JP2011013667A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】多色画像形成装置は、像担持体位置検出手段によって検出された情報に基づき前記複数の像担持体1Y、1M、1C、1K間の位相差を調整する制御手段53を備え、前記像担持体1Y、1M、1C、1Kは転写手段15が有する速度変動と同じ周期の速度変動を発生させる駆動部材40を有し、無端状担持体8上における各色トナー像の重ね合わせずれが最も少なくなるように、前記複数の像担持体1Y、1M、1C、1K間の位相と前記駆動部材40の位相を同時に調整することを特徴とする。
【選択図】図10
Description
このようなカラー画像形成装置において、例えば、転写体として中間転写ベルトを使用するものでは、各感光体ドラム上に形成するトナー画像を中間転写ベルト上に重ね合わせてカラー画像を形成する際に、中間転写ベルト駆動ローラの偏心や駆動ギヤの噛み合い誤差などにより中間転写ベルト表面の移動速度が変動することで、各色トナー像の重ね合わせでずれが発生して画質が低下するという問題がある。
そこで、このような問題を解決するために、従来から、各種の技術が提案されている(例えば、特許文献1乃至5参照)。
この特許文献1及び2には、中間転写ベルトと同じ動きをする従動ローラの軸上にエンコーダを取り付けることや、中間転写ベルト自体に取り付けたスケールとその読み取り装置から中間転写ベルトの移動速度を正確に検出し、その検出した速度情報を駆動モータへフィードバックすることで、中間転写ベルトを一定速度で動くように駆動制御を行う技術が開示されている。
また特許文献3乃至5には、各感光体ドラムの駆動部材で発生する速度変動によるトナーの重ね合わせずれを極力少なくするために、中間転写ベルト上で各色トナーの位置変動が一致するように各色感光体ドラムの位相を調整することが開示されている。
また、特許文献3乃至5記載の技術では、中間転写ベルト上で各色トナーの位置変動が一致するように各色感光体ドラムの位相を調整したとしても、中間転写ベルト駆動モータの速度変動による色ずれは残ってしまい、画像品質が低下するという新たな問題が生じた。
さらに、前記転写手段を一定速度で回転させるように駆動する転写手段用駆動手段と前記複数の像担持体のうちの1つを同時に駆動する場合、転写手段に具備される駆動ギヤに偏心が起こることがある。これによってその速度変動が像担持体の速度変動を招き、他の像担持体により作成される中間転写ベルト上のトナー像との色ずれを起こし画質品質が低下する。
そこで、本発明の目的は、上述の様々な課題を解消した上述した実情を考慮して、像担持体に、転写手段が有する速度変動と同じ周期の速度変動を発生させる駆動部材を備え、無端状担持体上における各色トナー像の重ね合わせずれが最も少なくなるように、複数の像担持体間の位相と前記駆動部材の位相を同時に調整することで、低コストで色ずれの少ない高画質なカラー画像形成装置を提供することにある。
請求項1の発明は、複数の像担持体と、各像担持体上の静電潜像に基づいてトナー像を形成する現像手段によって形成された各トナー像を順次転写されつつ回転駆動する無端状の転写体及び前記転写体を回転駆動する転写体駆動部材を備える転写手段と、前記転写体の速度変動に基づいて前記転写体の回転速度が一定となるように制御しつつ前記転写手段を駆動する駆動手段と、前記転写体に描いたトナーパターンを検出するトナーパターン検出手段と、該トナーパターン検出手段の情報から前記各像担持体の周期的な速度変動を求める演算手段と、前記像担持体の回転位置を検出する像担持体回転位置検出手段と、該像担持体回転位置検出手段によって検出された情報に基づき前記複数の像担持体間の位相差を調整する制御手段と、を備え、前記駆動手段は、前記複数の像担持体のうちの1つの像担持体を同時に駆動する画像形成装置において、前記複数の像担持体のうちの他の像担持体は、前記制御手段による位相差の調整時に前記1つの像担持体と同じ周期の速度変動となるように、前記転写体駆動部材を含む前記1つの像担持体の駆動ギヤ系を構成するギヤと同じ周期を有する少なくとも1つの位相調整ギヤを、当該他の像担持体を駆動するギヤ系に有する画像形成装置を特徴とする。
また、請求項4の発明は、前記1つの像担持体は、前記駆動手段によって駆動され、前記転写体駆動部材は、前記1つの像担持体及び周期が同じ1組のアイドルギヤによって駆動され、前記他の像担持体は、前記転写体駆動部材と同じ周期を有する第1の位相調整ギヤと、前記1組のアイドルギヤと同じ周期の第2の位相調整ギヤとによって駆動される請求項1に記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項6の発明は、前記駆動手段により駆動される前記像担持体がブラック用像担持体である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置を特徴とする。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図1において、このプリンタ100は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、M、C、Kと記す)のトナー像を生成するための4つのプロセスカートリッジ6Y、6M、6C、6Kを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のY、M、C、Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。
