JP2012226244A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、色ずれ検知誤差を低減し、カラー画像の画質安定性を向上させることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】複数の画像形成部で形成された各画像を無端状の転写ベルト上に転写する画像形成装置１では、転写ベルト５のベルト幅方向の位置を検出するベルトエッジセンサ１２の検出結果に基づき転写ベルト５のベルト幅方向の片寄りを制御する通常ステアリング制御と、転写ベルト５の裏面の片側端部の周上に設けられた、当該転写ベルトの厚み以上の厚みを有するベルト寄り規制リブ１３によって転写ベルトのベルト幅方向の片寄りを規制するリブ規制を行う。
【選択図】図７

Description

本発明は、画像形成装置及びその制御方法に関し、特に、画像情報に基づいて記録紙上にカラー画像を形成する画像形成装置及びその制御方法に関する。
電子写真方式のカラー画像形成装置には、複数の画像形成部を有し、転写ベルト上に順次異なる色の像を転写する方式がある。この方式の画像形成装置では、転写ベルト上に色ずれ検出用パターンを形成し、当該パターンをセンサで読み取って色ずれ量を算出し、それをもとに異なる色の像の書き出しタイミングを制御して色ずれ補正を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、転写ベルトの幅方向の蛇行を制御する技術として、ベルト端部のベルト幅方向の位置をセンサで検出し、転写ベルトを支持するステアリングローラのうちの１つのローラの傾きを制御することで蛇行修正を行う技術がある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、ベルト端部のベルト幅方向の位置を検出する方法としては、ベルト幅方向の片側１箇所にセンサを配置して、転写ベルトの位置変動を連続的に検出している。
特開２００４−６９９０８号公報 特開２０００−３４０３１号公報
特許文献２のように、転写ベルトの蛇行をステアリングローラによって制御する方式では、ローラ駆動モータ起動時や、二次転写ローラ、一次転写転ローラの着脱動作時直後などに、蛇行を抑えきれず不安定になる場合がある。蛇行発生時にカラー画像を形成した場合、特に主走査方向（転写ベルトのベルト幅方向すなわち蛇行方向）に各色の画像形成位置がずれ、色ずれ画像が形成される問題がある。
また、転写ベルトの蛇行が生じたときに特許文献１のような色ずれ補正動作を行った場合、転写ベルトの過渡的な蛇行による色ずれを検知して色ずれ補正を行ってしまうため、転写ベルトの蛇行が収束してからの色ずれをオフセットさせる可能性がある。色ずれ補正動作は、ダウンタイム低減のため、通常は一定枚数プリント毎または一定時間経過毎でないと行われない。その結果、上記のような誤検知結果による色ずれ補正を行うと、短くても次回の色ずれ補正動作が行われるまでの間、色ずれ画像を出力し続けてしまう問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、色ずれ検知誤差を低減し、カラー画像の画質安定性を向上させることができる画像形成装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、複数の画像形成手段と、前記複数の画像形成手段で形成された各画像を無端状の転写ベルト上に転写する転写手段とを備える画像形成装置において、前記転写ベルト端部に接する位置に設けられ、前記転写ベルトのベルト幅方向の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段による検出結果に基づいて、前記転写ベルトのベルト幅方向の片寄りを制御する第１のベルト寄り位置制御手段と、前記転写ベルトの裏面の片側端部の周上に設けられた、当該転写ベルトの厚み以上の厚みを有するベルト寄り規制リブによって前記転写ベルトのベルト幅方向の片寄りを規制する第２のベルト寄り位置制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、色ずれ検知誤差を低減し、カラー画像の画質安定性を向上させることができる。
