CN101359210B - 成像设备和成像方法 - Google Patents

Abstract

一种成像设备，包括：环形带型转印构件，其构造成承载由多个颜色的显影剂所形成的图像；驱动辊，其构造成通过在与环形带型转印构件接触的同时旋转来驱动环形带型转印构件；第一检测单元，其构造成检测设置在环形带型转印构件上的标记；第二检测单元，其构造成沿环形带型转印构件的传送方向在与第一检测单元的位置不同的位置处检测标记；以及修正单元，其构造成利用第一检测单元和第二检测单元检测到所述标记的相应时间之间的差来修正环形带型转印构件的传送速度；其中，第一检测单元和第二检测单元定位成使得第一检测单元和第二检测单元检测标记的相应位置之间的间隔是驱动辊的周长的整数倍；还提供一种成像方法。

Description

成像设备和成像方法

技术领域

本发明涉及涉及成像设备和成像方法，所述成像设备和所述成像方法能够准确检测中间转印带的传送速度。

背景技术

通常，在成像设备中，希望在片材上的预定位置处形成图像。对于能够形成多个颜色的图像的彩色成像设备而言，多个颜色的图像彼此重叠从而形成彩色图像。因此，为了减小颜色重合失调，希望匹配多个颜色的图像的成像位置。在中间转印带型彩色成像设备中，在相应的感光鼓上形成多个颜色的调色剂图像。这些调色剂图像依序转印到中间转印带上，而中间转印带上的多色图像则共同转印并定影到片材上，从而能够获得彩色图像。

在这种中间转印带型彩色成像设备中，必须将形成于感光鼓上的相应颜色的调色剂图像精确地叠加于中间转印带上。然而，如果中间转印带的速度发生变化，则相应颜色的调色剂图像可能会产生颜色重合失调。为了解决该问题，提出了一种用来检测中间转印带速度并修正设备操作状态的技术。

例如，日本专利No.3344614论述了一种沿着中间转印带的传送方向以预定距离分别设置两个传感器的技术。这两个传感器检测标记，并且根据标记的检测时间间隔，检测中间转印带的传送速度。基于检测的传送速度，对中间转印带的驱动速度进行控制，以使传送速度变得恒定。

另外，在日本专利申请特开No.2005-156877号公报中，两个传感器以特定的时间间隔检测标记。基于该时间间隔，检测中间转印带的传送速度，并且存储在修正了颜色重合失调之后获得的传送速度。然后，进行修正，以使中间转印带的接下来的传送速度与存储的传送速度相匹配。

不过，上述技术并未提及有关用来检测中间转印带的传送速度的两个传感器的间隔的具体值和原因。对于利用设置在中间转印带上的一个标记以及沿传送方向以一定距离分别设置的两个传感器来检测中间转印带的传送速度的情形，如果两个传感器之间的距离管理不恰当，则可能会产生大的速度检测误差。

发明内容

本发明旨在提供一种准确检测中间转印带的传送速度的技术。

根据本发明的一个方面，提供了一种成像设备，其包括：环形带型转印构件，其构造成承载由多个颜色的显影剂所形成的图像；驱动辊，其构造成通过在与所述环形带型转印构件接触的同时旋转来驱动所述环形带型转印构件；第一检测单元，其构造成检测设置在所述环形带型转印构件上的标记；第二检测单元，其构造成沿所述环形带型转印构件的传送方向在与所述第一检测单元的位置不同的位置处检测所述标记；以及修正单元，其构造成利用所述第一检测单元和所述第二检测单元检测到所述标记的相应时间之间的差来修正所述环形带型转印构件的传送速度。所述第一检测单元和所述第二检测单元定位成使得所述第一检测单元和所述第二检测单元对所述标记进行检测的相应位置之间的间隔是所述驱动辊的周长的整数倍。

根据下面参考附图对示例性实施方式的详细描述，本发明的其他特征和方面将变得显而易见。

附图说明

结合到说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的示例性实施方式、特征及方面，其与说明书一起用来解释本发明的原理。

