JP3451643B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は複数のカラートナー像を
中間転写体上で重ね合わせた後、一括して記録紙上に転
写するカラー画像形成装置に関する。 【０００２】近年、カラープリンタ、カラーファクシミ
リ、カラー複写機等に電子写真記録方式が用いられてお
り、この方式を用いた電子写真記録装置には、感光体に
形成された潜像を順次色の異なるカラートナーにより現
像し、この現像されたトナー像を現像した順に一旦中間
転写体に転写する処理を繰り返し、この中間転写体上に
全トナー画像を形成した後、記録紙に転写しているもの
がある。 【０００３】そして、周知の如く、この電子写真記録装
置には、画像形成プロセスと記録紙搬送プロセスとがあ
り、画像形成プロセスには、静電潜像形成プロセス、静
電潜像現像プロセス、転写プロセス及び定着プロセスが
含まれる。 【０００４】静電潜像形成プロセスでは、感光ドラム又
は感光ベルト上に画像を光学的に投影することによっ
て、或いは誘電体ドラム上に電荷を付与することによっ
て、静電潜像が形成される。 【０００５】静電潜像現像プロセスでは、前記の如く形
成された静電潜像に記録媒体としてのトナーを静電的に
付着させることによって、静電潜像が現像される。転写
プロセスでは、前記の如く現像されたトナー像を記録紙
にトナーと逆極性の電圧を与えることによって記録紙に
転写し、定着プロセスでは、記録紙に転写されたトナー
像を熱等により溶かして記録紙に定着させる。 【０００６】ところで、複数のカラートナー像を中間転
写体上で重ね合わせた後、一括して記録紙上に転写する
場合、１ページ内の何れの領域においても色ずれが発生
しないことが必要である。 【０００７】 【従来の技術】図７はカラー画像形成装置の構成例を説
明する図である。図７は中間転写体として中間転写ベル
ト６を用いた場合を示し、感光ドラム１と、駆動ローラ
８、張架ローラ９と１０及び転写ローラ１１ａと１１ｂ
に架けわたされた中間転写ベルト６を有し、図示省略し
た制御部の制御により、先ず帯電器２が感光ドラム１上
を例えば約−７００Ｖに均一に帯電させる。 【０００８】次に、露光部４から矢印Ａに示す如く送出
される例えばレーザビームにより、矢印Ｂに示す如く回
転する感光ドラム１上が走査されて静電潜像が形成さ
れ、この静電潜像を現像ユニット３ａ〜３ｄによってカ
ラートナーを付着することで現像する。 【０００９】現像ユニット３ａはイエロー、現像ユニッ
ト３ｂはマゼンタ、現像ユニット３ｃはシアン、現像ユ
ニット３ｄは黒色のトナーを備えており、先ず感光ドラ
ム１が１回転することによりイエローで現像したトナー
像を中間転写ベルト６に転写し、次の１回転によりマゼ
ンタで現像したトナー像を中間転写ベルト６に転写し、
次にシアンで現像したトナー像を中間転写ベルト６に転
写し、次に黒色で現像したトナー像を中間転写ベルト６
に転写する。 【００１０】即ち、中間転写ベルト６は矢印Ｃに示す如
く駆動ローラ８により駆動されて走行し、転写ローラ１
１ａと１１ｂによりトナーとは逆極性の電圧、例えば約
２ＫＶを与えられて、感光ドラム１との接触点でトナー
を吸着することによりトナー像を転写する。 【００１１】そして、転写されなかった感光ドラム１上
の残留トナーは、クリーナ５により除去され、再び帯電
器２により感光ドラム１は帯電させられ、上記プロセス
を繰り返す。 【００１２】従って、感光ドラム１と中間転写ベルト６
を夫々同期をとって４回転させることにより、中間転写
ベルト６上には４色のトナー像が重ね合わされて、全ト
ナー像が合成される。 【００１３】中間転写ベルト６上に全トナー像が合成さ
れると、制御部の制御により記録紙１５が繰り出され、
転写ローラ１２によって、この記録紙１５の裏面にトナ
ーとは逆極性の電圧、例えば約２ＫＶが与えられること
により全トナー像が転写される。 【００１４】そして、この記録紙１５は定着部１３に搬
送されて、転写されたトナー像が定着される。又、記録
紙１５に転写されずに中間転写ベルト６に残留したトナ
ーは、記録紙１５に対する転写が完了したことにより動
作するクリーナ１４によって除去される。 【００１５】図８はカラー画像形成装置の他の構成例を
説明する図である。図８は中間転写体として中間転写ド
ラム１８を用いた場合を示し、感光ドラム１と同期をと
