JP2014002240A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】回転体の基準位置を検出するための専用センサを削減できる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置は、回転体を駆動する駆動モータであって、磁界の変化に応じたホール信号HSを出力するホール素子41を有する駆動モータ40と、ホール信号HSの入力に応じて、駆動モータ40の一回転に応じて所定数のパルスを生成するパルス生成部48と、パルス生成部48により生成されたパルスの数をカウントするカウント部55と、被記録媒体に画像を形成する画像形成部と、被記録媒体に形成されたテストパターンの情報に基づいて、複数の色画像の位置ずれを補正する補正情報を取得する取得部51と、テストパターンの形成開始タイミングにおける回転体の位相を基準位相とし、形成開始タイミングからのカウント部のカウント値に基づいて回転体の位相を管理する位相管理部51と備える。
【選択図】図4

Description

本発明は画像形成装置に関し、詳しくは、画像形成装置において、感光体等の回転体の位相を制御する技術に関する。
従来、感光体等の回転体の位相を制御する技術として、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。その従来技術文献においては、感光ドラム(回転体)の基準位置を検出するフォトセンサと、モータの回転速度を検出するためのホール素子とを用いて、各感光ドラムの基準位置を検出し、複数のドラムに対し位相制御を行う技術が記載されている。
特開2006−58364号公報
しかしながら、上記従来技術文献の技術では、感光ドラムの基準位置を検出するためのフォトセンサを各感光ドラムに設ける必要があり、コストがかかるという不都合があった。
本発明は、回転体の基準位置を検出するための専用センサを削減できる画像形成装置を提供するものである。
本明細書によって開示される画像形成装置は、回転体と、前記回転体を駆動する駆動モータであって、磁界の変化に応じたホール信号を出力するホール素子を有する駆動モータと、前記ホール信号をカウントするカウント部と、複数の色画像を重ねることによって、被記録媒体に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部を制御して前記回転体を介して被記録媒体にテストパターンを形成し、形成された前記テストパターンの情報に基づいて、前記複数の色画像の位置ずれを補正する補正情報を取得する取得部と、前記テストパターンの形成開始タイミングにおける前記回転体の位相を基準位相とし、前記形成開始タイミングからの前記カウント部のカウント値に基づいて前記回転体の前記位相を管理する位相管理部と、前記位相管理部によって管理される前記位相と、前記取得部により取得された前記補正情報とに基づいて、前記位置ずれを補正する補正部とを備える。
本構成によれば、テストパターンに基づいて形成画像の位置ずれ補正をする際に、回転体の位相(回転体の相対的な位置)を、専用のセンサを用いることなく、テストパターンの形成開始タイミングからのカウント部のカウント値、すなわち、ホール信号のカウント数に基づいて管理することができる。したがって、回転体の基準位置を検出するための専用センサを削減できる。
上記画像形成装置において、前記位相管理部は、前記画像形成部が画像形成を開始する際に前記カウント値が前記回転体の1回転に対応するカウント値でない場合、前記カウント値が前記回転体の1回転に対応するカウント値となるまで、前記駆動モータを回転させ、前記カウント値が前記回転体の1回転に対応するカウント値となるタイミングで、前記画像形成部による前記画像形成を開始させるようにしてもよい。
本構成によれば、回転体の基準位置を検出するための専用センサを用いずに、ホール信号のカウント値に基づいて回転体の同一場所から画像形成を開始することができる。それによって、補正部による位置ずれ補正も、専用センサを用いずに好適に行える。
また、上記画像形成装置において、前記位相管理部は、前記カウント値が前記回転体の1回転の整数倍に対応するカウント値となるタイミングで前記カウント値をリセットした後に前記画像形成部による前記画像形成を開始させるようにしてもよい。
本構成によれば、回転体の回転周期に同期させた画像形成を行うことができる。
また、上記画像形成装置において、前記ホール信号の出力周期を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶される前記出力周期を出力毎に更新する更新部と、前記駆動モータの回転を停止するときに、前記更新部により更新された前記出力周期よりも短い出力周期に更新された場合、前記駆動モータが逆回転したと判断し、更新以後に検出される出力に対して前記カウント値を減算する判断部とをさらに備えるようにしてもよい。
駆動モータ停止時において、負荷側からの反力等によって駆動モータが急に逆回転することがある。また、通常、駆動モータが停止する場合、回転速度の低下に伴ってホール信号の周期は長くなる。そのため、本構成によれば、駆動モータ停止時の周期の変化から、駆動モータの逆回転を検知し、逆回転によって発生する回転体の位相変化をカウント値に反映させることができる。すなわち、駆動モータ停止の逆回転によるカウント値と回転体の位相との差異の発生を防止できる。
また、上記画像形成装置において、前記駆動モータは、該駆動モータの回転速度に応じた周波数を有するFG信号を生成するFGセンサを含み、前記FG信号の周波数は、前記ホール信号の周波数より大きく、前記ホール信号の周波数を公約数としない周波数に設定され、前記取得部は、前記駆動モータの定速回転時に、該駆動モータの回転一周期におけるホール信号の各周期における前記ホール信号と前記FG信号との位相差から基準位相差パターンを取得し、前記テストパターンの形成時に、前記駆動モータの回転一周期におけるホール信号の各周期における前記ホール信号と前記FG信号との位相差から位相差パターンを取得し、前記位相管理部は、前記基準位相差パターンに対する前記テストパターン形成時の前記位相差パターンのずれ量に応じて前記カウント値を修正するようにしてもよい。
