JP2007333759A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来使用しているレジストパターンを利用することで感光体ドラムの回転数を制御し、色ずれを合わせることが可能な画像形成装置の提供を目的とする。
【解決手段】画像形成ステーション１ａ〜１ｄにより中間転写体１２上に副走査方向に沿って所定の間隔をおいてレジストパターンを形成させるレジストパターン生成手段１３と、中間転写体１２上に形成されたレジストパターンを検出するフォトセンサ１４と、検出したレジストパターンから画像形成ステーション１ａ〜１ｄそれぞれの感光体ドラム２ａ〜２ｄの周上の線速度を算出する副走査倍率検出手段１５と、画像形成ステーション１ａ〜１ｄそれぞれの感光体ドラム２ａ〜２ｄの周上の線速度に基づいて、それぞれの感光体ドラム２ａ〜２ｄの周上の線速度が同一となるように回転数を制御するモータ制御手段１６とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、感光体ドラムに光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段により現像し、現像されたトナー像を転写体上に重ねて転写する画像形成ステーションを複数有する画像形成装置に関する。

従来、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ドラムを帯電器により帯電し、帯電された感光体ドラムに画像情報に応じた光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段によって現像し、現像されたトナー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、画像のカラー化に伴って、上記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、好ましくは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提案されている。かかるタンデム方式のカラー画像形成装置は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、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）をいかに良好に行うかの点で問題点を有している。なぜなら、シート材等に転写された４色の画像形成位置のずれは、最終的には位置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。

図５は位置ずれの種類を表す図であり、例えば図５（ａ）に示すシート材の移動方向（図中矢印Ａ方向）の位置ずれ（以下、「副走査方向位置ずれ」と称す。）、同図（ｂ）に示す走査方向（図中矢印Ａ方向に直交する方向）の位置ずれ（以下、「主走査方向位置ずれ」と称す。）、同図（ｃ）に示す斜め方向の位置ずれ（以下、「スキュー誤差」と称す。）、同図（ｄ）に示す倍率誤差のずれ、同図（ｅ）に示す湾曲誤差のずれなどが有り、実際には上記５種類のずれが重畳したものが現れる。

そして、上記位置ずれの主要因は、副走査方向位置ずれの場合は各画像形成ステーション、走査光学系の取り付けずれ、および走査光学系内のレンズやミラー取り付けずれであり、主走査方向位置ずれの場合も同様である。また、スキュー誤差の場合は画像形成ステーションにおける感光体の回転軸の角度ずれ、および走査光学系の取り付け角度ずれであり、倍率誤差によるずれの場合は各走査光学系から画像形成ステーションの感光体までの光路長の誤差による走査線長さのずれによるものであり、湾曲誤差によるずれの場合は各走査光学系内のレンズ等の組み立てずれによるものである。

そこで、従来、上記５種類のずれを予め基準となるパターン（以下、「レジストパターン」と称す。）を描画し、複数のセンサによってレジストパターンを検出（位置ずれ検出）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（位置ずれ補正）を行うことが提案されている。例えば、特許文献１には、記録紙上に転写されるトナー画像の主走査方向の色ずれ量を検出するためのレジストマークを画像形成ユニットにより転写ベルト上に形成し、この転写ベルト上に形成されたレジストマークの位置を検出し、この検出信号に基づいて主走査方向の色ずれ補正量を算出することが提案されている。

また、色ずれは各色の感光体ドラムの精度によっても起こりうる。すなわち、各色の感光体ドラムの半径が同一でない場合、感光体ドラムの周長が一致しなくなり、各色画像の位置が合わなくなってしまう。そこで、従来、このような感光体ドラムの周長の誤差に対応するため、図６の従来のカラー画像形成装置の構成図に示すように、各色の感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにそれぞれエンコーダ１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄを取り付け、これをフォトセンサ（図示せず。）で検出し、その検出結果に応じて、感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの回転数を制御して色ずれを合わせることが行われている。
特開２００４−１３３２１７号公報

上記のように、従来の色ずれ補正方法では、各色の感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにそれぞれエンコーダ１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄおよびフォトセンサを取り付ける必要があるので、製造コストが増大するという問題がある。

