JPH0626425B2 - プリンタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、網点画像により中間調画像を再現する光プリ
ンタ等の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、レーザプリンタ等の光プリンタは、従来のアナ
ログの複写機の機構をベースにしている。アナログの複
写機においては、プラテン上の原稿からの原稿像がレン
ズ系を通して直接感光体に照射され、感光体が露光され
る。このとき、原稿像は、ある幅を持ったスリットを通
して感光体を露光するため、感光体ドラムの回転ムラが
あってもプリント上には影響は見られない。すなわち、
感光体ドラムの回転ムラの影響はスリットの幅で平均化
され、本来の画像に影響を与えない。

これに対して、光プリンタでは、同じベースマシンを使
った場合でも、レーザ，LED，液晶シャッタ等の書き込
み装置（露光装置）の細い線による露光を行なうので回
転ムラそのものが露光位置誤差としてはっきり出やす
い。特に網点を使って中間調画像を再現する場合、回転
ムラの影響が縞模様としてプリント上に現れる可能性が
ある。すなわち、感光体ドラムの回転ムラがあると、網
点の間隔の粗密の変化となり、プリント上に縞模様とな
って現れる。

ただ、現在市場に流通している光プリンタでは書き込み
装置のドット密度が低く中間調表現の程度が低いので回
転ムラの影響が判らないため問題が表面化していない。
また、縞模様が出てしまっていてもそのまま製品化して
いる。すなわち、従来は回転ムラが画質に与える影響に
ついて、明確には把握されておらず、単に回転ムラは少
なければ少ない程よいという程度の認識しかされていな
い。つまり、ドット密度或いは中間調画像の網線線数と
ドラム回転変動の大きさの関係は明確には把握されてい
ない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、たとえば600ドット／インチ以上の高密
度記録になると、画像の粗密が忠実に再生されるため縞
模様が顕著に現れる。この縞模様が現れないようにする
ためには感光体ドラムの回転ムラをどの程度に抑える必
要があるかを定量的に把握する必要がある。またプリン
タの品質管理上も、回転ムラが画質に与える影響につい
て知っておく必要がある。

本発明は、書き込み密度の高い光プリンタで中間調画像
を再現する場合の、ドラム回転ムラが画質に与える影響
を明確に把握することにより、画質の劣化を招くことな
く高密度の中間調画像を再現することのできるプリンタ
の製造方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記目的を達成するため、画像形成体と該画
像形成体を駆動する駆動源とを備えたプリンタの製造方
法において、 画像形成体と該画像形成体を駆動する駆動源とを備えた
実験システムの駆動源に、単一周波数の振幅の異なる複
数の外乱を強制的に与えて前記実験システムの画像形成
体に回転ムラを生じさせ、そのときの実験システムの画
像形成体の振動の空間周波数とプリント上に縞模様が認
識される回転ムラの大きさの許容限界の関係を求めるこ
とにより得られた、次の式で表される許容限界値より
も、製造されるプリンタの画像形成体の回転ムラが小さ
くなるように、該プリンタの駆動源の振動の空間周波数
と大きさを調整することを特徴とする。

ｙ＝（0.65ｘ^２−1.64ｘ＋ａ） ÷（3.06×10^-1−5.17×10^-2ｘ）……(3)式 但し、 ｘ：画像形成体の振動の空間周波数〔サイクル／mm〕 ｙ：回転ムラの大きさの許容限界値 〔％pk-pk〕 ａ＝−0.0142×ｂ＋3.79 （80≦ｂ≦180） ａ＝31.3×ｂ^-0.61 （180＜ｂ＜300） ｂ：網線線数 〔作用〕 本発明においては、画像形成体の振動の空間周波数を横
軸にとり、プリント上の縞模様が認識される振動のムラ
の大きさを縦軸にプロットして第１図に示すような許容
限界曲線を得る。この許容限界曲線を各網線線数ごとに
求める。第１図において曲線(a),(b),(c)は、それぞれ9
0線，140線，175線の画像に対応する許容限界曲線であ
る。

プリンタの設計に際しては、振動のムラの大きさが第１
図に示される許容限界内に収まるように装置の構成要素
或いはプロセスを変更することにより、所定の仕様を満
足するプリンタを得ることができる。

なお、本発明は、600ドット／インチ以上の解像度で網
線線数80線以上の装置に適用した場合、特に有用であ
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明の特
徴を具体的に説明する。

