JP2007025181A - 画像形成装置および該装置における位相調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の像担持体を接続し、複数の駆動モータを所定の通常速度で駆動することによって複数の像担持体を回転させながら、複数の像担持体の各々に形成されるトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置において、像担持体間での位相関係を簡単に、しかも正確に調整する。
【解決手段】 駆動モータを通常速度Ｖdefで駆動する前に、その通常速度Ｖdefよりも速い位相検出速度Ｖiで駆動しながら、回転位相検出センサ５６から出力される検出信号に基づき感光体ドラム間での位相差を出力時間差Δｔsで求める。そして、出力時間差Δｔsに応じた制御時間Δｔmだけずらして制御側駆動モータを位相検出速度Ｖiから通常速度Ｖdefに変更する。これによって、感光体ドラム間での位相差が設定位相差に調整される。
【選択図】 図６

Description

この発明は、複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の像担持体を接続し、複数の駆動モータを所定の通常速度で駆動することによって複数の像担持体を回転させながら、複数の像担持体の各々に形成されるトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置に関するものであり、特に複数の像担持体間での位相関係を調整する技術に関するものである。

カラー画像を形成する装置として、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置が知られている。この画像形成装置では、それぞれが互いに異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ステーションが、中間転写ベルトなどの転写媒体の移動方向に沿って配置されている。また、各画像形成ステーションでは、感光体ドラムなどの像担持体が所定の回転速度で回転駆動されるとともに、像担持体の周囲に帯電部、像書込部および現像部が配置されている。そして、全ての像担持体を回転駆動しながら、各像担持体に形成されるトナー像が転写媒体上で重ね合わされてカラー画像が形成される。

このように複数の像担持体を回転駆動するために、従来より大きく分けて、(1)単一の駆動モータを用いるとともに、該駆動モータの回転駆動力を輪列により各像担持体に伝達して駆動する方式と、(2)複数の駆動モータを用いる方式とが存在している。特に後者の方式として、例えば特許文献１に記載の装置では、イエロー、マゼンタおよびシアンの３色については組立段階で既に位相合わせを行った上で共通の駆動モータで回転駆動する一方、ブラック色については別個の独立した駆動モータで回転駆動している。

ところで、このように複数の駆動モータを用いたタンデム装置では、各像担持体の軸ぶれ、各像担持体に直結されたギアの偏心などの要因により周期的な色ずれが発生することがある。そこで、この周期的な色ずれを補正するために、複数の駆動モータを個別に制御している。つまり、各駆動モータを個別に制御することによって、４色の像担持体の位相を制御して各色の像担持体間での位相関係を調整している。これにより、周期的な色ずれを抑えて画像品質の向上を図っている。

特開２００３−６６６７６号公報（［００２９］〜［００３６］）

特許文献１に記載の装置では、カラー用およびブラック用感光体ドラム（像担持体）の回転により得られたパルスの位相差からに基づいて、位相の遅れている感光体ドラムを駆動する駆動モータを加速させて該感光体ドラムの回転速度を上昇させる一方、位相の進んでいる感光体ドラムを駆動する駆動モータを減速させて該感光体ドラムの回転速度を下降させている。これにより両感光体ドラムの位相差は縮まる。これを両感光体ドラムの間で位相が合うまでの時間にわたって行う。このように回転速度の変更設定を繰り返しながら位相を調整している。しかも、位相合わせが終了したとしても、その終了時点での回転速度は目標回転速度、つまり画像形成を行う際の回転速度と異なるため、位相調整後に駆動モータの駆動速度を通常速度に設定して全感光体ドラムが同一の目標回転速度で駆動されるように制御する必要がある。したがって、位相調整処理が繁雑なものとなっている。

また、このような位相調整処理は印字指令に対応して実行されるものであり、各像担持体にトナー像を形成する前に行う必要がある。したがって、印字指令から１枚目のプリント出力までの時間、つまりファーストプリント時間を短縮するためには、位相調整処理を可能な限り早期に行うことが要求される。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の像担持体を接続し、複数の駆動モータを所定の通常速度で駆動することによって複数の像担持体を回転させながら、複数の像担持体の各々に形成されるトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置において、像担持体間での位相関係を簡単に、正確に、しかも迅速に調整することを目的とする。

この発明は、複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の像担持体を接続し、複数の駆動モータを所定の通常速度で駆動することによって複数の像担持体を回転させながら、複数の像担持体の各々に形成されるトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置であって、上記目的を達成するため、複数の像担持体の各々に対応して設けられ、それぞれが対応する像担持体の基準位置を検出して検出信号を出力する複数の位相検出手段と、複数の駆動モータを通常速度よりも速い位相検出速度で駆動しながら複数の位相検出手段からの検出信号の出力時間差を算出し、該算出結果に応じて、各駆動モータを位相検出速度から通常速度に変更するタイミングまたは位相検出速度から通常速度に減速する減速パターンを制御して複数の像担持体間での位相関係を調整する位相制御手段とを備えたことを特徴としている。