图1是示出根据本发明示例性实施方式的成像设备的构造的简图。

图2是示出根据本发明示例性实施方式的用于中间转印带的对准调整机构的立体图。

图3是示出根据本发明示例性实施方式的控制系统的构造的简图。

图4是示出根据本发明示例性实施方式的、由于带速而出现颜色重合失调的视图。

图5是示出根据本发明示例性实施方式的转印带速度检测单元的构造的视图。

图6是示出根据本发明示例性实施方式的、由转印带速度检测单元测得的实际速度的视图。

图7是示出根据本发明示例性实施方式的转印带的速度值的视图。

图8A至图8C是示出根据本发明示例性实施方式的标记和中间转印带驱动辊的相位的视图。

图9是示出根据本发明示例性实施方式的转印带速度检测单元的控制框图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明的各个示例性实施方式、特征及方面。

图1是示出根据本发明示例性实施方式的成像设备的主要部分的剖视图。图1中示出的成像设备包括图像输入单元1R和图像输出单元1P。图像输入单元1R读取原件上的图像，并且产生数字图像数据。图像输出单元1P包括成像单元10、馈送单元20、中间转印单元30、定影单元40以及控制单元70。成像单元10包括具有相似结构的四个工位a、b、c、d。

下面详细描述这四个工位a、b、c、d中的每一个。在成像单元10中，感光鼓11a、11b、11c和11d(下文称作“感光鼓11”)在中心处以可枢转方式被支撑。感光鼓11被驱动以沿着图1中所示箭头方向旋转，并且用作图像承载构件。初次充电装置12a至12d(下文称作“初次充电装置12”)、光学系统13a至13d(下文称作“光学系统13”)以及显影装置14a至14d(下文称作“显影装置14”)设置成沿着所述旋转方向面向相应感光鼓11的外周表面。

初次充电装置12将均匀量的电荷施加至感光鼓11的表面。然后，光学系统13利用例如激光光束的光束使感光鼓曝光，所述光束根据记录图像信号进行调制。在感光鼓11的表面上，形成静电潜像。静电潜像被显影装置14显影成为调色剂图像，所述显影装置14分别包括黄色、青色、品红以及黑色这四种颜色的显影剂。在初次转印区域(在这里，显影的调色剂图像转印至中间转印带31)的下游侧，未转印到中间转印带31上而仍留在感光鼓11上的调色剂被清洁装置15a、15b、15c和15d(下文称作“清洁装置15”)去除。

根据上述过程，利用调色剂的图像形成操作相继进行。

馈送单元20包括：盒21a和21b，其容放记录材料P；以及手动馈送盘27。馈送单元20还包括拾取辊22a、22b、26，其逐页馈送来自盒21a、盒21b或手动馈送盘27的记录材料P。馈送单元20还包括成对的馈送辊23和馈送引导件24，它们将从拾取辊22a、22b或26馈送的记录材料P传送至对齐辊25a和25b。馈送单元20还包括对齐辊25a和25b，所述对齐辊在与成像单元10中的成像定时同步的定时处将记录材料P馈送至二次转印区域Te。

中间转印单元30包括用作中间转印构件的中间转印带31。中间转印带31缠绕到驱动辊32、张紧辊33、二次转印内辊34及外辊80上。驱动辊32传递驱动力至中间转印带31。张紧辊33通过弹簧(未示出)的推力而向中间转印带31施加适当的张紧力。二次转印内辊34横跨中间转印带31面向二次转印外辊36。外辊80位于中间转印带31的外侧上。例如可以选用聚酰亚胺(PI)、聚偏氟乙烯(PVDF)或类似物来作为形成中间转印带31的材料。

驱动辊32通过在金属辊的表面上涂覆若干毫米厚的橡胶(聚氨酯或氯丁二烯)形成。驱动辊形成为能防止在中间转印带31和驱动辊32之间的空间中的滑动。在驱动辊32和张紧辊33之间，形成初次转印平面。驱动辊32被中间转印驱动马达56(图3)驱动以旋转。中间转印带传送速度检测单元101位于中间转印带31附近。

在初次转印区域Ta至Td(在此，感光鼓11a至11d分别面向中间转印带31)中，在中间转印带31的背侧上，设置有用作初次转印单元的初次转印装置35a至35d。二次转印辊36定位成面向二次转印内辊34，从而形成二次转印区域Te。

