【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数色のトナー像を重ね合わせる多色画像形成装置であって、中間転写体上に形成するトナー像の重ね位置合わせを行う、特に、タンデム型の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式の画像形成装置においては、市場からの要求にともない、カラー複写機やカラープリンタなど、カラー画像出力を行うものが多く利用されている。
【０００３】
カラー電子写真方式の画像形成装置には、１つの感光体のまわりに複数色の現像装置を備え、複数色の現像装置でトナーを感光体上の静電潜像に付着させて合成トナー画像を形成し、このトナー画像を転写してシートにカラー画像を記録する、いわゆる１ドラム型の画像形成装置と、並べて備えた複数の感光体にそれぞれ個別に現像手段を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それぞれの単色トナー画像を順次シートに転写して合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型の画像形成装置とがある。
【０００４】
１ドラム型とタンデム型とを比較すると、前者には、感光体が１つであるから、比較的小型化でき、コストも低減できるという利点はあるものの、１つの感光体を用いて複数回（通常４回）の画像形成を繰り返すことによってフルカラー画像を形成するため、画像形成の高速化を図ることは困難である、後者は、逆に画像形成装置が大型化し、コスト高となるという欠点はあるものの、画像形成の高速化が容易であるという利点がある。最近では、フルカラーの画像形成装置もモノクロ並みの処理スピードの要求が望まれることから、タンデム型の画像形成装置が注目されている。
【０００５】
タンデム型の画像形成装置においては、合成カラー画像とするため単色トナー画像の各色間のレジスト合わせ（画像先端部の重ね位置合わせ）が大きな課題となる。１ドラム型の場合には、光学系，感光体（ドラム），転写部は各色は同じものを使用し、４回画像形成を繰り返すために、光学経路、ドラム書込み位置から転写部の距離は基本的に同じとなる（温度変化等により、若干の変化はあるが、４色転写する間の短時間における変化であり、微小となる）。
【０００６】
しかし、タンデム型の画像形成装置においては、光学系，感光体（ドラム），転写部が各色別々に存在するため、レンズのひずみ量や、ドラム書込み位置から転写部の距離、感光体間の距離（転写ベルト走行距離）等、ばらつく要因が非常に多くなる。これを調整によって合わせたとしても、温度変化によるレンズ，感光体の膨張等は各色毎に配置された部材において微妙に異なることになり、重ね位置ずれが生じるという問題がある。
【０００７】
その問題に対して、従来においては、転写ベルト上に重ね位置合わせ用の画像を作り、ずれをセンサで読み取ることにより、書込み開始時間を変更し、重ね位置合わせを行っているものが多い（例えば、特許文献１参照）。しかし、重ね位置合わせにおいて、転写ベルトの温度変化等による伸びにより、センサによる読取量と実際のずれ量に誤差が生じるという問題がある。
【０００８】
また、転写ベルトの温度が上昇しており、単位時間あたりにてベルト周長に伸びが生じている場合、伸びが生じていない場合と比較して伸び分だけ速度が遅くなるという現象があり、これによって誤差が生じる。この場合に、転写ベルトが温度上昇している最中であっても、伸びに変化が生じている場合のみベルト速度に変化が生じる。つまり、転写ベルトが初期値よりも伸びたとしても、ベルト周長に一定の場合にはベルト速度は一定となる。ベルト速度は（数１）に示すようになる。
【０００９】
【数１】
ベルト速度＝元のベルト速度−駆動ローラからの距離×線膨張係数
そして、駆動ローラからの距離が遠いほど、ベルトの伸び量は多くなり、ベルト速度は遅くなるということになる。図８に示すように、駆動ローラ１４によって駆動されたベルト（中間転写体１０）が矢印Ｃの方向に回転している。図８の位置Ａ，位置Ｂにおけるベルト速度ＶＡ，ＶＢは、（数２），（数３）のようになる。
【００１０】
【数２】
ＶＡ＝Ｖ０−ａ×ｃ
【００１１】
【数３】
ＶＢ＝Ｖ０−ｂ×ｃ
ここで、（数２），（数３）において、
Ｖ０：伸びの生じない場合の速度（元のベルト速度）
ａ：駆動ローラから位置Ａまでの距離
ｂ：駆動ローラから位置Ｂまでの距離
ｃ：単位時間あたり線膨張係数
駆動ローラ１４上のベルト速度を求める距離は、位置Ａ，位置Ｂと駆動ローラ１４の位置から、ａ＞ｂ＞０となり、各位置のベルト速度は、Ｖ０＞ＶＢ＞ＶＡとなる。位置Ａ，位置Ｂにおけるベルト速度はＶ０よりも小さく（遅く）なり、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）の各感光体４０の間を進む時間が長くなる。
【００１２】
これにより、感光体４０の転写位置で重ね位置にずれが生じる。そして各感光体４０においても同様に現象が起こることになり、４色の重ね位置ずれとなる。
【００１３】
この問題を解決するために、特許文献２，特許文献３記載されるような従来の発明においては、ベルト従動ローラの回転を読み取り、ベルトの駆動を制御するという方法をとっている。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−３１４９１１号公報
【特許文献２】
特開平４−２３４０６４号公報
【特許文献３】
特開２００２−２５１０７９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成のベルト従動ローラの回転を読み取る方法においては高精度なエンコーダが必要となり、コスト高となるとともに、従動ローラのふれ、エンコーダとのつなぎ部のふれ等がベルト速度に加えられるという欠点があった。つまり、従動ローラの回転には、ベルト速度＋従動ローラふれ、エンコーダとのつなぎ部のふれが加算され、これをもとに制御すると実ベルト速度とはずれが生じてしまうという問題があった。