まず、Yトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ6Yを、例として説明する。このプロセスカートリッジ6Yには、ドラム状の感光体ドラム1Y(M、C、K)、図示で説明はしないがドラムクリーニング装置、除電装置、帯電装置、現像装置等を備えている。このプロセスカートリッジ6Yは、プリンタ100本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
そして、このYトナー像は中間転写装置15の中間転写ベルト8上に中間転写される。ドラムクリーニング装置は、中間転写工程を経た後の感光体ドラム1Y表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置は、クリーニング後の感光体ドラム1Yの残留電荷を除電する。この除電により、感光体ドラム1Yの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。
他のプロセスカートリッジ6M、6C、6Kにおいても、同様にして感光体ドラム1M、1C、1K上にM、C、Kトナー像が形成され、中間転写ベルト8上に中間転写される。
この露光により、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上にY、M、C、K用の静電潜像が形成される。なお、露光装置7は、図示はしていないが、光源から発したレーザ光を、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kに照射するものである。
図中、露光装置7の下側には、転写紙収容カセット26、この転写紙収容カセット26に組み込まれた給紙ローラ27、この給紙ローラ27の下流に配置されたレジストローラ対28などを有する給紙手段が配設されている。転写紙収容カセット26は、記録媒体である転写紙Pを複数枚重ねて収納しており、一番上の転写紙Pには給紙ローラ27が当接している。
かかる構成の給紙手段においては、給紙ローラ27と、タイミングローラ対であるレジストローラ対28との組合せによって搬送手段が構成されている。この搬送手段は、転写紙Pの収容手段である紙収容カセット26から後述の2次転写ニップまで搬送するものである。
プロセスカートリッジ6Y、6M、6C、6Kの図中上方には、中間転写体である中間転写ベルト8を張架しながら無端移動せしめる中間転写装置15が配設されている。この中間転写装置15は、中間転写ベルト8の他、4つの1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9K、クリーニング装置10などを備えている。
また、中間転写装置15は、2次転写バックアップローラを兼ねた中間転写ベルト駆動ローラ12、クリーニングバックアップローラ13、テンションローラ14なども備えている。中間転写ベルト8は、これら3つのローラに張架されながら、少なくともいずれか1つのローラの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。
これらの1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Kは中間転写ベルト8の裏面(ループ内周面)にトナーとは逆極性(例えば、トナーの極性がマイナスであればプラスの極性)の転写バイアスを印加する方式のものである。1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Kを除くローラは、全て電気的に接地されている。
中間転写ベルト8には、その移動に伴ってY、M、C、K用の1次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上のY、M、C、Kトナー像が重ね合わされて1次転写される。これにより、中間転写ベルト8上に4色重ね合わせのトナー像(以下、4色トナー像という)が形成される。
2次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト8には、転写紙Pに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、クリーニング装置10によってクリーニングされる。
2次転写ニップにおいては、転写紙Pが互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト8と2次転写ローラ19との間に挟まれて、上述のレジストローラ対28側とは反対方向(定着装置20がある方向)に搬送される。2次転写ニップから送り出された転写紙P上には、定着装置20のローラ間を通過する際に熱と圧力とが印加されることにより、転写された4色トナー像が定着される。
