JP2010128409A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙に転写されるトナー像の位置合わせを適切に行なうことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】用紙先端位置を検知する検知センサ１４Ａの検知信号に基づいて、感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａとのニップ部の位置を用紙搬送方向と同方向又は逆方向に移動させる補正手段を設ける。感光体ドラム４Ａを回転駆動させるギヤ機構は、感光体ドラム４Ａに取り付けられた感光体ギヤ４１Ａと、この感光体ギヤ４１Ａに噛合する入力ギヤ３６Ａとを有する。感光体ギヤ４１Ａは、用紙搬送方向と同方向又は逆方向に移動可能である。感光体ドラム４Ａの中心軸と入力ギヤ３６Ａの中心軸とを結ぶ直線が、感光体ドラム４Ａの移動方向に対して感光体ドラム４Ａの回転方向上流側に感光体ギヤ４１Ａの圧力角相当分の角度をなすように、感光体ギヤ４１Ａと入力ギヤ３６Ａとを配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は画像形成装置に関し、より詳細には、像担持体上に形成されたトナー像を用紙に転写する位置を補正できる画像形成装置に関するものである。

電子写真式の画像形成装置（スキャナ機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンタとしての機能、データ通信機能、およびサーバ機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、複写機、プリンタなど）では、用紙への印字位置を調整するためのレジスト制御が行なわれている。
これは、画像形成装置において、トナー像と用紙との位置関係を良好に保つためのものである。レジスト制御を行なうために、用紙の先端を検出するセンサと、トナー像が転写ポイントに到達するタイミングを検出する機構とを備える画像形成装置が知られている。

カラープリント方式の代表的なものとして、４サイクル方式、中間転写ベルトを用いる中間転写タンデム方式、および直接転写ベルトを用いる直接転写タンデム方式などがある。４サイクル方式や中間転写タンデム方式では中間転写ベルトを、直接転写タンデム方式では用紙搬送ベルトを装置が有することになる。これら各ベルトユニットは、マシンのコストの中で大きな部分を占めている。コストダウンを進める中で、これらのベルトが果たしている役割を他のユニットの機能で補う必要がある。

このような観点から、ベルトを用いないタンデム方式（ベルトレスタンデム方式）という構成が考えられる。しかしながら、ベルトレスタンデム方式では、用紙の搬送を安定させることに関して課題が多く、用紙への画像の書出し位置ずれや、色ずれが悪化することが懸念されている。

図１０は、従来例の画像形成装置における画像形成部周辺の構成を説明する図である。画像形成装置の画像形成部は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）のトナー像を形成する。画像形成部は、各色ごとに画像形成ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄが設けられる。用紙搬送方向上流（図面左側）からＹ→Ｍ→Ｃ→ＢＫの順に画像形成ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄが配置されている。用紙Ｐは、図面左側から右側へ搬送される。この画像形成装置は、用紙搬送のためのベルトや中間転写ベルトを有しない、ベルトレスタンデム方式を採用している。

画像形成部の用紙搬送方向の最上流には、給紙部から送られてくる用紙Ｐの先端を検出するタイミングセンサ１１３が取り付けられている。

画像形成ユニット１０８Ａ〜１０８Ｄのそれぞれは、感光体ドラム（像担持体）１０４Ａ〜１０４Ｄと、感光体ドラム１０４Ａ〜１０４Ｄに対向して配置される転写ローラ１０５Ａ〜１０５Ｄと、感光体ドラム１０４Ａ〜１０４Ｄと転写ローラ１０５Ａ〜１０５Ｄとが圧接しているニップ部に用紙を送り込むガイド板１０９Ａ〜１０９Ｄとを備えている。

各感光体ドラム１０４Ａ〜１０４Ｄの上方に、書込位置ＬＡ〜ＬＤが形成されている。用紙Ｐがタイミングセンサ１１３で検出された後、所定時間後に各感光体ドラム１０４Ａ〜１０４Ｄに対応する各プリントヘッド（ＰＨ）の書出しタイミングで各感光体ドラム１０４Ａ〜１０４Ｄの書込位置ＬＡ〜ＬＤに画像の書込みが開始される。

ここで、感光体ドラム１０４Ａの書込位置ＬＡに書込みが開始されるタイミングは、用紙の先端が“Ａ”の位置に来た時である。感光体ドラム１０４Ｂの書込位置ＬＢに書込みが開始されるタイミングは、用紙の先端が“Ｂ”の位置に来た時である。感光体ドラム１０４Ｃの書込位置ＬＣに書込みが開始されるタイミングは、用紙の先端が“Ｃ”の位置に来た時である。感光体ドラム１０４Ｄの書込位置ＬＤに書込みが開始されるタイミングは、用紙の先端が“Ｄ”の位置に来た時である。

これらのタイミングは、全てタイミングセンサ１１３の検出結果に基づいて定められる。すなわち、用紙Ｐの搬送速度が一定であるものとみなし、タイミングセンサ１１３で用紙先端の検出が行なわれてから所定の時間が経過したタイミングで、書込みが開始される。

各感光体ドラムが矢印方向に所定速度で回転することにより、書込位置における画像がニップ部に到達するときに、用紙Ｐの画像形成位置がニップ部に到達するように調整するものである。

また、画像処理装置において、用紙位置を検出し、露光の書き込みタイミングを補正する手段が公知である（例えば、特許文献１参照）。かかる特許文献１に記載のタイミング補正手段は、感光体とフィードローラとの間に一対のレジストローラを配置している。そして、フィードローラにより搬送されてきた用紙の先端を、レジストローラでニップして一時的にその搬送を停止させ、所定のタイミングで用紙の搬送を再開させ、この用紙の先端が転写位置に到達するタイミングを調整している。
実開平３−１１９８５３号公報

