JP2007065069A - 駆動制御装置、駆動制御方法および画像形成装置 - Google Patents

駆動制御装置、駆動制御方法および画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 形成されたカラー画像の色ずれを低減させることができる駆動制御装置、駆動制御方法および画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 目標速度に基づき、駆動部の速度制御を行なう駆動制御装置であって、複数の駆動部を共通目標速度に基づき速度制御したときの駆動部毎の速度変動を検出する検出手段と、速度変動に基づき作成された速度変動プロファイルを駆動部毎に記憶する記憶手段11と、記憶手段11から振幅が最大である速度変動プロファイルを抽出する抽出手段12と、抽出した速度変動プロファイルと駆動部毎の速度変動プロファイルとの差分プロファイルを駆動部毎に算出する算出手段13と、差分プロファイルを新たな目標速度として駆動部毎に設定する設定手段14と、新たな目標速度に基づき、駆動部の速度制御を行なう駆動制御手段とを備えたことにより上記課題を解決する。
【選択図】 図5

Description

本発明は、駆動制御装置、駆動制御方法および画像形成装置に係り、特に複数の駆動部の速度制御を行なう駆動制御装置、駆動制御方法および画像形成装置に関する。
従来、カラー画像を形成する方式には、中間転写方式とタンデム方式とがあった。中間転写方式は、1本の感光体ドラムに1色ずつトナー画像(トナー像)を形成し、トナー画像を順次転写材上に転写してカラー画像を得る方式である。タンデム方式は、複数の感光体ドラムを並列に配置して、各感光体ドラムに1色ずつトナー画像を形成し、順次通過する転写材上に転写してカラー画像を得る方式である。この中でタンデム方式は、複数の感光体ドラムをほぼ同時に同期させながら動作させることで、高速化が可能である。
ところで、タンデム方式では複数のトナー画像を重ね合わせることから、複数の感光体ドラムを回転ムラがなく、かつ精度良く同期させる必要があった。そこで、複数の感光体ドラム(例えばカラー画像を得る場合は4本)を用いるタンデム方式では複数のトナー画像を重ね合わせる為に、それぞれの感光体ドラムの回転速度を個別に制御している。
タンデム方式では、複数の感光体ドラムの回転速度が全て一定になれば、各色(ブラック,イエロー,マゼンダ,シアン)が色ずれすることなくカラー画像を形成できる。しかしながら、複数のドラムについて個別に回転速度を制御している限り、その回転速度を完全に一致させることは難しい。
つまり、タンデム方式では目標とする回転速度を各感光体ドラムに与えても、ドラム軸の偏心や駆動やドラム自体の取り付け精度などから、各感光体ドラム固有の回転速度変動が出力されてしまい、その回転速度変動から色ずれが生じてしまう。
図1は、感光体ドラムの駆動制御装置の一例のブロック図である。図1の駆動制御装置は各色(ブラック,イエロー,マゼンダ,シアン)毎の駆動制御系からなる。ブラックの駆動制御系は、制御部1K,モータ2K,感光体ドラム3K,エンコーダ4Kを含むように構成される。
モータ2Kは、感光体ドラム3Kと駆動軸によって接続されており、感光体ドラム3Kを駆動させる。エンコーダ4Kはモータ2Kの実際の回転速度を検出する。また、制御部1Kは、一定値の目標速度と、エンコーダ4Kからフィードバックされた実際の回転速度との差に応じて、モータ2Kの速度制御を行っていた。
イエローの駆動制御系は、制御部1Y,モータ2Y,感光体ドラム3Y,エンコーダ4Yを含むように構成される。マゼンダの駆動制御系は、制御部1M,モータ2M,感光体ドラム3M,エンコーダ4Mを含むように構成される。シアンの駆動制御系は、制御部1C,モータ2C,感光体ドラム3C,エンコーダ4Cを含むように構成される。なお、イエロー,マゼンダ,シアンの駆動制御系は、上述したブラックの駆動制御系と同様に動作する。
図1の駆動制御装置の構成では、一定値の目標速度と、エンコーダ4Kからフィードバックされた実際の回転速度との差に応じて、モータ2Kの速度制御を行っても、ドラム軸の偏心や駆動やドラム自体の取り付け精度などから、各感光体ドラム固有の回転速度変動が出力されてしまい、その回転速度変動から色ずれが生じてしまう。
