JP2007206478A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各像担持体の速度変動振幅の相対差による色ずれが少なくなり、高品質の印刷画像を提供できるようにする。
【解決手段】画像形成装置の感光体ドラム１が交換されたとき、あるいはユーザが手動にて選択したとき感光体ドラム１の位相調整行程が開始される。位相調整行程では、位相ずれ検出パターンを中間転写ベルト３上に順次描き、パターン検知センサによりパターンの絶対位置情報をメモリに記録する。各色ともベルト３の同じ位置からパターンが描き始め、ベルト３の１周以上にわたりパターンを描く。各感光体ドラム１の駆動ギヤ１１に取り付けた位置検出用のフィラー１３から、各色感光体ドラム１の現状における位相差も同時に測定する。メモリに記録されたパターン位置情報から、各色の位置ずれ変動を求め、求めた各色の位置ずれ変動から、その振幅が最も大きいものを感光体ドラム１の位相差を求める際の基準色とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機やプリンタなどの複数の感光体ドラムを使用する画像形成装置における色ずれ補正装置、あるいは回転体の位置制御装置に関する。

複数の感光体ドラムをもつ多色画像形成装置では、駆動部材である感光体駆動ギヤの歯形精度誤差や取り付け偏芯などにより、各色感光体ドラムの速度変動に伴う位置変動の偏差が各色の色ずれとなって絵に現れるという問題がある。

そこで、各色感光体ドラムの速度変動周期を一致させることで、色ずれ量を最小限に抑え、高画質な絵を提供する技術が考えられてきた。例えばこの速度変動周期の一致には、像担持体上に描いた位置ずれ検出パターンをパターン検出装置で読み取り、各色感光体ドラムの速度変動周期および周期ずれ量を割り出すことで、色ずれ量が最小となるような各色感光体ドラム間の位相差を求め、この情報をプロファイルとして揮発性メモリ等に記憶させ、画像形成前に各感光体ドラムの位相関係をプロファイルに倣わせる方法が知られている（特許文献１から３参照）。これらの方法では基準となる色の指定は無いが、画像形成装置としては不変の基準を定めており、位置ずれ検出パターンの検出結果を基準色とその他の色の間で演算することとなる。

ここで感光体ドラムの速度変動の振幅は、部品の精度が良い場合や取り付け条件が良い場合に変動の振幅が小さくなることがある。感光体ドラムの速度変動振幅が小さいと、他の変動成分の影響などで感光体ドラムの位相を検出することが困難となり、位相検出結果にバラツキが生じてしまう。多くの場合、複数の感光体ドラムを持つ多色画像形成装置では全色同じ構成としているため、どの色に幾らの精度の部品が装着されるか予想がつかない。そのため、もしも基準色となる感光体ドラムの速度変動が小さかった場合、それ以外の要因による速度変動のために位相の検出が困難になり、その画像形成装置における位相合わせの精度が悪くなるという問題がある。
特開平９−１４６３２９号公報 特開２００１−３０５８２０号公報 特開２００３−１７７５８８号公報

そこで本発明は、基準色をあらかじめ設定せず、機械毎にそれぞれずれ量を求める為の基準となる基準色を選定することで、精度の高い位相合わせを行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、前記像担持体上の静電潜像に基づいて可視画像を形成する現像手段と、前記像担持体に駆動部材を係合させて回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段の回転速度の制御を行う制御手段とを有し、搬送体に沿って複数個配置された像担持体を含む電子写真プロセス部によって形成された画像を、前記搬送体により搬送される単一の記録媒体上に順次重ね合わせて転写することにより前記記録媒体上に画像を得る画像形成装置において、前記搬送体上に描いた位置ずれ検出パターンから、各色の相対的な位置ずれ量が最も少なくなるように各色像担持体の位相を制御する制御手段を有し、該制御手段は、各色の相対的な位置ずれ量を求める際に、相対の基準となる基準色を選定することを特徴とする。

同請求項２に係るものは、請求項１記載の画像形成装置において、前記制御手段が、前記像担持体の回転周期による位置ずれ量の最大値から基準色を選定することを特徴とする。

同請求項３係るものは、請求項２記載の画像形成装置において、前記制御手段が、前記像担持体の回転周期による位置ずれ量の最大となるものが複数ある場合、前記像担持体の回転周期の整数倍の周期による位置ずれ量から基準色を選定することを特徴とする。

