JP3880391B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真画像形成方式で画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【0002】
ここで電子写真方式の画像形成装置としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンター(例えば、LEDプリンター、レーザービームプリンター等)、電子写真ファクシミリ装置、及び、電子写真ワードプロセッサー等が含まれる。
【0003】
またプロセスカートリッジとしては、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。更に、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して装置本体に着脱可能とするものをいう。
【0004】
【従来の技術】
従来から複数の像担持体(電子写真感光体ドラム)を一列に並べたいわゆるインライン方式と称するカラー画像形成装置が知られている。これは、複数のローラで張架された静電転写ベルト等により記録紙等のシート状の記録媒体である転写材を担持搬送しつつ、転写材の搬送路に沿って配置された4個の感光体ドラムによって、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックからなるトナー画像をシート上に順次転写し、各色の重ねあわせによりカラー画像を形成するものである。
【0005】
この構成はプリントを高速に行なうことができるため近年注目されている。しかしながら、4個の感光体ドラムによりそれぞれの色が形成されるため、1つの感光体ドラムに対して各色ごとに4つの搬送パスを経由して色を重ねる構成(4パス方式)のカラー画像形成装置に比べて感光体ドラムの回転駆動に関してはより一層の精度が要求される。
【0006】
一般に電子写真感光体ドラムの駆動には歯車列が採用されており、歯車精度に起因する回転ムラが必ず発生するが、4パス方式の場合は、駆動歯車列の減速比を整数の組み合わせとすることで、歯車1回転成分等の低い周波数の回転ムラの影響を回避し、各色の作像位置を合わせ込むことが可能である。
【0007】
これに比べて、複数の電子写真感光体ドラムを配列したインライン方式の場合、複数の電子写真感光体ドラムが独立しているため駆動歯車列も独立となり、前述した4パス方式のような回避策が困難であるため、各色の作像位置がずれることによる色ずれが生じ易い。
【0008】
このような色ずれの対策として、従来は、1つのモータから駆動を分岐して複数の電子写真感光体ドラムを駆動する構成において、電子写真感光体ドラムがほぼ真円であることを前提としたうえで、それぞれの歯車の位相を合わせて組立て、歯車の相対的な位相だけがずれないようにする方法(特開平11−258966号公報参照)がある。また、電子写真感光体ドラムの角速度等を検出して、それぞれの電子写真感光体ドラムの速度ムラを相殺するようにモータの回転を制御したり、電子写真感光体ドラムの相対的な回転位相を望ましい状態に合わせ込むことにより色ずれを減少させる策(特開平09−146329号公報参照)が講じられており、後者の方法は、組立ての際に歯車の位相を合わせる必要が無く、色ずれの精度にも優れている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、制御手段によって電子写真感光体ドラムの回転位相を合わせる方法では、電子写真感光体ドラムを含むプロセスカートリッジを着脱する際に、駆動側と電子写真感光体ドラムの位相がずれることを許容するものであり、プロセスカートリッジ着脱の度にCCD等によって検出用パターンの画像信号を得て電子写真感光体ドラムの速度ムラ等を検出する必要があり、その間、ユーザーを待たせてしまうことになる。
【0010】
なお、位相を検知して駆動を制御する手段を持たない装置においては、駆動側と電子写真感光体ドラムの位相がずれないようにする方法が提案されているが(特開平07−199732号公報参照)、駆動部に特別な工夫が無ければ位相を再現する効果は得られない。加えて、駆動側あるいは被駆動側の部品と別体に設けたキーにより駆動を伝達しているため、キー溝とのガタ等に起因する角速度変動を生じるおそれがある。
【0011】