在中间转印带31上的二次转印区域Te的下游侧，设置清洁装置90，其执行对中间转印带31的成像表面的清洁。清洁装置90包括清洁刮刀91和存放废调色剂的废调色剂盒92。可以使用聚氨酯橡胶或类似物来作为清洁刮刀91的材料。

定影单元40包括：定影辊41a，其内部包括热源，例如卤素加热器；以及压辊41b，其按压定影辊41a。压辊41b可以包括热源。定影单元40还包括导引件43、内排出辊44和外排出辊45。导引件43将记录材料P导引到显影辊41a和压辊41b之间的压合部。内排出辊44和外排出辊45将已经经过定影辊41a和压辊41b的记录材料P排出到设备的外部。该成像设备的控制单元70包括控制上述单元中的机构的操作的控制板、马达驱动板等。

下面描述该成像设备的操作。当收到成像操作开始信号时，首先，拾取辊22a从盒21a逐页地馈送记录材料P。然后，成对的馈送辊23通过馈送导引件24导引记录材料P，并且记录材料P被传送至对齐辊25a和25b。此时，使对齐辊25a和25b停止，并且记录材料P的前缘与对齐辊25a和25b之间的压合部碰撞。然后，对齐辊25a和25b在成像单元10开始成像的定时开始旋转。对齐辊25a和25b的旋转开始的定时设定成使得：在二次转印区域Te中，记录材料P以及已经通过成像单元10而被初次转印到中间转印带31上的调色剂图像彼此匹配。

在成像单元10中，当收到成像操作开始信号时，形成于感光鼓11d(其设置在沿中间转印带31的旋转方向的最上游侧)上的调色剂图像通过初次转印装置35d(其上被施加高压)转印到中间转印带31上。被初次转印到中间转印带31上的调色剂图像被传送到下一个初次转印区域。在该下一个初次转印区域，在延迟了调色剂图像在成像单元10中传送的时间段的定时处执行成像操作。于是，下一调色剂图像与之前图像对齐地转印到中间转印带31上。在接下来的步骤中，重复类似的操作，最终，四个颜色的调色剂图像均被初次转印到中间转印带31上。

当记录材料P进入二次转印区域Te并且接触中间转印带31时，与记录材料P经过二次转印区域Te的定时同步地，向二次转印辊36施加高电压。根据上述过程形成于中间转印带31上的四色图像被转印到记录材料P的表面上。调色剂图像已经转印到其上的记录材料P由传送导引件43准确地引导至定影单元40的定影辊41a和压辊41b之间的压合部。通过在定影单元40中的成对的辊41a和41b的热量以及压合部处的压力，调色剂图像定影至记录材料P的表面上。调色剂图像已定影于其上的记录材料P通过内排出辊44和外排出辊45传送到设备的外部。

中间转印带31由驱动辊32、二次转印内辊34(其用作二次转印单元)以及张紧辊33从内侧支撑。另外，中间转印带31由外辊80从外侧支撑。张紧辊33被弹簧构件(未示出)沿着图1中的左手方向推压，从而给中间转印带31施加适当的张紧力。外辊80由位于后端部(当在图1中观察时)处的轴承(未示出)以可枢转方式支撑。外辊80的对齐可以通过沿着箭头C的方向移动前端部来进行调整。

图2是示出用于外辊80的对齐调整机构的立体图。位于外辊80的前侧处的轴端部80a通过固定至侧板(未示出)的纵向轴承83以可枢转方式支撑以旋转。纵向轴承83具有细长孔，该细长孔仅沿一个方向安装至轴端部80a，并且仅允许沿图1中箭头C的方向移动。在纵向轴承83的更外侧处，安装轴承82，使得轴承82能够沿着箭头R1和R2的方向(平行于箭头C的方向)运动。操纵马达81固定至侧平面(未示出)。在操纵马达81的前端安装有输出轴81a，输出轴81a上设置有前导部。操纵马达81的前端与轴承82接触。在轴承82的另一侧，设置有弹簧构件(未示出)。该弹簧构件按压轴承82使之紧靠输出轴81a。