同請求項４係るものは、請求項３記載の画像形成装置において、前記制御手段が、前記像担持体の回転周期の整数倍の周期による位置ずれ量の最小値から基準色を選定することを特徴とする。

同請求項５係るものは、請求項３または４記載の画像形成装置において、回転周期が前記像担持体の回転周期の２倍であることを特徴とする。

同請求項６係るものは、請求項４または５記載の画像形成装置において、検出色の位置ずれ量の最大値が決められた設定値よりも低い場合に、前記制御手段が、検出色の相対位置ずれを求める演算を行わないことを特徴とする。

同請求項７係るものは、請求項６記載の画像形成装置において、検出色の位置ずれ量の最大値が決められた設定値よりも低いものが３つあるとき、前記制御手段が、その他の色の位置ずれ量の演算を行わないことを特徴とする。

同請求項８係るものは、請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置において、相対的な位置ずれ量を求めるための基準色と、前記像担持体の位相差を制御するための基準色が等しいことを特徴とする。

同請求項９係るものは、請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置において、相対的な位置ずれ量を求めるための基準色と、前記像担持体の位相差を制御するための基準色が異なることを特徴とする。

同請求項１０係るものは、請求項１から９のいずれかに記載の画像形成装置において、画像形成部をプロセスカートリッジで構成してなることを特徴とする。

本発明は、搬送体上に描いた位置ずれ検出パターンから各色の位置ずれ情報を検出し、不揮発性メモリ等の記録媒体に格納することで、前記各像担持体の速度変動振幅の相対差による色ずれが少なくなり、高品質の印刷画像を提供できる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。

図１はタンデム型カラー画像形成装置の概略図を示す。図１はプリンタの全体構成を示す断面図、図２は感光体周りの構成を示す断面図である。図中１（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）は像担持体である複数の感光体ドラムで、感光体ドラム１に当接する中間転写ベルト３と、それぞれの感光体ドラム１の駆動部材である感光体ドラムギア２を係合させて回転駆動する感光体ドラム駆動モータと、複数の感光体ドラム１の軸１０の位置を検出する検出手段である位相差検出センサ５と、感光体ドラム駆動モータの軸６の動きで感光体ドラム１の回転速度を変更すること、または回転開始時間や回転停止時間を感光体ドラム１ごとに変更することにより複数の感光体ドラム１の位相を調整する制御を行う制御手段（図示せず。この種の装置が内蔵するコンピュータにより実現できる。）を有する。そしてこの画像形成装置は、制御手段により各感光体ドラム１が持つ速度変動による位置ずれ量の相対差、つまり色ずれを低減させるように感光体ドラム１の位相を制御する。図中４は中間転写ローラ、７は像担持体上画像読取センサ、８は中間転写ベルト駆動ローラ、９は２次転写ローラである。

なお以上及び以下の説明は、用紙等の転写材上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作を行うものとして説明するが、単色画像、２色または３色の画像を形成することもある。また、本形態のプリンタを用いてモノクロ印刷をする場合には、ブラックの作像ユニットの感光体ドラム１上にのみ静電潜像を形成して同ユニットによって現像して用紙に転写し、定着装置で定着すればよい。また詳細な図示は省略するが、感光体とドラム１等の作像ユニットは、いわゆるプロセスカートリッジとし、感光体ドラム１だけでなく、現像ユニット、クリーニング装置、帯電ローラ等が一体の作像ユニット３０としてある。

またなお各感光体ドラム１が持つ速度変動による位置ずれを測定するためには、位置ずれ検出用のパターンを中間転写ベルトなどの無端ベルト上に描き、パターン検出センサにより描かれたパターンの位置情報から位置変動を求めることが知られており、この情報を元に各種演算を行い感光体ドラムの位相を制御することも公知である。

感光体ドラム１の位相調整行程では、感光体ドラム１の位置を検出するセンサにより、位置ずれ検出パターンを描く際（つまり最適位相関係とする前の）、各感光体ドラム１の位相差及び、パターン検出センサから検出された位置情報から各感光体ドラムの位置変動がわかる。位置ずれ検出パターンは中間転写ベルト３の前後に各色同時に書いても、中間転写ベルト３の同じ位置に各色順番に書いてもよい。

