JP2006201270A

JP2006201270A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006201270A
Application number: JP2005010461A
Authority: JP
Inventors: Kouji Kiryu; 光示桐生
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2005-01-18
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】簡単かつ低コストなシステムで、中間転写体および像担持体の速度ムラを低減させる。
【解決手段】画像が書き込まれる複数の感光体ドラムに異なる単色の画像を形成し、中間転写ベルトに順次転写し、この中間転写バルトの画像を転写紙に転写してカラー画像を得る画像形成装置において、各感光体ドラムの回転速度のムラによる負荷変動が中間転写ベルトに与える回転速度変動を、中間転写ベルトのエンコーダ１４で検出し、各感光体ドラムの回転速度ムラによる負荷変動が中間転写ベルトに与える回転速度変動が相殺されるように各感光体ドラムの回転位相を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ビームを用いて複数の像担持体にそれぞれ異なった色の画像情報を書き込み、それら画像情報を現像して順次記録媒体に転写する画像形成装置に係り、特にタンデム方式の画像形成を行う画像形成装置に関する。

レーザ光のような光ビームを用いて像担持体である感光体に画像情報を潜像の形で書き込み、現像装置によって顕像化し、転写紙などの記録媒体に転写する電子写真式の画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどに広く使用されている。また、カラー画像に対応したカラー画像形成装置も広く普及している。カラー画像形成装置としては、複数の感光体を並置し、各感光体に個別に現像装置を備え、各感光体にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それら単色トナー画像を順次転写して転写紙に合成カラー画像を形成する、いわゆるタンデム型のものが、画像形成の高速化が容易であることから広く普及し始めている。

タンデム型のカラー画像形成装置は、無端の中間転写ベルトのような中間転写体と、中間転写体に各色毎に画像を転写する感光体ドラムを備えている。すなわち、中間転写体の搬送方向に沿ってイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の単色画像を形成するための４つの感光体ドラムが配置され、各感光体ドラムはそれぞれの露光装置からの光ビームによって潜像が形成される。各感光体ドラムは、それぞれモータによって回転駆動されている。各感光体ドラムの周囲には、帯電装置、潜像をトナー現像する現像装置、感光体ドラムの表面を清掃するクリーニング装置、除電装置などの公知の電子写真作像要素がそれぞれ配置されている。現像された各感光体ドラムの画像は各感光体ドラムに対応して配置された転写装置によって一旦中間転写体に順次転写され、４色のトナー画像が重畳されたフルカラー画像が形成され、２次転写装置により中間転写体上に形成されたフルカラー画像が転写紙に一括転写される。このようなタンデム型の画像形成装置は、間接転写方式のものであるが、現像された各感光体ドラムの画像を搬送ベルトによって搬送されてくる記録媒体である転写紙に順に転写する直接転写方式のものも提供されている。

このようなカラー画像形成装置においては、ベルト状の像担持体である中間転写体や感光体の速度変動が各色トナー像の印字位置に変動を生じさせ、色ずれや濃度むらの原因となる。ベルトの速度変動としては、ベルト駆動ロールの偏心による周期的変動が一般的であるが、ベルトに作用する負荷変動に伴う速度変動も大きな問題である。

そこで、特許文献１には、中間転写体である中間転写ベルト上に回転速度検出パターンを設けて、この検出パターンによって中間転写体の回転速度を検出することが開示されている。また、特許文献２には、中間転写体にエンコーダによる回転速度検出パターンを設けて、中間転写体の回転速度を検出して回転速度を制御することが開示されている。
特開平１０−０７８７３４号公報特開２００２−１３２００８号公報

しかしながら、前記特許文献１および２記載の発明では、中間転写体上に回転速度検出パターンを設けているので装置が複雑化し、その分、コストも高くなる。また、回転速度検出パターンに基づいて中間転写体の速度を細かく制御するため、中間転写体の速度変動が感光体ドラムの負荷変動となり、中間転写体と感光体ドラムの両者を連動させて制御する必要があるため、各感光体ドラムにもエンコーダを設けて回転速度を検出する必要が生じ、制御システムも複雑化することになる。例えば、図６の中間転写体の制御ブロック図に示すように、制御部５１により回転が制御される中間転写体の回転駆動用モータ５２は、回転速度検出エンコーダ５３によって得られる中間転写体速度をフィードバック値として算出するフィードバック値算出部５４を通してフィードバックさせる制御ループと、回転速度検出パターン５５によって得られる感光体ドラムの負荷変動成分をフィードバック値として算出するフィードバック値算出部５６をフィードバックさせる制御ループを備え、これら２つのループで得られた算出値に基づいてフィードバック制御されることになる。

本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、感光体の回転速度むらの主成分が感光体１回転の周波数成分であることに着目し、簡単かつ低コストで中間転写体および像担持体の速度ムラを低減させることにある。

