JP2006243577A - カラー画像形成装置 - Google Patents

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和則 中村
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Abstract

【課題】カラー画像形成装置において、色の感光体表面の速度変動に起因して発生するAC成分の位置ずれを低減して印字品質の劣化を防ぐことを目的とする。
【解決手段】複数の画像形成ステーションを備えたカラー画像形成装置において、複数の感光体11〜14の回転駆動を行う駆動モータ41と、それぞれの感光体11〜14に対して駆動モータ41の駆動力の伝達と遮断の切り替えを行う複数の電磁クラッチ51〜54と、駆動モータ41の駆動力の伝達をそれぞれの感光体11〜14の電磁クラッチ51〜54により独立に切り替え、それぞれ感光体11〜14の回転位相を独立に制御して印字タイミングを調整するCPU9とを有する構成とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数のレーザ走査ユニットを備え、複数の感光体を各々走査するカラー画像形成装置に関し、特に、各感光体に形成する画像の副走査方向レジストレーションを制御するカラー画像形成装置に関するものである。
従来より、電子写真方式を採用した画像形成装置においては像担持体としての感光体を帯電器により帯電し、この感光体に画像情報に応じた光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像器によって現像し得た像をシート材等に転写して画像を形成することが行われている。
一方、画像のカラー化にともなって、上記の各画像形成プロセスがなされる画像形成ステーションを複数備えて、シアン像、マゼンタ像、イエロー像、ブラック像の各色像をそれぞれの像担持体に形成し、各像担持体の転写位置にてシート材に各色像を重ねて転写することによりフルカラー画像を形成するタンデム方式のカラー画像形成装置も普及している。かかるタンデム方式のカラー画像形成装置は各色ごとにそれぞれの画像形成部を有するため、高速化に有利である。
しかしながら、タンデム方式のカラー画像形成装置は、異なる画像形成部で形成された各画像の位置合わせ(レジストレーション)を如何に良好に行うかの点で問題点を有している。なぜならば、シート材に転写された4色の画像形成位置のずれは、最終的には色ずれとしてまたは色調の変化として現れてくるからである。
そこで、予め色ずれの基準となるパターン(以下、「レジストレーションパターン」という。)を描画し、複数のセンサによってレジストレーションパターンを検出(色ずれ検出)し、その結果からずれ量を算出し、そのずれ量に応じて、各画像の位置合わせ(色ずれ補正)を行う。
以下、従来のカラー画像形成装置の動作、色ずれ検出動作について説明する。
図10は従来のカラー画像形成装置の構成図、図11は従来の駆動部の制御を行うブロック図、図12は従来の色ずれ検出部の構成図、図13は従来の中間転写材上のレジストレーションパターンと色ずれ検出部の配置図である。
図10において、画像形成装置は4つの画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdが配置され、各画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdは像担持体としての感光体120a、120b、120c、120dをそれぞれに有する。
また、その周りには専用の帯電手段121a,121b,121c,121d、画像情報に応じたレーザ光122a、122b、122c、122dを各々の感光体120a、120b、120c、120dに照射するための走査光学系の露光手段122、現像手段123a、123b、123c、123d、転写手段124内の転写器124a、124b、124c、124d、クリーニング手段125a、125b、125c、125dがそれぞれ配置されている。
ここで、画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdでは、それぞれブラック画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像を形成する。
一方、各画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdを通過する態様で、感光体120a、120b、120c、120dの下方に無端ベルト状の中間転写ベルト126が配置され、矢印A方向へ周回動する。
以上のような構成において、まず第1画像形成ステーションPaの帯電手段121aおよび露光手段122等の公知の電子写真プロセス手段により感光体120a上に画像情報のブラック成分色の潜像を形成した後、この潜像は現像手段123aでブラックトナーを有する現像材によりブラックトナー像として可視像化され転写器124aで中間転写ベルト126にブラックトナー像が転写される。
一方、ブラックトナー像が中間転写ベルト126に転写されている間に画像形成ステーションPbではシアン成分色の潜像が形成され、続いて現像手段123bでシアントナーによるシアントナー像が得られ、先の画像形成ステーションPaで転写が終了した中間転写ベルト126にシアントナー像が画像形成ステーションPbの転写器124bにて転写されブラックトナー像と重ね合わされる。
以下、マゼンタトナー像、イエロートナー像についても同様にして画像形成が行われ、中間転写ベルト126にも4色のトナー像の重ね合わせが終了すると、給紙ローラ127により給紙カセット128から給紙された紙等のシート材129上にシート材転写ローラ130によって4色のトナー像が一括転写搬送され、定着手段131で加熱定着され、シート材129上にフルカラー画像が得られる。
