(57)【要約】【課題】高解像度を維持しつつムラの無い画像を形成することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、感光ドラム１の表面を表すスペックルパターンを一定のサンプリング周期毎に検出し、検出された各スペックルパターンを比較して、感光ドラム１の表面の位置のスペックルパターンの移動量を検出する。そして、スペックルパターンの移動量とサンプリング周期から、感光ドラム１の表面の移動速度を算出し、算出した表面移動速度が目標の値になるように、感光ドラム１の回転速度を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
前記感光体表面のスペックルパターンを検出するスペックルパターン検出手段と、
前記スペックルパターン検出手段によって検出された前記感光体表面のスペックルパターンに基づいて前記感光体上に形成する静電潜像を制御する静電潜像制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体表面にレーザビームを主走査方向に照射して前記感光体表面を露光して静電潜像を形成するレーザスキャナと、
前記スペックルパターン検出手段によって検出された前記スペックルパターンの移動量を検出する移動量検出手段とを備え、
前記静電潜像制御手段は、前記移動量検出手段によって検出された前記スペックルパターンの移動量に応じて前記感光体の回転速度を制御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】
前記感光体表面にレーザビームを主走査方向に照射して前記感光体表面を露光して静電潜像を形成するレーザスキャナと、
前記スペックルパターン検出手段によって検出された前記スペックルパターンの移動量を検出する移動量検出手段とを備え、
前記静電潜像制御手段は、前記移動量検出手段によって検出された前記スペックルパターンの移動量に応じて前記レーザビームの光路を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記スペックルパターン検出手段は前記レーザスキャナ外に設置されていることを特徴とする請求項２又は３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記スペックルパターン検出手段は前記レーザスキャナ内に設置されていることを特徴とする請求項２又は３記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記レーザスペックル検出手段の検出する前記感光体表面の前記スペックルパターンは前記レーザスキャナの照射する前記レーザビームによって形成されることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記感光体表面の前記スペックルパターンは前記感光体の非画像領域又は非現像領域のスペックルパターンであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
感光体表面のスペックルパターンを検出するスペックルパターン検出ステップと、
前記スペックルパターン検出ステップにおいて検出された前記感光体表面のスペックルパターンに基づいて前記感光体上に形成する静電潜像を制御する静電潜像制御ステップとを備えることを特徴とする画像形成方法。
【請求項９】
前記感光体表面にレーザビームを主走査方向に照射して前記感光体表面を露光して静電潜像を形成するレーザスキャンステップと、
前記スペックルパターン検出ステップにおいて検出された前記スペックルパターンの移動量を検出する移動量検出ステップとを備え、
前記静電潜像制御ステップは、前記移動量検出ステップにおいて検出された前記スペックルパターンの移動量に応じて前記感光体の回転速度を制御することを特徴とする請求項８記載の画像形成方法。
【請求項１０】
前記感光体表面にレーザビームを主走査方向に照射して前記感光体表面を露光して静電潜像を形成するレーザスキャンステップと、
前記スペックルパターン検出ステップにおいて検出された前記スペックルパターンの移動量を検出する移動量検出ステップとを備え、
前記静電潜像制御ステップは、前記移動量検出ステップにおいて検出された前記スペックルパターンの移動量に応じて前記レーザビームの光路を制御することを特徴とする請求項８記載の画像形成方法。
【請求項１１】
前記レーザスペックル検出ステップにおいて検出する前記感光体表面の前記スペックルパターンは前記レーザスキャンステップにおいて照射する前記レーザビームによって形成されることを特徴とする請求項９又は１０記載の画像形成方法。
【請求項１２】
前記感光体表面の前記スペックルパターンは前記感光体の非画像領域又は非現像領域のスペックルパターンであることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関し、特に、感光体に形成する静電潜像を制御する画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、高解像化が進んでいる。高解像度化は、４００ｄｐｉ（６３．５μｍピッチ）、６００ｄｐｉ（４２．３μｍピッチ）、１２００（２１．１μｍピッチ）と進み、現在、印刷機の解像度領域であった２４００ｄｐｉ（１０．６μｍピッチ）の高解像度に至る装置が出現している。
【０００３】
高解像化が進むにつれて、画像形成装置の構造においては、感光体への画像書き込み位置精度の向上が必要となっている。
【０００４】
例えば６００ｄｐｉの低解像では、ドットピッチ幅が４２．３μｍと広い。このため、感光体の回動速度変位やレーザスキャナの走査ピッチ変位、感光体とレーザスキャナの相対取り付け位置変位による画像の変位が仮に１０μｍあった場合でも、その割合は４２．３μｍピッチの２５％であり画像ムラとしては目立たなかった。しかし、２４００ｄｐｉの高解像度では、画像の変位量が１０μｍでもドットピッチ幅が１０．６μｍであるため、変位割合は略１００％となり、１画素分又は１走査ライン分の画像が重なる。この結果、細線エッジのズレはもとより、画像均一性が確保できず大きな画像ムラが発生する等の問題が発生していた。
