JP2005266109A - 像担持体回転位相調整方法および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】転写ベルト7の側縁付近に所定パターンで、ブラックのトナー像PK、イエローのトナー像PYを対応関係に形成し、それぞれの線像を順次センサで検出して、ブラックに対応すべきイエローの線像の通過時間差Δt1〜Δtnを検出する。通過時間差の絶対値を積算して速度変動位相差として記憶装置に記憶させ、イエローの像担持体の回転位相をずらしながら複数回繰り返して、最も速度変動位相差の小さい位置を選択する。
【選択図】 図5
Description
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の像担持体回転位相調整方法において、前記被検出部は前記複数の像担持体を駆動する駆動部材の各々に形成されていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の像担持体回転位相調整方法において、前記被検出部は突起であることを特徴とする。
請求項5に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の像担持体回転位相調整方法において、前記被検出部はマーキングであることを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、請求項6に記載の像担持体回転位相調整方法において、前記被検知部はマーキングであることを特徴とする。
請求項9に記載の発明では、請求項1ないし8のいずれか1つに記載の像担持体回転位相調整方法において、前記転写部材が転写ベルトである場合、該転写ベルトの内周長をL、同厚さをd、厚さの偏差をΔd、該転写ベルト上に前記トナー像を形成する位置の偏差をΔL、像担持体間距離をp、像担持体の個数をnとしたとき、
Δd/2・((L/2π+d/2)/(r+d/2))・(sin((n−1)p/(L/2π+d/2)+2π・ΔL/L)−sin2π・ΔL/L)<100μm
であることを特徴とする。
Δd/2・((L/2π+d/2)/(r+d/2))・(sin((n−1)p/(L/2π+d/2)+2π・ΔL/L)−sin2π・ΔL/L)<10μm
であることを特徴とする。
請求項11に記載の発明では、請求項1ないし10のいずれか1つに記載の像担持体回転位相調整方法を用いた画像形成装置を特徴とする。
請求項12に記載の発明では、請求項11に記載の画像形成装置において、前記複数の像担持体は帯電手段を一体化させたプロセスカートリッジとして構成されている画像形成装置を特徴とする。
同図において符号1は書込み装置、2は時計方向に回転するドラム状の像担持体、3は像担持体駆動ギヤ、4はマーキング、5は回転基準位置検出手段としての像担持体ポジションセンサ、6はバイアスローラ、7はベルト状の転写部材、8は駆動ローラ、9はトナーパターン検出センサ、10は基準位置検知手段としての転写ベルトポジションセンサ、11、13、14は従動ローラ、12は転写ベルト上のマーキング、15は転写ローラをそれぞれ示す。
像担持体2の周りには図示していないが帯電装置、現像装置、クリーニング装置などが設けてある。そして、ブラック(BkまたはK)、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)トナー用にそれぞれ同一の構成となっている。像担持体2下部には、書込み装置1を備える。また、ベルト状の転写部材7は、駆動ローラ8、従動ローラ11、13、14、バイアスローラ6に巻きついていて、バイアスローラ6によって、それぞれの像担持体に当接されている。像担持体駆動ギヤ3上にはマーキング4が設けられていて、像担持体ポジションセンサ5によって、それぞれの像担持体のフィード方向(回転方向)の位置を検出することが出来る。また、転写ベルト7上にもマーキング12が設けられていて、転写ベルトポジションセンサ10にて転写ベルトのフィード方向の位置を検出することが出来るような構成となっている。9はトナーパターンを検出するセンサであり、転写ベルト7のフィード方向に対して垂直方向に(図中奥行き方向)複数個設けられている。また、14は転写ベルト7上に形成されたトナー像を転写紙に転写するための転写ローラであり、駆動ローラ8と転写ローラ15とのニップ間に転写紙が下方から挿入され、トナー像が転写紙に転写される構成となっている。