その後、転写紙Pは、排紙ローラ対29のローラ間を経てプリンタ外へと排出される。プリンタ本体の上面には、スタック部30が形成されており、排紙ローラ対29によって機外に排出された転写紙Pは、このスタック部30に順次スタックされる。なお、このスタック部30の下側にはボトル収納容器31が設けられ、各色のトナーボトル32Y、32M、32C、32Kが収納されている。
図3は、本発明の実施の形態に係る感光体ドラム及び中間転写ベルトの駆動機構の第1の構成例を示す図である。また、図4、図5は、第1の構成例の変形である第2、第3の構成例を示す図である。
図2には感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kのみを示しているが、図1と図2乃至図5において、感光体ドラム1Mと1Cは図1とは配置を変えてある。
また、図3乃至図5において、同一部分には同一符号を付して重複する説明は省略している。符号12は中間転写ベルト駆動ローラ、14は中間転写ベルト従動ローラ、19は2次転写加圧ローラ、45は中間転写ベルト駆動ギヤを示している。
まず、図3に基づいて、本発明の実施の形態に係る駆動機構の第1の構成例を説明する。
図3に示すように、プリンタ100(図1)では、中間転写ベルト(転写体)8の中間転写ベルト駆動ローラ12とブラック用の感光体ドラム1Kが同じ駆動モータ41(駆動手段)からの駆動力で回転駆動される。
すなわち、中間転写ベルト駆動ローラ12と同軸の中間転写ベルト駆動ギヤ(転写体駆動部材)45(と連結して中間転写ベルト8を駆動する駆動モータ(実際には、駆動モータの駆動軸に設けたギヤ)41は、アイドルギヤ42を介してブラック用の感光体ドラム1Kの感光体ドラム駆動ギヤ40Kと連結して、感光体ドラム1Kを駆動させる。
それに対し、その他の色Y、M、C用の感光体ドラム1Y、1M、1Kについては、それぞれの色用に個別に設けた駆動モータ44Y、44C、44Mにより回転駆動するようにしている。
さらに、感光体ドラム駆動ギヤ40Kと他の感光体ドラム40Y、40C、40Mとの間の速度変動に起因する中間転写ベルト8上での色ずれを抑制するために、複数の感光体駆動ギヤ40Y、40C、40Mについて、アイドルギヤ42と同じ周期の位相調整ギヤ43Y、43C、43Mと、感光体ドラム駆動ギヤ45と同周期の位相調整ギヤ46Y、46C、46Mを設けている。
この時、他の感光体ドラム駆動ギヤ40Y、40C、40Mは、個別の駆動モータにより駆動されており、中間転写ベルト8フィードバック制御の影響(中間転写ベルト駆動ギヤ45の影響)を受けないため感光体ドラム1Kと、他の感光体ドラムとの間で速度変動が生じる。
位相調整ギヤは、後述する各感光体ドラム間での位相合わせを行う際、感光体ドラム1Kにおける速度変動と同等の速度変動を他の感光体ドラムに対して生じさせて感光体ドラム間で条件を同じくするためのギヤである。
位相調整ギヤ46Y、46C、46Mは、中間転写ベルト駆動ギヤ45と同じ周期を有して、同ギヤ46と同じ速度変動を各感光体ドラム駆動ギヤ40Y、40C、40Mに発生させ、位相調整ギヤ43Y、43C、43Mは、中間転写ベルト駆動ギヤ45と同じ周期を有し、同ギヤ45と同じ速度変動を各感光体ドラム駆動ギヤ40Y、40C、40Mに発生させる。
なお、以上の構成の前提として、感光体ドラム駆動ギヤ40Kと、感光体ドラム駆動ギヤ40Y、40C、40Mとが同周期、各駆動モータの駆動軸に設けたギヤ全てが同周期である必要があることは言うまでもない。
また、本実施の形態では、中間転写ベルトと同じ駆動モータで駆動される感光体ドラムをブラック用のものとして説明しているが、これに限らず他の色用の感光体ドラムを中間転写ベルトと同じ駆動モータで回転駆動するようにしてもよいことは言うまでもなく、以下の説明においても同様である。
図4に示す第2の構成例では、ブラック用の感光体ドラム駆動ギヤ40Kと、中間転写ベルト駆動ギヤ45、駆動モータ41の連結関係が第1の構成例と異なっている。
すなわち、第1の構成例においては、駆動モータ41の駆動力を、中間転写ベルト駆動ギヤ45に直接伝えるとともに、アイドルギヤ42を介して感光体ドラム40Kに伝えていたが、第2の構成例では、駆動モータ41(の駆動軸に設けたギヤ)を感光体ドラム駆動ギヤ40Kに連結して動力を伝え、さらに、感光体ドラム駆動ギヤ40Kの駆動を、アイドルギヤ42、42’を介して中間転写ベルト駆動ギヤ45に伝える構成としている。
他の感光体ドラム駆動ギヤとアイドルギヤ、位相調整ギヤの関係は第1の構成例と同様である。
アイドルギヤ42、42’は他の感光体ドラム駆動ギヤ40Y、40C、40Mにおける位相調整ギヤ43と同じ周期とし、また中間転写ベルト駆動ギヤ45は、各位相調整ギヤ46Y、46C、46Mと同じ周期としている。
この構成により、第1の構成例と同じ効果を得ることが出来る。
なお、本実施形態では、感光体ドラム駆動ギヤ40Kと中間転写ベルト駆動ギヤ45との間に、2つのアイドルギヤを設けているが、これに限らず単一のアイドルギヤとしてもよいし、3つ以上としてもよい。これは、同じ周期のギヤであれば、いくつ連結しても全体として同じ速度変動を生じるからである。