って、中間転写ドラム１８を４回転させると全トナー像
が中間転写ドラム１８上に合成される。その他の動作は
図７と同様であるため詳細説明は省略する。 【００１６】 【発明が解決しようとする課題】図９は露光開始タイミ
ング検出を説明する図である。上記の如く、感光ドラム
１上に形成したトナー像を、各色毎に順次中間転写体に
転写していく間に、既に中間転写体上に転写されている
トナー像と、これから転写するトナー像の位置が完全に
一致せず、画像の色ずれが発生する場合がある。 【００１７】このため、図９に示す如く、例えば、中間
転写体に中間転写ベルト６を用いる場合、中間転写ベル
ト６にマーカ１６を設け、センサ７によって、このマー
カ１６を読取り、マーカ検出信号をトリガとして制御部
１７が毎回の露光開始指令を図７又は図８に示す露光部
４に送出し、印刷タイミングを取る方法がある。 【００１８】レーザ光学系のような回転ミラーを用いる
露光系では、レーザビームは一定時間間隔で感光ドラム
１上をライン走査しているので、印刷データの書込み制
御はレーザ光学系内のビーム検知器で、レーザビームが
ライン走査の端部に到来したことを検出して、タイミン
グをとっている。 【００１９】しかし、中間転写ベルト６のマーカ１６を
検知した時点でのレーザビームの位置は、必ずしも一定
では無く、センサ７によるマーカ１６の検知から、実際
の露光開始までの時間は色毎にばらつく。 【００２０】このため、各色の印刷開始位置が揃わず、
副走査方向で最大１ライン分の色ずれが発生していた。
この対策として、従来は、マーカ検知からレーザビーム
がビーム検知器で検知されるまでの時間を検知し、この
時間と所定の基準値とを比較して、レーザビーム光路中
のミラーの角度を僅かに変更することにより、印刷開始
位置を合わせる方法が特開昭６２ー２６７７７４号公報
で公知となっている。 【００２１】又、別の方法として、マーカ検知から露光
開始までの間に、中間転写体の送り速度を制御して、印
刷開始位置を合わせる方法も提案されている。しかしな
がら、上記の方法を用いることで、印刷開始位置を合わ
せることは可能となるが、これによりページ内での色ず
れを全て無くすことは出来ない。 【００２２】これは、ページの先端で位置合わせを行っ
ても、その後の位置合わせの制御が出来ないために、種
々の原因により誤差が蓄積して、ページの後端では色ず
れが発生してしまうからである。 【００２３】この色ずれ発生の原因として、中間転写体
の速度変動がある。これは、中間転写体に中間転写ベル
ト６を用いた場合は、駆動ローラ８と中間転写ベルト６
との間の滑りや駆動ローラ８の偏心、負荷トルクの変動
等が原因である。 【００２４】一方、中間転写体に中間転写ドラム１８を
用いた場合は、ドラムの偏心、真円度、負荷トルクの変
動等が原因である。上記の如く、従来の印刷開始位置合
わせ方法では、ページ内の色ずれ発生を防止することが
出来ないという問題がある。 【００２５】又、一般的に中間転写体に中間転写ドラム
１８を使用した方が速度変動は少ないが、中間転写ドラ
ム１８の周長は最も大きな記録紙の長さ以上であること
が必要なため、中間転写ドラム１８の直径が大きくな
り、十分な安定性が得られるまでに機械的な精度を上げ
ることは困難である。従って、機械的精度を上げて対応
しようとすると、非常なコスト高を招くことになるとい
う問題がある。 【００２６】本発明はこのような問題点に鑑み、中間転
写体の端部に設けた速度検出用の等間隔のマーカをセン
サにより検出して信号に変換し、この信号の周波数と位
相が露光系のライン走査用のクロックの周波数と位相に
一致するように、中間転写体を駆動するモータの速度制
御を行うことで、経済的に１ページ内における色ずれの
発生を防止することを目的としている。 【００２７】 【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理を説
明するブロック図である。カラー画像形成装置は、第１
の像担持体２０を静電潜像形成手段２４により走査して
静電潜像を形成し、現像した後、第２の像担持体２１に
転写を行い、この第２の像担持体２１上に転写したトナ
ー像を記録紙に転写する。 【００２８】そして、本発明のカラー画像装置の構成
は、第１の像担持体を静電潜像形成手段により走査して
静電潜像を形成し現像した後、第２の像担持体に転写を
