JP2011154291A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転むらを考慮した位置ずれ補正処理に必要な時間を短縮するとともに、位置ずれ補正処理におけるトナー消費量を削減する。
【解決手段】中間転写ベルト２０上に各色のトナー像からなる複数の位置ずれ補正用パターンＰを形成するパターン形成手段３０と、中間転写ベルト２０上に形成された各色の位置ずれ補正用パターンＰの位置関係を検出するパターン検出手段４０と、パターン検出手段４０により検出された各色の位置ずれ補正用パターンＰの位置関係に基づいて、各色間の位置ずれを補正する位置ずれ補正手段５０と、を備え、パターン形成手段３０は、各感光体ドラム１１の表面に位置ずれ補正用パターンＰのトナー像を形成するにあたり、その形成タイミングを、各感光体ドラム１１の回転むらの位相において平均速度を示す位置Ａに合わせる。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子写真法を用いて画像形成を行う複写機、プリンタなどの画像形成装置及び画像形成方法に関する。

近年、複写機やプリンタに代表される電子写真法を用いた画像形成装置における画像形成方式の１つとして、ブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色分の感光体ドラムを一列に配置し、各感光体ドラムに形成（現像）された各色のトナー像を、中間転写体又は転写材に順次転写することにより高速フルカラー印刷を実現するカラータンデム方式が知られている。
例えば、特許文献１には、このようなカラータンデム方式を採用した画像形成装置において、感光体ドラム等の機械部品の寸法誤差や取付け誤差に起因して発生する各色間の位置ずれ（色ずれ）を防止するための位置ずれ補正処理に関する技術が開示されている。

カラータンデム方式における代表的な位置ずれ補正処理は、中間転写体上に各色のトナー像からなる複数の位置ずれ補正用パターンを形成するパターン形成ステップと、中間転写体上に形成された各色の位置ずれ補正用パターンの位置関係を検出するパターン検出ステップと、中間転写体上に形成された各色の位置ずれ補正用パターンの位置関係に基づいて、各色間の位置ずれを補正する位置ずれ補正ステップと、により実現される。
このような位置ずれ補正処理によれば、感光体ドラム等の機械部品の寸法誤差や取付け誤差が存在しても、各色の位置ずれ補正用パターンの位置関係に基づいて、各感光体ドラムのトナー像形成開始位置等を調整することにより、各色間の位置ずれを小さくできる。

位置ずれ補正用パターンは、所定形状で所定の大きさに形成されるようになっており、例えば、中間転写体の移動方向に対して直交方向又は傾斜方向に沿う所定幅（基準値ｂ）の長方形パターンからなる。そして、上記のパターン形成ステップでは、中間転写体の移動方向において各色の位置ずれ補正用パターンが所定の間隔（基準値ａ）をあけて平行に並ぶように画像形成制御がなされる（図３参照）。
また、パターン検出ステップでは、光学センサなどを用いて各色の位置ずれ補正用パターンの間隔を検出する。
ここで、各色の位置ずれ補正用パターンの間隔が基準値ａと一致すれば、各色間に位置ずれはないと判定されるが、各色の位置ずれ補正用パターンの間隔が基準値ａと一致しない場合は、各色間に位置ずれがあると判定し、そのずれ量に応じた位置補正が行われる。

しかしながら、上記のような位置ずれ補正処理においては、各感光体ドラムの回転むらに起因し、位置ずれ補正の精度が低下するという問題があった。
感光体ドラムの回転むらは、駆動モータの回転変動や、駆動モータの駆動力を伝達する伝達ギヤ列で発生するピッチむら、ギヤの偏心回転による速度変動あるいは感光体ドラム自体の偏心回転による速度変動等に起因して発生するものであって、正弦波のような周期性を持ち、その位相においては、感光体ドラムの平均速度に対して速く回転する部分と、遅く回転する部分が交互に現れる。
従って、位置ずれ補正用パターンを形成する際には、感光体ドラムの回転むらによって位置ずれ補正用パターンの形成幅が変化するので、パターン検出ステップにおける位置ずれ補正用パターンの位置検出精度が低下し、位置ずれ補正ステップの補正精度に影響を及ぼす。

そこで、上述した特許文献１記載の画像形成装置では、パターン形成ステップにおいて、中間転写体上の１／Ｎ周期ずつずれた位置に、同一の位置ずれ補正用パターンをＮ回繰り返し状に形成し、パターン検出ステップにおいて、検出した間隔の平均化を行うことにより、感光体ドラムの回転むらに起因する位置ずれ補正精度の低下を抑制している。

