JP2625780B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、電子写真技術に応用した複写装置、プリン
タ等に係わり、特に複数の感光体ユニットと用紙搬送転
写用ドラムで構成される多色画像形成装置に関する。

「従来の技術」 一般に、カラープリンタ、特にフルカラープリンタ
は、各色間の色ずれを防止するために転写ドラムの表面
と各感光体表面間の距離を精度よく一定に保つ必要があ
る。

これは、転写ドラム上の用紙へ感光体表面からトナー
像を転写する際に、メッシュ等から成る前記転写ドラム
の一部が静電吸着力により感光体表面に接触してしま
い、用紙先端のタックポイントが距離Ｌに依存してバラ
つくためである。

以下、添付図面に従って従来の多色画像形成装置の一
例について説明する。

第６図は、多色画像形成装置の一例を示す要部構成図
である。同図において、画像形成装置は転写ドラム１の
周囲に配設された画像形成ユニット（以下ゼロモジュー
ルという）２、（2a、2b、2c、2d）と、用紙３の収納さ
れた給紙カセット４から用紙３を一枚づつ搬送する給紙
ロール５と、前記転写ドラム１へ所定のタイミングで用
紙を送り出すレジストロール６と、送り出された用紙３
を転写ドラム１の図示しないグリッパ部へ案内するペー
パーシュート７と、前記ゼロモジュール2a、2b、2c、2d
とそれぞれ対応する転写ドラム１の内側に配置された転
写コロトロン8a、8b、8c、8dとトナー画像の転写された
用紙３を転写ドラム１から剥離するリリースペーパーシ
ュート９と、熱および圧力で各色のトナー画像を用紙上
に定着させる定着器10と、画像の形成された用紙をため
る排紙トレイ11等から構成されている。

ここで、画像形成ユニットであるゼロモジュール２
は、感光体12、感光体12を均一に帯電させる帯電器13、
感光体12上に露光を行い静電潜像を形成する光学系14、
形成された静電潜像をトナーで現像する現像器15、感光
体上の残留トナーを除去するクリーナ16等が一体のユニ
ットに構成されている。

第７図は、ゼロモジュール２を示す拡大構成図であ
る。前述したごとく、感光体12の周囲に配設された帯電
器13、光学系14、現像器15、イレーサ17、クリーナ16等
が一体のユニットとして形成されており、複数のガイド
レール18によって引き出し可能に支持されている。そし
て、このゼロモジュール２は、ガイドレール18に沿って
装置本体に装着され、図示しない位置決めピンにより固
定される。一方、装着されたゼロモジュール２の感光体
12は転写ドラム１およびこの転写ドラム１の内側に配設
された転写コロトロン８と対向している。

従って、転写ドラム１の表面と各感光体12表面との距
離Ｌは、機械的精度によってある一定の値をとる。ここ
で、多色画像形成の際の画質を低下させるものとして、
各色間の色ずれがあり、この色ずれの主要な原因とし
て、転写ドラム１の表面と各感光体の表面間距離Ｌが知
られている。これは、転写ドラム１のグリッパ19に先端
が固定された用紙３は、可撓性のメッシュ20とともに転
写の際、転写コロトロン８の放電により感光体12の表面
にタックしトナーが転写されるためである。すなわち、
表面間距離Ｌが変化すると用紙３の先端タックポイント
がバラツキ、色ずれを発生させる。また、距離Ｌが変化
すると、先端のタックポイントだけでなく、用紙の搬送
速度が変化することになる。

第８図は、用紙先端のタックポイントのバラツキ量σ
と転写ドラムおよび感光体表面との距離変動量との関係
を示す図である。同図に示すごとく、従来の実験データ
によると最大タックポイントの正規分布における変位量
１σは、50μｍ程度であることが知られている。一般
に、人間の目に色ずれとして認識されるのは、120〜125
μｍ以上であることより、１σ＝35μｍ程度に押さえる
必要がある。また、距離Ｌが変化することにより転写濃
度の変化、各色トナーのトナー飛散の増大等画質上大き
な影響を及ぼすことが判明している。従って、各感光体
12の回転および転写ドラム１の回転に伴う偏心量を小さ
くするとともに、両者の距離Ｌの変動を小さくする手段
が提案されている。