なお、転写が終了したそれぞれの感光体120a、120b、120c、120dはクリーニング手段125a、125b、125c、125dで残留トナーが除去され、引き続き行われる次の像形成に備えられ、印字動作は完了する。
図11に示すように、駆動部では、装置全体の動作を制御するCPU等の制御手段101の制御信号に応じてモータ回転制御手段102が駆動モータ103を起動し、その回転数の制御を行って回転駆動の制御を行う。駆動伝達手段104は、駆動モータ103の回転軸からギヤ等により回転移動手段105に駆動力を伝達し、これにより感光体120a、120b、120c、120dや、中間転写ベルト126や、定着手段131内の加熱ローラ131a等を含む回転移動手段105が回転駆動される。
駆動モータ103として公知のステッピングモータ(図示せず)を使用する場合、モータ回転制御手段102は、回転数に対応した周波数の制御信号を出力して回転数の制御を行う。一方、駆動モータ103としてDCモータ(図示せず)を使用する場合、モータ回転制御手段102は、例えばPLL制御方式で駆動モータの回転数の制御を行う。すなわち、回転するDCモータ103の回転数に比例した周波数を発生するFG信号132を検出し、基準となるクロック周波数(図示せず)に対して、FG信号132の位相および周波数が一致するように制御し、定速回転制御を行う。
以上のような構成で、一連のカラー画像が形成されるが、電源オン時や各々の画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdの交換や、画像形成装置の設置状態や、機内の温度変化等による各画像形成ステーションの位置ずれや、走査光学系の取り付け位置ずれ等により色ずれが発生し、主走査方向の位置ずれや副走査方向の位置ずれ等が形成画像に現れる。
そこで、電源オン時や各々の画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdの交換時や機内の温度変化毎に色ずれ検出・補正動作を行う。
図10に示すように、各画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdの下流側に、色ずれを検出するための色ずれ検出部(以下、「センサユニット」という。)133が配置されている。図12に詳しく示すように、センサユニット133は、イメージセンサ(以下、「CCD」という。)134、ランプ等の光源135、および反射光をCCDに結像するためのセルフォックレンズアレイ136からなり、図13に示すように、センサユニット133はCCD内の画素134a、134bが中間転写ベルト126の搬送方向Aと直角に交わる線上に配置され、露光手段122の走査開始位置付近と走査終了位置付近に2つ配置されている。
以上のような構成において、色ずれ検出動作について説明する。
前述の印字動作と同様に、予め決められた直線や図形等のレジストレーションパターン、例えば中間転写ベルト126の進行方向Aと直角に交わる線上に、露光手段122の走査開始位置を含む直線と走査終了位置を含む直線を予め決められた間隔で各色毎に、レジストレーションパターン137,138,139,140として転写させ、センサユニット133a、133bにて各色の位置ずれ(色ずれ)量を測定する。
例えば、主走査方向(図13のA方向に対して垂直方向)の位置ずれは、図13に示すように、中間転写ベルト126上の各色のレジストレーションパターン137、138、139、140がセンサユニット133a内のCCD134aを通過するときに、各色の主走査方向の書き出し開始位置を検出し、予め決められた設計値との誤差を位置ずれとして検出する。また、副走査方向(図13のA方向)の位置ずれは、図13に示すように、中間転写ベルト126上の各色のレジストレーションパターン137、138、139、140がセンサユニット133a内のCCD134aを通過する時間T1と予め決められた設計値の時間差(ΔT1=T−T1、 T は予め決められた設計値)と搬送速度vより各色の位置ずれ(ΔY1=ΔT1・v)を演算することで、検出する。さらに、他のスキュー誤差(主走査方向の傾斜)や主走査方向倍率誤差(主走査方向の印字領域幅の誤差)においても、それぞれに対応する所定の形状のレジストレーションパターンを形成し、検出・演算を行うことで検出することができる。
このようにして検出した各種の色ずれに対する補正動作について説明する。
主走査方向の位置ずれは、主走査方向の書き出し開始位置を決定する露光手段122の画像データ書き出しタイミングを各色に対して独立に制御することによって、主走査方向の書き出し開始位置を補正する。また、副走査方向位置ずれは、副走査方向の印字領域を示す副走査方向の書き込みタイミング信号を各色に対して独立に制御することによって副走査方向の印字領域を制御し、副走査方向の位置ずれを補正する。さらに、スキュー誤差や主走査方向倍率誤差について、画像処理技術を用いた補正を行う。
なお、このような各色ごとにそれぞれの画像形成部を有するタンデム方式のカラー画像形成装置は、例えば(特許文献1)に記載がある。
特開平7−28294号公報
しかしながら、前述のレジストレーション調整における副走査方向の位置ずれに対する補正は、各色に対して一定の大きさの位置ずれを検出して補正する(以下、「DC成分の補正」という。)方式を採っており、各色に対して周期的に変動する位置ずれに対する補正(以下、「AC成分の補正」という。)を行うことができない。このAC成分の位置ずれは、各色の感光体表面の速度変動や、中間転写ベルト表面の速度変動等に起因して発生する。各色の感光体表面の速度変動は、駆動を行う駆動モータの回転変動や、駆動モータの駆動力を伝達する伝達ギヤ列で発生するピッチむらやギヤの偏心回転による速度変動、あるいは感光体自体の偏心回転による速度変動等に起因して発生し、感光体の周長を変動周期として発生し、各色それぞれのAC成分の変動位相がばらつくことによって発生する。