相应地，当操纵马达81沿着箭头M1的方向旋转预定步数时，输出轴81a的前端沿着箭头L1的方向移动预定量。同时，轴承82也沿着箭头L1的方向移动预定量。另一方面，当操纵马达81沿着箭头M2的方向旋转预定步数时，输出轴81a的前端沿着箭头L2的方向移动预定量。同时，轴承82也沿着箭头L2的方向移动预定量。因此，外辊80的前侧的轴端部80a能够沿着箭头R1或R2的方向移动。结果，可以调整外辊80的对齐。

为了控制中间转印带31的一侧移动方向，调整外辊80的对齐。如果外辊80的前侧的轴端部80a沿箭头R1的方向移动，则在中间转印带31中产生沿箭头S1方向的一侧移动力。如果外辊80的前侧的轴端部80a沿着箭头R2的方向移动，则在中间转印带31中产生沿着箭头S2方向的一侧移动力。如果利用上述特性来调整外辊80的对齐，则会主动产生沿着抵消由于设备主体的应变等因素在中间转印带31中产生的一侧移动力的方向的一侧移动力。结果，中间转印带31可以不偏离预定位置地行进。

图3是示出根据本发明示例性实施方式的成像设备的构造的线路简图。如图3中所示，根据该示例性实施方式的成像设备包括特定用途集成电路(ASIC)50、中央处理器(CPU)51以及驱动相应感光鼓11的鼓驱动马达52、53、54、55。该成像设备还包括：驱动马达56，其用作用来驱动驱动辊32的中间驱动马达；以及定影辊驱动马达57，其驱动定影单元40中的定影辊41a。驱动马达52至57由驱动器单元100驱动。该成像设备还包括：片材馈送马达62；片材馈送马达驱动器61，其驱动片材馈送马达62；用于相应颜色的扫描仪马达单元63、64、65、66；以及操纵马达68，其控制中间转印带31的一侧移动量。该成像设备还包括高电压单元59和控制操纵马达68的操纵马达驱动器67。

ASIC 50控制鼓驱动马达52至55、驱动马达56、片材馈送马达62、操纵马达68以及定影辊驱动马达57。CPU 51控制扫描仪马达单元63至66、高电压单元59以及定影单元40。

图4是示出根据本发明示例性实施方式的感光鼓11a至11d、中间转印带31以及驱动辊32之间的位置关系的视图。中间转印带31的传送速度的设计值例如是300mm/s。感光鼓11a至11d中相邻感光鼓之间的间隔是例如120mm。因此，如果所有部件根据所述设计值进行构造的话，则从Y-鼓转印的图像在例如0.4秒(120mm÷300mm/s)之后到达接下来的M-鼓(i)。在这种情况下，对于各颜色而言，图像的写入定时要延迟0.4秒。在此，考虑成像设备本体的温度增加且驱动辊32的直径膨胀的情形。由于驱动辊32的角速度恒定，因此，随着驱动辊32的直径增加，中间转印带31的传送速度也增大。在这种情况下，从Y-鼓转印的调色剂图像在0.4秒之后越过M-鼓上的转印位置(ii)。在C-鼓和K-鼓上也重复类似的操作。这样，出现了颜色重合失调。

因此，为了减少颜色重合失调，始终维持中间转印带31的恒定的传送速度是重要的。如果中间转印带31的驱动辊32的角速度恒定，则中间转印带31的速度中可能会因为驱动辊32的任何偏心而产生交流(AC)分量。由于AC分量而导致的颜色重合失调可以通过使鼓之间的间距与驱动辊32的周长相等来解决。因此，在该示例性实施方式中，可以提供一种用于减小中间转印带31的直流(DC)速度变化的修正构造。

图5是示出根据本发明示例性实施方式的中间转印带传送速度检测单元101的构造的视图。在中间转印带的背侧上设置有反射标记。反射标记具有不同于中间转印带的反射特性，且反射标记容易漫反射。所述反射标记能够被设置在中间转印带传送速度检测单元101中的、用作第一检测单元的传感器A以及用作第二检测单元的传感器B检测。传感器A和传感器B均为包括光发射部和光接收部的光学反射传感器。然后，对传感器A和传感器B中的每一个进行定位使得连接光发射部和光接收部的线与中间转印带的传送方向正交。