そこで、本発明においては、各色の感光体ドラムにそれぞれエンコーダおよびフォトセンサを使用することなく、前述のように従来使用しているレジストパターンを利用することで感光体ドラムの回転数を制御し、色ずれを合わせることが可能な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、本発明の画像形成装置は、感光体ドラムに光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段により現像し、現像されたトナー像を転写体上に重ねて転写する画像形成ステーションを複数有する画像形成装置において、画像形成ステーションにより転写体上に副走査方向に沿って所定の間隔をおいてレジストパターンを形成させる手段と、転写体上に形成されたレジストパターンを検出する手段と、このパターン検出手段により検出したレジストパターンから画像形成ステーションそれぞれの感光体ドラムの周上の線速度を算出する手段と、画像形成ステーションそれぞれの感光体ドラムの周上の線速度に基づいて、それぞれの感光体ドラムの周上の線速度が同一となるように感光体ドラムの回転数を制御する手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、各色の感光体ドラムにそれぞれエンコーダおよびフォトセンサを使用することなく、前述のように従来使用しているレジストパターンを利用してそれぞれの感光体ドラムの周上の線速度が同一となるように回転数を制御し、色ずれを合わせることが可能となる。これにより、安価で高精度な色ずれ補正を実現することができる。

本願の第１の発明は、感光体ドラムに光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段により現像し、現像されたトナー像を転写体上に重ねて転写する画像形成ステーションを複数有する画像形成装置において、画像形成ステーションにより転写体上に副走査方向に沿って所定の間隔をおいてレジストパターンを形成させる手段と、転写体上に形成されたレジストパターンを検出する手段と、このパターン検出手段により検出したレジストパターンから画像形成ステーションそれぞれの感光体ドラムの周上の線速度を算出する手段と、画像形成ステーションそれぞれの感光体ドラムの周上の線速度に基づいて、それぞれの感光体ドラムの周上の線速度が同一となるように感光体ドラムの回転数を制御する手段とを有することを特徴とする画像形成装置である。本発明によれば、各色の感光体ドラムにそれぞれエンコーダおよびフォトセンサを使用することなく、前述のように従来使用しているレジストパターンを利用してそれぞれの感光体ドラムの周上の線速度が同一となるように回転数を制御し、色ずれを合わせることが可能となる。これにより、安価で高精度な色ずれ補正を実現することができる。

本願の第２の発明は、レジストパターンは、主走査方向位置ずれおよびスキュー誤差の補正にも利用可能な副走査方向の軸に対称なハの字パターンで構成されたものであることを特徴とする画像形成装置である。本発明によれば、主走査方向位置ずれ、スキュー誤差および副走査方向位置ずれを一度に補正することが可能となり、より安価で高精度な色ずれ補正を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態におけるカラー画像形成装置の構成図である。

図１において、本発明の実施の形態におけるカラー画像形成装置は、４つの画像形成ステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを有する。各画像形成ステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、第１の像担持体としての感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをそれぞれに有し、その周りには専用の帯電手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、クリーニング手段５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、画像情報に応じた光をそれぞれの感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに照射するための走査光学系の露光手段６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、転写手段７内の転写器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ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１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ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ところであり、露光手段６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄからはブラック画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像に対応した光９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが出力される。感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの下方には、各画像形成ステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを通過する態様でローラ１０，１１により支持された第２の像担持体としての無端ベルト状の中間転写体１２が配置されている。中間転写体１２は、図中の矢印Ａ方向へ回転する。

また、本実施の形態におけるカラー画像形成装置は、画像形成ステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄにより中間転写体１２上へそれぞれレジストパターンを形成させるレジストパターン生成手段１３を備える。また、中間転写体１２に対面してこの中間転写体１２上に形成されたレジストパターンを検出するパターン検出手段としてのフォトセンサ１４が配置されている。

図２はレジストパターン生成手段１３により形成させるレジストパターンを示す図である。図２に示すように、レジストパターン生成手段１３により中間転写体１２上へ形成させるレジストパターンは、中間転写体１２の副走査方向の軸に対称であって、副走査方向に対して４５°傾斜させた線分により構成されたハの字パターン１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１および逆ハの字パターン１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２である。