図3は速度変動の生ずる理由を説明するための図である。
図4は感光体の間隔を説明するための簡略図である。
図2において符号PK、PY、PC、PMはそれぞれブラック、イエロー、シアン、マゼンタのトナー像を示す。
図2において、所定のパターンとして、転写部材の移動方向に直交する短い細線のトナー像を一定ピッチで複数形成する。上記移動方向に関しては、像担持体の少なくとも1回転分の長さ分は同じ像担持体でトナー像PKを形成する。以下このトナー像を線像と呼ぶ。
基準となるブラックの線像PKに対して、イエローPY、シアンPC、マゼンタPMの線像をそれぞれ上記のように形成し、同図には図示していないが、センサ(図1の9)にて検知することができる構成となっている。ここでは基準をブラックとしているが、他の色を基準としてもかまわない。
図3において、転写部材(以下転写ベルトとする)の厚み偏差によって、トナー像の位置がズレる現象について説明する。転写ベルトが駆動ローラに図のように巻きついているとき、巻きつく角度などによるが、駆動ローラの半径をr(一定)、転写ベルトの厚みをdとすると、転写ベルトの速度は、平均半径Ra=r+d/2の位置の速度と等しいと一般的に考えられている。ここで駆動ローラの角速度をω1とすると転写ベルトの速度vは式(1)で表すことが出来る。
v=Ra・ω1=(r+d/2)・ω1 (1)
駆動ローラの角速度ω1と、転写ベルトの厚みdが一定であれば、転写ベルトの速度vは一定となる。
v=(r+(d/2)+(Δd/2)・cos(ω2・t+θ))・ω1 (2)
したがって、転写ベルトに厚み偏差があると、転写ベルトの速度vは時間の関数となり、時間と共に変化する値となる。
速度偏差Δvは式(2)から一定分である式(1)を差し引くことにより、
Δv=(Δd/2)・cos(ω2・t+θ)・ω1 (3)
ここで、図4に示す通り、各像担持体間の転写ベルトの移動時間をTとすると、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック4つの像担持体がこの順で設けてある場合、イエロー、ブラック間で最も大きなズレが生じそのズレ量の一般式Δyは、式(3)を時間積分した式(4)で表される。
Δy=∫(Δd/2)・cos(ω2・t+θ)・ω1・dt
={(Δd/2)・(ω1/ω2)・sin(ω2・t+θ)} (4)
ただし、dtは微分記号である。
ここで、転写ベルト内周長さをLとすると、
v=ω1・(r+d/2)=ω2・(L/2π+d/2) (5)
Δy=Δd/2・((L/2π+d/2)/(r+d/2))・((sin(v/(L/2π+d/2)・3T+θ)−sinθ) (6)
隣接する像担持体間の距離をpとすると、p=vTより式(6)は
Δy=Δd/2・((L/2π+d/2)/(r+d/2))・((sin(3p/(L/2π+d/2)+θ)−sinθ) (7)
ここで再度パターンを形成する時のズレ量をΔLとすると、
式(7)より検知誤差は
Δy=Δd/2・((L/2π+d/2)/(r+d/2))・(sin(3p/(L/2π+d/2)+2π・ΔL/L)−sin((2π・ΔL/L)+θ)) (7)
トナー像の位置ズレ許容値は一般的に100μmくらいと言われているので、検知によって生じる誤差Δy<100μmでなければならない。よって
Δd/2・((L/2π+d/2)/(r+d/2))・(sin(3p/(L/2π+d/2)+(2π・ΔL/L)+θ)−sin((2π・ΔL/L)+θ))<100μm (8)
Δd/2・((L/2π+d/2)/(r+d/2))・(sin((n−1)p/(L/2π+d/2)+(2π・ΔL/L)+θ)−sin((2π・ΔL/L)+θ))<100μm (9)
また、一般的に転写部材がポリイミドベルトである場合には、その厚み偏差が20μmあると言われているので、式(9)にΔd/2=10を代入することにより
(L/2π+d/2)/(r+d/2)・(sin((n−1)p/(L/2π+d/2)+(2π・ΔL/L)+θ)−sin((2π・ΔL/L)+θ)<10μm (10)
両図において符号GKはブラックのトナー像の位置変動、GYはイエローのトナー像の位置変動をそれぞれ表すグラフである。
