(57)【要約】【課題】この発明は、感光体の回転むらが発生しバンディングが発生するという課題を解決しようとするものである。【解決手段】この発明は、光ビームを感光体３上に走査して潜像を形成する書き込み手段１と、感光体３の面上に光ビームの走査間隔に対応して施されているマーキングを読み取るためのマーキング位置読み取りセンサ５とを有し、このマーキング位置読み取りセンサ５のから信号に同期して書き込み手段１により感光体３に潜像を形成するものである。【選択図】　図１
2004012665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを感光体上に走査して潜像を形成する書き込み手段と、前記感光体の面上に光ビームの走査間隔に対応して施されているマーキングを読み取るためのマーキング位置読み取りセンサとを有し、このマーキング位置読み取りセンサのから信号に同期して前記書き込み手段により前記感光体に潜像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
光ビームを感光体上に走査して潜像を形成する書き込み手段と、前記感光体の側面に一体に設けられ光ビームの走査間隔に対応して施されているマーキングを有する円板と、前記マーキングを読み取るためのマーキング位置読み取りセンサとを有し、このマーキング位置読み取りセンサからの信号に同期して前記書き込み手段により前記感光体に潜像を形成す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２記載の画像形成装置において、前記書き込み手段は同時に複数のラインの書き込みが可能であり、前記マーキング位置読み取りセンサからの信号によって書き込みラインを選択する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２記載の画像形成装置において、前記書き込み手段は同時に複数のラインの書き込みが可能であり、前記マーキング位置読み取りセンサからの信号によって書き込みラインを１ライン選択し若しくは複数ライン同時に選択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４記載の画像形成装置において、前記マーキング位置読み取りセンサからの信号の間隔を測定することで、前記感光体の回転ムラを検出し、この検出結果に基づいて前記感光体の回転ムラが発生した時に書き込むべき画像が塗りつぶしである場合、同時に複数ラインの書き込みを選択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５記載の画像形成装置において、前記感光体の回転ムラのずれ方向を前記マーキング位置読み取りセンサからの信号の間隔から判定し、その判定結果により、選択する複数ラインの書き込みを決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記感光体上の前記マーキングのラインと実際の光ビームによる書き込み位置に一定のずれを持たせ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】
本発明は複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光源からのレーザ光により感光体上に画像情報の書き込みを行う書き込み手段を有するデジタル複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、レーザ光源から出力されて感光体上に照射される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走査し、画像情報の１ライン相当のデータを感光体上に書き込んで静電潜像を形成し、感光体を一定速度で回転させることにより、感光体上の静電潜像を順次に形成してこれを転写ドラム上に転写し、この転写ドラム上の静電潜像を現像して画像（トナー像）を転写ドラム上に形成した後に該画像を転写紙に転写している。
【０００３】
しかし、実際に感光体上に画像情報の書き込みを行う際には、画像形成装置内の種々の駆動系部分からの振動や、転写紙送り時の振動、感光体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。
【０００４】
このため、感光体上に形成される画像（書き込まれる潜像）は振動の影響を受けて走査ライン間のピッチが一様ではなくなり、実際の形成画像には副走査方向（感光体の回転方向）に濃度むらが現れてしまう。この現象はバンディングと呼ばれ、形成画像の品質低下を招く大きな原因となっている。
【０００５】