本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 図１の画像形成装置におけるステアリング制御および色ずれ補正動作に関する機能部の概略構成を示すブロック図である。 ベルトエッジセンサによる転写ベルトのベルト幅方向の位置検出方法を説明するための図である。 画像形成装置におけるステアリング制御に関する部分の斜視図である。 転写ベルトのベルト寄り位置とステアリングローラの変位との関係を模式的に示した図である。 （ａ）は通常ステアリング制御時のベルト寄り位置、（ｂ）はリブ規制時におけるベルト寄り位置を示す図である。 画像形成装置における通常の画像形成時の通常ステアリング制御の流れを示すフローチャートである。 図７のステップＳ１０８の色ずれ補正動作時におけるリブ規制の流れを示すフローチャートである。 通常ステアリング制御時とリブ規制時におけるベルト寄り位置変動を示す図である。 転写ベルト上に形成された色ずれ検出用パターンの一例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
画像形成装置１は、複数の画像形成部を有し、画像情報に基づいて記録紙上にカラー画像を形成するカラープリンタである。
画像形成装置１は、像担持体としての感光ドラム２ａ〜２ｄと、半導体レーザーを光源とするレーザースキャナユニット３ａ〜３ｄと、現像器４ａ〜４ｄと、無端状の転写ベルト５とを備える。さらに、画像形成装置１は、二次転写ローラ６と、熱定着器７と、転写ベルト５上に形成された色ずれ検出用パターンを検出するセンサ（レジ検センサ）１１とを備える。
画像形成装置１では、各色用の感光ドラム２ａ〜２ｄに対して、各レーザースキャナユニット３ａ〜３ｄにより静電潜像が形成される。この静電潜像は、各現像器４ａ〜４ｄにより現像される。そして、感光ドラム２ａ〜２ｄ上で現像された各色のトナー画像は転写ベルト５に一次転写される。転写ベルト５上の４色のトナー像は、二次転写ローラ６で記録紙に転写され、定着ローラなどからなる熱定着器７により記録紙上に定着される。
また、レーザースキャナユニット３ａ〜３ｄ内には、それぞれ不図示のＢＤセンサが設けられており、各感光ドラム２ａ〜２ｄを走査する直前のレーザー光の通過を検出し、１ラインの同期信号であるＢＤ信号を発生する。
転写ベルト５は、ベルト駆動ローラ８、張架ローラ９、ステアリングローラ１０、二次転写ローラ６によって支持され、不図示のモータによる駆動ローラの回転により、所定の速度で図中の時計回りに回転する。転写ベルト５の裏面の片側端部（本実施形態では「奥側端部」とする）の周上には、転写ベルト５が所定の位置以上に片寄らないように、転写ベルト５の厚み以上の厚みを有するベルト寄り規制リブ１３（図３参照）が設けられている。
転写ベルト５には、内周面を支持する複数の回転体のアライメント誤差等に起因して、回転に伴ってベルト幅方向への移動、いわゆるベルト寄りが生ずる。ベルト寄りは放置すると、転写ベルト５が回転体の支持範囲の外まで寄って転写ベルト５の破損や脱落を招くため、後述するようにステアリングローラ１０の傾きの制御（以下、「ステアリング制御」と呼ぶ）を行ってベルト寄りを修正している。
ステアリングローラ１０の傾きを制御するための制御機構として、ベルトエッジセンサ１２、ステアリングモータ１４、ステアリングカム１５、ステアリングアーム１６を備える。ベルトエッジセンサ１２は、転写ベルト端部に接する位置に設けられ、転写ベルト５のベルト幅方向の位置を検出する（位置検出手段）。ステアリングアーム１６は、回転軸１６ａにより回動可能に設置され、一方の端部がステアリングローラ１０の回転軸１０ａを支持し、他方の端部がステアリングカム１５に当接している。ステアリングカム１５は、図示のようなカム形状を有し、回転軸１５ａを回動可能に設置されている。ステアリングモータ１４は、ステアリングカム１５を回転駆動するモータである。