両図において上部のグラフ部分は、実際には複数の変動要因により、複数の周波数の波形の合成曲線になるが、簡略化のため、最も周期の大きい波形で代表して示した。
図5において、基準となるパターン内のラインとそれに対応するラインの通過時間差を算出し、式(11)によって時間差の絶対値のトータル時間を求める。例えば、イエローの線像の、ブラックの線像に対する時間差をΔTY−Kとすれば、
ΔTY−K=|Δt1|+|Δt2|+|Δt3|...+|Δtn| (11)
各時間差を個別に絶対値化してから和を取る理由は、絶対値化しないで和を取った場合、例えば同グラフの時間軸で2.5と3の間のグラフの交点付近を中心に線像が形成されたとき、両者の位相が合っていないにも拘わらず、和の値が非常に小さくなってあたかも位相が合っているかのように誤認するからである。
転写ベルトの移動方向(副走査方向)の色ズレは、下記要因を含んでいる。
ΔtdrX:像担持体の速度変動ズレ
(Xは像担持体の色別を示す。イエローならX=Y)
Δtblt:転写ベルト厚み偏差ズレ
Δtreg:シフトズレ
Δtsq:スキューズレ
つまり、ΔTY−Kは上記時間の和であるので、式(12)によって表すことが出来る。
ΔTY−K=ΔtdrX+Δtblt+Δtreg+Δtsq (12)
式(11)、(12)より、
|Δt1|+|Δt2|+|Δt3|...+|Δtn|=ΔtdrX+Δtblt+Δtreg+Δtsq (13)
式(13)において、Δtreg、Δtsqは、書込み装置内の光学素子の温度上昇が原因で変化する場合が多い。しかし、パターン形成するために、画像形成装置が長時間稼動するわけではなく、さほど温度が上昇しないことから、ほぼ一定であると考えてよい。
|Δt1|+|Δt2|+|Δt3|...+|Δtn|=ΔtdrX+k (14)
と表すことが出来る。式(14)から、通過時間差の和が最小となる像担持体駆動ギヤの位置関係を求めれば、像担持体の速度変動位相差が最小となる位置関係を検出することが出来る。そこで、基準となる像担持体(K)に対し、位相調整すべき像担持体(Y)の位相を例えば1°ずつ、あるいは数度ずつ変化させながらΔTY−Kを複数回算出する。それぞれの算出結果は記憶装置に保存しておき、記憶された結果の中からΔTY−Kの最も小さい値に対応する位相位置を画像ズレの最も少ない最良の位相位置として以後その位置をイエローの像担持体の基本位置として保持して画像形成を行う。
同様にしてシアンに関しΔTC−Kを算出、マゼンタに関しΔTM−Kを算出してそれぞれの像担持体の位相調整を行う。
ただし、この方法は安価で済むが、転写ベルトと駆動ローラ間でスリップが起こり、転写ベルト位置の遅れ等が発生した場合には誤差が大きくなってしまう。
そこで多少高価になってしまうが、像担持体上、あるいはギヤ等の像担持体駆動部材上の1ヵ所に被検出部として、突起を形成するか、あるいはマーキングを施し、検出手段を設けて基準位置を検出するとよい。この方法は、像担持体1回転に一度基準位置を検出できるので比較的高い精度が保てる。
また、転写ベルト上に突起、あるいはマーキングなどの被検知部を用意し、接触センサあるいは光学センサなどの検知手段にて検知した後、パターンを形成することにより、スリップなどの要因による誤差を小さくすることができる。
図5、6では、転写ベルト上の異なる位置にパターンを形成することによりΔxが変化してしまう例を示している。
3 像担持体駆動ギヤ
4 マーキング
5 像担持体ポジションセンサ
7 ベルト状の転写部材
9 トナーパターン検出センサ
10 転写ベルトポジションセンサ
12 転写ベルト上のマーキング
Claims (12)
- 複数の像担持体と、該複数の像担持体上に形成されたトナー像を多重転写する転写部材と、前記複数の像担持体の各々の回転基準位置を知るための被検出部と、該被検出部を検出する基準検出手段とを有する画像形成装置における調整方法であって、各像担持体の回転基準位置を検出した後、それぞれの像担持体上に所定のパターンの複数のトナー像を形成し、前記転写部材上に転写し、前記複数の像担持体の内の1つを基準とし、その基準像担持体によって転写された前記複数のトナー像を基準として、所定位置での前記転写部材移動方向における他の複数のトナー像の通過時間差を検出する時間差検出手段を有し、トナー像ごとの前記通過時間差の絶対値の和を算出し、その結果を前記複数の像担持体にそれぞれ生じている速度変動位相差として記憶装置に格納し、前記基準像担持体に対し他の像担持体の回転方向の位相を微少量変化させながら、再度同様なパターンを前回形成した転写部材上の位置とほぼ同一位置に形成し、前記速度変動位相差を像担持体別に複数回取得し、それぞれの像担持体において前記速度変動位相差の最も小さい位相位置を得ることを特徴とする像担持体回転位相調整方法。