また、この発明は、複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の像担持体を接続し、複数の駆動モータを所定の通常速度で駆動することによって複数の像担持体を回転させながら、複数の像担持体の各々に形成されるトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置において、複数の像担持体間での位相関係を調整する位相調整方法であって、上記目的を達成するため、複数の駆動モータを通常速度よりも速い位相検出速度で駆動しながら、複数の像担持体の各々について、該像担持体の基準位置を検出して検出信号を出力する工程と、複数の像担持体間での検出信号の出力時間差を求める工程と、出力時間差に応じて、各駆動モータを位相検出速度から通常速度に変更するタイミングまたは位相検出速度から通常速度に減速する減速パターンを制御する工程とを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明（画像形成装置および該装置における位相調整方法）では、駆動モータは、通常速度に駆動される前に、その通常速度よりも速い位相検出速度で駆動される。このモータ駆動によって複数の像担持体が回転するとともに、各像担持体に対応して設けれた位相検出手段が基準位置を検出して検出信号を出力する。したがって、像担持体間での検出信号の出力時間差が像担持体間の位相差に相当することとなる。そこで、各駆動モータを位相検出速度から通常速度に変更するにあたって、出力時間差に応じて変更タイミングまたは減速パターンが制御され、像担持体間での位相関係が調整される。このように、像担持体間の位相差を示す出力時間差を求めた後、各駆動モータの駆動速度を通常速度に変更するのみで像担持体間での位相関係を調整することができる。つまり、像担持体間での位相関係を簡単に、しかも正確に調整することができる。

また、この発明では、全駆動モータを通常速度よりも速い位相検出速度で駆動しながら各位相検出手段により基準位置を検出し、それらの検出信号に基づき出力時間差（位相差に相当）が求められる。したがって、複数の像担持体間での位相調整前の位相関係を迅速に求めることができるとともに、像担持体間での位相調整も早期に行うことができる。

ここで、複数の像担持体のうちの１つを基準像担持体としてもよい。そして、該基準像担持体に対する残りの像担持体の位相差を複数の位相検出手段からの検出信号の出力時間差により求めるとともに、該出力時間差に応じて複数の駆動モータを制御して複数の像担持体間での位相関係を簡単に、しかも正確に調整することができる。

また、像担持体間での位相関係を調整するために、位相検出速度から通常速度への変更タイミングのみを制御するようにしてもよい。すなわち、位相検出速度から通常速度に減速させる減速パターンを固定する一方、基準像担持体に接続される基準駆動モータの速度を通常速度に減速させた後、残りの像担持体の各々について、基準像担持体に対する位相差に応じた制御時間だけ遅れて該像担持体に接続される駆動モータの速度を通常速度に減速させるように構成してもよい。このように、全駆動モータについて、減速パターンを固定化することで、モータ制御をより簡素化することができる。

また、出力時間差と制御時間とを関連付けた制御テーブルを記憶手段に記憶させておき、これ制御テーブルを用いてモータ制御を行ってもよい。すなわち、複数の位相検出手段からの検出信号に基づき出力時間差を算出し、該算出結果に応じた制御時間を制御テーブルから読み出して決定することができる。もちろん、出力時間差から制御時間を演算により決定するように構成してもよいが、このように制御テーブルを用いることで演算処理が不要となり、制御をより簡素化することができる。

また、装置内部の環境により駆動モータへの負荷が変動することがある。この負荷変動が生じた場合には、位相関係を調整するために適した制御時間が変動前後で変化することがある。したがって、装置内部の環境に応じて制御時間を変更設定するのが望ましい。例えば装置内部の環境に対応して複数の制御テーブルを予め記憶手段に記憶させておき、環境検出手段によって装置内部の環境を検出するとともに、その検出結果に対応する制御テーブルから算出結果に応じた制御時間を読み出して決定するように構成してもよい。これによって装置内部の環境に応じた制御テーブルを用いて制御時間を決定することができ、より正確な位相調整が可能となる。

さらに、基準像担持体の設定に関しては自由であるが、ほぼ同時に複数の駆動モータが駆動開始された後に最初に検出信号を出力した位相検出手段に対応する像担持体を基準像担持体として設定してもよい。この場合、基準像担持体を固定している装置に比べて、像担持体間での位相差を早期に検出することができるとともに、像担持体間での位相調整も早期に行うことができる。

図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。この装置１は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成するカラー印字処理、およびブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する単色印字処理を選択的に実行する画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令（印字指令）がメインコントローラ（図示省略）に与えられると、このメインコントローラからの指令に応じてエンジンコントローラ（図示省略）がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシート（記録材）Ｓに画像形成指令に対応する画像を形成する。

図１において、本実施形態の画像形成装置１は、ハウジング本体２と、ハウジング本体２の前面（同図の右手側面）に開閉自在に装着された第１の開閉部材３と、ハウジング本体２の上面に開閉自在に装着された第２の開閉部材（排紙トレイを兼用している）４とを有している。

ハウジング本体２内には、電源回路基板、メインコントローラおよびエンジンコントローラを内蔵する電装品ボックス５が設けられている。また、画像形成ユニット６、転写ベルトユニット９および給紙ユニット１０もハウジング本体２内に配設されている。一方、第１の開閉部材３側には、定着ユニット１２が配設されている。なお、この実施形態では、画像形成ユニット６および給紙ユニット１０内の消耗品は、ハウジング本体２に対して着脱自在に構成されている。そして、これらの消耗品および転写ベルトユニット９については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。