このバンディングを抑えるため、感光体の回転速度を一定に保つ方法として、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、感光体の回転速度むらを抑える方法が知られており、これは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て感光体の回転の安定化を図るためにはフライホイールは数十Ｋｇ以上の質量が必要となり、装置全体の重量がアップしてしまい、メンテナンス時にフライホイールを取り外す際に安全性に問題があり、装置全体の小型化の問題点になるなど、多くの問題がある。
【０００６】
この他、フライホイールを用いない感光体回転安定化方法としては、感光体の回転速度をディテクタによって検出して制御するといった方法や、特開平１０−３２３０６７号公報記載のモータの制御方法および駆動装置のように感光体の位置情報をエンコーダによって検出し、感光体の位置制御を行うことで感光体の定速回転を実現する手法などがある。
【０００７】
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、特開平９−３３８４８号公報記載の光走査装置のように、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方法がある。
【０００８】
特開平１１−３０８９５号公報には画像形成装置における複数の感光体をそれぞれ専用のモータで駆動するドラム駆動装置が記載されている。特開平１１−１６８８９４号公報には画像形成装置における感光体ドラム駆動構造が記載されている。特開平８−１１０３４７号公報には、感光体の円周面上にほぼ一定間隔で施されたマーキングの投影像の２つの異なった時間における状態を比較することにより、感光体の回転速度を検出し、感光体の回転を制御する画像形成装置が記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
デジタル複写機、プリンタ等の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、形成画像中にバンディングと呼ばれる濃度むらが発生する。
【００１０】
このバンディングを抑制して画像品質を上げる方法としては感光体の回転制御を行う方法があるが、この方法では感光体の回転制御を行うためにＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の処理装置が必要になり、機械毎に制御系の変更が必要になるなどの問題が考えられる。
【００１１】
本発明は、感光体の回転を一定速度に制御できなくて感光体の回転むらが発生する場合にもバンディングを抑制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。
【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に係る発明は、光ビームを感光体上に走査して潜像を形成する書き込み手段と、前記感光体の面上に光ビームの走査間隔に対応して施されているマーキングを読み取るためのマーキング位置読み取りセンサとを有し、このマーキング位置読み取りセンサのから信号に同期して前記書き込み手段により前記感光体に潜像を形成するものである。
【００１３】
請求項２に係る発明は、光ビームを感光体上に走査して潜像を形成する書き込み手段と、前記感光体の側面に一体に設けられ光ビームの走査間隔に対応して施されているマーキングを有する円板と、前記マーキングを読み取るためのマーキング位置読み取りセンサとを有し、このマーキング位置読み取りセンサからの信号に同期して前記書き込み手段により前記感光体に潜像を形成するものである。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記書き込み手段は同時に複数のラインの書き込みが可能であり、前記マーキング位置読み取りセンサからの信号によって書き込みラインを選択するものである。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記書き込み手段は同時に複数のラインの書き込みが可能であり、前記マーキング位置読み取りセンサからの信号によって書き込みラインを１ライン選択し若しくは複数ライン同時に選択するものである。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項４記載の画像形成装置において、前記マーキング位置読み取りセンサからの信号の間隔を測定することで、前記感光体の回転ムラを検出し、この検出結果に基づいて前記感光体の回転ムラが発生した時に書き込むべき画像が塗りつぶしである場合、同時に複数ラインの書き込みを選択するものである。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項５記載の画像形成装置において、前記感光体の回転ムラのずれ方向を前記マーキング位置読み取りセンサからの信号の間隔から判定し、その判定結果により、選択する複数ラインの書き込みを決定するものである。
