(57)【要約】【目的】感光体表面の速度ずれを検出し、その検出値より画像データの位置のずれを予測し、解像度の最小単位の大きさよりも小さい位置変位量から、任意の変位量の補正をすることで、画像一様性が良好な出力ができる画像形成装置を提供すること。【構成】所望の装置解像度を有する画像形成装置で所望の画像を複製する装置として、像担持体である感光体と、画像データに応じて感光体を露光する露光手段と、感光体を駆動する駆動源とを有し、前記感光体表面の移動速度変動を検出する検出手段と、前記検出量に応じて画像データの位置ずれ量を計算する計算手段と、前記位置ずれ量に応じて前記画像データに応じた露光量を変更する手段とを有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の装置解像度を有する画像形成装置で所望の画像を複製する装置であって、
像担持体である感光体と、画像データに応じて感光体を露光する露光手段と、感光体を駆動する駆動源とを有し、前記感光体表面の移動速度変動を検出する検出手段と、前記検出量に応じて画像データの位置ずれ量を計算する計算手段と、前記位置ずれ量に応じて前記画像データに応じた露光量を変更する手段とを有することによって、画像解像度よりも小さな画像データの位置ずれを補正する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体表面の移動速度変動を、感光体を駆動する駆動源の駆動電流により検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記感光体表面の移動速度変動を、エンコーダを用いて検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記感光体表面の移動速度変動を、レーザードップラー測定器を用いて検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記感光体表面の移動速度変動を、感光体表面に設けた光スケールセンサーを用いて検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
所望の装置解像度を有する画像形成装置で所望の画像を複製する装置であって、
像担持体である感光体と、画像データに応じて感光体を露光する露光手段と、感光体を駆動する駆動源とを有し、前記感光体表面の移動速度変動を検出する検出手段と、前記検出量に応じて画像形成条件を変更する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機・プリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置は、帯電、露光、現像、転写、定着工程により画像形成を行い、転写後の感光体表面を清掃した後（清掃工程がない場合もある）、次回の画像形成を繰り返し行うものであり、各々の工程において又装置全体において各種提案されている。
【０００３】
特に、近年主流となっているディジタル電子写真においては、露光工程に当たるレーザ、ＬＥＤ等による感光体への光信号書き込み位置精度が画質レベルを決める大きな要因となっており、様々な構成が提案されている。
【０００４】
一方、上述の感光ドラムは、モータによりダイレクトに駆動されるか、ドラムギヤによって駆動される。ドラムギヤは、そのピッチ円が感光ドラム周長と同じに形成されており、感光ドラムの一方の端部にこれと一体に取り付けられている。駆動モータからの駆動力は、駆動ギヤ、これに噛合する上述のドラムギヤ等を介して、最終的に感光ドラムに伝達される。このとき、駆動ギヤとドラムギヤとの歯面の加工精度を向上させる等により、感光ドラムの回転を円滑に行い、回転むらによる画像の不良を防止するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の画像形成装置によると、感光ドラムは、駆動ギヤとドラムギヤとの歯面の加工精度を高めた場合においても、駆動ギヤとドラムギヤとが噛み合うときに僅かながら回転むらが生じてしまう。このため、ハーフトーン画像を出力したときに、ドラムギヤのギヤピッチ対応するバンディングが発生する。ここで、バンディングとは、画像形成装置本体により引き起こされる転写材送り方向の周期的な濃淡むらのことである。
【０００６】
一方、モータからダイレクトに駆動される場合においても、感光体表面速度のずれによる画像の位置ずれが生じ、バンディングとして出力画像の一様性を著しく低下させてしまう。
【０００７】
従来、このようなバンディング対策としては、感光体の面速度が一定になるように高性能な高トルクモーターを用いる、ドラム駆動軸にフライホイールを配設する、又、先にも示したようにギヤ等のメカ精度を向上させる等の方法が行われているが、これらはどれもコストアップや構成物が増えてしまう手段である。
【０００８】
又、一方で、位置ずれ量をエンコーダー等で検出して、それを画像データにフィードバックする方法もあるが、その時のずれ量の補正量は、画像解像度に依存し、３００ｄｐｉの装置であれば８５μｍ、６００ｄｐｉの装置であれば４２μｍ、１２００ｄｐｉの装置であれば２１μｍといったように画像解像度の最小単位が限界であり、この単位刻みにしか制御することができなかった。
