JP2006018005A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
【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4PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus capable of reducing the banding amount perceived by human eyes.
A rotation fluctuation frequency of a photoreceptor is detected by a frequency characteristic analysis device, and a signal in which a frequency around the fluctuation frequency is randomly changed with a phase is output from a frequency generation device, and this signal is rotated by a motor. Added to the motor drive control signal at the time.
[Selection] Figure 4
Description
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。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a digital copying machine or a printer.
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。
Then, the toner is attached to the image information (latent image) formed in the form of electric charges on the photoconductor, and the toner on the photoconductor is transferred to the output paper by using a transfer belt, etc. Fix and perform output image formation.
However, when performing actual writing, the rotation speed of the photoconductor is increased due to the effects of vibration caused by a number of factors, such as the vibration of the machine itself, vibration during paper feeding, and vibration due to contact between the photoconductor drum and transfer drum. Unevenness occurs.
For this reason, the print data developed on the photoreceptor is affected by vibration, and the pitch between the print lines is not uniform. This phenomenon is called banding and contributes to the deterioration of the quality of the printed image. That is, density unevenness appears in the sub-scanning direction in an actual printed image.
As a technique for suppressing this banding, a technique is known in which a member having a large moment of inertia called a flywheel is added on the axis of the photosensitive member to stabilize the rotation of the photosensitive member, thereby suppressing uneven rotation speed. Used in many products. However, to stabilize rotation using a flywheel, a mass of several tens of kg or more is required, which increases the weight of the entire device, and many problems such as safety when removing during maintenance and downsizing of the entire device. There is.
Further, as a technique for stabilizing the rotation of the photosensitive drum without using the flywheel, a technique for detecting the rotational speed of the photosensitive member with a detector and controlling the rotational speed, for example, as disclosed in
In addition to the rotation control of the photosensitive member, as a method for controlling the optical system, for example, as shown in
In addition, as a technique for detecting rotation information of the photoconductor, for example, as shown in
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。
As described above, in the image forming apparatus, uneven rotation of the photosensitive drum occurs due to the vibration of the machine itself or the vibration due to disturbance, and the scanning line pitch of the laser beam is uneven when forming a latent image on the photosensitive member. As a result, density unevenness called banding occurs in the printed image.
As described above, there is a technology for performing rotation control as a technology for suppressing the banding and improving the image print quality. However, in order to perform the control, a processing device such as a DSP is required, or the control is performed for each machine. There may be problems such as the need to change the system.
In addition, a method for measuring the amount of fluctuation in advance and creating data to be corrected to control the photosensitive drum drive system and a technique for detecting fluctuation in real time and correcting the rotational driving by a method such as feedback control are also employed. However, in these control methods, when banding occurs in a high frequency range (a band exceeding 100 Hz), it is considered that phase alignment becomes difficult or control becomes difficult due to the inherent resonance of the mechanism itself. .
An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of reducing the banding amount perceived by human eyes.
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。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the frequency detecting means for detecting the rotational fluctuation frequency of the photosensitive member and the frequency near the fluctuation frequency detected by the frequency detecting means are randomly changed along with the phase. A frequency generating means for generating a signal and an adding means for adding a signal output from the frequency generating means to a motor drive control signal during motor rotation are provided.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a frequency detection means for detecting the rotational fluctuation frequency of the photosensitive member, and a frequency generation means for generating a signal in which the frequency near the fluctuation frequency detected by the frequency detection means is changed randomly along with the phase. And means for vibrating the polarization system in the writing optical path by a signal output from the frequency generator.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, a signal output from the frequency generating unit is set to a predetermined frequency or higher.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the signal output from the frequency generating means is equal to or higher than a frequency defined by 0.5 × photoreceptor surface speed. It is characterized by that.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the image forming apparatus further comprises a peak value detecting unit that obtains a peak value of the fluctuating frequency detected by the frequency detecting unit, and the peak value detection When the peak value detected by the means is equal to or less than a predetermined value, the adding means adds the signal from the frequency generating means to the motor drive control signal.
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。 In the present invention, in consideration of the fact that human perception sensitivity increases with respect to regular fluctuations, only the occurrence frequency of banding is detected, the phase of that frequency is shifted and applied to the drive input, and periodic fluctuations are thereby detected. The human perception sensitivity is lowered. This makes it possible to reduce the amount of banding perceived by the human eye.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a basic configuration diagram of an image forming apparatus. An optical system (including a light source) 1 that irradiates writing light corresponding to one line on the surface of the photoconductor to form a latent image on the photoconductor, a
In the image forming operation, the
Although omitted in FIG. 1, a charging device for forming electric charges on the
A toner image obtained by developing the latent image formed on the
As shown in the graph showing the frequency characteristics in FIG. 2, when there is a steep peak at a certain frequency, a banding state in which periodic color shading occurs at a pitch corresponding to that frequency and is most easily perceived by humans. Become. However, as shown in FIG. 3, if the fluctuation amount does not have a steep peak even if a fluctuation occurs in the frequency characteristics, the positional deviation and the color deviation actually occur, but the banding amount perceived by humans is It becomes a low state.
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。
FIG. 4 is a configuration diagram of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention. The image forming apparatus includes a controller 11, an
FIG. 5 is an operation flowchart in the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
When printing is started, first, writing is performed on the
The interval between marks written on the
Next, the peak frequency is detected by the peak frequency detection device 19 from the frequency having a large position fluctuation obtained by the frequency characteristic analysis device 18, and the signal and phase near the detected frequency are detected by the
As described above, the signal generated by the
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。
Here, in the above description, the signal generated by the
As for the banding pitch, when the surface speed of the photoconductor is v (mm / sec) and the repetition period is a (cycle / mm),
Banding generation frequency fb (Hz) is
fb = a × v (Formula 1)
The value can be expressed by the following formula.
For example, assuming that the surface speed during rotation of the photosensitive member is 200 mm / sec, the banding pitch that is easily perceived by the human eye is 0.5 cycle / mm to 2 cycle / mm. From 0.5 × 200 = 100 Hz to 2 × 200 = 400 Hz is the banding period that is most easily perceived by the human eye.
Further, since the position shift amount increases even with the same speed fluctuation amount as the cycle is delayed, in the form of adding a signal as in the present invention, there is a high risk of worsening the color shift in the low frequency band.
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。
Therefore, in the present invention, when the frequency peak detected from the peak frequency detection device 19 shows the frequency characteristic as shown in FIG. In the case of the peak value (the peak value below the range indicated by the arrow in FIG. 7), no signal is generated by the
Further, since the speed fluctuation amount has less influence on the positional deviation as the fluctuation frequency increases, the signal added by the
By the above operation, the amount of fluctuation given to the motor control value rotating at a constant speed is determined, and the printer is in a print standby state.When actual printing is performed, the peak of the banding occurrence frequency is made inconspicuous by noise, and human perception The amount of banding that can be achieved can be reduced.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Controller, 12 Optical system, 13 Polarizing system, 14
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Applications Claiming Priority (1)
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2004
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