行い、第２の像担持体上に転写したトナー像を記録紙に
転写するカラー画像形成装置であって、第２の像担持体
の端部に設けた等間隔の複数のマーカを検出して信号に
変換する複数マーカ信号検出手段と、検出されたマーカ
信号の周波数を所定の周波数に変換するモータ制御電圧
を生成出力する周波数制御信号出力手段と、マーカ信号
の周波数と静電潜像形成手段の基準クロックの周波数を
基にその位相差を検出し、検出した位相差から位相を一
致させるモータ制御電圧を生成出力する位相制御信号出
力手段と、周波数制御信号出力手段と位相制御信号出力
手段とにより出力された各制御電圧を基に第２の像担持
体のモータを制御するモータ駆動制御手段とを備えてい
る。 【００２９】 【００３０】 【００３１】 【００３２】 【作用】上記の如く構成することにより、第１の像担持
体２０上に形成された各色毎のトナー像が、順次第２の
像担持体２１上に転写される時、ページの先端で位置合
わせが行われると共に、その後の位置合わせの制御も行
えるため、前記種々の原因による誤差を打ち消すことが
可能となる。従って、１ページ内における色ずれの発生
を防止することが出来る。 【００３３】 【実施例】図２は本発明の一実施例を示す回路のブロッ
ク図で、図３及び図４は図２の動作を説明する図で、図
５及び図６は本発明の中間転写体の一例を説明する図で
ある。 【００３４】図２は中間転写体に中間転写ベルト６を用
いた場合を示し、図１の速度検出手段２２はセンサ７で
構成され、図１の駆動手段２３は符号７１〜７９で示す
各回路及びモータで構成される。露光部４はレーザダイ
オード４０と、レンズ４１と、ポリゴンミラー４２と、
スピンドルモータ４３と、レンズ４４と、ミラー４５
と、ビーム検知器４６から成る光学系及び基準発振部４
８を含む露光制御回路４７から構成されている。 【００３５】ポリゴンミラー４２は例えば８面鏡であ
り、スピンドルモータ４３によって回転し、レーザダイ
オード４０がレンズ４１を経て投射するレーザビームを
反射して、レンズ４４を経てミラー４５に投射する。 【００３６】従って、ミラー４５で反射したレーザビー
ムは感光ドラム１上を主走査方向に例えば解像度６００
ｄｐｉでライン走査し、ビーム検知器４６はレーザビー
ムがライン走査の端部に到来したことを検知する。 【００３７】スピンドルモータ４３は１回転毎に例えば
８パルスを発生して露光制御回路４７に送出し、露光制
御回路４７は、このパルスと基準発振部４８が発生する
例えば２９．０２７ＭＨｚの周波数を分周したクロック
とに基づき、スピンドルモータ４３を所定の回転速度で
回転させる。 【００３８】感光ドラム１は、例えば直径が８０ｍｍで
あり、周速が１２０ｍｍ／ｓで回転する。又、中間転写
ベルト６は例えば外周が２５１ｍｍで厚さが１００μｍ
の導電性のポリカーボネート製であり、直流モータ７９
により駆動される駆動ローラ８によって駆動される。 【００３９】この中間転写ベルト６は、図５に示す如
く、端部にマーカ１６ａ又は１６ｂが設けられている。
図５(A) に示すマーカ１６ａは、等間隔で光の反射率が
異なる二つの領域、例えば黒と白の領域が交互に塗り分
けられているので、中間転写ベルト６の駆動により、反
射型センサ７ａによって等間隔のオン／オフ信号として
読取られる。 【００４０】従って、図３(A) において、横軸に時間ｔ
を縦軸に電圧をとると、図３(A) のｆｇに示す如き交流
信号に変換されて、増幅及び波形整形回路７１に送出さ
れ、増幅及び波形整形回路７１によって、図３(A) のｆ
_T に示す如きパルス列に変換される。 【００４１】図５(B) に示すマーカ１６ｂは、等間隔で
光の透過率の異なる二つの領域、例えば、透明領域と不
透明領域とに分かれており、中間転写ベルト６の駆動に
より、発光素子と受光素子とで構成されるセンサ７ｂに
よって、透明領域と不透明領域とが読取られ、前記同様
図３(A) のｆｇに示す如き信号に変換されて、増幅及び
波形整形回路７１に送出される。そして、増幅及び波形
整形回路７１によって、図３(A) のｆ_T に示す如きパル
ス列に変換される。 【００４２】又、中間転写ベルト６の代わりに、中間転
写体に中間転写ドラム１８を使用した場合を図８に示
す。この中間転写ドラム１８の端部には、図６の１６ｃ
に示す如く、マーカ１６ｃが設けられており、等間隔で
光の反射率が異なる二つの領域、例えば黒と白の領域が