【０００５】
これに対して、従来から、上述のような微小変位を正確に検出し、この検出結果に応じて適切に装置機構を制御することにより高解像を維持しつつムラの無い画像を形成することが可能であると考えられている。
【０００６】
例えば、従来、感光体の回転角速度を感光体の回転軸に設けたエンコーダで検出し、検出した角速度に応じて感光体の回転速度等を制御する画像形成装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３２５９４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の画像形成装置のように、感光体の回転角速度を感光体の回転軸に設けられたエンコーダで検出する方法では、あくまでも角速度が検出され、本来注目すべき感光体表面の移動速度が検出されない。即ち、感光体表面が感光体回動中心軸から偏芯したり、表面そのものが歪んでいたりする場合、回転角速度の検出ではこれらの偏芯や歪みに起因する感光体表面の移動速度の変動を検出することは困難である。このため、従来の画像形成装置においては、感光体表面の移動速度の変動による画像の変位を抑制することができず、高解像を維持しつつムラの無い画像を形成することができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、高解像度を維持しつつムラの無い画像を形成することができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、感光体と、前記感光体表面のスペックルパターンを検出するスペックルパターン検出手段と、前記スペックルパターン検出手段によって検出された前記感光体表面のスペックルパターンに基づいて前記感光体上に形成する静電潜像を制御する静電潜像制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、前記感光体表面にレーザビームを主走査方向に照射して前記感光体表面を露光して静電潜像を形成するレーザスキャナと、前記スペックルパターン検出手段によって検出された前記スペックルパターンの移動量を検出する移動量検出手段とを備え、前記静電潜像制御手段は、前記移動量検出手段によって検出された前記スペックルパターンの移動量に応じて前記感光体の回転速度を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の画像形成装置は、請求項１又は２記載の画像形成装置において、前記感光体表面にレーザビームを主走査方向に照射して前記感光体表面を露光して静電潜像を形成するレーザスキャナと、前記スペックルパターン検出手段によって検出された前記スペックルパターンの移動量を検出する移動量検出手段とを備え、前記静電潜像制御手段は、前記移動量検出手段によって検出された前記スペックルパターンの移動量に応じて前記レーザビームの光路を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の画像形成装置は、請求項２又は３記載の画像形成装置において、前記スペックルパターン検出手段は前記レーザスキャナ外に設置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の画像形成装置は、請求項２又は３記載の画像形成装置において、前記スペックルパターン検出手段は前記レーザスキャナ内に設置されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の画像形成装置は、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記レーザスペックル検出手段の検出する前記感光体表面の前記スペックルパターンは前記レーザスキャナの照射する前記レーザビームによって形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の画像形成装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記感光体表面の前記スペックルパターンは前記感光体の非画像領域又は非現像領域のスペックルパターンであることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の画像形成方法は、感光体表面のスペックルパターンを検出するスペックルパターン検出ステップと、前記スペックルパターン検出ステップにおいて検出された前記感光体表面のスペックルパターンに基づいて前記感光体上に形成する静電潜像を制御する静電潜像制御ステップとを備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の画像形成方法は、請求項８記載の画像形成方法において、前記感光体表面にレーザビームを主走査方向に照射して前記感光体表面を露光して静電潜像を形成するレーザスキャンステップと、前記スペックルパターン検出ステップにおいて検出された前記スペックルパターンの移動量を検出する移動量検出ステップとを備え、前記静電潜像制御ステップは、前記移動量検出ステップにおいて検出された前記スペックルパターンの移動量に応じて前記感光体の回転速度を制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の画像形成方法は、請求項８記載の画像形成方法において、前記感光体表面にレーザビームを主走査方向に照射して前記感光体表面を露光して静電潜像を形成するレーザスキャンステップと、前記スペックルパターン検出ステップにおいて検出された前記スペックルパターンの移動量を検出する移動量検出ステップとを備え、前記静電潜像制御ステップは、前記移動量検出ステップにおいて検出された前記スペックルパターンの移動量に応じて前記レーザビームの光路を制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の画像形成方法は、請求項９又は１０記載の画像形成方法において、前記レーザスペックル検出ステップにおいて検出する前記感光体表面の前記スペックルパターンは前記レーザスキャンステップにおいて照射する前記レーザビームによって形成されることを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の画像形成方法は、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成方法において、前記感光体表面の前記スペックルパターンは前記感光体の非画像領域又は非現像領域のスペックルパターンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、感光体表面のスペックルパターンを検出し、この検出された感光体表面のスペックルパターンに基づいて感光体上に形成する静電潜像を制御する。