JP2001188395A

JP2001188395A - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JP2001188395A
Application number: JP2000000400A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takeuchi; 誠竹内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2001-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】各感光ドラムの偏心の位相を検出し、画像の
書き出しタイミングを合わせることにより、偏心による
感光ドラムの露光面と露光手段間の距離の変動の影響を
相殺し、色ずれのないカラー画像を得ることを可能とし
た画像形成装置にある。【解決手段】各感光ドラムを駆動するそれぞれのモー
タの駆動電流を検出して、その検出電流のピーク値を包
絡線として結ぶと、感光ドラムの偏心による変動を捉え
た波形になり、感光ドラム同士で波形の周期は同じであ
るが位相が異なる。各ドラムの画像の位置を相対的に同
じにして、感光ドラムの偏心の影響を相殺するために、
感光ドラムの回転を制御して、検出電流の時間差（感光
ドラムの偏心の位相差）ｔ１で、検出電流の位相を合わ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
を用いたカラー画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式のカラー画像形成装
置では、高速化のために複数の画像形成部を設け、複数
の画像形成部で形成した色の異なる画像を搬送ベルト上
に保持された紙などの記録媒体上に順次転写して、記録
媒体にカラー画像を得る方式の装置が各種提案されてい
る。

【０００３】この複数の画像形成部を有する装置の問題
点は、機械精度等の原因により、複数の感光ドラムや搬
送ベルトの移動むらや、各画像形成部の転写位置での感
光ドラム外周面と搬送ベルトの移動量の関係等が、各画
像形成部ごとにバラバラに発生し、複数色の画像を重ね
たときに画像が一致せず、位置ずれによる色ずれを生じ
ることが挙げられる。

【０００４】この色ずれの要因となる位置ずれの種類と
しては、画像に一定量で現れる定常的位置ずれと、周期
的または非周期的（ランダム）に現れる非定常的位置ず
れとがある。

【０００５】定常的位置ずれとしては、感光ドラムや露
光手段の取り付け位置、角度等の誤差に起因するトップ
マージンずれ、レフトマージンずれ、斜め方向の傾きず
れ等がある。また画像書き込み手段としてレーザダイオ
ード等の光走査方式を用いた場合は、湾曲ずれや倍率誤
差（走査線長さ）ずれ等がある。

【０００６】非定常的位置ずれとしては、感光ドラムや
搬送ベルト（駆動ローラ）の駆動系（モータ、駆動伝達
手段）の回転むら等に起因するラインピッチ変動による
ずれ、搬送ベルトの蛇行等に起因するずれ等がある。

【０００７】また両者の位置ずれについて、レフトマー
ジンずれや蛇行ずれ等の主走査方向（搬送ベルトの搬送
方向と直交する方向）のずれと、トップマージンずれや
ラインピッチずれ等の副走査方向（搬送ベルトの搬送方
向）のずれがある。

【０００８】実際の出力画像には、これらの位置ずれが
重畳したものが現れる。スキャナユニットと感光ドラム
を有する複数の画像形成部を備えた画像形成装置では、
各画像形成部でスキャナユニットと感光ドラム間の距離
に誤差があり、この誤差が各画像形成部間で異なると、
感光ドラム上でのレーザの走査幅に違いが発生し、色ず
れ（位置ずれ）が発生する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】各画像形成部間の感光
ドラム上でのレーザの走査幅の違いで発生する色ずれ
（位置ずれ）は、スキャナユニットと感光ドラム間の定
常的な距離誤差に起因するものだけでなく、感光ドラム
の偏心により、感光ドラムの露光面とスキャナユニット
間の距離変動に起因して感光ドラムの回転周期で発生す
るものがある。