また、中間転写ベルト表面の速度変動は、駆動を行う駆動モータの回転変動や、駆動モータの駆動力を伝達する伝達ギヤ列で発生するピッチむらやギヤの偏心回転による速度変動、あるいは駆動ローラ等の偏心回転等に起因して発生し、中間転写ベルトの周長を変動周期として発生する。このような感光体や中間転写ベルトの速度変動によるAC成分の位置ずれによって副走査方向の位置ずれが発生し、印字品質の劣化という問題点を有していた。
そこで、本発明は、各色の感光体表面の速度変動に起因して発生するAC成分の位置ずれを低減して印字品質の劣化を防ぐことのできるカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
この課題を解決するために、本発明のカラー画像形成装置は、現像色に対応して設けられて潜像が形成される感光体、および前記感光体に形成された前記潜像をトナー画像として顕画化する現像手段を有する複数の画像形成ステーションと、前記複数の画像形成ステーション内の前記感光体の各々に光を照射して潜像を形成する複数の露光手段と、前記複数の画像形成ステーションで形成されたトナー画像を転写材へ転写・搬送する転写手段とを備え、前記複数の画像形成ステーションに顕画化されたトナー画像を転写材に順次重ね合わせて合成像を形成するカラー画像形成装置であって、前記複数の感光体の回転駆動を行う駆動モータと、前記それぞれの感光体に対して前記駆動モータの駆動力の伝達と遮断の切り替えを行う複数の駆動切替手段と、前記駆動モータの駆動力の伝達を前記それぞれの感光体の前記駆動切替手段により独立に切り替え、前記それぞれ感光体の回転位相を独立に制御して印字タイミングを調整する制御手段とを有する構成としたものである。
本発明の好ましい形態において、前記複数の各画像形成ステーションで形成され、前記転写手段に順次転写・搬送される各色のレジストレーションパターンを検出して前記複数の感光体それぞれの回転位相を検出する感光体位相検出手段を有し、前記制御手段は、前記感光体位相検出手段により検出された検出値により、基準となる所定の感光体に対する他の複数の感光体の所定の位相差を設定する。
本発明のさらに好ましい形態において、前記制御手段は、まず基準となる所定の前記感光体を前記駆動切替手段により回転し、前記基準となる所定の感光体に対して他のそれぞれの前記感光体が所定の位相差で回転するように設定された所定の時間後に、前記複数の駆動切替手段により前記それぞれの感光体を独立に回転起動して、前記感光体の回転位相の制御を行う。
本発明のさらに好ましい形態において、前記制御手段は、前記感光体の回転位相の補正を、装置の電源投入後に行う。
本発明のさらに好ましい形態において、前記制御手段は、前記感光体の回転位相の補正を、前記複数の画像形成ステーションの何れかの交換あるいは調整後に行う。
本発明のさらに好ましい形態において、前記制御手段は、前記感光体の回転位相の補正を、印字動作中に詰まった印字用紙を取り除くジャム処理後に行う。
本発明のさらに好ましい形態において、前記制御手段は、前記感光体の回転位相の補正を、印字動作開始前に行う。
本発明のさらに好ましい形態において、前記制御手段は、モノクロ印字を行う印字モードの場合、ブラックの感光体の前記駆動切替手段により駆動力の伝達を行い、他の複数の感光体は前記駆動切替手段により駆動力を遮断して、ブラックの感光体のみを回転させるように制御する。
本発明によれば、駆動モータの駆動力の伝達を、それぞれの感光体の駆動切替手段により独立に切り替えて、それぞれ感光体の回転位相を独立に制御しているので、複数の感光体の回転位相を精度良く制御して、各色の感光体表面の速度変動に起因して発生するAC成分の位置ずれが低減され、印字品質を向上することができるという有効な効果が得られる。
また、本発明によれば、感光体位相検出手段により検出した検出値により、基準となる所定の感光体に対する他の複数の感光体の所定の位相差を設定しているので、レジストレーションの検出値に基づいて複数の感光体の回転位相を精度良く制御することができるという有効な効果が得られる。
さらに、本発明によれば、基準となる所定の感光体を駆動切替手段により回転し、当該感光体に対して他のそれぞれの感光体が所定の位相差で回転するように設定された所定の時間後に、複数の駆動切替手段によりそれぞれの感光体を独立に回転起動して感光体の回転位相の制御を行っているので、容易に感光体の回転位相を制御することができるという有効な効果が得られる。
さらに、本発明によれば、感光体の回転位相の補正を、装置の電源投入後に行っているので、電源投入前に複数の感光体の何れかの回転位相がずれても、その補正を行い所定の回転位相で回転するように制御することができるという有効な効果が得られる。
さらに、本発明によれば、感光体の回転位相の補正を、複数の画像形成ステーションの何れかの交換あるいは調整後に行っているので、複数の感光体の何れかの回転位相がずれても、その補正を行い所定の回転位相で回転するように制御することができるという有効な効果が得られる。
さらに、本発明によれば、感光体の回転位相の補正をジャム処理後に行っているので、ジャム処理によって複数の感光体の何れかの回転位相がずれても、その補正を行い所定の回転位相で回転するように制御することができるという有効な効果が得られる。
さらに、本発明によれば、感光体の回転位相の補正を、印字動作開始前に行っているので、待機中に複数の感光体の何れかの回転位相がずれても、その補正を行い所定の回転位相で回転するように制御することができるという有効な効果が得られる。
さらに、本発明によれば、モノクロ印字を行う印字モードの場合、ブラックの感光体の駆動切替手段により駆動力の伝達を行い、ブラックの感光体のみを回転させるように制御を行っているので、駆動モータの消費電力を低減して装置の省電力化を行うとともに、前記駆動モータの共用化による装置の小型化を図ることができるという有効な効果が得られる。