上述の従来のレジスト制御手段には、次のような問題点があった。最上流のタイミングセンサの出力のみに基づいて画像形成のタイミングを決定するため、用紙搬送方向の画像の位置ずれが大きくなる場合がある。特にベルトレスタンデム方式では、中間転写ベルト方式や直接転写方式とは異なり、感光体と転写ローラとで用紙が搬送されるため、用紙の挙動が不安定になる可能性が高い。これにより、ニップ部への用紙の突入タイミングや角度が変化し、用紙搬送方向で画像の位置ずれや色ずれが発生する可能性がある。

前記特許文献１に記載の技術では、感光体と一対のレジストローラとの距離が一定である。その結果、用紙の位置を検出後に、レジストローラを回転させても補正が時間的に間に合わない場合がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、用紙に転写されるトナー像の位置合わせを適切に行な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ものである。

本発明は、前記目的を達成するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、回転自在の像担持体と、この像担持体に圧接された転写部材と、前記像担持体をギヤ機構により回転駆動させる駆動手段と、用紙搬送経路において、前記像担持体と前記転写部材のニップ部の、用紙搬送方向上流側における用紙の位置を検知する検知部材と、前記像担持体上に潜像を形成する露光部材と、前記検知部材の検知信号に基づいて、前記ニップ部の位置を用紙搬送方向と同方向又は逆方向に移動させる補正手段とを備え、前記ギヤ機構は、前記像担持体に取り付けられた像担持体ギヤと、この像担持体ギヤに噛合する入力ギヤとを有し、前記像担持体ギアは、前記像担持体と共に用紙搬送方向と同方向又は逆方向に移動可能で、前記像担持体の中心軸と前記入力ギヤの中心軸とを結ぶ直線が、前記像担持体の移動方向に対して前記像担持体の回転方向上流側に前記像担持体ギヤの圧力角相当分の角度をなすように、前記像担持体ギアと前記入力ギアとが配置されていることを特徴とする。

ここで、前記像担持体と前記転写部材とを備えた複数の画像形成ユニットを、用紙搬送路に沿って順に配設すると共に、前記各転写部材の用紙搬送方向上流側に前記検知部材をそれぞれ配設し、前記各検出部材の検出結果に基づいて、前記各像担持体の回転タイミングを制御するようにしてもよい。

前記像担持体は感光体ドラムで、かつ前記転写部材は転写ローラであってもよい。

本発明は、検出部材の検出結果に基づいて、駆動手段によりギヤ機構を介して回転する像担持体と転写部材とのニップ部を移動させることにより転写位置を補正できる。これにより、構造が簡単なギヤ機構を採用しつつ、用紙に転写されるトナー像の位置合わせを適切に行なうことができ、安価でかつ、安定した画像品質の画像形成が可能となる。

また、前記像担持体と前記転写部材とを備えた複数の画像形成ユニットを、用紙搬送路に沿って順に配設すると共に、前記各転写部材の用紙搬送方向上流側に前記検知部材をそれぞれ配設し、前記各検出部材の検出結果に基づいて、前記各像担持体の回転タイミングを制御する場合には、複数ある像担持体間の用紙搬送速度のばらつきによる書き出し位置ずれ、および色ずれといった画像ノイズを抑制し、安定した画像品質を実現できる。

以下、本発明に係る画像形成装置について図に基づいてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１の画像形成装置１は、ＹＭＣＫ（イエロー・マゼンタ・シアン・ブラック）のすべての色を１サイクルで印刷する、タンデム方式のカラープリンタである。タンデム方式のカラープリンタでは、複数色の感光体ドラムが直列に配置される。用紙を搬送させながら、各色のトナー画像を感光体ドラムから用紙に順次転写することで、カラー画像が形成される。また図１の画像形成装置は、中間転写ベルトや直接転写ベルトを用いない、ベルトレスタンデム方式を採用している。

画像形成装置１は、給紙カセット２と、給紙部３と、Ｙ色感光体ドラム４Ａと、Ｍ色感光体ドラム４Ｂと、Ｃ色感光体ドラム４Ｃと、Ｋ色感光体ドラム４Ｄと、Ｙ色転写ローラ（転写部材）５Ａと、Ｍ色転写ローラ（転写部材）５Ｂと、Ｃ色転写ローラ（転写部材）５Ｃと、Ｋ色転写ローラ（転写部材）５Ｄと、定着部６と、排紙部７とを備える。

給紙カセット２には、画像を形成するための用紙が収容されている。用紙の有無は、センサにより検出される。用紙がセットされていない場合、または印字中に用紙が無くなった場合には、センサが状況を検出し、表示パネル等でユーザに知らせる。給紙カセット２の前方（図において右側）には、給紙カセット２内の用紙を画像形成部（画像書込部）へ送り出すための給紙部（搬送ローラ）３が備えられている。画像形成装置１には、装置の制御を行なうＣＰＵ等を含むコントローラ（画像データ処理部）５１が備えられている。

画像形成装置１は、直接にまたはネットワークを介し、コンピュータに接続して使用される。コンピュータからは、用紙に印字する画像データが、画像形成装置内のコントローラ５１に転送される。画像形成部は、転送された画像データに基づいて、Ｙ色感光体ドラム４Ａ上に潜像を形成する。現像部は、その潜像に従い、現像剤によりＹ色感光体ドラム４Ａ上に像を形成する。Ｙ色感光体ドラム４Ａ上に形成された現像剤による像は、Ｙ色転写ローラ５Ａによって用紙へ転写される。