なお、イエロー,マゼンダ,シアンの駆動制御系でも、ブラックの駆動制御系と同様に色ずれが生じてしまう。つまり、感光体ドラム3K,3Y,3M及び3Cの一回転に相当する回転速度は図2に示すように速度変動を生じている。図2は、感光体ドラムの一回転分の実際の速度変動を表すグラフである。以下では、感光体ドラムの一回転分の速度変動を速度変動プロファイルと呼ぶ。
特許文献1では各感光体ドラムの実際の速度変動プロファイルを検出した上で、速度変動プロファイルと逆位相(180度すれた位相)のデータを加算することによって、出力される回転速度を補正して、目標速度に近づける処理が記載されている。
特開2002−72816号公報
しかしながら、特許文献1に記載されている処理では、複数の感光体ドラムに対して従来と変わらず個別に速度制御を行っている為、出力される回転速度を目標速度に近似できたとしても、その速度変動を完全に除去して各感光体ドラムの回転速度を完全に一致させることが困難であった。
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、形成されたカラー画像の色ずれを低減させることができる駆動制御装置、駆動制御方法および画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、目標速度に基づき、駆動部の速度制御を行なう駆動制御装置であって、複数の駆動部を共通目標速度に基づき速度制御したときの駆動部毎の速度変動を検出する検出手段と、前記速度変動に基づき作成された速度変動プロファイルを駆動部毎に記憶する記憶手段と、前記記憶手段から振幅が最大である速度変動プロファイルを抽出する抽出手段と、抽出した速度変動プロファイルと駆動部毎の速度変動プロファイルとの差分プロファイルを駆動部毎に算出する算出手段と、前記差分プロファイルを新たな目標速度として駆動部毎に設定する設定手段と、新たな目標速度に基づき、前記駆動部の速度制御を行なう駆動制御手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、目標速度に基づき、駆動部の速度制御を行なう駆動制御装置の駆動制御方法であって、複数の駆動部を共通目標速度に基づき速度制御したときの駆動部毎の速度変動を検出するステップと、前記速度変動に基づき作成された駆動部毎の速度変動プロファイルから振幅が最大である速度変動プロファイルを抽出するステップと、抽出した速度変動プロファイルと駆動部毎の速度変動プロファイルとの差分プロファイルを駆動部毎に算出するステップと、前記差分プロファイルを新たな目標速度として駆動部毎に設定し、新たな目標速度に基づき、前記駆動部の速度制御を行なうステップとを有することを特徴とする。
また、本発明は、複数の感光体ドラムにトナー画像を形成し、各感光体ドラムに形成されたトナー画像を直接又は間接的に用紙上に転写してカラー画像を得る画像形成装置であって、目標速度に基づき、感光体ドラムの回転速度を個別に制御する駆動部の速度制御を行なう駆動制御装置を備え、前記駆動制御装置は、複数の駆動部を共通目標速度に基づき速度制御したときの駆動部毎の速度変動を検出する検出手段と、前記速度変動に基づき作成された速度変動プロファイルを駆動部毎に記憶する記憶手段と、前記記憶手段から振幅が最大である速度変動プロファイルを抽出する抽出手段と、抽出した速度変動プロファイルと駆動部毎の速度変動プロファイルとの差分プロファイルを駆動部毎に算出する算出手段と、前記差分プロファイルを新たな目標速度として駆動部毎に設定する設定手段と、新たな目標速度に基づき、前記駆動部の速度制御を行なう駆動制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明では、複数の駆動部を共通目標速度に基づき速度制御したときの駆動部毎の速度変動から振幅が最大である速度変動プロファイルを抽出し、その速度変動プロファイルに一致させるように他の感光体ドラムの速度制御を行なうことにより、複数の感光体ドラム間の速度変動を相対的に除去することができ、複数の感光体ドラムの回転速度を一致させることができる。