なお、ハの字パターン１３ａ−１、逆ハの字パターン１３ａ−２は、画像形成ステーション１ａにより形成させるレジストパターン、ハの字パターン１３ｂ−１、逆ハの字パターン１３ｂ−２は、画像形成ステーション１ｂにより形成させるレジストパターン、ハの字パターン１３ｃ−１、逆ハの字パターン１３ｃ−２は、画像形成ステーション１ｃにより形成させるレジストパターン、ハの字パターン１３ｄ−１、逆ハの字パターン１３ｄ−２は、画像形成ステーション１ｄにより形成させるレジストパターンであり、それぞれのハの字パターン１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１と逆ハの字パターン１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２とのフォトセンサ１４により検出する位置における間隔が、感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周長の整数倍の長さとなっている。

また、本実施の形態におけるカラー画像形成装置は、フォトセンサ１４により検出したレジストパターンから画像形成ステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄそれぞれの感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周上の線速度を算出し、基準とする色の線速度に対するそれぞれの副走査方向の倍率を検出する副走査倍率検出手段１５と、副走査倍率検出手段１５により検出した副走査方向の倍率に応じて各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの回転数を制御するモータ制御手段１６と、シート材１７を供給する給紙カセット１８と、給紙カセット１８からシート材１７を給紙する給紙ローラ１９と、中間転写体１２上に形成されたトナー像をシート材１７へ転写するシート材転写ローラ２０と、シート材１７上に転写されたトナー像を定着させる定着手段２１とを有する。

上記構成のカラー画像形成装置では、まず画像形成ステーション１ｄの帯電手段３ｄおよび露光手段６ｄ等の公知の電子写真プロセス手段により感光体ドラム２ｄ上に画像情報のイエロー成分色の潜像を形成した後、現像手段４ｄでイエロートナーを有する現像材によりイエロートナー像として可視像化され、転写器８ｄで中間転写体１２に転写される。一方、イエロートナー像が中間転写体１２に転写されている間に画像形成ステーション１ｃではマゼンタ成分色の潜像が形成され、現像手段４ｃでマゼンタトナーによるマゼンタトナー像が形成され、転写器８ｃにて中間転写体１２上に転写され、先に中間転写体１２上に転写されたイエロートナー像と重ね合わされる。

以下、シアントナー像、ブラックトナー像についても同様な方法で画像形成が行われ、中間転写体１２上に４色のトナー像の重ね合わせが終了すると、給紙ローラ１９により給紙カセット１８から給紙された紙等のシート材１７上にシート材転写ローラ２０によって４色のトナー像が一括転写および搬送され、定着手段２１で加熱定着され、シート材１７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ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄはクリーニング手段５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ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。

次に、色ずれ補正動作について説明する。

図３は各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周上の線速度Ｖｐｋ，Ｖｐｃ，Ｖｐｍ，Ｖｐｙ、回転数Ｎｋ，Ｎｃ，Ｎｍ，Ｎｙおよび半径ｒｋ，ｒｃ，ｒｍ，ｒｙの関係を示す模式図、図４はレジストパターンを検出したフォトセンサの出力信号と各色の計測時間の関係を示す説明図である。

図３に示すように、各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのモータを同じ回転数Ｎ（＝Ｖｐｋ＝Ｖｐｃ＝Ｖｐｍ＝Ｖｐｙ）で駆動した場合の各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周上の線速度Ｖｐｋ，Ｖｐｃ，Ｖｐｍ，Ｖｐｙ、回転数Ｎｋ，Ｎｃ，Ｎｍ，Ｎｙおよび半径ｒｋ，ｒｃ，ｒｍ，ｒｙの関係式は、
Ｖｐｋ＝２πｒｋ・Ｎ ・・・（式１）
Ｖｐｃ＝２πｒｃ・Ｎ ・・・（式２）
Ｖｐｍ＝２πｒｍ・Ｎ ・・・（式３）
Ｖｐｙ＝２πｒｙ・Ｎ ・・・（式４）
で表される。

また、前述のように中間転写体１２上に形成されたレジストパターンをフォトセンサ１４により検出した場合、図４に示すように、各色のハの字パターン１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１および逆ハの字パターン１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２間の時間をそれぞれＴｋ，Ｔｃ，Ｔｍ，Ｔｙとすると、各色の感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周上の線速度Ｖａｐｋ，Ｖａｐｃ，Ｖａｐｍ，Ｖａｐｙは、
Ｖａｐｋ＝Ｌ／Ｔｋ ・・・（式５）
Ｖａｐｃ＝Ｌ／Ｔｃ ・・・（式６）
Ｖａｐｍ＝Ｌ／Ｔｍ ・・・（式７）
Ｖａｐｙ＝Ｌ／Ｔｙ ・・・（式８）
で表される。

