JP2009058918A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色ずれ補正を短時間で行うことができるカラー画像形成装置を提供すること。
【解決手段】タンデムに配置された複数の感光ドラム（像担持体）１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７上に順次重畳転写し、中間転写ベルト７上に転写されたトナー像を転写材上に一括転写することによってカラー画像を形成するとともに、色ずれ補正時には各感光ドラム１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ上に形成された位置検出パターン画像を中間転写ベルト７に順次転写し、各位置検出パターン画像をＩＤセンサ２５によって読み取って各感光ドラム１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍの１周の周期ムラを検出し、その結果に基づいて各感光ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫの回転速度を制御して色ずれを補正するカラー画像形成装置において、色ずれ補正時には前記感光ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫの回転速度を通常のカラー画像形成時のそれよりも高く設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、色ずれ補正機能を備えたカラー画像形成装置に関するものである。

電子写真方式によって用紙にカラー画像を形成するカラー複写機やカラープリンタ等のカラー画像形成装置においては、タンデムに配置された複数の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写ベルト上に順次重畳転写し、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を転写材上に一括転写することによってカラー画像を形成するようにしている。尚、カラー画像が転写された転写材は、定着装置へと搬送され、該定着装置によって熱と圧力によってカラー画像の定着を受けた後、機外に排出されることによって一連の画像形成プロセスが完了する。

斯かるタンデム型のカラー画像形成装置は、像担持体を含む画像形成部を各色毎にそれぞれ備えているために高速化に有利である反面、各画像形成部において形成されたトナー像の位置合わせ（レジストレーション）が高精度に行われない場合には、転写材に一括転写されたカラー画像に色ずれが発生し、高質なカラー画像を得ることができない。

上記色ずれは、像担持体の振れ成分と像担持体と同期するギヤの振れ成分が像担持体の１周の周期ムラとして累積されることが一因となって発生する。この問題を解決する方法としては、ギヤの方向性を揃えたり、センサ値によって読み取る方法があるが、機構が複雑となって、組み立ても困難であるという問題がある。

そこで、各像担持体上に位置検出パターン画像を形成し、この位置検出パターン画像を中間転写ベルトに順次転写し、この中間転写ベルト上に転写された位置検出パターン画像をＩＤセンサによって読み取って各像担持体の１周の周期ムラを検出し、検出された周期ムラに対してモータから各像担持体に逆補正を掛ける制御を行うことによって色ずれを補正することが行われている。

ここで、図５に各色毎の像担持体であるブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）の感光ドラムの周期ムラを示す。尚、図５において、横軸は時間（ｓｅｃ）、縦軸は位置変動（μｍ）であり、位置変動は、各色の位置検出パターン画像がＩＤセンサを通過する時間ｔと予め設定された時間ｔ0 との差Δｔ（＝ｔ0 −ｔ）と搬送速度ｖの積（Δｔ・ｖ）で定義される値である。

而して、色ずれ補正によって各色の感光ドラムの速度を制御することによって、色ずれ補正前の図５に示す位置変動は図６に示すように解消され、色ずれの無い高質なカラー画像が得られる。

ところで、カラー画像形成装置における色ずれ補正に関しては今までに種々の提案がなされている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００４−０６９９４９号公報 特開２００２−０１４５０４号公報

しかしながら、前記色ずれ補正では１つのＩＤセンサによって４色の感光ドラムの位置変動を検出するため、検出に感光ドラム４周分の時間を要し、例えば６０ｒｐｍで回転する４つの感光ドラムの速度変動の検出に４秒の時間を要してしまう。そして、この検出時間の４秒に加えて補正の確認作業に要する時間を入れると、色ずれ補正に８秒以上の時間を要してしまい、ファーストプリントや印字途中に色ずれ補正が入った際に要する時間も長くなってしまう。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、色ずれ補正を短時間で行うことができるカラー画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、タンデムに配置された複数の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写ベルト上に順次重畳転写し、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を転写材上に一括転写することによってカラー画像を形成するとともに、色ずれ補正時には各像担持体上に形成された位置検出パターン画像を中間転写ベルトに順次転写し、中間転写ベルト上に転写された位置検出パターン画像をＩＤセンサによって読み取って各像担持体の１周の周期ムラを検出し、その結果に基づいて各像担持体の回転速度を制御して色ずれを補正するカラー画像形成装置において、色ずれ補正時には前記像担持体の回転速度を通常のカラー画像形成時のそれよりも高く設定することを特徴とする。