【００１０】本発明の目的は、各感光ドラムの偏心の位
相を検出し、画像の書き出しタイミングを合わせること
により、偏心による感光ドラムの露光面と露光手段間の
距離の変動の影響を相殺し、色ずれのないカラー画像を
得ることを可能としたカラー画像形成装置を提供するこ
とである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
カラー画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発
明は、感光ドラムと、帯電、露光、現像および転写の各
手段とを複数備え、電子写真プロセスを用いて画像形成
を行うカラー画像形成装置において、前記感光ドラムは
それぞれ別のモータにより駆動され、前記モータの駆動
電流を検出する検出手段と、前記検出した駆動電流から
前記感光ドラムの１周期分の偏心を検知する検知手段と
を有し、前記検知手段の結果に基づき、前記複数の感光
ドラムの周方向位置を決定するモータ制御手段を有する
ことを特徴とするカラー画像形成装置である。

【００１２】本発明によれば、前記モータ制御手段は１
つのディジタル信号処理専用ＬＳＩ素子を有し、前記１
つのディジタル信号処理専用ＬＳＩ素子で前記複数のモ
ータを制御する。前記モータ制御手段は、前記検知手段
により検知された各感光ドラムに対応する偏心成分の位
相を比較することにより、前記感光ドラム上の同じ画像
位置に前記偏心成分の位相を合わせる。前記感光ドラム
の１回転に対応するギア数と、モータシャフトの歯数が
整数倍で、かつ各感光ドラム間のピッチが前記感光ドラ
ム周長の整数倍である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施例を図面
に則して更に詳しく説明する。

【００１４】実施例１図１は、本発明のカラー画像形成装置の一実施例を示す
構成図である。

【００１５】図１において、符号２０は複数のローラに
掛け回された図の矢印方向に回転駆動される搬送ベルト
で、本カラー画像形成装置は、この搬送ベルト２０に沿
って４つの感光ドラム１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ
を備え、これら感光ドラムに周囲に設けた帯電ローラ１
６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）等の画像形成手
段により、それぞれブラック（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、
マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の画像が形成される。

【００１６】画像形成するには、まず、各感光ドラム１
８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）を図の矢印方向
に回転し、帯電ローラ１６により表面を帯電し、スキャ
ナユニット１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）か
らレーザ光１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）を
走査して、感光ドラム１８の表面に各色用の潜像を形成
する。

【００１７】スキャナユニット１１はポリゴンミラーを
備え、レーザ光１３はポリゴンミラーにより感光ドラム
１８の軸方向（主走査方向）に走査される。各感光ドラ
ム１８へのレーザ光１３による画像の書き出し位置は、
搬送ベルト２０上に保持して搬送された記録媒体の先端
位置をレジストセンサ２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、
２４ｄ）で検出して決定する。記録媒体には紙やＯＨＴ
が用いられ、記録媒体はカセット２２から搬送ベルト２
０に送給されて、吸着帯電手段２１により搬送ベルト２
０に静電吸着される。

【００１８】感光ドラム１８上の潜像は、現像器１４
（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）により現像剤を用
いて現像される。現像器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４
ｄは、現像スリーブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを
有し、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの現像剤
を収容しており、各感光ドラム１８上の潜像の現像によ
り、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローの
トナー像に形成する。

【００１９】記録媒体には、まず、レジストセンサ２４
ａのタイミングに従い形成された感光ドラム１８ａ上の
ブラックのトナー像が転写ローラ１９ａにより転写され
る。その後、レジストセンサ２４ｂ、２４ｃ、２４のタ
イミングに従って形成された感光ドラム１８ｂ、１８
ｃ、１８ｄ上のシアン、マゼンタ、イエローのトナー像
が、転写ローラ１９ｂ、１９ｃ、１９ｄにより前記記録
媒体上に重ね合わせて転写される。

【００２０】４色のトナー像を重畳転写された記録媒体
は、ついで定着器２２へ送られてそこで加熱および加圧
することにより、記録媒体上にカラー画像が定着して出
力される。

【００２１】転写で各感光ドラム１８に残留した転写残
りトナーは、クリーニングブレード１５（１５ａ、１５
ｂ、１５ｃ、１５ｄ）により掻き落とされ、掻き落とさ
れたトナーは、廃トナーとしてクリーナ容器１２（１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）に収容される。