【００１８】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記感光体上の前記マーキングのラインと実際の光ビームによる書き込み位置に一定のずれを持たせるものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
感光体の回転制御によって感光体の回転速度を安定に保つ他に、感光体上への潜像形成時に、感光体の回転自体が一定でなくとも、感光体面上への書き込み位置を制御することで、走査ライン毎のピッチが一様になれば、バンディングは抑制できると考えられる。
【００２０】
そこで、本発明の実施形態は、感光体の回転を一定回転に制御できない場合にも、あらかじめ複数の光ビームもしくは光路を用意し、感光体上のマーキング位置を読み取るセンサの出力に応じて、感光体表面上へ照射する光ビームまたは光路を選択することにより、感光体上への潜像形成時における走査ライン間隔を等間隔にし、または、感光体上への潜像形成時における走査ライン間隔がずれた場合でも複数の光ビームによって塗りつぶすことで、画像形成時のバンディングを抑制するようにしたものである。
【００２１】
図１（ａ）は本発明の一実施形態である画像形成装置の構成を示す。
図１（ａ）において、１は感光体に光ビームとしてのレーザ光を照射して感光体を露光することにより感光体上に静電潜像を形成する書き込み手段としてのレーザ光学系、２はレーザ光学系１などを制御する制御手段としてのコントローラ、３は感光体としての感光体ドラム、４は１次転写位置で感光体ドラム３に当接する中間転写体としての転写ドラム、５は感光体ドラム３上のマーキングを検出して感光体ドラム３の回転位置を検出するマーキング位置読み取りセンサとしての位置検出器、６は感光体ドラム３の回転が一定になるように感光体ドラム３の回転制御を行う回転制御装置である。
【００２２】
感光体ドラム３は、図示しない帯電装置により一様に帯電された後にレーザ光学系１により露光されて静電潜像が形成される。
レーザ光学系１においては、コントローラ２から送出される画像情報信号に基づいて、この画像情報信号により変調されたレーザ光を出力する。図１（ｂ）に示すように、このレーザ光Ａは、レーザ光学系１内のポリゴンミラー等の走査手段によって感光体ドラム３の軸方向に繰り返して走査されながら感光体ドラム３に照射され、感光体ドラム３の面上がそのレーザ光によって露光されてライン毎の画像情報（画像データ）が書き込まれる。
【００２３】
感光体ドラム３は、回転制御装置６内のモータにより回転駆動されることで副走査方向にライン毎に画像データの書き込みが行われて静電潜像が形成される。感光体ドラム３上に形成された潜像電荷は図示しない転写手段により転写ドラム４に転写され、転写ドラム４上の潜像電荷は図示しない現像装置によってトナーが載せられて現像されることでトナー像が形成される。この転写ドラム４上のトナー像は転写材としての転写紙へ図示しない転写手段により転写されて定着装置により転写紙に定着されることで転写紙上に画像が形成される。
【００２４】
本実施形態では、以上の動作において、感光体ドラム３は一定速度で回転動作を行なっているが、感光体ドラム３に本装置の他の部分からの振動や外部からの外乱による振動が伝わり、その影響によって感光体ドラム３の回転に回転むらが生じる。
【００２５】
図２に示すように感光体ドラム３上の感光面（潜像を形成する潜像形成領域）３ａ以外のマーキング領域（潜像を形成しない端部）３ｂには、感光体ドラム３上の画像形成時（静電潜像形成時）の適正な走査ラインピッチと同等のピッチ（６００ｄｐｉの場合は０．０４２ｍｍの間隔）で回転位置情報としてのマーキング（マーク）７が感光体ドラム３上のレーザ光による書き込み位置（走査ライン）に対応して施されており、定位置に設置されている位置検出器５は図１（ｂ）に示すように回転する感光体ドラム３上のマーキング領域３ｂにレーザ光などの光ビームＢを照射してその戻り光Ｃを検知することにより感光体ドラム３のマーキング７を検出して感光体ドラム３の回転位置を検出する。なお、マーキング７は感光体ドラム３の側面に一体に設けられた円板に付加し、位置検出器５がマーキング７を検出して感光体ドラム３の回転位置を検出するようにしてもよい。
【００２６】
位置検出器５においては、感光体ドラム３上のマーキング７に光ビームＢを照射してその反射光Ｃをモニタリングすることによって、図３に示すような波形の位置検出信号を生成し、この図４に破線で示すような位置検出信号をしきい値と比較することによって２値化して図４に実線で示すような矩形波とする。
【００２７】
また、レーザ光学系１においては、図示しない書き込み開始信号発生器は、上記ポリゴンミラーの回転位置を検出するものなどが用いられ、図５に示すように感光体ドラム３の表面への走査ライン毎の書き込み開始に同期するような書き込み開始信号を発生する。