本発明によれば、色ずれ補正時には像担持体の回転速度を通常のカラー画像形成時のそれよりも高く設定したため、ＩＤセンサへの信号間隔は一定でありながら、通常よりも速く像担持体の速度変動値を読み取ることができ、この結果、色ずれ補正を短時間で行うことができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るカラー画像形成装置の正断面図、図２は同カラー画像形成装置要部の断面図であり、図示のカラー画像形成装置はタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１ＢＫが一定の間隔でタンデムに配置されている。

上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫには、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されており、各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写手段としての転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、ドラムクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。

ここで、前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、可変速の不図示のステッピングモータによって図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電器３ａ〜３ｄは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

更に、前記現像器４ａ〜４ｄは、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）トナー、ブラック（ＢＫ）トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。

又、転写手段としての前記転写ローラ５ａ〜５ｄは、各一次転写部にて中間転写ベルトを介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト７は、二次転写対向ローラ８とテンションローラ９との間に張設されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの上面側に走行可能に配置されており、前記二次転写対向ローラ８は、二次転写部において中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１０に当接可能に配置されている。ここで、図２に示すように、二次転写対向ローラ８の近傍には、色ずれ補正時に中間転写ベルト７上に形成される各色の位置検出パターン画像を読み取るためのＩＤセンサ２５が設けられており、又、図１に示すように、テンションローラ９の近傍にはベルトクリーニング装置１１が設けられている。尚、中間転写ベルト７の材質としては、例えばポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の誘電体樹脂が選定される。

ところで、装置本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫの上方には、前記各現像器４ａ〜４ｄにトナーを補給するためのトナーコンテナ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが一列に並設されている。

又、装置本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫの下方にはレーザースキャナユニット（ＬＳＵ）１３が配置され、その下方の本体１００の底部には給紙カセット１４が着脱可能に設置されている。そして、給紙カセット１４には複数枚の不図示の用紙が積層収容されており、この給紙カセット１４の近傍には、給紙カセット１４から用紙を１枚ずつ取り出すピックアップローラ１５と、取り出された用紙を搬送パスＬへと送り出すフィードローラ１６とリタードローラ１７が設けられている。

又、装置本体１００の側部を上下方向に延びる前記搬送パスＬには、用紙を搬送する搬送ローラ１８と、用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで前記二次転写対向ローラ８と二次転写ローラ１０との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラ１９が設けられている。尚、搬送パスＬの横には、用紙の両面に画像を形成する場合に使用される別の搬送パスＬ’が形成されており、この搬送パスＬ’には複数の搬送ローラ２１が適当な間隔で設けられている。

ところで、装置本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パスＬは、装置本体１００の上面に設けられた排紙トレイ２１まで延びており、その途中には定着装置２２と排紙ローラ２３及び排紙装置２４が設けられている。

次に、以上の構成を有するカラー画像形成装置による画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図１及び図２の矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、帯電器３ａ〜３ｄによって一様に帯電される。又、レーザースキャナユニット１３は、各色毎のカラー画像信号によって変調されたレーザー光を出射し、そのレーザー光を各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。

そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像器４ａによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ５ａの作用によって、図１及び図２の矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。

上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト７は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト７上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１ＢＫの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト７上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去され、各感光ドラム２ａ〜２ｄは次の画像形成に備えられる。

そして、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が二次転写対向ローラ８と二次転写ローラ１０間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１４からピックアップローラ１５とフィードローラ１６及びリタードローラ１７によって搬送パスＬへと送り出された用紙がレジストローラ１９によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙に、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から一括して二次転写される。

而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置２２へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙は、排紙ローラ２３によって排紙装置２４へと搬送され、排紙装置２４によって排紙トレイ２１上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、用紙上に転写されないで中間転写ベルト７上に残留する転写残トナーは、前記ベルトクリーニング装置１１によって除去され、中間転写ベルト７は次の画像形成に備えられる。

ところで、以上のカラー画像形成プロセスにおいて、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫによってそれぞれ形成された各トナー像の中間転写ベルト７上での位置合わせ（レジストレーション）が高精度に行われない場合には、用紙に一括転写されたフルカラーカラーのトナー像に色ずれが発生し、高質なカラー画像を得ることができない。

そこで、本実施の形態に係るカラー画像形成装置では色ずれ補正を適宜行うようにしている。この色ずれ補正は、各色の感光ドラム１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ上に位置検出パターン画像を形成し、この位置検出パターン画像を中間転写ベルト７に順次転写し、この中間転写ベルト７上に転写された位置検出パターン画像をＩＤセンサ２５によって順次読み取って各感光ドラム１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍの１周の周期ムラを検出し、検出された周期ムラに対して不図示のステッピングモータから各感光ドラム１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍに逆補正を掛ける制御を行うことによってなされる。