また、前述のように電子写真感光体ドラムの速度を検知して駆動の制御を行なう装置の場合においても、各色の電子写真感光体ドラムの回転精度が高いことが要求されるので、より高精度を満足する係合手段(カップリング)が必要である。
【0012】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、プロセスカートリッジ着脱後の位相を合わせる等の待ち時間を短縮し、角速度変動の生じることが少なく、ユーザー側の使い勝手に優れた色ずれのない画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、(a)モータと、(b)電子写真感光体と、前記電子写真感光体の端部に設けられた、前記モータからの回転駆動力を前記電子写真感光体に伝達する被駆動側カップリングであって、略三角柱のねじれた形状の螺旋形状部と、凹所を有する中心穴と、を有する被駆動側カップリングと、を備えた複数のプロセスカートリッジと、(c)複数の前記プロセスカートリッジが有するそれぞれの前記電子写真感光体に前記回転駆動力を伝達する、前記被駆動側カップリングと結合する複数の駆動側カップリングであって、前記螺旋形状部と嵌合する、前記回転駆動力を前記電子写真感光体に伝達するための略三角柱のねじれた形状の螺旋形状穴を有する駆動側カップリングと、(d)前記螺旋形状穴に配設された前記中心穴と係合するボスであって、前記駆動側カップリングと前記被駆動側カップリングとが結合する際に、前記被駆動側カップリングと前記駆動側カップリングを所定の回転位相で結合させるための、前記凹所と係合する突起を有するボスと、(e)各前記駆動側カップリングの回転位相を直接検出する軸位相検出手段と、(f)各前記電子写真感光体によって転写された検出パターンの画像を読み取ることによって前記電子写真感光体の周期的な速度ムラを検出する角速度変動検出手段と、(g)前記複数の駆動側カップリングのそれぞれの回転速度および回転位相の少なくとも一方を個別に制御する回転制御手段と、を有することを特徴とする。
【0014】
【0015】
前記回転制御手段が、前記プロセスカートリッジを交換した際に前記角速度変動検出手段の出力に基づいて前記電子写真感光体の回転速度と回転位相を制御するとよい。
【0016】
前記回転制御手段が、同じ前記プロセスカートリッジを着脱した際に前記軸位相検出手段の出力に基づいて前記電子写真感光体の回転位相を制御するとよい。
【0017】
前記プロセスカートリッジを交換したことを検出するプロセスカートリッジ交換検知手段が設けられているとよい。
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【作用】
プロセスカートリッジを新品に交換したときは、電子写真感光体の角速度変動(速度ムラ)による色ずれを検出パターンの画像によって検出し、各電子写真感光体の回転速度と回転位相を制御することで、色ずれ防止を行なう。
【0022】
同じプロセスカートリッジを着脱した場合は、第1および第2係合部を有する装置本体の駆動力伝達部材と電子写真感光体の回転伝達手段によって、装置本体の駆動部と電子写真感光体の間に位相ずれのない高精度なカップリング性能が再現・維持されるため、駆動力伝達部材の位相ずれを軸位相検出手段によって検出して回転位相のみを制御する簡単な調整作業のみで、上記と同等の色ずれ防止を行なうことができる。
【0023】
同じプロセスカートリッジを着脱するときには、検出パターンの画像によって色ずれの検出を行なう複雑で時間のかかる調整を行なうことなく、上記の簡便な手法を代用することで、ユーザーの待ち時間を大幅に短縮し、使い勝手のよい高画質、高性能な画像形成装置を実現できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0025】
図1は第1の実施の形態による画像形成装置を示すもので、これは、カラー画像形成装置の一態様であるフルカラーレーザービームプリンタを示す縦断面図である。
【0026】
〔全体構成の説明〕