本構成によれば、駆動モータ停止時、駆動モータが逆回転すると、ホール信号とFG信号との位相差が変化する。それに伴って基準位相差パターンとテストパターン形成時の位相差パターンとには、ずれが発生する。したがって、そのずれ量に応じて、ホール信号のカウント値を修正、すなわち減算あるいは加算することによって、駆動モータ停止時のモータ逆回転によって発生するカウント値の誤差を修正することができる。
また、上記画像形成装置において、前記取得部は、前記テストパターンが形成された用紙の情報によるユーザ入力を受け付けることによって前記位置ずれ補正の補正情報を取得するようにしてもよい。
本構成によれば、テストパターンが、ユーザによる位置ずれ補正を行うための手動位置ずれ補正パターンである場合に、好適に位置ずれ補正が行える。
また、上記画像形成装置において、前記駆動モータと前記回転体との間に設けられ、前記駆動モータの整数倍の回転で前記回転体を1回転させる中間ギアをさらに備えるようにしてもよい。
本構成によれば、通常、ホール信号のカウント数は駆動モータの回転数の整数倍である。そのため、駆動モータの整数倍の回転で回転体を1回転させる中間ギアを設けることにより、ホール信号のカウント数と回転体の1回転とを対応させることができる。すなわち、ホール信号のカウント数を管理することによって、テストパターンの形成開始タイミングにおける回転体の位相を基準位相とし、回転体の位相を的確に管理することができる。
本発明によれば、回転体の基準位置を検出するための専用センサを削減できる。
本発明の一実施形態によるプリンタの概略構成を示す側断面図 メインモータから感光ドラムへの回転の伝動形態を示す図 プリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図 感光ドラムの位相管理に基づく露光制御を行う回路構成を概略的に示すブロック図 各信号の同期形態を示すタイムチャート 手動位置ずれ補正用チャート印刷に係る処理を示すフローチャート 手動位置ずれ補正におけるユーザによる処理を示すフローチャート 感光ドラムの位相管理に係るタイムチャート ホールパルス信号とFG信号の位相関係を示すタイムチャート ホールパルス信号とFG信号の位相差を示す表 位相差パターンを示すグラフ
<実施形態>
一実施形態について図1から図11を参照して説明する。
1.プリンタの全体構成
図1に示されるように、画像形成装置の一例であるプリンタ1は4色(ブラックK、イエローY、マゼンタM、シアンC)のトナーを用いてカラー画像を形成するダイレクトタンデム式のカラーLEDプリンタである。以下の説明においては、図1における左側を前方とし、右側を後方とする。また、図1において、各色間で同一の構成部品については、適宜符号を省略する。なお、画像形成装置はダイレクトタンデム式のカラーLEDプリンタに限られず、例えば、カラーレーザプリンタであってもよいし、コピー機能等を有する複合機であってもよい。
プリンタ1は、本体ケーシング2と、本体ケーシング2内の底部に複数の用紙(被記録媒体の一例)3を積載可能な給紙トレイ4とを含む。給紙トレイ4の前端上方には給紙ローラ5が設けられ、給紙ローラ5の回転に伴って給紙トレイ4内の最上位に積載された用紙3が本体ケーシング2内の前部に設けられた供給路P1に送り出される。
供給路P1には、補助給紙ローラ17と、駆動ローラ6Aおよび従動ローラ6Bを有するレジストローラ6とが設けられている。レジストローラ6の駆動ローラ6Aは、例えば、ギア機構(図示せず)を介してメインモータ40に接続されており、メインモータ40の駆動力が駆動ローラ6Aに伝達される。
また、本体ケーシング2内の前面には、前側に傾倒可能な手差しガイド7が設けられ、その内側に、ユーザが用紙3を挿入可能な手差し口8が開口している。手差し口8は、手差し路P3を介してレジストローラ6に連通しており、また、レジストローラ6から後方には、画像形成部12のベルトユニット13に連通する搬送路P2が形成されている。
レジストローラ6は、供給路P1から送り込まれた用紙3、あるいは手差し路P3から送り込まれた用紙3を、搬送路P2を介して画像形成部12のベルトユニット13上へ搬送することが可能である。また、供給路P1、搬送路P2、手差し路P3上には、それぞれレジ前センサ9、レジ後センサ10、手差しセンサ11が設けられている。各センサ9,10,11は、それぞれの位置において用紙3の有無を検知する。その際、各センサ9,10,11は、用紙3の先端部および後端部の通過を検出する。具体的には、例えば、各センサ9,10,11は、用紙3の先端部の通過を検出した際に、所定の検出信号を生成(オン)し、用紙3の後端部の通過を検出した際に検出信号をオフする。
画像形成部12は、ベルトユニット13、露光部18、プロセス部20、定着器31等を含む。
ベルトユニット13は、前後一対のベルト支持ローラ14間に張架される環状のベルト15を含む。後側のベルト支持ローラ14が回転駆動されることにより、ベルト15が図示時計回り方向に循環移動し、ベルト15上面に担持された用紙3が後方へ搬送される。また、ベルト15の内側には、4つの転写ローラ16が設けられている。
ベルトユニット13の上方には、4つの露光部18およびプロセス部20が設けられている。各露光部18は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応したLEDユニットを含み、各露光部18は、その下端部にLEDヘッド19を有している。各露光部18は、形成すべき画像データに基づいて発光制御され、LEDヘッド19から感光ドラム28の表面に光を照射する。
また、ベルトユニット13の後端側には、周知の自動位置ずれ補正の実行時にベルト15表面上に形成されたパッチ(テストパターン)の位置を検出するための光学センサ34が設けられている。自動位置ずれ補正では、ベルト15上にパッチを形成し、そのパッチを光学センサ34で読み取って形成画像の位置ずれが補正される。光学センサ34は、例えば、パッチに向けて光を照射する発光素子、パッチおよびベルト15からの反射光を受光する受光素子、および受光素子の信号を増幅する増幅回路等を含む。