【００１６】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、コスト上の問題をなくすとともに、特に、タンデム型の画像形成装置における重ね位置合わせを簡単な方法で行う画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載された画像形成装置は、複数色のトナー像を重ね合わせる多色画像形成装置であって、複数の画像形成手段と、画像形成手段の感光体上に形成した各画像を転写位置において転写するために移動するベルト体と、ベルト体の移動方向の伸び量を検出する検出手段と、検出手段の出力から演算手段によって算出したずれ量に基づいて、ベルト体上で複数色のトナー像の重ね位置合わせを制御する制御手段とを備えた構成によって、ベルト体の伸び量を検出し、各色の重ね位置合わせを正確に行うことができる。
【００１８】
また、請求項２，３，４に記載された画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、ベルト体の移動方向の伸び量を検出する検出手段が、ベルト体上に１箇所設置、あるいは複数個を設置した基準マークと、この基準マークを読み取るマーク読取手段とから成り、基準マークの検出間隔の変化を読み取って、ベルト体上で複数色のトナー像の重ね位置合わせを制御すること、または、ベルト体の移動方向の伸び量を検出する検出手段が、ベルト体に張りを加えるテンションローラの位置を検出する位置検出手段から成り、テンションローラの検出位置の変化を読み取って、ベルト体上で複数色のトナー像の重ね位置合わせを制御する構成によって、ベルト体の伸び量を速く検出し、各色の重ね位置合わせを正確に行うことができる。
【００１９】
また、請求項５，６に記載された画像形成装置は、請求項１〜４の画像形成装置において、制御手段が、検出手段の出力から演算手段によって算出したずれ量に基づく各感光体への潜像書込みタイミングによって、または、感光体を回転駆動するタイミングによって、ベルト体上で複数色のトナー像の重ね位置合わせを制御すること構成によって、簡単な手段により各色の重ね位置合わせを正確にできる。
【００２０】
また、請求項７，８に記載された画像形成装置は、請求項１〜６の画像形成装置において、ベルト体が、中間転写ベルトであること、または、転写材搬送ベルトである構成によって、中間転写または直接に転写材へ転写をする場合の各色の重ね位置合わせを正確にできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明における実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施の形態における画像形成装置の概略構成を示す断面図である。図１において、１００は複写機本体、２００は複写機本体１００を搭載する給紙テーブル、３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はスキャナ３００の上に取り付ける原稿自動搬送手段（以下、ＡＤＦという）である。複写機本体１００には、中央にベルト体である無端ベルト状の中間転写体１０を設ける。図１に示すように、中間転写体１０は、駆動ローラ１４と２つの従動ローラ１５，１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送される。
【００２３】
また、従動ローラ１５の左側に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング手段１７を設ける。駆動ローラ１４と従動ローラ１５間に張り渡した中間転写体１０上には、搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｂｋ）の４つの画像形成手段１８を横に並べて配置してタンデム型の画像形成装置２０を構成する。タンデム型の画像形成装置２０の上には、露光手段２１を設ける。
【００２４】
一方、中間転写体１０を挟んでタンデム型の画像形成装置２０と反対の側には、２次転写手段２２を備える。２次転写手段２２は、２つのローラ２３間に、無端ベルト状の２次転写ベルト２４を掛け回して構成し、中間転写体１０を介して従動ローラ１６に押し当てて配置し、その間を通過することにより中間転写体１０上の画像をシートに転写する。
【００２５】
さらに、２次転写手段２２のシート搬送先には、シート上の転写画像を定着する定着手段２５を設ける。定着手段２５は、無端ベルト状である定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。また２次転写手段２２には、画像転写後のシートを定着手段２５へと搬送するシート搬送機能も備える。もちろん、２次転写手段２２として、非接触のチャージャを配置してもよいが、この場合には、シート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
【００２６】
なお、図１に示す例では、２次転写手段２２と定着手段２５の下に、上述したタンデム型の画像形成装置２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転手段２８を備える。
【００２７】
以上のように構成された複写機本体１００を用いてカラーコピーをとるときには、ＡＤＦ４００の原稿台３０上に原稿をセット、またはＡＤＦ４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、ＡＤＦ４００を閉じて押さえる。
【００２８】
スタートスイッチ（図示せず）の押下により、ＡＤＦ４００に原稿セット時には、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後、またコンタクトガラス３２上に原稿セット時には、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行して、第１走行体３３で光源（図示せず）からビーム光Ｌを発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に集光して、原稿内容を読み取る。
【００２９】
また、スタートスイッチ（図示せず）の押下で、駆動モータ（図示せず）により駆動ローラ１４を回転駆動して他の２つの従動ローラ１５，１６を従動回転し、中間転写体１０を回転搬送と同時に、個々の画像形成手段１８における感光体４０を回転、各感光体４０上にそれぞれイエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｂｋ）のトナーで現像した単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、これらの単色画像を順次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。