この用紙は、給紙カセット２内の用紙が、給紙部３から送り出されたものである。用紙は、給紙部３より、用紙に対する画像の位置が適切となるように制御され、Ｙ色転写ローラ５Ａに搬送される。同様に、Ｍ色感光体ドラム４ＢとＭ色転写ローラ５Ｂとによる転写処理、Ｃ色感光体ドラム４ＣとＣ色転写ローラ５Ｃとによる転写処理、およびＫ色感光体ドラム４ＤとＫ色転写ローラ５Ｄとによる転写処理が各色連続して行われる。

転写ローラ５Ａ〜５Ｄで現像剤が転写された用紙は、定着部６に送られ、熱と圧力が加えられる。用紙上の現像剤は、定着部６を通過することにより用紙に溶融定着する。その後、用紙は排紙部７に排出される。これにより、画像形成が完了する。

感光体ドラム４Ａ〜４Ｄ、および転写ローラ５Ａ〜５Ｄが設置される位置は、画像形成部８を構成する。

図４は、画像形成部８の構成を示す概説図である。なお、この図では説明の便宜上、感光体ドラムと各転写ローラとを備える画像形成ユニット８Ａ〜８Ｄを水平方向に並置している。

画像形成部８は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）のトナー像を形成する。画像形成部８においては、各色に対応する画像形成ユニット８Ａ〜８Ｄが設けられる。用紙搬送方向上流（図の左側）からＹ→Ｍ→Ｃ→ＢＫの順に画像形成ユニット８Ａ〜８Ｄが配置されている。

画像形成ユニット８Ａは、感光体ドラム４Ａと、感光体ドラム４Ａを一様に帯電させるための帯電器と、帯電した感光体ドラム４Ａに画像書込みを行う露光部と、感光体ドラム４Ａ上に形成された静電潜像にＹ色のトナーで現像を行うための現像器と、感光体ドラム４Ａに圧接配置される転写ローラ５Ａと、感光体ドラム４Ａに残留したトナーを除去するクリーナと、転写領域であるニップ部に用紙Ｐを送り込むガイド板９Ａと、用紙先端を検知する先端検出センサ１４Ａとを備えている。

用紙Ｐの先端が位置“Ａ”に到達したとき、感光体ドラム４Ａの書込位置ＬＡで画像の書込み（露光）が開始される。先端検出センサ１４Ａは、感光体ドラム４Ａにおいて画像露光が開始されるときの用紙の先端位置“Ａ”より用紙搬送方向下流側に配置される。

用紙の搬送速度と、感光体ドラム回転時の感光体ドラム表面の周速度とは通常は等しいため、位置“Ａ”と、その下流にある感光体ドラム４Ａのニップ部との間の距離は、書込位置ＬＡでの画像がニップ部に移動するまでの距離と等しい。

また、先端検出センサ１４Ａから、その下流にある感光体ドラム４Ａのニップ部までの距離は、感光体ドラム４Ａの画像書込位置ＬＡでの画像がニップ部に移動するまでの距離よりも短く設定されている。これは、装置をコンパクトに構成することを目的としたものである。

画像形成ユニット８Ｂ〜８Ｄの構成、および先端検出センサ１４Ｂ〜１４Ｄと感光体ドラム４Ｂ〜４Ｄの画像書込み開始における用紙の先端位置“Ｂ”〜“Ｄ”との位置関係も同様である。

すなわち、感光体ドラム・転写ローラ対の間の距離を短くするために、先端検出センサの設置位置は、プリントヘッドの書出しタイミング時の用紙の先端位置とニップ部との間の位置となっている。

タイミングセンサ１３が用紙Ｐの先端を検出した後、所定の時間が経過したときである、用紙先端が“Ａ”の位置に来たと想定されるときに、感光体ドラム４Ａ上の画像書込位置ＬＡへプリントヘッドが画像の書込みを始める。

その後、用紙Ｐの先端が先端検出センサ１４Ａに到達したときに、タイミングセンサ１３の位置から先端検出センサ１４Ａの位置までの用紙を搬送するのに要する時間の理論値と測定値とが比較される。それらにずれがあると判断された場合は、感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａとの位置を図４の左右方向に移動させることで、画像の用紙への転写位置を合わせる制御が行なわれる。

またそのような制御を行なうときに、最上流の感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａの対以降では、タイミングセンサ１３の位置から各先端検出センサ１４Ｂ〜１４Ｄの位置までの用紙の搬送時間を計測する方法と、上流にある先端検出センサの位置から次の先端検出センサの位置までの用紙の搬送時間を計測する方法とのどちらを用いてもよい。

用紙Ｐへの転写終了後は、次の用紙がタイミングセンサ１３の位置に到達する前に、各感光体ドラムと転写ローラとは元の位置に戻る。その後次の用紙に対して、上記と同様のシーケンスが繰返される。

図５は、画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。同図を参照して、タイミングセンサ１３および先端検出センサ１４Ａ〜１４Ｄの検出情報が画像形成装置の備えるＣＰＵ３１に入力される。搬送ローラ３は、搬送ローラ駆動モータ３４により駆動される。感光体ドラム４Ａ〜４Ｄのそれぞれは、駆動手段としての感光体駆動モータ３７により駆動される。

画像書込部１６Ａ〜１６Ｄは、レーザダイオード（またはＬＥＤ）やポリゴンミラーなどの走査系により構成され、ＣＰＵ３１によりその駆動タイミングが制御される。画像書込部１６Ａ〜１６Ｄは、プリントヘッド２０と折返しミラー１９Ａ〜１９Ｄとを含む。

ＣＰＵ３１には、外部機器（外部ＰＣ（パーソナルコンピュータ））と通信を行なうための入出力Ｉ／Ｆ４１と、画像書込部１６Ａ〜１６Ｄのそれぞれで書込まれた潜像の現像を行なうトナー現像器４３Ａ〜４３Ｄと、定着器６とが接続される。