この検出するスペックルパターンは感光体の表面を表すので、スペックルパターンから感光体表面の移動速度を検出することができる。このため、感光体表面の移動速度に応じて静電潜像の制御を、例えば静電潜像の形成位置の制御を行うことができる。従って、感光体表面が感光体回動中心軸から偏芯したり、表面そのものが歪んでいたりする場合でも、これら偏芯や歪みに起因する感光体表面速度の微小な変動を検出することができる。このため、検出した感光体表面速度の微小な変動に応じて適切に装置機構を制御することにより、高解像を維持しつつムラの無い画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置１００の概略構成を示すブロック図である。図２は、画像形成装置１００の要部を示す部分斜視図である。
【００２４】
図１に示すように、画像形成装置１００は、静電潜像担持体としての感光ドラム１、感光ドラム１を回転駆動させるドラム駆動モータ５、レーザビームを出力して感光ドラム１を走査露光することにより感光ドラム１上に静電潜像を形成するレーザスキャナユニット１６、及び画像形成装置１００の各構成要素を制御する本体動作制御回路１７を備える。また、画像形成装置１００は、感光ドラム１の表面のスペックルパターンを検出するためのスペックル検出ユニット２４を備える。
【００２５】
感光ドラム１は、図２に示すように、フランジ軸３を軸心として回転可能に画像形成装置１００の図示しない本体に軸支されている。感光ドラム１の一端には円周に沿ってフランジギア２が形成されており、感光ドラム１は、フランジギア２及びドラム駆動ギア４を介してドラム駆動モータ５に連結されている。ドラム駆動ギア４は、ドラム駆動モータ５の回転軸に取り付けられている。この構成により、ドラム駆動モータ５が回転すると、回転力がドラム駆動ギア４を介してフランジギア２に伝達され、感光ドラム１が回転する。
【００２６】
感光ドラム１においては、図２に示すように、レーザスキャナユニット１６が出力する静電潜像作成用のレーザビームが主走査ライン６上を走査露光する。また、感光ドラム１においては、主走査ライン６を含む主走査有効画像領域７に、出力画像（静電潜像及びトナー画像）が形成される。
【００２７】
レーザスキャナユニット１６は、図１，２に示すように、レーザ素子２５、レーザ駆動回路２６、コリメータレンズ２７、形状スリット２８、シリンドリカルレンズ２９、ポリゴンスキャナ３０、シリンドリカルレンズ３１、ｆ‐θレンズ３２、及びポリゴンモータ駆動回路３３を備える。また、レーザスキャナユニット１６は、ＢＤミラ３４、及び主走査位置検知センサ３５を備える。
【００２８】
レーザ素子２５は、レーザ光を出力し、感光ドラム１に対して走査露光を行い静電潜像を形成するためのスキャナ光源である。レーザ素子２５はレーザ駆動回路２６によって駆動される。コリメータレンズ２７は、レーザ素子２５からのコヒーレント発散光であるレーザ光を平行光に集光させる。形状スリット２８は、コヒーレントな平行光となったレーザ光束から不要な光束周辺部分を規制した光束面形状としてこれをポリゴンスキャナ３０の反射面に導き、且つシリンドリカルレンズ２９に導く開口形状に合わせる。シリンドリカルレンズ２９は、形状スリット２８を通過した光を副走査方向及び主走査方向に集光させてポリゴンスキャナ３０に導く。
【００２９】
ポリゴンスキャナ３０は、シリンドリカルレンズ２９によって集光された光をシリンドリカルレンズ３１及びｆ‐θレンズ３２を介して主走査ライン６に沿って主走査露光させる。ポリゴンスキャナ３０は、図示しないポリゴンモータによって回転され、ポリゴンモータはポリゴンモータ駆動回路３３によって駆動制御される。シリンドリカルレンズ３１は、ポリゴンスキャナ３０によって主走査偏向された光を主走査方向に対して更に均一に集光させる。ｆ−θレンズ３２は、シリンドリカルレンズ３１の出力光を受光して更に主走査及び副走査方向へ光を集光させると共に、ポリゴンスキャナ３０による等角度走査を主走査ライン６に沿う等速度走査に変換する。
【００３０】
ＢＤミラ３４は、感光ドラム１の有効画像領域７を外れたレーザ光を拾い上げる。主走査位置検知センサ３５は、ＢＤミラ３４で拾い上げられたレーザ光を受光して、集光ビーム（走査光）の走査通過タイミングを検出する。
【００３１】
スペックル検出ユニット２４は、図１，２に示すように、レーザ素子８、レーザ駆動回路９、コリメータレンズ１０、スリット板１１、ＣＣＤセンサ１２、結像レンズ１３、及びＣＣＤ駆動回路１４を備え、これらが一体的に形成されている。
【００３２】
スペックル検出ユニット２４において、レーザ素子８は、感光ドラム１の表面のスペックルパターンを生成するためにレーザ光を出力する。レーザ素子８は、レーザ駆動回路９によって駆動制御される。レーザ駆動回路９はレーザ素子８を安定点灯させる。コリメータレンズ１０は、レーザ素子８が発するコヒーレントな発散光であるレーザ光を平行光に集光させる。スリット板１１は、コリメータレンズ１０の出力光が感光ドラム１を照射する範囲（以下、照射スポットという）を適切な形状にするためのスリット板である。図２に示すように、レーザ素子８から出力されたレーザ光は、コリメータレンズ１０及びスリット板１１を介して、感光ドラム１の主走査ライン６上且つ主走査有効画像領域７外表面を照射し、照射スポット１５を形成する。照射スポット１５の位置は、有効画像領域７外の非画像領域ではなく、トナー画像が形成されない非現像領域であってもよい。