- 請求項1に記載の像担持体回転位相調整方法において、前記被検出部は前記複数の像担持体の各々に形成されていることを特徴とする像担持体回転位相調整方法。
- 請求項1に記載の像担持体回転位相調整方法において、前記被検出部は前記複数の像担持体を駆動する駆動部材の各々に形成されていることを特徴とする像担持体回転位相調整方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1つに記載の像担持体回転位相調整方法において、前記被検出部は突起であることを特徴とする像担持体回転位相調整方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1つに記載の像担持体回転位相調整方法において、前記被検出部はマーキングであることを特徴とする像担持体回転位相調整方法。
- 複数の像担持体と、該複数の像担持体上に形成されたトナー像を多重転写する転写部材と、前記転写部材の基準位置を知るための被検知部と、該被検知部を検知する基準位置検知手段とを有する画像形成装置における調整方法であって、前記転写部材の基準位置を検知した後、それぞれの像担持体上に所定のパターンの複数のトナー像を形成し、前記転写部材上に転写し、前記複数の像担持体の内の1つを基準とし、その基準像担持体によって転写された前記複数のトナー像を基準として、所定位置での前記転写部材移動方向における他の複数のトナー像の通過時間差を検出する時間差検出手段を有し、トナー像ごとの前記通過時間差の絶対値の和を算出し、その結果を前記複数の像担持体にそれぞれ生じている速度変動位相差として記憶装置に格納し、前記基準像担持体に対し他の像担持体の回転方向の位相を微少量変化させながら前記速度変動位相差を像担持体別に複数回取得し、それぞれの像担持体において前記速度変動位相差の最も小さい位相位置を得ることを特徴とする像担持体回転位相調整方法。
- 請求項6に記載の像担持体回転位相調整方法において、前記被検知部は突起であることを特徴とする像担持体回転位相調整方法。
- 請求項6に記載の像担持体回転位相調整方法において、前記被検知部はマーキングであることを特徴とする像担持体回転位相調整方法。
- 請求項1ないし8のいずれか1つに記載の像担持体回転位相調整方法において、前記転写部材が転写ベルトである場合、該転写ベルトの内周長をL、同厚さをd、厚さの偏差をΔd、該転写ベルト上に前記トナー像を形成する位置の偏差をΔL、像担持体間距離をp、像担持体の個数をnとしたとき、
Δd/2・((L/2π+d/2)/(r+d/2))・(sin((n−1)p/(L/2π+d/2)+(2π・ΔL/L)+θ)−sin((2π・ΔL/L)+θ))<100μm
であることを特徴とする像担持体回転位相調整方法。 - 請求項1ないし8のいずれか1つに記載の像担持体回転位相調整方法において、前記転写部材がポリイミドからなる転写ベルトである場合、該転写ベルトの内周長をL、同厚さをd、厚さの偏差をΔd、該転写ベルト上に前記トナー像を形成する位置の偏差をΔL、像担持体間距離をp、像担持体の個数をnとしたとき、
(L/2π+d/2)/(r+d/2))・(sin((n−1)p/(L/2π+d/2)+(2π・ΔL/L)+θ)−sin((2π・ΔL/L)+θ)<10μm
であることを特徴とする像担持体回転位相調整方法。 - 請求項1ないし10のいずれか1つに記載の像担持体回転位相調整方法を用いたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項11に記載の画像形成装置において、前記複数の像担持体は帯電手段を一体化させたプロセスカートリッジとして構成されていることを特徴とする画像形成装置。
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