特開２００２−３５７９４２号公報

しかしながら、特許文献１に示される方法では、感光体ドラムの回転むらを打ち消すために、同一の位置ずれ補正用パターンを複数回繰り返し状に形成する必要があった。
このため、位置ずれ補正処理に時間がかかるとともに、多くのトナーを消費し、ランニングコストを上昇させるという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、感光体ドラムの回転むらに起因する位置ずれ補正処理の精度低下を抑制するものでありながら、同一の位置ずれ補正用パターンを複数回繰り返し状に形成することを不要にして、位置ずれ補正処理に必要な時間を短縮するとともに、位置ずれ補正処理におけるトナー消費量を削減することができる画像形成装置及び画像形成方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため本発明の画像形成装置は、回転駆動される各色の感光体ドラムを中間転写体の移動経路に沿って配置し、各感光体ドラムの表面に各色のトナー像を形成するとともに、各感光体ドラムの表面に形成した各色のトナー像を前記中間転写体上に順次重ね合わせ状に転写してカラー画像を形成する画像形成装置であって、前記中間転写体上に各色のトナー像からなる複数の位置ずれ補正用パターンを形成するパターン形成手段と、前記中間転写体上に形成された各色の位置ずれ補正用パターンの位置関係を検出するパターン検出手段と、前記パターン検出手段により検出された各色の位置ずれ補正用パターンの位置関係に基づいて各色間の位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、を備え、前記パターン形成手段は、各感光体ドラムの表面に位置ずれ補正用パターンのトナー像を形成するにあたり、その形成タイミングを、各感光体ドラムの回転むらの位相において平均速度を示す位置に合わせる構成としてある。

また、本発明の画像形成方法は、回転駆動される各色の感光体ドラムを中間転写体の移動経路に沿って配置し、各感光体ドラムの表面に各色のトナー像を形成するとともに、各感光体ドラムの表面に形成した各色のトナー像を前記中間転写体上に順次重ね合わせ状に転写してカラー画像を形成する画像形成方法であって、前記中間転写体上に各色のトナー像からなる複数の位置ずれ補正用パターンを形成するパターン形成ステップと、前記中間転写体上に形成された各色の位置ずれ補正用パターンの位置関係を検出するパターン検出ステップと、前記パターン検出手段により検出された各色の位置ずれ補正用パターンの位置関係に基づいて各色間の位置ずれを補正するステップと、を備え、前記パターン形成ステップは、各感光体ドラムの表面に位置ずれ補正用パターンのトナー像を形成するにあたり、その形成タイミングを、各感光体ドラムの回転むらの位相において平均速度を示す位置に合わせる方法としてある。

本発明によれば、感光体ドラムの回転むらに起因する位置ずれ補正処理の精度低下を抑制しつつ、同一の位置ずれ補正用パターンを複数回繰り返し状に形成することを不要にして、位置ずれ補正処理に必要な時間を短縮するとともに、位置ずれ補正処理におけるトナー消費量を削減することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、位置ずれ補正処理に関する構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、位置ずれ補正処理に際して中間転写体上に形成する位置ずれ補正用パターンの例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、感光体ドラムの回転むらに起因して位置ずれ補正処理の精度が低下する理由を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、感光体ドラムの回転むらの位相が極大値や平均値を示す位置の説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、各感光体ドラム間の位相差の調整例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、各感光体ドラムの回転むらの位相と位置ずれ補正用パターンとの関係を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、感光体ドラムの位相調整に必要な制御構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、感光体ドラムの回転速度制御に必要な構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、感光体ドラムの回転速度制御に必要な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、位相調整に適用する回転速度制御の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、位相調整の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下に示す実施形態では、本発明を適用する画像形成装置として、カラータンデム方式を採用したレーザカラープリンタを例示して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す説明図である。
図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１００は、画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｂと、中間転写ベルト（中間転写体）２０と、駆動ローラ２１、従動ローラ２２と、１次転写ローラ２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｙ、２３Ｂと、２次転写ローラ２４と、用紙カセット２５と、給紙ローラ２６と、定着器２７と、排紙ローラ２８とを備えて構成されている。

画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｂは、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（ＢＫ）の４色の各色に対応して設けられているとともに、図中のＹ軸方向（副走査方向）に沿って一列に配置されている。
各画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｂは、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各処理によって、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のトナー像を中間転写ベルト２０に順次転写（１次転写）する。
以下、これら画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｂの詳細な構成について説明するが、各ユニットは使用する現像剤（トナー）の色が異なるだけで主要な構成は同一であるため、代表的に画像形成ユニット１０Ｍを用いて説明する。

