JP5358486B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

レーザビームの走査により感光ドラム上に静電潜像を形成する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、光学系によるレーザビームの主走査の光量不均一により主走査方向の濃度むらが発生する。例えば、光学系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できる。しかし、この方法で問題の解決を図ると、高い費用がかかってしまう。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、別の手法として、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、レーザダイオードに供給する電流の値の履歴を画像形成毎に記憶し、当該履歴を基に画像形成毎に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制御を必要とするので、費用の増大は避けられない。また、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、実際のところそれほどの高精度なＰＷＭ制御は必要ない。また、上記特許文献１の手法では、光量補正の制御回路の中にＤ／Ａコンバータが用いられいる。しかし、費用の面で高分解能のＤ／Ａコンバータを使えない場合に、分解能が低いので滑らかな濃度補正が困難になってしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、Ｄ／Ａコンバータを用いる場合に費用の増大を抑えながら滑らかな濃度補正を可能に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、前記像担持体にレーザビームを照射することでその表面に静電潜像を形成するレーザビーム照射手段と、像担持体の主走査ラインに照射されるレーザビームの光量の補正点を示すデジタル信号を生成するデジタル信号生成手段と、前記デジタル信号をアナログ信号に変換し、当該アナログ信号を前記レーザビーム照射手段に出力するＤ／Ａコンバータと、前記Ｄ／Ａコンバータを制御する制御手段を具備し、前記像担持体の静電潜像にトナーを付着させることでトナー画像を形成する画像形成装置であって、前記制御手段は、サンプリングのタイミングを主走査ライン毎に前記Ｄ／Ａコンバータ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２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御手段は、サンプリングのタイミングのシフトを一定の走査周期で前記Ｄ／Ａコンバータに繰り返え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、サンプリングのタイミングのシフトを不規則にシフトさせるという手段を採用する。

本発明によれば、光量補正データを光量補正アナログ信号に変換させる際のサンプリングのタイミング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。つまり、本実施形態では、Ｄ／Ａコンバータを用いる場合に費用の増大を抑えながら滑らかな濃度補正を可能にする。

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６３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の光量補正アナログ信号を示すグラフである。

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、用紙搬送／画像形成部６及び操作表示部７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７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)センサなどを備え、ＣＰＵ１の制御指令の下で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ＣＰＵ１に出力する。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。

用紙搬送／画像形成部６は、ＣＰＵ１の制御指令の下で画像データ記憶部５の画像データに基づいて用紙トレイから搬送した画像形成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、画像形成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）６１、帯電装置６２、光走査装置６３、現像装置６４、クリーニングユニット６５、定着装置６６等を備える構成となっている。

感光ドラム６１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６２は、感光ドラム６１に対して対向配置されており、感光ドラム６１の周面を帯電状態にする。

光走査装置６３は、感光ドラム６１の周面に対向して走査可能な位置に配置されており、照射したレーザビームＬによって感光ドラム６１の表面を走査することで感光ドラム６１の表面に静電潜像を形成するものである。
光走査装置６３は、図３に示すように、光学ハウジング６３１、光源６３２、回転多面体６３３、ｆθレンズ６３４、反射ミラー６３５、ＣＰＵ１、Ｄ／Ａコンバータ６３６、ドライバＩＣ（Integrated Circuit）６３７、ＢＤミラー６３８及びＢＤセンサ６３９を備えている。なお、ＣＰＵ１、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３は、本実施形態におけるデジタル信号生成手段及び制御手段を構成する。また、光源６３２及びドライバＩＣ６３７は、本実施形態におけるレーザビーム照射手段を構成する。

光学ハウジング６３１は、内部に光源６３２、回転多面体６３３、ｆθレンズ６３４、反射ミラー６３５、ＢＤミラー６３８及びＢＤセンサ６３９を収容するものであり、その内部に上記光源６３２、回転多面体６３３、ｆθレンズ６３４、反射ミラー６３５、ＢＤミラー６３８及びＢＤセンサ６３９が固定されている。