本発明によれば、形成されたカラー画像の色ずれを低減させることができる駆動制御装置、駆動制御方法および画像形成装置を提供可能である。
次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明していく。
図3は画像形成装置の概略構成図である。画像形成装置は,イエロー,マゼンダ,シアン,ブラックの画像を形成する画像形成部401Y,401M,401C,401Kが転写紙410を搬送する搬送ベルト411に沿って一列に配置されている。搬送ベルト411は,駆動回転する駆動ローラ412と,従動回転する従動ローラ413とによって架設されており,駆動ローラ412の回転により図3中に示す矢印方向に回転駆動される。
搬送ベルト411の下方には,転写紙410が収納された給紙トレイ414が設けられている。画像形成時には,給紙トレイ414に収納された転写紙410のうち,最も上位に位置する転写紙410から給紙され,静電吸着によって搬送ベルト411上に吸着される。吸着された転写紙410は,イエロー用の画像形成部401Yに搬送され,ここでイエローの画像形成が行われる。
画像形成部401Yは,感光体ドラム402Yと,感光体ドラム402の周囲に設けられた帯電器403Y,現像器405Y,感光体クリーナ406Y,転写器407Yと,イエローの画像に対応したレーザ変調光409Yを照射する露光器408Yとから構成されている。
画像形成部401Yにおいて,感光体ドラム402Yは,帯電器403Yにより表面が一様に帯電された後,露光器408Yでイエローの画像に対応したレーザ変調光409Yにより露光され,静電潜像が形成される。形成された静電潜像は,現像器405Yで現像され,感光体ドラム402Y上にトナー像が形成される。形成されたトナー像は,感光体ドラム402Yと搬送ベルト411上の転写紙410とが接する位置(転写位置)で,転写器407Yによって転写紙410上に転写され,転写紙410上に単色(イエロー)の画像が形成される。転写終了後,感光体ドラム402Yは,感光体クリーナ406Yによって表面に残った不要なトナーが取り除かれ,次の画像形成に備えることになる。
このように,画像形成部401Yで単色のカラー(イエロー)が転写された転写紙410は,搬送ベルト411によってマゼンタ用の画像形成部401Mに搬送される。画像形成部401Mにおいても画像形成部401Yと同様に,感光体ドラム402M上に形成されたマゼンタのトナー像が転写紙410上に重ねて転写される。
転写紙410は,更に,シアン用の画像形成部401Cとブラック用の画像形成部401Kに順に搬送され,それぞれ感光体ドラム402C,402Kに形成されたトナー像が転写される。ブラック用の画像形成部401Kを通過してカラー画像が形成された転写紙410は搬送ベルト411から剥離され,定着器415で定着された後,排紙される。
図3では、一例として感光体ドラム402Y,402M,402C,402Kから転写紙410に直接転写する画像形成装置の概略構成図を示したが、中間転写ベルトなどの中間転写体上にカラー画像を形成した後,カラー画像を転写紙410上に一括して転写するタイプの画像形成装置であってもよい。
画像形成装置は,感光体ドラム402Y,402M,402C,402Kをモータ(図示せず)により駆動する。感光体ドラム402Y,402M,402C,402Kは、各色毎の駆動制御系により、各感光体ドラム固有の回転速度変動が、後述するように除去される。
図4は、感光体ドラムの駆動機構の一例を表す概略図である。感光体ドラム501〜504には回転駆動の為に駆動軸505〜508が設けられている。また、感光体ドラム501〜504の駆動軸505〜508を回転駆動するためにブラシレスモータ509〜512が設けられている。また、ブラシレスモータ509〜512の回転速度はブラシレスモータ509〜512のモータ軸上に設けられたエンコーダ513〜516によって検出される。