図5に示す第3の構成例は、感光体ドラム駆動ギヤ40K以外の感光体ドラム駆動ギヤ40Kを単一の駆動モータ44で駆動する点において第1の構成例と異なっている。
図5に示すように、駆動モータ44(の駆動軸に設けたギヤ)は、位相調整ギヤ46に連結され、さらに、位相調整ギヤ46は、位相調整ギヤ43に連結されている。位相調整ギヤ43は、感光体ドラム駆動ギヤ40C、40Mと連結されて感光体ドラム1C、1Mを駆動する。
また、感光体ドラム駆動ギヤ40Cと感光体ドラム駆動ギヤ40Yとの間に位相調整ギヤ43’を設け、感光体ドラム駆動ギヤ40Cの駆動を、感光体ドラム駆動ギヤ40Yに伝達する。
ここで、位相調整ギヤ43、43’は、アイドルギヤ42と同周期であり、位相調整ギヤ46は、中間転写ベルト駆動ギヤ45と同周期である。
これにより、位相合わせ時に、各感光体ドラム間の速度変動を合わせて正確に位相合わせを行い、中間転写ベルト8上の色ずれを防止することが出来る。
なお、かかる構成において、感光体ドラム駆動ギヤ40Mと、感光体ドラム駆動ギヤ40Cは、駆動モータ44→位相調整ギヤ46→位相調整ギヤ43と伝達される駆動力によって駆動され、感光体ドラム駆動ギヤ40Yは、駆動モータ45→位相調整ギヤ46→位相調整ギヤ43→感光体ドラム駆動ギヤ40C→位相調整ギヤ43’と伝達される駆動力によって駆動される。
感光体ドラム駆動ギヤ40Yは、駆動ギヤ44との間に、他の感光体ドラム駆動ギヤよりも1つ多くの位相調整ギヤ(位相調整ギヤ43’)を有している。
しかしながら、上述したように、位相調整ギヤ43と位相調整ギヤ43’は同じ周期のギヤであるため、全体としては1つの位相調整ギヤ43の場合と同じ速度変動を生じるため、1つの位相調整ギヤの場合と同じ効果を呈する。
なお、本構成例において、感光体ドラム40Y、40C、40Mの順序は、任意に変更可能である。
図6に示すように、直接転写方式のプリンタでは、用紙搬送ベルト(用紙搬送手段)60は、図中矢印方向に用紙を搬送する用紙搬送ベルト駆動ローラ62、テンションローラ14等のローラに張架され、用紙搬送ベルト駆動ローラ62の回転駆動によって図中時計回りに無端移動せしめられる。
転写バイアスローラ63Y、63M、63C、63Kは、このように無端移動せしめられる用紙搬送ベルト60を感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kとの間に挟み込んでそれぞれ転写ニップを形成している。
用紙搬送ベルト60によって搬送される用紙は、転写ベルト60上を移動してY、M、C、K用の転写ニップを順次通過していく過程で、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上のY、M、C、Kトナー像が重ね合わされ、4色重ね合わせのトナー像(以下、4色トナー像という)が形成される。
図6に示す構成は、転写方式こそ異なるものの、用紙搬送ベルト駆動ローラ62に起因する速度変動を抑制するために、用紙搬送ベルト駆動ローラ62と同じ周期の位相調整ギヤ46Y、46C、46Mを各感光体ドラム1Y、1C、1Mについて設けたという点において第1の構成例と同様であり、同様の効果を得ることが出来る。
また、上記の他の構成例も、直接転写方式のプリンタに適用することが出来る。
この駆動装置では図7に示すように、中間転写ベルト8の回転とともに従動するテンションローラである従動ローラ14の同軸上にエンコーダ46が取り付けられ、従動ローラ14の回転によりエンコーダ46が発生するパルス信号を中間転写ベルト駆動モータ41のモータドライバ47に入力する。
このモータドライバ47では、回転数設定のための基準クロックの信号と、回転子(図示せず)が発生する出力信号の周波数の位相を一定とするように中間転写ベルト駆動モータ41を加減速制御するPLL(Phase Locked Loop)制御を行っており、エンコーダ46からの信号を被制御信号とすれば、エンコーダ46が取り付けられた従動軸を一定速度で回転させるように中間転写ベルト駆動モータ41を動かすように制御することができる。
なお、従動ローラ14に取り付けられたエンコーダ46の代わりに、中間転写ベルト8の一周に等間隔にマーキングを設け、反射型センサ、透過型センサ等のセンサにより中間転写ベルト8の表面速度に比例して得られるパルス信号を用いて制御を行っても良い。
なお、中間転写ベルト駆動モータ41には図示しない基板に設けられたセンサコイルから中間転写ベルト駆動モータ41の回転速度に比例した周波数信号(FG信号)を発生する周波数信号発生装置48が備わっている。
また、どちらの信号を制御対象とするかはモータドライバ内部の図示してないスイッチ
により選択され、この選択は任意にできるようにしておき、印刷条件などによってカラー画像形成装置が自動的に制御対象を判断するようにしておいても良い。
この時、中間転写ベルト8の中間転写ベルト駆動ギヤ45からアイドルギヤ42(図3)を介して駆動連結される感光体ドラム1Kにも、中間転写ベルト駆動モータ41の速度制御による速度変動が伝わってしまう。