交互に塗り分けられている。 【００４３】そして、前記中間転写ドラム１８の回転に
より、反射型センサ７ａによって等間隔の濃淡が読取ら
れる。その結果、前記同様図３(A) のｆｇに示す如き信
号に変換されて、増幅及び波形整形回路７１に送出され
る。そして、増幅及び波形整形回路７１によって、図３
(A) のｆ_T に示す如きパルス列に変換される。 【００４４】この変換されたパルス列は、中間転写ベル
ト６の走行速度又は中間転写ドラム１８の周速度が変動
した場合、図３(B) のｆ_T に示す如く、パルス列の周波
数が変化する。 【００４５】ＦーＶ（周波数ー電圧）変換回路７２は、
入力するパルス列の周波数の変動に対応して、例えば図
３(B) のＶ_AFC に示す如く、中間転写ベルト６の走行速
度又は中間転写ドラム１８の周速度が速くなり、パルス
列の周波数が速くなると、電圧が低下するように変換す
る。 【００４６】即ち、図３(C) に示す如く、横軸に周波数
ｆ_T をとり、縦軸に電圧Ｖ_AFC をとると、ＦーＶ変換回
路７２は、設定された周波数ｆ_T0を中心として、周波数
ｆ_Tがアンダースピード側になると電圧が高くなり、オ
ーバースピード側になると電圧が低くなる特性を持つた
めである。 【００４７】従って、ＦーＶ変換回路７２から混合回路
７７に、中間転写ベルト６の走行速度又は中間転写ドラ
ム１８の周速度に対応して変化する電圧Ｖ_AFC が送出さ
れる。 【００４８】又、分周回路７４は周波数ｆ_T を（１／整
数）の周波数に分周した信号ｆ_T1を位相比較回路７３に
送出し、分周回路７５は露光制御回路４７が送出する基
準クロックｆ_S を分周した信号ｆ_S1を位相比較回路７３
に送出する。 【００４９】この信号ｆ_T1と信号ｆ_S1の周波数は一致す
るように、分周回路７４と７５の分周比が設定されてお
り、中間転写ベルト６のマーカ１６ａ又は１６ｂの間隔
及び中間転写ドラム１８のマーカ１６ｃの間隔は、露光
部４のライン走査の間隔の整数倍としている。 【００５０】解像度６００ｄｐｉの場合、マーカ１６ａ
又は１６ｂ又は１６ｃの間隔を例えば１.2７ｍｍとする
と、これはライン走査の間隔の３０倍に相当する。従っ
て、中間転写ベルト６の走行速度又は中間転写ドラム１
８の周速度が１２０ｍｍ／ｓであると、センサ７が送出
する信号ｆｇの周波数は９４.4８８Ｈｚとなる。 【００５１】従って、分周回路７４の分周比を１／１と
すると、信号ｆ_T1の周波数は９４.4８８Ｈｚとなるた
め、信号ｆ_S1の周波数は、露光制御回路４７と分周回路
７５とにより基準発振部４８が発生する２９．０２７Ｍ
Ｈｚの周波数を１／４×３０×１２８×２０に分周して
供給される。 【００５２】位相比較回路７３は、図４(A) に示す如
く、横軸に時間ｔを縦軸に電圧をとると、分周回路７５
が送出する信号ｆ_S1と、分周回路７４が送出する信号ｆ
_T1との位相差に対応して、ローパスフィルタ７６に図４
(A) のＶp に示す如き電圧を送出する。 【００５３】即ち、信号ｆ_T1の位相が信号ｆ_S1の位相よ
り進んでいると、基準値より低い電圧を送出するように
パルスを送出し、信号ｆ_T1の位相が信号ｆ_S1の位相より
遅れていると基準値より高い電圧を送出するようにパル
スを送出し、同位相ならば基準値のみを送出する。 【００５４】従って、ローパスフィルタ７６は、図４
(B) に示す如く、横軸に位相φを縦軸に電圧をとると、
位相比較回路７３が上記の如く、基準値のみを送出する
と、位相φの０に対応する制御電圧Ｖ_APC を混合回路７
７に送出し、位相差があれば、その位相差の進み又は遅
れに対応して変化する制御電圧Ｖ_APC を混合回路７７に
送出する。 【００５５】従って、混合回路７７は、ｆ_T1と信号ｆ_S1
の位相が一致するように、直流モータ７９の回転数を制
御する自動位相制御信号である制御電圧Ｖ_APC と、前記
の如く、ＦーＶ変換回路７２から周波数ｆ_T が設定周波
数ｆ_T0となるように、直流モータ７９の回転数を制御す
る自動周波数制御信号である制御電圧Ｖ_AFC とが与えら
れるため、センサ７が読出した信号ｆｇの周波数と位相
が基準発振部４８の発生するクロックの周波数と位相に
一致するように制御する周波数位相同期制御を行うこと
が可能な駆動電圧Ｖ_C をモータ駆動回路７８に送出す
る。 【００５６】従って、モータ駆動回路７８は駆動電圧Ｖ