プロセス部20は、上記4色に対応した4つのプロセスカートリッジ20K,20Y,20M,20Cを含む。各プロセスカートリッジ20K〜20Cは、カートリッジフレーム21と、カートリッジフレーム21に対し着脱可能に装着される現像カートリッジ22とを含む。各現像カートリッジ22は、現像剤である各色のトナーを収容するトナー収容室23を備え、その下側に供給ローラ24、現像ローラ25、層厚規制ブレード26等を含む。
トナー収容室23から放出されたトナーは、供給ローラ24の回転により現像ローラ25に供給され、供給ローラ24と現像ローラ25との間で正に摩擦帯電される。さらに、現像ローラ25上に供給されたトナーは、現像ローラ25の回転に伴って、層厚規制ブレード26と現像ローラ25との間に進入し、ここでさらに十分に摩擦帯電されて、一定厚さの薄層として現像ローラ25上に担持される。
カートリッジフレーム21の下部には、表面が正帯電性の感光層によって覆われた感光ドラム(回転体の一例)28と、帯電器29とが設けられている。感光ドラム28は、対応する転写ローラ16との間でベルト15を介してニップ部を構成している。画像形成時には、感光ドラム28の表面が帯電器29により一様に正帯電される。そして、正帯電された部分が露光部18により露光されて、感光ドラム28の表面に静電潜像が形成される。
また、図2に示されるように、各感光ドラム28Y〜28Cの回転軸28Aは、感光ドラム28の軸方向側部において各ドラムギア64Y〜64Cに接続されている。また、図2に示されるように、各ドラムギア64Y〜64Cは、中間ギア63を介して、基準ギア62に結合し、基準ギア62はメインモータ40の回転軸40Aに接続されたモータギア61に結合している。
ここで、基準ギア62の歯数と各ドラムギア64Y〜64Cの歯数とは等しく、中間ギア63の歯数は基準ギア62の歯数の半分である。また、基準ギア62の歯数は、例えば、モータギア61の歯数の24倍である。そのため、メインモータ40が24回転した場合に、基準ギア62および各ドラムギア64Y〜64Cは1回転し、各中間ギア63は2回転する。すなわち、本実施形態では、メインモータ40が24回転した場合に、各感光ドラム28Y〜28Cは、同時に1回転する。
次いで、現像ローラ25上に担持され正帯電されているトナーが感光ドラム28表面の静電潜像に供給され、これにより感光ドラム28の静電潜像が可視像化される。その後、各感光ドラム28の表面上に担持されたトナー像は、用紙3が感光ドラム28と転写ローラ16との間の各ニップ位置を通過する間に、転写ローラ16に印加される負極性の転写電圧によって用紙3上に順次転写される。
トナー像が転写された用紙3は、次いでベルトユニット13により定着器31に搬送される。定着器31は、転写ローラ16から搬送されてきた用紙3を押圧搬送し、用紙3に転写された現像剤像を定着する。定着器31は、熱源を有する加熱ローラ31Aと、用紙3を加熱ローラ31A側へ押圧する加圧ローラ31Bとを含む。用紙3が定着器31を通過する間に、用紙3の画像形成面側が加熱ローラ31Aに押し付けられ、転写されたトナー像が紙面に熱定着される。定着器31により熱定着された用紙3は、上方へ搬送され、排出ローラ33により本体ケーシング2の上面に排出される。さらに、定着部に対して用紙搬送方向下流側に、用紙3の有無を検出する排紙センサ32が設けられている。
2.電気的構成
次に、図3および図4を参照して、プリンタ1の電気的構成を説明する。
プリンタ1は、図3に示すように、CPU51、モータ制御回路52、露光制御回路53、およびセンサ制御回路54を含む。これらは、本実施形態では、ASIC(特定用途向けIC)50によって構成されている。
ASIC50に、ROM52、RAM53、NVRAM(不揮発性メモリ)54、画像形成部12、表示部45、操作部46、モータドライバIC48、およびLEDヘッド19等が接続されている。
表示部45は、液晶ディスプレイやランプ等を含み、各種の設定画面、装置の動作状態、および各種の警告等を表示する。操作部46は、複数のボタンを含み、ユーザにより各種の入力操作が行われる。例えば、後述する手動位置ずれ補正印刷処理において、CPU51が、テストパターンが形成された用紙3の情報によるユーザ入力を受け付けることによって位置ずれ補正の補正情報を取得する際に、操作部46を介してユーザによる補正指示値が入力される。
ROM52には、後述する手動位置ずれ補正印刷処理など、プリンタ1の動作を実行するための各種プログラムが記憶されており、CPU51は、ROM52から読み出したプログラムに従って、その処理結果をRAM53またはNVRAM54に記憶させながら各部の制御を行う。
モータドライバIC48にはメインモータ40が接続される。メインモータ40は、ここでは、高トルク、低振動性から、例えば、三相ブラシレスDCモータを使用し、ホール素子41およびFG(Frequency Generator)センサ42を含む。ホール素子41は各相(U相、V相、W相)に対応して設けられている。ホール素子41は、メインモータ40の回転位置を検出するために、磁界の変化に応じたホール信号HSを生成し、ホール信号HSをモータドライバIC48に出力する。FGセンサ42は、メインモータ40の回転速度を検出するために、メインモータ40の回転速度に応じて変化するFG信号を生成し、FG信号をモータドライバIC48に出力する。
モータドライバIC48は、図4に示されるように、各相ホールアンプおよびFGアンプを含む。図4には、U相ホールアンプのみが示される。各ホールアンプは、アナログ信号であるホール信号HSの相の切り替りをデジタルパルス信号に変換する。ここではメインモータ40は16極モータであり、U相のホール素子41からのホール信号HSからは一回転で8個のパルス(以下、「ホールパルス」という)HPからなるホールパルス信号HPsを生成し、ホールパルス信号HPsをASIC50に出力する(図5参照)。
また、FGアンプは、FG信号を増幅してデジタルパルス信号に変換する。すなわち、FGアンプはアナログ信号であるFG信号を、メインモータ40の回転速度に応じた所定数のパルス(以下、「FGパルス」という)からなるFGパルス信号FPsを生成し、FGパルス信号FPsをASIC50に出力する。