ＣＰＵ３１は、タイミングセンサ１３の検出信号に従って、搬送ローラ駆動モータ３４を制御して搬送ローラ３により用紙を搬送させる。それと共にＣＰＵ３１は、感光体駆動モータ３７を制御して感光体ドラム４Ａ〜４Ｄを回転させる。また、画像書込部１６Ａ〜１６Ｄを制御して感光体ドラム４Ａ〜４Ｄ上に潜像を形成する。

ＣＰＵ３１は、先端検出センサ１４Ａ〜１４Ｄの検出信号を得ると、その出力タイミングが規定のタイミングであるかどうかチェックする。規定のタイミングであれば、その状態を継続する。

規定のタイミングでない場合、ＣＰＵ３１は、画像の位置を用紙に合わせるためにニップ部移動モータ３５Ａ〜３５Ｄを駆動する。ニップ部移動モータ３５Ａ〜３５Ｄは、それぞれ感光体ドラム４Ａ〜４Ｄ、および転写ローラ５Ａ〜５Ｄの各ペアを移動させることで、それらのニップ部を移動させるものである。これによりニップ部の位置が補正される。

なお、感光体ドラムが１つの場合においても本発明を実施することは可能であり、その場合、先端検出センサ、画像書込部、および現像器は、それぞれ１つでよい。

なお、搬送ローラ駆動モータ３４は独立したモータである必要はなく、感光体駆動モータが兼用していても構わない。

なお、感光体駆動モータとしては、４つの感光体に対して１つのモータを用いてもよいし、それぞれの感光体に対応する４つのモータを用いてもよい。

図６は、画像ユニット８Ａのニップ部の位置調整の方法を説明するための図である。画像書込部１６Ａは、露光部であるレーザダイオード（またはＬＥＤ）を含むプリントヘッド（ＰＨ）２０、および露光部からの光を感光体ドラム４Ａに入射させるための折返しミラー１９Ａを備えている。

補正手段であるニップ部移動モータ３５Ａは、感光体ドラム４Ａおよび転写ローラ５Ａを移動させ、転写ポイントであるニップ部の位置を補正する。

すなわち、図６に示されるように用紙Ｐへの画像書出し位置の調整は、感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａの対が、用紙搬送方向に移動することで行なわれる。このような移動により、ニップ部へ用紙を早く突入させたり遅く突入させたりすることが可能となる。結果として、用紙への画像書出し位置を調整することができる。

ニップ部の移動量は、タイミングセンサ１３の検出出力と、先端検出センサ１４Ａの検出出力とに応じて演算される。

移動の制約条件として、以下の条件を採用することが好ましい。すなわち、感光体ドラム４Ａ上の画像書込み位置ＬＡから、感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａのニップ部までの距離を一定に保った状態でニップ部を移動させるものである。このような制約を課することで、プリントヘッド２０による画像書出しタイミングから感光体ドラム上の画像が転写ニップ部に到達するまでの時間を一定に保つことができる。

また折返しミラー１９Ａは、プリントヘッド２０の光路上に配置され、感光体ドラム上の画像書込位置ＬＡを決める。感光体ドラム４Ａからプリントヘッド２０への光の正反射を避けることが望ましい。このため、感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａの対が移動する範囲内において、感光体ドラム４Ａ中心の回転軸がプリントヘッド２０からの光の進行方向に位置しないように制御が行なわれる。すなわち、折返しミラー１９Ａでの反射位置と書込位置ＬＡとを結ぶ直線は、感光体ドラム４Ａ中心の回転軸を通らないように（図６の感光体ドラム４Ａを示す円の書込位置ＬＡにおける接線が、折返しミラー１９Ａでの反射位置と書込位置ＬＡとを結ぶ直線と直交しないように）、感光体ドラム４Ａの移動が行なわれる。これにより、感光体ドラム４Ａへの光の入射は常に斜入射となる（感光体ドラム４Ａへの光の入射方向は、感光体ドラム４Ａの書込位置ＬＡにおける接面とは垂直にはならない）。

感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａの通常の位置は、図６の実線で示される位置であるが、用紙の搬送が予定よりも早く、用紙を遅くニップ部に突入させたいときには、感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ｂは、位置４Ａ’，５Ａ’で示される方向に移動する。逆に、用紙の搬送が予定よりも遅く、用紙を早くニップ部に突入させたいときには、感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ｂは、位置４Ａ’’，５Ａ’’で示される方向に移動する。なお、画像書込ユニット８Ｂ〜８Ｄも同様の構成であるため、説明を繰り返さない。

図７は、図６の構成においてニップ部の移動方法をさらに詳しく説明するための図である。感光体ドラム４Ａの画像の書込位置ＬＡを回転中心として、感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａとのニップ部までを半径とした円弧上を、ニップ部は移動する。これにより、折り返しミラー１９Ａと書込位置ＬＡとの位置関係は変化せず、プリントヘッド２０から感光体ドラムまでの露光長を一定に保ったままとすることができる。これにより、安定した出力画像を供給することができる。

また、感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａとの位置関係を同じにした状態で、書込位置ＬＡを中心として、感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａとを回転運動させることで、書込位置ＬＡからニップ部までに形成された画像が移動する距離を常に一定とすることができる。これにより、用紙への画像の転写位置の制御を容易にすることができる。

感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａの移動は、センサの出力結果よりＣＰＵ３１が演算した任意の移動量に基づいて行われる。移動は、用紙先端がニップ部に到達するまでに完了し、用紙に画像を転写している間は感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａは移動を停止する。

なお、感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａとを一体として移動させる機構により移動を行なってもよいし、感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａとを別々に移動させる機構により移動を行なってもよい。センサ出力結果に応じた位置で移動が完了するのであれば、どのような機構を採用してもよい。