図5は、本発明による駆動制御装置の一実施例を表すブロック図である。図5のブロック図は、ブラックの駆動制御系10K,イエローの駆動制御系10Y,マゼンダの駆動制御系10M,シアンの駆動制御系10C,メモリ11,最大速度変動プロファイル抽出部12,差分プロファイル算出部13,目標速度設定部14を備える構成である。
ブラックの駆動制御系10K,イエローの駆動制御系10Y,マゼンダの駆動制御系10M,シアンの駆動制御系10Cは、図1に示した構成となる。ブラックの駆動制御系10Kは、制御部1K,モータ2K,感光体ドラム3K,エンコーダ4Kを含むように構成される。また、イエローの駆動制御系10Yは、制御部1Y,モータ2Y,感光体ドラム3Y,エンコーダ4Yを含むように構成される。マゼンダの駆動制御系10Mは、制御部1M,モータ2M,感光体ドラム3M,エンコーダ4Mを含むように構成される。シアンの駆動制御系10Cは、制御部1C,モータ2C,感光体ドラム3C,エンコーダ4Cを含むように構成される。
図5の駆動制御装置の動作について図6のフローチャートを参照しつつ説明する。図6は駆動制御装置の動作を示す一例のフローチャートである。ステップS1に進み、駆動制御装置は共通目標速度に基づき速度制御したときの各色毎の速度変動プロファイルをメモリ11に記憶する。
例えばブラックの駆動制御系10Kは、一定値の共通目標速度に基づき、制御部1Kがモータ2Kの速度制御を行ったときのモータ2Kの実際の回転速度を検出し、感光体ドラム3Kの一回転に相当するモータ2Kの回転速度の速度変動を速度変動プロファイルとしてメモリ11に記憶する。
同様に、イエローの駆動制御系10Yは、一定値の共通目標速度に基づき、制御部1Yがモータ2Yの速度制御を行ったときのモータ2Yの実際の回転速度を検出し、感光体ドラム3Yの一回転に相当するモータ2Yの回転速度の速度変動を速度変動プロファイルとしてメモリ11に記憶する。マゼンダの駆動制御系10M及びシアンの駆動制御系10Cも同様にして速度変動プロファイルをメモリ11に記憶する。
ステップS2に進み、最大速度変動プロファイル抽出部12はメモリ11に記憶されている各色毎の速度変動プロファイルを読み出し、振幅が最大である速度変動プロファイルを抽出する。例えば一定値の共通目標速度に基づき、制御部がモータの速度制御を行ったときのモータの実際の回転速度が図2に示すような結果となった場合は、振幅が最大であるマゼンダの速度変動プロファイルが抽出される。最大速度変動プロファイル抽出部12は抽出した速度変動プロファイルを差分プロファイル算出部13に供給する。
ステップS3に進み、差分プロファイル算出部13は記憶されている各色毎の速度変動プロファイルを読み出し、最大速度変動プロファイル抽出部12から供給された振幅が最大である速度変動プロファイルと、メモリ11に記憶されている各色毎の速度変動プロファイルとの差分プロファイルを算出する。
例えば差分プロファイル算出部13は、最大速度変動プロファイル抽出部12から供給された振幅が最大である速度変動プロファイルから、メモリ11に記憶されている各色毎の速度変動プロファイルを減算し、各色毎の差分プロファイルとする。
図7は、ブラックの差分プロファイルの算出と新たな目標速度の設定とを表した一例のイメージ図である。図8は、イエローの差分プロファイルの算出と新たな目標速度の設定とを表した一例のイメージ図である。図9は、マゼンダの差分プロファイルの算出と新たな目標速度の設定とを表した一例のイメージ図である。図10は、シアンの差分プロファイルの算出と新たな目標速度の設定とを表した一例のイメージ図である。
図7〜図10は、振幅が最大である速度変動プロファイルとしてマゼンダの速度変動プロファイルが抽出された例を表している。図7では、差分プロファイル算出部13が、マゼンダの速度変動プロファイル21からメモリ11に記憶されているブラックの速度変動プロファイル22を減算し、ブラックの差分プロファイル23を算出する。
図8では、差分プロファイル算出部13が、マゼンダの速度変動プロファイル21からメモリ11に記憶されているイエローの速度変動プロファイル25を減算し、イエローの差分プロファイル26を算出する。
図9では、差分プロファイル算出部13が、マゼンダの速度変動プロファイル21からメモリ11に記憶されているマゼンダの速度変動プロファイル28を減算し、マゼンダの差分プロファイル29を算出する。