本発明の請求項1に記載の発明は、現像色に対応して設けられて潜像が形成される感光体、および感光体に形成された潜像をトナー画像として顕画化する現像手段を有する複数の画像形成ステーションと、複数の画像形成ステーション内の感光体の各々に光を照射して潜像を形成する複数の露光手段と、複数の画像形成ステーションで形成されたトナー画像を転写材へ転写・搬送する転写手段とを備え、複数の画像形成ステーションに顕画化されたトナー画像を転写材に順次重ね合わせて合成像を形成するカラー画像形成装置であって、複数の感光体の回転駆動を行う駆動モータと、それぞれの感光体に対して駆動モータの駆動力の伝達と遮断の切り替えを行う複数の駆動切替手段と、駆動モータの駆動力の伝達をそれぞれの感光体の駆動切替手段により独立に切り替え、それぞれ感光体の回転位相を独立に制御して印字タイミングを調整する制御手段とを有するカラー画像形成装置であり、複数の感光体の回転位相を精度良く制御して、各色の感光体表面の速度変動に起因して発生するAC成分の位置ずれが低減され、印字品質を向上することができるという作用を有する。
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1記載の発明において、複数の各画像形成ステーションで形成され、転写手段に順次転写・搬送される各色のレジストレーションパターンを検出して複数の感光体それぞれの回転位相を検出する感光体位相検出手段を有し、制御手段は、感光体位相検出手段により検出された検出値により、基準となる所定の感光体に対する他の複数の感光体の所定の位相差を設定するカラー画像形成装置であり、レジストレーションの検出値に基づいて複数の感光体の回転位相を精度良く制御することができるという作用を有する。
本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、制御手段は、まず基準となる所定の感光体を駆動切替手段により回転し、基準となる所定の感光体に対して他のそれぞれの感光体が所定の位相差で回転するように設定された所定の時間後に、複数の駆動切替手段によりそれぞれの感光体を独立に回転起動して、感光体の回転位相の制御を行うカラー画像形成装置であり、容易に感光体の回転位相を制御することができるという作用を有する。
本発明の請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載の発明において、制御手段は、感光体の回転位相の補正を、装置の電源投入後に行うカラー画像形成装置であり、電源投入前に複数の感光体の何れかの回転位相がずれても、その補正を行い所定の回転位相で回転するように制御することができるという作用を有する。
本発明の請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の何れか一項に記載の発明において、制御手段は、感光体の回転位相の補正を、複数の画像形成ステーションの何れかの交換あるいは調整後に行うカラー画像形成装置であり、複数の感光体の何れかの回転位相がずれても、その補正を行い所定の回転位相で回転するように制御することができるという作用を有する。
本発明の請求項6に記載の発明は、請求項1〜5の何れか一項に記載の発明において、制御手段は、感光体の回転位相の補正を、印字動作中に詰まった印字用紙を取り除くジャム処理後に行うカラー画像形成装置であり、ジャム処理によって複数の感光体の何れかの回転位相がずれても、その補正を行い所定の回転位相で回転するように制御することができるという作用を有する。
本発明の請求項7に記載の発明は、請求項1〜6の何れか一項に記載の発明において、制御手段は、感光体の回転位相の補正を、印字動作開始前に行うカラー画像形成装置であり、待機中に複数の感光体の何れかの回転位相がずれても、その補正を行い所定の回転位相で回転するように制御することができるという作用を有する。
本発明の請求項8に記載の発明は、請求項1記載の発明において、制御手段は、モノクロ印字を行う印字モードの場合、ブラックの感光体の駆動切替手段により駆動力の伝達を行い、他の複数の感光体は駆動切替手段により駆動力を遮断して、ブラックの感光体のみを回転させるように制御するカラー画像形成装置であり、駆動モータの消費電力を低減して装置の省電力化を行うとともに、前記駆動モータの共用化による装置の小型化を図ることができるという作用を有する。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。さらに、図示した以外の構成および動作は従来の画像形成装置と同様であるので、説明を省略する。
(実施の形態1)
図1は本発明における感光体の駆動回路の構成を示すブロック図、図2は本発明のCPUによるKのホーム信号に対するYMC各色のホーム信号の位相ずれ時間の設定値の演算方法とその処理を示すフローチャート、図3は本発明のホーム信号の立ち下がりタイミングから副走査位置ずれのAC成分のピーク位置との位相ずれ時間の検出のタイミングチャート、図4は本発明の各色の副走査方向の位置ずれのAC成分の位相を合わせたときのKのホーム信号に対するCMY各色のホーム信号の位相ずれ時間TmemC、TmemM、TmemYの検出のタイミングチャート、図5は本発明のCPUによる副走査方向の位置ずれのAC成分の補正動作の全体処理を示すフローチャート、図6は本発明の各色の感光体の電磁クラッチのONタイミング制御による副走査AC成分補正処理を示すフローチャート、図7は本発明のイニシャル処理を行っていない場合の、電磁クラッチのON・OFFタイミング制御のタイミングチャート、図8は本発明のイニシャル処理を行っている場合の、電磁クラッチのON・OFFタイミング制御のタイミングチャートである。
図1において、感光体11〜14は、それぞれブラックK、シアンC、マゼンタM、イエローYの各画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pd内に備わる感光体120a、120b、120c、120d(図10)と同一である。