感光体ドラムと転写ローラを別々に移動させる場合は、感光体ドラム４Ａは画像書込位置ＬＡから感光体ドラム中心を半径とした円弧Ａ１上を移動し、転写ローラ５Ａは画像書込位置ＬＡから転写ローラ中心を半径とした円弧Ａ２上を移動する。

また、用紙のずれ量を検出した場合に、ニップ部の移動量を演算することでニップ部の移動を行なってもよいし、感光体ドラム４Ａおよび転写ローラ５Ａの各々の移動量を演算することで両者を移動させる（結果としてニップ部が移動する）こととしてもよい。

図８は、ニップ部の移動条件を説明するための図である。画像書込位置ＬＡから、感光体ドラム４Ａおよび転写ローラ５Ａのニップ部までの画像の移動距離は一定である。従って、用紙の副走査方向のずれ量＝ニップ部の移動距離という関係が成り立つ。ここでは、用紙の搬送タイミングを調整するために、図８に示すようにニップ部を用紙搬送方向の下流側に距離Ｘだけ移動させる状況を想定する。用紙先端がニップ部に移動する前に、ニップ部の移動を完了させていなければならない。

これらから、ニップ部（転写領域）の移動角速度ωは、
ω≧（Ｓ×ｓｉｎ^−１（Ｘ／Ｒ））／（Ｌ＋Ｘ） ・・・（１）
ω；転写ニップ部移動角速度［ｒａｄ／ｓ］
Ｓ；用紙搬送速度（システム速度）［ｍｍ／ｓ］
Ｌ；先端検出センサ１４Ａから転写ニップ部までの距離［ｍｍ］
Ｘ；用紙先端ずれ量（ニップ部の移動量）［ｍｍ］
Ｒ；感光体上の画像書込位置から転写ニップ部までの直線距離［ｍｍ］
の関係を維持することが必要となる。

用紙先端が先端検出センサ１４Ａの位置から移動後のニップ部まで移動するのに要する時間ｔは、ｔ＝（Ｌ＋Ｘ）／Ｓ［ｓ］である。この時間内にニップ部の移動を完了しなければならない。ニップ部の移動に要する時間は、θ／ω［ｓ］である。

従って、（Ｌ＋Ｘ）／Ｓ≧θ／ωの関係を満たさなければならない。

上式を変形すると、ω≧Ｓ×θ／（Ｌ＋Ｘ）である。ここに、θ＝ｓｉｎ^−１（Ｘ／Ｒ）であることから、上記（１）式のω≧（Ｓ×ｓｉｎ^−１（Ｘ／Ｒ））／（Ｌ＋Ｘ）の関係を導くことができる。この条件でニップ部を移動させるのであれば、用紙の先端がニップ部に到ったときに、すでにニップ部の移動を完了させている（ニップ部の移動を停止させている）ことができる。

このように、画像形成ユニットの転写領域（ニップ部）に用紙が搬送されるときに、用紙がタイミングセンサ１３から先端検出センサ１４Ａ〜１４Ｄを通過するまでに実際かかった時間ｔと、予め想定されていた所要時間ｔ１とが同じ（ｔ＝ｔ１）場合（または誤差程度しかずれがない場合）、ＣＰＵ３１は、感光体ドラムおよび転写ローラを移動させない。

用紙がタイミングセンサ１３から先端検出センサ１４Ａ〜１４Ｄを通過するまでに実際かかった時間ｔが、予め想定されていた所要時間ｔ１を超えている場合（ｔ＞ｔ１）、ＣＰＵ３１は、感光体ドラムおよび転写ローラを用紙搬送方向上流側へ移動させる。

用紙がタイミングセンサ１３から先端検出センサ１４Ａ〜１４Ｄを通過するまでに実際かかった時間ｔが、予め想定されていた所要時間ｔ１に満たない場合（ｔ＜ｔ１）、ＣＰＵ３１は、感光体および転写ローラを用紙搬送方向下流側へ移動させる。

また、感光体ドラムおよび転写ローラが移動したとき、感光体ドラム上の画像書込位置からニップ部までに画像が移動する距離は一定になるように制御されている。このように構成することで、感光体ドラム上に書き込まれた画像が画像書込位置からニップ部に到達する時間を一定に保つことができる。

さらに、画像書込位置を回転中心としてニップ部を移動することで、折返しミラーと画像書込位置との距離関係は変化せず、露光長を一定に保ったままにでき、安定した画像を供給することができる。

なお、感光体ドラムと転写ローラ（ニップ位置）とは、書込位置（露光位置）を回転中心として、円弧に沿って移動することとしたが、搬送する用紙の速度に応じてニップ位置を移動させ、書き込み先端を合わせることができるのであれば、移動軌跡は円弧に限るものではない。

また、上記実施の形態ではタイミングセンサ１３および先端検出センサ１４Ａ〜１４Ｄの組み合わせで用紙速度を検出するものを説明したが、１つの先端検出センサおよび他の先端検出センサの組み合わせで用紙速度を検出することとしてもよい。

次に、感光体ドラムを回転駆動させる機構手段について説明する。感光体ドラム４Ａ〜４Ｄは、感光体駆動モータ３７によりギヤ機構を介して駆動される。図２及び図３に示すように、感光体ドラム４Ａ〜４Ｄのそれぞれには、感光体ギヤ４１Ａ〜４１Ｄが設けられている。以下、感光体ギヤ４１Ａと入力ギア３６Ａを例に説明を続ける。図２（ａ）に示すように、感光体ギヤ４１Ａは、感光体駆動モータ３７で矢印方向（時計回り方向）に回転駆動する入力ギヤ３６Ａと噛み合っている。この感光体駆動モータ３７側の入力ギヤ３６Ａは、感光体駆動モータ３７の回転軸に設けられたものであっても、あるいは、複数のギヤからなる減速機を介して設けられたものであってもよい。

