JP2008032798A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光ドラム偏芯により生じるバンディングを簡単な構成で補正する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。
【解決手段】感光ドラム１の周面に記録シートの搬送方向と直交する方向に画像データの書き込みを行う像形成手段３０を有する画像形成装置において、前記感光ドラム１の回転軸４０に設置され、該回転軸の回転角度を検知するエンコーダ手段９と、前記中間転写ベルト５０上の画像と画像の間隔を距離データとして検知するラインセンサ８と、前記エンコーダ手段９による回転角度の検知結果と前記ラインセンサ８による画像間の距離データから前記感光ドラム１の偏芯量を検出し、該偏芯量をもとに前記像形成手段３０の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、感光ドラムと中間転写体の一方を駆動源で駆動し、他方を従動させる画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、円筒状の感光ドラム上にレーザなどのスキャナ装置により静電潜像を形成し、それを現像装置によりトナー画像化したものを中間転写体に転写する画像形成部を有するものがある。

このように円筒状の感光体（以下、感光ドラムと称す）では、円筒形状であるために外径（形）の真円度の歪成分、回転中心との芯ズレ成分を無くすことができない（以下、真円度の歪成分と回転中心との芯ズレ成分を合わせて、偏芯成分と称す）。ドラムの偏芯成分は、感光ドラム表面の速度を不安定にする。そのため、画像形成時においてレーザ等のスキャナ装置からの走査ライン間が等間隔でなくなり、画像バンディング（ピッチ状ムラ）の現象が発生することがあった。

この対策の一つとして、感光ドラムの半径方向の距離を直接に測定する構成が提案されている。これは、感光ドラムの半径方向における感光ドラム表面と距離センサ間の距離を計測し、距離の変動からドラムの偏芯成分を検出して、感光ドラムへのレーザ書き込みタイミングを制御する構成である（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２４６９９５号公報

しかしながら、従来の画像形成装置では、距離センサが高コストであり、かつ部品が高密度で配置される感光ドラムの近傍にセンサの配置をしなければならず、スペースの制約があった。また、このことは感光ドラムまわりの省スペース化を阻む原因になっていた。

本発明では、感光ドラム偏芯により生じる画像バンディングの現象を簡単な構成で補正する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。

本発明は、上述の目的を達成するため、以下（１）〜（３）の構成を備えるものである。

（１）感光ドラムと中間転写ベルトとを接触させ、いずれか一方を駆動源で駆動し、他方を摩擦力により従動させる従動駆動式により前記感光ドラムと前記中間転写ベルトを駆動する画像形成装置において、
前記感光ドラムに露光を行い、画像を形成する像形成手段と、
前記感光ドラムに形成された画像を前記中間転写ベルトに転写する転写手段と、
前記感光ドラムの回転軸に設置され、該回転軸の回転角度を検知するエンコーダ手段と、
前記中間転写ベルトの搬送方向に設けられたラインセンサと、
前記感光ドラムに基準の露光タイミングで所定の間隔のパターン画像を形成させ、前記中間転写ベルトに転写されたパターン画像を前記ラインセンサで読み取らせ、前記ラインセンサの出力に基づいて前記パターン画像の間隔を測定し、前記エンコーダ手段による回転角度の検知結果と前記測定した間隔とに基づいて前記像形成手段による前記感光ドラムの回転方向における露光タイミングの制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。

（２）前記感光ドラムの回転軸の回転角度を検知するエンコーダ手段が、光センサとスリットを有する円盤からなり、
前記回転角度の検知を、前記光センサを通過するスリットの数により行うことを特徴とする、前記（１）記載の画像形成装置。

（３）前記制御手段は、前記感光ドラム１周分のパターン画像の間隔を測定した結果を記憶するメモリを有することを特徴とする前記（１）記載の画像形成装置。

本発明によれば、感光ドラムの偏芯成分の補正をすることができるので、高精度な画像形成装置を提供できる。

さらに、本発明では、ラインセンサを用いることで、センサの低コスト化が可能となる。そして、センサ配置が部品が高密度で配置される感光ドラムまわりではなく、転写ベルトまわりに配置できるので、省スペース化にもつながる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて詳しく説明する。

図１は、本発明を適用した画像形成装置の内部構造図である。この画像形成装置は上部にデジタルカラー画像リーダ部１０３を有し、下部にデジタルカラー画像プリンタ部１００を有する。プリンタ部１００は、４つの感光ドラム及び中間転写構成を有する。