第９図は、転写ドラム１の表面と感光体表面との距離
を一定にする画像形成装置の一例を示す要部構成図であ
る。同図から明らかなごとく、感光体12の両側に径の大
きなトラッキングロール21を感光体12と一体的に回転す
るように設けるとともに転写ドラム１と接触転動するよ
うに設けられている。

また、ゼロモジュール２は、ガイドレール22上を矢印
ｃ方向に移動可能に付勢部材23で矢印ｄ方向へ押圧され
ている。

以上のように構成した場合、トラッキングロール21が
転写ドラム１の表面と常に接触するよう付勢されている
ため転写ドラム１の中心と感光体12表面との距離Ｌを一
定とすることができ、色ずれを防止することができる。

「発明が解決しようとする問題点」 しかし、以上の構成の画像形成装置においては、転写
ドラムにトラッキングロールが接触転動するため、負荷
変動が大きく回転角速度を一定にするのが困難であると
いう欠点があった。従って、画質を向上する上で好まし
くなかった。

本発明は、上述した欠点に鑑みなされたもので、負荷
変動と生ずることなく転写ドラム表面と感光体表面との
距離Ｌを一定とするための機構および制御により色ずれ
のない高画質の画像形成装置を提供することを目的とす
る。

「問題点を解決するための手段」 本発明では、回転体としての転写ドラムの表面とこの
表面に画像を転写するためにこれに対向して配置された
感光体の表面との距離と両表面が互いに接触しない間隔
として予め定めた基準距離との差を転写ドラムの異なっ
た回転位置に対してそれぞれ演算してこれらの回転位置
に対する補正量を求める補正量演算手段と、この補正量
演算手段の演算結果に基づいて前記した差が零となるよ
う感光体を変位させる駆動手段とを画像形成装置に具備
させる。

「作用」 このように、本発明に係わる画像形成装置は、転写ド
ラムの表面と感光体表面との距離を一定となるよう変位
させる駆動手段を備えたので、色ずれのない多色画像を
形成することができる。

「実施例」 本発明の一実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すゼロモジュール24
の構成図である。ここで、従来例で示した部分と同一部
分については、同一番号を付して説明する。

ゼロモジュール24は、感光体12と図示しない帯電器、
光学系、現像器、クリーナ等が一体にユニット化されて
おり、対向配置された転写ドラム１の中心と感光体12の
中心を結ぶ法線方向に図外のガイドレールで移動可能に
支持されるとともに、駆動モータ25、カップリング26、
ボールネジ27、このボールネジ27と螺合しているナット
28から構成されており、駆動モータ25の正逆回転によ
り、矢印Ｅ方向へ移動することができる。また、転写ド
ラム１の回転に伴う振れ（偏心）を検知する光電式変位
センサ29は、ゼロモジュール24の一部で転写ドラム１の
中心軸と各感光体の中心軸を結ぶ法線上あるいはこれと
実質的に同一とみなせる近傍の位置に固定されている。
そして、光電式変位センサ29の検出値は、演算部30へ入
力され、この演算部30で基準ギャップとの差が演算さ
れ、この演算結果により駆動モータ25が回転制御され
る。駆動モータ25は、DCサーボモータもしくは、ステッ
ピングモータ等を使用することができる。駆動モータ25
を制御して、転写ドラム１表面と感光体12表面を一定距
離Ｌに制御する方法として、フィードバック制御とフィ
ードフォワード制御の２つの方法が可能である。