モータ制御回路52は、ホールカウンタ(カウント部の一例)55、FGカウンタ56およびタイマカウンタ57を含む。ホールカウンタ55は、ホールパルス信号HPsを受け取って、ホールパルス信号HPsに含まれるホールパルスHPの数(ホールパルスカウント値HPC)をカウントする。また、FGカウンタ56はFGパルス信号FPsを受け取って、FGパルス信号FPsに含まれるFGパルスの数をカウントする。また、タイマカウンタ57は、ホールパルスHPのパルス周期等、様々な時間の計測に使用される。
センサ制御回路54は、レジ前センサ9およびレジ後センサ10に接続され、用紙3の位置情報を取得する。また、センサ制御回路54は、光学センサ34に接続され、自動位置ずれ補正の実行の際に、光学センサ34からパッチの位置情報を取得する。
CPU51は、例えば、テストパターンに基づいて形成画像の位置ずれ補正をする際、モータ制御回路52からの信号に基づいてモータ位相パターンを算出し、モータ位相パターンに基づいてドラム周期等を算出する。また、CPU51は、ドラム周期(位相)に基づいて、露光時間を補正する補正信号等を生成し、補正信号を露光制御回路53に供給する。露光制御回路53は、補正信号に基づき、LEDヘッド19の露光タイミング等を制御する。
このような電気構成において、CPU51(取得部、位相管理部、および補正部の一例)は、画像形成部12を制御して感光ドラム28を介して用紙3にテストパターンを形成し、形成されたテストパターンの情報に基づいて、複数の色画像の位置ずれを補正する補正情報を取得する。そして、テストパターンの形成開始タイミングにおける感光ドラム28の位相を基準位相P(0)とし、形成開始タイミングからのホールカウンタ55のカウント値に基づいて感光ドラム28の位相を管理する。そして、管理される感光ドラム28の位相と、取得された位置ずれの補正情報とに基づいて、位置ずれを補正する。
3.感光ドラムの位相管理
次に図5から図8を参照して、本実施形態における、感光ドラム28の位相管理について説明する。なお、図6は、手動位置ずれ補正処理における、手動位置ずれ補正用チャートの印刷処理を示すフローチャートであり、各処理は所定のプログラムにたがって、CPU51によって実行される。図7は、手動位置ずれ補正処理において、ユーザによって実行される処理を示すフローチャートである。
感光ドラム28の位相管理は、テストパターンに基づいて形成画像の位置ずれ補正をする際に実行される。また、本実施形態においては、位置ずれ補正として、位置ずれ補正チャート(テストパターンの一例)を用紙3に印刷出力し、ユーザが、補正チャートから補正情報を読み取って、その値を操作部46から入力する、いわゆる、「手動位置ずれ補正」の場合を説明する。
なお、位置ずれ補正には、感光ドラム28の変形等に起因して発生する周期的な位置ずれを補正する、いわゆる動的な位置ずれ補正と、各色間の露光タイミングのずれ等に起因して発生する一定の位置ずれを補正する、いわゆる静的な位置ずれ補正とがあり、各位置ずれ補正に対応した補正チャートが使用される。以下では、動的な位置ずれ補正の場合について説明する。
例えば、動的な位置ずれとして、一色の感光ドラム28に変形、例えば偏心が発生した場合、用紙3へ転写される際の主走査方向ラインのピッチが他の三色の感光ドラム28と一致せず、それによって色画像に位置ずれが発生する。それによって、感光ドラム28の回転に伴う周期的な色ずれが発生することとなる。
動的な位置ずれ補正では、動的な位置ずれを補正するための手動位置ずれ補正用チャートを印刷し、動的な位置ずれの補正に必要な情報をそのチャートから読み取り、入力することで、動的な位置ずれを軽減させることができる。その際、動的な位置ずれは、感光ドラム28の回転角度、すなわち、感光ドラム28の位相に関連するため、感光ドラムの位相管理が必要とされる。なお、動的な位置ずれ補正の場合、各色の感光ドラム28に対して同様な位相管理が行われるので、特に各色の感光ドラム28を区別せずに説明する。
まず、図5のタイムチャートを参照して、感光ドラム28の位相に係るタイミングを説明する。
上記したように、メインモータ40の1回転期間は、ホールパルスHPの8個分の周期に対応する(図5の時刻T1参照)。また、メインモータ40が24回転する期間に、感光ドラム28は1回転する。これは、上記したように、基準ギア62の歯数、すなわち、ドラムギア64の歯数がモータギア61の歯数の24倍であることによる。詳細には、各中間ギア63の歯数がモータギア61の歯数の12倍であり、中間ギア63によって、メインモータ40の整数倍の回転で、ここでは24回転で感光ドラム28が1回転することによる。
そのため、感光ドラム28の1回転の期間は、ホールパルスHPの192(8×24)個分の周期に対応する(図5の時刻T2,T3参照)。なお。ホールカウンタ55は感光ドラム28の1回転毎にリセットされる。すなわち、ホールパルスカウント値HPCは、「192」に達すると「0」にリセットされる。
また、感光ドラム28の位相(回転角度)に換算すると、ホールパルスHPの1周期は、感光ドラム28の位相(以下、「ドラム位相」と記す)DPの、1.875°(360/192)に相当する。したがって、本実施形態では、CPU51は、ホールパルスカウント値HPCから、ドラム位相DPを認識し、ドラム位相DPを管理する。
さて、図8の時刻t0において、操作部46を介してユーザによって手動位置ずれ補正印刷実行命令がなされたとすると(図7のステップS110)、CPU51は、手動位置ずれ補正印刷実行命令を操作部46から受信し(図6のステップS10)、手動位置ずれ補正印刷実行命令に応じてメインモータ40の回転を開始させ、また、定着器31の加熱ローラ31Aを加熱する等の印刷準備動作を開始させる(ステップS15)。CPU51は、図8の時刻t0において、メインモータ40の回転開始と同時に、ホールカウンタ55にホールパルスカウント値HPCのカウントを開始させ、ホールパルスカウント値HPCに基づいて、メインモータ40の回転数(モータ回転数MR)の算出を開始する。