また、感光体位相検出手段21〜24は、それぞれの感光体11〜14の表面にホーム位置検出用に配置した1つの磁気パターン(図示せず)とそれと検出するためのホール素子(図示せず)とから構成され、ホール素子の出力を感光体一回転周期内のホーム信号として出力し、感光体11〜14それぞれの回転位相を検出する。符号31〜34は感光体位相検出手段21〜24から出力される感光体のホーム信号K、ホーム信号C、ホーム信号M、ホーム信号Yであり、これがCPU(制御手段)9に入力されることにより、CPU9は感光体11〜14の回転位相を検出する。さらに、各感光体11〜14を回転駆動する駆動モータ41が設けられている。この駆動モータ41には公知のDCモータが使用され、内部に回転速度を検出するホール素子が備えられ(図示せず)、そのホール素子からの周波数信号FG42がPLL(フェーズ・ロック・ループ)制御回路43に入力されている。
このPLL制御回路43には、CPU9から回転制御の基準となる基準クロック44と駆動モータ41の回転のON/OFF制御を行うためのON/OFF制御信号45とが入力されている。PLL制御回路43は、入力される基準クロックCK44と周波数信号FG42に対して位相および周波数が一致するように駆動モータ41の回転速度を制御し、駆動モータ41は基準クロック周波数に対応する一定速度で回転する。
不揮発性メモリ7は、色ずれ検出部8から検出した各色の周期的な変動成分であるAC成分の検出結果と、感光体位相検出手段21〜24から検出した感光体11〜14それぞれの回転位相の検出結果に基づいて、CPU9によりKのホーム信号に対するYMC各色のホーム信号の位相ずれ時間の設定値を演算し、その演算結果を記憶する。この不揮発性メモリ7は、好ましくはEEPROM(電気的書込み・消去可能なROM)、あるいはフラッシュメモリ等が使用できるが、電源をOFFしてもデータが消失しないメモリであればいずれのメモリを使用してもよく、また、バックアップ電池等により、電源をOFFしてもデータが消失しない機構を設けてあれば、SRAM等のメモリを使用しても良い。
電磁クラッチ(駆動切替手段)51〜54は、それぞれの感光体11〜14の回転駆動の伝達と遮断を行うためのものである。この電磁クラッチ51〜54それぞれの電磁クラッチ駆動回路61〜64は、CPU9からのON/OFF制御信号71〜74に基づいて、電磁クラッチ51〜54に通電する電流のON/OFF制御を行う公知のトランジスタ(図示せず)により構成され、駆動モータ41からの回転駆動力の伝達と遮断の切り替えを、それぞれの感光体11〜14について独立に制御するものである。
CPU9は、感光体位相検出手段21〜24により感光体11〜14それぞれの回転位相を検出し、駆動モータ41の回転と、電磁クラッチ駆動回路61〜64を介して電磁クラッチ51〜54のON/OFF制御を行うための制御信号71〜74のタイミング制御を行うことにより、該不揮発性メモリ7に記憶されている所定の位相ずれ時間で各色感光体11〜14が回転するように制御する。
以上のように構成された本発明における感光体11〜14の回転駆動制御において、その動作を図2〜図9のタイミングチャートとフローチャートを用いて説明する。
まず、図2のフローチャートを用いて、CPU9によるKのホーム信号に対するYMC各色のホーム信号の位相ずれ時間の設定値の演算方法とその処理について説明する。
副走査方向の位置ずれのAC成分を検出するために、まずKの感光体11によりレジストレーションパターンを中間転写ベルト126表面に形成する(ステップS1)。このレジストレーションパターンは、前述した従来技術の図13に示すように、中間転写ベルト126の進行方向Aと直角に交わる線上に、露光手段122の走査開始位置を含む直線と走査終了位置を含む直線を予め決められた間隔で、トナー像を順次に転写して形成する。
次に、色ずれ検出部8によりレジストレーションパターンを検出し、副走査方向の位置ずれのAC成分の検出を行う(ステップS2)。すなわち、図13に示すように、レジストレーションパターンがセンサユニット133a内のCCD134aを通過する時間T1と予め決められた設計値の時間差(ΔT1=T−T1、Tは予め決められた設計値)と搬送速度vより各色の位置ずれ(ΔY1=ΔT1・v)を演算することで検出する。この演算を個々のレジストレーションパターン毎に順次に行い、副走査方向の位置ずれを検出する。検出した副走査方向の位置ずれは、Kの感光体11表面の速度変動や、中間転写ベルト126表面の速度変動等に起因して発生するAC成分を含んでおり、感光体Kの速度変動に起因するAC成分のみを抽出するために、検出データにバンド・パス・フィルタ等のフィルタ処理を施す。このようにして、図3に示すように、感光体Kの速度変動成分をKのAC成分に示すように検出することができ、このAC成分はKの感光体11の偏心等による速度変動を示すために1回転周期Topcで変動する。
次に、Kの感光体位相検出手段21からのKのホーム信号31からKの感光体11の回転位相を検出し、前述の色ずれ検出部8により検出した副走査方向の位置ずれのAC成分のピーク位置との位相ずれ時間を検出する(ステップS3)。具体的には、図3に示すように、Kのホーム信号31は、Kの感光体11の1回転周期Topcに1度Loレベルとなり、またKの副走査方向の位置ずれのAC成分も1回転周期Topcで変動し、Kのホーム信号31の立ち下がりタイミングからKの副走査位置ずれのAC成分のピーク位置との位相ずれ時間TacKを検出する。
次に、全色について上記ステップS1〜ステップS3までの処理を終了しているかどうかを判断し(ステップS4)、ここではまだ、CMYについてホーム信号の立ち下がりタイミングから副走査位置ずれのAC成分のピーク位置との位相ずれ時間の検出処理を行っていないので、順次にCMYについての検出処理を行い、同様にしてCについてTacC,MについてTacM、YについてTacYをそれぞれ検出する。