図10では、差分プロファイル算出部13が、マゼンダの速度変動プロファイル21からメモリ11に記憶されているシアンの速度変動プロファイル31を減算し、シアンの差分プロファイル32を算出する。
そして、差分プロファイル算出部13は算出した各色毎の差分プロファイルを目標速度設定部14に供給する。ステップS4に進み、目標速度設定部14は差分プロファイル算出部13から供給された各色毎の差分プロファイルを新たな目標速度として各色毎に設定する。
図7では、目標速度設定部14が、差分プロファイル23を新たな目標速度としてブラックの駆動制御系10Kに設定する。図8では、目標速度設定部14が、差分プロファイル26を新たな目標速度としてイエローの駆動制御系10Yに設定する。図9では、目標速度設定部14が、差分プロファイル29を新たな目標速度としてマゼンダの駆動制御系10Mに設定する。図10では、目標速度設定部14が、差分プロファイル32を新たな目標速度としてシアンの駆動制御系10Cに設定する。
図7〜図10の例では、本発明の駆動制御装置では差分プロファイルを新たな目標速度として設定することによって、マゼンダ以外の各色の感光体ドラムの回転速度にマゼンダと同様の速度変動を持たせることができる。このとき、各色の感光体ドラムの速度変動は従来よりも大きくなるが、各色の感光体ドラム間の距離がドラム周長と等しく、かつ、転写ベルト(中間転写ベルトを持つ画像形成装置の場合は中間転写ベルトも含む)の速度が感光体ドラム外周の回転速度と等しい場合、各色の転写位置での感光体ドラムの相対速度が0となることから、速度変動の影響が色ずれとして画像に表れなくなる。
なお、本発明の駆動制御装置による制御を行なう為には各色の感光体ドラムを一度、一定の共通目標速度で回転制御する必要があるが、例えば電源投入時や紙詰まり発生後等に行い、速度変動のデータを記録媒体に記憶しておけばよい。
図11は、本発明による駆動制御装置の他の実施例を表すブロック図である。目標速度とエンコーダから出力される実際の回転速度との比較をPLL制御やPID制御によって行なう駆動制御装置では、各色の感光体ドラムの回転速度を最も速度変動の大きい感光体ドラムの速度に合わせる手段を、制御部ゲイン補正値検出部50のゲイン補正により行なうことができる。
以上、本発明による駆動制御装置によれば、感光体ドラムの一回転分の速度変動に相当する速度変動プロファイルを検出して、全ての感光体ドラムのうち最も速度変動が大きい感光体ドラムの速度変動プロファイルに一致させるように他の感光体ドラムの速度制御を行なうことにより、簡単な構成で複数の感光体ドラム間の速度変動成分を相対的に除去することが可能となる。この結果、本発明の駆動制御装置によれば、複数の感光体ドラムの回転速度を一致させて、形成されたカラー画像の色ずれを低減させることができる。
さらに、本発明の駆動制御装置によれば、画像形成装置が長期間使用され、構成機器が劣化したとしても最も速度変動が激しい感光体ドラムの速度変動プロファイルに他の感光体ドラムの速度変動プロファイルを合わせこむ為、バンディングが発生したとしても色ずれが発生することはない。ここで、バンディングとは画像のハーフトーン部に出現する帯状の濃度ムラを言う。バンディングはハーフトーンドットの間隔が機械系の速度変動により変わる場合等に発生し、スポット露光走査方式の場合に発生することが多い。
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
感光体ドラムの駆動制御装置の一例のブロック図である。 感光体ドラムの一回転分の実際の速度変動を表すグラフである。 画像形成装置の概略構成図である。 感光体ドラムの駆動機構の一例を表す概略図である。 本発明による駆動制御装置の一実施例を表すブロック図である。 駆動制御装置の動作を示す一例のフローチャートである。 ブラックの差分プロファイルの算出と新たな目標速度の設定とを表した一例のイメージ図である。 イエローの差分プロファイルの算出と新たな目標速度の設定とを表した一例のイメージ図である。 マゼンダの差分プロファイルの算出と新たな目標速度の設定とを表した一例のイメージ図である。 シアンの差分プロファイルの算出と新たな目標速度の設定とを表した一例のイメージ図である。 本発明による駆動制御装置の他の実施例を表すブロック図である。