【００３０】
一方、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２を選択回転して、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４からシートを繰り出し、分離ローラ４５で分離して給紙路４６に送り、さらに搬送ローラ４７により複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で分離して手差し給紙路５３に搬送し、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
【００３１】
そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写体１０と２次転写手段２２との間にシートを送り込み、２次転写手段２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。
【００３２】
画像転写後のシートは、２次転写手段２２により搬送して定着手段２５へと送り込み、定着手段２５で熱と圧力を加えて定着した後、シート搬送を切換爪５５により切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転手段２８に搬送し、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面に画像を記録後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。また、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング手段１７により、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム型の画像形成装置２０による再度の画像形成に備える。
【００３３】
図２は本実施の形態における実施例１の中間転写体に配置した基準マークとマーク読取センサを示す模式図である。図２に示すように、中間転写体１０（ベルト体）上に検出用の基準マーク１０１を配置し、基準マーク１０１をマーク読取センサ１０２により読み取り、中間転写体１０の１周期に要する時間を検出して、これを毎回測定することで検出した時間に変化があった場合、（数４）により計算し、中間転写体１０の単位時間あたりの線膨張係数を求める。
【００３４】
【数４】
単位時間あたり線膨張係数＝１周時間変化分／（１周時間）２
以上のように、検出手段で検出した中間転写体の伸び量に基づき、制御手段の演算ユニットにおいて、算出した線膨張係数より感光体から中間転写体１０への転写位置における回転速度のずれ量を求め、中間転写体１０に転写を行う各感光体上に形成される画像毎の重ね位置合わせを正確に行う制御をすることができる。
【００３５】
図３は本実施の形態における実施例２の中間転写体に配置した複数の基準マークとマーク読取センサを示す模式図である。図３に示すように、中間転写体１０上に検出用の複数の基準マーク１０１を配置し、基準マーク１０１をマーク読取センサ１０２により読み取って、中間転写体１０の１周期にかかる時間を検出する。本実施例２は前述の実施例１と同様に基準マーク１０１を読み取って、測定した時間間隔から計算し、中間転写体１０の単位時間あたりの線膨張係数を求める。
【００３６】
また、本実施例２では実施例１と異なり複数の基準マーク１０１を中間転写体１０に均等に配置することで、中間転写体１０の１周を測定するのに比較し、基準マーク１０１間を検出する測定時間を短くして線膨張係数を求めることができる。さらに、中間転写体１０の部分部分における線膨張係数を求めることもでき、線膨張係数によって、中間転写体１０に転写する各感光体上に形成された画像毎の重ね位置合わせを高速でより高精度に制御が可能となる。
【００３７】
また、図４は本実施の形態における実施例３の中間転写体に設けたテンションローラを示す模式図である。図４に示すように、中間転写体１０に張りを加えるテンションローラ１０３を、スプリング１０４が軸受１０５を通じて加圧することにより、中間転写体１０に張力が加わっている。軸受１０５の端部の位置を位置検出センサ１０６によって読み取る構成となっている。実施例１，２の検出手段に代えて、位置検出センサ１０６の出力によって、中間転写体１０の単位時間あたりの線膨張係数を求めることができる。
【００３８】
図５は本実施の形態における実施例４の感光体への書込みタイミングを制御して重ね位置合わせの調整を行う概略構成を示すブロック図である。
【００３９】
いま、前述したように実施例１〜３のいずれかによって求めた単位時間あたりの線膨張係数をｃとすると、図１に示す画像形成装置２０の中間転写体１０における任意の位置ｘにおけるベルト（中間転写体１０）速度Ｖｂは、（数５）となる。
【００４０】
【数５】
Ｖｂ＝Ｖ０−（ａ−ｘ）・ｃ
ここで、ｘ≒Ｖ０・ｔから、前述の（数５）に代入すると（数６）となる。
【００４１】
【数６】
Ｖｂ＝Ｖ０−（ａ−Ｖ０・ｔ）ｃ＝（Ｖ０−ａ・ｃ）＋ｃ・Ｖ０・ｔ
これを感光体４０間で積分し、元の距離から引けば、重ね位置合わせ量δが求められる。そして、書込みタイミングのずれ量を（数７）から求めることができる。
【００４２】
【数７】
書込みタイミングのずれ量＝重ね位置合わせ量δ／Ｖ０
図５に示すように、中間転写体（ベルト体）の移動方向の伸び量を検出手段１１１において検出し、これを入力した演算ユニット１１２では、線膨張係数を求め、さらに前述したように、線膨張係数から重ね位置合わせ量δに変換、そして書込みタイミングのずれ量を算出する。算出したタイミングのずれ量により、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）の書込みユニット１１３に感光体４０への書込みを開始させる。
【００４３】