次に、各色の副走査方向の位置ずれのAC成分の位相を合わせたときの、Kのホーム信号に対するCMY各色のホーム信号の位相ずれ時間TmemC、TmemM、TmemYを演算し、不揮発性メモリ7に記憶する(ステップS5)。具体的には、図4に示すように、演算は、
TmemCについて、
TacK<TacCのとき、TmemC=Topc−(TacC−TacK)
TacK>TacCのとき、TmemC=TacK−TacC
により算出し、図4の場合はTacK<TacCの演算式を用いて算出する。
同様にTmemMについて、
TacK<TacMのとき、TmemM=Topc−(TacM−TacK)
TacK>TacMのとき、TmemM=TacK−TacM
により算出し、図4の場合はTacK<TacMの演算式を用いて算出する。
同様にTmemYについて、
TacK<TacYのとき、TmemY=Topc−(TacY−TacK)
TacK>TacYのとき、TmemY=TacK−TacY
により算出し、図4の場合はTacK>TacYの演算式を用いて算出する。
以上のようにして求めたTmemC、TmemM、TmemYの各位相ずれ時間の設定値を不揮発性メモリ7に記憶し、副走査AC成分補正動作を行うときに読み出す。
次に、図5のフローチャートを用いて、CPU9による副走査方向の位置ずれのAC成分の補正動作の全体処理について説明する。
副走査AC成分補正を行うために、まずCPU9によるKのホーム信号に対するYMC各色のホーム信号の位相ずれ時間の設定値TmemC、TmemM、TmemYの設定処理が終了しているかどうかを判断し(ステップS11)、設定処理を行っていないならば、前述のステップS1〜ステップS5までの処理を行う(ステップS13)。すでに設定値TmemC、TmemM、TmemYの設定処理を行った後であれば、不揮発性メモリ7から設定値TmemC、TmemM、TmemYを読み込み(ステップS12)、読み込んだ設定値に基づいて各色感光体11〜14の位相を補正して、副走査AC成分補正動作を行う(ステップS14)。このように、一度、Kのホーム信号に対するYMC各色のホーム信号の位相ずれ時間の設定値TmemC、TmemM、TmemYの設定処理(ステップS1〜ステップS5の処理)を行えば、次回からは不揮発性メモリ7から補正データを読み込むだけで、副走査AC成分の補正処理ステップS14を行えばよく、処理の短縮化が図れる。
次に、図6のフローチャートを用いて、各色の感光体11〜14の電磁クラッチ51〜54の起動タイミング制御による副走査AC成分補正処理について説明する。
まず、電源投入後の各画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pd内の感光体11〜14のクリーニングや、定着手段131内の加熱ローラ131aの温度制御や、各種の色ずれの検出・補正動作等を含むイニシャル処理が終了しているかどうかを判断し(ステップS21)、イニシャル処理を行っていないならば、駆動モータ41を回転起動し(ステップS27)、Kの電磁クラッチ51をON状態にしてK感光体11を回転駆動した後、各CMY電磁クラッチ52〜54を順次に所定の時間間隔(デフォルト値)をおいてON状態にしてCMY感光体12、13、14を回転駆動する(ステップS28)。
具体的には、図7に示すように、Kの電磁クラッチ51のON/OFF制御信号71をLoにしてON状態とし、所定の時間間隔TdelayC(デフォルト値)後に、Cの電磁クラッチ52のON/OFF制御信号72をLoにし、同様にして、TdelayM(デフォルト値)、TdelayY(デフォルト値)後にそれぞれ電磁クラッチ53、54をそれぞれON状態にする。Kの電磁クラッチ51に対してCMY各電磁クラッチ52〜54を所定時間ずらしてON状態にするのは、同時ONによる駆動モータ41への急峻な負荷トルク印加を回避して、駆動モータ41の安定な回転制御を保持するとともに、モータ電流の急峻な増大を防ぎ、電源(図示せず)の負担を低減して電源容量の増大化を防ぐためである。電磁クラッチ51〜54のON制御が、感光体11〜14の周期Topc以上の時間間隔をあけて順次に発生するように、TdelayC(デフォルト値)、TdelayM(デフォルト値)、TdelayY(デフォルト値)を設定することで、各電磁クラッチ51〜54のON状態が同時に発生しないようにすることができる。
電磁クラッチ51〜54をON状態にした後、KCMY各色のホーム信号31〜34から感光体11〜14の回転位相を検出し、Kを基準としたときのCMY各色のホーム信号32〜34の位相遅れ時間TiniC、TiniM、TiniYを検出する(ステップS29)。通常、このステップS29において各種色ずれの検出処理を行い、前述のKのホーム信号に対するYMC各色のホーム信号の位相ずれ時間の設定値の演算とその処理(ステップS1〜ステップS5)も行う。
次に、電磁クラッチ51〜54を停止する場合、まずKの電磁クラッチ51のON/OFF制御信号71をHiにしてOFF状態としてK感光体11の回転を停止し、次に前述の起動時と同様に、所定の時間間隔TdelayC(デフォルト値)後に、Cの電磁クラッチ52のON/OFF制御信号72をHiにしてOFF状態としてC感光体12の回転を停止し、同様にして、TdelayM(デフォルト値)、TdelayY(デフォルト値)後にそれぞれの電磁クラッチ53、54のON/OFF制御信号73、74をHiにしてM感光体13、Y感光体14の回転を停止する(ステップS30)。Kの電磁クラッチ51に対してCMY各電磁クラッチ52〜54を所定時間ずらして停止するのは、停止後の感光体11〜14の位相関係を起動前と同じ状態に保持するためである。