前記目的を達成するため、第１の手段は、複数の回転する像担持体と、これらの像担持体上に形成された画像が転写される回転する転写媒体とを備えた画像形成装置において、前記各像担持体の回転速度を検出する第１の回転速度検出手段と、前記転写媒体の回転速度を検出する第２の回転速度検出手段と、前記各像担持体の回転速度のムラによる負荷変動が前記転写媒体に与える回転速度変動を前記第２の回転速度検出手段で検出し、前記各像担持体の回転速度ムラによる負荷変動が前記転写媒体に与える回転速度変動によって相殺されるように前記各像担持体の回転位相を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。

第２の手段は、第１の手段において、前記制御手段は、前記各像担持体に起因する前記転写媒体の回転速度変動が相殺された状態で、前記各像担持体の回転速度を個別に検出し、速度制御を行うことを特徴とする。
第３の手段は、複数の回転する像担持体と、これらの像担持体上に形成された画像が転写される回転する転写媒体とを備えた画像形成装置において、前記各像担持体の回転速度を検出する第１の回転速度検出手段と、前記転写媒体の回転速度を検出する第２の回転速度検出手段と、前記各像担持体の回転速度のムラによる負荷変動が前記中間転写材に与える回転速度変動を、前記第２の回転速度検出手段で検出し、その検出値を前記中間転写材の速度変動の補正値として記憶する手段と、この補正値を用いて中間転写ベルトの速度目標値を変化させる制御手段とを備えていることを特徴とする。

第４の手段は、第１ないし第３の手段において、前記像担持体は感光体ドラムからなり、前記転写媒体は前記感光体ドラムの画像が転写される転写ベルトからなることを特徴とする。

第５の手段は、第１ないし第３の手段において、前記像担持体は感光体ドラムからなり、前記転写媒体は当該転写媒体上で搬送される記録媒体と、この記録媒体を搬送する搬送ベルトとからなることを特徴とする。

後述の実施の形態において、像担持体は感光体ドラム１〜４に、転写媒体は中間転写ベルト１３に、第１の回転速度検出手段はエンコーダ１５〜１８に、第２の回転速度検出手段はエンコーダ１４に、制御手段は制御回路３１にそれぞれ対応する。

本発明によれば、各像担持体の回転速度ムラによる負荷変動が前記転写媒体に与える回転速度変動によって相殺されるように前記各像担持体の回転位相を制御するので、簡単かつ低コストなシステムで、中間転写体および像担持体の速度ムラを低減させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。中間転写体である無端の中間転写ベルト１３上には、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の単色画像を形成するための４つの感光体ドラム１，２，３，４が配置され、各感光体ドラム１〜４には、露光装置（図示しない）からの光ビームによって潜像が形成される。各感光体ドラム１〜４の駆動軸５，６，７，８には、これら駆動軸５，６，７，８を駆動するためのブラシレスモータなどで構成されたモータ９，１０，１１，１２が接続されている。各駆動軸５〜８には、それぞれ各感光体ドラム１〜４の回転速度を検出するためのエンコーダ１５，１６，１７，１８が設けられている。各感光体ドラム１〜４には、図示していないが、感光体ドラム１〜４の表面を清掃するクリーニング装置、帯電するための帯電装置、潜像を現像する現像装置、現像された画像を中間転写ベルトに転写するための転写装置などの作像要素がそれぞれに配置されている。

中間転写ベルト１３も各感光体ドラム１〜４と同様に、モータ（図示しない）によって駆動される駆動ローラ２０と従動ローラ２１，２２間に掛け渡されており、駆動ローラ２０の駆動軸２３には、エンコーダ１４が取り付けられている。

図２は感光体ドラムと中間転写ベルトの駆動制御装置を示すブロック図である。駆動制御装置は、中間転写ベルト１３の回転速度を検出するためのエンコーダ１４からの出力信号と各感光体ドラム１〜４の回転速度を検出するためのエンコーダ１５〜１８からの出力信号が印加される制御回路３１と、感光体ドラム１〜４のモータ９〜１２および中間転写ベルト１３の駆動ローラ２０を回転駆動するモータ３３を駆動する駆動回路３２から構成される。制御回路３１は各エンコーダ１４〜１８からの出力を計数する計数部と、各感光体ドラム１〜４と中間転写ベルト１３の回転変動を演算する演算部と、各感光体ドラム１〜４と中間転写ベルト１３の速度を一定にする速度制御部などから構成される。駆動回路３２は各モータ９〜１２，３３に所定の回転数で回転するように駆動パルスを送り出す。