転写ベルトユニット９は、ハウジング本体２の下方に配設され後述するブラック用駆動モータにより回転駆動される駆動ローラ１４と、駆動ローラ１４の斜め上方に配設される従動ローラ１５と、この２本のローラ１４、１５間に張架されて図示矢印方向Ｄ16へ循環駆動される中間転写ベルト１６と、中間転写ベルト１６の表面に当接されるベルトクリーナ１７とを備えている。この従動ローラ１５は駆動ローラ１４に対して斜め上方（図１中の左手上方）に配置されている。このため、中間転写ベルト１６は傾斜状態のまま方向Ｄ16に回転移動する。また、中間転写ベルト１６を駆動した際のベルト搬送方向Ｄ16が下向き（図１の右下向き）になるベルト面１６ａは下方に位置している。本実施形態においては、ベルト面１６ａがベルト駆動時のベルト張り面（駆動ローラ１４により引っ張られる面）となっており、各色の感光体ドラム（像担持体）２０の周速よりも遅い周速を有している。このように中間転写ベルト１６の周速を各感光体ドラム２０の周速よりも遅くなるように設定することで、感光体ドラム２０は中間転写ベルト１６に回転を抑える向きに引っ張られるようにして駆動している。

駆動ローラ１４は、２次転写ローラ１９のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ１４の周面には、厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１００ｋΩ・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する２次転写バイアス発生部から２次転写ローラ１９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ１４に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、２次転写部へシートＳが進入する際の衝撃が中間転写ベルト１６に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。

また、本実施形態においては、駆動ローラ１４の径を従動ローラ１５の径より小さくしている。これにより、２次転写後のシートＳがシートＳ自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ローラ１５をベルトクリーナ１７のバックアップローラとして兼用させている。このベルトクリーナ１７は、搬送方向下向きのベルト面１６ａ側に設けられており、図１に示すように、残留トナーを除去するクリーニングブレード１７ａと、除去したトナーを搬送するトナー搬送部材とを備えている。そして、クリーニングブレード１７ａは従動ローラ１５への中間転写ベルト１６の巻きかけ部において中間転写ベルト１６に当接して２次転写後に中間転写ベルト１６の表面に残留しているトナーをクリーニング除去する。

駆動ローラ１４および従動ローラ１５は転写ベルトユニット９の支持フレーム（図示省略）に回転自在に支持されている。また、中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａ裏面には、後述する各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム２０に対向して１次転写ローラ２１が設けられている。これら４つの１次転写ローラ２１は上記支持フレームに対して回転自在に軸支され、図示を省略する１次転写バイアス発生部と電気的に接続されており、適当なタイミングで１次転写バイアス発生部から１次転写バイアスが印加される。

上記支持フレームは、駆動ローラ１４を回動中心として矢印方向Ｄ21にハウジング本体２に対して回動自在となっている。そして、図示を省略するアクチュエータを作動させることで支持フレームが回動してイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）の画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃの感光体ドラム２０に対向して配置された１次転写ローラ２１が感光体ドラム２０に向かって近接し、また感光体ドラム２０から離間移動する。このため、イエロー、マゼンタおよびシアン用の１次転写ローラ２１が感光体ドラム２０に向かって近接移動すると、中間転写ベルト１６を挟んで該感光体ドラム２０に当接する（図１中の実線）。そして、この当接位置が１次転写位置となっており、該１次転写位置でトナー像が中間転写ベルト１６に転写される。逆に、イエロー、マゼンタおよびシアン用の１次転写ローラ２１が感光体ドラム２０から離間移動すると、画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃの感光体ドラム２０と中間転写ベルト１６とは互いに離間する（図１中の破線）。一方、ブラック（Ｋ）の画像形成ステーションＫの感光体ドラム２０に対向して配置された１次転写ローラ２１については、中間転写ベルト１６を挟んで該感光体ドラム２０に当接されたまま回転するように構成されている。したがって、図１の実線で示すように、全１次転写ローラ２１を感光体ドラム２０側に位置させることでカラー印字処理が実行可能となる。一方、同図の破線で示すように、ブラック用の１次転写ローラ２１を残して他の１次転写ローラ２１を感光体ドラム２０から離間させることでモノクロ印字処理のみを実行しつつ中間転写ベルト１６が画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃから離間してイエロー、マゼンタおよびシアン色については非印字状態とすることができる。なお、ブラック用の１次転写ローラ２１についても、必要に応じて感光体ドラム２０から離間移動させるように構成してもよい。

また、転写ベルトユニット９の支持フレームには、駆動ローラ１４に近接してテストパターンセンサ１８が設置されている。このテストパターンセンサ１８は、中間転写ベルト１６上の各色トナー像の位置決めを行うとともに、各色トナー像の濃度を検出し、各色画像の色ずれや画像濃度を補正するためのセンサである。

画像形成ユニット６は、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イエロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備えている。各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにはそれぞれ、本発明の「像担持体」に相当する感光体ドラム２０が設けられている。また、各感光体ドラム２０の周囲には、帯電部２２、像書込部２３、現像部２４および感光体クリーナ２５が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作およびトナー現像動作が実行される。なお、図１において、画像形成ユニット６の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上、一部の画像形成ステーションのみに符号を付けて他の画像形成ステーションについては符号を省略する。また、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの配置順序は任意である。