これにより、制御手段にて書込みユニット１１３の制御を行う際に、伸び量の検出手段１１１が中間転写体１０の伸び量の検出時には、前述したように検出手段１１１の検出する伸び量と、これに基づき演算ユニット１１２によって求められたずれ量から感光体４０への書込みタイミングを変更、制御して、中間転写体１０に転写を行う各感光体４０上に形成された画像毎の重ね位置合わせを正確に行う制御ができる。
【００４４】
また、図６は本実施の形態における実施例５の感光体駆動手段の駆動タイミングを制御して重ね位置合わせの調整を行う概略構成を示すブロック図である。図６に示すように、本実施例５では重ね位置合わせの調整を行うため、各感光体４０を駆動するモータドライバ１２３を制御する駆動タイミングにより行う。前述の実施例４で説明した書込みタイミングによる制御と同様の手順にて重ね位置合わせ量δを求める。重ね位置合わせ量δだけ回転距離をずらすようにイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）の各感光体４０の回転速度を変更する。
【００４５】
感光体４０の回転速度の変更により、重ね位置合わせを調整する機構について説明する。図７に示すように、感光体４０上にビーム光Ｌの露光によって静電潜像を形成する位置Ｅから、現像手段（図示せず）で顕像化したトナー像が中間転写体１０を挟む転写ローラ６２との間で転写される位置Ｆとの距離をｄ、重ね位置合わせ量δ、ずらす前の感光体４０の平均速度Ｖｄとすると、感光体の位置Ｅから位置Ｆまでに移動する時間Ｔｄは（数８）となる。
【００４６】
【数８】
Ｔｄ＝ｄ／Ｖｄ
（数８）と同じ時間Ｔｄの間にｄ＋δの距離を進ませるための平均速度Ｖ’は（数９）となる。
【００４７】
【数９】
Ｖ’＝（ｄ＋δ）Ｖｄ／ｄ
（数９）により感光体４０の速度を制御すれば、重ね位置合わせのずれ量を補正できる。また、例えば、感光体４０の速度が速くなる場合に、露光位置においては画像が伸び、転写位置においては縮むという現象が発生するが、中間転写体１０上の画像の倍率には変化がないことになる。つまり、感光体４０の速度の変化により中間転写体１０への転写画像の倍率変化は、中間転写体１０の速度が感光体４０につられない限り発生しない。
【００４８】
また、図６に示すように、中間転写体１０（ベルト体）の移動方向の伸び量を検出する検出手段１１１からの出力を、前述の実施例４と同様に演算ユニット１２２にて算出して線膨張係数を求める。そして、前述した方法によって線膨張係数から、重ね位置合わせ量δに変換、さらに各感光体４０の駆動タイミングのずれ量（速度データ）を算出する。ずれ量（速度データ）によってイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）のモータドライバ１２３を介して感光体４０の回転を制御する。
【００４９】
以上のことから、中間転写体１０に転写を行う各感光体４０上に形成された画像毎の重ね位置合わせを正確に行う制御ができる。
【００５０】
なお、本実施の形態においては、ベルト体として中間転写体１０を例として説明したが、感光体４０上に形成された画像を転写するシート（転写材）を搬送する搬送ベルトであってもよい。ベルト体が搬送ベルトである場合に、搬送ベルトと転写材（紙）とを密着させ、速度を同一とすることができれば、中間転写体１０である場合と同様に、重ね位置合わせ制御ができて良好な画像が得られたことになる。
【００５１】
特に、転写材の搬送ベルトの場合には中間転写体４０である場合よりも紙の表面摩擦係数、固さ等といったばらつきとなる要素が大きく、動きに予測のつかない場合が多いので、位置ずれ、倍率誤差等の変動要因はより厳密に取り除くことが必要となるので、本発明が有効となる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各色の感光体上の画像で重ね合わせのずれを防ぎ、ベルト体の伸び量を検出した出力に基づいて、正確な重ね位置合わせができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における画像形成装置の概略構成を示す断面図
【図２】本実施の形態における実施例１の中間転写体に配置した基準マークとマーク読取センサを示す模式図
【図３】本実施の形態における実施例２の中間転写体に配置した複数の基準マークとマーク読取センサを示す模式図
【図４】本実施の形態における実施例３の中間転写体に設けたテンションローラを示す模式図
【図５】本実施の形態における実施例４の感光体への書込みタイミングを制御して重ね位置合わせ調整を行う概略構成を示すブロック図
【図６】本実施の形態における実施例５の感光体駆動手段の駆動タイミングを制御して重ね位置合わせ調整を行う概略構成を示すブロック図
【図７】感光体上にビーム光Ｌで露光する位置Ｅからトナー像を中間転写体１０に転写する位置Ｆの距離ｄを示す図
【図８】中間転写体の各感光体の位置における速度を説明するための図
【符号の説明】
１０ 中間転写体
１４ 駆動ローラ
１５，１６ 従動ローラ
４０ 感光体
１０１ 基準マーク
１０２ マーク読取センサ
１０３ テンションローラ
１０４ スプリング
１０５ 軸受
１０６ 位置検出センサ
１１１ 検出手段
１１２，１２２ 演算ユニット
１１３ 書込みユニット
１２３ モータドライバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multicolor image forming apparatus that superimposes toner images of a plurality of colors, and particularly to a tandem type image forming apparatus that aligns toner images formed on an intermediate transfer member.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, electrophotographic image forming apparatuses that perform color image output, such as color copiers and color printers, are widely used in response to market demands.