また、感光体ドラム1Kと同軸上に位置し、ジョイントを介して係合する感光体ドラム駆動ギヤ40やジョイント部、又は中間転写ベルトアイドルギヤ42の構成を採用した場合、噛み合い誤差や取り付け偏心により中間転写ベルト駆動モータ41が一定速度で回転していても速度変動が発生するため、最終的に感光体ドラム1Kにはエンコーダ46で検知した中間転写ベルト駆動ローラ12の回転周期とアイドルギヤ42及び感光体ドラム駆動ギヤ40Kの回転周期との速度変動が発生することになる。
例えば、露光時の感光体ドラム1Kの速度が想定より速かった場合、トナーの潜像は理想的な位置になるよう一定間隔で照射するレーザビームに対して、想定位置より感光体ドラム1Kの位置が進んでしまうため、潜像の位置が遅れる。また同様に、1次転写時の感光体ドラム1Kの速度が中間転写ベルト8の速度より遅かった場合、想定位置より中間転写ベルト8の位置が進んでしまうため、転写されるトナー像の位置が遅れる。
つまり、露光時の感光体ドラム1Kの速度が速く、転写時の感光体ドラム1Kの速度が遅いまたはこれらと逆のような真逆の場合、すなわち、露光時の感光体ドラム1Kの速度が遅く、転写時の感光体ドラム1Kの速度が速い場合に、最もトナーの位置がずれてしまうことになる。この感光体ドラム1Kの速度変動によるトナーの転写位置ずれが色毎に違う時、トナーの重ね合わせ位置がお互い異なることで、色ずれとして画像品質が低下してしまう。
そこで、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの全てを回転させ、一定速度で動く中間転写ベルト8上に等間隔のパターンを形成し、中間転写ベルト8上のパターンを読み取るセンサ49を設けてこのセンサにより得られる信号からパターン間隔の位置を計測して、各色の感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの速度変動を求める。
図7に示すように、中間転写ベルト8に描いたトナーパターンを検出するトナーパターン検出手段であるセンサ49(図7)の信号からパターン間隔の位置を計測して、各色感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの速度変動を求める時、図9に示す感光体ドラム駆動ギヤ40に備わるフィラー51の通過信号をセンサ50で読み取ることで、速度変動の位相と感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの位置を関連付けられ、各色のトナー重ね合わせのずれが最も少なくなる感光体ドラム1Y、1M、1C、1K間の位相差を求めることができる。
また、中間転写ベルト8と同時に駆動するのがブラック感光体ドラム1Kであった場合、モノクロモードの印刷によりブラック感光体ドラム1Kだけが回転すると、カラー感光体ドラムとの位相がずれてしまうので、印刷終了後には再度ブラック感光体ドラム1Kの位相を合わせる必要がある。
この時、感光体ドラム駆動ギヤ40に取り付けたフィラー51のセンサ50により、感光体ドラム駆動ギヤ40の回転した回数をカウントしておき、その情報を元に駆動を停止させることで、容易に元の状態(位相が合った状態)に戻すことができる。例えば、前記の例の駆動ユニットにおいては、感光体ドラム駆動ギヤ40が36の倍数で回転したのであれば、すべての速度変動要素の位相を回転前と同じ状態に保つことができる。
制御手段53には、感光体ドラム1(1Y、1M、1C、1K)と、これらの感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kに形成された静電潜像に基づいてトナーを含む現像剤で可視画像を形成する現像手段54とを有する複数の電子写真プロセス部であるプロセスカートリッジ6(6Y、6M、6C、6K)と、トナー像を無端状担持体である中間転写ベルト8に順次転写しながら重ね合わせる中間転写装置15と、が接続されている。なお電子写真プロセス部は色毎に存在するため、感光体ドラム1と言うときには、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kのいずれかを指し示すものとし、またプロセスカートリッジ6、現像手段なども同様である。
さらに、制御手段53には、中間転写ベルト8の速度変動を検出し、中間転写ベルト8を一定速度で回転させるように駆動制御する中間転写ベルト駆動モータ41と、中間転写ベルト8に描いたトナーパターンを検出するトナーパターン検出センサ49と、このトナーパターン検出センサ49の情報から感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの周期的な速度変動を求める演算手段55と、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの回転位置を検出する感光体ドラム回転位置検出手段である感光体ドラム位置検出センサ50と、各感光体ドラム間で位相を調整するために回転位置を演算結果により調整する位相調整ギヤ43と、が接続されている。