画像形成ユニット１０Ｍは、感光体ドラム１１Ｍ、帯電器１２Ｍ、露光器１３Ｍ、現像器１４Ｍから構成されている。
感光体ドラム１１Ｍは、図中のＸ軸方向（主走査方向）を回転軸とする円筒形状の静電潜像担持体であり、中間転写ベルト２０を挟持した状態で１次転写ローラ２３Ｍと対向するように、図示の回転方向に回転自在に設置されている。
帯電器１２Ｍは、感光体ドラム１１Ｍの回転軸方向（つまりＸ軸方向）に沿って延在しており、感光体ドラム１１Ｍの表面に向かってプラスに帯電した電荷を放出することにより、感光体ドラム１１Ｍの表面を一様に帯電させる（帯電処理）。

露光器１３Ｍは、不図示のレーザ光源、ポリゴンモータ等を備えるレーザ・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）から構成されている。
この露光器１３Ｍは、レーザ光源から出射されるレーザ光を、ポリゴンモータを回転駆動することで感光体ドラム１１Ｍの主走査方向に沿って走査することにより、感光体ドラム１１Ｍの表面における所定の位置のプラス電荷を消去し、マゼンタ画像に対応する静電潜像を形成する（露光処理）。

現像器１４Ｍは、感光体ドラム１１Ｍの回転軸方向に沿って延在しており、不図示のマゼンタ用のトナーカートリッジからトナーの供給を受け、このトナーを感光体ドラム１１Ｍの表面に静電的に付着させることにより、感光体ドラム１１Ｍの表面に露光処理により形成された静電潜像に応じたトナー像を形成する（現像処理）。
そして、このように感光体ドラム１１Ｍの表面に形成されたトナー像は、感光体ドラム１１Ｍと１次転写ローラ２３Ｍとの間をＭ軸方向に移動する中間転写ベルト２０上に転写される（１次転写処理）。
具体的には、１次転写ローラ２３Ｍに所定の転写電圧が印加され、中間転写ベルト２０をマイナスに帯電させることにより、感光体ドラム１１Ｍの表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写させる。

画像形成ユニット１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｂも、上述した画像形成ユニット１０Ｍと同様の構成となっている。すなわち、画像形成ユニット１０Ｃは、感光体ドラム１１Ｃ、帯電器１２Ｃ、露光器１３Ｃ、現像器１４Ｃから構成されており、感光体ドラム１１Ｃの表面に形成されたシアン画像に対応するトナー像は、感光体ドラム１１Ｃと１次転写ローラ２３Ｃとの間をＹ軸方向に移動する中間転写ベルト２０上に転写される。
同様に、画像形成ユニット１０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙ、帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像器１４Ｙから構成されており、感光体ドラム１１Ｙの表面に形成されたイエロー画像に対応するトナー像は、感光体ドラム１１Ｙと１次転写ローラ２３Ｙとの間をＹ軸方向に移動する中間転写ベルト２０上に転写される。
同様に、画像形成ユニット１０Ｂは、感光体ドラム１１Ｂ、帯電器１２Ｂ、露光器１３Ｂ、現像器１４Ｂから構成されており、感光体ドラム１１Ｂの表面に形成されたブラック画像に対応するトナー像は、感光体ドラム１１Ｂと１次転写ローラ２３Ｂとの間をＹ軸方向に移動する中間転写ベルト２０上に転写される。

以上のように画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｂによって、中間転写体である中間転写ベルト２０上に、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各画像に対応するトナー像が順次転写されて１つのトナー像に重ね合わされる。
この中間転写ベルト２０は、駆動ローラ２１の回転によってＹ軸方向（副走査方向）に移動するものであり、その移動速度と画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｂによる画像形成速度（現像処理が完了するまでの速度）とは、中間転写ベルト２０上にトナー像が順次転写されて重ね合わされる際に色ずれが発生しないように同期制御されている。

２次転写ローラ２４は、中間転写ベルト２０を狭持した状態で駆動ローラ２１と対向するように設置されており、用紙カセット２５から給紙ローラ２６によって用紙（転写材）２９が２次転写ローラ２４と中間転写ベルト２０との間に搬送される。これにより、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像が用紙２９上に一括転写される（２次転写処理）。
このような２次転写処理によってトナー像が形成された用紙２９は定着器２７に搬送される。