図1に示すカラー画像形成装置は、垂直方向に並設された4個の電子写真感光体である電子写真感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)を備えている。各電子写真感光体ドラム1は、後述する駆動機構によって、同図中、反時計回りに回転駆動される。各電子写真感光体ドラム1の周囲には、その回転方向に従って順に、電子写真感光体ドラム1の表面を均一に帯電する帯電装置2(2a、2b、2c、2d)、画像情報に基づいてレーザービームを照射し電子写真感光体ドラム1上に静電潜像を形成するスキャナユニット3(3a、3b、3c、3d)、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置4(4a、4b、4c、4d)、各電子写真感光体ドラム1上のトナー像を記録媒体である転写材Sに転写させる静電転写装置5、転写後の各電子写真感光体ドラム1表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置6(6a、6b、6c、6d)等が配設されている。
【0027】
ここで、電子写真感光体ドラム1、帯電装置2、現像装置4、クリーニング装置6等は一体的にカートリッジ化されプロセスカートリッジ7(7a、7b、7c、7d)を形成している。また、プロセスカートリッジ7は装置本体に設けられた装着手段(図不示)によって、装置本体に対して着脱可能である。
【0028】
各電子写真感光体ドラム1は、例えば直径30mmのアルミシリンダの外周面に有機光導伝体層(OPC感光体)を塗布して構成したものである。各電子写真感光体ドラム1は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されており、図2〜図4に示す駆動力伝達機構を介して、各電子写真感光体ドラム1の一方の軸端部に、カラー画像形成装置の装置本体側に配設された後述するモータ40による回転駆動力が伝達されることにより、反時計周りに回転駆動される。
【0029】
帯電装置2としては、接触帯電方式のものを使用することができる。帯電部材は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラを電子写真感光体ドラム1の表面に当接させるとともに、このローラに帯電バイアス電圧を印加することにより、各電子写真感光体ドラム1の表面を一様に帯電させるものである。
【0030】
各スキャナユニット3は、各電子写真感光体ドラム1の略水平方向に配置され、レーザーダイオード(不図示)によって画像信号に対応する画像光が、スキャナモーター(不図示)によって高速回転されるポリゴンミラー8(8a、8b、8c、8d)に照射される。各ポリゴンミラー8によって反射された画像光は、結像レンズ9(9a、9b、9c、9d)を介して帯電済みの各電子写真感光体ドラム1の表面を選択的に露光して静電潜像を形成するように構成されている。
【0031】
各現像装置4はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを図示時計方向に回転する現像ローラ10(10a、10b、10c、10d)の外周に塗布し、かつトナーに電荷を付与する。
【0032】
そして潜像が形成された各電子写真感光体ドラム1と対向した現像ローラ10に現像バイアスを印加することにより、潜像に応じて各電子写真感光体ドラム1上にトナー現像を行なうものである。
【0033】
すべての電子写真感光体ドラム1a、1b、1c、1dに対向し、接するように循環移動する静電転写ベルト11が配設される。静電転写ベルト11は1011〜1014Ω・cmの体積固有抵抗を持たせた厚さ約150μmのフィルム状部材で構成される。この静電転写ベルト11は、垂直方向に4軸でローラに支持され、図中左側の外周面に転写材Sを静電吸着して各電子写真感光体ドラム1に転写材Sを接触させるべく循環移動する。これにより、転写材Sは静電転写ベルト11により転写位置まで搬送され、各電子写真感光体ドラム1上のトナー像を転写される。
【0034】
この静電転写ベルト11の内側に当接し、4個の電子写真感光体ドラム1a、1b、1c、1dに対向した位置に転写ローラ12(12a、12b、12c、12d)が並設される。各転写ローラ12から正極性の電荷が静電転写ベルト11を介して転写材Sに印加され、この電荷による電界により、電子写真感光体ドラム1に接触中の用紙に、電子写真感光体ドラム1上の負極性のトナー像が転写される。
【0035】