入力ギヤ３６Ａおよび感光体ギヤ４１Ａは、例えばインボリュート歯形を有し、それぞれの圧力角αが２０°に設定されている。ここで、圧力角αとは、歯面の１点（ピッチ点）において、その半径線と歯形への接線とのなす角度をいう。

前記のように、画像書込位置をニップ部（感光体ドラム４Ａ）の移動により補正する場合、感光体ドラム４Ａを回転させる駆動入力部への対応が必要となる。その際の課題として、入力駆動部側の感光体駆動モータ３７および入力ギヤ３６Ａを移動させることなく固定し、感光体ドラム４Ａとともに感光体ギヤ４１Ａを移動させた場合、感光体ギヤ４１Ａと入力ギヤ３６Ａとの駆動伝達部のずれにより、感光体ドラム４Ａの回転速度が変化してしまう。

感光体ドラム４Ａとともに入力駆動部側も移動させることも考えられるが、かかる場合には、装置が複雑となり、装置の大型化を招来するとともにコストアップとなるため現実的ではない。

そこで、本実施形態では以下に説明する感光体ドラム回転駆動の機構を採用している。具体的には、入力ギヤ３６Ａの回転中心Ｏ_１と感光体ギヤ４１Ａの回転中心Ｏ_２とを結ぶ線Ｌ_１が、用紙搬送方向Ｙに対して、感光体ドラム４Ａの回転方向（図中の矢印Ｋ１）の上流側に圧力角α相当分の角度を有するように配置されている。すなわち、入力ギヤ３６Ａの回転中心Ｏ_１および感光体ギヤ４１Ａの回転中心Ｏ_２を結ぶ線Ｌ_１は、図２（ａ）に示す感光体ドラム移動方向Ｙに対して下方側に、角度α（本実施の形態では２０°）傾斜している。なお、同図に示すＳＰが、感光体ドラム４１Ａの移動前のギヤ接点となる。かかる場合に、ピッチ点がギヤ接点ＳＰに相当する。

以上のように、入力ギヤ３６Ａの回転中心Ｏ_１および感光体ギヤの回転中心Ｏ_２を結ぶ線Ｌ_１を、圧力角α分傾斜させることにより、ギヤ接点ＳＰにおける接線Ｌ_２を感光体ドラム移動方向Ｙと平行に設定することができる。従って、感光体ドラム４Ａが移動しても、その感光体ドラム移動方向Ｙと前記接線Ｌ_２方向とは一致しているため、入力ギヤ３６Ａおよび感光体ギヤ４１Ａのギヤ接点ＳＰの移動距離を最短にすることができる。

すなわち、感光体ドラム４Ａが図２（ａ）に示す右方向（入力ギヤ３６Ａに接近する方向）に移動すると、ピッチ点よりも互いのギヤ歯底側がギヤ接点ＳＰとなる。反対に、感光体ドラム４Ａが図２（ａ）に示す左方向に移動すると、互いのギヤ歯先側がギヤ接点ＳＰとなる。

仮に、図２（ｂ）に示す従来のギヤの噛み合いのように、入力ギヤ３６Ａの回転中心Ｏ_１および感光体ギヤ４１Ａの回転中心Ｏ_２を結ぶ直線Ｌ_１を、感光体ドラム移動方向Ｙと一致させた場合には、圧力角αの接線Ｌ_２は、２０°傾斜していることになる。これは、ギヤ接点ＳＰの移動距離が、傾斜している分だけ、前記図２（ａ）の場合に比し長くなることを意味する。

以上のように、ギヤ接点ＳＰの位置が変化すると、入力ギヤ３６Ａと感光体ギヤ４１Ａとの噛み合うポイントとなるギヤ接点ＳＰがずれるため、このずれが感光体ギヤ４１Ａの移動前後の回転速度差として現れる。この結果、感光体ギヤ４１Ａと入力ギヤ３６Ａとの間の回転速度が変化するため、感光体ギヤ４１Ａの回転ムラが生じ伝達効率に影響を及ぼす。

本実施の形態は、前記のように入力ギヤ３６Ａを、感光体ドラム移動方向Ｙに対して圧力角α相当分、感光体ギヤ４１Ａの回転方向Ｋ１の上流側へ配置したことにより、ギヤ接点ＳＰの移動距離を最短にすることができる。このことから、入力ギヤ３６Ａと感光体ギヤ４１Ａとの間の伝達効率の低下を最小にできる。

また、図３に示すように、用紙Ｐが複数の感光体ドラム４Ａ〜４Ｄおよび転写ローラ５Ａ〜５Ｄのニップ位置を同時に通過する場合がある。かかる場合には、各入力ギヤ３６Ａ〜３６Ｄおよび感光体ギヤ４１Ａ〜４１Ｄの移動速度を変化させる制御して、用紙Ｐにはニップ位置間に適当なループ量を確保しておく。この結果、用紙Ｐを引っ張ったり、押したりすることなく、用紙Ｐにストレスをかけることなく、用紙Ｐをスムーズに送ることができる。

図９は、ＣＰＵ３１の検出結果に基づいて、ＣＰＵ３１が感光体ドラム４Ａ〜４Ｄおよび転写ローラ５Ａ〜５Ｄの位置調節を行なう処理を示すフローチャートである。

これは、画像形成部８のタイミングセンサ１３および先端検出センサ１４Ａ〜１４Ｄの検出結果に基づいて、画像形成装置１のＣＰＵ３１が感光体ドラム４Ａ〜４Ｄおよび転写ローラ５Ａ〜５Ｄの動作制御を行なうものである。