そこで、本実施の形態におけるカラー画像形成装置では、副走査倍率検出手段１５によりブラックを基準に各色の線速度の割合（倍率）を算出し、各色の線速度がブラックの線速度と同一となるようにモータ制御手段１６によりモータの回転数を増減し、制御する。例えば、シアンの場合、ブラックに対するシアンの線速度の割合は、
Ｖｐｃ／Ｖｐｋ＝Ｖａｐｃ／Ｖａｐｋ ・・・（式９）
である。したがって、（式２）のＮの補正回転数Ｎｃｃｏｒは、
Ｎｃｃｏｒ＝Ｎ×Ｖａｐｋ／Ｖａｐｃ＝Ｎ×Ｔｃ／Ｔｋ ・・・（式１０）
となる。同様に、マゼンタ、イエローそれぞれの補正回転数Ｎｍｃｏｒ，Ｎｙｃｏｒは、
Ｎｍｃｏｒ＝Ｎ×Ｖａｐｋ／Ｖａｐｍ＝Ｎ×Ｔｍ／Ｔｋ ・・・（式１１）
Ｎｙｃｏｒ＝Ｎ×Ｖａｐｋ／Ｖａｐｙ＝Ｎ×Ｔｙ／Ｔｋ ・・・（式１２）
となる。

すなわち、ブラックの感光体ドラム２ａの回転数をＮ、シアン、マゼンタ、イエローそれぞれの感光体ドラム２ｂ，２ｃ，２ｄの回転数を上で求めた補正回転数Ｎｃｃｏｒ，Ｎｍｃｏｒ，Ｎｙｃｏｒとして制御することにより、各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周上の線速度を同一にすることができる。

また、本実施の形態におけるカラー画像形成装置において用いるレジストパターンは、従来の主走査方向位置ずれおよびスキュー誤差の補正に利用していたものと同じものであり、従来と同様これらの補正にも利用することが可能である。したがって、本実施の形態におけるカラー画像形成装置では、主走査方向位置ずれ、スキュー誤差および副走査方向位置ずれを一度に補正することが可能であり、より安価で高精度な色ずれ補正を実現できる。

本発明は、感光体ドラムに光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段により現像し、現像されたトナー像を転写体上に重ねて転写する画像形成ステーションを複数有する画像形成装置として有用である。特に、本発明は、各色の感光体ドラムにそれぞれエンコーダおよびフォトセンサを使用することなく、従来使用しているレジストパターンを利用することで感光体ドラムの回転数を制御し、色ずれを合わせることが可能な画像形成装置として好適である。

本発明の実施の形態におけるカラー画像形成装置の構成図 レジストパターン生成手段により形成させるレジストパターンを示す図 各感光体ドラムの周上の線速度、回転数および半径の関係を示す模式図 レジストパターンを検出したフォトセンサの出力信号と各色の計測時間の関係を示す説明図 位置ずれの種類を表す図 従来のカラー画像形成装置の構成図

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 画像形成ステーション
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 感光体ドラム
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 帯電手段
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 現像手段
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ クリーニング手段
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 露光手段
７ 転写手段
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 転写器
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 光
１０，１１ ローラ
１２ 中間転写体
１３ レジストパターン生成手段
１４ フォトセンサ
１５ 副走査倍率検出手段
１６ モータ制御手段
１７ シート材
１８ 給紙カセット
１９ 給紙ローラ
２０ シート材転写ローラ
２１ 定着手段

Claims (2)

1. 感光体ドラムに光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段により現像し、現像されたトナー像を転写体上に重ねて転写する画像形成ステーションを複数有する画像形成装置において、
   前記画像形成ステーションにより前記転写体上に副走査方向に沿って所定の間隔をおいてレジストパターンを形成させる手段と、
   前記転写体上に形成されたレジストパターンを検出する手段と、
   このパターン検出手段により検出したレジストパターンから前記画像形成ステーションそれぞれの感光体ドラムの周上の線速度を算出する手段と、
   前記画像形成ステーションそれぞれの感光体ドラムの周上の線速度に基づいて、それぞれの感光体ドラムの周上の線速度が同一となるように前記感光体ドラムの回転数を制御する手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記レジストパターンは、主走査方向位置ずれおよびスキュー誤差の補正にも利用可能な副走査方向の軸に対称なハの字パターンで構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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