[0003]
A color electrophotographic image forming apparatus is provided with a plurality of color developing devices around one photoconductor, and a toner is attached to an electrostatic latent image on the photoconductor with a multicolor developing device to form a composite toner image. A so-called one-drum type image forming apparatus for forming and transferring a color image on a sheet by transferring the toner image, and a plurality of photoconductors arranged side by side, each having a developing means, and each photoconductor being respectively provided There is a so-called tandem type image forming apparatus that forms a single color toner image and sequentially transfers each single color toner image onto a sheet to record a composite color image.
[0004]
Comparing the 1-drum type and the tandem type, since the former has one photoconductor, there is an advantage that it can be relatively downsized and the cost can be reduced. It is difficult to increase the speed of image formation because a full color image is formed by repeating image formation (usually 4 times), and the latter is disadvantageous in that the image forming apparatus becomes larger and the cost is increased. Although there is an advantage, it is easy to speed up image formation. Recently, a full-color image forming apparatus is required to have a processing speed comparable to that of a monochrome image. Therefore, a tandem type image forming apparatus has attracted attention.
[0005]
In a tandem type image forming apparatus, registration of each color of a single color toner image (overlapping position alignment of the image leading end portion) is a big problem in order to obtain a composite color image. In the case of the 1-drum type, the same color is used for the optical system, the photoconductor (drum), and the transfer unit, and the distance from the transfer unit to the optical path and the drum writing position is the basic in order to repeat image formation four times. (There is a slight change due to a temperature change or the like, but a change in a short time during the transfer of four colors, which is very small).
[0006]
However, in a tandem type image forming apparatus, since an optical system, a photoconductor (drum), and a transfer unit exist for each color, the distortion amount of the lens, the distance from the drum writing position to the transfer unit, and the distance between the photoconductors. Factors such as (transfer belt travel distance) vary greatly. Even if these are adjusted, the expansion of the lens, the photosensitive member, etc. due to the temperature change is slightly different in the members arranged for each color, and there is a problem that the overlay position shift occurs.
[0007]
In order to solve this problem, conventionally, there are many cases where an image for overlay registration is formed on a transfer belt, and a registration start time is changed by reading a deviation by a sensor, thereby performing overlay registration (for example, , See Patent Document 1). However, there is a problem that an error occurs between the reading amount by the sensor and the actual deviation amount due to the elongation due to the temperature change of the transfer belt or the like in the alignment position.
[0008]
In addition, when the temperature of the transfer belt is rising and the belt circumferential length is elongated per unit time, there is a phenomenon that the speed is reduced by the amount of elongation compared to the case where no elongation occurs. This causes an error. In this case, even when the temperature of the transfer belt is rising, the belt speed changes only when the elongation changes. That is, even if the transfer belt extends beyond the initial value, the belt speed is constant when the belt circumferential length is constant. The belt speed is as shown in (Equation 1).
[0009]
[Expression 1]
Belt speed = original belt speed−distance from the driving roller × linear expansion coefficient Further, the farther the distance from the driving roller is, the more the belt stretches and the lower the belt speed. As shown in FIG. 8, the belt (intermediate transfer member 10) driven by the drive roller 14 rotates in the direction of arrow C. The belt speeds VA and VB at the positions A and B in FIG. 8 are as shown in (Expression 2) and (Expression 3).
[0010]
[Expression 2]
VA = V0−a × c
[0011]
[Equation 3]
VB = V0−b × c
Here, in (Equation 2) and (Equation 3),
V0: Speed when no elongation occurs (original belt speed)
a: Distance from the driving roller to the position A b: Distance from the driving roller to the position B c: Distance for obtaining the belt speed on the linear expansion coefficient driving roller 14 per unit time is determined between the positions A and B and the driving roller 14. From the position, a>b> 0, and the belt speed at each position is V0>VB> VA. The belt speeds at positions A and B are smaller (slower) than V0, and the time required to travel between the photoreceptors 40 of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk) becomes longer. .
[0012]
This causes a shift in the overlapping position at the transfer position of the photoconductor 40. The same phenomenon occurs in each photoconductor 40, resulting in a misalignment of the four colors.
[0013]
In order to solve this problem, the conventional invention described in Patent Documents 2 and 3 adopts a method of reading the rotation of the belt driven roller and controlling the driving of the belt.
[0014]
[Patent Document 1]
JP-A-9-314911 [Patent Document 2]
JP-A-4-234064 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-251079
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of reading the rotation of the belt driven roller having such a configuration, a highly accurate encoder is required, which increases the cost, and the runout of the driven roller, the runout of the connecting portion with the encoder, and the like are added to the belt speed. There was a drawback. That is, the rotation of the driven roller is added with the belt speed + the follower roller runout and the runout of the connecting portion with the encoder. If controlled based on this, there is a problem that the actual belt speed deviates.
[0016]
The present invention is directed to solving the problems of the prior art, eliminates the problem of cost, and in particular, provides an image forming apparatus that performs superposition alignment in a tandem type image forming apparatus by a simple method. The purpose is to provide.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, an image forming apparatus according to claim 1 of the present invention is a multicolor image forming apparatus that superimposes a plurality of color toner images, and includes a plurality of image forming means, A belt body that moves to transfer each image formed on the photosensitive member of the means at the transfer position, a detection means that detects the amount of elongation in the moving direction of the belt body, and a deviation calculated by the calculation means from the output of the detection means And a control unit that controls the alignment of the toner images of a plurality of colors on the belt body based on the amount, and detects the amount of elongation of the belt body to accurately perform the alignment of each color. it can.