各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム２０は１次転写位置ＴＲ1で中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａに当接されるように配置されている。その結果、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ローラ１４に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。また、これらの感光体ドラム２０はそれぞれ専用の駆動モータに接続され、図示矢印Ｄ20に示すように、中間転写ベルト１６の搬送方向に所定周速で回転駆動される。なお、感光体ドラム２０の駆動機構および駆動制御については後で詳述する。

帯電部２２は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラを備えている。この帯電ローラは帯電位置で感光体ドラム２０の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム２０の回転動作に伴って感光体ドラム２０に対して従動方向に周速で従動回転する。また、この帯電ローラは帯電バイアス発生部（図示省略）に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電位置で感光体ドラム２０の表面を帯電させる。

像書込部２３は、発光ダイオードやバックライトを備えた液晶シャッタ等の素子を感光体ドラム２０の軸方向（図１の紙面に対して垂直な方向）に列状に配列したアレイ状書込ヘッドを用いており、感光体ドラム２０から離間配置されている。また、アレイ状書込ヘッドは、レーザー走査光学系よりも光路長が短くてコンパクトである。そのため、感光体ドラム２０に対して近接配置が可能であり、装置全体を小型化できるという利点を有する。

次に、現像部２４の詳細について、画像形成ステーションＫを代表して説明する。この現像部２４は、トナーを貯留するトナー貯留容器２６と、このトナー貯留容器２６内に配設された２つのトナー撹拌供給部材２８，２９と、トナー撹拌供給部材２９に近接配置された仕切部材３０と、仕切部材３０の上方に配設されたトナー供給ローラ３１と、トナー供給ローラ３１および感光体ドラム２０に当接して所定の周速で図示矢印方向に回転する現像ローラ３３と、現像ローラ３３に当接される規制ブレード３４とから構成されている。

そして、各現像部２４では、トナー撹拌供給部材２９により撹拌、運び上げられたトナーは、仕切部材３０の上面に沿ってトナー供給ローラ３１に供給される。また、こうして供給されたトナーは供給ローラ３１を介して現像ローラ３３の表面に供給される。そして、現像ローラ３３に供給されたトナーは規制ブレード３４により所定厚さの層厚に規制され、感光体ドラム２０へと搬送される。そして、現像ローラ３３と電気的に接続された現像バイアス発生部（図示省略）から現像ローラ３３に印加される現像バイアスによって、現像ローラ３３と感光体ドラム２０とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラ３３から感光体ドラム２０に移動して、像書込部２３により形成された静電潜像が顕像化される。

また、この実施形態では、感光体ドラム２０の回転方向Ｄ20において１次転写位置ＴＲ1の下流側に、感光体ドラム２０の表面に当接して感光体クリーナ２５が設けられている。この感光体クリーナ２５は、感光体ドラム２０の表面に当接することで１次転写後に感光体ドラム２０の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。

給紙ユニット１０は、シートＳが積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５からシートＳを一枚ずつ給送するピックアップローラ３６とからなる給紙部を備えている。第１の開閉部材３内には、２次転写領域ＴＲ2へのシートＳの給紙タイミングを規定するレジストローラ対３７と、駆動ローラ１４および中間転写ベルト１６に圧接される２次転写手段としての２次転写ローラ１９と、定着ユニット１２と、排紙ローラ対３９と、両面プリント用搬送路４０を備えている。

２次転写ローラ１９は、中間転写ベルト１６に対して離当接自在に設けられ、２次転写ローラ駆動機構（図示省略）により離当接駆動される。定着ユニット１２は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ４５と、この加熱ローラ４５を押圧付勢する加圧ローラ４６とを有している。そして、シートＳに２次転写された画像は、加熱ローラ４５と加圧ローラ４６で形成するニップ部で所定の温度でシートＳに定着される。本実施形態においては、中間転写ベルト１６の斜め上方に形成される空間、換言すれば、中間転写ベルト１６に対して画像形成ユニット６と反対側の空間に定着ユニット１２を配設することが可能になり、電装品ボックス５、画像形成ユニット６および中間転写ベルト１６への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。

また、こうして定着処理を受けたシートＳは排紙ローラ対３９を経由してハウジング本体２の上面部に設けられた第２の開閉部材（排紙トレイ）４に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排紙ローラ対３９後方の反転位置まで搬送されてきた時点で排紙ローラ対３９の回転方向を反転し、これによりシートＳは両面プリント用搬送路４０に沿って搬送される。そして、レジストローラ対３７の手前で再び搬送経路に乗せられるが、このとき、２次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト１６と当接して画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。

図２は中間転写ベルトと各色の感光体ドラムとの配置関係を示す模式図であり、また図３は感光体ドラムを回転駆動する駆動機構を示す図であり、図４は感光体ドラムの位相関係を制御する電気的構成を示すブロック図である。以下、これらの図面を参照しつつ、感光体ドラム２０を駆動する駆動機構および駆動制御について詳述する。