【０００９】
しかしながら、近年の画像形成装置は高画質化が進み、解像度単位に依存する飛び飛びの量での補正量では充分な画像一様性を提供することができない。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、感光体表面の速度ずれを検出し、その検出値より画像データの位置のずれを予測し、解像度の最小単位の大きさよりも小さい位置変位量から、任意の変位量の補正をすることで、画像一様性が良好な出力ができる画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
又、その検出値より画像濃度ムラを予想し、それに応じて画像形成条件を変更することにより、画像一様性が良好な出力ができる画像形成装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、所望の装置解像度を有する画像形成装置で所望の画像を複製する装置として、像担持体である感光体と、画像データに応じて感光体を露光する露光手段と、感光体を駆動する駆動源とを有し、前記感光体表面の移動速度変動を検出する検出手段と、前記検出量に応じて画像データの位置ずれ量を計算する計算手段と、前記位置ずれ量に応じて前記画像データに応じた露光量を変更する手段とを有することによって、画像解像度よりも小さな画像データの位置ずれを補正する手段を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記感光体表面の移動速度変動を、感光体を駆動する駆動源の駆動電流により検出することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記感光体表面の移動速度変動を、エンコーダを用いて検出することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記感光体表面の移動速度変動を、レーザードップラー測定器を用いて検出することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記感光体表面の移動速度変動を、感光体表面に設けた光スケールセンサーを用いて検出することを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、所望の装置解像度を有する画像形成装置で所望の画像を複製する装置として、像担持体である感光体と、画像データに応じて感光体を露光する露光手段と、感光体を駆動する駆動源とを有し、前記感光体表面の移動速度変動を検出する検出手段と、前記検出量に応じて画像形成条件を変更する手段を有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に電子写真方式の画像形成装置についてプリンタ（Ｃａｎｏｎ製のＬＢＰ−１７６０に改造を加えたもの）を例にとって説明する。
【００１９】
（画像形成装置）
［画像処理工程］
図１に本発明の画像処理工程のブロック図を示す。
【００２０】
図１において、１はホストコンピュータ、２はプリンタ、３はプリンタコントローラ、４はデータ処理及び生成部、５はレーザドライバ、６は半導体レーザである。
【００２１】
次に、上記構成による動作について説明する。
【００２２】
ホストコンピュータ１はプリンタ２へ画像コードを送出する。プリンタ２は、プリンタコントローラ３で画像コードを多値画像データに変換し、本発明の特徴であるデータ処理及び生成部４で多値画像データに後述の処理を行い、出力用多値画像データに変換の後、レーザ駆動信号に変換し、レーザドライバ５により半導体レーザ６を点滅させる。半導体レーザ６は感光ドラム（図示せず）を照射して、後述する画像形成装置により印字を行う。ここで、本実施の形態ではプリンタエンジンは６００ドット／インチ（以下、ｄｐｉと略す）の画像解像度で印字する。
【００２３】
複写機の場合は、スキャナーから取り込んだ画像データを画像コードとしてプリンタ部２へ送出することとなる。
［装置構成］
装置構成を図２に示す。感光体はドラム形状であり、感光ドラム１１の周囲に配置された帯電器１２、露光装置により露光されるＬ、現像器１３、転写帯電器１４、定着器１５、更にクリーニング装置１６から構成される。ここで、感光ドラム１１、帯電器１２、現像器１３は一体型のカートリッジ１７に内包される構成をとっているが、装置形態はこれに限定するものではない。
［装置全体の動作］
次に、本装置全体の動作について述べる。
【００２４】
電圧を印加された帯電ローラ１２によって感光ドラム１１表面は均一に帯電される。その後、先述の画像処理部で処理された画像信号に応じてレーザスキャナの半導体レーザを点灯させながら感光ドラム上を走査し、感光ドラム１１上に静電潜像を作る。
【００２５】
次に、感光ドラム１１上の静電潜像を現像器１３により供給された摩擦帯電したトナーにより可視化する。現像された感光ドラム１１上のトナー像は、転写部において記録材Ｐに転写され最終的に定着部１５により定着され記録画像を得る。その後、転写残となったトナーはクリーナで回収され感光ドラム面は次回の画像形成に供される。
【００２６】
［実施例１］