ステアリングカム１５を図１の正面から見てＣＷ方向に回転させると、ステアリングアーム１６の右端が図中下方向に傾く一方、ステアリングカム１５をＣＣＷ方向に回転させると、ステアリングアーム１６の右端が図１の正面からみて上方向に傾く。このように、ステアリングカム１５を介してステアリングローラ１０の傾きを制御し、転写ベルト５を目標のベルト寄り位置に移動させる。
図２は、図１の画像形成装置１におけるステアリング制御および色ずれ補正動作に関する機能部の概略構成を示すブロック図である。
図２において、中央制御部２０は、ＣＰＵ２０１と、第１のＡＤ変換部２０２と、ステアリングモータ制御部２０３と、第２のＡＤ変換部２０４と、レーザースキャナ制御部２０５から構成される。ＣＰＵ２０１は、ステアリング量演算部２０８と、画像形成タイミング制御部２０７を備え、画像形成装置の動作制御を行う。
画像形成タイミング制御部２０７は、不図示のＢＤセンサから出力されたＢＤ信号に基づいて主走査同期信号を生成し、各レーザースキャナユニット３ａ〜３ｄの主走査書き出しタイミングを制御する。また、画像形成タイミング制御部２０７は、レジ検センサ１１の読取値から基準色に対する各色の色ずれ補正量を算出し、さらに各色の画像形成タイミングの補正量を算出する。
レーザースキャナ制御部２０５は、画像形成タイミング制御部２０７により算出された色ずれ補正量とＢＤセンサにより生成されたＢＤ信号に基づいて、レーザースキャナユニット３ａ〜３ｄの書き出しタイミングの補正を行う。これにより、各色の画像形成位置の補正が実行される。
ステアリング量演算部２０８は、転写ベルト５の駆動中に、ベルトエッジセンサ１２のセンサ出力に基づいて、転写ベルト５のベルト幅方向のベルト寄り位置と、ステアリングローラ１０の制御量を演算する。
ステアリングモータ制御部２０３は、ステアリング量演算部２０８で演算されたステアリングローラ１０の制御量を基にステアリングモータ１４を回転させることでステアリングカム１５を所定の角度に制御する。
次に、上述した画像形成装置１におけるステアリング制御について説明する。
図３は、ベルトエッジセンサ１２による転写ベルト５のベルト幅方向の位置検出方法を説明するための図である。
ベルトエッジセンサ１２は、発光部１２ａと受光部１２ｂとを有しており、図示のように、転写ベルト５の端部を挟んで対向する位置に配置されている。転写ベルト５が図中Ａ方向にずれた場合には、受光部１２ｂに入射する光が増えるためにセンサ出力が高くなる。一方、図中Ｂ方向にずれた場合には受光部１２ｂの受光量が小さくなってセンサ出力が小さくなる。
そこで、転写ベルト５のベルト幅方向の位置検出方法として、目標とするベルト寄り位置におけるセンサ出力を基準値として記憶しておき、その基準値よりもセンサ出力が大きくなった場合はＡ方向にずれていると判断する。一方、基準値よりもセンサ出力が小さくなった場合はＢ方向にずれていると判断する。
ステアリング量演算部２０８は、ベルトエッジセンサ１２のセンサ出力に基づいて、転写ベルト５のベルト幅方向のベルト寄り位置と、ステアリングローラ１０の制御量を演算して、ステアリングモータ制御部２０３に出力する。
図４は、画像形成装置１におけるステアリング制御に関する部分の斜視図である。図５は、転写ベルト５のベルト寄り位置とステアリングローラ１０の変位との関係を模式的に示した図である。
例えば、ステアリングモータ制御部２０３は、ステアリング量演算部２０８からの出力に基づいて図４中のＢ方向に転写ベルト５が片寄っていると判断した場合には、ステアリングローラ１０の手前側が図４中のＣ方向に傾くように制御する。これにより、転写ベルト５にかかる張力が、図４中のＡ方向側よりＢ方向側の方が大きくなるため、転写ベルト５はＡ方向にずれていく。このときのステアリングローラ１０の変位とベルト寄り位置の関係は図５のｔ１〜ｔ２やｔ３〜ｔ４のようになる。