定着器２７は、互いに対向配置された加熱ローラ２７ａと加圧ローラ２７ｂとから構成されており、これら加熱ローラ２７ａと加圧ローラ２７ｂとの間に搬送された用紙２９を加熱及び加圧することによりトナー像を用紙２９に定着させる（定着処理）。これにより、用紙２９上には所望のフルカラー画像が形成される。
そして、以上のような処理工程を経てフルカラー画像が形成された用紙２９は、排紙ローラ２８によって画像形成装置１００本体外部に排紙される。

図２は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、位置ずれ補正処理に関する構成を示すブロック図である。
また、図３は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、位置ずれ補正処理に際して中間転写体上に形成する位置ずれ補正用パターンの例を示す説明図である。
カラータンデム方式を採用した画像形成装置１００においては、感光体ドラム１１等の機械部品の寸法誤差や取付け誤差に起因して発生する各色間の位置ずれ（色ずれ）を防止するために位置ずれ補正処理が行われる。
本実施形態の画像形成装置１００は、図２に示すように、位置ずれ補正処理を行うための構成として、パターン形成手段３０、パターン検出手段４０及び位置ずれ補正手段５０を備えている。

パターン形成手段３０は、中間転写ベルト２０上に各色（Ｍ、Ｃ、Ｙ、ＢＫ）のトナー像からなる複数の位置ずれ補正用パターンＰ（Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｙ、Ｐｂ）を形成する。
この位置ずれ補正用パターンＰは、所定形状で所定の大きさに形成されるようになっており、本実施形態では、図３に示すように、中間転写ベルト２０の移動方向に対して直交方向又は傾斜方向に沿う所定幅（基準値ｂ）の長方形パターンからなり、パターン形成時には、中間転写ベルト２０の移動方向において各色の位置ずれ補正用パターンＰが所定の間隔（基準値ａ）をあけて平行に並ぶように画像形成制御がなされる。

パターン検出手段４０は、中間転写ベルト２０上に形成された各色の位置ずれ補正用パターンＰの位置関係を検出する。
具体的には、例えば中間転写ベルト２０に形成された位置ずれ補正用パターンＰに光を照射する発光素子と、その反射光を受光する受光素子を備え、受光素子の出力レベル（受光レベル）に基づいて、補正用パターンＰの位置を検出する光学センサを用いることができる。

位置ずれ補正手段５０は、パターン検出手段４０により検出された各色の位置ずれ補正用パターンＰの位置関係に基づいて各色間の位置ずれを補正する。
具体的には、例えば各色の位置ずれ補正用パターンＰの位置関係に基づいて、各感光体ドラム１１のトナー像形成開始位置等を調整することにより、各色間の位置ずれを小さくする位置ずれ補正処理を実行する。

図４は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、感光体ドラムの回転むらに起因して位置ずれ補正処理の精度が低下する理由を示す説明図である。
上記のような位置ずれ補正処理においては、各感光体ドラム１１の回転むらに起因し、位置ずれ補正の精度が低下する可能性がある。
感光体ドラム１１の回転むらは、駆動モータの回転変動や、駆動モータの駆動力を伝達する伝達ギヤ列で発生するピッチむら、ギヤの偏心回転による速度変動、あるいは感光体ドラム１１自体の偏心回転による速度変動等に起因して発生する。

ここで、感光体ドラム１１の回転は、正弦波のような周期性を持ち、その位相においては、感光体ドラム１１の平均速度に対して速く回転する部分と、遅く回転する部分が交互に現れる。このため、位置ずれ補正用パターンＰを形成する場合に、感光体ドラム１１に対する書き出しタイミングが同じであっても、感光体ドラム１１の回転むらによって位置ずれ補正用パターンの形成幅が変化することがある。
その一方で、位置ずれ補正用パターンＰの位置検出は、位置ずれ補正用パターンＰの中心位置を基準として行われる。これは、位置検出用の光学センサが実質的に位置ずれ補正用パターンＰの濃度を検出しており、濃度のピーク位置から位置ずれ補正用パターンＰの位置を特定しているためである。
その結果、感光体ドラム１１の回転むらによって位置ずれ補正用パターンＰの位置検出精度が低下し、位置ずれ補正の精度に影響を及ぼす。

図５は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、感光体ドラムの回転むらの位相の極大値や平均値を示す位置の説明図である。
この図に示すように、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００のパターン形成手段３０は、各感光体ドラム１１の表面に位置ずれ補正用パターンＰのトナー像を形成するにあたり、その形成タイミングを、各感光体ドラム１１の回転むらの位相において平均速度を示す位置Ａに合わせる。例えば、位置Ａ’は、回転むらの位相において極大値を示すピーク位置Ｂから１／４周期経過した位置として容易に特定できる。