図３は駆動制御装置の制御手順を示すフローチャートである。駆動制御は、まず、中間転写ベルト１３のみを駆動させ（ステップＳ１０１）、中間転写ベルト１３のエンコーダ１４による中間転写ベルト１３のみの速度変動を検出し記録しておく（ステップＳ１０２）。中間転写ベルト１３の速度変動成分は、中間転写ベルト１３の１回転成分と中間転写ベルト１３駆動モータの１回転成分が支配的であることから、一定時間の速度変動を検出・記録することで、中間転写ベルト１３のみの周期的な速度変動を求めることができる。次に、ブラックの感光体ドラム９（以下、Ｋ感光体ドラムと称する）を駆動し（ステップＳ１０３）、中間転写ベルト１３のエンコーダ１４の速度変動を検出・記録する（ステップＳ１０４）。この速度変動値にはＫ感光体ドラム９と中間転写ベルト１３の速度変動成分が含まれていることから、この速度変動値から、先ほどの中間転写ベルト１３のみの速度変動成分を減算することで、Ｋ感光体ドラム９による速度変動成分を算出し（ステップＳ１０５）、Ｋ感光体ドラム９を停止する（ステップＳ１０６）。

次に、イエローの感光体ドラム１０（以下、Ｙ感光体ドラムと称する）を駆動し（ステップＳ１０７）、中間転写ベルト１３のエンコーダ１４の速度変動を検出・記録する（ステップＳ１０８）。この速度変動値にはＹ感光体ドラム１０と中間転写ベルト１３の速度変動成分が含まれていることから、この速度変動値から、先ほどの中間転写ベルト１３のみの速度変動成分を減算することで、Ｙ感光体ドラム１０による速度変動成分が算出し（ステップＳ１０９）、Ｙ感光体ドラム１０を停止する（ステップＳ１１０）。

以下同様にして、マゼンタの感光体ドラム（以下、Ｍ感光体ドラムと称する）１１を駆動し（ステップＳ１１１）、中間転写ベルト１３のエンコーダ１４の速度変動を検出・記録し（ステップＳ１１２）、Ｍ感光体ドラム１１による速度変動成分を算出し（ステップＳ１１３）、Ｍ感光体ドラム９を停止する（ステップＳ１１４）。最後にシアンの感光体ドラム（以下、Ｃ感光体ドラムと称する）１２を駆動し（ステップＳ１１５）、中間転写ベルト１３のエンコーダ１４の速度変動を検出・記録し（ステップＳ１１６）、Ｃ感光体ドラム１２による速度変動成分を算出し（ステップＳ１１７）、Ｃ感光体ドラム９を停止する（ステップＳ１１８）。

このようにして、４つの感光体ドラム１〜４の速度変動成分を算出する。これら４つの感光体ドラム１〜４は、一般的に材質・大きさ等が同じものであり、またこれら感光体ドラム１〜４の駆動用のモータ９〜１２も同一のものである。また、４つの感光体ドラム１〜４は等しい速度で駆動させることが一般的であることから、各感光体ドラム１〜４の速度変動成分は周波数と振幅が等しく、位相のみ異なる信号となる。したがって、各感光体ドラム１〜４の相対的な位相を制御する（例えば、各感光体ドラムの位相を１８０°ずれに設定する）ことによって、中間転写ベルト１３に与える負荷変動を除去することができる。このようにして、各感光体ドラム１〜４の停止位置・速度変動データから次回の始動タイミングを決定する（ステップＳ１１９）。

位相を制御する方法としては、感光体ドラム１〜４の起動・停止時の速度、もしくは起動時間・停止時間を制御することで画像転写時の各感光体ドラム１〜４の起動タイミングを制御する方法や、エンコーダ１５〜１８からのパルスにホームポジションを設定し、ホームポジションからのパルス数をカウントして停止位置を把握し、起動タイミングを制御する方法、また、各感光体ドラム１〜４の停止位置が常に負荷変動が除去できるポジションになるようにスルーダウン制御を行う方法などが挙げられる。これにより図６に示す従来の中間転写体の制御ブロックから、回転速度検出パターン５５によって得られる感光体ドラムの負荷変動成分をフィードバック値として算出するフィードバック値算出部５６をフィードバックさせる制御ループを削除することができ、制御装置を単純化することができる。

なお、上述の上述の駆動制御では、各感光体ドラム〜４の停止位置や速度変動のデータを得てから、次回の始動タイミングを設定しているが、制御部３１によって各感光体ドラム個別にエンコーダ１５〜１８で感光体ドラムの速度を検知し、中間転写ベル１３の回転速度変動を相殺して、各感光体ドラムの回転速度を個別に検出し、速度制御を行うようにしてもよい。これにより、中間転写ベルト１３と各感光体ドラム１〜４の速度むらを低減させることができる。