中间转印带的传送速度可以通过如下方式计算：测量从利用传感器A检测到标记到利用传感器B检测到标记之间的时间T，并用从传感器A到传感器B的距离L除以时间T。这样，速度V＝距离L/时间T。参考图9描述该速度检测以及控制马达速度的操作。在图9中，F1和F2表示上述的传感器A和传感器B。边沿检测器F3和边沿检测器F4检测传感器A F1和传感器B F2的输出的上升沿。检测到的边沿信号输出至计数器F6。计数器F6利用时钟(20MHz)(未示出)计算从传感器A F1的输出的上升沿到传感器B F2的输出的上升沿的时间。寄存器F5存储表示距离的常数。除法器F7用寄存器F5中的值除以计数器F6中的值以计算速度值。除法器F9用检测的速度值除以带速目标值F8以计算目标速度的偏差比。

下面将描述用于维持转印带驱动辊的角速度的速度控制。编码器A F13和编码器B F14是旋转编码器，其检测与转印带驱动辊同轴设置的码盘的缝隙(slit)，以检测驱动辊的旋转角速度。通过将编码器A和编码器B彼此相对地设置，可以消除码盘的偏心分量。边沿检测器F15和F16检测编码器信号的边沿，计数器F17和F18测量各边沿间隔时间。平均值计算器F19计算这两个计数结果的平均值并且计算速度检测值。通常，偏差检测器F12计算参照编码器获得的速度检测值和角速度目标值E F10之间的差，并且将该计算得到的差设定为偏差。不过，在本示例性实施方式中，除法器F11用角速度目标值E除以在除法器F9中计算的偏差比。相应地，例如，如果检测到带速比目标值高1％，则角速度目标值E减小这样的一个偏差，以维持带速恒定。被计算用来检测偏差检测器F12中的偏差的值与比例增益F20相乘，并乘以积分增益F21。加法器F22将比例增益F20的值与积分增益F21的值加到一起。将该加到一起的值传至脉宽调制(PWM)信号发生器F23以产生PWM信号。该PWM信号输入到马达驱动器F24，以驱动转印带驱动马达F25。然后，这一系列的带速控制结束。

不过，传感器A和传感器B之间的间隔距离L需要特别注意。图6是示出在距离L发生各种变化的情况下检测到的速度的图表。根据该图表，可以理解，检测到的速度的幅值取决于传感器间隔距离L。如果距离L短，则幅值大。当距离L设定为等于中间转印带驱动辊的周长(105.43mm)时，幅值变为最小。

其原因可以参考图7进行说明。图7是示出当中间转印带在与图6相同的条件下被驱动的情况下，通过激光多普勒测量装置对中间转印带的速度进行测量的测量结果的图表。在图7中，幅值以350ms的周期出现。该周期对应于中间转印带驱动辊的一个旋转周期。相应地，可以认为，在图6的图表中看到的大约±1mm/s的AC幅值是由中间转印带驱动辊的偏心造成的。由于在传感器之间的距离短的情况下测量的是例如图7中时间段A的这一部分的速度，因此可以确定速度高。另外，如果是在例如时间段B的这一部分执行检测，则可以确定速度低。另一方面，如时间段C中所示，如果传感器之间的距离设定为等于驱动辊的周长的长度，则测量驱动辊的一个周长内的速度。这样，波谷和波峰相互抵消，从而仅能测得DC分量。

下面将参考图8A至图8C说明为何如图6所示检测到的速度随着传感器之间的距离L而变化的原因。图8A至图8C是示出中间转印带的一部分以及中间转印带驱动辊的视图。中间转印带驱动辊的直径例如是33.56mm±0.025mm。中间转印带的长度例如是527.522mm±1mm。因此，中间转印带的长度例如是中间转印带驱动辊的周长的5.003725倍。如上所述，中间转印带的长度并非是中间转印带驱动辊的周长的精确的整倍数。因此，如图8A所示，在当标记被最初检测到时的驱动辊的相位中，驱动辊在直径长的状态下驱动转印带。相应地，速度高。然后，在经过预定时间段之后，如果观察到该相位，则即使标记到达相同位置，由于带的周长不是驱动辊的周长的精确的整倍数，该相位也不同于之前的相位，且该相位是在带的速度低的时间观察到(图8B)。类似地，在图8C的情况中，相位进一步转动，带的速度降低。如上所述，相位以大约5分钟转动，出现图6中所示的长周期幅值。在图8A至图8C中，“辊HP”代表相位的粗略表示，并且实际上，初始位置并未标示。不过，根据图6可以理解的是，通过设定传感器之间的距离等于驱动辊的周长，基本上能够消除长周期幅值(105.43mm间隔的曲线)。