次いで、所定時間が過ぎた後において、印刷可能かどうかを判定し(ステップS20)、印刷可能であると判定した場合(ステップS20:YES)、CPU51は、手動位置ずれ補正印刷用の用紙3をピックアップするためのピックアップ信号Sp0を生成する。同時に、ピックアップ信号Sp0は、ピックアップローラ5に駆動を伝達する電磁クラッチ44に一定時間供給されて、用紙3のピックアップを開始するとともに、ホールパルスカウント値HPCをリセットする(ステップS30)。これによって、ドラム位相DPを基準位相P(0)にリセットする(ステップS30)。ここで、基準位相P(0)は、手動位置ずれ補正印刷用の用紙3のピックアップが開始された時刻t1における感光ドラム28の位相であり、ここでは「0°」に等しい。
このように、本実施形態では、感光ドラム28の基準位相P(0)は、最初の手動位置ずれ補正印刷実行命令に応じて、ピックアップ信号Sp0の生成時における感光ドラム28の位相、言い換えれば、用紙3をピックアップするタイミングでの感光ドラム28の位相とされる。すなわち、本実施形態では、最初の手動位置ずれ補正印刷実行命令に応じて、手動位置ずれ補正印刷用の用紙3をピックアップするタイミングである図8の時刻t1が、テストパターンの形成開始タイミングに相当する。
一方、印刷可能でないと判定した場合(ステップS20:NO)、エラー処理をして(ステップS25)、手動位置ずれ補正印刷を終了する。
次いで、CPU51は、感光ドラム28が、例えば1回転した時刻t2において、画像形成部12を制御して、用紙3に、動的な位置ずれを補正するための所定のテストパターン(テストチャート)、の印刷するための動作を開始する(ステップS40)。時刻t4において、テストチャートの印刷動作が終了すると、用紙3を排出させる。なお、図8には、用紙3の印刷動作が感光ドラム28の7回転目の途中まで行われる例が示される。
なお、テストパターンは、例えば、主走査方向(用紙搬送方向と垂直な方向)に延びる、所定の間隔で露光及び現像された複数の平行直線を含む。感光ドラム28に偏心等が発生すると、用紙3上に転写された際の平行直線の間隔(ピッチ)が周期的に変動する。変動量の大きさ(振幅)、および、変動の中心となる位置がテストチャートから読み取れるようになっており、位置ずれ補正用の情報として利用する。
CPU51は、テストチャートの印刷動作が終了する時刻t4において、モータ40の回転を停止させるとともに、この時の、ホールパルスカウント値HPC(例えば「124」)を、タイマカウンタ57に保持させる。これによって、手動位置ずれ補正用チャートの印刷処理を終了する。
なお、CPU51は、ホールパルスカウント値HPC、ドラム位相DP(例えば「232.5」)、およびモータ回転数(例えば「15.5」)を、それぞれ例えば、NVRAM54に保存するようにしてもよい。その際、NVRAM54に保存する数値はこれに限られず、例えば、ホールパルスカウント値HPCのみをNVRAM54に保存するようにしてもよい。上記図5に示された関係から、他の数値は、ホールパルスカウント値HPCから算出可能のためである。
手動位置ずれ補正用チャート(テストチャート)が印刷されると、図7に示されるように、ユーザは、印刷されたテストチャートから位置ずれ補正情報を読取り(ステップS120)、その補正情報を操作部46から入力する(ステップS130)。
位置ずれ補正は、通常、感光ドラム28の露光タイミングを調整して行われる。そのため、位置ずれ補正のための露光タイミングを精度良く調整するためには、感光ドラム28の基準位置からの位相、すなわち、基準位置からの回転角度を特定する必要がある。本実施形態では、感光ドラム28の基準位置として、基準位相P(0)が使用される。そして、基準位相P(0)からのホールパルスカウント値HPCに基づいて感光ドラム28の位相が管理される。それによって、位置ずれ補正のための露光タイミングが特定される。
例えば、ユーザによる位置ずれ補正において、補正情報を取得するためのパターン画像の露光タイミングが、感光ドラム28の位相として、図8の時刻t3において、ホールパルスカウント値HPCが「140」として示される。このとき基準位相P(0)を「0°」として、感光ドラム28の位相は「262.5°」に特定される。したがって、ホールパルスカウント値HPCが「140」という情報に基づいて、所定の露光タイミングの補正が行われれば、感光ドラム28の回転に起因する位置ずれ(動的位置ずれ)、例えば、感光ドラム28の偏心に起因する位置ずれ(色ずれ)の補正を行うことができる。
次いで、補正情報の入力後において、補正が的確に行われたかどうかを確認するために、ユーザは手動位置ずれ補正印刷命令を再度行う(ステップS140)。すると、CPU51は、テストチャートを再印刷するために、図6のステップS10からステップS50の処理を繰り返す。
なお、テストチャートを再印刷する際、モータ40の回転開始に伴って、タイマカウンタ57は、保持されたカウント値、例えば、「124」からホールパルスカウント値HPCのカウントを開始する。そして、CPU51は、印刷準備が整い、かつ、カウント値が「192」に達した時点でピックアップ信号Spを生成し、再印刷用の用紙3をピックアップさせる。そして、テストチャートを再印刷終了、モータ40を停止させる際に(ステップS50)、最初のテストチャート印刷時と同様に、その時のホールパルスカウント値HPC、例えば、「124」をタイマカウンタ57に保持させる。
そして、ユーザは、再印刷されたテストチャートの印刷結果が正常であるか否か、すなわち、テストチャートが正常位置に印刷されているか否かを判定し(図7のステップS150)、印刷結果が正常である場合(ステップS150:YES)、手動位置ずれ補正処理を終了する。一方、テストチャートの印刷結果が正常でない場合(ステップS150:NO)、ユーザは、ステップS120からステップS150までの処理をさらに繰り返す。
次に、図8を参照して、通常の印刷命令がなされた場合を説明する、ここで、所定の印刷ジョブが実行される場合、図8に示されるように、印刷命令が時刻t5に行なわれたとする。この時、例えば、停止していたモータ40の回転を開始させる。それにともなって、タイマカウンタ57は、時刻t5において保持されたカウント値、例えば、「124」からホールパルスカウント値HPCのカウントを開始する。