光源６３２は、ＣＰＵ１の制御の下、レーザビームＬを射出するものであり、回転多面体６３３の周面に向けて水平方向にレーザビームＬを射出する。
回転多面体６３３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６３３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６３４は、回転多面体６３３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６３４は、レーザビームＬが感光ドラム６１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６３５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６３２のレーザビームＬの照射動作を制御するともに回転多面体６３３の回転動作を制御する。そして、ＣＰＵ１は、光源６３２を制御する際に、デジタル制御信号をＤ／Ａコンバータ６３６に出力する。
Ｄ／Ａコンバータ６３６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ＩＣ６３７に出力する。
ドライバＩＣ６３７は、Ｄ／Ａコンバータ６３６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６３２に出力する。光源６３２は、当該電流信号に基づいてレーザビームＬの光量を制御する。

ＢＤミラー６３８は、回転多面体６３３に反射されたレーザビームＬをＢＤセンサ６３９に向けて反射するミラーである。回転多面体６３３は、光源６３２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とで、感光ドラム６１上に１本の主走査ラインの静電潜像を形成する。その際、回転多面体６３３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６３８に向けてレーザビームＬを反射する。ＢＤミラー６３８に入射されるレーザビーム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６３９は、ＢＤミラー６３８から入射されたレーザビームＬに基づいて回転多面体６３３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６４は、感光ドラム６１の周面にトナーを供給することによって感光ドラム６１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６１に対して設けられている。
クリーニングユニット６５は、感光ドラム６１から画像形成用紙に画像が転写された後に、感光ドラム６１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などを有するものであって、感光ドラム６１の周面に接触可能に対向配置されている。
定着装置６６は、熱及び圧力を加えることによって、感光ドラム６１から画像形成用紙へ転写されたトナーを画像形成用紙に定着させるものであり、画像形成用紙の搬送経路に配置されている。

操作表示部７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７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。

すると、ＣＰＵ１は、画像データ記憶部５に記憶されている画像データに基づいて光源６３２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光量補正データをＤ／Ａコンバータ６３６に出力する。光量補正データとは、感光ドラム６１の主走査ラインに照射されるレーザビームＬの光量の補正点を示すデジタル制御信号である。複写機Ａでは、感光ドラム６１の主走査ラインのレーザビームＬの光量を補正することで、感光ドラムの主走査方向の感度ばらつきなどで生じる濃度むらを補正する。

そして、Ｄ／Ａコンバータ６３６は、光量補正データが入力されると、光量補正データをアナログ電圧信号である光量補正アナログ信号に変換し、当該光量補正アナログ信号をドライバＩＣ６３７に出力する。ドライバＩＣ６３７は、光量補正アナログ信号を電流信号に変換し、光源６３２に出力する。光源６３２は、当該電流信号に基づいてレーザビームＬの光量を制御する。

本実施形態における特徴として、ＣＰＵ１は、光量補正データを光量補正アナログ信号にＤ／Ａコンバータ６３６に変換させる際のサンプリングのタイミングを主走査ライン毎にシフトさせる。上述の動作について図４を参照しての具体的に説明する。
ＣＰＵ１は、感光ドラム６１の１本目の主走査ラインにレーザビームＬを照射させる場合に、光量補正データをＤ／Ａコンバータ６３６にサンプリングさせて第１の光量補正アナログ信号（図４の（ａ）参照）を生成させる。

そして、ＣＰＵ１は、感光ドラム６１の２本目の主走査ラインにレーザビームＬを照射させる場合に、第１の光量補正アナログ信号よりも１／３Ｔシフトしたタイミングで光量補正データをＤ／Ａコンバータ６３６にサンプリングさせて第２の光量補正アナログ信号（図４の（ｂ）参照）を生成させる。
そして、ＣＰＵ１は、感光ドラム６１の３本目の主走査ラインにレーザビームＬを照射させる場合に、第１の光量補正アナログ信号よりも２／３Ｔシフトしたタイミングで光量補正データをＤ／Ａコンバータ６３６にサンプリングさせて第３の光量補正アナログ信号（図４の（ｃ）参照）を生成させる。