中間転写ベルト３上に描かれた位置ずれ検出パターンから得られる結果は、感光体ドラム１の速度変動だけでなく、モータの速度変動やギヤのかみ合い誤差変動、ベルト駆動ローラの速度変動、ベルト厚み偏差による速度変動等、様々な要因による影響を受けている。従来は、感光体ドラム１の速度変動によるの位置ずれ変動への寄与が最も高いという想定のもと、その後の位相検出演算を行ってきた。そのため、感光体ドラム１の駆動系列の部品精度が良い場合や組立状態が良い場合など、条件によっては感光体ドラムの速度変動の寄与が小さくなることで、機械が感光体ドラムの位相を測定するのが困難になり、測定毎で結果のバラツキが大きくなるという問題があった。特に位相差算出の基準となる感光体ドラムの位置ずれ位相検出が困難な場合、感光体ドラムの位相あわせによる色ずれ低減手法の信頼性が失われることとなる。

そこで本実施例の画像形成装置では、あらかじめ基準となる色を決めず、各感光体ドラム１間の色ずれが最も少なくなる最適位相差を演算する前に、各感光体ドラム１の位置ずれ検出パターンすべてを不揮発性メモリなどの記録媒体（図示せず）に格納し、得られたデータの中から感光体ドラム１の速度変動に注目し、この速度変動における位相データがもっとも精度良く得られる色を基準色とする。なお、この基準色の選定には例えば感光体ドラム１の位置ずれ振幅が最も大きくなるものを選択することで、より精度の高い位相あわせを行うことができる。

ここで具体的に手順を説明する。画像形成装置の感光体ドラム１が交換されたとき、あるいはユーザが手動にて選択したとき感光体ドラム１の位相調整行程が開始される。位相調整行程では、はじめに図３のような各色の位相ずれ検出パターンを中間転写ベルト３上に順次描き、パターン検知センサ（例えばセンサ７）によりパターンの絶対位置情報が機械に備わるメモリ（図示せず）に記録される。なおこのパターンは、中間転写ベルト３の速度変動による位置ずれへの影響を無効化するため、どの色もベルト３の同じ位置からパターンが描かれ始め、ベルト３の１周以上にわたりパターンを描くものとしている。

またこのとき、図４に示す各感光体ドラム１の駆動ギヤ１１に取り付けられた位置検出用のフィラー１３から、各色感光体ドラム１の現状における位相差も同時に測定されることとなる。図中１２は位置検出センサ（フォトインタラプタ）である。

次にメモリに記録されたパターン位置情報から、各色の位置ずれ変動を求める。位置ずれ変動の求め方は公知であるため省略する。そして求めた各色の位置ずれ変動から、図５の「Ｍ」のように、その振幅が最も大きいものを感光体ドラム１の位相差を求める際の基準色とする。図５において、Ｋはブラック、Ｃはシアン、Ｍはマゼンタ、Ｙはイエローの各色を表す。

なおこの位置情報であるが、コヒーレント積分により感光体ドラム１の１回転周期分毎にデータを足しあわせることで感光体ドラム１の速度変動成分が強調され、その他の速度変動成分が打ち消される。このデータを元に位置ずれ変動が最も大きいもの、つまり感光体ドラム１による位置変動振幅が最も大きいものを選択して基準色とすれば、より精度を高められる。またこの演算を行うために、位置ずれ検出パターンの描く距離を、感光体ドラム周長の整数倍にしておくと扱いやすい。

また、感光体ドラム１による位置ずれ量が概略最大となる色が複数あった場合には、次に感光体ドラム１の回転周期の整数倍の色ずれ量に注目する。感光体ドラム１は駆動伝達機構の構成やガタ等により、１回転周期の整数倍でも速度変動が生じる場合がある。この整数倍の速度変動による位置ずれ量が大きいと、図６に示すような合成波となり、本来の感光体ドラム１回転の位相に比べて位相がずれて検知されてしまう恐れがある。このことから、感光体ドラム１の１回転周期の整数倍の色ずれ量は少ない方が精度良い位相を検出できる。また、この整数倍における位置ずれ量は高次になる程振幅が小さくなる傾向にあるので、少なくとも感光体ドラム周期の２次（２倍）成分による位置ずれ量までを考慮すれば十分である。