先に説明した画像形成装置を用い、本実施例では、駆動モータの駆動電流を検知し、画像露光データにフィードバックを行って画素の位置の変動を調整する。
【００２７】
（検知方法）
図３はモータドライバ部１０１とモータユニット１０２の構成を示す図である。図中の１０３は電流検出用の抵抗、１０４は画像形成装置の制御部である。
【００２８】
図３の電流検出抵抗１０３によりモータの駆動電流を検出することができる。図４に検出電流波形の一例を示す。
【００２９】
検出電流は、モータに掛かる負荷によって変化するため、感光ドラム１１の偏心や速度の変動状態によるドラム１周分の変動として捉えることができる。図４の波形はドラム１周分を示している。グラフ中のＩｓｔｄ  は駆動電流の標準値でこの時の速度が画像形成装置の照準速度となる。この駆動電流（Ｉ）から、図５に示すように、感光ドラム１１の速度（Ｖ）を算出することができ、標準速度（Ｖｓｔｄ  ）からの速度のずれ量（ΔＶ）が求められる。
【００３０】
更に、図６に示すように、速度データより本来画像データが出力される位置からのずれ量（Δｘ）を算出することができる。ここでは、分かり易く説明するために、電流→速度→距離と計算過程を示したが、検出した電流データから直接（距離）位置データに、更には、次で説明する光量強度データを計算する方が処理過程が少なく、時間的に有利である。
【００３１】
このようにして、モータの検出電流を１周期分の時間で変化を観測し、その結果に基づいて感光ドラム１１の画像露光強度を以下に示すように行うことで、画像一様性を向上することができる。
【００３２】
（画像データ処理方法）
感光ドラム駆動モータの電流の変動に応じて、画像データの露光強度を調整し、画像形成位置の制御を行う。
【００３３】
得られる検出電流より、感光ドラムの速度変動量を計算し、各露光位置での感光ドラム表面速度Ｖｎの平均速度Ｖａｖｅ  からの変位量ΔＶを求め、この速度変位量からドラム面上の位置のずれ量ΔＸを算出し、この位置ずれ量に応じた露光量の変調を行う。各パラメータの関係は以下の式で表される。ここで、時間ｔは、変動させる画像データの露光時間
Ｖｎ＝Ｖａｖｅ  ＋ΔＶｎ
ΔＸ＝ΔＶｎ×ｔ
このときの位置の補正は、本実施例ではΔＸ＝１μｍまで行った。その理由は、本実施例の装置では、ΔＸが１μｍ未満では、画像ムラとして認識できないレベルまで良好な画像となるが、１μｍ以上では、画像ムラとして認識できるレベルである。
【００３４】
画像データの露光量の変調について図７を用いて説明する。
【００３５】
Ｖｎ＝Ｖａｖｅ  の場合（ΔＶ＝０）、ΔＸ＝０なので、位置Ｐｎｍ（ｎ：主走査位置、ｍ副走査位置）  の図７のａ．の例であり、そのままの画像データによる露光強度で画像出力を行う。
【００３６】
Ｖｎ＞Ｖａｖｅ  の場合（ΔＶｎ＞０）、感光ドラム速度が本来のスピードよりも速くなっているためΔＸは遅れる方向であり、理想的な画素の位置は現状よりも早くする必要がある。図７のｂ．〜ｄ．に対応するように、画像露光の多値２５６階調を、先のａ．ではレベル２５５の強度で点灯しているのであるが、ｂ．では位置Ｐｎｍの多値レベルを低くして（ここでは、レベル２２０）とし、更にその位置よりも１走査早い位置Ｐ（ｎ−１）ｍに弱露光の潜像を形成する（ここでは、レベル５５）。このような潜像形成により、現状の位置よりも上部に画像を形成することができる。ｃ．においては、更に画素を前方に移動させるため、Ｐｎｍの強度をレベル２００とし、Ｐ（ｎ−１）ｍの強度をレベル１２６とする。
【００３７】
又、ｄ．のようにすればＰ（ｎ−１）ｍとＰｎｍの強度を各々レベル１７９とすることで、Ｐ（ｎ−１）ｍとＰｎｍの中間位置に画素を形成することできる。更に、変位量を大きくするときには、Ｐ（ｎ−１）ｍの露光レベルを更に高め、Ｐｎｍを更に低める。
【００３８】
一方、Ｖｎ＜Ｖａｖｅ  の場合（ΔＶｎ＜０）、感光ドラム速度が本来のスピードよりも遅くなっているためΔＸは早める方向であり、理想的な画素の位置は現状よりも遅くする必要がある。画素の形成については、前述とは逆に、Ｐｎｍの位置に対してＰ（ｎ＋１）ｍの露光量を増やすと同時に、Ｐｎｍの露光量を減らすことで、画素の位置を遅らすことができる。
【００３９】
これまでの説明は、画像データは１ドットを飽和濃度で表現する場合を例にしたが、実際の画像形成では、中間の階調も用いるので、その場合は着目画素とその隣接画素の各々の画素の画像データに拠る本来の露光強度に、位置ずれを補正するための比率を略掛け合わせて露光調整を行うことになる。しかし、より画像位置精度を高くするには、使用する画像形成装置の構成における特徴的な変位量を予め把握し、データとして記憶させておくと良い。
【００４０】
（装置の動作）
本実施例の装置動作の流れを図８に示す。
【００４１】
先に説明した実施形態の装置において画像形成前に前処理として予め上述の検知を行い、その検知電流に基づいて画像露光光量配分データテーブルを作成し、記憶装置に記憶しておく。この後、画像形成を行う過程で画像データの処理及び作成時に、この記憶データテーブルを参照して、各々の画像データの露光強度を決める。このように処理して画像出力することで、画像一様性が良好な画像を出力することができた。
【００４２】
特に、本実施例では、検知装置として、新たに装置を追加していないので、大幅なコストアップなしに、画像一様性の良好な画像形成方法が提供できる。