【００２２】上記の各感光ドラム１８には、多少なりと
も偏心がある。感光ドラム１８が偏心していると、スキ
ャナユニット１１と感光ドラム１８の露光面間の距離
が、感光ドラム１８の周方向上で変化するため、レーザ
光１３の走査角の影響により、主走査幅が感光ドラム１
８の１周期成分で変化してしまう。

【００２３】感光ドラム１８の偏心の影響について図２
〜図４を用いて説明する。

【００２４】図２において、符号αはスキャナユニット
１１内のポリゴンミラーにより走査されるレーザ光１３
の走査角、ｇ、ｇ’はレーザ光１３による感光ドラム１
８の露光面を表し、偏心により感光ドラム１８駆動時に
ドラム面がスキャナユニット１１に対しΔＬ変動するこ
とを示している。

【００２５】したがって、図３に示すように、ΔＬの変
動により、主走査幅がδｓ（＝ΔＬ・ｔａｎα）×２だ
け変わってしまう。図３の符号３０は記録媒体である紙
で、紙３０上のｌとｌ’は感光ドラム露光面ｇ、ｇ’に
相当する。感光ドラム１８の偏心の影響は各色ごとに異
なるため、図４に示すように、紙３０上では主走査幅の
色ずれが生じる。

【００２６】また感光ドラム１８に偏心があると、レー
ザ光１３の照射面での周速が、ドラム１周期成分で変動
するため、感光ドラム上で副走査方向の部分倍率が変化
する。これは、記録媒体に転写されるときに相殺される
性質のものであるが、本発明のように、４つの感光ドラ
ムを備える場合には、記録媒体上の各色の副走査方向の
部分倍率が異なってしまうため、色ずれの原因となる。

【００２７】図５と図６は、本発明において、感光ドラ
ムの駆動および位相制御に使用したモータ制御回路部の
構成例を示す図である。図５において、符号１０１は４
つのモータを制御するコントローラ部で、ここにはデジ
タル信号処理専用ＬＳＩ素子であるＤＳＰ素子を使用す
る。

【００２８】本発明では、感光ドラムをそれぞれ対応す
るモータで駆動するために、従来であると、モータの制
御回路もそれに対応する数だけ必用であるが、ＤＳＰ
（Digital Signal Processor）を使用すれば、（１）
高速な演算処理が可能であるため、複数のモータの速度
制御および位置制御を高精度に並列処理することができ
る、（２）モータ制御部が１つのＩＣで対応できるた
め、モータそれぞれをコントロールＩＣで制御した場合
と比較して、低価格な構成が可能になる等のメリットを
奏することができる。

【００２９】図５において、２０１（２０１ａ、２０１
ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ）はモータを駆動するドライバ
部、１２６（１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、１２６
ｄ）はモータ１３２（１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、
１３２ｄ）に流れる電流を検出する検出抵抗である。本
実施例では、カラー各色に対応する感光ドラム１８（１
８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）に対して各１つのモー
タを対応させていることから、ドライバ部２０１、電流
検出抵抗１２６およびモータユニット１３１は、上記の
ように、黒、シアン、マゼンタ、イエローのそれぞれに
具備される。

【００３０】図６は、ドライバ部２０１とモータユニッ
ト１３１の構成を示す図である。モータユニット１３１
には、モータ１３２のロータに取り付けられた着磁パタ
ーンを読み取る強磁性磁気抵抗効果型センサ素子（ＭＲ
センサ）１３６、ロータの相検出用ホール素子１３３、
１３４、１３５等が含まれる。ドライバ部２０１は、モ
ータ１３２のＵ、Ｖ、Ｗ相を駆動するためのドライブト
ランジスタ１２０〜１２５（トランジスタ１２０〜１２
２はベースプルアップ抵抗を省略）とトランジスタ１０
６〜１０８を用いて、制御信号１０３〜１０５でソース
側を、制御信号１１２〜１１４でシンク側をコントロー
ルする。またモータをＰＷＭ駆動するためのトランジス
タ１０６〜１０８のベースに、ＰＷＭ信号号１０２を入
力する。１２７は非常時の保護用ヒューズである。