このようにすることで、感光体ドラム１１の回転むらに拘わらず一定幅の位置ずれ補正用パターンＰを形成することが可能になるので、感光体ドラム１１の回転むらに起因する位置ずれ補正用パターンＰの位置検出精度の低下や、それに伴う位置ずれ補正処理の精度低下を抑制することができる。
しかも、特許文献１のように、同一の位置ずれ補正用パターンを複数回繰り返し状に形成する必要がないので、位置ずれ補正処理に必要な時間を短縮するとともに、位置ずれ補正処理におけるトナー消費量を削減できる。

また、パターン形成手段３０は、各感光体ドラム１１の表面に位置ずれ補正用パターンＰのトナー像を形成するタイミングと、各感光体ドラム１１の回転むらの位相において平均速度を示す位置Ａとが合うように、各感光体ドラム１１間の位相差をあらかじめ調整する位相制御手段３１を備える。
位相制御手段３１は、例えば、各感光体ドラム１１間の位相差を検出する位相差検出手段３１ａと、各感光体ドラム１１間の位相差が、各感光体ドラム１１の配置間隔ｄ及び位置ずれ補正用パターンＰの形成間隔ａに基づいて特定される所定の位相差となるように、各感光体ドラム１１間の位相差を調整する位相差調整手段３１ｂとで構成することができる。このようにすると、位置ずれ補正用パターンＰを形成する際に各感光体ドラム１１の位相調整が不要になるので、位置ずれ補正処理に必要な時間を短縮することができる。

以下、各感光体ドラム１１間の位相差の調整例について説明する。
図６は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、各感光体ドラム間の位相差の調整例を示す説明図、図７は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、各感光体ドラムの回転むらの位相と位置ずれ補正用パターンとの関係を示す説明図である。
図６は、位置ずれ補正用パターンＰの基準間隔をａ［ｍｍ］、各感光体ドラム１１間の距離をｄ［ｍｍ］、プロセス線速（中間転写ベルト移動速度、感光体ドラム表面速度）をｖ［ｍｍ／ｓ］とし、感光体ドラム１１の回転周期の等倍（又は整数倍）の周期をもつ方形波を基準として各感光体ドラム１１間の位相差を調整する場合を示している。

各感光体ドラム１１間の位相差を調整する場合は、まず、感光体ドラム１１Ｍの位相を、その極大値を示す位置Ｂが、方形波の立ち上がりエッジ（又は立ち下がりエッジ）に合うように調整する。
次に、感光体ドラム１１Ｃの位相を、その極大値を示す位置Ｂが、感光体ドラム１１Ｍの極大値を示す位置Ｂに対して、（ｄ−ａ）／ｖ［ｓ］だけ周期がずれた位置にくるように調整する。
また、感光体ドラム１１Ｙや感光体ドラム１１Ｂも同様に、その極大値を示す位置Ｂが、感光体ドラム１１Ｍの極大値を示す位置Ｂに対して、それぞれ、２（ｄ−ａ）／ｖ［ｓ］、３（ｄ−ａ）／ｖ［ｓ］だけ周期がずれた位置にくるように調整する。
このようにすることで、各感光体ドラム１１の位相を位置ずれ補正用パターンＰの間隔分ずらし、位置ずれ補正用パターンＰを形成する時の位相の位置を平均値を示す位置Ａに合わせることができる。

上記のように各感光体ドラム１１間の位相差が調整された状態で、位置ずれ補正用パターンＰを形成する場合は、図７に示すように、感光体ドラム１１の位相において平均値を示す位置Ａが、極大値を示す位置Ｂに対して１／４周期ずれた位置であり、そのずれ時間をｔ［ｓ］とすると、感光体ドラム１１Ｍは、基準方形波の立ち上がりエッジ（又は立ち下がりエッジ）からｔ［ｓ］経過後に位置ずれ補正用パターンＰｍを形成するようにする。
また、感光体ドラム１１Ｃは、感光体ドラム１１Ｍのパターン形成タイミングから（ｄ−ａ）／ｖ［ｓ］経過後に位置ずれ補正用パターンＰｃを形成する。
感光体ドラム１１Ｙ、感光体ドラム１１Ｂも同様に、感光体ドラム１１Ｍのパターン形成タイミングからそれぞれ、２（ｄ−ａ）／ｖ［ｓ］、３（ｄ−ａ）／ｖ［ｓ］経過後に位置ずれ補正用パターンＰｙ、Ｐｂを形成するようにする。