リーダ部１０３において読み取った原稿は、露光部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）にて各色毎（各色ステーション毎）の光信号に変換され、光信号に変換された光が感光ドラム（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）の面に露光される。露光部３０はそれぞれ、感光ドラムの軸方向に沿って、画像形成領域の長さ分のＬＥＤアレイにより構成される。

それぞれの感光ドラムの周りには、帯電器（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、現像器（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、クリーニング装置（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が配置される。そして、感光ドラム上の静電潜像を現像し、中間転写ベルト５０に現像像（トナー像）を転写（一次転写）し、４つのステーションでのトナー画像が重ね合わせられる。

重ね合わされたトナー画像は、シート搬送装置（１０５、１０６、１０７、１０８）によって搬送されたシートＰに二次転写ローラ１２により転写（二次転写）される。トナー像が転写されたシートＰは定着器１０１により定着され、機外へと排出されて一連の画像形成動作が終了する。

感光ドラム（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）上の一次転写残トナーはドラムクリーナ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）によって除去され、ベルト５０上の二次転写残トナーはベルトクリーナ１３によって除去される。

図２は、感光ドラムの偏芯成分を検出する構成の説明図である。

図２は、一定間隔の露光タイミングにより形成された感光ドラム１上のテストパターン画像１５と中間転写ベルト５０上に一次転写されたテストパターン画像１６を示している。なお、図中の感光ドラム１上のテストパターン画像１５は、現像前の静電潜像を示している。中間転写ベルト５０上のテストパターン画像１６は、トナー像として可視化されている。

図２に示すように中間転写ベルト５０に形成されたテストパターンの画像を読み取るための読取手段であるラインセンサ８が配置されている。ラインセンサ８としては、ライン型のＣＣＤセンサ或いはＣＭＯＳセンサが中間転写ベルト５０の移動方向と並行に設けられている。本発明では、中間転写ベルトの移動方向のある一定の区間のテストパターンを読み取ることができればよいので、ライン型のセンサに限定されない。たとえば、面状のＣＣＤセンサ或いはＣＭＯＳセンサを用いても本発明の効果は変わらない。

感光ドラム１の回転軸上には、回転方向に細かいスリットのある円盤９ａと光センサ９ｂからなるエンコーダ手段９が設けられている。エンコーダ手段９は、１回転で５００００個のパルスを出力できる解像度を有している。エンコーダ手段９を用いることで、感光ドラム１がある一定の回転角を移動したときに、感光ドラム表面に主走査方向の露光をすることが可能となるので、感光ドラム１の回転ムラ成分の影響を受けない。エンコーダの無い画像形成装置では、回転角ではなく、一定の時間間隔で感光ドラム表面に主走査方向の露光を行うので、感光ドラム１の回転ムラ成分の影響で、走査ライン間が等間隔でなくなり、画像バンディイング（ピッチ状ムラ）の現象が発生する。

本実施形態では、感光ドラム１を回転駆動させる方式は、中間転写ベルト５０により従動駆動される方式である。中間転写ベルト５０は不図示のモータから駆動伝達された中間転写ベルトの駆動軸５１によって駆動される。感光ドラム１は中間転写ベルト５０にある程度の圧力で押し付けられる。感光ドラム１は中間転写ベルト５０との摩擦力により中間転写ベルト５０と同じ速度で回転する。このように、中間転写ベルト５０に従動して感光ドラム１が回転する構成では、中間転写ベルト５０の表面と感光ドラム１の表面での速度が同じ挙動で変化することになる。これにより、感光ドラム１と中間転写ベルト５０の速度が異なることによる搬送方向の画像ムラを低減できる。

仮に、モータにある周期で回転変動（ムラ）が発生すれば、中間転写ベルト５０の表面には同じ周期の速度変動が現れることになる。感光ドラム１の表面の速度も同じ周期の速度変動が現れる。

また、感光ドラム１と中間転写ベルト５０を別々の駆動系（別モータ）により駆動する場合には、同じ周期での速度変動とはならない。これにより速度変動の位相がバラバラになることで、走査ライン間が等間隔でなくなり、画像バンディイング（ピッチ状ムラ）の現象につながる。

図２のようなテストパターン画像１５は感光ドラム１上に露光部３０の一定間隔の露光タイミングにより静電潜像として形成され、現像装置４により可視像であるトナー像に現像される。さらに、中間転写ベルト５０に一次転写されることで、中間転写ベルト５０上にトナー像のテストパターン画像１６が形成される。テストパターン画像１５及び１６は、一定間隔である長さのライン画像を形成されるものである。

