JP2008046357A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト状像担持体のテンションを一定にするテンション制御により中間転写体の移動距離が変化し、この変化により、記録材に対する画像の位置関係が変化し、画像の周囲に白枠ができるという問題を解決する。
【解決手段】テンション制御により移動距離が変化する中間転写体のパスにマークセンサを配置して、テンション調整時に生ずる画像の移動距離を変動を検知、検知した信号に基づいて、記録材の搬送速度を一時的に下げるか又は記録材を画像形成に同期して搬送する搬送手段の起動タイミングを調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に、記録材上の正しい位置に画像を形成する技術に関する。

画像形成装置においては、画像形成部における画像形成に対して搬送手段の記録材搬送を同期させることにより、記録材の所定位置に画像を形成することが行われ、搬送手段の起動タイミングの精度の向上や、記録材搬送の精度を向上することにより、記録材上の正しい位置に画像が形成される。

特許文献１においては、両面画像形成の場合に、表面画像形成時に、位置合わせ用のマークを形成し、形成したマークを利用して裏面画像形成時に位置合わせを行うことにより、表裏面の画像間の位置ずれを少なくすることが提案されている。
特開２００２−１６９４４７号公報

文字画像が主体である文書や、周囲に余白が形成された枠つきの画像の場合には、記録材と画像との位置関係に関して比較的条件が緩やかであり、１ｍｍ前後の位置ずれがあっても、許容される場合が多い。

しかしながら、写真画像や模様画像を枠無しで形成した場合には、画像と記録材との位置関係に関して課せられる条件が厳しくなり、１ｍｍ以下のずれがあっても、ずれが目立つものとなり許されない。

最近、画像形成装置がデジタルカメラの出力として用いられたり、カラー画像の印刷装置として用いられることが多くなってきており、縁無しの写真画像や模様画像の場合に要求される条件をクリアすることが望まれている。

しかしながら、従来技術ではこのようなニーズを満足することが困難であった。特許文献１においては、ベルト上にトナー像を形成する場合に位置合わせ用のマークを形成し、マークを利用した画像の位置調整が行われているが、ベルトのテンション調整によって生ずるベルト上の画像の移動距離変動に対する調整が行われていないために、前記に説明したような画像先端と記録材先端との僅かなずれを特許文献１の方法では補正することができない。

このように、従来の画像位置の調整手段によっては、画像先端と記録材先端との僅かなずれを補正することが困難であった。

本発明は、画像先端と記録材先端との僅かなずれを補正す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。

前記目的は下記の発明により達成される。
１．
ベルト状の像担持体、該像担持体上にトナー像を形成する画像形成部、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録材に転写する転写装置及び前記画像形成部における画像形成に同期して前記転写装置により形成される転写位置に向けて記録材を搬送する搬送手段を有する画像形成装置において、
前記画像形成部と前記転写位置との間における前記像担持体の移動距離を変えることにより前記像担持体の張力を一定に保持するテンション制御手段、
前記テンション制御手段により移動距離が変化するパスの所定位置において、前記トナー像と所定の位置関係で形成されている前記像担持体上のマークを検知するマークセンサ、
前記搬送手段と前記転写位置との間において、記録材の先端を検知する記録材センサ、並びに、
前記マークセンサ及び前記記録材センサの出力に基づいて、前記搬送手段の搬送速度を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
２．
前記制御手段は、記録材の先端が前記転写位置に到達する前に一時的に前記搬送速度を変更する制御を行い、前記搬送速度を変更して搬送する時間の長さを前記マークセンサ及び前記記録材センサの出力に基づいて制御することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
３．
ベルト状の像担持体、該像担持体上にトナー像を形成する画像形成部、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録材に転写する転写装置及び前記画像形成部における画像形成に同期して前記転写装置により形成される転写位置に向けて記録材を搬送する搬送手段を有する画像形成装置において、
前記画像形成部と前記転写位置との間における前記像担持体の移動距離を変えることにより前記像担持体の張力を一定に保持するテンション制御手段、
前記テンション制御手段により移動距離が変化するパスの所定位置において、前記トナー像と所定の位置関係で形成されている前記像担持体上のマークを検知するマークセンサ、
前記搬送手段と前記転写位置との間において、記録材の先端を検知する記録材センサ、並びに、
前記マークセンサ及び前記記録材センサの出力に基づいて、前記搬送手段の起動時点を調整する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
４．
前記画像形成部は、前記マークを前記像担持体上に形成することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