【００３１】図６のドライバ部およびモータユニット構
成によれば、電流検出抵抗１２６により各相の電流を検
出することができる。図７に検出電流波形を示す。図７
に示す高周波成分はＰＷＭ信号である。

【００３２】検出電流は、モータにかかる負荷によって
変化するため、感光ドラム１８の偏心の状態によるドラ
ム１周分の変動として捉えることができる。つまり、図
７のピーク値を包絡線として結ぶと、図８に示すよう
に、感光ドラム１８の偏心による変動を捉えた波形にな
る。これらの波形は感光ドラム１８ａ〜１８ｄでそれぞ
れ異なるため、たとえば検出抵抗１２６ａと１２６ｂと
では、図８に示すように、周期は同じであるけれども位
相が異なっている。

【００３３】感光ドラム１８の偏心の影響を相殺するた
めには、各ドラムの画像の位置が相対的に同じになる必
要がある。図９を用いて説明を行う。

【００３４】図９において、ｏ点（感光ドラム１８ｂと
転写ローラ１９ｂのニップ位置）に関し、感光ドラム１
８ｂ上のｑ点を、感光ドラム１８ａのｐ点（感光ドラム
１８ａと転写ローラ１９ａのニップ位置）にある画像先
端に対応する位置とする。ここで、ｏ点からｐ点方向に
ｐ’点を、ｏ点からｑ点までの距離（感光ドラム１８ｂ
の円周上の距離）と等しい距離でとり、そのｏ−ｐ’間
の距離（＝ｏ−ｑ間の距離）をＤｄとし、感光ドラム１
８ａと１８ｂの距離（ドラム間ピッチ）をＤｐとする
と、感光ドラム１８の直径をＤとして、Ｄｄ＝Ｄｐ−Ｄ×π （π：円周率）の関係にあれば、ｐ点とｑ点の画像位置は一致する。

【００３５】したがって、距離Ｄｄを記録媒体の搬送ス
ピードで割って求められた時間差ｔ１、すなわち、感光
ドラム１８の回転を制御して、ｔ１＝Ｄｄ／搬送スピードで、図８に示した検出電流の位相が合うようにすれば、
つまり、図１０に示すように、検出電流の時間差（感光
ドラム１８の偏心の位相差）ｔ１で、検出電流の位相を
合わせれば、画像に対する感光ドラム１８ａ、１８ｂの
偏心の位相が相対的に一致する。

【００３６】上記の感光ドラム１８の回転制御は、電源
投入時の初期回転動作中、もしくは画像形成の前回転動
作中または画像形成終了後の後回転動作中に補正制御を
行う。さらに感光ドラム１８の回転制御は、モータの検
出電流またはＭＲセンサの信号より、各モータへＰＷＭ
信号でモータ電力をコントロールし、モータの位相制御
を行うことにより、各色の感光ドラム１８の位相を合わ
せることが可能となる。

【００３７】このようにして、その他の感光ドラムにつ
いても、モータの検出電流を１周期分の時間で変化を観
測し、その結果に基づいて感光ドラム１８の回転方向上
の位置を記録媒体を基準とした画像位置に合わせること
により、偏心による色ずれ成分を相殺できる。

【００３８】本実施例では、モータ制御にＤＳＰを用い
たが、ＣＰＵによる制御や専用ＩＣによる制御を行うこ
とも可能である。

【００３９】実施例２本発明の他の実施例を図１１と図１２に示す。

【００４０】本実施例では、図１１に示すように、感光
ドラム１８の間隔（ドラム間ピッチＤｐ）を感光ドラム
１８の周長に等しくした。すなわち、Ｄｐ＝Ｄ×π である。

【００４１】このような条件にしておけば、各駆動モー
タの検出電流の時間差を無くし、図１２に示すようにす
ることにより、感光ドラムの偏心の位相差を画像位置に
対して合わせることができるため、コントロール部１０
１（ＤＳＰ）での制御が簡素化する。