その際、例えば、感光体ドラム1Kが中間転写ベルト駆動モータ41によって駆動される場合、他の感光体ドラム1Y、1M、1Cは中間転写装置15が有する速度変動と同じ周期の速度変動を発生させる駆動部材である位相調整ギヤを有し、中間転写ベルト8上における各色トナー像の重ね合わせのずれが最も少なくなるように、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの位相と位相調整ギヤの位相とを同時に調整する。
モノクロモード後の停止時に、複数の感光体ドラム間の位相と駆動部材の位相を調整後に停止させることで、次のカラー印刷時に位相を合わせる時間を短縮でき、ユーザの待ち時間を少なくすることができる。
モノクロモード後に連続してカラーモードの印刷を行う場合、カラーの感光体ドラムはブラック感光体ドラム1Kの位置検出手段であるセンサ50の情報を元に回転駆動を開始することで、カラーステーションとブラックステーションの位相を合わせる時間を短縮でき、ユーザの待ち時間を少なくすることができる。
ただし、それぞれの速度変動の周波数は、予め駆動部材の形状から予測されるため、変動成分の周期と位相成分と直交成分とから、パターン間隔の変動の振幅及び位相を、詳述はしないが通信分野の復調回路に用いられている公知の信号解析技術(たとえば直交検波演算処理等)によるデータ処理を行って算出することができる。
この時、カラー感光体ドラムの駆動ギヤ列に、中間転写ベルトの駆動ローラや中間転写ベルトアイドルギヤの回転周期と等しいような位相調整用のギヤを備えておけば、ブラックの感光体ドラム1Kにのる全ての速度変動の位相をカラーのものと合わせることができるようになる。
図3とともに図12を参照して説明する。例えば、感光体ドラム駆動ギヤ40の有する速度変動をD、中間転写ベルトアイドルギヤ42の有する速度変動をE、中間転写ベルト駆動ギヤ(ローラ12)45の有する速度変動をFとして、カラー感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの駆動ギヤ列にそれぞれの周期のギヤD、E、Fが備わっている。
図13はマゼンタ感光体ドラム及びブラック感光体ドラムの周波数分解を示すグラフ図である。図13(a)及び図13(b)はマゼンタ(M)感光体ドラム1M及びブラック(K)感光体ドラム1Kの合成波を示し、図13(c)、図13(d)及び図13(e)はマゼンタ(M)感光体ドラム1M及びブラック(K)感光体ドラム1Kの位相差を示している。
図14(b)はこの図14(a)のギヤDを回転させて90°進めたときの各ギヤ列の位置を示す図であり、図14(c)はマゼンタ感光体ドラムギヤ列Dの図14(a)から1080°回転(3回転)進ませた時の各ギヤ列の位置を示す図であり、図14(d)はマゼンタ感光体ドラムギヤ列の図14(a)からギヤDを8640°回転(24回転)進ませた時の各ギヤ列の位置(位相と回転角)を示す図である。
このことから、もし現状に対してマゼンタ感光体ドラム1Mをあと+90°、ギヤEを+180°、ギヤFを+30°それぞれ進めるとすればブラック感光体ドラム1Kの速度変動と位相とが合うと算出された場合(図13参照)、マゼンタ感光体ドラム1Mを+90°すると、ギヤEは+82.5°動くので、残り97.5°(−262.5°)であり、ギヤFは77.5°動くので、残り−47.5°である。
さらに図14(c)の状態からギヤDが8640°、すなわち24回転すると、ギヤEは8640×13/12=9360°であり、位相だけを考えると−360×nでn=26とするとギヤEの位相は図14(c)のギヤEと同じでありしたがって位相は−7.5°となり、基準から7.5°遅れたこととなる(図14(d)ギヤE参照)。またギヤFは図14(c)の状態から8640×41/36=9840°(位相だけでは120°)進み、図14(c)のギヤFの現在位置137.5°(−222.5°)から、図14(d)に示すように、(137.5−120=)17.5°進むこととなる。
また、カラー感光体ドラムの位相調整タイミングについては、印刷ジョブを受け付けてから印字を開始するまでの間でも、前ジョブが終わった後に行うのでもよい。
図15にはブラック感光体ドラム1K上の露光部から1時転写ローラ9Kまでの距離を示し、図16には中間転写ベルトアイドルギヤ(図3)の回転の1周期をSで示している。
図15及び図16のように図示しない中間転写ベルトアイドルギヤ42の回転周期をブラック感光体ドラム1Kの露光部から1次転写ローラ9Kまでの距離の1/整数(整数分の1倍)としておけば、前述した理由から露光時の速度と転写時の速度を一致させることができるので、トナーの位置ずれが発生しないことになる。これにより、カラー感光体ドラムにアイドルギヤ用の位相調整ギヤを取り付けないで済み、コストダウンや位相制御時間の短縮につながる。
このように、中間転写ベルト駆動モータと中間転写装置との間を駆動連結する駆動部材は、その1回転周期を感光体ドラム1K上の露光〜転写距離の整数分の1とすることで、露光時と転写時の感光体ドラム速度を同じにし、中間転写ベルト駆動モータとは異なる感光体ドラム駆動モータにより駆動される感光体ドラム1Kが有する駆動部材の数を最小限に抑えることで、低コストで色ずれの少ない画像を得ることができる。