第１の本発明では、テンション制御においてベルト状の像担持体の移動距離が変化しても、該移動距離の変化に対応して、搬送手段の搬送速度を調整するので、記録材上の正しい位置に画像が形成され、縁無しの写真画像や模様画像形成の場合でも、縁に余白が出来ることがなく、高品位の画像が形成される。

第２の本発明では、テンション制御においてベルト状の像担持体の移動距離が変化しても、該移動距離の変化に対応して、搬送手段の搬送タイミングを調整するので、記録材上の正しい位置に画像が形成され、縁無しの写真画像や模様画像形成の場合でも、縁に余白が出来ることがなく、高品位の画像が形成される。

以下図示の実施の形態により本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

＜画像形成装置＞
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。

イエロートナー像を形成する画像形成部Ｙ、マゼンタ画像形成する画像形成部Ｍ、シアン画像を形成する画像形成部Ｃ及び黒画像を形成する画像形成部Ｋが無端ベルト状の中間転写体１０に対向して配置される。

下方には、記録材収納部２０が配置され、記録材収納部２０に収納されている記録材Ｐは１枚づつ搬送されて、転写装置１６が中間転写体１０に接触する転写位置ＴＲを通過した後に定着装置２３を通過して、記録材Ｐ上のトナー像が定着される。

Ｒ２は画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおける画像形成に同期して記録材Ｐを搬送する搬送手段としてのレジストローラである。

中間転写体１０は複数のローラ１１〜１４及びテンションローラＲ１に張架され、矢印で示すように循環移動する。ローラ１１、１２により中間転写体１０はほぼ水平に支持されて、１次転写が行われる転写位置を走行する。

ローラ１３は転写装置１６に対向するバックアップローラを構成し接地されている。

転写装置１６は転写ローラを有し、該転写ローラには、中間転写体１０上のカラートナー像を記録材に転写する転写電圧が印加されている。

１７は、転写後の中間転写体１０をクリーニングするクリーニング装置である。

２３はカラートナー像を記録材Ｐに定着する定着装置である。

画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋはドラム状の感光体１、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、１次転写を行う転写装置５及びクリーニング装置６を有し、感光体１に対する帯電露光により、感光体上に静電潜像を形成し、現像装置４により現像した感光体１上に単色トナー像を形成し、転写装置５により感光体１上の単色トナー像を中間転写体１０に１次転写する。なお、図においては、画像形成部Ｙについてのみ、画像形成部を構成する部品に符号を付しているが、他の画像形成部Ｍ、Ｃ、Ｋも同様な構成であり、前記のプロセスにより感光体１上に単色トナー像を形成する。

各画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおいて形成された単色トナー像が転写装置５により中間転写体１０上に転写されるが、各画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおける画像形成は、中間転写体１０上で重なってカラートナーを形成するように行われ、中間転写体１０上には、カラートナー像が形成される。

画像形成工程においては、感光体１及び中間転写体１０が矢印で示すように作動して、各画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおいて単色トナー像が形成されるとともに、形成された単色トナー像が中間転写体１０に転写されて中間転写体１０上にカラートナー像が形成される。

中間転写体１０上のカラートナーを像は、転写装置１６により記録材Ｐに転写される。

カラートナー像を担持する記録材Ｐは定着装置２３を通過し、カラートナー像が記録材Ｐに定着される。

＜記録材上の画像位置のずれ＞
最初に、記録材上における画像先端のずれについて図２〜５を参照して説明する。図２は、画像形成位置から２次転写が行われる転写位置までの中間転写体のパス及び搬送手段から転写位置までの記録材のパスを示す要部拡大図である。

テンションＲ１はバネ１８により付勢され、中間転写体１０に一定した張力を付与するテンション制御手段であり、中間転写体１０を水平に支持するローラ１２と転写装置１６とのほぼ中間において、中間転写体１０に圧接し、中間転写体１０の張力の変化に応じて矢印Ａ１、Ａ２のように、中間転写体１０の走行方向にほぼ直角な方向に変位する。

中間転写体１０上のカラートナー像は、バックアップローラ１３により支持された中間転写体１０と転写装置１６の転写ローラとが記録材Ｐをニップする転写位置ＴＲにおいて。記録材Ｐに転写されるが、レジストローラＲ２は中間転写体１０上の画像と記録財Ｐとが一致するように、タイミング制御されて記録材Ｐを転写位置ＴＲに向けて搬送する。

