006018005.tif 000008
【図７】
2006018005.tif 000009
【図８】
2006018005.tif 000010