これまで述べてきた基準色の決定は、各感光体ドラム１間の色ずれが最も少なくなる最適位相差を求める過程の一工程である。基準色が決定された後、画像形成装置は各色位置ずれ検出パターンの相対差から、その時点の感光体ドラムの位相差における色ずれ量を割り出し、この色ずれ量が最も少ない位相差を最適位相差として、感光体ドラムの位相関係を制御する。

ここで感光体ドラム１の位置ずれ変動量が小さいと位相を判断することは難しいが、色ずれに対する感光体ドラムの寄与は少なくなることに注目する。そこであらかじめ決められた値よりも感光体ドラム１の位置ずれ量（変動振幅）が小さい場合、その後の位相差検出のための演算及び感光体ドラムの位相制御を行わずに印刷動作を始めることで、演算および感光体ドラムの位相制御にかかる時間を省略できる。

また、感光体ドラム１による位置ずれ量が最初の色から３つの色が連続してあらかじめ決められた値よりも小さい場合は、位置ずれ量の相対差を求める対象が無くなる。そこで、このような場合は最後の色の位置ずれ量を演算しないことで、位置ずれ量の演算にかかる時間を省略できる。

また前述してきた各色の相対的な位置ずれ量を求めるための基準色と、感光体ドラム１の位相を制御するための基準色を同じとすれば、演算により求められた最適位相差の数値をそのまま使用できるので、簡単に位相合わせが行える。また各色の相対的な位置ずれ量を求めるための基準色と、感光体ドラムの位相を制御するための基準色を別として扱えば、感光体ドラムの位相制御装置を従来と同様のものでできるので、コストの負担を少なくできる。例えば、色ずれ検知パターンの検出結果からＭが色ずれの基準、となった場合、それぞれの最適位相差は、Ｋ−Ｍ、Ｃ−Ｍ、Ｙ−Ｍで求められる。このとき感光体ドラムの位相制御の基準は従来通りに決められた色であれば、感光体ドラムでの位相差は、（Ｋ−Ｍ）−（Ｋ−Ｍ）、（Ｃ−Ｍ）−（Ｋ−Ｍ）、（Ｙ―Ｍ）−（ＫーＭ）となり、従来の制御手段で色ずれ最小となる制御を行える。

なお以上説明してきた実施例においては、使用する感光体ドラム等を図１や図７に示すようなプロセスカートリッジとして構成すれば、簡単に感光体ドラムの着脱ができ、ドラムの着脱によっても色ずれの少ない画像を得ることができる。図中２００Ａは感光体ユニット、２００Ｂは現像ユニット、２１０は現像装置、２２０は帯電装置、２３０はクリーニング装置である。

すなわち、像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、像担持体上の静電潜像に基づいて可視画像を形成する現像手段と、像担持体に駆動部材を係合させて回転駆動する駆動手段と、駆動手段の回転速度の制御を行う制御手段とを有し、搬送体に沿って複数個配置された像担持体を含む電子写真プロセス部によって形成された画像を、搬送体により搬送される単一の記録媒体上に順次重ね合わせて転写することにより記録媒体上に画像を得る画像形成装置において、搬送体上に描いた位置ずれ検出パターンから各色の位置ずれ情報を検出し、不揮発性メモリ等の記録媒体に格納することで、各像担持体の速度変動振幅の相対差による色ずれが少なくなり、高品質の印刷画像を提供できる。

またこのような画像形成装置において、記録媒体に格納された位置ずれ情報から、各色の相対的な位置ずれ量を求める為の基準となる基準色を選定することで、精度の高い位相合わせを行うことができるため、前記各像担持体の速度変動振幅の相対差による色ずれと位置ずれが少なくなる。また、像担持体の回転周期による位置ずれ量の最大値から、基準色を選定することで、簡単に精度の高い位相合わせを行うことができるため、各像担持体の速度変動振幅の相対差による色ずれが少なくなる。