次に、ステップS29で検出したTiniC、TiniM、TiniY、および不揮発性メモリ7に記憶されているTmemC、TmemM、TmemYの各位相ずれ時間の設定値を用いて、感光体11〜14が不揮発性メモリ7に記憶されている所定の位相ずれ時間の設定値TmemC、TmemM、TmemYで回転するように、Kの電磁クラッチ51をON後に起動する各色の電磁クラッチ52〜54の所定の時間間隔TdelayC(設定値)、TdelayM(設定値)、TdelayY(設定値)を演算して再設定する(ステップS31)。
すなわち、
TdelayC(設定値)=TdelayC(デフォルト値)−TiniC+TmemC
TdelayM(設定値)=TdelayM(デフォルト値)−TiniM+TmemM
TdelayY(設定値)=TdelayY(デフォルト値)−TiniY+TmemY
として演算を行い、次回の電磁クラッチ51〜54のON制御は、Kの電磁クラッチ51をON後に、各CMY電磁クラッチ52〜54を順次に所定の時間間隔TdelayC(設定値)、TdelayM(設定値)、TdelayY(設定値)をおいてONする。
ステップS21おいて、イニシャル処理を行っているならば、駆動モータ41を回転起動し(ステップS22)、電磁クラッチ51〜54をONするときのタイミングとして、Kの電磁クラッチ51をON後、各CMYの電磁クラッチ52〜54を順次に所定の時間間隔TdelayC(設定値)、TdelayM(設定値)、TdelayY(設定値)をおいてONし、各色の感光体11〜14を順次に回転起動する(ステップS23)。具体的には、図8に示すように、Kの電磁クラッチ51のON/OFF制御信号71をLoにしてONし、次に所定の時間間隔TdelayC(設定値)後に、Cの電磁クラッチのON/OFF制御信号72をLoにしてON状態にし、同様にして、TdelayM(設定値)、TdelayY(設定値)後にそれぞれ電磁クラッチ53、54をそれぞれONする。
感光体11〜14は、Kの感光体11に対して所定の位相ずれ時間の設定値TmemC、TmemM、TmemYで回転するが、負荷変動による電磁クラッチ51〜54のON後の回転起動時間や、OFF後の停止時間の変動によって僅かに変動する。このため、電磁クラッチ51〜54のON後、KCMY各色のホーム信号31〜34から感光体11〜14の回転位相を検出し、Kを基準としたときのCMY各色のホーム信号32〜34の位相遅れ時間TsetC、TsetM、TsetYを検出し(ステップS24)、次回の起動タイミングを再計算する。TsetC、TsetM、TsetYについて、
TsetC≒TmemC
TsetM≒TmemM
TsetY≒TmemY
の関係が成立する。通常、この状態ステップS24において従来例で説明した印字動作を行う。
次に、電磁クラッチ51〜54を停止する場合、まずKの電磁クラッチ51のON/OFF制御信号71をHiにしてOFFし、前述の起動時と同様に、所定の時間間隔TdelayC(設定値)後にCの電磁クラッチ52のON/OFF制御信号72をHiにしてOFFし、同様にして、TdelayM(設定値)、TdelayY(設定値)後にそれぞれ電磁クラッチ53、54をそれぞれOFFする(ステップS25)。Kの電磁クラッチ51に対してCMY各電磁クラッチ52〜54を所定時間ずらして停止するのは、停止後の感光体11〜14の位相関係を起動前と同じ状態に保持するためである。
次に、ステップS23において検出したTsetC、TsetM、TsetY、および不揮発性メモリ7に記憶しているTmemC、TmemM、TmemYの各位相ずれ時間の設定値を用いて、Kの電磁クラッチ51をON後に起動する各色の電磁クラッチ52〜54の所定の時間間隔TdelayC(設定値)、TdelayM(設定値)、TdelayY(設定値)を再計算して次回の起動タイミングを再設定する(ステップS26)。
CについてのTdelayC(設定値)の再設定について具体的には、図9に示すように、
TdelayC(設定値)=TdelayC(設定値)+TmemC−TsetC
として起動タイミングを再設定する。
ただし、再設定した値がTopcを超える場合や負の値になる場合には、次の補正を行う。すなわち、TdelayC(設定値)+TmemC−TsetC>Topcのとき、
TdelayC(設定値)=TdelayC(設定値)+TmemC−TsetC−Topc、
TdelayC(設定値)+TmemC−TsetC<0のとき、
TdelayC(設定値)=TdelayC(設定値)+TmemC−TsetC+Topc、
として再設定する。同様に、MについてのTdelayM(設定値)とYについてのTdelayY(設定値)についても演算して求め、再設定を行う。
次回の電磁クラッチ51〜54の起動は、Kの電磁クラッチ51をON後に、各CMY電磁クラッチ52〜54を順次に所定の時間間隔TdelayC(設定値)、TdelayM(設定値)、TdelayY(設定値)をおいてONし、ステップS22〜ステップS26までの処理を繰り返して行うことにより、電磁クラッチ51〜54までのONタイミング制御を行い、副走査AC成分の補正を行うことができる。
以上のように説明したKのホーム信号に対するYMC各色のホーム信号の位相ずれ時間の設定処理や副走査AC成分補正処理を、装置の電源投入後や、複数の画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdの何れかの交換あるいは調整後や、印字動作中に印字用紙が装置内を正常に搬送されずに紙詰まりを起こして詰まった印字用紙を取り除くジャム処理後や、印字動作開始前等に行うことにより、さまざまな要因で感光体11〜14のAC成分の速度変動による回転位相がばらついても、その補正制御を行うことができる。
上記説明は4色の感光体11〜14を回転することによるカラー印字の場合についてのものであるが、モノクロ印字を行う場合は、K感光体11の回転駆動のみを行うため、副走査AC成分の補正は行わない。すなわち、駆動モータ41を回転起動し、所定のタイミングで電磁クラッチ51をONしてK感光体11のみを回転起動後、従来例で説明した公知の電子写真プロセスにより、ブラックトナー像による画像形成を行い、モノクロの印字動作を行う。