次に、上述した位相調整を実現する具体例について、図８〜図１２を参照して説明する。
図８は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、感光体ドラムの位相調整に必要な制御構成を示すブロック図である。
この図に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、前記各部を制御する制御ユニットとして、画像形成制御部６０と駆動制御部７０とを独立的に備えている。

画像形成制御部６０は、主に、各感光体ドラム１１の表面に各色のトナー像を形成させる制御ユニットである。
駆動制御部７０は、主に、各感光体ドラム１１を回転駆動させる制御ユニットである。
そして、本実施形態の画像形成制御部６０は、上述した位相調整を行うために、感光体ドラム１１の回転周期の等倍（又は整数倍）の周期を持つ方形波を生成し、該方形波を駆動制御部７０に出力する機能を備える。

駆動制御部７０は、各感光体ドラム１１の極大値を示す位置Ｂを検出する機能と、各感光体ドラム１１間の位相差を検出する機能、また、各感光体ドラム１１の位相差を調整する機能を備えている。
ここで、各感光体ドラム１１の位相の極大値を示す位置Ｂは、各感光体ドラム１１の回転速度をリアルタイムに測定し、該測定値の中から特定することが可能である。
但し、予め測定した各感光体ドラム１１の回転速度データと、各感光体ドラム１１の回転位置との関係をＲＯＭなどのメモリに格納しておき、ＲＯＭから読み出される回転速度データから極大値を示す位置Ｂを特定することもでき、処理の迅速化・簡素化等の観点からは、各感光体ドラム１１の回転速度データを事前に測定・記憶しておくこが好ましい。
以下にこのような位置Ｂの検出方法に必要な構成を示す。

図９は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、感光体ドラムの回転速度制御に必要な構成を示す説明図である。
図１０は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、感光体ドラムの回転速度制御に必要な構成を示すブロック図である。
また、図１１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、位相調整に適用する回転速度制御の一例を示す説明図である。
これらの図に示すように、本実施形態の感光体ドラム１１の周辺には、感光体ドラム１１を回転駆動させる駆動モータ８１と、感光体ドラム１１の回転位置を検出するロータリエンコーダ８２と、感光体ドラム１１の回転基準位置を検出する基準位置検出センサ８３と、感光体ドラム１１の位置−速度データが格納されるＲＯＭ８４とが設けられている。

駆動モータ８１は、例えば、ＰＷＭ信号で速度制御される電動モータからなり、出力回転速度に応じた周波数のＦＧパルスを出力する機能（速度センサ機能８１ａ）を備えることが好ましい。本実施形態では、このＦＧパルスを演算器にフィードバックしつつ、駆動モータ８１の回転速度制御を行う。
ロータリエンコーダ８２は、モータ出力軸又はドラム軸の回転位置検出に基づいて、感光体ドラム１１の回転位置を検出する。

基準位置検出センサ８３は、例えば、ドラム軸に設けられる遮光羽根８３ａと、遮光羽根８３ａの通過を光学的に検出するフォトインタラプタ８３ｂとからなり、感光体ドラム１１の一回転毎に基準位置信号を出力する。
ＲＯＭ８４には、予め測定した各感光体ドラム１１の回転速度データと、各感光体ドラム１１の回転位置との関係が格納される。
以上のような構成により、感光体ドラム１１の回転位置検出に基づいて、感光体ドラム１１の回転速度データを随時読み出し、極大値となる位相の位置Ｂを特定することが可能になる。

各感光体ドラム１１間の位相差検出は、各感光体ドラム１１の位相の位置Ｂが、方形波の立上がりエッジ（又は立下がりエッジ）に対して時間的にどの程度ずれているかを算出することにより行われる。
各感光体ドラム１１間の位相差調整は、位相差ｄθ（目標位相差−現位相差）に応じた各感光体ドラム１１の独立的な回転速度制御に基づいて行われる。
例えば、定速回転制御されている各感光体ドラム１１の位相差を調整するには、図１１に示すように、位相差ｄθがプラス（位相進み）の場合は、位相差ｄθが半分になるまで感光体ドラム１１の回転速度を一定加速度で減速させ、その後に一定加速度で元の速度まで増速させる。
また、位相差ｄθがマイナス（位相遅れ）の場合は、位相差ｄθが半分になるまで感光体ドラム１１の回転速度を一定加速度で増速させ、その後に一定加速度で元の速度まで減速させる。
このような回転速度制御を用いた位相調整の処理手順を以下に示す。