レジストローラＲ２のタイミング制御において行われるレジストローラＲ２の起動時点は画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおける画像形成開始時点、具体的には、露光装置３（図１に示す）のデジタル走査露光露における副走査方向の画像書込開始時点を基準として決定される。

レジストローラＲ２は制御手段３０により画像書込位置ＥＸにおける画像書込開始と同期してレジストローラＲ２を起動するので、図２において、中間転写体１０の移動速度及びレジストローラＲ２の記録材搬送速度が一定である場合、露光位置である画像書込位置位置ＥＸから転写位置ＴＲまでの画像の移動距離Ｌ１及びレジストローラＲ２における記録材Ｐのスタート位置から転写位置ＴＲまでの記録材Ｐの移動距離Ｌ２が一定であれば、画像の先端位置と記録材Ｐの先端とは一致し、画像ずれが生ずることはない。なお、図２において、画像書込位置ＥＸは露光装置３の露光位置であり、画像形成部Ｋの露光位置ＥＸを示しているが、画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃにおける画像形成書込位置は、図２における画像形成位置ＥＸに対してそれぞれ異なる値ではあるが、一定した距離離れた位置にある。従って、以下に説明する移動距離Ｌ１の変動に関しては、画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃについても、全く同じように起こっており、黒画像形成部における画像書込位置ＥＸから二次転写位置ＴＲかでの移動距離Ｌ１の変動の説明により、カラートナー像の移動距離の変動が説明される。

移動距離Ｌ１は次に説明するように、一定ではなく変化するために、画像の先端が記録材の先端に対してずれる場合が生ずる。

ずれは次の二つの原因によって発生する。
（１）中間転写体１０のテンション制御によるずれ
テンションローラＲ１は引っ張り型のバネ１８により矢印Ａ１の方向に付勢され、中間転写体１０に常に一定したテンションを付与しているが、中間転写体１０の走行時には、矢印Ａ１、Ａ２のように変位する。

このために、中間転写体１０の移動軌跡は１０Ａのように変化する場合がある。これによって、ローラ１２から転写位置ＴＲ間の中間転写体１０の長さＹがＹ＋βに変化し、露光位置ＥＸと転写位置ＴＲ間における画像の移動距離Ｌ１がβだけ長くなる場合がある。
（２）レジストローラＲ２における記録材Ｐのスタート位置のずれ
図３はレジストローラＲ２の搬送開始時、即ち、レジストローラＲ２の起動時における記録材Ｐの状態を示す。

給紙部から搬送され、レジストローラＲ２に先頭部が達した後に、静止したレジストローラＲ２に記録材先端が突き当たった状態で、記録材搬送が継続され、レジストローラＲ２の上流部に記録材Ｐのループを形成する搬送制御が行われる。

このループ形成時に、記録材Ｐの先端はレジストローラＲ２を構成するローラＲ２Ａ、Ｒ２Ｂ間のニップに正確に進入しない場合がある。

図３では、ＰＡが、記録材Ｐの先端が正確にローラＲ２ＡとＲ２Ｂ間のニップに進入した場合であり、ＰＢが正確に進入しない場合である。

ＰＡの先端とＰＢの先端とはローラＲ２Ａの周面上で距離αだけ離れた異なる位相となるために、先端ＰＡの記録材Ｐと先端ＰＢの記録材ＰとはレジストローラＲの起動時に異なる位置でスタートすることになり、記録材Ｐの先端の位置ずれαを生ずる。

図４は理想的な記録材搬送における画像形成と記録材搬送のタイミングを示し、図５は前記（１）（２）の変動が生じた場合の画像形成と記録材搬送のタイミングを示す。

図４において、時点ｔ１で画像の書込が開始する。

レジストローラＲ２は画像書込開始時点ｔ１を基準として、Ｔ１時間経過した時点ｔ２で起動して記録材を搬送する。

画像の先端及び記録材の先端は画像書込開始時点ｔ１からＴ２時間経過した時点ｔ３において転写位置ＴＲに到達し、画像が記録材に転写される。

図５において、時点ｔ１で画像の書込が開始する。

レジストローラＲ２は画像書込開始時点ｔ１を基準として時間Ｔ１経過後の時点ｔ２で起動して記録材を搬送する。テンション制御による画像移動距離の変動β及びレジストローラＲ２における記録材Ｐのスタート位置の変動αがあった場合、画像の先端は図４における時点ｔ３よりも遅れた時点ｔ５で転写位置ＴＲに到達し、記録材Ｐの先端は時点ｔ３よりも遅れた時点ｔ４で転写位置ＴＲに到達する。