なお、以下では感光体ドラム４Ａおよび転写ローラ５Ａにおける制御を説明するが、感光体ドラム４Ｂ〜４Ｄおよび転写ローラ５Ｂ〜５Ｄにおける制御も同様のフローチャートの処理により行われる。

まず、ＣＰＵ３１はタイミングセンサ１３を用いて、用紙の先端がその位置に到達したかどうかをチェックする（Ｓ１０１）。タイミングセンサ１３がＯＮとなると（Ｓ１０１でＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、画像書込部１６Ａにおいて画像書込みを開始するタイミングを演算する（Ｓ１０２）。

ＣＰＵ３１は、搬送ローラ３を用いて、画像書込みタイミングに合わせて用紙Ｐが感光体ドラム４Ａと転写ローラ５Ａとのニップ部に到達できるようにタイミングを見計らって用紙Ｐを搬送する。ＣＰＵ３１は、画像書込みタイミングが到達したかどうかをチェックし（Ｓ１０３）、画像書込みのタイミングが到達すれば（Ｓ１０３でＹＥＳ）、感光体ドラム４Ａへの画像の書込みを開始する（Ｓ１０４）。

これにより、コンピュータより転送された画像データに基づく第１色目の潜像が感光体ドラム４Ａ上に形成される。感光体ドラム４Ａ上に形成された潜像は、ニップ部に到達するまでの間に現像器によりトナー像となる。

ＣＰＵ３１は、先端検出センサ１４Ａを用いて、用紙の先端がその位置に到達したかどうかをチェックする（Ｓ１０５）。先端検出センサ１４ＡがＯＮとなると（Ｓ１０５でＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、そのＯＮとなったタイミングが規定範囲内であるかどうかをチェックする（Ｓ１０６）。ステップＳ１０５およびＳ１０６では、タイミングセンサ１３の検出結果を基に設定されている用紙の到達タイミングが、実際の用紙の到達タイミングとずれがあるのかをチェックするものである。

先端検出センサ１４Ａの検出タイミングが規定範囲内であった場合（Ｓ１０６でＹＥＳ）には、ＣＰＵ３１によりそのまま用紙はニップ部へ搬送され、トナー像が用紙に転写される（Ｓ１１０）。その後用紙は、ＣＰＵ３１により感光体ドラム４Ｂと転写ローラ５Ｂとのニップ部に向かって搬送されていく。その間には、図９と同じフローチャートでの処理により、画像書込部１６Ｂの書込みタイミングや先端検出センサ１４Ｂの検出タイミング等をチェックしていく。これは、既に説明した内容と重複するため説明を繰り返さない。この場合には、１色目の画像と用紙との位置関係は所定の関係になっている。このため、２色目の画像の位置関係を考える際には、１色目の画像の位置を考慮しなくても良い。

先端検出センサ１４Ａの検出タイミングが規定範囲内でなかった場合（Ｓ１０６でＮＯ）には、ＣＰＵ３１は用紙と画像とのずれ量を演算し（Ｓ１０７）、ニップ部の移動量の演算処理を行なう（Ｓ１０８）。

ずれ量の補正において、感光体ドラム４Ａおよび転写ローラ５Ａを一体として移動し、ニップ部を移動させる方法が実行される（Ｓ１０９）。転写前に、ニップ部は移動終了位置で停止する。ＣＰＵ３１により用紙はニップ部へ搬送され、トナー像が用紙に転写される（Ｓ１１０）。転写処理が行われた後、感光体ドラム４Ａおよび転写ローラ５ＡのステップＳ１０９による移動があれば（Ｓ１１１でＮＯ）、感光体ドラム４Ａおよび転写ローラ５Ａを所定の位置（初期位置）に戻す処理が行なわれる（Ｓ１１２）。

これにより、用紙と画像との位置関係を補正した第１色目のトナー像を得ることができる。その後、用紙は感光体ドラム４Ｂと転写ローラ５Ｂとのニップ部に向かって搬送されていく。その間には、画像書込部１６Ｂの書込みタイミングや先端検出センサ１４Ｂの検出タイミング等をチェックしていく。すなわち、既に説明した内容とほぼ同様の制御を繰り返すことになる。ただし、第２色目の画像と用紙との位置関係、または第２色目の画像と第１色目の画像との位置関係を考慮した補正が必要となる場合がある。

なお、画像書込部１６Ｂの書込みタイミングは、タイミングセンサ１３の検出結果を基に決定するものとしたが、演算時間や先端検出センサ１４Ａの配置の観点から可能であれば、先端検出センサ１４Ａの検出結果を基に決定してもよい。

画像書込部１６Ｂに近い方のセンサの検出結果に基づいて決定した方が、ずれ量が小さくなるため好ましい。場合によっては、タイミングセンサ１３の検出結果を基に画像書込部１６Ｂの書込みタイミングを凡そ決定しておいて、先端検出センサ１４Ａの検出結果に基づいてそのタイミングを微調整してもよい。

画像書込部１６Ｃ，１６Ｄに対する処理も同様である。すなわち、上流のセンサの検出結果を使用して画像書込みタイミングを決定すればよい。

なお、１色目の画像と用紙との位置関係が所定の関係になっていると判断して補正を行なわなかった場合においても、理想の画像位置とは若干の差があることが考えられる。この場合には、第１色目のずれ量を補正制御した場合と同様に、第２色目の画像と用紙との位置関係、または第２色目の画像と第１色目の画像との位置関係を考慮した補正制御を行なうことで、より良好な画像を得ることが可能となる。

なお、単色プリントを行なう画像形成装置では、図９の処理で１色目のトナー像が得られれば画像形成は完了する。

前記実施の形態では、感光体と転写ローラとを一体として動かす場合について例示したが、感光体と転写ローラとを一体として動かすのではなく、別体として移動させることも可能である。かかる場合には、ＣＰＵ３１によって感光体ドラム４Ａおよび転写ローラ５Ａが、個々に制御される。