[0018]
The image forming apparatus according to claim 2, 3, or 4 is the image forming apparatus according to claim 1, wherein the detecting means for detecting the amount of elongation in the moving direction of the belt body is provided at one place on the belt body. Alternatively, a plurality of fiducial marks and a mark reading means for reading the fiducial marks are read, and a change in the detection interval of the fiducial marks is read to control the alignment position of the toner images of a plurality of colors on the belt body. Alternatively, the detection means for detecting the amount of elongation in the moving direction of the belt body comprises position detection means for detecting the position of the tension roller that applies tension to the belt body, and reads the change in the detection position of the tension roller to detect the belt body. With the configuration for controlling the registration position of the toner images of a plurality of colors above, it is possible to quickly detect the amount of elongation of the belt body and accurately perform the registration position of each color.
[0019]
The image forming apparatus described in claims 5 and 6 is the image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, in which the control unit applies to each photoconductor based on the deviation amount calculated by the calculation unit from the output of the detection unit. By superimposing the registration positions of the toner images of a plurality of colors on the belt body in accordance with the latent image writing timing or the timing of rotationally driving the photosensitive member, the registration position of each color can be accurately adjusted by simple means. .
[0020]
The image forming apparatus according to any one of claims 7 and 8 is the image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the belt body is an intermediate transfer belt or a transfer material conveying belt. It is possible to accurately align each color when transferring or directly transferring to a transfer material.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 100 is a copying machine body, 200 is a paper feed table on which the copying machine body 100 is mounted, 300 is a scanner mounted on the copying machine body 100, and 400 is an automatic document feeder (hereinafter referred to as ADF) mounted on the scanner 300. It is said). The copying machine main body 100 is provided with an endless belt-like intermediate transfer member 10 which is a belt member at the center. As shown in FIG. 1, the intermediate transfer member 10 is wound around a driving roller 14 and two driven rollers 15 and 16, and is rotated and conveyed clockwise in the drawing.
[0023]
Further, an intermediate transfer member cleaning unit 17 for removing residual toner remaining on the intermediate transfer member 10 after image transfer is provided on the left side of the driven roller 15. Four image formations of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk) are formed on the intermediate transfer member 10 stretched between the driving roller 14 and the driven roller 15 along the conveyance direction. The tandem type image forming apparatus 20 is configured by arranging the means 18 side by side. An exposure unit 21 is provided on the tandem type image forming apparatus 20.
[0024]
On the other hand, a secondary transfer unit 22 is provided on the side opposite to the tandem image forming apparatus 20 with the intermediate transfer member 10 interposed therebetween. The secondary transfer means 22 is configured by winding an endless belt-like secondary transfer belt 24 between two rollers 23, and is disposed by being pressed against the driven roller 16 via the intermediate transfer body 10, and passes between them. As a result, the image on the intermediate transfer member 10 is transferred to a sheet.
[0025]
Further, a fixing unit 25 for fixing the transfer image on the sheet is provided at the sheet conveyance destination of the secondary transfer unit 22. The fixing unit 25 is configured by pressing a pressure roller 27 against a fixing belt 26 having an endless belt shape. The secondary transfer unit 22 also has a sheet conveyance function for conveying the image-transferred sheet to the fixing unit 25. Of course, a non-contact charger may be arranged as the secondary transfer unit 22, but in this case, it is difficult to provide a sheet conveying function together.
[0026]
In the example shown in FIG. 1, sheet reversal is performed under the secondary transfer unit 22 and the fixing unit 25 so as to invert the sheet so as to record images on both sides of the sheet in parallel with the tandem image forming apparatus 20 described above. Means 28 are provided.
[0027]
When making a color copy using the copying machine main body 100 configured as described above, a document is set on the document table 30 of the ADF 400, or the ADF 400 is opened and a document is set on the contact glass 32 of the scanner 300. Close and press.
[0028]
By pressing a start switch (not shown), when the original is set on the ADF 400, the original is transported and moved onto the contact glass 32, and when the original is set on the contact glass 32, the scanner 300 is immediately driven. The first traveling body 33 and the second traveling body 34 travel, and the first traveling body 33 emits the beam light L from a light source (not shown) and further reflects the reflected light from the document surface to thereby reflect the second traveling body. Then, the light is reflected by the mirror of the second traveling body 34 and focused on the reading sensor 36 through the imaging lens 35 to read the document content.
[0029]
Further, when a start switch (not shown) is pressed, the driving roller 14 is rotated by a driving motor (not shown), the other two driven rollers 15 and 16 are driven to rotate, and the intermediate transfer body 10 is rotated and conveyed. At the same time, the photoconductors 40 in the individual image forming means 18 are rotated, and single-color images developed with toners of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk) on the respective photoconductors 40, respectively. Form. Then, along with the conveyance of the intermediate transfer member 10, these single color images are sequentially transferred to form a composite color image on the intermediate transfer member 10.