【００２８】
本実施形態では、感光体ドラム３上にレーザ光学系１からレーザ光を照射して感光体ドラム３に潜像を形成する場合に、図６に示すように、レーザ光学系１は感光体ドラム３面上をレーザ光で走査する位置（走査ラインの間隔）よりも小さい間隔で複数のレーザ光Ｒ１〜Ｒ５を出力することが可能であり、コントローラ２は複数のレーザ光Ｒ１〜Ｒ５から一本以上のレーザ光を選択して（一本のレーザ光を選択して若しくは複数本のレーザ光を同時に選択して）感光体ドラム３上へその選択したレーザ光を照射させるようにレーザ光学系１を制御する。
【００２９】
コントローラ２にてレーザ光学系１から感光体ドラム３へ照射されるレーザ光を選択する方法としては、レーザ光光学系１において、レーザ光が通過する光路上に例えばシャッターの様な光路を遮る遮蔽物を設け、コントローラ２にてその遮蔽物を光路上から移動させるように制御することによって感光体ドラム３の面上に届くレーザ光を選択する方法等を用いる。
【００３０】
コントローラ２は、レーザ光の制御を行うため、書き込み開始信号発生器からの書き込み開始信号と位置検出器５からの位置検出信号のずれ量の計測を行うことで書き込み開始信号を基準として位置検出信号の間隔のずれを計測し、レーザ光の選択制御を以下のような手順で実現する。
感光体ドラム３へ潜像を形成するためのレーザ光は、レーザ光光学系１におけるポリゴンミラー等の回転によって図７のように感光体ドラム３の長軸方向へ走査され、ポリゴンミラーの各面よってポリゴンミラーの回転方向へ一定間隔で走査される。ここで、感光体ドラム３の回転自体に速度変化が生じない場合は、感光体ドラム３の面上に走査されるレーザ光の軌跡（走査ライン）が等間隔となるが、感光体ドラム３の回転ムラが生じると、感光体ドラム３面上の走査ラインの間隔にずれが生じてしまう。
【００３１】
書き込み開始信号発生器は、ポリゴンミラーの回転位置検出等によってレーザ光のライン走査開始時に書き込み開始信号を発生することで、図５に示すような書き込み開始信号を発生する。一方、位置検出器５は、感光体ドラム３の感光面以外の場所に施したマーキング７に対してレーザ光等の光ビームを照射し、その戻り光を検出することなどによって感光体ドラム３面上の書き込み位置を検出して図４に示すような位置検出信号を生成する。
【００３２】
コントローラ２は、書き込み開始信号発生器からの書き込み開始信号と位置検出器５からの位置検出信号とのずれ量を、図８に示すように、位置検出信号および書き込み位置信号の周期より高速なクロックを用いて計測する。コントローラ２は、その計測した書き込み開始信号と位置検出信号とのずれ量（クロックのずれ量）に応じて上記遮蔽物を制御し、レーザ光学系１から感光体ドラム３へ照射される複数のレーザ光Ｒ１〜Ｒ５から一本以上のレーザ光の光路を選択する（一本のレーザ光を選択し若しくは複数本のレーザ光を同時に選択する）。これにより、レーザ光の走査間隔（ポリゴンミラーの回転）と感光体ドラム３面上の速度にずれが生じた場合に、書き込み位置を調整することが可能となり、感光体ドラム３面上に等間隔にレーザ光を走査することが可能となる。なお、コントローラ２は、レーザ光学系１から感光体ドラム３へ同時に照射される複数の書込みレーザ光を同じ画像信号で変調させるようにレーザ光学系１を制御する。
【００３３】
例えば、図８に示すように書き込み開始信号に対して位置検出信号が遅れている場合には、図６に示すように基準となるレーザ光をレーザ光Ｒ３とした場合、コントローラ２は、感光体ドラム３の回転方向遅れ側であるレーザ光Ｒ４またはＲ５を書き込み開始信号に対する位置検出信号の遅れ時間（上記クロックのずれ量）に応じて選択して上記遮蔽物を制御する。これにより、感光体ドラム３自体の回転に速度変動が生じた場合でも、感光体ドラム３面上でのレーザ光の走査間隔を一定に保つことが可能となる。
【００３４】
ここに、コントローラ２は、感光体ドラム３の回転ムラのずれ方向を位置検出器５からの位置検出信号の間隔のずれ（上述のように計測した書き込み開始信号に対する位置検出信号のずれ）から判定し、その判定結果により、書き込みラインを感光体ドラム３の回転ムラのずれ方向に応じてレーザ光Ｒ１、Ｒ２またはＲ４、Ｒ５に決定し、かつ、書き込み開始信号に対する位置検出信号の遅れ時間（上記クロックのずれ量）に応じてレーザ光Ｒ１、Ｒ２のいずれかまたはレーザ光Ｒ４、Ｒ５のいずれかを選択したりする。
【００３５】
この場合、コントローラ２は、位置検出信号（位置検出器５の検出位置）と実際のレーザ光学系１による書き込み位置に一定のずれを設定し、書き込み開始信号に対して位置検出信号が遅れた場合でも、図６に示すように基準となる書き込み光をレーザ光Ｒ３とした場合に書き込み開始信号に対する位置検出信号の遅れ時間（上記クロックのずれ量）に応じてレーザ光Ｒ１またはＲ２を選択して上記遮蔽物を制御することにより走査ラインの間隔を一定に保つようにしてもよい。。
【００３６】