そして、印刷準備が整った後に、CPU51は、カウント値が「192」に達した時刻t6において、印刷のためのピックアップ信号Sp1を生成し、印刷用の用紙3をピックアップさせ、用紙3の搬送を開始させる。なお、印刷準備に時間を要する場合、例えば、定着器31の加熱ローラ31Aを加熱する等が必要な場合、時刻t5と時刻t6との間において、さらに感光ドラム28の複数回転分の期間を設けてもよい。
次いで、例えば、感光ドラム28の1回転後の時刻t7において印刷を開始する。そして、感光ドラム28の各回転毎において、ホールパルスカウント値HPCが「140」となるタイミング(時刻t8〜t11)において、位置ずれ補正に係る露光タイミングの調整が行われる。そして、印刷命令に係る全ての印刷が終了した際、CPU51は、図6のステップS50と同様に、モータ40を停止させるとともにその時の、少なくともホールパルスカウント値HPCを、タイマカウンタ57の保持させる、あるいはNVRAM54に保存する。
そして、次に、手動位置ずれ補正印刷実行命令、あるいは通常の印刷命令がなされたとき、CPU51は、モータ40の回転開始とともに、ホールパルスカウント値HPCのカウントを、保持された、あるいは保存されたカウント値から開始させる。そして、ホールパルスカウント値HPCが、「192」に達した際に、CPU51は、印刷のためのピックアップ信号Spを生成させる。
このように、CPU51は、画像形成部12が画像形成を開始する際にホールパルスカウント値HPCが「192」でない場合、カウント値HPCが「192」となるまで、メインモータ40を回転させ、カウント値HPCが「192」となるタイミングで、画像形成部12による画像形成を開始させる。そのため、感光ドラム28の基準位置を検出するための専用センサを用いずに、ホールパルスカウント値HPCに基づいて感光ドラム28の同一位置から画像形成を開始することができる。それによって、位置ずれ補正も、専用センサを用いずに好適に行える。
このように、基準位相P(0)を、手動位置ずれ補正印刷実行命令に応じて用紙3をピックアップしたタイミングの感光ドラム28の位相を用いた場合、感光ドラム28が基準位相P(0)となるタイミングは、手動位置ずれ補正印刷で用紙3を最初にピックアップしたタイミングから感光ドラム28が複数回転した後においてホールパルスカウント値HPCが「192」の整数倍となるタイミングである。そのため、例えば、製品において初めて手動位置ずれ補正印刷をする場合は、任意のタイミングで用紙3をピックアップし、その時点(図8の時刻t1に相当)を基準位相P(0)として、ホールパルスカウンタHPCをリセットし、以降のホールパルスをカウントするようにすればよい。
なお、図8には、搬送期間は、感光ドラム28の1回転の期間である例が示されるが、これに限られない。
また、ホールパルスカウント値HPCが感光ドラム28の1回転に対応するカウント値「192」の整数倍でない場合、カウント値HPCが「192」の整数倍となるまで、感光ドラム28を回転させ、カウント値HPCが「192」の整数倍となるタイミングで、画像形成部12による画像形成を開始させるようにしてもよい。すなわち、ホールパルスカウント値HPCの最大値は、感光ドラム28の1回転に対応するカウント値「192」に限られず、「192」の整数倍であってもよい。
4.ホールパルスカウント値の修正
次に、図9〜図11を参照して、ホールパルスカウント値HPCの修正について説明する。なお、図9の縦軸は、信号の最大値を「1」に規格化されたものである。
ホールパルスカウント値HPCの修正は、例えば、メインモータ40の停止時に、負荷側からの反力等によってメインモータ40が逆回転することがある。メインモータ40が逆回転した場合でも、それにともなって、ホールパルスカウント値HPCが加算されてしまい、感光ドラム28の実際の位相とホールパルスカウント値HPCとに誤差が発生する。そのため、その際のホールパルスカウント値HPCと感光ドラム28の位相とを合わせるために、ホールパルスカウント値HPCが修正される。なお、3相(U相、V相、W相)のホールパルスを全て用いて逆回転を検知し、逆回転時はホールパルスカウントを減算するようにしてもよい。
図9に示されるように、FGパルス信号FPsの、メインモータ40の1回転当たりのパルス数を「45」とし、ホールパルス信号HPsのメインモータ40の1回転当たりのパルス数を「8」とする。すなわち、FGパルス信号FPsの周波数は、ホールパルス信号HPsの周波数より大きく、ホールパルス信号HPsの周波数を公約数としない周波数に設定される。
そして、CPU51は、メインモータ40の定速回転時に、図9および図10に示されるような、メインモータ40の回転一周期におけるホールパルス信号HPsの各パルス周期におけるホールパルス信号HPsとFGパルス信号FPsとの位相差(基準位相差)から、図11に示されるような基準位相差パターンを取得する。なお、各基準位相差は、ここでは、図8において、円形枠で示されるように、各ホールパルス信号HPsのサイクルにおいて、ホールパルス信号HPsの立ち下がりタイミングから次のFGパルス信号FPsの立ち下がりタイミングまでの位相差とされる。また、各タイミングは、図9に示されるように、ホールパルス信号HPsの振幅値がほぼ中間値(0.5)となるタイミングとされる。
次いで、CPU51は、テストパターン形成時のメインモータ40の再起動後に、同様に、図10に示されるような、メインモータ40の回転一周期におけるホールパルス信号HPsの各パルス周期におけるホールパルス信号HPsとFGパルス信号FPsとの再起動後位相差から、図11に示されるような再起動後位相差パターンを取得する。
そして、CPU51は、基準位相差パターンに対する再起動後位相差パターンのずれ量に応じてホールパルスカウント値HPCを修正する。図10および図11に示される例では、両パターン間のずれ量は2サイクルであるため、ホールパルスカウント値HPCが2カウント、修正される。