［実施の形態における効果］
上記実施の形態における構成によると、用紙先端の検出結果により用紙と画像との位置関係が検出される。用紙先端が感光体と転写ローラとの間のニップ部に到達する前に、ニップ部の位置を調整することができる。ニップ部を移動させることにより、感光体に既に画像書込みが行なわれている場合であっても、用紙への画像の転写のずれを補正する（あるいは小さくする）ことが可能となる。また、複数の色により画像を形成する場合には、色ずれを補正することができる。

またニップ部を移動させることができるため、先端検出センサでの用紙検出前に感光体への書込みを開始しても、用紙への書込み位置を調整することができる（感光体へ画像が書込まれた後であっても補正が可能となる）。これにより、感光体間の距離を短くして装置の小型化を達成することができる。また、プリント中にセンサで検出が行なわれた時点で補正が可能となるため、当該プリントを含むすべてのプリントに対して補正を行なうことができる。

なお感光体と転写ローラとは、一体として１つの駆動機構（モータ、アクチュエータなど）で移動するようにしてもよいし、それぞれ別の駆動機構で移動するようにしてもよい。

また、画像の位置合わせは用紙の位置を基準に行なってもよいし、上流で用紙に形成された画像の位置を基準に行なってもよい。

また、用紙速度を検出するために、本実施の形態では用紙先端の到達を検出するタイミングセンサ１３および先端検出センサ１４Ａ〜１４Ｄセンサのいずれか２つを用いるものを説明したが、用紙の搬送速度を検出するセンサを用いてもよい。すなわち、用紙の搬送速度に基づいてニップ部への用紙の到達タイミングを判定し、それにより感光体および転写ローラの位置を補正するものである。

また、感光体および転写ローラの位置の補正が行われた場合において、転写処理終了後に、感光体および転写ローラを元の位置（所定の位置）に戻す装置について説明したが、感光体および転写ローラの移動後、元の位置（所定の位置）にそれらを戻さずに、次の転写処理に対する位置補正を行なってもよい。

また、画像形成装置としては、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ装置やこれらの複合機（ＭＦＰ）などいずれであってもよい。

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の一実施の形態における画像形成装置のハードウェア構成を示す図である。 （ａ）は同画像形成装置の感光体移動機構を示す概略図、（ｂ）は（ａ）の感光体移動機構に対する参考例を示す概略図である。 画像形成部における用紙送り状態を示す側面図である。 画像形成部の構成を示す側面図である。 画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 画像ユニットのニップ部の位置調整の方法を説明するための図である。 図６の構成においてニップ部の移動方法をさらに詳しく説明するための図である。 ニップ部の移動条件を説明するための図である。 ＣＰＵの検出結果に基づいて、ＣＰＵが感光体および転写ローラの位置調節を行なう処理を示すフローチャートである。 従来例の画像形成装置における画像形成部周辺の構成を説明する図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 給紙カセット
３ 給紙部
４Ａ Ｙ色感光体ドラム（像担持体）
４Ｂ Ｍ色感光体ドラム（像担持体）
４Ｃ Ｃ色感光体ドラム（像担持体）
４Ｄ Ｋ色感光体ドラム（像担持体）
５Ａ Ｙ色転写ローラ（転写部材）
５Ｂ Ｍ色転写ローラ（転写部材）
５Ｃ Ｃ色転写ローラ（転写部材）
５Ｄ Ｋ色転写ローラ（転写部材）
６ 定着部
７ 排紙部
８ 画像形成部
１３ タイミングセンサ
１４Ａ〜１４Ｄ 先端検出センサ
１６Ａ〜１６Ｄ 画像書込部（書込部）
１９Ａ〜１９Ｄ 折返しミラー
２０ プリントヘッド
３５Ａ〜３５Ｄ ニップ部移動モータ（補正部）
３６Ａ〜３６Ｄ 入力ギヤ
３７ 感光体ドラム駆動モータ（駆動手段）
４１Ａ〜４１Ｄ 感光体ギヤ
Ｙ 感光体ドラム移動方向
ＬＡ〜ＬＤ 書込位置
Ｐ 用紙（転写材）
ＳＰ ギヤ接点ＳＰ

Claims (3)

1. 回転自在の像担持体と、この像担持体に圧接された転写部材と、前記像担持体をギヤ機構により回転駆動させる駆動手段と、用紙搬送経路において、前記像担持体と前記転写部材のニップ部の、用紙搬送方向上流側における用紙の位置を検知する検知部材と、前記像担持体上に潜像を形成する露光部材と、前記検知部材の検知信号に基づいて、前記ニップ部の位置を用紙搬送方向と同方向又は逆方向に移動させる補正手段とを備え、
   前記ギヤ機構は、前記像担持体に取り付けられた像担持体ギヤと、この像担持体ギヤに噛合する入力ギヤとを有し、
   前記像担持体ギアは、前記像担持体と共に用紙搬送方向と同方向又は逆方向に移動可能で、
   前記像担持体の中心軸と前記入力ギヤの中心軸とを結ぶ直線が、前記像担持体の移動方向に対して前記像担持体の回転方向上流側に前記像担持体ギヤの圧力角相当分の角度をなすように、前記像担持体ギアと前記入力ギアとが配置されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体と前記転写部材とを備えた複数の画像形成ユニットを、用紙搬送路に沿って順に配設すると共に、前記各転写部材の用紙搬送方向上流側に前記検知部材をそれぞれ配設し、前記各検出部材の検出結果に基づいて、前記各像担持体の回転タイミングを制御する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体は感光体ドラムであり、かつ前記転写部材は転写ローラである請求項１又は２記載の画像形成装置。