而して、本実施の形態は、色ずれ補正時には各感光ドラム１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍの回転速度（プロセススピード）を通常のカラー画像形成時のそれよりも高く（速く）設定することを特徴としている。尚、色ずれ補正時には中間転写ベルト７の速度は通常のカラー画像形成時のそれと同じに設定される。

ここで、図３にブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）の感光ドラムの周期ムラを示すが、前述のように色ずれ補正時には各感光ドラム１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍの回転速度（プロセススピード）を通常のカラー画像形成時のそれよりも高く（速く）すれば、ＩＤセンサ２５への信号間隔は一定でありながら、図５に示す結果と対比すれば明らかなように、各感光ドラム１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍの位置変動（周期ムラ）を従来よりも速く読み取ることができる。尚、図３において、横軸は時間（ｓｅｃ）、縦軸は位置変動（μｍ）であり、位置変動は、各色の位置検出パターン画像がＩＤセンサを通過する時間ｔと予め設定された時間ｔ0 との差Δｔ（＝ｔ0 −ｔ）と搬送速度ｖの積（Δｔ・ｖ）で定義される値である。

而して、色ずれ補正によって各色の感光ドラム１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍの速度を制御することによって、色ずれ補正前の図３に示す位置変動は図４に示すように解消され、色ずれの無い高質なカラー画像が得られるが、本実施の形態では、各感光ドラム１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍの位置変動（周期ムラ）を従来よりも速く読み取ることができるため、色ずれ補正を短時間で行うことができる。

尚、色ずれ補正時の露光タイミングが通常のカラー画像形成時のそれと同じであれば、中間転写ベルト７上での位置検出パターン画像の位置は変わらないため、ＩＤセンサ２５の読み取り能力はそのままで良い。このときの露光タイミングをＩＤセンサ２５が位置として読み取ることができる間隔に置き換えても良い。

又、各感光ドラム１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍと中間転写ベルト７との摩擦抵抗を極力小さく抑えるために、各感光ドラム１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍを高速回転させる色ずれ補正時にはセンサ読取位置以外しか判別できない程度にトナーをまぶす程度の画像パターンで位置検出パターン画像を形成するようにしても良い。

本発明に係るカラー画像形成装置の正断面図である。 本発明に係るカラー画像形成装置要部の断面図。 本発明に係るカラー画像形成装置の色ずれ補正前の各感光ドラムの位置変動（周期ムラ）を示す図である。 本発明に係るカラー画像形成装置の色ずれ補正後の各感光ドラムの位置変動（周期ムラ）を示す図である。 従来のカラー画像形成装置の色ずれ補正前の各感光ドラムの位置変動（周期ムラ）を示す図である。 従来のカラー画像形成装置の色ずれ補正後の各感光ドラムの位置変動（周期ムラ）を示す図である。

符号の説明

１Ｍ マゼンタ画像形成ユニット
１Ｃ シアン画像形成ユニット
１Ｙ イエロー画像形成ユニット
１ＢＫ ブラック画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ 感光ドラム（感光体）
３ａ〜３ｄ 一次帯電器
４ａ〜４ｄ 現像器
５ａ〜５ｄ 転写ローラ
６ａ〜６ｄ クリーニング装置
７ 中間転写ベルト
８ 二次転写対向ローラ
９ テンションローラ
１０ 二次転写ローラ
１１ ベルトクリーニング装置
１２ａ〜１２ｄ トナーコンテナ
１３ レーザースキャナユニット（ＬＳＵ）
１４ 給紙カセット
１５ ピックアップローラ
１６ フィードローラ
１７ リタードローラ
１８ 搬送ローラ
１９ レジストローラ
２０ 搬送ローラ
２１ 排紙トレイ
２２ 定着装置
２３ 排紙ローラ
２４ 排紙装置
２５ ＩＤセンサ

Claims (1)

1. タンデムに配置された複数の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写ベルト上に順次重畳転写し、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を転写材上に一括転写することによってカラー画像を形成するとともに、色ずれ補正時には各像担持体上に形成された位置検出パターン画像を中間転写ベルトに順次転写し、中間転写ベルト上に転写された位置検出パターン画像をＩＤセンサによって読み取って各像担持体の１周の周期ムラを検出し、その結果に基づいて各像担持体の回転速度を制御して色ずれを補正するカラー画像形成装置において、
   色ずれ補正時には前記像担持体の回転速度を通常のカラー画像形成時のそれよりも高く設定することを特徴とするカラー画像形成装置。
   

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