また、制御部３１に中間転写ベルト１３の速度変動の補正値を一旦記憶するメモリ（図示しない）を設けることにより、さらに簡単に中間転写ベルト１３の速度変動を補正できる。

図４は中間転写ベルトの速度変動補正値を算出するための手順を示すフローチャートである。まず、中間転写ベルト１３のみを駆動させ（ステップＳ２０１）、エンコーダ１４により中間転写ベルト１３のみの速度変動を検出し、記録しておく（ステップＳ２０２）。次に、全ての感光体ドラム１〜４と中間転写ベルト１３を駆動させ（ステップＳ２０３）、中間転写ベルト１３と４つの感光体ドラムの速度変動を検出・記録し（ステップＳ２０４）、その検出結果の値から中間転写ベルト１３のみの速度変動を減算し、４つの感光体ドラム１〜４による速度変動成分のみを抽出し（ステップＳ２０５）、各感光体ドラム１〜４を停止する（ステップＳ２０６）。各感光体ドラム１〜４の速度変動成分は、周波数と振幅がほぼ等しい成分であることから、４つの感光体ドラム１〜４による速度変動成分も各感光体ドラム１〜４の速度変動の周波数と等しい周波数を持つ、周期的な値が算出される（ステップＳ２０７）。この値を中間転写ベルト１３の目標速度から補正値として減算することで、中間転写ベルト１３の速度変動を除去することができる。このようにして得られた中間転写ベルトの速度変動補正値を制御部３１に設けたメモリに記憶しおく。

図４のような制御を行うことで、中間転写ベルト１３の制御ブロックは図５に示すようになる。すなわち、図２の制御回路３２に相当する制御部４１により回転が制御される中間転写体の回転駆動用モータ２４は、回転速度検出エンコーダ１４によって得られる中間転写体速度をフィードバック値として算出するフィードバック値算出部４２を通して制御部４１にフィードバックさせる制御ループのみとなり、制御回路３１のメモリに記憶された補正値データはこの制御ループの前段から制御部４１に加えられる。

上述した画像形成装置は間接転写方式のものであるが、各感光体ドラムの画像を搬送ベルトによって搬送されてくる転写材である記録媒体に順に転写する直接転写方式における搬送ベルトにも適用可能である。また、各感光体ドラム１〜４の駆動軸５〜９に直接モータ９〜１２が取り付けられているが、中間ギアなどの伝達機構を介してよい。さらにエンコーダ１４〜１８も中間ギアなどの伝達機構を介してもよい。

本発明が適用される画像形成装置の一実施の形態を示す概略構成図である。感光体ドラムと中間転写ベルトの駆動制御装置を示すブロック図である。駆動制御装置の制御を説明するためのフローチャートである。中間転写ベルトの速度変動補正値を算出するためのフローチャートである。図４における中間転写ベルトの制御ブロック図である。従来の中間転写体の制御ブロック図である。

符号の説明

１〜４感光体ドラム
９〜１２モータ
１３中間転写ベルト
１４，１５〜１８エンコーダ
２０駆動ローラ
３１制御回路
３２駆動回路
４１制御部
４２フィードバック値算出部

Claims

複数の回転する像担持体と、これらの像担持体上に形成された画像が転写される回転する転写媒体とを備えた画像形成装置において、
前記各像担持体の回転速度を検出する第１の回転速度検出手段と、
前記転写媒体の回転速度を検出する第２の回転速度検出手段と、
前記各像担持体の回転速度のムラによる負荷変動が前記転写媒体に与える回転速度変動を前記第２の回転速度検出手段で検出し、前記各像担持体の回転速度ムラによる負荷変動が前記転写媒体に与える回転速度変動によって相殺されるように前記各像担持体の回転位相を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像転写装置。
前記制御手段は、前記各像担持体に起因する前記転写媒体の回転速度変動が相殺された状態で、前記各像担持体の回転速度を個別に検出し、速度制御を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
複数の回転する像担持体と、これらの像担持体上に形成された画像が転写される回転する転写媒体とを備えた画像形成装置において、
前記各像担持体の回転速度を検出する第１の回転速度検出手段と、
前記転写媒体の回転速度を検出する第２の回転速度検出手段と、
前記各像担持体の回転速度のムラによる負荷変動が前記中間転写材に与える回転速度変動を、前記第２の回転速度検出手段で検出し、その検出値を前記中間転写材の速度変動の補正値として記憶する手段と、
この補正値を用いて中間転写ベルトの速度目標値を変化させる制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
前記像担持体は感光体ドラムからなり、前記転写媒体は前記感光体ドラムの画像が転写される転写ベルトからなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記像担持体は感光体ドラムからなり、前記転写媒体は当該転写媒体上で搬送される記録媒体と、この記録媒体を搬送する搬送ベルトとからなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。