ステアリング量演算部２０８は、例えば、目標位置からのベルト寄り量１００μｍ（図４中Ａ→Ｂ方向）当たり、ステアリングカム角度を１０ｄｅｇ回転（図４中、Ｂ→Ａ方向に見てＣＣＷ方向）させる。このように、ベルト寄り位置の目標位置からの変位に応じてステアリングローラ１０の変位量を決定する制御が行われる。
一方、転写ベルト５が図４中のＡ方向に転写ベルト５が片寄っていると判断した場合、ステアリングモータ制御部２０３は、ステアリングローラ１０を図４中のＤ方向に傾けて、転写ベルト５をＢ方向にずらしていく。このときのステアリングローラ１０の変位とベルト寄り位置の関係は図５のｔ２〜ｔ３のようになる。
このように、画像形成装置１におけるステアリング制御では、転写ベルト５が目標位置に動くように制御される。
目標のベルト寄り位置は、通常の画像形成時には転写ベルト５が安定して回転体（ローラ）の支持範囲に収まる中央の位置（図６（ａ））に設定される。そして、ベルト寄り位置が常にその位置に保たれるよう、ステアリング制御が行われる（以下、この制御状態を「通常ステアリング制御」と呼ぶ）。例えば、通常ステアリング制御を第１のベルト寄り位置制御手段とする。通常ステアリング制御では、転写ベルト５のベルト幅方向の位置をベルトエッジセンサ１２により検出し、その検出結果に基づいてベルト幅方向の片寄りが制御される。
一方、色ずれ補正動作時の目標のベルト寄り位置は以下のようになる。すなわち、転写ベルト裏面の片側端部に帯状に設けられたベルト寄り規制リブ１３が、ベルト駆動ローラ８、張架ローラ９、及び二次転写ローラ６のそれぞれ奥側端部に突き当たるときのベルト寄り位置（図６（ｂ））に設定される。この状態では、ステアリングローラ１０の傾きが固定され、ベルト寄り位置が、ベルト寄り規制リブ１３によって一定位置に規制される（以下、この制御状態を「リブ規制」と呼ぶ）。例えば、リブ規制を第２のベルト寄り位置制御手段とする。
次に、通常の画像形成時における通常ステアリング制御と色ずれ補正動作時におけるリブ規制の切替処理の流れを図７及び図８を参照して説明する。なお、本実施形態では、主走査方向の色ずれに対する補正動作について説明する。
図７は、画像形成装置１における通常の画像形成時の通常ステアリング制御の流れを示すフローチャートである。図８は、図７のステップＳ１０８の色ずれ補正動作時におけるリブ規制の流れを示すフローチャートである。なお、本処理は、特に明記する場合を除いてＣＰＵ２０１が不図示のメモリから読み出した制御プログラムを実行することによりなされるものである。
図７において、画像形成装置１では、電源が投入された後（ステップＳ１０１）、スタンバイ状態（ステップＳ１０２）を経て、プリントジョブの入力待ち状態（ステップＳ１０３）に移行する。プリントジョブの入力があった場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、転写ベルト５の駆動（ステップＳ１０４）と通常ステアリング制御（ステップＳ１０５）が開始された後、プリントジョブに応じたプリント動作が開始される（ステップＳ１０６）。このとき、転写ベルト５の片寄りが図６（ａ）のような所定の位置に一定に保たれるように、ステアリングモータ制御部２０３がベルトエッジセンサ１２のセンサ出力に基づくステアリング制御を行う。このときのベルトエッジセンサ１２のセンサ出力は、図９のグラフ中の（ａ）の区間に示すようになり、通常ステアリング制御時の目標のベルト寄り位置を中心として、ベルト寄り位置がＡＣ的に変動する様子が見られる。
次に、プリント動作の実行中に、ＣＰＵ２０１が色ずれ補正動作の実行タイミングであるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７ではＣＰＵ２０１は色ずれ補正動作の実行タイミングか否かを判定する判定手段として機能する。