_C に対応して直流モータ７９の回転速度を制御する駆動
電流を直流モータ７９に送出する。尚、中間転写体の走
行速度変動が最も色ずれ発生に影響するのは、中間転写
体と感光ドラム１とが接触する部分である。従って、こ
の部分での速度変動を検出して、中間転写体の表面の走
行速度を制御するのが望ましい。しかし、この部分にセ
ンサ７を設けることは困難であるため、中間転写体の表
面が感光ドラム１に接触する直前の位置に取付けるよう
にすると良い。 【００５７】即ち、図７に示すセンサ７の取付け位置
は、転写ローラ１１ａに最も接近した位置とするのが良
く、図８に示すセンサ７の取付け位置は、中間転写ドラ
ム１８の表面が感光ドラム１に接触する直前の位置とす
るのが良い。 【００５８】又、中間転写体に中間転写ベルト６を用い
る場合は、直流モータ７９の制御結果が感光ドラム１と
接触する位置に現れるまでに遅延が発生しないように、
駆動ローラ８の取付け位置は、中間転写ベルト６が感光
ドラム１に接触した直後の位置、即ち、図７に示す転写
ローラ１１ｂに最も接近した位置とするのが良い。 【００５９】 【発明の効果】以上説明した如く、本発明は感光ドラム
上に形成された各色毎のトナー像が、順次中間転写体上
に転写される時、ページの先端で位置合わせを行い、そ
の後の位置合わせの制御も行っているため、感光ドラム
と中間転写体との間の走行速度誤差を打ち消すことが可
能となる。 【００６０】従って、１ページ内における画像の歪みや
色ずれの発生を防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の原理を説明するブロック図 【図２】 本発明の一実施例を示す回路のブロック図 【図３】 図２の動作を説明する図（その１） 【図４】 図２の動作を説明する図（その２） 【図５】 本発明の中間転写体の一例を説明する図（そ
の１） 【図６】 本発明の中間転写体の一例を説明する図（そ
の２） 【図７】 カラー画像形成装置の構成例を説明する図 【図８】 カラー画像形成装置の他の構成例を説明する
図 【図９】 露光開始タイミング検出を説明する図 【符号の説明】 １ 感光ドラム ２ 帯電器 ３ａ〜３ｄ 現像ユニット ４ 露光部 ５、14 クリーナ ６ 中間転写ベルト ７、7a、7b センサ ８ 駆動ローラ ９、10 張架ローラ 11a 、11b 、12 転写ローラ 13 定着部 15 記録紙 16、16a 〜16c マーカ 17 制御部 18 中間転写ドラム 20 第１の像担持体 21 第２の像担持体 22 速度検出手段 23 駆動手段 24 静電潜像形成手段 40 レーザダイオード 41、44 レンズ 42 ポリゴンミラー 43 スピンドルモータ 45 ミラー 46 ビーム検知器 47 露光制御回路 48 基準発振部 71 増幅及び波形形成回路 72 ＦーＶ変換回路 73 位相比較回路 74、75 分周回路 76 ローパスフィルタ 77 混合回路 78 モータ駆動回路 79 直流モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−199013（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/525 G03G 15/01 114 G03G 15/16

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】第１の像担持体を静電潜像形成手段により
   走査して静電潜像を形成し、現像した後、第２の像担持
   体に転写を行い、第２の像担持体上に転写したトナー像
   を記録紙に転写するカラー画像形成装置であって、 第２の像担持体の端部に設けた等間隔の複数のマーカを
   検出して信号に変換する複数マーカ信号検出手段と、検出されたマーカ信号の周波数を所定の周波数に変換す
   るモータ制御電圧を生成出力する周波数制御信号出力手
   段と、 マーカ信号の周波数と静電潜像形成手段の基準クロック
   の周波数を基にその位相差を検出し、検出した位相差か
   ら位相を一致させるモータ制御電圧を生成出力する位相
   制御信号出力手段と、 周波数制御信号出力手段と位相制御信号出力手段とによ
   り出力された各制御電圧を基に第２の像担持体のモータ
   を制御するモータ駆動制御手段と 、を設けたことを特徴
   とするカラー画像形成装置。