この実施形態にかかる画像形成装置１では、４色の感光体ドラム２０が設けられているが、これらの感光体ドラム２０をそれぞれ回転駆動するために４つの駆動モータ５０（５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ）が設けられている。そして、各駆動モータ５０を制御することで各色の感光体ドラム（像担持体）２０を独立して回転させることが可能となっている。なお、感光体ドラム２０を回転駆動する駆動機構の構成は互いに同一であるため、ここでは、イエロー用の駆動機構についてのみ説明し、その他のトナー色については同一または相当符号を付して説明を省略する。

この実施形態では、イエロー用駆動モータ５０Ｙとして、例えばステッピングモータが採用されている。この駆動モータ５０Ｙの回転軸にはモータピニオン５１が取り付けられるとともに、このモータピニオン５１に対してアイドルギア５２が歯合配置されている。また、このアイドルギア５２と同軸にアイドルギア５３が取り付けられており、駆動モータ５０Ｙの回転駆動力がモータピニオン５１を介してアイドルギア５２に伝達されると、アイドルギア５２，５３が一体的に回転する。一方、アイドルギア５３は感光体ドラム２０の回転軸と同軸に取り付けられた感光体ギア５４と歯合されており、上記のようにしてアイドルギア５３が回転駆動されることで、感光体ドラム２０Ｙが回転駆動される。この実施形態では、モータステップ角が１．８degのモータを使用しており、感光体ドラム２０を目標回転速度として１３２ｒｐｍ（１周時間Ｔdef＝４５４．５ｍｓ）で回転させながら画像形成を行うために、例えば駆動モータ５０Ｙの通常速度Ｖdefを１７６０ｐｐｓ（５２８ｒｐｍ）に設定する一方、モータピニオン５１、ギア５２〜５４のギア構成よりなる駆動力伝達機構の減速比を１／４に設定することができる。

また、この実施形態では、感光体ドラム２０の回転軸に直結された感光体ギア５４は感光体ドラム２０の直径（３０ｍｍ）よりも大口径となっており、その外周部の一箇所に凹部５５が本発明の「基準位置」として形成されている。そして、凹部５５の回転軌跡上に反射型光学センサ５６が位相検出センサとして配置されている。このため、感光体ドラム２０の基準位置（凹部５５）が位相検出センサ５６を通過するたびに位相検出センサ５６から検出信号がエンジンコントローラに設けられた位相制御ユニット５７に出力される。すなわち、この実施形態では、位相検出センサ５６が本発明の「位相検出手段」に相当しており、位相検出センサ５６からの出力信号に基づき感光体ドラム２０が基準位置を通過したか否かを正確に検出することができるとともに、感光体ドラム２０の回転位相を検出することができる。

各駆動モータ５０および駆動機構は上記のように構成されているが、装置１がホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令（印字指令）を待っている間、全駆動モータ５０は回転を停止している。そして、印字指令が与えられると、メインコントローラはエンジン部ＥＧの動作指示に適した形式のジョブデータに変換し、エンジンコントローラに送出する。これを受けたエンジンコントローラは位相制御ユニット５７に対して駆動指令を与えて感光体ドラム２０を所望の目標回転速度（１３２ｒｐｍ）で回転させる。より具体的には、位相制御ユニット５７は次に説明する処理を実行することで感光体ドラム２０間での位相関係を調整した後、各感光体ドラム２０を所望の回転速度（１３２ｒｐｍ）で定常回転させる。なお、図４中の符号５８はメモリであり、次に説明する位相調整のための演算式や制御テーブルなどを記憶している。また、符号６１は装置内部の温度（機内温度）を検出する温度センサであり、本発明の「環境検出手段」に相当している。

図５は感光体ドラムの間での回転位相を調整する動作を示すフローチャートである。また、図６は位相差の導出および位相調整動作を示すタイミングチャートである。以下、これらの図を参照しつつ感光体ドラム間での位相差の検出動作および回転位相の調整動作について詳述する。

この装置では、外部装置からの印字指令に応じてエンジンコントローラから位相制御ユニット５７に駆動指令が与えられると、駆動モータ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋの駆動速度を２段階に加速して通常速度Ｖdefに調整する。その第１段目として、全ての駆動モータ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋの駆動が同時に開始される（ステップＳ１）。この実施形態では、この時点での駆動モータ５０の駆動速度は、通常速度Ｖdefの２倍の速度、つまり位相検出速度Ｖi
Ｖi＝Ｖdef＊２＝１５８４ｐｐｓ＊２＝３５２０ｐｐｓ（１０５６ｒｐｍ）
に設定されており、位相制御ユニット５７は位相検出速度Ｖiで各駆動モータ５０を駆動させるように制御信号を各モータ回転制御部６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋに与える。これによって、モータ回転制御部６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋがそれぞれ駆動モータ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋを作動させて感光体ドラム２０の駆動を開始する。また、位相制御ユニット５７は、全ての駆動モータ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋが設定速度に到達するのを待つ（ステップＳ２）。なお、駆動モータ５０が位相検出速度Ｖiで駆動されると、感光体ドラム２０の回転数も画像形成時の回転数（１３２ｒｐｍ）の２倍の２６４ｒｐｍとなり、感光体ドラム２０の１周時間Ｔiは２２７．３ｍｓに半減する。