第２図は本発明の基礎データを取るための実験システム
のブロック図である。

図中１はレーザプリンタの感光体ドラムを示し、該感光
体ドラム１は精度の高いサーボモータ２によりダイレク
トドライブされる。したがって、通常は感光体ドラム１
表面は非常に滑らかに回転する。サーボモータ２はモー
タドライバ３により回転速度が制御されるようになって
おり、該モータドライバ３の回転制御信号にノイズ重畳
器４からサイン波の単一周波数の外乱を加えて強制的に
回転ムラを発生させる。プリンタのプロセススピードが
80mm／秒だとすると、周波数は10Hzから160Hz(MTFで表
すと0.125サイクル／mmから2.0サイクル／mm）まで、10
Hz程度の間隔で変化させる。回転ムラの大きさはpk-pk
（ピーク−ピーク）で１％から８％まで１％ずつ変化さ
せる。

サーボモータ２の特性としては、特定のノイズ成分がな
く、回転ムラはpk-pkで１％より十分小さいことが必要
である。また10Hzから160Hzより少し上ぐらいまで共振
することがないものでなければならない。

レーザ光学系７は、He-Neのガスレーザを使用しポリゴ
ンミラーで走査する方式である。このレーザ光学系７に
は、任意の画像パターンを形成可能なパターンジェネレ
ータ８が接続される。

なお、第２図に示す実験システムでは、走査幅は100mm
程度と通常のプリンタの走査幅に比べて狭いが画質評価
するには十分な幅である。このレーザ光学系７の特徴
は、書き込み密度がほぼ600,700,800,1000,1200,1400ド
ット／インチと可変できることで、それに伴いポリゴン
モータ（図示せず）及びパターンジェネレータ８のビデ
オクロックもその密度にあわせて可変できるようにして
ある。感光体ドラム１の回転ムラの大きさ及びその周波
数は、感光体ドラム軸にフレキシブルカップリングで接
続された回転検出器５、たとえば5400パルス／回転の光
学式ロータリエンコーダで検出し、回転検出器５の出力
の周波数信号を回転ムラ測定器６に入力し演算処理する
ことで知ることができる。これにより、与えたノイズ通
りに回転ムラが発生しているかチェックできる。

次に、この実験システムを使って回転ムラを強制的に発
生させながら90線，133線，175線の線数の中間調画像の
プリントサンプルを出力する。なお、中間調の網点はｎ
×ｎマトリクス法を使用した。回転ムラの周波数，大き
さを各水準ごとに振ってゆくと、１種類の画質で約100
枚のサンプルが得られ、それらを13人の技術者が主観評
価を行なう。主観評価は段階評価法で５段階に振り分
け、それぞれのプリントサンプルに順位付けをする。13
人の評価値の平均を取り、プリントサンプルに現れる縞
模様の許容限界を出し、それらを第１図に示すようにプ
ロットした。但し横軸は空間周波数MTFで表している。
この許容限界は、一般的に文章や本を読んだり眺めたり
する距離、すなわち30〜40cm程度から見た場合、画質上
に回転ムラの影響である縞模様をはっきり認識できる境
を示したものである。

つまり、第１図に表した許容限界曲線を境に、その上側
では画質上に縞模様がはっきり出てしまい、下側では縞
模様が目立たなくなることを示している。この許容限界
曲線を数式で表現すると ｙ＝（1.02×10^-4ｘ^２−2.05×10^-2ｘ＋ａ） ÷（3.06×10^-1−6.46×10^-4ｘ）……(1) ａ＝−0.0142×ｂ＋3.79……(2) 但し、ｘは振動周波数(Hz) ｙは回転ムラの大きさ（％pk-pk） ｂは網線線数（80≦ｂ≦180） となる。まず、式(2)に再現する網線線数ｂを入力して
ａの値を求め、それを式(1)に代入する。そして式(1)に
おいて、発生が予想される振動周波数をｘに代入する
と、そのときの回転ムラの大きさｙが算出される。そし
て実際のプリンタでは、回転ムラの大きさを算出された
ｙの値より小さくすることで縞模様の目立たない高画質
のプリントサンプルを得ることができる。プリンタの感
光体ドラム１の回転ムラは小さければ小さいほどよい
が、それを実現するには高価で大型の精密モータや精密
伝達装置が必要となり、画質の種類によっては不必要に
コストがかかってしまう。ここで、本発明では上記の式
(1),(2)により振動周波数から抑えるべき回転ムラの大
きさを明確にすることができ不要に高価な部品を使用し
なくてすむ。