そして、ＣＰＵ１は、感光ドラム６１の４本目の主走査ラインにレーザビームを照射させる場合に、１本目の主走査ラインと同じタイミングで光量補正データをＤ／Ａコンバータ６３６にサンプリングさせる。つまり、ＣＰＵ１は、３本を１周期としてサンプリングのタイミングのシフトをＤ／Ａコンバータに繰り返させる。このようにサンプリングのタイミングをシフトすることで、Ｄ／Ａコンバータ６３６のサンプリングレートが低い場合に、常に同じタイミングでサンプリンするよりも、きめが細かくかつ滑らかな濃度補正を画像に施しているような視覚効果が得られる。

例えば、１本の主走査ライン分の光量補正データに補正点が９０点あったとしても、その光量補正データに対してＤ／Ａコンバータ６３６が３０点しかサンプリングできない場合に、Ｄ／Ａコンバータ６３６が常に同じタイミングでサンプリングすると、常に同じ３０点の補正点で主走査ラインの濃度が変わるので、補正の粗さが目立ってしまう。しかし、サンプリングのタイミングをシフトすると、主走査ライン毎に異なる３０点の補正点で濃度が変わるので滑らかな濃度補正を画像に施しているような視覚効果が得られる。

以上のように、本実施形態においてＣＰＵ１が、光量補正データを光量補正アナログ信号にＤ／Ａコンバータに変換させる際のサンプリングのタイミングを主走査ライン毎にシフトさせる。これにより、主走査ライン毎に異なる補正点で濃度が変わるので滑らかな濃度補正を画像に施しているような視覚効果が得られる。また、Ｄ／Ａコンバータのサンプリングのタイミングをシフトさせるだけで実現することができるので、安価で実現することができる。

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）上記実施形態では、前記制御手段は、サンプリングのタイミングのシフトを３本の主走査ラインを１周期として一定の走査周期でＤ／Ａコンバータに繰り返えさせたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、サンプリングのタイミングのシフトを不規則的にシフトさせるようにしてもよい。

Ａ…複写機、１…ＣＰＵ（デジタル信号生成手段、制御手段）、２…ＲＯＭ（デジタル信号生成手段、制御手段）、３…ＲＡＭ（デジタル信号生成手段、制御手段）、４…画像読取部、５…画像データ記憶部、６…用紙搬送／画像形成部、７…操作表示部、６１…感光ドラム（像担持体）、６２…帯電装置、６３…光走査装置、６３１…光学ハウジング、６３２…光源（レーザビーム照射手段）、６３３…回転多面体、６３４…ｆθレンズ、６３５…反射ミラー、６３６…Ｄ／Ａコンバータ、６３７…ドライバＩＣ（レーザビーム照射手段）、６３８…ＢＤミラー、６３９…ＢＤセンサ、６４…現像装置、６５…クリーニングユニット、６６…定着装置

Claims (1)

1. 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、前記像担持体にレーザビームを照射することでその表面に静電潜像を形成するレーザビーム照射手段と、像担持体の主走査ラインに照射されるレーザビームの光量の補正点を示すデジタル信号を生成するデジタル信号生成手段と、前記デジタル信号をアナログ信号に変換し、当該アナログ信号を前記レーザビーム照射手段に出力するＤ／Ａコンバータと、前記Ｄ／Ａコンバータを制御する制御手段を具備し、前記像担持体の静電潜像にトナーを付着させることでトナー画像を形成する画像形成装置であって、
   前記制御手段は、３本の主走査ラインを１周期として、サンプリングのタイミングを主走査ライン毎に等間隔で前記Ｄ／Ａコンバータにシフトさせることを特徴とする画像形成装置。

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