次に、第１図および第２図（Ａ）、第３図（Ｂ）に従
って、フィードバック制御について説明する。

まず、転写ドラム１の１回転に伴う偏心量のプロファ
イルを検出する（ステップ）。次に、転写ドラム表面
と感光体（P/R）表面とのギャップＬ′を算出し、基準
ギャップＬとの偏差値を算出する（ステップ）。次
に、偏差に基づくステップモータへの入力周波数の設定
を行う（ステップ）。決定された入力周波数によりモ
ータドライバへの指定周波数を入力し（ステップ）、
駆動モータ25を回転制御する。そして、順次この動作を
繰り返す。

演算部30からの出力信号32は、駆動モータ25、ボール
ネジ27等からなる駆動部へ出力され、図外の駆動モータ
25を駆動する。駆動モータ25によりゼロモジュール24が
移動すると、感光体12も移動し、光電式変位センサ29が
異なった値を検出する。この検出値をフィードバック信
号33として演算部30へ入力し、順次前述の制御動作を繰
り返すこととなる。

なお、転写ドラム１の回転に伴う振れを光電式変位セ
ンサ29で検出する際に、各感光体12の振れ（偏心）が問
題となる。通常、感光体12の直径は50〜150mm程度で転
写ドラム１の直径と比べて小さく、機械的に加工し易い
上に、偏心精度も出し易い。また、偏心の範囲を20μmp
p以下に押さえることは構造および加工精度上可能であ
る。従って、基準ギャップＬに対して問題とならないレ
ベルである。たとえ問題となるとしても、各感光体12の
振れ（偏心）パターンを演算部30にメモリーしておき、
フィードバック／フィードフォワード制御時に補正量を
決定し、駆動モータ25を制御すればよい。また、上述の
補正を行う際、転写ドラム１および各感光体12の１回転
につき１パルス出るし剛を基準パルスとして演算部30で
処理することが必要である。

なお、フィードバック制御の場合、光電式変位センサ
29は、転写ドラム１の中心軸と各感光体の中心軸とを結
ぶ法線との交点よりも転写ドラム１の回転方向のわずか
上流側でゼロモジュール24に取り付けられている。この
ため、転写ドラム１の偏心量を所定角だけ前もって検出
することができる。

以上のように、フィードバック制御を行う場合は、転
写ドラム１の定常偏心の他に、転写ドラム１が環境条件
や経時変化により偏心量が変化した場合にも適切に対応
することができる。

次に、フィードフォワード制御について、第１図、第
２図（Ｂ）、第３図（Ｂ）に従って、説明する。

まず、転写ドラム１の１回転に伴う偏心プロファイル
を決定する（ステップ）。次に、転写ドラム１の表面
と感光体（P/R）12表面とのギャップを算出する（ステ
ップ）。次に、基準ギャップ（理想ギャップ）と上記
算出ギャップとの偏差を算出する（ステップ）。この
偏差量に基づき、ステッピングモータへの入力指令周波
数を決定する（ステップ）。次に、コレクションテー
ブルを作成し、演算部にメモリする（ステップ）。外
部転写ドラム用センサ35からの１パルス/1回転信号入力
とともにモータドライバへの指令周波数を入力し（ステ
ップ）。駆動部分の駆動モータ25を回転制御すること
により距離Ｌの補正を行う。

以上のようにフィードフォワード制御の場合は、転写
ドラムの回転に伴う基準ギャップＬとの差をあらかじめ
メモリーしておくため、迅速なギャップの補正制御が可
能となる。

なお、以上の実施例では、ゼロモジュール24の駆動を
駆動モータで行う場合について説明したがこれに限るこ
となく、油圧駆動方式やカム駆動方式、さらにリニアモ
ータ方式の磁気方式であってもよい。

第４図は、本発明の他の実施例を示す側面図、第５図
は、その平面図である。両図において、ゼロモジュール
24は、感光体12、帯電器13、光学系14、現像器15、クリ
ーナ16、転写ドラム１との距離を検出する変位センサ31
等が一体にユニット化されており、メインフレーム32、
33に固定支持されている。また、メインフレーム32、33
の一端は、プリンタ本体フレーム34、35に支承された軸
36に回動自在に支持されるとともに、他端はモータ37に
より回転駆動される軸38に固定された偏心カム39、40上
に載置されている。ここで、軸36は、感光体の軸、図示
しない転写ドラムの軸、偏心カムの軸38と並行に配置さ
れている。また、それぞれの偏心カム39、40は、軸38に
対して、最高点、最低点が同じ角度となるよう固定され
ている。変位センサ31は、LEDや半導体レーザ等を使用
したものであり対向配置された転写ドラム１表面との距
離を測定することにより、転写ドラム１表面と感光体12
表面との距離を測定することができる。