【００３３】
また、スペックル検出ユニット２４において、結像レンズ１３は、照射スポット１５の反射光をＣＣＤセンサ１２の受光面に結像させる。即ち、結像レンズ１３は、照射スポット１５における感光ドラム１の表面のスペックルパターンをＣＣＤセンサ１２に結像させる。ＣＣＤセンサ１２は、結像されたスペックルパターンを検出する。ＣＣＤ駆動回路１４は、ＣＣＤセンサ１２を駆動すると共に、ＣＣＤリニアセンサ１３出力を処理する。
【００３４】
本体動作制御回路１７は、図１に示すように、ＣＰＵ１８と、変位検知回路１９と、タイミング回路２０と、モータ駆動回路２１と、ポリゴン制御回路２２と、画像制御回路２３とを備える。
【００３５】
ここで、スペックルパターンについて説明する。例えば感光ドラムの表面にコリメートされたコヒーレント光であるレーザ光を照射すると、感光ドラム表面の微細な凹凸面にレーザ光が当たり、反射のしてくる位相の異なる光同士が干渉し合い斑点模様のスペックルパターンが観測できる。
【００３６】
このスペックルパターンは均一なコリメート光照射域内では照射面の独特な凹凸を反映しており、照射面が移動するとスペックルパターンも同様に移動する特徴がある。つまりこのスペックルパターンをトレースすることにより表面の移動状態をそのまま検出することが可能となる。
【００３７】
スペックルパターンを検出する１つの手段にＣＣＤリニアセンサを用いる方法がある。この方法はＣＣＤリニアセンサのライン方向のみにスペックルパターンが移動する場合に、高精度にスペックルパターンの動きを捉えることが可能である。スペックルパターンが２次元方向に動く場合には、例えばＣＣＤエリアセンサによるパターン検出が有効な手段となる。
【００３８】
図１に戻り、本体動作制御回路１７において、ＣＰＵ１８は、本体動作制御回路１７の各部を制御する。変位検知回路１９は、ＣＣＤセンサ１２によって検出された感光ドラム１の表面のスペックルパターンを表すスペックルパターンデータをＣＣＤ駆動回路１４から受信し、後述するように、スペックルパターンの変化量（移動量）をサンプリング周期毎にリアルタイムに検出する。タイミング回路２０は、画像形成装置１００の動作に同期して、レーザ駆動回路９及びＣＣＤ駆動回路１４の動作に必要な駆動パルスを生成する。モータ駆動回路２１は、ドラム駆動モータ５へ感光ドラム１の表面の移動速度が一定となるような駆動電流を供給する。ポリゴン制御回路２２は、レーザスキャナ１６のポリゴンスキャナ３０が備える図示しないポリゴン駆動モータを駆動制御するポリゴンモータ駆動回路３３を制御する。画像制御回路２３は、ホスト装置において画像形成が指示され画像を出力するために画像データを生成してレーザ駆動回路２６に出力し、レーザスキャナ１６のレーザ素子２５の発するレーザ光の出力を制御する。
【００３９】
次いで、上記構成を有する画像形成装置１００の動作について説明する。
【００４０】
本体動作制御回路１７のＣＰＵ１８が、画像形成装置１００に通信可能に接続されたホストコンピュータ等のホスト装置から、画像の形成を指示する画像形成指令信号を受信すると、ＣＰＵ１８は、画像制御回路２３、ポリゴン制御回路２２の駆動を開始させる。また、ＣＰＵ１８は、モータ駆動回路２１にドラム駆動モータ５の駆動指令を発する。さらに、ＣＰＵ１８は、感光ドラム１の表面移動速度を検出するために、タイミング回路２０を制御してスペックル検出ユニット２４のＣＣＤ駆動回路１４に駆動パルスを送信してＣＣＤセンサ１２を読取状態にする。
【００４１】
次いで、ＣＰＵ１８は、タイミング回路２０を制御してレーザ駆動回路９をアクティブにするための駆動パルスを出力させ、スペックル光源であるレーザ素子８を点灯させる。これにより、感光ドラム１の表面（照射スポット１５）にレーザ素子８からのレーザ光が照射され、結像レンズ１３を介してＣＣＤセンサ１２の受光面上に感光ドラム１の照射スポット１５におけるスペックルパターンが結像される。結像されたスペックルパターンは、ＣＣＤセンサ１２によって検出され、検出されたスペックルパターンのスペックルパターンデータはＣＣＤ駆動回路１４によってスペックル信号出力線を介して、変位検知回路１９に出力される。
【００４２】
次いで、変位検知回路１９において、検出されたスペックルパターンからラベリング手法等を用いて特定のパターンを検出し、所定の周期毎にこのパターンの感光ドラム１の回転方向の変位を検出する。以下に、変位検知回路１９の動作を具体的に説明する。
【００４３】
図３は、変位検知回路１９の概略構成を例示すブロック図である。図３に示すように、変位検知回路１９は、シリアルレジスタ１９ａと、比較器１９ｂとを備え、パタントレース機能を実現するハードウェアである。変位検知回路１９は、所定のサンプリング周期で検出される感光ドラム１の表面のスペックルパターンの各々において、特定のパターンをを時間カウントしながら追尾する能力を持つ。
【００４４】
つまり、変位検知回路１９は、所定のタイミングにおいて、ＣＣＤセンサ１２が検出した感光ドラム１の表面のスペックルパターンからラベリング手法等を用いて、特徴的なパターンを検出する。次いで、上記サンプリング周期の１周期後に検出されたスペックルパターンから、上記特徴的なパターンを検出する。そして、この２つのスペックルパターンを比較して、上記特徴的パターンの移動量を算出し、算出した移動量と上記サンプリング周期とから上記特徴的パターンの移動速度、即ち感光ドラム１の表面の移動速度を算出する。尚、変位検知回路１９における移動量の算出方法としては、例えば、特開平０５−１８７１４号公報や特開平０５−５２５１７号公報に記載されているものも使用できる。尚、変位検知回路１９は、ハードウェア構成を有するものとしたが、ＣＰＵ１８によって実行されるソフトウェア演算で実現されてもよい。また、変位検知回路１９は、上述のように２つのスペックルパターンを比較して感光ドラム１の表面移動速度を算出するものに限らず、所定数のスペックルパターンを同様に比較して感光ドラム１の表面移動速度を算出し、これらの平均値を算出して感光ドラム１の表面移動速度とするようにしてもよい。
【００４５】