符号の説明
1K,1Y,1M,1C 制御部
2K,2Y,2M,2C モータ
3K,3Y,3M,3C 感光体ドラム
4K,4Y,4M,4C エンコーダ
10K ブラックの駆動制御系
10Y イエローの駆動制御系
10M マゼンダの駆動制御系
10C シアンの駆動制御系
11 メモリ
12 最大速度変動プロファイル抽出部
13 差分プロファイル算出部
14 目標速度設定部
50 制御部ゲイン補正値検出部
501〜504 感光体ドラム
505〜508 駆動軸
509〜512 ブラシレスモータ
513〜516 エンコーダ

Claims (6)

  1. 目標速度に基づき、駆動部の速度制御を行なう駆動制御装置であって、
    複数の駆動部を共通目標速度に基づき速度制御したときの駆動部毎の速度変動を検出する検出手段と、
    前記速度変動に基づき作成された速度変動プロファイルを駆動部毎に記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段から振幅が最大である速度変動プロファイルを抽出する抽出手段と、
    抽出した速度変動プロファイルと駆動部毎の速度変動プロファイルとの差分プロファイルを駆動部毎に算出する算出手段と、
    前記差分プロファイルを新たな目標速度として駆動部毎に設定する設定手段と、
    新たな目標速度に基づき、前記駆動部の速度制御を行なう駆動制御手段と
    を備えたことを駆動制御装置。
  2. 前記駆動部は、感光体ドラムの回転速度を個別に制御可能とするように前記感光体ドラムに接続されていることを特徴とする請求項1記載の駆動制御装置。
  3. 前記速度変動プロファイルは、前記感光体ドラムの一回転に相当する速度変動であることを特徴とする請求項1又は2記載の駆動制御装置。
  4. 前記算出手段は、振幅が最大である回転速度変動から駆動部毎の回転速度変動を減算して前記差分プロファイルを算出することを特徴とする請求項1乃至3何れか一項記載の駆動制御装置。
  5. 目標速度に基づき、駆動部の速度制御を行なう駆動制御装置の駆動制御方法であって、
    複数の駆動部を共通目標速度に基づき速度制御したときの駆動部毎の速度変動を検出するステップと、
    前記速度変動に基づき作成された駆動部毎の速度変動プロファイルから振幅が最大である速度変動プロファイルを抽出するステップと、
    抽出した速度変動プロファイルと駆動部毎の速度変動プロファイルとの差分プロファイルを駆動部毎に算出するステップと、
    前記差分プロファイルを新たな目標速度として駆動部毎に設定し、新たな目標速度に基づき、前記駆動部の速度制御を行なうステップと
    を有することを特徴とする駆動制御方法。
  6. 複数の感光体ドラムにトナー画像を形成し、各感光体ドラムに形成されたトナー画像を直接又は間接的に用紙上に転写してカラー画像を得る画像形成装置であって、
    目標速度に基づき、感光体ドラムの回転速度を個別に制御する駆動部の速度制御を行なう駆動制御装置を備え、
    前記駆動制御装置は、複数の駆動部を共通目標速度に基づき速度制御したときの駆動部毎の速度変動を検出する検出手段と、
    前記速度変動に基づき作成された速度変動プロファイルを駆動部毎に記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段から振幅が最大である速度変動プロファイルを抽出する抽出手段と、
    抽出した速度変動プロファイルと駆動部毎の速度変動プロファイルとの差分プロファイルを駆動部毎に算出する算出手段と、
    前記差分プロファイルを新たな目標速度として駆動部毎に設定する設定手段と、
    新たな目標速度に基づき、前記駆動部の速度制御を行なう駆動制御手段と
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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