そして、全駆動モータ５０を位相検出速度Ｖiで駆動しながら、感光体ドラム２０間での位相差を検出する（ステップＳ３〜Ｓ６）。すなわち、駆動モータ５０により感光体ドラム２０が回転駆動されて感光体ドラム２０の基準位置が位相検出センサ５６を通過すると、位相検出センサ５６から検出信号が位相制御ユニット５７に出力される。この検出信号は感光体ドラム２０の回転位相を検出する信号、つまり位相検出信号として機能するものであり、各色の位相検出信号を参照することで基準色に対する他の色の感光体ドラム２０の位相差を求めることができる。ここでは、４色の感光体ドラム２０のうちの一を基準側とするとともに残りの一つを制御側とし、両者における位相差の検出および位相調整について説明する。

基準側感光体ドラム２０と制御側感光体ドラム２０との位相差（位相角）は各感光体ドラム２０に対応して設けられた位相検出センサ５６から出力される検出信号の出力時間差Δｔsに相当する。そこで、検出信号の出力時間差Δｔsを計測することで両者の位相差を求め、実測した位相差が予め設定した位相差（設定位相角α）からどの程度ずれているのかを導出することができる。そこで、この実施形態では、基準側感光体ドラム２０の基準位置が検出される（ステップＳ３）と、この検出信号を受けた位相制御ユニット５７は出力時間差Δｔsのカウントを開始する（ステップＳ４）。なお、この実施形態では、カウントクロックＣＬＫを１ｋＨｚに設定しており、出力時間差Δｔsをカウント値としてデータ処理している。

次に、制御側感光体ドラム２０の基準位置が検出されるまで、出力時間差Δｔsのカウントを継続する（ステップＳ５、Ｓ６）。これにより、基準側および制御側感光体ドラム２０の位相差を示す出力時間差Δｔsが得られる。また、位相制御ユニット５７は次式
Δtm＝((Vi／(Vi−Vdef))＊Δts)＋((Tdef＊Ti)／(Tdef−Ti)＊(α／360))
に基づき出力時間差（位相差）Δｔsに応じた制御時間Δｔmを算出する（ステップＳ７）。この制御時間Δｔmは次に説明するように基準側と制御側とで駆動モータ５０の駆動速度を通常速度Ｖdefに変更させるタイミング差に相当するものであり、タイミング差を設けることで両者の位相差を設定位相角αにほぼ一致させることができる。例えば、設定位相角αが「０」の場合には、
Δtm＝((Vi／(Vi−Vdef))＊Δts)
で決まる制御時間Δｔmに設定することで基準側と制御側との位相角をゼロに調整することができる。

また、制御側の基準位置（凹部５５）が検出されると、位相制御ユニット５７は通常速度Ｖdefで基準側駆動モータ５０を駆動させるように制御信号を基準側モータ回転制御部６０に与える。これによって、制御側駆動モータ５０の駆動速度を位相検出速度Ｖiに維持しつつ基準側駆動モータ５０は通常速度Ｖdefで駆動される（ステップＳ８）。このように駆動モータ間で速度差（＝Ｖi−Ｖdef）を設けることで基準側および制御側感光体ドラム２０の位相角を時間経過とともに変化させることができる。そこで、この実施形態では、上記のようにして算出した制御時間Δｔmだけ速度差を維持して位相角を調整する（ステップＳ９〜Ｓ１１）。すなわち、基準側駆動モータ５０の速度変更と同時にカウントを開始する（ステップＳ９）。そして、該カウント値が制御時間Δｔmに対応するカウント値に達して制御時間Δｔmの経過が確認される（ステップＳ１０でＹＥＳと判定される）と、制御側の駆動モータ５０についても駆動速度を位相検出速度Ｖiから通常速度Ｖdefに変更する（ステップＳ１１）。つまり、位相制御ユニット５７は通常速度Ｖdefで制御側駆動モータ５０を駆動させるように制御信号を制御側モータ回転制御部６０に与える。このように制御時間Δｔmだけ速度差を設けることで基準側および制御側感光体ドラム２０間での位相差は設定位相角αとなり、位相関係の調整が完了するとともに、そのまま画像形成を行うことができる。

以上のように、この実施形態によれば、駆動モータ５０を通常速度Ｖdefで駆動する前に、その通常速度Ｖdefよりも速い位相検出速度Ｖiで駆動しながら、位相検出センサ５６から出力される検出信号に基づき感光体ドラム２０間での位相差を出力時間差Δｔsで求めている。そして、各駆動モータ５０を位相検出速度Ｖiから通常速度Ｖdefに変更するタイミングを制御することで感光体ドラム２０間での位相差を設定位相角αに調整している。このように、各駆動モータ５０位相検出速度Ｖiで駆動しながら感光体ドラム２０間での位相差を求め、その位相差に応じて駆動モータ５０の駆動速度を通常速度Ｖdefに変更するタイミングを制御することで感光体ドラム２０間での位相関係を調整している。したがって、位相関係を正確に調整することができ、しかも１回の位相差検出で位相調整を簡単に行うことができる。