なお前記式(1)は、プロセススピード80mm／秒の場合に
成り立つ式であり、振動周波数ｘが80HzのときのMTFは
1.0サイクル／mmとなる。プロセススピードが変わった
場合でも空間周波数が同一ならば式(1)が成立すること
は実験的に確認されている。そのため汎用性を持たせる
ために振動周波数ｘを空間周波数に置き換える。

式(1)のｘを80ｘとし ｙ＝（0.65ｘ^２−1.64ｘ＋ａ） ÷（3.06×10^-1−5.17×10^-2ｘ）……(3) と書き直す。このときｘは振動の空間周波数（サイクル
／mm）、ｙは回転ムラの大きさ（％pk-pk）を示す。そ
して定数項ａは ａ＝−0.0142×ｂ＋3.79 （80≦ｂ≦180） ａ＝31.3×ｂ^-0.61 （180＜ｂ＜300） 但し、ｂは網線線数 で表される。

第１図はこの式(3)を図示したもので、90線，140線，17
5線の画像に対応する曲線は(a),(b),(c)のようになり、
曲線のカーブ及び垂直方向の位置が、空間周波数ｘ及び
網線線数ｂで決定されることが判る。

先に述べたように、これらの曲線より下の領域では、縞
模様は目立たないのであるから、90線の画像では回転ム
ラを約６％以下に抑えればよく、175線の画像の場合は
約１％以下に抑えればよいことが判る。なお、これらの
回転ムラの許容範囲は各網線線数毎に固定されたもので
はなく、空間周波数ｘが、１サイクル／mmから外れるに
つれて許容範囲が広がる。したがって、振動周波数或い
はプロセススピード等を変えることにより、他の条件を
変えることなく縞模様を目立たないようにすることがで
きる。

なお、本実施例ではレーザプリンタを例に挙げて説明し
たがこれに限定されるものではなく、レーザ，LED，液
晶シャッタ等の他の光源を用いたプリンタにも適用でき
る。また、画像形成体としては、ドラム型以外の例えば
ベルト状の感光体にも適用でき、更に、光プリンタ以外
の書き込み装置を持ったプリンタにも適用可能である。

以上のように本実験システムを使って強制的に外部から
回転ムラを加えてプリントサンプルを取り、それらを主
観評価しその結果をグラフ化することで中間調画像を再
現する時の振動周波数と回転ムラの大きさの許容レベル
の関係が明確になった。

本発明のプリンタの製造方法を実際の製品の製造に適用
する場合の手順の例について説明する。

まず、式(1)或いは式(3)から予め画質に対する画像形成
体の振動の許容限界値を求めておく。

次に、調整すべき装置の画像形成体の周波数毎の振動の
大きさを測定して極大となる振動の周波数を検出する。

次に、検出された周波数と一致する固有振動数を有する
振動源を特定する。この振動源としては、モータ，ギア
等が考えられる。

最後に、特定された振動源の振動が許容限界値以下とな
るように振動源の振動の周波数及び／または大きさを調
整する。具体的には、振動源そのものを交換したり、或
いは防振手段を施したりする。

上述の作業により、縞模様が目立たないプリントを出力
するプリンタを製造することができる。

（実験例１） 乾式複写機（富士ゼロックス（株）製ＦＸ4700）を改造
して半導体レーザプリンタを試作した。プロセススピー
ドを80mm／秒とし、主走査，副走査ともに600ドット／
インチのドット密度、ビーム径が67μｍ（1/e²）のレー
ザ光学系を搭載した。前記ＦＸ4700の複写機に使用され
ていた感光体駆動系による感光体回転変動はpk-pkで20
％であり、最大振幅を与える空間周波数はフーリエ解析
によると0.5サイクル／mmであった。これは、明らかに
第１式で定義される回転ムラの大きさより大きかった。

このレーザプリンタで100線36階調の中間調網点画像を
出力したところ、最大振幅を有する空間周波数に対応す
る縞模様がプリント全面に現れ著しくプリント品位を損
うものであった。このレーザプリンタの駆動系をDCサー
ボモータ（山洋電気製R720T）でダイレクトドライブす
るように変更したところ、感光体回転変動はpk-pkで４
％、最大振幅を与える空間周波数は0.15サイクル／mmで
あった。また他の空間周波数も含めて式(1)で定義され
る回転ムラの大きさより小さかった。この駆動系が変更
されたレーザプリンタで100線36階調の網点画像を出力
したところ、縞模様の認識できない高品質の画像が得ら
れた。