静電転写ベルト11は周長約700mm、厚み150μmのベルトであり、駆動ローラ13、従動ローラ14a、14b、テンションローラ15の4本のローラにより掛け渡され、図の矢印方向に回転する。これにより、上述した静電転写ベルト11が循環移動して転写材Sが従動ローラ14a側から駆動ローラ13側へ搬送される間にトナー像を転写される。
【0036】
給紙部16は、画像形成部に転写材Sを給紙搬送するものであり、複数枚の転写材Sが給紙カセット17に収納されている。画像形成時には給紙ローラ18(半月ローラ)、レジストローラ対19が画像形成動作に応じて駆動回転し、給紙カセット17内の転写材Sを1枚毎分離給送する。そして、転写材S先端はレジストローラ対19に突き当たり一旦停止し、ループを形成した後静電転写ベルト11の回転と画像書出し位置の同期をとって、レジストローラ対19によって静電転写ベルト11へと給紙されていく。
【0037】
定着部20は、転写材Sに転写された複数色のトナー画像を定着させるものであり、回転する加熱ローラ21aと、これに圧接して転写材Sに熱及び圧力を与える加圧ローラ21bとからなる。
【0038】
すなわち、各電子写真感光体ドラム1上のトナー像を転写した転写材Sは定着部20を通過する際に定着ローラ対21a、21bで搬送されるとともに、定着ローラ対21a、21bによって熱と圧力を与えられる。これによって複数色のトナー像が転写材S表面に定着される。
【0039】
画像形成の動作としては、プロセスカートリッジ7a、7b、7c、7dが、印字タイミングに合わせて順次駆動され、その駆動に応じて電子写真感光体ドラム1a、1b、1c、1dが、反時計回り方向に回転駆動される。そして、各プロセスカートリッジ7に対応する各スキャナユニット3が順次駆動される。この駆動により、帯電装置2は電子写真感光体ドラム1の周面に一様な電荷を付与し、各スキャナユニット3は、各電子写真感光体ドラム1周面に画像信号に応じて露光を行なって各電子写真感光体ドラム1周面上に静電潜像を形成する。各現像装置4内の現像ローラ10は、静電潜像の低電位部にトナーを転移させて各電子写真感光体ドラム1周面上にトナー像を形成(現像)する。
【0040】
最上流の電子写真感光体ドラム1周面上に形成されたトナー像の先端が、静電転写ベルト11との対向点に回転搬送されてくるタイミングで、その対向点に転写材Sの印字開始位置が一致するように、レジストローラ対19が回転を開始して転写材Sを静電転写ベルト11へ給送する。
【0041】
転写材Sは静電吸着ローラ22と静電転写ベルト11とによって挟み込むようにして静電転写ベルト11の外周に圧接される。そして、静電転写ベルト11と静電吸着ローラ22との間に電圧を印加することにより、誘電体である転写材Sと静電転写ベルト11の誘電体層に電荷を誘起し、転写材Sを静電転写ベルト11の外周に静電吸着するように構成している。これにより、転写材Sは静電転写ベルト11に安定して吸着され、最下流の転写部まで搬送される。
【0042】
このように搬送されながら転写材Sは、各電子写真感光体ドラム1と転写ローラ12との間に形成される電界によって、各電子写真感光体ドラム1のトナー像を順次転写される。
【0043】
4色のトナー像を転写された転写材Sは、駆動ローラ13の曲率により静電転写ベルト11から曲率分離され、定着部20に搬入される。転写材Sは、定着部20で上記トナー像を熱定着された後、排紙ローラ対23によって、排紙部24から画像面を下にした状態で本体外に排出される。
【0044】
〔プロセスカートリッジ駆動機構の説明〕
図2〜図4に基づいて各プロセスカートリッジ7の電子写真感光体としての電子写真感光体ドラム1を回転駆動する駆動機構を説明する。
【0045】
各電子写真感光体ドラム1の駆動機構は、図2に示す駆動力伝達部材30を有し、これは、プロセスカートリッジ7に装置本体からの回転駆動力を伝達するための歯車31aと、歯車31aと一体である軸部31bと、軸部31bと一体となって回転しプロセスカートリッジ7に回転駆動力を伝達する駆動側のカップリング31cが一体で構成された一体構成部品であり、この一体構成部品は樹脂成形品とすることができる。
【0046】
図3に示すように、駆動力伝達部材30の軸部31bはカラー画像形成装置の装置本体に設置されたシリンダ32により回転直動自由に支持されており、駆動力伝達部材30は軸方向に移動可能で、板バネ33により電子写真感光体ドラム1の方向に押圧されている。
【0047】