このように、メインモータ40の定速回転時のホールパルス信号HPsとFGパルス信号FPsとの基準位相差パターンと、メインモータ40の再起動後の位相差パターンのずれ量から、正規のモータ回転によらないモータ回転によるホールパルスカウント値HPCの誤差を修正することができる。すなわち、そのずれ量に応じて、ホールパルスカウント値HPCを修正、すなわち減算あるいは加算することによって、メインモータ停止時のモータ逆回転によって発生するホールパルスカウント値HPCの誤差を修正することができる。
また、ホールパルスカウント値HPCの修正する際に、3相の各相のホールパルス信号HPsを検知して行う構成と比較して、信号線(ハーネス)や検出回路用の端子の数を低減することができる。
5.本実施形態の効果
以上のように本実施形態によれば、テストパターンに基づいて形成画像の位置ずれ補正(色ずれ補正)をする際に、感光ドラム28の位相を、専用のセンサを用いることなく、テストパターンの形成開始タイミング(図8の時刻t1)からのホールパルスカウント値HPC、すなわち、ホールパルス信号HPsのパルス数に基づいて管理することができる。したがって、感光ドラム28の基準位置を検出するための専用センサを削減できる。
また、通常、ホールパルス信号HPsのパルス数、すなわちホールパルスPHの個数はメインモータ40の回転数の整数倍(本実施形態では、8倍)である。そのため、その際、メインモータ40の整数倍(本実施形態では24倍)の回転で感光ドラム28を1回転させる中間ギア63を設けることにより、ホールパルスHPの数(ホールパルスカウント値HPC)と感光ドラム28の1回転とを対応させることができる。すなわち、ホールパルスカウント値HPCを管理することによって、テストパターンの形成開始タイミング(図8の時刻t1)における感光ドラム28の位相(0°)を基準位相P(0)として、形成開始タイミングからのホールパルスカウント値HPCに基づいてドラム位相DPを的確に管理することができる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、手動位置ずれ補正における動的な位置ずれを補正する例を示したが、これに限られず、本発明は、手動位置ずれ補正における静的な位置ずれを補正する際にも適用できる。
通常、静的な位置ずれ補正用の手動位置ずれ補正用チャートでは、通常、基準色と調整色とのピッチを少しずつ、ずらしたパターンが複数並べて形成される。そして、印刷された手動位置ずれ補正用チャート上の基準色と調整色とが重なった位置をユーザが目視で確認し、その位置に割り振られた値を補正情報として読み取り、操作部46からその値を入力する。これにより、露光タイミングの補正処理が実施される。
しかしながら、露光タイミングの補正処理が実施された後に確認のために再度手動位置ずれ補正用チャートが印刷された際に、動的な位置ずれが用紙に対して異なるタイミングで発生してしまうと、基準色と調整色との重なる位置が手動位置ずれ補正用チャート上の適正位置から外れてしまう。こうした問題を避けるため、静的な位置ずれ補正の際にも、感光ドラム28の位相管理が必要となる。そのため、例えば、静的な位置ずれ補正用チャートを印刷する際に、印刷毎に感光ドラム28に対して同一の位相で露光開始するようにする。それによって、静的な位置ずれ補正の際、静的な位置ずれと動的な位置ずれを区別することによって、静的な位置ずれ補正を適切に行うことができる。なお、静的な位置ずれ補正では、静的な位置ずれ補正用チャートによって、各感光ドラム28の露光開始タイミングが補正される。その際、位相管理方法しては、図8に示したのと同様な管理方法が適用できる。
(2)上記実施形態では、複数の色画像の位置ずれを補正する補正情報を取得する際に、テストパターンが形成された用紙の情報によるユーザ入力を受け付けることによって、すなわち、手動位置ずれ補正パターンを形成する例(「手動位置ずれ補正」を行う場合)を示したがこれに限られない。いわゆる、自動位置ずれ補正の場合にも本願の感光ドラムの位相管理を適用することができる。すなわち、ユーザの指示によらずに、所定の時期において、複数の位置ずれ補正用のパッチ(テストパターン)をベルト15上に形成し、補正用のパッチを光学センサで検出して、検出値に基づいて位置ずれの補正値(補正情報)を決定する。そして、決定された補正値に基づいて露光タイミングを補正する場合にも、本願の感光ドラムの位相管理を適用することができる。
(3)上記実施形態では、ホールパルスカウント値HPCの修正方法として、ホールパルス信号HPsとFGパルス信号FPsとに基づいて行う例を示したが、これに限られない。例えば、ホール信号のパルス周期を記憶する記憶部と、記憶部に記憶されるパルス周期をパルス毎に更新する更新部と、駆動モータ(メインモータ)の回転を停止するときに、更新部により更新されたパルス周期よりも短いパルス周期に更新された場合、駆動モータが逆回転したと判断し、更新以後に検出されるパルスに対してカウント値HPCを減算する判断部とをさらに備えることによって、ホールパルスカウント値HPCを修正するようにしてもよい。この場合、例えば、記憶部をNVRAM54によって構成し、更新部はタイマカウンタ58およびCPU51によって構成し、判断部をCPU51によって構成するようにすればよい。
通常、駆動モータが停止する場合、回転速度の低下に伴ってホール信号のパルス周期は長くなる。そのため、駆動モータ停止時のパルス周期の変化から、駆動モータの逆回転を検知し、逆回転によって発生する回転体の位相変化をカウント値に反映させることができる。すなわち、駆動モータ停止の逆回転によるカウント値と回転体の位相との差異の発生を防止できる。
(4)上記実施形態では、手動位置ずれ補正パターンを形成する場合であって、最初の手動位置ずれ補正印刷実行命令に応じて用紙3をピックアップしたタイミング(図8の時刻t1)におけるドラム28の位相を、基準位相P(0)としたがこれに限られない。すなわち、回転体の位相の基準位相を決定する際のテストパターンの形成開始タイミングを、用紙3をピックアップするタイミングとしたがこれに限られない。