（実験例２） 主，走査ともに800ドット／インチの半導体レーザプリ
ンタを試作した。感光体駆動系は実験例１と同じでDCサ
ーボモータ（山洋電気製R720T）でダイレクトドライブ
を用いた。ドットマトリクス法を用いて133線36階調及
び100線64階調の中間調画像を出力したが、いずれも縞
模様の認識ができない高品位のプリントが得られた。

（実験例３） 実験例１，２の各々のレーザプリンタを用いて通常のド
ットマトリクス法とは異なり見かけ上の階調または網線
線数を多くするサブマトリクス法を使い中間調画像を出
力した。

実験例１では100線72階調と140線36階調、実験例２では
133線72階調の網点画像を出力したが、DCサーボモータ
（山洋電気製R720T）でダイレクトドライブされる感光
体の回転変動は、式(1)で定義される値より小さいた
め、プリント上に縞模様の見えない高品質の画像が得ら
れた。

（実験例４） 主，副走査ともに1400ドット／インチのレーザプリンタ
を試作した。感光体駆動は実験例１と同じ方式でドット
マトリクス法を用いて175線64階調の網点画像を出力し
た。この中間調画像において、モータ（山洋電気製R720
T）の回転ムラの空間周波数0.15サイクル／mmを式(1)に
あてはめた場合、回転ムラの大きさは3.5％pk-pkとなる
が、実際のモータの回転ムラは４％pk-pkであるためプ
リント全体に少し縞模様が認識された。そこでDCサーボ
モータを更に高精度の山洋電気製CN-400Tに変更した。
このときの感光体ドラムの回転ムラは１％pk-pkで、フ
ーリエ解析した場合、最大振巾を与える空間周波数は0.
15サイクル／mmで式(1)で定義される回転ムラの大きさ
より小さい。このDCサーボモータ（山洋電気製CN-400
T）を使用したプリンタで175線64階調及び200線49階調
を出力したが両方とも縞模様の見えない高品位の画質が
得られた。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明においては、回転ムラが画質
に与える影響を感光体の振動の空間周波数と回転ムラと
の関係で捉え、縞模様が識別される限界を示す許容限界
曲線を各網線線数ごとに予め主観評価で定量的に求め
る。この許容限界曲線に基づき、回転ムラが許容範囲内
となるように、プリンタの各構成要素及びプロセスを変
更することにより、プリンタの出力として、縞模様の見
えない高品位の画質のプリントを得ることができる。

すなわち、従来は経験的にしか認識できなかった回転ム
ラと画質との関係を定量的に把握できるようになるた
め、製品の質を高いレベルで安定に維持することができ
る。また、品質管理を正確に行うことができるため生産
管理上も有効である。なお、本発明は、600ドット／イ
ンチ以上の解像度で網線線数80線以上の装置に適用した
場合、特に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は各々の中間調画像において空間周波数と縞模様
が認識される回転ムラのレベルとの関係を表したグラ
フ、第２図は感光体の振動数と回転ムラとの関係を示す
データを作製するために使用した実験システムの概略図
である。 １：感光体ドラム、２：サーボモータ ３：モータドライバ、４：ノイズ重畳器 ５：回転検出器、６：回転ムラ測定器 ７：レーザ光学系、８：パターンジェネレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮城 孝司 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 柴田 文彦 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像形成体と該画像形成体を駆動する駆動
   源とを備えたプリンタの製造方法において、 画像形成体と該画像形成体を駆動する駆動源とを備えた
   実験システムの駆動源に、単一周波数の振幅の異なる複
   数の外乱を強制的に与えて前記実験システムの画像形成
   体に回転ムラを生じさせ、そのときの実験システムの画
   像形成体の振動の空間周波数とプリント上に縞模様が認
   識される回転ムラの大きさの許容限界の関係を求めるこ
   とにより得られた、次の式で表される許容限界値より
   も、製造されるプリンタの画像形成体の回転ムラが小さ
   くなるように、該プリンタの駆動源の振動の空間周波数
   と大きさを調整することを特徴とするプリンタの製造方
   法。 ｙ＝（0.65ｘ^２−1.64ｘ＋ａ） ÷（3.06×10^-1−5.17×10^-2ｘ） 但し、 ｘ：画像形成体の振動の空間周波数〔サイクル／mm〕 ｙ：回転ムラの大きさの許容限界値 〔％pk-pk〕 ａ＝−0.0142×ｂ＋3.79 （80≦ｂ≦180） ａ＝31.3×ｂ^-0.61 （180＜ｂ＜300） ｂ：網線線数