次いで、変位検知回路１９は、算出した感光ドラム１の表面移動速度（以下単に、表面移動速度という）をＣＰＵ１８に出力する。ＣＰＵ１８は、変位検知回路１９から受信した表面移動速度が予め設定された所定の閾値以上か否かを判別する。この閾値は、感光ドラム１が駆動していないか、駆動していても回転速度遅く、異常であると判別できる値に設定されている。
【００４６】
ＣＰＵ１８は、算出された表面移動速度が上記閾値より小さく、回転速度が遅く異常である、又は移動していないと判断した場合、スペックル光源であるレーザ素子８の発光を停止させるべくレーザ駆動回路９に発光停止指令を発する。この発行停止指令を受けたレーザ駆動回路９は、レーザ素子８を停止し、感光ドラム１に不要な強度光が照射されるのを防止する。そして、ホスト装置に対して異常ステータス信号を送信し、画像形成装置１００の図示しない表示器にエラー表示を行い、全作像シーケンスを終了させる。
【００４７】
一方、ＣＰＵ１８は、変位検知回路１９が算出した表面移動速度が上記閾値以上である場合は、この表面移動速度が所定の目標範囲内に値になるように、又はこの表面移動速度と所定の目標値との差がゼロになるようにドラム駆動モータ５の回転速度を制御するために、モータ駆動回路２１に回転制御電圧を供給する。この所定の目標範囲及び目標値は、スキャナユニット１６によって走査露光されて感光ドラム１上に形成される１つの主走査ライン上の静電潜像が互いに副走査方向に所定の間隔を有するような、つまり、互いに重なり合わないような、松岡：重なり合わないという表現は本提案ではラフ過ぎる。寸分違わぬ所定間隔とすべき。１μｍのズレも許容できない場合がある。感光ドラム１の表面移動速度の範囲及び値が夫々が設定されている。
【００４８】
また、ＣＰＵ１８ は、感光ドラム１の表面移動速度が上記目標範囲内、又は上記目標値であると判断すると、続く作像シーケンスを続行する。即ち、ＣＰＵ１８は、ポリゴン制御回路２２からの回転検知信号からポリゴンスキャナ３０が規定回転数に到達したこと、及びレーザスキャナユニット１６のからの同期信号が所望の値にあることを確認しながらホスト装置に形成する画像の画像データ要求する。
【００４９】
ＣＰＵ１８は、ホスト装置から画像データを受信すると、画像制御回路２３をアクティブ状態に遷移さて、ホスト装置から受信した画像データをレーザスキャナユニット１６へ伝送し、画像制御回路２３がレーザ素子２５の点灯をレーザ駆動回路２６に指示する。レーザ素子２５から発せられるコヒーレント発散光であるレーザ光はコリメータレンズ２７で平行光に集光され、形状スリット２８で適正形状に成形された後、集光レンズ２９に出射される。そして、レーザ光は集光レンズ２９を通過してポリゴンスキャナ３０の各偏向面で反射され、所定の回転角速度を持った主走査光となってシリンドリカルレンズ３１に入射する。シリンドリカルレンズ３１で集光された主走査光はｆ‐θレンズ３２に入射し、ｆ‐θレンズ３２において感光ドラム１の表面上の主走査ライン６上を所定の速度で走査するように上記回転角速度が変換される。また、ｆ‐θレンズ３２において主走査光は、主走査ライン６上で所定の光スポット形状となるように成形され、主走査ライン６上に最終結像させる。そして、主走査光（作像光ビーム）が主走査ライン６上を等速度で走査露光することにより、感光ドラム１上に１ライン分の静電潜像が作像される。また、主走査ライン６上を等速度で走査露光する作像光ビームは、主走査有効画像領域７の端部を超えるとＢＤミラ３４を介して主走査位置検知センサ３５によって検出されて主走査方向タイミングが検知される。主査走査位置検知センサ３５から出力されたタイミング信号は画像制御回路２３からポリゴン制御回路２２を介してレーザ駆動回路２６へ送出され、作像画像信号の送出タイミング信号となる。
【００５０】
レーザスキャナユニット１６は、主走査ライン６上にレーザ光を走査する。つまり、静電潜像が形成される画像領域は、主走査ライン６上であって且つスペックルパターン１２の生成領域（照射スポット１５）を含まない主走査有効画像領域７であり、レーザスキャナユニット１６は主走査有効画像領域７にレーザ光を走査露光する。また、照射スポット１５では感光ドラム１上の静電潜像を現像させない。または、レーザ素子８からのレーザ光の照射によって照射スポット１５に形成された静電潜像は、現像後にトナーが堆積しないようにプロセス条件を設定する。これにより、画像形成装置１００の出力画像にレーザ素子８からのレーザ光によって形成された像が形成されず、トナー汚れ防止、感光ドラム１の磨耗防止、及び現像剤磨耗等の問題の発生を回避することができる。
【００５１】
上述のように、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置１００によれば、感光ドラム１の表面を表すスペックルパターンを一定のサンプリング周期毎に検出し、検出された各スペックルパターンを比較して、感光ドラム１の表面の所定の位置のスペックルパターンの移動量を検出する。そして、この所定のスペックルパターンの移動量と上記サンプリング周期から、感光ドラム１の表面の移動速度を算出し、算出した表面移動速度が目標の値になるように、感光ドラム１の回転速度を制御する。これにより、感光ドラム１の表面の移動速度に応じて、感光ドラム１の回転速度を制御して静電潜像の形成位置を制御することができる。従って、感光ドラムの表面が感光ドラムの回動中心軸から偏芯したり、表面そのものが歪んでいたりする場合でも、これら偏芯や歪みに起因する感光ドラムの表面速度の微小な変動を検出することができる。このため、検出した感光ドラムの表面速度の微小な変動に応じて適切に感光ドラムの回転速度を制御することにより、高解像を維持しつつムラの無い画像を形成することができる。
【００５２】
次いで、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５３】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置２００の概略構成を示すブロック図である。図５は、画像形成装置２００の要部を示す部分斜視図である。
【００５４】