仮に、感光ドラムの偏芯成分がまったく無い理想的な状態であれば、テストパターン１５は、一定時間間隔の露光タイミングでＬＥＤにより照射されたものである。従って、感光ドラム１上のライン画像は一定間隔となり、中間転写ベルト５０上に転写されたライン画像も一定間隔となる。しかし、実際には、感光ドラム１には偏芯成分があるので、ライン画像は一定間隔では形成されない。

本実施形態では、感光ドラムの偏芯成分による一定間隔にならない現象から感光ドラムの偏芯成分を予測して、露光部の露光タイミングを補正することで、テストパターン１６が一定間隔になるようにする構成を有する。

ここで、テストパターンが距離Ｌの間隔で露光部３０により形成された場合を考えてみる。

中間転写ベルト上のテストパターンは、ｎ番目と（ｎ＋１）番目の線の間隔がΔＬだけ理想値より大きい（又は小さい）ことがラインセンサ８の読取結果から検知されたとする。仮に、ｎ番目の線は、感光ドラム１の回転軸に設けられているスリット付き円盤９ａのｎ番目のスリットに対応しているとする。スリットと感光ドラムの周方向の位置は対応するので、露光部からの書き込みタイミングは、エンコーダ手段のｎ番目のスリット信号に合わせて決まる。

ｎ番目と（ｎ＋１）番目の線の間隔をラインセンサ８の読取結果から検知して、距離ΔＬだけ理想値よりも大きいと検知したとき、感光ドラム１の表面速度が速くなるような偏芯成分があることが分かる。また、距離ΔＬだけ理想値よりも小さいと検知したとき、感光ドラム１の表面速度が遅くなるような偏芯成分があることが分かる。

また、このような検知を感光ドラムの１周に対して行えば、感光ドラム１の偏芯成分の分布が分かる。感光ドラム１の１周分の長さのテストパターンを一度に検知することが望ましいが、感光ドラム１の１周分のテストパターンをいくつかに分割して検知しても同様の効果が得られる。本実施形態では、感光ドラムの偏芯成分の分布情報を不図示のメモリに記憶し、露光部３０での露光時に露光タイミングを補正する際に該分布情報を利用する構成を有している。

図３、４を用いて具体的な補正について説明する。

図３は、感光ドラム１のドラム軸４０とエンコーダ部９の詳細を説明する図である。

仮に、感光ドラム１の中心軸が４０ａのようにズレている場合を考えてみる。

テストパターンである等間隔の線を書き込むとき、基本間隔に対応するスリット数を決める。感光ドラム１がある一定のスリット数だけ移動したときにライン画像の露光を行うのである。図３では、そのときの感光ドラム１の表面の距離として、円周方向の距離の長い線間隔Ｌ１と短い線間隔Ｌ２として示してある。分かりやすいように、対向位置で作図したが、実際は、露光位置でのことである。

図３では、スリット９ａの数が同じであるのに、線間隔Ｌ１と線間隔Ｌ２が異なる。このような線間隔を基本（理想）間隔と比較をする。

露光位置はエンコーダの決まった位置（ホームポジション）からスタートすることで、感光ドラム１周における線間隔の分布データが検出できる。ただし、感光ドラム１周のプロファイルは、傷、打痕で急激な変化があるが、そのときは、保守の際の感光ドラムの交換が望ましい。工場出荷時は、なだらかに感光ドラム外形は変化するものであるので、範囲（ある角度）ごとにスリットの補正値データを決めても良い。

図５に本実施形態におけるブロック図を示す。エンコーダ部６１、露光部６２、ラインセンサ部６３、パターン記憶部（発信部）６４などは全てＣＰＵ６０で制御されている。また、本体のプログラムの記憶部（ＲＯＭ６５）、補正値データなどを記憶する一次記憶部（ＲＡＭ６６）がＣＰＵ６０により制御される。

図４は露光タイミングの補正制御を示したフローチャートである。

まず、露光部３０によりエンコーダ部からの一定数のスリットの検知信号をカウントする毎に感光体ドラム１に露光を行う（Ｓ１０２）ことにより、感光体ドラム１上にテストパターン１５を形成する（Ｓ１０３）。次に、このパターンを現像化したものを中間転写ベルト５０に転写する（Ｓ１０４）。