その結果、画像の先端と記録材の先端との間にβ−αのずれが生ずる。

ずれがない場合を図６（ａ）に示し、ずれが生じた場合の画像を図６（ｂ）に示すが、図６（ｂ）のように、画像のずれにより、記録材Ｐの先端に白地の部分Ｗが形成される。

白地部分Ｗは文字文書や枠付きの画像では目立たないが、縁なしの写真画像や模様画像の場合、白地部分Ｗの幅が１ｍｍ以下であっても目立つものとなって、画像品質を低下させる。

＜位置ずれの補正（１）＞
本実施の形態においては、マークセンサＭＳ及び記録材センサＰＳを用いてこのような記録材上の画像ずれをなくしている。

図２においてマークセンサＭＳは移動距離が変化する中間転写体１０のパスの所定位置において、中間転写体１０上のマークを検知するマークセンサである。マークセンサＭＳの配置位置はテンションローラＲ１の近傍が好ましく、このような配置により、中間転写体の移動距離の変化を高い感度で検知することができる。

記録材センサＰＳはレジストローラＲの直ぐ下流において、記録材の先端を検知する。マークセンサＭＳ及び記録材センサＰＳはいずれも、発光素子と受光素子で構成され、被検知体に向けて光を投射し、反射光を受光して被検知体の通過を検知する。

マークセンサＭＳにより露光位置ＥＸから検知位置までの距離の変化に対応した画像先端の通過時点の遅れが検知される。また、記録材センサＰＳにより記録材のスタート時点の遅れに対応した記録材先端の通過時間の遅れが検知される。

図７はマークセンサＭＳ及び記録材センサＰＳを用いて、記録材の搬送制御が行われる。記録材の搬送制御のタイミングチャートである。

図７の説明の前に中間転写体１０上にタイミング制御用のマークの形成について説明する。

画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ又はＫのいずれかの露光装置により、画像形成に先立って図８に示すようなマークＭＫが中間転写体１０上に形成される。図８において、Ｒが記録材に転写される記録画像であり、マークＭＫは画像の先端から外れ、記録材には転写されない位置に形成され、マークＭＫと記録画像Ｒとは一定の位置関係をもって形成される。

マークＭＫの先端検知により、露光位置ＥＸからマークセンサＭＳまでの中間転写体１０の走行時間が検知されるが、この走行時間には、移動距離の変動βに相当する時間変動が含まれる。従って、図７において範囲ｔｍａ〜ｔｍｂで示すようにマークセンサＭＳにより検知される時点は中間転写体１０の移動距離の変動により変動する。

また、記録材センサＰＳにより記録材の先端が検知される時点もレジストローラＲ２における記録材のスタート位置の変動により図６の範囲ｔｐａ〜ｔｐｂで示すように変動する。

制御手段３０はマークセンサＭＳ及び記録材センサＰＳの先端検知信号、即ち、ｔｍａ〜ｔｍｂの時間幅の中で発生する検知信号Ｓｍ及びｔｐａ〜ｔｐｂの時間幅の中で発生する検知信号Ｓｐに基づいて、レジストローラＲ２を駆動するステッピングモータＭＴを制御して記録材の搬送制御を行う。

図７に示すように、制御手段３０は時点ｔｎ１においてレジストローラＲ２の記録材搬送速度を初期値Ｖ１からＶ２に下げる。

そして、画像先端を記録材先端間の位置ずれβ−αを補正することが出来る時間長レジストローラＲ２を速度Ｖ２で駆動した後に、検知信号Ｓｍ、Ｓｐに基づいて時点ｔｎ２において速度を初期値Ｖ１に戻す。

これにより、画像先端と記録材先端間の位置ずれが解消される。

なお、β−αに対応する時間長ｔｎ２−ｔｎ１の計算式又は対応表は記憶手段ＭＲに記憶されており、制御手段３０は記憶手段３１からデータを読み出して、時間長ｔｎ２−ｔｎ１を決定する。

以上の補正により、画像先端と記録材の先端は時点ｔ６において、転写位置ＴＲに同時に到達しトナー像の転写が行われる。

＜位置ずれの補正（２）＞
図９は記録材上の画像位置のずれを補正する他の例における画像形成と記録材搬送のタイミングチャートである。

図は２枚の画像を形成する場合を示したおり１枚目の画像形成においては、図７に示し前記に説明したと同様な記録材搬送の速度制御が行われる。

即ち、マークセンサＭＳによるマーク検知信号Ｓｍ１及び記録材センサＰＳによる記録材先端検知信号Ｓｐ１に基づいて、レジストローラＲ２の搬送速度を初期値Ｖ１からＶ２に下げて搬送を行う低速搬送の時間ｔｎ２−ｔｎ１を調整することにより、画像の先端と記録材の先端とを一致させる。