本実施の形態に係る画像形成装置２００は、上記第１の実施の形態に係る画像形成装置１００に対して、レーザスキャナユニット及び本体動作制御回路の構成が異なる。以下、上記第１の実施の形態に係る画像形成装置１００と同一の構成には、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００５５】
図５に示すように、画像形成装置２００は、画像形成装置１００のレーザスキャナユニット１６に代えてレーザスキャナユニット２０１を備える。レーザスキャナユニット２０１は、レーザスキャナユニット１００に対して、レーザ素子２５、レーザ駆動回路２６、コリメータレンズ２７、及び形状スリット２８の配置位置が異なり、また、ＳＤミラ２０２を備える点が異なる。
【００５６】
レーザスキャナユニット２０１において、レーザ素子２５、レーザ駆動回路２６、コリメータレンズ２７、及び形状スリット２８は、図５に示すように、これらの光軸がシリンドリカルレンズ２９の光軸に対して所定の角度、例えば９０°で交差するように配置されている。
【００５７】
また、ＳＤミラ２０２は、受光面が、コリメータレンズ２７及び形状スリット２８の光軸とシリンドリカルレンズ２９の光軸との交点に位置するように配設されている。ＳＤミラ２０２は、形状スリット２８を介してコリメータレンズ２７から受光したレーザ光をシリンドリカルレンズ２９に入射させる。また、ＳＤミラ２０２は、受光面の角度が後述するＳＤコイルによって変動可能に構成されており、受光したレーザ光がシリンドリカルレンズ２９に入射する位置を変更可能に構成されている。具体的には、ＳＤミラ２０２は、レーザ光の反射方向を偏向して、レーザ光のシリンドリカルレンズ２９における入射位置を垂直方向に移動可能である。つまり、作像光ビームが照射される感光ドラム１の主走査ライン６の位置を上下方向に平行移動させることができる。
【００５８】
また、図４に示すように、レーザスキャナユニット２０１は、ＳＤミラ２０２を駆動するためのＳＤコイル２０３を備える。ＳＤコイル２０３は、上述のように、ＳＤミラ２０２を駆動してその受光面の角度を変更する。
【００５９】
また、画像形成装置２００は、図４に示すように、画像形成装置１００の本体動作制御回路１７に代えて、本体動作制御回路２０４を備える。本体動作制御回路２０４は、本体動作制御回路１７に対してＳＤコイル２０３を制御するＳＤ位置制御回路２０５が付加されている点が異なる。
【００６０】
本体動作制御回路２０４において、ＣＰＵ１８は、上述のように変位検知回路１９によって算出された感光ドラム１の表面移動速度に応じてモータ駆動回路２１を制御してドラム駆動モータ５の回転速度を調整し、感光ドラム１の回転速度、つまり表面移動速度を適切な速度に制御する。これに加えて、本体動作制御回路２０４において、ＣＰＵ１８は、変位検知回路１９によって算出された感光ドラム１の表面移動速度に応じてＳＤ制御回路２０５を制御してＳＤコイル２０３を制御し、ＳＤミラ２０２の受光面の角度を調整する。つまり、ＳＤ制御回路２０５は、感光ドラム１において適切な位置に作像光ビームが走査露光されて、適切な位置に静電潜像が形成されるようにＳＤミラ２０２を駆動する。
【００６１】
以下に、上記構成を有する画像形成装置２００の動作について説明する。
【００６２】
本体動作制御回路２０４のＣＰＵ１８が、ホスト装置から画像形成を指示する画像形成指令信号を受信すると、ＣＰＵ１８は、上記画像形成装置１００の場合と同様に各部を制御する。即ち、スペックル検出ユニット２４において、感光ドラム１の表面のスペックルパターンが上記サンプリング周期毎に検出され、変位検知回路１９において、検出されたスペックルパターンから感光ドラム１の表面移動速度が算出される。そして、変位検出回路１９によって算出された表面移動速度に応じて、モータ駆動回路２１がドラム駆動モータ５を制御して感光ドラム１の表面移動速度を適切な速度に調整する。
【００６３】
次いで、ＣＰＵ１８は、ホスト装置から画像データを受信すると、レーザスキャナユニット１６を制御して画像データの作像画像信号に応じて作像光ビームを感光ドラム１に走査露光して指示された画像の静電潜像を感光ドラム１の主走査有効画像領域７に形成する。このとき、レーザ素子２６から出力されたレーザ光は、コリメータレンズ２７及び形状スリット２８を介してＳＤミラ２０２に入射する。コリメータレンズ２７は、コヒーレントな平行光となったレーザ光束をＳＤミラ２０２の開口形状に合わせ、ＳＤミラ２０２は、形状スリット２８を通過したコヒーレントなレーザ光束を光学法則に従って反射する。ＳＤミラ２０２からの反射光は、シリンドリカルレンズ２９によって副走査及び主走査方向に集光されてポリゴンスキャナ３０に照射される。そして、スキャナユニット１６と同様にシリンドリカルレンズ３１及びｆ−θレンズ３２を介して感光ドラム１に作像光ビームが走査露光される。
【００６４】
さらに、本実施の形態に係る画像形成装置２００においては、ＣＰＵ１８の作像シーケンスが開始されると、算出された表面移動速度に応じて上述のようにドラム駆動モータ５を制御すると共に、ＳＤ位置制御回路２０５を制御する。つまり、ＣＰＵ１８の作像シーケンスが開始されると、変位検知回路１９で算出された感光ドラム１の表面移動速度はＣＰＵ１８に読み取られる。そして、ＣＰＵ１８は、この表面移動速度が目標値内に収まるようにモータ駆動回路２１によってドラム駆動モータ５を制御する。ＣＰＵ１８は、このドラム駆動モータ５の制御に加えて、並行してＳＤ位置制御回路２０５を制御し、感光ドラム１を走査露光する作像光ビームの副操作方向の位置を調整する。ＳＤ位置制御回路２０５の動作の具体的内容を以下に説明する。
【００６５】
ＣＰＵ１８が作像シーケンスを開始すると、レーザスペックル検出ユニット２４が上記所定のサンプリング周期毎に検出する感光ドラム１の表面（照射スポット１５）のスペックルパターンのスペックルパターンデータが変位検知回路１９に伝送される。変位伝送回路１９は、受信したスペックルパターンデータから上述のように感光ドラム１の表面移動速度を算出してＣＰＵ１８に伝送する。ＣＰＵ１８は、算出された表面移動量に応じて、モータ駆動回路２１を制御してドラム駆動モータ５の回転速度を調整し、感光ドラム１の回転速度を目標値となるように制御する。つまり、感光ドラム１の主走査ラインの副走査方向のピッチ幅を所定の規定値内に抑える。