[0030]
On the other hand, the sheet feeding roller 42 of the sheet feeding table 200 is selectively rotated to feed out the sheets from the sheet feeding cassettes 44 provided in multiple stages in the paper bank 43, separated by the separation roller 45, and sent to the sheet feeding path 46. 47 is guided to a paper feed path 48 in the copying machine main body 100 and abuts against a registration roller 49 to stop. Alternatively, the sheet feeding roller 50 is rotated to feed out the sheet on the manual feed tray 51, separated by the separation roller 52, conveyed to the manual sheet feed path 53, and abutted against the registration roller 49 and stopped.
[0031]
Then, the registration roller 49 is rotated in synchronization with the composite color image on the intermediate transfer body 10, the sheet is fed between the intermediate transfer body 10 and the secondary transfer means 22, and transferred by the secondary transfer means 22. A color image is recorded on the sheet.
[0032]
The sheet after the image transfer is conveyed by the secondary transfer unit 22 and sent to the fixing unit 25. After fixing by applying heat and pressure by the fixing unit 25, the sheet conveyance is switched by the switching claw 55 and the discharge roller 56. The paper is discharged and stacked on the paper discharge tray 57. Alternatively, the sheet is switched by the switching claw 55 and conveyed to the sheet reversing unit 28, where it is reversed and guided again to the transfer position. After the image is recorded on the back surface, the sheet is discharged onto the sheet discharge tray 57 by the discharge roller 56. In addition, the intermediate transfer body 10 after the image transfer is subjected to removal of residual toner remaining on the intermediate transfer body 10 after the image transfer by the intermediate transfer body cleaning unit 17, so that the tandem type image forming apparatus 20 can form an image again. Prepare.
[0033]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a reference mark and a mark reading sensor arranged on the intermediate transfer member of Example 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 2, a reference mark 101 for detection is arranged on the intermediate transfer member 10 (belt member), the reference mark 101 is read by the mark reading sensor 102, and the time required for one cycle of the intermediate transfer member 10 is detected. Then, when there is a change in the time detected by measuring this every time, the linear expansion coefficient per unit time of the intermediate transfer member 10 is obtained by calculation according to (Equation 4).
[0034]
[Expression 4]
Linear expansion coefficient per unit time = 1 lap time change / (1 lap time) 2
As described above, based on the amount of elongation of the intermediate transfer member detected by the detection means, the arithmetic unit of the control means determines the amount of rotational speed deviation at the transfer position from the photosensitive member to the intermediate transfer member 10 from the calculated linear expansion coefficient. In other words, it is possible to perform control for accurately performing the overlay alignment for each image formed on each photoconductor to be transferred to the intermediate transfer body 10.
[0035]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a plurality of reference marks and mark reading sensors arranged on the intermediate transfer member of Example 2 in the present embodiment. As shown in FIG. 3, a plurality of reference marks 101 for detection are arranged on the intermediate transfer member 10, and the reference mark 101 is read by the mark reading sensor 102 to detect the time required for one cycle of the intermediate transfer member 10. . In the second embodiment, the reference mark 101 is read in the same manner as in the first embodiment, and the linear expansion coefficient per unit time of the intermediate transfer member 10 is obtained by calculating from the measured time interval.
[0036]
Further, in the second embodiment, unlike the first embodiment, a plurality of reference marks 101 are evenly arranged on the intermediate transfer body 10, and compared to measuring one round of the intermediate transfer body 10, the distance between the reference marks 101 is increased. The linear expansion coefficient can be obtained by shortening the measurement time to be detected. Furthermore, the linear expansion coefficient in the partial portion of the intermediate transfer body 10 can be obtained, and the registration position for each image formed on each photoconductor to be transferred to the intermediate transfer body 10 can be increased at a higher speed by the linear expansion coefficient. It becomes possible to control the accuracy.
[0037]
FIG. 4 is a schematic diagram showing a tension roller provided on the intermediate transfer member of Example 3 of the present embodiment. As shown in FIG. 4, a tension roller 103 that applies tension to the intermediate transfer member 10 is pressurized by a spring 104 through a bearing 105, whereby tension is applied to the intermediate transfer member 10. The position detection sensor 106 reads the position of the end of the bearing 105. Instead of the detection means in the first and second embodiments, the linear expansion coefficient per unit time of the intermediate transfer member 10 can be obtained by the output of the position detection sensor 106.
[0038]
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration for adjusting the registration position by controlling the timing of writing to the photoconductor of Example 4 in the present embodiment.
[0039]
As described above, if the linear expansion coefficient per unit time obtained by any one of the first to third embodiments is c, the belt at an arbitrary position x in the intermediate transfer member 10 of the image forming apparatus 20 shown in FIG. Intermediate transfer member 10) The speed Vb is (Equation 5).
[0040]
[Equation 5]
Vb = V0− (a−x) · c
Here, when x≈V0 · t is substituted into the above-described (Expression 5), (Expression 6) is obtained.
[0041]
[Formula 6]
Vb = V0- (a-V0.t) c = (V0-a.c) + c.V0.t
If this is integrated between the photoconductors 40 and subtracted from the original distance, the overlap alignment amount δ can be obtained. Then, the write timing deviation amount can be obtained from (Equation 7).