【００４３】
［実施例２］
本実施例は、感光ドラム表面速度の検知方法としてエンコーダーを用いる。
【００４４】
（検知方法）
図９にエンコーダを取り付けた一例を示す。
【００４５】
図９に示すように、感光ドラム１１の駆動軸にロータリーエンコーダー２０１を取り付け、感光ドラム１１の速度を逐次検知することにより、感光ドラム１１表面の速度変動を常に検知することができ、前記実施例１に比べて画像一様性が常に良好な画像形成方法が提供できる。
【００４６】
使用するエンコーダとしては、小型、高速、安価なものが理想的である。
【００４７】
（装置の動作）
図１０に本実施例の装置動作の流れを示す。
【００４８】
エンコーダからの出力に基づき、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いて高速な演算処理を行い、直接的にレーザドライバを制御して露光量調整を行い、画像生成を行う。
【００４９】
本実施例においては、エンコーダを用いて表面速度の検出を行う方法を用いたが、表面速度の検知方法としてはレーザードップラー速度センサーを用いる方法、又、感光体表面にスケールを設けそれを光で読み取ることによって速度を検出する光スケールセンサーを用いる方法等が挙げられ、画像形成装置に応じて最適のものを用いることができる。
【００５０】
［実施例３］
本実施例は、特に、データ記憶用のメモリーを内蔵するカートリッジ方式の画像形成方式に関するものである。バンディングはカートリッジに固有の場合が多い。そこでカートリッジ組み立て後の検査時に感光ドラム１周分の速度変動データを測定し、その情報をカートリッジ内のメモリーに記憶させておき、本体がその情報に基づいて画像露光強度を制御するものである。本実施例では、感光ドラムの速度変動はカートリッジのみの回転とモータの駆動電流測定が可能な冶具を別に用意し、光量配分のデータテーブルを作成した。
【００５１】
本実施例の装置動作の流れを図１１に示す。
【００５２】
これにより、本体には、大きな変更を加えることなく、各々のカートリッジに固有なバンディングを改善することができる。
【００５３】
［実施例４］
本実施例の感光ドラム表面速度検知方法は、実施例２で用いたエンコーダによる検知方法を用い、画像形成条件の変化として、現像バイアスを変化させて画像濃度の変動を調整した。
【００５４】
（現像バイアスの変化）
実施例で用いているＬＢＰ−１７６０の現像方法は、１成分非接触ジャンピング現像であり、現像バイアスはＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳したものを用いており、本実施例では現像性を最も左右するＤＣ電圧を変化させて、濃度の調整を行う。画素が孤立し濃度が薄く見える位置に相当するところでは、現像バイアスを現像促進側に調整し、逆に、画素が密集し濃度が濃く見えるところでは、現像バイアスを現像抑制側に調整する。これによって得られる画像濃度の一様性が向上し、良好な画像出力を行うことができる。
【００５５】
（装置の動作）
図１２に本実施例の装置動作の流れを示す。
【００５６】
本実施例では、現像バイアスを変化することで画像形成条件を変化させたが、帯電バイアスを変化することで帯電電位を調整する、画像露光の強度を変化させることで調整することや、又、これらを複数組み合わせて調整することも有効である。
【００５７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、感光体表面の速度ずれを検出し、その検出値より画像データの位置のずれを予測し、解像度の最小単位の大きさよりも小さい位置変位量から任意の変位量の補正をすることで、バンディングと呼ばれる画像ムラのない画像一様性が良好な出力ができる画像形成装置を提供することができる。
【００５８】
又、その検出値より画像濃度ムラを予想し、それに応じて画像形成条件を変更することにより、バンディングと呼ばれる画像ムラのない画像一様性が良好な出力ができる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像処理工程のブロック図である。
【図２】画像形成装置の概略断面図である。
【図３】モータ周りの概略図である。
【図４】実施例１の検知電流のグラフである。
【図５】実施例１の速度のグラフである。
【図６】実施例１の位置のグラフである。
【図７】実施例１の露光光量データと画像出力の説明図である。
【図８】実施例１の装置動作の流れの説明図である。
【図９】実施例２の装置の一部の説明図である。
【図１０】実施例２の装置動作の流れの説明図である。
【図１１】実施例３の装置動作の流れの説明図である。
【図１２】実施例４の装置動作の流れの説明図である。
【符号の説明】
１１  感光ドラム
１２  帯電器
１３  現像器
１４  転写帯電器
１５  定着器
１６  クリーニング装置
Ｌ    露光装置により露光される光
【図１】
2004317538.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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