転写手段のもつ速度変動周期T1と感光体ドラム1Kの速度変動周期T2が、T2=(T1/2)×n(n:自然数)以外の関係であることで、複数の感光体ドラム間の位相と駆動部材の位相を必ず同時に調整できるようにし、低コストで色ずれの少ない高画質な画像を得ることができる。
これまでに述べてきたように、各速度変動要素の位相を合わせるために、カラー感光体ドラムギヤを繰り返し回す必要がある。この時、例えば、ブラック感光体ドラム1Kを基準とした場合、感光体ドラム1Kと中間転写ベルト8とが密着しすぎていると位相合わせの間、中間転写ベルト8の同じ場所のみを使用するため、この箇所で擦って傷が付いてしまうので、位相を合わせる場合、図示しない中間転写ベルト8の接離機構により、感光体ドラム1Kと中間転写ベルト8を離間させておくと良い。
たとえば感光体ドラム1Kと感光体ドラム駆動ギヤのうち速度変動周期の短い方の位相を優先して調整することで位相合わせ誤差を最小限に抑え、色ずれの少ない画像を得ることができる。
一般的に、タンデム型カラー画像形成装置ではカラー画像とモノクロ画像で使い分けされるため、単色ではブラック(K)のみで印刷される機会が圧倒的に多い。また、1次転写部と2次転写部が近い方がトナーの移動距離が短くファーストプリントタイムに有利であり、また、1つのモータで感光体ドラムと中間転写ベルトを同時に駆動させられるので、省電力な印刷装置とすることができる。
このように、転写駆動手段により駆動される感光体ドラムをブラックとすることで、モノクロモードによる印刷時に駆動するモータを少なくし、省電力のカラー画像形成装置を提供することができる。
[第4の構成例]
図17、図18において、プリンタ100(図1)では、中間転写ベルト8の中間転写ベルト駆動ローラ12とブラック用の感光体ドラム1Kが同じ駆動モータ41(転写手段用駆動手段)からの駆動力で回転駆動される。
それに対し、その他の色Y、M、C用の感光体ドラム1Y、1C、1Mについては、位相調整ギヤ43Y、43C、43Mを介して連結された、それぞれの色用に個別に設けた駆動モータ44Y、44C、44Mにより回転駆動するようにしている。
詳しくは、図17では、中間転写ベルト駆動ローラ12と同軸の中間転写ベルト駆動ギヤ45と連結して中間転写ベルト8を駆動する駆動モータ(実際には、駆動モータの駆動軸に設けたギヤ)41は、アイドルギヤ56、57を介してブラック用の感光体ドラム1Kの感光体ドラム駆動ギヤ(第1の駆動部材)40Kと連結して、感光体ドラム1Kを駆動させている。
感光体ドラム駆動ギヤ40Kは、中間転写ベルト8と同じ駆動モータ41によって回転駆動されているため、上述したように、中間転写ベルト駆動ギヤ45による速度変動に起因する速度変動を補正して中間転写ベルト8が一定速度で回転するようにフィードバック制御を行った場合、その補正分の速度変動が感光体ドラム駆動ギヤ40Kにも伝わる。
この時、位相調整ギヤ43Y、43C、44Mが無いとすると、感光体ドラム駆動ギヤ40Y、40C、40Mは、個別の駆動モータにより駆動されており、中間転写ベルト8フィードバック制御の影響(中間転写ベルト駆動ギヤ45の影響)を受けないため感光体ドラム1Kと、他の感光体ドラム40Yとの間で速度変動が生じる。
しかしながら、これによってフィードバック制御の影響による感光体ドラム間の速度変動を解消出来たとしても、感光体ドラム駆動ギヤ40Kは、中間転写ベルト駆動ギヤ45との間に介在するアイドルギヤ56、57の速度変動の影響を受けているため、各感光体間の速度変動は完全には解消されない。
そこで、アイドルギヤ56、57は、同じ周期を持つ同等の部材で構成して、互いに180°ずらして(逆位相となるように)組み付ける。
このようにすることで、アイドルギヤ56及び57で互いに速度変動を打ち消しあって、感光体ドラム駆動ギヤ40Kは、アイドルギヤ56、57の速度変動の影響を受けることなく、各感光体間の速度変動を解消し、正確に位相合わせを行うことが出来るため、中間転写ベルト8上の色ずれを防止することが出来る。
図17、18の構成によれば、図3〜図6の構成に比べ、ギヤの点数を大幅に削減出来、低コストで高画質な画像を得ることが出来る。
また、図14に示した制御を行う際も、例えば図3の場合のように第1、第2の位相調整ギヤ双方について基準位置への制御を行う場合に比べ、一つの位相調整ギヤについてのみ制御を行えばよいため、制御をより簡略化して、待ち時間(位相合わせの補正時間)を減らすことが出来る。
Claims (7)
- 複数の像担持体と、各像担持体上の静電潜像に基づいてトナー像を形成する現像手段によって形成された各トナー像を順次転写されつつ回転駆動する無端状の転写体及び前記転写体を回転駆動する転写体駆動部材を備える転写手段と、前記転写体の速度変動に基づいて前記転写体の回転速度が一定となるように制御しつつ前記転写手段を駆動する駆動手段と、前記転写体に描いたトナーパターンを検出するトナーパターン検出手段と、該トナーパターン検出手段の情報から前記各像担持体の周期的な速度変動を求める演算手段と、前記像担持体の回転位置を検出する像担持体回転位置検出手段と、該像担持体回転位置検出手段によって検出された情報に基づき前記複数の像担持体間の位相差を調整する制御手段と、を備え、前記駆動手段は、前記複数の像担持体のうちの1つの像担持体を同時に駆動する画像形成装置において、