そして、ラインセンサ８により中間転写ベルト５０上に転写されたテストパターン１６を読み取ることにより（Ｓ１０５）、パターンの間隔を測定する。

ドラム一周分の各パターンの間隔データとその時のスリット数をメモリに記憶し（Ｓ１０６）、記憶された間隔データとスリット数をもとに、各パターンの間隔が一定になるようなスリット数を計算する（Ｓ１０７）。例えば、スリット２００個毎にパターンを形成する場合、感光ドラムのある部分のパターンの間隔が４．９５ｍｍであり、理想値が５ｍｍであるとする。この場合、この部分に像形成を行う際には、スリット１９８個分感光ドラムが移動したときにパターンを形成すれば、パターンの間隔を５ｍｍにすることができる。従って、感光ドラムの領域毎に、スリット何個分が主走査１ラインの間隔に相当するかを求め、領域毎に１主走査分のスリット数の補正値を記憶する。

実際に画像形成を行う際は、この補正値を加味したタイミングで露光及び画像形成を行う。

このような補正を画像形成装置の立ち上げ時、サービスメンテナンス時に行うことで、感光ドラムの削れなどの経時変化に対しても良好な画像を維持することができる。

すなわち、本実施形態では、中間転写ベルト上のテストパターン画像のライン間隔を距離で検知し得られる感光体ドラムの偏芯成分の予測に基づいて、露光部の書き込みタイミングを変更することで、画像ムラを低減する画像形成装置を提供するものである。

本実施形態では、複数の感光ドラムを有する画像形成装置を例にして説明したが、１つの感光ドラムを有する画像形成装置においても本発明の効果は変わらない。たとえば、ローラリー現像器を備えたカラー画像形成装置などである。また、カラー機だけでなく、単色機（白黒機）でもよいことは言うまでも無い。

本発明に係る画像形成装置の内部構造を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の感光ドラムと中間転写ベルト及びラインセンサを説明するための斜視図である。 感光ドラムの中心軸とエンコーダ部の詳細を説明する図である。 本発明に係る補正の流れを示したフローである。 本発明に係るブロック図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電器
４ 現像器
８ ラインセンサ
９ エンコーダ手段
９ａ 光センサ（エンコーダ手段に対応）
９ｂ スリットのある円盤（エンコーダ手段に対応）
１１ ドラムクリーナ
１２ ２次転写ローラ
１３ ベルトクリーナ
１５ テストパターン画像
１６ テストパターン画像
３０ 露光部（像形成手段に対応）
４０ ドラム軸
４０ａ ずれたドラムの中心軸
５０ 中間転写ベルト
５１ 中間転写ベルトの駆動軸
６０ ＣＰＵ
６１ エンコーダ部
６２ 露光部
６３ ラインセンサ部
６４ テストパターン記憶部
６５ ＲＯＭ
６６ ＲＡＭ
１００ デジタルカラー画像プリンタ部
１０１ 定着手段
１０３ デジタルカラー画像リーダ部
１０５、１０６、１０７、１０８ シート搬送装置
１１１ 排紙トレイ

Claims (3)

1. 感光ドラムと中間転写ベルトとを接触させ、いずれか一方を駆動源で駆動し、他方を摩擦力により従動させる従動駆動式により前記感光ドラムと前記中間転写ベルトを駆動する画像形成装置において、
   前記感光ドラムに露光を行い、画像を形成する像形成手段と、
   前記感光ドラムに形成された画像を前記中間転写ベルトに転写する転写手段と、
   前記感光ドラムの回転軸に設置され、該回転軸の回転角度を検知するエンコーダ手段と、
   前記中間転写ベルトの搬送方向に設けられたラインセンサと、
   前記感光ドラムに基準の露光タイミングで所定の間隔のパターン画像を形成させ、前記中間転写ベルトに転写されたパターン画像を前記ラインセンサで読み取らせ、前記ラインセンサの出力に基づいて前記パターン画像の間隔を測定し、前記エンコーダ手段による回転角度の検知結果と前記測定した間隔とに基づいて前記像形成手段による前記感光ドラムの回転方向における露光タイミングの制御を行う制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光ドラムの回転軸の回転角度を検知するエンコーダ手段が、光センサとスリットを有する円盤からなり、
   前記回転角度の検知を、前記光センサを通過するスリットの数により行うことを特徴とする、請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記感光ドラム１周分のパターン画像の間隔を測定した結果を記憶するメモリを有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

Images