[0042]
[Expression 7]
Write timing deviation amount = overlapping position adjustment amount δ / V0
As shown in FIG. 5, the detecting unit 111 detects the amount of elongation in the moving direction of the intermediate transfer member (belt member), and the arithmetic unit 112 that receives this detects the linear expansion coefficient. The expansion coefficient is converted into the overlap alignment amount δ, and the write timing shift amount is calculated. The writing unit 113 for yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk) is started to write on the photoreceptor 40 according to the calculated timing deviation amount.
[0043]
Thus, when the control unit controls the writing unit 113, when the elongation amount detection unit 111 detects the elongation amount of the intermediate transfer member 10, the elongation amount detected by the detection unit 111 as described above, The registration timing for each image formed on each photoconductor 40 to be transferred to the intermediate transfer body 10 is changed and controlled from the deviation amount obtained by the arithmetic unit 112 based on Accurate control can be performed.
[0044]
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration for adjusting the registration position by controlling the driving timing of the photosensitive member driving means of Example 5 in the present embodiment. As shown in FIG. 6, in the fifth embodiment, in order to adjust the alignment of the overlapping positions, the driving timing for controlling the motor driver 123 that drives each photoconductor 40 is performed. The registration amount δ is obtained by the same procedure as the control by the write timing described in the fourth embodiment. The rotational speeds of the respective photoreceptors 40 of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk) are changed so that the rotational distance is shifted by the overlapping alignment amount δ.
[0045]
A mechanism for adjusting the registration position by changing the rotational speed of the photoconductor 40 will be described. As shown in FIG. 7, the toner image visualized by the developing means (not shown) sandwiches the intermediate transfer body 10 from the position E where the electrostatic latent image is formed by exposure to the light beam L on the photoreceptor 40. Assuming that the distance from the transfer position F to the transfer roller 62 is d, the overlap alignment amount δ, and the average speed Vd of the photoconductor 40 before shifting, the time required to move from the position E to the position F of the photoconductor Td is (Equation 8).
[0046]
[Equation 8]
Td = d / Vd
The average speed V ′ for advancing the distance d + δ during the same time Td as in (Expression 8) is (Expression 9).
[0047]
[Equation 9]
V ′ = (d + δ) Vd / d
If the speed of the photoconductor 40 is controlled by (Equation 9), the amount of misalignment of the registration can be corrected. Further, for example, when the speed of the photoconductor 40 is increased, an image expands at the exposure position and contracts at the transfer position, but there is no change in the magnification of the image on the intermediate transfer body 10. become. That is, a change in the magnification of the transferred image onto the intermediate transfer body 10 due to a change in the speed of the photoconductor 40 does not occur unless the speed of the intermediate transfer body 10 is driven by the photoconductor 40.
[0048]
Further, as shown in FIG. 6, the output from the detecting means 111 for detecting the extension amount in the moving direction of the intermediate transfer member 10 (belt member) is calculated by the arithmetic unit 122 in the same manner as in the fourth embodiment. Obtain the linear expansion coefficient. Then, the linear expansion coefficient is converted into the overlap alignment amount δ by the above-described method, and the driving timing shift amount (speed data) of each photoconductor 40 is calculated. The rotation of the photoconductor 40 is controlled via the yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk) motor drivers 123 according to the deviation amount (speed data).
[0049]
From the above, it is possible to perform control for accurately performing the alignment of each image formed on each photoconductor 40 to be transferred to the intermediate transfer body 10.
[0050]
In the present embodiment, the intermediate transfer member 10 has been described as an example of the belt member. However, a belt that conveys a sheet (transfer material) for transferring an image formed on the photosensitive member 40 may be used. . When the belt body is a conveyance belt, if the conveyance belt and the transfer material (paper) are brought into close contact with each other and the speed can be made the same, the overlapping position alignment control can be performed as in the case of the intermediate transfer body 10. A good image is obtained.
[0051]
In particular, in the case of the transfer belt for the transfer material, since there are many factors such as the surface friction coefficient and hardness of the paper that are larger than in the case of the intermediate transfer body 40, the movement is often unpredictable. The present invention is effective because fluctuation factors such as a magnification error need to be removed more strictly.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the misalignment of the images on the photoconductors of the respective colors, and to perform the accurate overlay alignment based on the output in which the belt body elongation amount is detected. Play.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a reference mark and a mark reading sensor arranged on an intermediate transfer member of Example 1 according to the present embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram showing a plurality of reference marks and mark reading sensors arranged on the intermediate transfer member of Example 2 in the present embodiment. FIG. 4 is provided on the intermediate transfer member of Example 3 in the present embodiment. Fig. 5 is a schematic diagram showing a tension roller. Fig. 5 is a block diagram showing a schematic configuration for performing registration adjustment by controlling the writing timing to the photosensitive member of Example 4 in this embodiment. FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration for adjusting the registration position by controlling the driving timing of the photosensitive member driving means of Embodiment 5. FIG. Diagram for explaining the velocity at the position of each photoreceptor of Figure 8 an intermediate transfer member showing the distance d of the position F to be transferred to the body 10 [Description of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Intermediate transfer body 14 Drive roller 15, 16 Drive roller 40 Photoconductor 101 Reference mark 102 Mark reading sensor 103 Tension roller 104 Spring 105 Bearing 106 Position detection sensor 111 Detection means 112, 122 Arithmetic unit 113 Writing unit 123 Motor driver