図１２は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、位相調整の処理手順を示すフローチャートである。なお、同図に示す処理は、各感光体ドラム１１毎に実行されるものとする。
同図に示す位相調整では、まず、各感光体ドラム１１の目標位相差（方形波基準）に対する現在の位相差ｄθを検出する（Ｓ１００）。
具体的には、感光体ドラム１１Ｍの目標位相差を０とすると、感光体ドラム１１Ｃの目標位相差は、（ｄ−ａ）／ｖ［ｓ］、感光体ドラム１１Ｙの目標位相差は、２（ｄ−ａ）／ｖ［ｓ］、感光体ドラム１１Ｂの目標位相差は、３（ｄ−ａ）／ｖ［ｓ］であり、これらの目標位相差に対する各感光体ドラム１１の位相の時間的なずれ幅を検出する。

次に、位相調整対象の感光体ドラム１１について、目標位相差に対しての位相差ｄθが進んでいるか否かを判断する（Ｓ１０１）。
位相差が進んでいると判断した場合は、感光体ドラム１１の回転速度を一定加速度で減速させる等減速制御を実行しつつ（Ｓ１０２）、現位相差が初期位相差ｄθの１／２以下になったか否かを判断する（Ｓ１０３）。
現位相差が初期位相差ｄθの１／２以下になったと判断したら、感光体ドラム１１の回転速度を一定加速度で増速させる等加速制御を実行する（Ｓ１０４）。

具体的には、現位相差が初期位相差ｄθの１／２になった時の感光体ドラム１１の回転速度をＶ１、初期速度（元の速度）をＶ０とすると、感光体ドラム１１の回転速度をＶ１から前記等減速制御したときの加速度と同一加速度で増速させる。
次いで、現速度が初期速度Ｖ０に到達したか否かを判断する（Ｓ１０５）。
そして、現速度が初期速度Ｖ０に到達したと判断したら、感光体ドラム１１を一定速度で回転させる定常速度制御に移行する（Ｓ１０６）。

一方、ステップＳ１０１で位相差が進んでいないと判断した場合は、基準パルスのエッジに対しての位相差ｄθが遅れているか否かを判断する（Ｓ１０７）。
位相差が遅れていないと判断した場合は、そのまま定常速度制御に移行するが（Ｓ１０６）、位相差が遅れていると判断した場合は、感光体ドラム１１の回転速度を一定加速度で増速させる等加速制御を実行しつつ（Ｓ１０８）、現位相差が初期位相差ｄθの１／２以下になったか否かを判断する（Ｓ１０９）。
現位相差が初期位相差ｄθの１／２以下になったと判断したら、感光体ドラム１１の回転速度を一定加速度で減速させる等減速制御を実行する（Ｓ１１０）。

具体的には、現位相差が初期位相差ｄθの１／２になった時の感光体ドラム１１の回転速度をＶ２、初期速度（元の速度）をＶ０とすると、感光体ドラム１１の回転速度をＶ２から前記等増速制御したときの加速度と同一加速度で減速させる。
次いで、現速度が初期速度Ｖ０に到達したか否かを判断する（Ｓ１１１）。
そして、現速度が初期速度Ｖ０に到達したと判断したら、感光体ドラム１１を一定速度で回転させる定常速度制御に移行する（Ｓ１０６）。
以上により各感光体ドラム１１間の位相差調整は処理が完了する。

以上説明したように、本実施形態の画像形成装置及び画像形成方法によれば、画像形成装置１００が、中間転写ベルト２０上に各色のトナー像からなる複数の位置ずれ補正用パターンＰを形成するパターン形成手段３０と、中間転写ベルト２０上に形成された各色の位置ずれ補正用パターンＰの位置関係を検出するパターン検出手段４０と、中間転写ベルト２０上に形成された各色の位置ずれ補正用パターンＰの位置関係に基づいて、各色間の位置ずれを補正する位置ずれ補正手段５０とを備え、パターン形成手段３０が、各感光体ドラム１１の表面に位置ずれ補正用パターンＰのトナー像を形成するにあたり、その形成タイミングを、各感光体ドラム１１の回転むらの位相において平均速度を示す位置Ａに合わせるので、各感光体ドラム１１の回転むらに拘わらず、一定幅の位置ずれ補正用パターンＰを形成することができるようになっている。

このような構成により、本実施形態に係る画像形成装置では、感光体ドラム１１の回転むらに起因する位置ずれ補正用パターンＰの位置検出精度や位置ずれ補正精度の低下を抑制することができる。
しかも、特許文献１に示すように、同一の位置ずれ補正用パターンを複数回繰り返し状に形成する必要がないので、位置ずれ補正処理の所要時間を短縮できるだけでなく、位置ずれ補正処理におけるトナー消費量を削減することができる。