そして、基準色の位置ずれ情報と、検出色を像担持体の所定の位相差に対応するデータ数だけずらした位置ずれ情報から検出色の相対位置ずれを求める演算手段を有し、基準色に対する検出色の像担持体の位相を少なくとも１周変化させ、相対位置ずれ量の総和が最小となる場合のデータのずらし量から得られる回転位相を最適位相とし、像担持体の回転位相を最適位相と判断された位相関係に調整することで、前記各像担持体の速度変動振幅の相対差による色ずれが少なくなる。相対位置ずれ量の偏差が最小となる場合のデータのずらし量から得られる回転位相を最適位相とし、像担持体の回転位相を最適位相と判断された位相関係に調整することで、前記各像担持体の速度変動振幅の相対差による色ずれが少なくなる。検出色の位置ずれ量の最大値が決められた設定値よりも低い場合に、検出色の相対位置ずれを求める演算を行わないことで、短時間に色ずれの少ない高品位の画像作成を実現できる。

また検出色の位置ずれ量の最大値が決められた設定値よりも低いものが３つあるとき、その他の色の位置ずれ量の演算を行わないことで、短時間に色ずれの少ない高品位の画像作成が可能になる。そして相対的な位置ずれ量を求めるための基準色と、像担持体の位相差を制御するための基準色が等しいことで、短時間に色ずれの少ない高品位の画像を作成できるし、相対的な位置ずれ量を求めるための基準色と、像担持体の位相差を制御するための基準色が異なることで、低コストで色ずれの少ない高品位の画像を形成できる。

タンデム型カラー画像形成装置の概略図 感光体周りの構成を示す概念的断面図 位相ずれ検出パターンを示す図 感光体ドラムの駆動ギヤに取り付けたフィラーから位相差も同時に測定する構成の図 各色のパターン位置情報を示す図 像担持体の回転周期における位置ずれを示す図 プロセスカートリッジの一例を示す断面図

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 感光体ドラムギア
３ 中間転写ベルト
４ 中間転写ローラ
５ 位相差検出センサ
６ 感光体ドラム駆動モータの軸
７ 像担持体上画像読取センサ
８ 中間転写ベルト駆動ローラ
９ ２次転写ローラ
１０ 感光体ドラムの軸
１１ 感光体ドラムギア
１２ 位置検出センサ（フォトインタラプタ）
１３ 位置検出用のフィラー
３０ 作像ユニット
２００Ａ 感光体ユニット
２００Ｂ 現像ユニット
２１０ 現像装置
２２０ 帯電装置
２３０ クリーニング装置

Claims (10)

1. 像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、前記像担持体上の静電潜像に基づいて可視画像を形成する現像手段と、前記像担持体に駆動部材を係合させて回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段の回転速度の制御を行う制御手段とを有し、搬送体に沿って複数個配置された像担持体を含む電子写真プロセス部によって形成された画像を、前記搬送体により搬送される単一の記録媒体上に順次重ね合わせて転写することにより前記記録媒体上に画像を得る画像形成装置において、前記搬送体上に描いた位置ずれ検出パターンから、各色の相対的な位置ずれ量が最も少なくなるように各色像担持体の位相を制御する制御手段を有し、該制御手段は、各色の相対的な位置ずれ量を求める際に、相対の基準となる基準色を選定することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、前記制御手段が、前記像担持体の回転周期による位置ずれ量の最大値から基準色を選定することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２記載の画像形成装置において、前記制御手段が、前記像担持体の回転周期による位置ずれ量の最大となるものが複数ある場合、前記像担持体の回転周期の整数倍の周期による位置ずれ量から基準色を選定することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３記載の画像形成装置において、前記制御手段が、前記像担持体の回転周期の整数倍の周期による位置ずれ量の最小値から基準色を選定することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項３または４記載の画像形成装置において、回転周期が前記像担持体の回転周期の２倍であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４または５記載の画像形成装置において、検出色の位置ずれ量の最大値が決められた設定値よりも低い場合に、前記制御手段が、検出色の相対位置ずれを求める演算を行わないことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６記載の画像形成装置において、検出色の位置ずれ量の最大値が決められた設定値よりも低いものが３つあるとき、前記制御手段が、その他の色の位置ずれ量の演算を行わないことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置において、相対的な位置ずれ量を求めるための基準色と、前記像担持体の位相差を制御するための基準色が等しいことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置において、相対的な位置ずれ量を求めるための基準色と、前記像担持体の位相差を制御するための基準色が異なることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１から９のいずれかに記載の画像形成装置において、画像形成部をプロセスカートリッジで構成してなることを特徴とする画像形成装置。