色ずれ補正動作の実行タイミングでないと判断された場合、ステップＳ１０９に移行し、プリントジョブが終了したと判断されるまで、通常ステアリング制御が続けられる。ここで、色ずれ補正動作の実行タイミングとは、装置の印刷枚数が所定値に達したときや連続印刷時間が所定時間に達したときなどのタイミングであり、予め任意に設定が可能なものである。
ステップＳ１０７において、色ずれ補正動作の実行タイミングであると判断された場合、画像形成装置１では色ずれ補正動作を実行する（ステップＳ１０８）。
図８では、ステアリング量演算部２０８は、ベルトステアリング量をリブ規制時の値にセットする（ステップＳ１１４）。これにより、ベルト寄り規制リブ１３がベルト駆動ローラ８、張架ローラ９、及び二次転写ローラ６の各ローラに突き当たった状態、つまりリブ規制時の位置（＝色ずれ補正動作時の目標のベルト寄り位置）に設定する。
次に、ステアリングモータ制御部２０３は、ベルトエッジセンサ１２のセンサ出力から、転写ベルト５がリブ規制時の位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ１１５）。この結果、転写ベルト５の片寄りがリブ規制時の位置に到達したと判断した場合、ステアリングモータ制御部２０３は、ステアリングローラ１０の傾きを固定し、図６（ｂ）に示すような、転写ベルト５がベルト寄り規制リブ１３によって規制された状態を保つ。このときのベルトエッジセンサ１２のセンサ出力は、図９のグラフ中の（ｂ）の区間に示すようになり、ベルト寄り位置がリブ規制時の位置に一定に保たれる。この状態のときに、画像形成装置１では、転写ベルト上に所定の色ずれ検出用パターン（レジ検パターン）が形成される（ステップＳ１１６）。転写ベルト上に形成された色ずれ検出用パターンの一例を図１０に示す。
図１０において、パターン２０ａ〜２０ｄ，２１ａ〜２１ｄは、用紙搬送方向（図中の矢印）の色ずれ値を検出するためのパターンである。パターン２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄは、用紙搬送方向と直交する主走査方向の色ずれ値を検出するためのパターンである。
図８に戻り、転写ベルト上の両サイドに設けられた一対のレジ検センサ１１により、図１０に示す色ずれ検出用パターンの読み取りを開始し（ステップＳ１１７）、予め定められた基準色との差を取った各色間の色ずれ量が検出される。ステップＳ１１７では、レジ検センサ１１はパターン検出手段として機能する。
次に、検出された各色間の色ずれ量から、画像形成タイミング制御部２０７が、主走査方向の書き出しタイミングの、基準色を除く各色の色ずれ補正量を算出する（ステップＳ１１８）。次いで、画像形成タイミング制御部２０７により算出された色ずれ補正量とＢＤ信号に基づいて、レーザースキャナ制御部２０５がレーザースキャナユニット３ａ〜３ｄの書き出しタイミングの補正を実行する（ステップＳ１１９）。
次に、ベルトステアリング量を通常ステアリング制御時の値にセットして（ステップＳ１２０）、ベルト寄り位置が通常ステアリング制御時の値に戻ったと判断すると（ステップＳ１２１でＹＥＳ）、色ずれ補正動作を終了して、リターンする。
図７のステップＳ１０９では、プリントジョブが終了したかどうかが判断され（ステップＳ１０９）、終了していない場合はステップＳ１０６に戻り、プリントジョブ動作が再開される。
一方、ステップＳ１０９においてプリントジョブが終了したと判断されると、ＣＰＵ２０１は、通常ステアリング制御（ステップＳ１１０）とベルト駆動（ステップＳ１１１）を停止し、さらに装置シャットダウンの指令があるかを判断する（ステップＳ１１２）。装置シャットダウン指令がなければスタンバイ状態（ステップＳ１０２）に戻り、プリントジョブの入力待ち状態に移行する。一方、装置シャットダウン指令があった場合、ＣＰＵ２０１は装置の電源シャットダウン処理を行い（ステップＳ１１３）、本処理動作を終了する。
以上のように、色ずれ補正動作時にベルト寄り規制リブ１３を用いたベルト寄りの規制を行うことにより、ベルト蛇行による色ズレ検出誤差を低減し、色ずれ補正精度を向上することができる。