また、上述したように、位相において平均速度を示す位置Ａは、位相において極大値を示す位置Ｂから１／４周期経過した位置とすることができる。このようにすると、位置検出が容易な位置Ｂをもとに、平均速度を示す位置Ａを容易に特定することができる。

また、パターン形成手段３０は、各感光体ドラム１１の表面に位置ずれ補正用パターンＰのトナー像を形成するタイミングと、各感光体ドラム１１の前記位相において平均速度を示す位置Ａとが合うように、各感光体ドラム１１間の位相差をあらかじめ調整する位相制御手段３１を備えることができる。
これにより、位置ずれ補正用パターンＰを形成する際に各感光体ドラム１１の位相調整が不要となり、位置ずれ補正処理の所要時間を短縮することができる。

さらに、位相制御手段３１は、各感光体ドラム１１間の位相差を検出する位相差検出手段３１ａと、各感光体ドラム１１間の位相差が、各感光体ドラム１１の配置間隔ｄ及び位置ずれ補正用パターンＰの形成間隔ａに基づいて特定される所定の位相差となるように、各感光体ドラム１１間の位相差を調整する位相差調整手段３１ｂとを備えることができる。
これにより、補正用パターンＰの形成タイミングを、各感光体ドラム１１の回転むらの位相において平均速度を示す位置Ａに正確に合わせることができる。

以上、本発明の画像形成装置及び画像形成方法について、一実施形態を示して説明したが、本発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明は、電子写真法を用いて画像形成を行う複写機、プリンタなどの画像形成装置及び画像形成方法に適用できる。

１１ 感光体ドラム
２０ 中間転写ベルト
３０ パターン形成手段
３１ 位相制御手段
３１ａ 位相差検出手段
３１ｂ 位相差調整手段
４０ パターン検出手段
５０ 位置ずれ補正手段
１００ 画像形成装置
Ｐ 位置ずれ補正用パターン

Claims (5)

1. 回転駆動される各色の感光体ドラムを中間転写体の移動経路に沿って配置し、各感光体ドラムの表面に各色のトナー像を形成するとともに、各感光体ドラムの表面に形成した各色のトナー像を前記中間転写体上に順次重ね合わせ状に転写してカラー画像を形成する画像形成装置であって、
   前記中間転写体上に各色のトナー像からなる複数の位置ずれ補正用パターンを形成するパターン形成手段と、
   前記中間転写体上に形成された各色の位置ずれ補正用パターンの位置関係を検出するパターン検出手段と、
   前記パターン検出手段により検出された各色の位置ずれ補正用パターンの位置関係に基づいて各色間の位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、を備え、
   前記パターン形成手段は、
   各感光体ドラムの表面に位置ずれ補正用パターンのトナー像を形成するにあたり、その形成タイミングを、各感光体ドラムの回転むらの位相において平均速度を示す位置に合わせることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記位相において平均速度を示す位置は、前記位相において極大値を示す位置から１／４周期経過した位置とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記パターン形成手段は、各感光体ドラムの表面に位置ずれ補正用パターンのトナー像を形成するタイミングと、各感光体ドラムの前記位相において平均速度を示す位置とが合うように、各感光体ドラム間の位相差をあらかじめ調整する位相制御手段を備える請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記位相制御手段は、
   各感光体ドラム間の位相差を検出する位相差検出手段と、
   各感光体ドラム間の位相差が、各感光体ドラムの配置間隔及び位置ずれ補正用パターンの形成間隔に基づいて特定される所定の位相差となるように、各感光体ドラム間の位相差を調整する位相差調整手段と、を備える請求項３記載の画像形成装置。
5. 回転駆動される各色の感光体ドラムを中間転写体の移動経路に沿って配置し、各感光体ドラムの表面に各色のトナー像を形成するとともに、各感光体ドラムの表面に形成した各色のトナー像を前記中間転写体上に順次重ね合わせ状に転写してカラー画像を形成する画像形成方法であって、
   前記中間転写体上に各色のトナー像からなる複数の位置ずれ補正用パターンを形成するパターン形成ステップと、
   前記中間転写体上に形成された各色の位置ずれ補正用パターンの位置関係を検出するパターン検出ステップと、
   前記パターン検出ステップにより検出された各色の位置ずれ補正用パターンの位置関係に基づいて各色間の位置ずれを補正する補正ステップと、を備え、
   前記パターン形成ステップは、
   各感光体ドラムの表面に位置ずれ補正用パターンのトナー像を形成するにあたり、その形成タイミングを、各感光体ドラムの回転むらの位相において平均速度を示す位置に合わせることを特徴とする画像形成方法。

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