【００６６】
ＣＰＵ１８は、モータ駆動回路２１の制御と同時に、算出された表面移動量に応じて、ＳＤ位置制御回路２０５を制御してＳＤコイル２０３を制御し、ＳＤミラ２０２の受光面の角度を調整する。つまり、感光ドラム１における主走査ライン６の副走査方向の絶対位置を調整する。このとき、ＣＰＵ１８は、モータ駆動回路２１の制御による感光ドラム１の表面移動速度の調整量を考慮して、感光ドラム１の主走査ラインの副走査方向のピッチ幅が所定の規定値内の値となるように、ＳＤミラ２０２を駆動して主走査ライン６の副走査方向の絶対位置を調整する。
【００６７】
ＣＰＵ１８は、感光ドラム１の主走査ラインの副走査方向のピッチ幅が所定の規定値内の値となるように、予め設定された分担割合に応じて感光ドラム１の表面移動速度の制御量とＳＤミラ２０２の制御量とを算出し、ドラム駆動モータ５及びＳＤコイル２０３に制御信号出力する。例えば、ＣＰＵ１８は、変位検知回路１９によって算出される感光ドラム１の表面移動速度から表面移動速度の変動周期を検出する。そして、表面移動速度の変動が一定の周期性のある低周波領域の変動周期を有している場合には、変位検知回路１９の出力する表面移動速度が上記目標値となるようにを制御する。一方、表面移動速度が高周波領域の周期で変動する場合には、ＳＤミラ２９の偏向角度を制御して感光ドラム１に作像される静電潜像の主走査ラインの副走査方向のピッチ幅の変動が規定値内となるようにＳＤ位置制御回路２０５を制御する。
【００６８】
上述の感光ドラム１の表面移動速度の制御動作、及びＳＤミラ２０２の受光面の角度制御動作の結果として、感光ドラム１に作像される静電潜像の各主走査ラインの副走査方向のピッチ幅が一定に保持される。
【００６９】
上述のように、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置２００によれば、感光ドラム１の表面を表すスペックルパターンを一定のサンプリング周期毎に検出し、検出された各スペックルパターンを比較して、感光ドラム１の表面のスペックルパターンの移動量を検出する。そして、このスペックルパターンの移動量と上記サンプリング周期から、感光ドラム１の表面の移動速度を算出し、算出した表面移動速度が目標の値になるように、感光ドラム１の回転速度を制御する。また、この感光ドラム１の回転速度の制御に加えて、算出した感光ドラム１の表面移動速度に応じて、上記感光ドラム１の回転速度の制御量を考慮して、感光ドラム１に作像される静電潜像の各主走査ラインの副走査方向のピッチ幅が一定となるように、感光ドラム１に対する作像光ビームの主走査ライン６の副走査方向における絶対位置を制御する。これにより、感光ドラムの表面が感光ドラムの回動中心軸から偏芯したり、表面そのものが歪んでいたりする場合でも、感光ドラム１に作像される静電潜像の各主走査ラインの副走査方向のピッチ幅を一定にすることができる。従って、より高解像を維持しつつムラの無い画像を形成することができる。
【００７０】
尚、本実施の形態においては、算出した感光ドラム１の表面移動速度に応じて、感光ドラム１の回転速度及びＳＤミラ２０２の偏向角度を制御するものとしたが、算出した感光ドラム１の表面移動速度に応じて、ＳＤミラ２０２の偏向角度のみを制御するようにしてもよい。
【００７１】
次いで、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は、本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置３００の要部を示す斜視図である。
【００７２】
本実施の形態に係る画像形成装置３００は、図６に示すように、上記第１の実施の形態に係る画像形成装置１００に対して、スペックル検出ユニット２４をレーザスキャナユニット１６内に配設した点のみが異なる。具体的には、スペックル検出ユニット２４のレーザ素子８、レーザ駆動回路９、コリメータレンズ１０、形状スリット１１、ＣＣＤセンサ１２、結像レンズ１３、ＣＣＤ駆動回路１４が、図６に示すように、スペックル検出ユニット１６の基板１６ａ上に一体的に構成されている。
【００７３】
尚、本実施の形態に係る画像形成装置３００は、第１の実施の形態に係る画像形成装置１００に対してスペックル検出ユニット２４をレーザスキャナユニット１６内に配設したものであるとしたが、これに限るのではない。本実施の形態に係る画像形成装置３００は、第２の実施の形態に係る画像形成装置２００に対してスペックル検出ユニット２４をレーザスキャナユニット２０１内に配設したものであってもよい。
【００７４】
このように、スペックル検出ユニット２４をレーザスキャナユニット１６又は２０１内に設けることにより、両者の物理的相対位置が固定される。これにより、感光ドラム１表面のスペックルパターンの移動量は、レーザスキャナユニット１６等に対する外乱振動を包含するものとなる。このため、感光ドラム１の回動速度制御手段であるドラム駆動モータ５、もしくは感光ドラム１へのレーザ光路制御手段であるＳＤミラ３９の制御により、感光ドラムに作像される静電潜像の各主走査ラインの副走査方向の変動量を最小に抑えることが可能となる。従って、より高解像を維持しつつムラの無い画像を形成することができる。
【００７５】
次いで、本発明の第４の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。
【００７６】
本実施の形態に係る画像形成装置は、上記第１〜３の実施の形態に係る画像形成装置に対して、スペックル検出ユニットのレーザ素子を取り外して、レーザスキャナユニットのレーザ素子をスペックル検出ユニットのレーザ素子として共用する構成を有する点が異なる。
【００７７】
以下に、本実施の形態に係る画像形成装置の一例を示す。
【００７８】
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る画像形成装置４００の要部を示す斜視図である。画像形成装置４００は、上記第２の実施の形態に係る画像形成装置２００において、スペックル検出ユニットをレーザスキャナユニット内に配設し、レーザスキャナユニットのレーザ素子をスペックル検出ユニットのレーザ素子として共用する構成に変更したものである。以下、上記第２の実施の形態に係る画像形成装置２００と同一の構成には、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００７９】