前記複数の像担持体のうちの他の像担持体は、前記制御手段による位相差の調整時に前記1つの像担持体と同じ周期の速度変動となるように、前記転写体駆動部材を含む前記1つの像担持体の駆動ギヤ系を構成するギヤと同じ周期を有する少なくとも1つの位相調整ギヤを、当該他の像担持体を駆動するギヤ系に有することを特徴とする画像形成装置。 - 複数の像担持体と、用紙を搬送し、各像担持体上の静電潜像に基づいてトナー像を形成する現像手段によって形成された各トナー像を前記用紙に順次転写させつつ回転駆動する無端状の搬送手段及び該用紙搬送手段を回転駆動する搬送手段駆動部材と、前記用紙搬送手段の速度変動に基づいて前記用紙搬送手段の回転速度が一定となるように制御しつつ前記搬送手段駆動部材を駆動する駆動手段と、前記用紙搬送手段に描いたトナーパターンを検出するトナーパターン検出手段と、該トナーパターン検出手段の情報から前記各像担持体の周期的な速度変動を求める演算手段と、前記像担持体の回転位置を検出する像担持体回転位置検出手段と、該像担持体回転位置検出手段によって検出された情報に基づき前記複数の像担持体間の位相差を調整する制御手段と、を備え、前記駆動手段は、前記複数の像担持体のうちの1つの像担持体を同時に駆動する画像形成装置において、
前記複数の像担持体のうちの他の像担持体は、前記制御手段による位相差の調整時に前記1つの像担持体と同じ周期の速度変動となるように、前記搬送手段駆動部材を含む前記1つの像担持体の駆動ギヤ系を構成するギヤと同じ周期を有する少なくとも1つの位相調整ギヤを、当該他の像担持体を駆動するギヤ系に有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記転写体駆動部材は、前記駆動手段によって駆動され、
前記1つの像担持体は、前記駆動手段と連結したアイドルギヤによって駆動され、
前記他の像担持体は、それぞれ、前記転写体駆動部材と同じ周期を有する第1の位相調整ギヤと、前記アイドルギヤと同じ周期を有する第2の位相調整ギヤとによって駆動されることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記1つの像担持体は、前記駆動手段によって駆動され、
前記転写体駆動部材は、前記1つの像担持体及び周期が同じ1組のアイドルギヤによって駆動され、
前記他の像担持体は、前記転写体駆動部材と同じ周期を有する第1の位相調整ギヤと、前記1組のアイドルギヤと同じ周期の第2の位相調整ギヤとによって駆動されることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記転写体駆動部材は、前記駆動手段によって駆動され、
前記1つの像担持体は、前記駆動手段と連結した1つのアイドルギヤによって駆動され、
前記他の像担持体は、前記駆動手段とは異なる単一の駆動手段によって駆動される、前記転写体駆動部材と同じ周期を有する第1の位相調整ギヤと、前記第1の調整ギヤと連結する、前記アイドルギヤと同じ周期の前記第2の位相調整ギヤとによって駆動されることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記駆動手段により駆動される前記像担持体がブラック用像担持体であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 複数の像担持体と、各像担持体上の静電潜像に基づいてトナー像を形成する現像手段によって形成された各トナー像を順次転写されつつ回転駆動する無端状の転写体及び前記転写体を回転駆動する転写体駆動部材を備える転写手段と、前記転写体の速度変動に基づいて前記転写体の回転速度が一定となるように制御しつつ前記転写手段を駆動する駆動手段と、前記転写体に描いたトナーパターンを検出するトナーパターン検出手段と、該トナーパターン検出手段の情報から前記各像担持体の周期的な速度変動を求める演算手段と、前記像担持体の回転位置を検出する像担持体回転位置検出手段と、該像担持体回転位置検出手段によって検出された情報に基づき前記複数の像担持体間の位相差を調整する制御手段と、を備え、前記駆動手段は、前記複数の像担持体のうちの1つの像担持体を同時に駆動する画像形成装置において、
前記1つの像担持体の駆動ギヤ系を、前記転写体駆動部材及び互いに逆位相となるよう組み付けた同周期のアイドルギヤにより構成し、
前記複数の像担持体のうちの他の像担持体は、前記制御手段による位相差の調整時に前記1つの像担持体と同じ周期の速度変動となるように、前記転写体駆動部材と同じ周期を有する少なくとも1つの位相調整ギヤを、当該他の像担持体を駆動するギヤ系に有することを特徴とする画像形成装置。
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