また、位相検出を通常速度Ｖdefよりも速い速度Ｖiで行うため、出力時間差（位相差）Δｔsの検出に要する時間を短縮できる。したがって、位相調整時間が短縮され、その結果、印字指令から１枚目のプリント出力までの時間、つまりファーストプリント時間を短縮することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、出力時間差Δｔsに応じた制御時間Δｔmを演算式に基づき算出しているが、例えば図７に示すような制御テーブルを用いてもよい。この制御テーブルは出力時間差（カウント値）Δｔsと制御時間Δｔmとを関連付けたものであり、予めメモリ５８に記憶させておくことができる。そして、実測された出力時間差Δｔsに対応する制御時間Δｔmを制御テーブルから読み出して決定するようにしてもよい。このように制御テーブルを用いることにより上記した演算処理が不要となり、位相調整制御をより簡素化することができる。この実施形態では、メモリ５８が本発明の「記憶手段」として機能する。

また、図７の制御テーブルから明らかなように、設定位相角αが比較的大きな場合には、制御時間Δｔmが感光体ドラム２０の１周時間Ｔdefよりも長くなる。そこで、例えば図８に示すように、１周時間Ｔdef分を差し引いた時間を制御時間Δｔmとして設定してもよい。これにより、余分な高速回転動作を省略して位相調整に要する時間を短縮することができる。なお、この点に関しては、演算式で制御時間Δｔmを求める実施形態においても同様である。

また、装置内部の温度、いわゆる機内温度により駆動モータ５０にかかる負荷状態が変動することがある。これに対応するために、予め複数種類、例えば高温用制御テーブル、常温用制御テーブルおよび低温用制御テーブルをメモリ５８に記憶させることができる。そして、位相制御ユニット５７が温度センサ６１により検出された機内温度に応じた制御テーブルを用いて位相調整を行うように構成することができる。この場合、機内温度の変動が生じた場合であっても、それに対応した位相調整を行うことができ、感光体ドラム２０間の位相関係をより正確に調整することができる。なお、この点に関しては、演算式で制御時間Δｔmを求める実施形態においても同様である。

また、上記実施形態では、基準側（基準色）の設定方法について特に言及されていないが、基準の取り方を固定化すると、出力時間差Δｔsの検出時間が長くなることがある。したがって、この検出時間の短縮を図る上では、例えば図９に示すように、基準位置の検出状態に応じて基準を設定するのが望ましい。以下、同図を参照しながら、上記実施形態と相違する点を中心に説明する。

この実施形態では、外部装置からの印字指令に応じてエンジンコントローラから位相制御ユニット５７に駆動指令が与えられると、上記実施形態と同様に、位相制御ユニット５７は位相検出速度Ｖiで各駆動モータ５０を駆動させるように制御信号を各モータ回転制御部６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋに与える。これによって、モータ回転制御部６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋがそれぞれ駆動モータ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋを作動させて感光体ドラム２０の駆動を開始する（ステップＳ１）。そして、全ての駆動モータ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋが設定速度に到達し、駆動モータ５０および感光体ドラム２０が定常状態で駆動されていることを確認する（ステップＳ２）。

これに続いて、ステップＳ２１〜Ｓ２８を実行して４色のうち最初に位相検出信号が出力されるトナー色を基準色としている。すなわち、図９に示すように、最初に基準位置（凹部５５）が検出されて位相検出信号が出力される（ステップＳ２１）と、その最初の検出信号がいずれのトナー色の位相検出センサ５６から出力されたものであるのかを判断して基準色を決定する（ステップＳ２２〜Ｓ２８）。つまり、
位相検出センサ５６Ｋから出力：基準色はブラック、
位相検出センサ５６Ｙから出力：基準色はイエロー、
位相検出センサ５６Ｍから出力：基準色はマゼンタ、
位相検出センサ５６Ｃから出力：基準色はシアン、
と判断される。

こうして基準側とすべきトナー色が決定すると、ステップＳ３に進んで上記実施形態と同様にして位相差の検出および位相関係の調整を行う。

以上のように、全駆動モータ５０の回転駆動開始後に最初に出力された位相検出信号に対応するトナー色を基準色としている、つまり当該トナー色の感光体ドラム２０を本発明の「基準像担持体」として設定し、該基準側感光体ドラム２０と、残りの制御側感光体ドラム２０との位相差を求めて位相調整を行うように構成している。このため、基準色を予め設定している場合に比べて感光体ドラム２０間の位相差を早期に検出することができる。つまり、位相検出信号が出力されると、直ちに位相差の導出処理を実行することができる。したがって、感光体ドラム（像担持体）２０間での位相差の早期検出および回転位相の早期調整を行うことができ、優れたファーストプリント時間で高品質なカラー画像を形成することができる。

また、上記実施形態では、位相検出速度Ｖiから通常速度Ｖdefへの減速パターンを固定する一方、駆動モータ５０の駆動速度を位相検出速度Ｖiから通常速度Ｖdefに変更するタイミングを制御することで感光体ドラム２０間の位相関係を調整している。位相調整方法としては、これに限定されるものではなく、位相検出速度Ｖiから通常速度Ｖdefに減速する際の減速パターンを制御することで位相関係を調整するようにしてもよい。もちろん、変更タイミングと減速パターンとを制御して感光体ドラム２０間の位相関係を調整するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、位相検出速度Ｖiを通常速度Ｖdefの２倍に設定しているが、位相検出速度Ｖiはこれに限定されるものではなく、通常速度Ｖdefよりも速く設定することができる。