２枚目の画像の書込は、時点ｔ１１において開始する。

時点ｔ１１から時間Ｔ１ａ経過した時点ｔ１２においてレジストローラＲ２が起動して記録材を搬送する。

レジストローラＲ２の起動時点ｔ１２はマーク検知信号Ｓｍ１及び記録材先端検知信号Ｓｐ１に基づいて決定される。

複数枚の画像を連続して形成する連続画像形成においては、中間転写体１０の走行特性及びレジストローラＲ２の記録材搬送特性は全画像形成工程をとおして大きく変動することは少なく、連続画像形成工程における前の画像形成時のデータを用いて後の画像形成を制御することにより、有効な補正が行われる。

画像位置の補正についてもこのような補正手法が有効であり、図９に示すように１枚目の画像形成におけるマークセンサＭＳの検知信号Ｓｍ１及び記録材センサＰＳの検知信号Ｓｐ１を用いて、２枚目の画像形成工程における記録材搬送のタイミングｔ１２を制御することにより、記録材上の画像の位置ずれが良好に補正される。

３枚目移行の画像形成においても、前の画像形成工程におけるマークセンサＭＳの検知信号Ｓｍ２及び記録材センサＰＳの検知信号Ｓｐ２を用いた補正が行われる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 画像形成位置から２次転写が行われる転写位置までの中間転写体のパス及び搬送手段から転写位置までの記録材のパスを示す要部拡大図である。 レジストローラＲ２の起動時における記録材Ｐの状態を示す。 理想的な記録材搬送における画像形成と記録材搬送のタイミングを示す図である。 中間転写体の移動距離及び記録材のスタート位置の変動が生じた場合の記録材搬送のタイミングを示す図である。 画像のずれを示す図である。 マークセンサ及び記録材センサを用いて記録材の搬送制御を行う場合のタイミングチャートである。 マークと記録画像との位置関係を示す図である。 記録材上の画像位置のずれを補正する他の例における画像形成と記録材搬送のタイミングチャートである。

符号の説明

１０ 中間転写体
３０ 制御手段
５、１６ 転写装置
ＥＸ 画像書込位置
ＭＳ マークセンサ
ＰＳ 記録材センサ

Claims (4)

1. ベルト状の像担持体、該像担持体上にトナー像を形成する画像形成部、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録材に転写する転写装置及び前記画像形成部における画像形成に同期して前記転写装置により形成される転写位置に向けて記録材を搬送する搬送手段を有する画像形成装置において、
   前記画像形成部と前記転写位置との間における前記像担持体の移動距離を変えることにより前記像担持体の張力を一定に保持するテンション制御手段、
   前記テンション制御手段により移動距離が変化するパスの所定位置において、前記トナー像と所定の位置関係で形成されている前記像担持体上のマークを検知するマークセンサ、
   前記搬送手段と前記転写位置との間において、記録材の先端を検知する記録材センサ、並びに、
   前記マークセンサ及び前記記録材センサの出力に基づいて、前記搬送手段の搬送速度を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、記録材の先端が前記転写位置に到達する前に一時的に前記搬送速度を変更する制御を行い、前記搬送速度を変更して搬送する時間の長さを前記マークセンサ及び前記記録材センサの出力に基づいて制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. ベルト状の像担持体、該像担持体上にトナー像を形成する画像形成部、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録材に転写する転写装置及び前記画像形成部における画像形成に同期して前記転写装置により形成される転写位置に向けて記録材を搬送する搬送手段を有する画像形成装置において、
   前記画像形成部と前記転写位置との間における前記像担持体の移動距離を変えることにより前記像担持体の張力を一定に保持するテンション制御手段、
   前記テンション制御手段により移動距離が変化するパスの所定位置において、前記トナー像と所定の位置関係で形成されている前記像担持体上のマークを検知するマークセンサ、
   前記搬送手段と前記転写位置との間において、記録材の先端を検知する記録材センサ、並びに、
   前記マークセンサ及び前記記録材センサの出力に基づいて、前記搬送手段の起動時点を調整する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記画像形成部は、前記マークを前記像担持体上に形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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