本発明にかかるカラー画像形成装置は、装置内の各種印字タイミングの制御を行う制御手段と、複数の感光体の回転駆動を行う駆動モータと、それぞれの感光体に対して駆動モータの駆動力の伝達と遮断の切り替えを行う複数の駆動切替手段によって、複数の感光体の回転位相を精度良く制御し、印字品質を向上することができるという効果や、駆動モータの共用化による装置の小型化を図るという効果が必要な種々の形態の画像形成装置に適用できるものである。
本発明における感光体の駆動回路の構成を示すブロック図 本発明のCPUによるKのホーム信号に対するYMC各色のホーム信号の位相ずれ時間の設定値の演算方法とその処理を示すフローチャート 本発明のホーム信号の立ち下がりタイミングから副走査位置ずれのAC成分のピーク位置との位相ずれ時間の検出のタイミングチャート 本発明の各色の副走査方向の位置ずれのAC成分の位相を合わせたときの、Kのホーム信号に対するCMY各色のホーム信号の位相ずれ時間TmemC、TmemM、TmemYの検出のタイミングチャート 本発明のCPUによる副走査方向の位置ずれのAC成分の補正動作の全体処理を示すフローチャート 本発明の各色の感光体の電磁クラッチのONタイミング制御による副走査AC成分補正処理を示すフローチャート 本発明のイニシャル処理を行っていない場合の、電磁クラッチのON・OFFタイミング制御のタイミングチャート 本発明のイニシャル処理を行っている場合の、電磁クラッチのON・OFFタイミング制御のタイミングチャート 本発明のKの電磁クラッチをON後に起動するCの電磁クラッチの所定の時間間隔TdelayC(設定値)の再計算処理を示すタイミングチャート 従来のカラー画像形成装置の構成図 従来の駆動部の制御を行うブロック図 従来の色ずれ検出部の構成図 従来の中間転写材上のレジストレーションパターンと色ずれ検出部の配置図
符号の説明
9 CPU(制御手段)
11〜14 感光体
21〜24 感光体位相検出手段
41 駆動モータ
51〜54 電磁クラッチ(駆動切替手段)
120a、120b、120c、120d 感光体
122 露光手段
124 転写手段
Pa、Pb、Pc、Pd 画像形成ステーション

Claims (8)

  1. 現像色に対応して設けられて潜像が形成される感光体、および前記感光体に形成された前記潜像をトナー画像として顕画化する現像手段を有する複数の画像形成ステーションと、前記複数の画像形成ステーション内の前記感光体の各々に光を照射して潜像を形成する複数の露光手段と、前記複数の画像形成ステーションで形成されたトナー画像を転写材へ転写・搬送する転写手段とを備え、前記複数の画像形成ステーションに顕画化されたトナー画像を転写材に順次重ね合わせて合成像を形成するカラー画像形成装置であって、
    前記複数の感光体の回転駆動を行う駆動モータと、
    前記それぞれの感光体に対して前記駆動モータの駆動力の伝達と遮断の切り替えを行う複数の駆動切替手段と、
    前記駆動モータの駆動力の伝達を前記それぞれの感光体の前記駆動切替手段により独立に切り替え、前記それぞれ感光体の回転位相を独立に制御して印字タイミングを調整する制御手段と、
    を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
  2. 前記複数の各画像形成ステーションで形成され、前記転写手段に順次転写・搬送される各色のレジストレーションパターンを検出して前記複数の感光体それぞれの回転位相を検出する感光体位相検出手段を有し、
    前記制御手段は、前記感光体位相検出手段により検出された検出値により、基準となる所定の感光体に対する他の複数の感光体の所定の位相差を設定する、
    ことを特徴とする請求項1記載のカラー画像形成装置。
  3. 前記制御手段は、
    まず基準となる所定の前記感光体を前記駆動切替手段により回転し、前記基準となる所定の感光体に対して他のそれぞれの前記感光体が所定の位相差で回転するように設定された所定の時間後に、前記複数の駆動切替手段により前記それぞれの感光体を独立に回転起動して、前記感光体の回転位相の制御を行う、
    ことを特徴とする請求項1または2記載のカラー画像形成装置。
  4. 前記制御手段は、
    前記感光体の回転位相の補正を、装置の電源投入後に行うことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のカラー画像形成装置。
  5. 前記制御手段は、
    前記感光体の回転位相の補正を、前記複数の画像形成ステーションの何れかの交換あるいは調整後に行うことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のカラー画像形成装置。
  6. 前記制御手段は、
    前記感光体の回転位相の補正を、印字動作中に詰まった印字用紙を取り除くジャム処理後に行うことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のカラー画像形成装置。
  7. 前記制御手段は、
    前記感光体の回転位相の補正を、印字動作開始前に行うことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載のカラー画像形成装置。
  8. 前記制御手段は、
    モノクロ印字を行う印字モードの場合、ブラックの感光体の前記駆動切替手段により駆動力の伝達を行い、他の複数の感光体は前記駆動切替手段により駆動力を遮断して、ブラックの感光体のみを回転させるように制御することを特徴とする請求項1記載のカラー画像形成装置。
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