画像形成装置４００は、図７に示すように、スペックル検出ユニット４０１がレーザスキャナユニット２０１の基板２０１ａ上に一体的に構成されている。スペックル検出ユニット４０１は、画像形成装置２００のスペックス検出ユニット２４のレーザ素子８、レーザ駆動回路９、コリメータレンズ１０、及び形状スリット１１を備えない。画像形成装置４００においては、スペックル検出ユニット４０１とスキャナ検出ユニット２０１とが、レーザ素子２５、レーザ駆動回路２６、コリメータレンズ２７、形状スリット２８、ＳＤミラ２０２、シリンドリカルレンズ２９、ポリゴンスキャナ３０、シリンドリカルレンズ３１、ｆ‐θレンズ３２を共用する。即ち、スペックル検出ユニット４０１は、スキャナユニット２０１によって感光ドラム１に照射される主走査光の反射光を検出して感光ドラム１の表面のスペックルパターンを検出する。
【００８０】
このため、スペックル検出ユニット４０１は、図７に示すように、第２コリメータレンズ４０２と、ピックアップミラ４０２と、折り返しミラ４０３とを備える。
【００８１】
第２コリメータレンズ４０２は、ｆ‐θレンズ３２近傍のレーザ光の光路上に設けられており、シリンドリカルレンズ３１からのレーザ光ビームを再び平行光に変換する。また、第２コリメータレンズ４０２は、通過するレーザ光が感光ドラム１の主走査有効画像領域７の外側を照射するような位置に配置されている。これにより、作像される静電潜像に欠け等が生ずることがない。
【００８２】
ピックアップミラ４０２及び折り返しミラ４０３は、第２コリメータレンズ４０２の介して感光ドラム１に照射されたレーザ光の反射光を結像レンズ１３に導くためのミラである。
【００８３】
スペックル検出ユニット４０１においては、第２コリメータレンズ４０２が、スキャナユニット２０１のレーザ素子２５からの主走査光を平行光に変換し、感光ドラム１の照射スポット１５に照射する。そして、ピックアップミラ４０２が感光ドラム１の照射スポットに照射されたレーザ光の反射光を拾い、折り返しミラ４０３に導く。そして、折り返しミラ４０３がこのレーザ光を結像レンズ１３に導き、ＣＣＤセンサ１２の受光面に照射スポット１５における感光ドラム１の表面のスペックルパターンが結像される。
【００８４】
本実施の形態に係る画像形成装置４００においては、ポリゴンスキャナ３０の各反射面の精度を含んだスペックルパターンがＣＣＤセンサ１２によって検出される。画像形成装置４００は、図７に示すように、スペックルパターン生成用のレーザ光源を特別に持たず、感光ドラム１への書き込みビームそのものでスペックルパターンを生成しようと考えたものである。感光ドラム面の所望位置に精度良くビームスポットを形成するためにはビームスポットと感光ドラム面位置の相対的挙動を検出する必要がある。図２、図５、及び図６の画像形成装置は、作像レーザビーム用レーザ素子とは別の位置にあって且つ別の部材に支持されるスペックル検出用レーザ素子を備えるため、それらの位置と支持部材の違いにより機械振動の影響（拾い方）が異なる。この位置関係でスペックルパターン検出したとしてもレーザスポットは画像書き込み位置の挙動とは異なる可能性がある。図７の画像形成装置は、この検出位置違いによる精度低下を防止するものである。例えば、感光ドラム８と画像書き込みレーザに同じ振動がかかった場合などにおいて、図７の画像形成装置は、両者の振動方向と振動量が一致していれば相対的なスペックル変化は振動の影響をキャンセルして一定とできる系を構成可能である。このため、感光ドラム１の回動速度制御手段であるドラム駆動モータ５、もしくは感光ドラム１へのレーザ光路制御手段であるＳＤミラ３９の制御により、感光ドラム１に作像される静電潜像の各主走査ラインの副走査方向位置の変動量を最も最小に抑えることが可能となる。従って、より高解像を維持しつつムラの無い画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の画像形成装置の要部を示す部分斜視図である。
【図３】図１の画像形成装置における変位検知回路の概略構成を例示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図４の画像形成装置の要部を示す部分斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置の要部を示す斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る画像形成装置の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  感光ドラム
５  ドラム駆動モータ
６  主走査ライン
７  主走査有効画像領域
８，２５  レーザ素子
９，２６  レーザ駆動回路
１０，２７  コリメータレンズ
１１  スリット板
１２  ＣＣＤセンサ
１３  結像レンズ
１４  ＣＣＤ駆動回路
１６，２０１  レーザスキャナユニット
１７，２０４  本体動作制御回路
１８  ＣＰＵ
１９  変位検知回路
２０  タイミング回路
２１  モータ駆動回路
２２  ポリゴン制御回路
２３  画像制御回路
２４，４０１  スペックル検出ユニット
２８  形状スリット
２９，３２  シリンドリカルレンズ
３０  ポリゴンスキャナ
３２  ｆ‐θレンズ
３４  ＢＤミラ
３５  主走査位置検知センサ
１００，２００，３００，４００  画像形成装置
２０２  ＳＤミラ
２０３  ＳＤコイル
２０４  ＳＤ位置制御回路
４０２  第２コリメータレンズ
４０３  ピックアップミラ
４０４  折り返しミラ
【図１】
2007283721.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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