以上の構成とした場合、変位センサ31の測定結果に対
応してモータ37を駆動し、偏心カム39、40を回転させる
ことにより、転写ドラム１表面と感光体12表面との間隔
を基準ギャップＬに制御することができる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明によれば、回転体としての
転写ドラムの表面とこの表面に画像を転写するためにこ
れに対向して配置された感光体の表面との距離と両表面
が互いに接触しない間隔として予め定めた基準距離との
差を転写ドラムの異なった回転位置に対してそれぞれ演
算してこれらの回転位置に対する補正量を求め、前記し
た差が零となるよう感光体を変位させることにしたの
で、転写ドラムに対して複数の感光体が配置されていた
場合には、非接触でありながら転写ドラムの表面とこれ
らの感光体表面間の距離を基準値に保つことができる。
従って、転写ドラムや各感光体の負荷変動に起因した画
質の低下を未然に防止することができる。

また、基準値を基にして転写ドラムの表面と各感光体
との距離が一定となることにより、転写時における用紙
先端のタックポイントのバラツキが減少し、先端色ずれ
量を小さくすることができ、多色画像の画質の向上を達
成することができる。

更に、転写ドラムの表面と各感光体との距離が転写ド
ラムの回転位置に係わらず一定となることにより、転写
速度が一定となり各色間の色ずれを防止できる。特に複
数のゼロモジュールを備えた多色画像形成装置において
有益である。更にまた、転写濃度を均一とし、濃度ムラ
やトナーの飛散を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は、本発明の一実施例を説明するための
もので、このうち第１図はゼロモジュールの構成図、第
２図（Ａ）（Ｂ）はゼロモジュールの制御方法を示すブ
ロック図、第３図（Ａ）（Ｂ）はゼロモジュールの制御
方法を示すフローチャート図、第４図は本発明の他の実
施例を示す側面図、第５図はその平面図、第６図は多色
画像形成装置の一例を示す要部構成図、第７図は従来の
ゼロモジュールを示す拡大構成図、第８図は用紙先端の
タックポイントのバラツキ量σと転写ドラムおよび感光
体表面との距離変動量との関係を示す図、第９図は従来
の転写ドラムと感光体表面との距離を一定にする画像形
成装置の一例を示す要部構成図である。 １……転写ドラム、 12、12a、12b、12c、12d……感光体、 13、13a、13b、13c、13d……帯電器、 14、14a、14b、14c、14d……光学系、 15、15a、15b、15c、15d……現像器、 16、16a、16b、16c、16d……クリーナ、 24……ゼロモジュール、 25……駆動モータ、 27……ボールネジ、 29……光電式変位センサ、 30……演算部。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体としての転写ドラムの表面とこの表
   面に画像を転写するためにこれに対向して配置された感
   光体の表面との距離と両表面が互いに接触しない間隔と
   して予め定めた基準距離との差を前記転写ドラムの異な
   った回転位置に対してそれぞれ演算してこれらの回転位
   置に対する補正量を求める補正量演算手段と、 この補正量演算手段の演算結果に基づいて前記差が零と
   なるよう前記感光体を変位させる駆動手段 とを具備して成ることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記転写ドラムの表面と感光体の表面との
   距離の検知を光電式レーザ変位計を用いて行うとともに
   前記駆動手段がボールネジと駆動モータから構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像
   形成装置。
3. 【請求項３】前記駆動手段をフィードバックあるいは、
   フィードフォワードの双方で制御できるセンサおよび演
   算部を具備して成ることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の画像形成装置。