如上所述，在本示例性实施方式中，在中间转印带上设置有标记并通过利用两个传感器检测该标记来测量中间转印带速度的设备中，两个传感器之间的距离设定为等于驱动辊的周长的整数倍。因此，仅有中间转印带的DC速度变化能够被测量，而不会检测到由于中间转印带驱动辊的任何偏心所导致的速度变化。利用所测得的值，对转印带的传送速度的目标值进行反馈，并且传送转印带的驱动辊能够根据修正的目标值进行控制。这样，能够减小转印带的传送速度的DC变化。相应地，能够减少当由多个成像单元形成的可视图像以重叠方式转印时可能会出现的颜色重合失调。

在上述示例性实施方式中，以电子照相成像设备为例进行了说明。不过，本发明的示例性实施方式可以应用于使用中间转印带的任意成像设备。

尽管已经参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解的是，本发明并不局限于所公开的示例性实施方式。所附权利要求书的范围应当给予最广义的解释以包含所有改型、等同结构以及功能。

Claims (5)

1.一种成像设备，包括：

环形带型转印构件，其构造成承载由多个颜色的显影剂所形成的图像；

驱动辊，其构造成通过在与所述环形带型转印构件接触的同时旋转来驱动所述环形带型转印构件；

第一检测单元，其构造成检测设置在所述环形带型转印构件上的标记；

第二检测单元，其构造成沿所述环形带型转印构件的传送方向在与所述第一检测单元的位置不同的位置处检测所述标记；以及

修正单元，其构造成利用所述第一检测单元和所述第二检测单元检测到所述标记的相应时间之间的差来修正所述环形带型转印构件的传送速度；

其中，所述第一检测单元和所述第二检测单元定位成使得从所述第一检测单元检测所述标记的位置到所述第二检测单元检测所述标记的位置的距离是所述驱动辊的周长的整数倍。

2.如权利要求1所述的成像设备，其中，所述修正单元包括与所述驱动辊同轴设置并且构造成用于检测所述驱动辊的旋转角速度的旋转编码器，并且所述修正单元构造成利用由所述第一检测单元和所述第二检测单元检测的所述环形带型转印构件的传送速度、以及由所述旋转编码器检测的所述旋转角速度来控制所述驱动辊的旋转角速度。

3.如权利要求1所述的成像设备，其中，所述第一检测单元和所述第二检测单元均包括光学反射传感器，所述光学反射传感器包括光发射部和光接收部；并且，所述第一检测单元和所述第二检测单元均定位成使得连接所述光发射部和所述光接收部的线与所述环形带型转印构件的传送方向正交。

4.一种成像设备的控制方法，所述成像设备包括：环形带型转印构件，其构造成承载由多个颜色的显影剂所形成的图像；驱动辊，其构造成通过在与所述环形带型转印构件接触的同时旋转来驱动所述环形带型转印构件；第一检测单元，其构造成检测设置在所述环形带型转印构件上的标记；第二检测单元，其构造成沿所述环形带型转印构件的传送方向在与所述第一检测单元的位置不同的位置处检测所述标记；其中，所述第一检测单元和所述第二检测单元定位成使得从所述第一检测单元检测所述标记的位置到所述第二检测单元检测所述标记的位置的距离是所述驱动辊的周长的整数倍；所述控制方法包括：

利用所述第一检测单元和所述第二检测单元检测到所述标记的相应时间之间的差来修正所述环形带型转印构件的传送速度。

5.如权利要求4所述的控制方法，还包括：

利用与所述驱动辊同轴设置的旋转编码器来检测所述驱动辊的旋转角速度；以及

利用由所述第一检测单元和所述第二检测单元检测的所述环形带型转印构件的传送速度、以及由所述旋转编码器检测的所述旋转角速度来控制所述驱动辊的旋转角速度。

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