【００４２】またドラム間ピッチを、Ｄｐ＝ｎ×Ｄ×π （ｎ：自然数）とすることも可能である。

【００４３】さらには各モータのシャフトの歯数（Ｇ
ｍ）とドラムを駆動するギアの歯数（Ｇｄ）を、Ｇｄ＝ｍ×ＢｋＧｍ（ｍ：自然数）と整数倍にすることにより、シャフトのぶれの影響が感
光ドラムに対して一定周期に決まるため、より安定な検
出が可能になり、コントロール部１０１（ＤＳＰ）での
演算が簡素化する。

【００４４】図８に示すような感光ドラム１８の状態か
ら、図１２のように感光ドラム１８の偏心の位相を合わ
せるためには、コントローラ部１０１で各モータを加速
または減速して位置を合わせればよい。このような制御
は、好ましくは、電源投入時のイニシャルチェック時と
印字動作に入る前の予備動作時に行うのがよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各感光ドラムの偏心の位相をモータ駆動電流から検出
し、その位相が画像に対して同一箇所となるように各モ
ータを加減速して、画像の書き出しタイミングを合わせ
たので、偏心による感光ドラムの露光面と露光手段間の
距離の変動の影響を相殺して、色ずれを低減したカラー
画像を得ることができる。また複数の感光ドラムのそれ
ぞれのモータをＤＳＰ素子で制御するようにしたので、
ＩＣが１つのモータ制御部で複数のモータの速度制御お
よび位置制御を高精度に処理でき、低価格な構成が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図２】レーザー光に対する感光ドラムの偏心による露
光面の変動を示す説明図である。

【図３】図２の露光面の変動による記録媒体上での主走
査幅の変化を示す説明図である。

【図４】図３の主走査幅の変化による記録媒体上での色
ずれを示す説明図である。

【図５】図の１画像形成装置での感光ドラムの駆動およ
び位相制御に使用したモータ制御回路部の一例を示す構
成図である。

【図６】図５のモータ制御回路部におけるモータドライ
バ部とモータユニットを示す構成図である。

【図７】図６のモータドライバ部に設置された検出抵抗
で検出したモータ駆動電流を示す検出電流波形図であ
る。

【図８】図７の電流波形のピーク値を包絡線で結んだ電
流波形図である。

【図９】本発明の一実施例における感光ドラムの偏心の
位置関係を示す説明図である。

【図１０】本発明の一実施例による位相制御を行ったと
きの電流波形図である。

【図１１】本発明の他の実施例における感光ドラムの偏
心の位置関係を示す説明図である。

【図１２】本発明の他の実施例による位相制御を行った
ときの電流波形図である。

【符号の説明】

１１レーザスキャナ１８感光ドラム２０搬送ベルト１０１モータ制御部１３１モータユニット１３２モータ１３６ＭＲセンサ１３３〜１３５ホール素子２０１モータドライブ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光ドラムと、帯電、露光、現像および
転写の各手段とを複数備え、電子写真プロセスを用いて
画像形成を行うカラー画像形成装置において、前記感光ドラムはそれぞれ別のモータにより駆動され、
前記モータの駆動電流を検出する検出手段と、前記検出
した駆動電流から前記感光ドラムの１周期分の偏心を検
知する検知手段とを有し、前記検知手段の結果に基づ
き、前記複数の感光ドラムの周方向位置を決定するモー
タ制御手段を有することを特徴とするカラー画像形成装
置。
【請求項２】前記モータ制御手段は１つのディジタル
信号処理専用ＬＳＩ素子を有し、前記１つのディジタル
信号処理専用ＬＳＩ素子で前記複数のモータを制御する
請求項１のカラー画像形成装置。
【請求項３】前記モータ制御手段は、前記検知手段に
より検知された各感光ドラムに対応する偏心成分の位相
を比較することにより、前記感光ドラム上の同じ画像位
置に前記偏心成分の位相を合わせる請求項１のカラー画
像形成装置。
【請求項４】前記感光ドラムの１回転に対応するギア
数と、モータシャフトの歯数が整数倍で、かつ各感光ド
ラム間のピッチが前記感光ドラム周長の整数倍である請
求項３のカラー画像形成装置。