例えば、いわゆる、ベルト15上にパッチ(テストパターン)を形成し、そのパッチを光学センサ34で読み取って形成画像の位置ずれを補正する自動位置ずれ補正の場合、基準位相P(0)は、最初のパッチデータの露光を開始するタイミングにおけるドラム28の位相とすればよい。すなわち、テストパターンの形成開始タイミングは、自動位置ずれ補正の場合、自動位置ずれ補正命令に応じて、最初のパッチデータの露光を開始するタイミングとしてもよい。
すなわち、手動位置ずれ補正ではテストパターンが用紙3に形成されるため、基準位相P(0)は、用紙ピックアップ信号を生成するタイミング等、用紙3の位置に関連して設定する必要がある。これに対して、自動位置ずれ補正では、テストパターンがベルト上に形成されるため、周知のように、ベルト15上のテストパターンのずれ量、すなわち、露光タイミング補正値と、基準位相P(0)からの相対位相(ホールパルスカウント値)とを関連付けることができる。そのため、自動位置ずれ補正では、用紙3への印刷の際、感光ドラム28が基準位相P(0)になるのを待つことなく、すなわち、感光ドラム28の任意の位相から、その任意の位相に対応したホールパルスカウント値に基づく露光タイミングの補正を行うことができる。
このように、自動位置ずれ補正の場合は、単に、最初のパッチデータの露光を開始するタイミングにおける感光ドラム28の位相を基準位相P(0)と決め、以後、基準位相P(0)からの相対位相に基づいて、露光タイミング補正を行うことができる。そのため、手動位置ずれ補正のように、基準位相P(0)に合わせてテストパターン形成や次の印字を行う必要はない。すなわち、基準位相P(0)からの相対位相にあわせて露光ライン走査時間を微調整するだけなので、ばらつき無く、精度よく、露光タイミングの補正、すなわち、印字位置の補正ができる。
1…プリンタ、3…用紙、5…供給ローラ、12…画像形成部、15…ベルト、28…感光ドラム、40…メインモータ、41…ホール素子、42…FGセンサ、48…モータドライバIC、51…CPU、55…ホールカウンタ、56…FGカウンタ、62…中間ギア

Claims (7)

  1. 回転体と、
    前記回転体を駆動する駆動モータであって、磁界の変化に応じたホール信号を出力するホール素子を有する駆動モータと、
    前記ホール信号をカウントするカウント部と、
    複数の色画像を重ねることによって、被記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
    前記画像形成部を制御して前記回転体を介して被記録媒体にテストパターンを形成し、形成された前記テストパターンの情報に基づいて、前記複数の色画像の位置ずれを補正する補正情報を取得する取得部と、
    前記テストパターンの形成開始タイミングにおける前記回転体の位相を基準位相とし、前記形成開始タイミングからの前記カウント部のカウント値に基づいて前記回転体の前記位相を管理する位相管理部と、
    前記位相管理部によって管理される前記位相と、前記取得部により取得された前記補正情報とに基づいて、前記位置ずれを補正する補正部と、
    を備えた画像形成装置。
  2. 請求項1に記載の画像形成装置において、
    前記位相管理部は、前記画像形成部が画像形成を開始する際に前記カウント値が前記回転体の1回転に対応するカウント値でない場合、前記カウント値が前記回転体の1回転に対応するカウント値となるまで、前記駆動モータを回転させ、前記カウント値が前記回転体の1回転に対応するカウント値となるタイミングで、前記画像形成部による前記画像形成を開始させる、画像形成装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の画像形成装置において、
    前記位相管理部は、前記カウント値が前記回転体の1回転の整数倍に対応するカウント値となるタイミングで前記カウント値をリセットした後に前記画像形成部による前記画像形成を開始させる、画像形成装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
    前記ホール信号の出力周期を記憶する記憶部と、
    前記記憶部に記憶される前記出力周期を出力毎に更新する更新部と、
    前記駆動モータの回転を停止するときに、前記更新部により更新された前記出力周期よりも短い出力周期に更新された場合、前記駆動モータが逆回転したと判断し、更新以後に検出される出力に対して前記カウント値を減算する判断部と、をさらに備える画像形成装置。
  5. 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
    前記駆動モータは、該駆動モータの回転速度に応じた周波数を有するFG信号を生成するFGセンサを含み、
    前記FG信号の周波数は、前記ホール信号の周波数より大きく、前記ホール信号の周波数を公約数としない周波数に設定され、
    前記取得部は、
    前記駆動モータの定速回転時に、該駆動モータの回転一周期におけるホール信号の各周期における前記ホール信号と前記FG信号との位相差から基準位相差パターンを取得し、
    前記テストパターンの形成時に、前記駆動モータの回転一周期におけるホール信号の各周期における前記ホール信号と前記FG信号との位相差から位相差パターンを取得し、
    前記位相管理部は、前記基準位相差パターンに対する前記テストパターン形成時の前記位相差パターンのずれ量に応じて前記カウント値を修正する、画像形成装置。
  6. 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
    前記取得部は、前記テストパターンが形成された用紙の情報によるユーザ入力を受け付けることによって前記位置ずれ補正の補正情報を取得する、画像形成装置。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
    前記駆動モータと前記回転体との間に設けられ、前記駆動モータの整数倍の回転で前記回転体を1回転させる中間ギアをさらに備える、画像形成装置。
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