また、上記実施形態では、感光体ドラム２０の回転軸に直結された感光体ギア５４に設けた凹部５５を検出することで感光体ドラム２０の基準位置を検出して位相検出センサ５６から位相検出信号が出力されているが、位相検出方式についてはこれに限定されるものではなく、感光体ドラム２０の基準位置を検出することができるものであれば任意である。例えば、感光体ドラム２０の一部に該ドラム回転とともに回転移動する特徴部位を設け、さらに該特徴部位の回転軌跡上にセンサを配置してもよい。

また、上記実施形態では駆動モータ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋに感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋをそれぞれ接続して各感光体ドラム２０を回転駆動しているが、複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の感光体ドラムをそれぞれ接続して４色の感光体ドラムを回転駆動するように構成してもよい。例えばブラック用感光体ドラム２０Ｋについてはブラック用駆動モータで駆動する一方、イエロー、マゼンタおよびシアン用の感光体ドラムについてはカラー用駆動モータで駆動してもよい。

さらに、上記各実施形態は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーを用いてカラー画像を形成する装置に本発明を適用したものであるが、トナー色の種類および数については上記に限定されるものでなく、複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の感光体ドラムなどの像担持体をそれぞれ接続して複数の像担持体を回転駆動しながら、複数の像担持体の各々に形成されるトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置全般に適用することができる。

本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。 中間転写ベルトと各色の感光体ドラムとの配置関係を示す模式図。 感光体ドラムを回転駆動する駆動機構を示す図。 感光体ドラム間の位相関係を調整する電気的構成を示すブロック図。 感光体ドラム間の位相関係を調整する動作を示すフローチャート。 位相差の導出および位相調整動作を示すタイミングチャート。 本発明にかかる画像形成装置の他の実施形態を示す図。 本発明にかかる画像形成装置の別の実施形態を示す図。 本発明にかかる画像形成装置のさらに別の実施形態を示す図。

符号の説明

１…画像形成装置、 ２０，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ…感光体ドラム（像担持体）、 ５０，５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ…駆動モータ、 ５６，５６Ｙ，５６Ｍ，５６Ｃ，５６Ｋ…位相検出センサ（位相検出手段）、 ５７…位相制御ユニット、 ５８…メモリ（記憶手段）、 ６１…温度センサ（環境検出手段）

Claims (7)

1. 複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の像担持体を接続し、前記複数の駆動モータを所定の通常速度で駆動することによって前記複数の像担持体を回転させながら、前記複数の像担持体の各々に形成されるトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置において、
   前記複数の像担持体の各々に対応して設けられ、それぞれが対応する像担持体の基準位置を検出して検出信号を出力する複数の位相検出手段と、
   前記複数の駆動モータを前記通常速度よりも速い位相検出速度で駆動しながら前記複数の位相検出手段からの検出信号の出力時間差を算出し、該算出結果に応じて、各駆動モータを前記位相検出速度から前記通常速度に変更するタイミングまたは前記位相検出速度から前記通常速度に減速する減速パターンを制御して前記複数の像担持体間での位相関係を調整する位相制御手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記位相制御手段は、前記複数の像担持体のうちの１つを基準像担持体とし、該基準像担持体に対する残りの像担持体の位相差を前記複数の位相検出手段からの検出信号の出力時間差により求めるとともに、該出力時間差に応じて前記複数の駆動モータを制御して前記複数の像担持体間での位相関係を調整する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記位相制御手段は、
   前記位相検出速度から前記通常速度に減速させる減速パターンを固定する一方、
   前記基準像担持体に接続される基準駆動モータの速度を前記通常速度に減速させた後、残りの像担持体の各々について、前記基準像担持体に対する位相差に応じた制御時間だけ遅れて該像担持体に接続される駆動モータの速度を前記通常速度に減速させる請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記出力時間差と前記制御時間とを関連付けた制御テーブルを記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記位相制御手段は前記複数の位相検出手段からの検出信号に基づき出力時間差を算出し、該算出結果に応じた制御時間を前記制御テーブルから読み出して決定する請求項３記載の画像形成装置。
5. 装置内部の環境を検出する環境検出手段をさらに備え、
   前記記憶手段は装置内部の環境に応じて予め設定された複数の制御テーブルを記憶し、
   前記位相制御手段は、前記環境検出手段による検出結果に対応する制御テーブルから前記算出結果に応じた制御時間を読み出して決定する請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記位相制御手段は、ほぼ同時に前記複数の駆動モータが駆動開始された後に最初に検出信号を出力した位相検出手段に対応する像担持体を前記基準像担持体として設定する請求項２ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の像担持体を接続し、前記複数の駆動モータを所定の通常速度で駆動することによって前記複数の像担持体を回転させながら、前記複数の像担持体の各々に形成されるトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置において、前記複数の像担持体間での位相関係を調整する位相調整方法であって、
   前記複数の駆動モータを前記通常速度よりも速い位相検出速度で駆動しながら、前記複数の像担持体の各々について、該像担持体の基準位置を検出して検出信号を出力する工程と、
   前記複数の像担持体間での検出信号の出力時間差を求める工程と、
   前記出力時間差に応じて、各駆動モータを前記位相検出速度から前記通常速度に変更するタイミングまたは前記位相検出速度から前記通常速度に減速する減速パターンを制御する工程と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置における位相調整方法。

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