また、レーザ光学系１は１ラインの走査時に複数のレーザ光を同時に選択して出力することが可能な構成とし、コントローラ２は、あらかじめレーザ光で感光体ドラム３に書き込むべき画像情報を検知しておき、現在感光体ドラム３に書き込もうとしている走査ラインの前のラインの書き込み状態により、複数のレーザ光を同時にレーザ光学系１から感光体ドラム３面上に照射するか否かを決定して上記遮蔽物を制御する。
【００３７】
例えば、コントローラ２は、上述のように位置検出器５からの位置検出信号の間隔のずれ（書き込み開始信号に対する位置検出信号のずれ）を測定することで感光体ドラム３の回転ムラを検出し、その検出結果により感光体ドラム３の回転ムラが発生した場合には、前のラインの画像情報が塗りつぶしの画像情報であり、現在書き込もうとしているラインの画像情報も書き込みを行うべき画像情報である（塗りつぶしの画像情報である）時には、現在感光体ドラム３に書き込もうとしているラインの書き込みレーザ光の他に、複数用意しているレーザ光のうち感光体ドラム３回転方向側のレーザ光を同時に感光体ドラム３上に照射するように上記遮蔽物を制御する。これにより、走査ライン間の白抜けを抑えることが可能となる。なお、コントローラ２は、レーザ光学系１から感光体ドラム３へ同時に照射する複数の書込みレーザ光を同じ画像信号で変調させるようにレーザ光学系１を制御する。
【００３８】
このように本実施形態によれば、感光体３面上もしくは感光体３側面の円板に書き込み走査１ライン毎にマーキング７を施しておき、このマーキング７をマーキング位置読み取りセンサとしての位置検出器５で検出し、この位置検出器５からの位置検出信号に同期して書き込み手段としてのレーザ光学系１により感光体３に潜像を形成するので、感光体上への潜像形成時に感光体の回転を一定速度に制御できなくて感光体の回転むらが発生する場合にも感光体面上への書き込み位置を制御して走査ライン毎のピッチを一様にすることができ、バンディングを抑制することができて高品質な画像出力が可能となる。
【００３９】
また、レーザ光を複数用意し、そのレーザ光より１ないしそれ以上のレーザ光の光路を選択して感光体面上に書き込みを行うことによって、感光体上へのレーザ光の書き込み位置を制御することができ、感光体面上へのレーザ光の走査間隔を一定に保ち、又は走査ラインごとの抜けを無くすことができて、ラインピッチ間のムラのない潜像形成が可能となり、バンディングの少ない高品質な画像出力が可能となる。
【００４０】
また、感光体上への潜像の形成状況（光体の回転ムラ、塗りつぶしの画像情報の有無、感光体の回転ムラのずれ方向）に応じて書き込みに使用するレーザ光のライン数を制御することで、走査ラインごとの抜けを生じさせることなく、感光体の回転が一定でない場合もバンディングを抑制することが可能となる。
【００４１】
また、マーキング７位置検出後に感光体３上への書き込みレーザ光を選択する場合に、書き込みのタイミングに比べて位置検出が遅れた場合に、その遅れ量を判断することが出来ないことから、書き込み位置を一定時間ずらすことで、位置検出が遅れた場合にも、遅れ量に対して対応が可能となり、書き込み位置の制御が可能となって走査ラインの間隔を一定に保つことができ、バンディングの少ない画像形成が可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、感光体の回転を一定速度に制御できなくて感光体の回転むらが発生する場合にもバンディングを抑制することができ、高品質な画像出力が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図及び同実施形態の一部を示す図である。
【図２】同実施形態の感光体ドラムの表面を展開して示す図である。
【図３】同実施形態における位置検出器の位置検出信号を示す波形図である。
【図４】同実施形態における位置検出器を説明するための波形図である。
【図５】同実施形態の書き込み開始信号を示す波形図である。
【図６】同実施形態の感光体ドラム及びレーザ光学系を示す概略図である。
【図７】同実施形態を説明するための図である。
【図８】同実施形態の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１　　　レーザ光学系
２　　　コントローラ
３　　　感光体ドラム
４　　　転写ドラム
５　　　位置検出器
６　　　回転制御装置
７　　　マーキング
【図１】
2004012665.tif 000003
【図２】
2004012665.tif 000004
【図３】
2004012665.tif 000005
【図４】
2004012665.tif 000006
【図５】
2004012665.tif 000007
【図６】
2004012665.tif 000008
【図７】
2004012665.tif 000009
【図８】
2004012665.tif 000010