また、通常の画像形成動作時にはステアリングローラ１０による通常ステアリング制御を行い、色ずれ補正動作時にベルト寄り規制リブ１３を用いたベルト寄りの規制に切り替える。これにより、ベルト寄り規制リブ１３がベルト駆動ローラ８等の奥側端部に長時間突き当たることで生じる転写ベルト５の寿命低下を防ぐことができる。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
１ 画像形成装置
５ 転写ベルト
１２ ベルトエッジセンサ
１４ ステアリングモータ
１５ ステアリングカム
１６ ステアリングアーム
２０１ ＣＰＵ
２０３ ステアリングモータ制御部
２０７ 画像形成タイミング制御部
２０８ ステアリングモータ量演算部

Claims (4)

  1. 複数の画像形成手段と、前記複数の画像形成手段で形成された各画像を無端状の転写ベルト上に転写する転写手段とを備える画像形成装置において、
    前記転写ベルト端部に接する位置に設けられ、前記転写ベルトのベルト幅方向の位置を検出する位置検出手段と、
    前記位置検出手段による検出結果に基づいて、前記転写ベルトのベルト幅方向の片寄りを制御する第１のベルト寄り位置制御手段と、
    前記転写ベルトの裏面の片側端部の周上に設けられた、当該転写ベルトの厚み以上の厚みを有するベルト寄り規制リブによって前記転写ベルトのベルト幅方向の片寄りを規制する第２のベルト寄り位置制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記転写ベルト上に形成された色ずれ検出用パターン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る検出結果から、前記複数の画像形成手段により前記転写ベルト上に複数の画像を転写するときの色ずれを補正するための色ずれ補正手段と、
    前記色ずれ補正手段による色ずれ補正動作の実行タイミングか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段により色ずれ補正動作の実行タイミングであると判定された場合、前記第１のベルト寄り位置制御手段から前記第２のベルト寄り位置制御手段に切り替える制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
  3. 前記制御手段は、通常の画像形成動作時には前記第１のベルト寄り制御手段に切り替え、前記色ずれ補正動作時には前記第２のベルト寄り制御手段に切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
  4. 複数の画像形成手段と、前記複数の画像形成手段で形成された各画像を無端状の転写ベルト上に転写する転写手段と、前記転写ベルト端部に接する位置に設けられ、前記転写ベルトのベルト幅方向の位置を検出する位置検出手段とを備える画像形成装置の制御方法であって、
    前記位置検出手段による検出結果に基づいて、前記転写ベルトのベルト幅方向の片寄りを制御する第１のベルト寄り位置制御工程と、
    前記転写ベルトの裏面の片側端部の周上に設けられた、当該転写ベルトの厚み以上の厚みを有するベルト寄り規制リブによって前記転写ベルトのベルト幅方向の片寄りを規制する第２のベルト寄り位置制御工程と、
    前記転写ベルト上に形成された色ずれ検出用パターンを検出するパターン検出工程と、
    前記パターン検出工程による検出結果から前記複数の画像形成手段により前記転写ベルト上に複数の画像を転写するときの色ずれを補正するための色ずれ補正工程と、
    前記色ずれ補正工程による色ずれ補正動作の実行タイミングか否かを判定する判定工程と、
    前記色ずれ補正動作の実行タイミングであると判定された場合、前記第１のベルト寄り位置制御工程から前記第２のベルト寄り位置制御工程に切り替える切替工程とを備えることを特徴とする制御方法。
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