各電子写真感光体ドラム1には、電子写真感光体ドラム1と一体で回転するドラム軸34が並行ピン35を用いて固定されており、ドラム軸34は軸受36を介してカラー画像形成装置の装置本体に正確に位置決めされている。ドラム軸34の軸端部には被駆動側である電子写真感光体ドラム1の回転伝達手段を構成するカップリング37が固定され、駆動側のカップリング31cと噛み合い、回転駆動力が伝達される。
【0048】
駆動側のカップリング31cと被駆動側のカップリング37には、それぞれ図4に示すような略三角柱のねじれた形状の螺旋形状穴31d(第1係合部)と、略三角柱のねじれた形状の螺旋形状部37a(第1係合部)が設けられている。そして、螺旋形状穴31dと螺旋形状部37aが嵌合し、所定の回転方向に回転駆動すると両者が必ず噛み合う構成となっている。この構成では、駆動側と被駆動側の相対的な位置は3点で定まり回転中にこの位置が動かないため、カップリング部において角速度変動が生じることがなく、電子写真感光体ドラム1は高精度に回転駆動される。
【0049】
さらに駆動側のカップリング31cの内部には突起31eを有するボス部31f(第2係合部)が設けられ、また、被駆動側のカップリング37には、凹所37bを有する中心穴37c(第2係合部)が形成されている。よって、駆動側のカップリング31cと被駆動側のカップリング37との結合は、突起31eと、凹所37bが一致する回転位相においてのみ、嵌合することができる。
【0050】
なお、第2係合部は、回転駆動力の伝達には関与することがないように、前述の三角螺旋状の第1係合部におけるハメアイより、突起31eと、凹所37bとの間には大きなガタを持たせて、回転中には接触しないようにしている。また、第1および第2係合部が同時に係合・離間する位置関係になっているため、カップリング部の係合・離間動作および駆動力伝達精度に悪影響を与えることはない。
【0051】
図5は、電子写真感光体ドラム1a、1b、1c、1d専用に設けた装置本体側のモータ40(40a、40b、40c、40d)により、駆動力伝達部材30(30a、30b、30c、30d)を経て電子写真感光体ドラム1a、1b、1c、1dをそれぞれ駆動するための制御部を示す。各駆動力伝達部材30には回転位相を検出するためのターゲット41(41a、41b、41c、41d)が設けてあり、軸位相検出手段である光学式あるいは磁気式の位相検出装置42(42a、42b、42c、42d)により1回転に1回の位相信号を検出することができる。また、静電転写ベルト11上に対向するようにパターン検出部43が設けてあり、静電転写ベルト11上の検出パターンの画像を光学的に検出することができる。
【0052】
本構成においては、角速度ムラ(角速度変動)の主成分はドラム1回転周期だけとなるため、各電子写真感光体ドラム1上に等時間間隔で作像した検出パターンを静電転写ベルト11に転写し、画像をパターン検出部43で読み込み、各色ごとにパターン間隔の累積の変動成分を求めると図6のような正弦波形が得られる。同図において、横軸は画像先端からの距離、縦軸が位置ずれ量となる。
【0053】
4色の位相関係を求めるには、制御回路44において、パターン検出部43の出力に基づいて角度変動検出手段である速度ムラ検出部45で各色の作像開始タイミングを管理しながら1色ずつ作像して検出し、演算部46で正弦波形を求め、前記開始タイミング間隔により補正して比較する等の処理をして回転制御手段であるモータ制御部47で各モータ40の制御を行なえばよい。
【0054】
例えば、図6においては、ブラックKを基準とした場合、イエローYを距離yだけ画像先端側にずらせばブラックKとの色ずれを減少させることができる。同様に、マゼンタMは距離m、シアンCは距離cずらせばよい。ただし、このパターン検知には所定の時間を必要とするため、頻繁に行なうとユーザー側の消費時間が増加してしまう。
【0055】
角速度ムラの発生レベルや位相は駆動側だけでは決まらず、電子写真感光体ドラムまで含めた全体で決まるため、電子写真感光体ドラムを含むプロセスカートリッジを新品に交換したときには上記のパターン検出部による画像検出を行なう必要がある。しかし、それ以外でカップリングが離間・係合したとき、例えば同じカートリッジを着脱しただけのときは、前述のように駆動側と電子写真感光体ドラムの位相が高精度で再現されればパターン検出部による画像検出作業を行なう必要はない。
【0056】
すなわち、電子写真感光体ドラム1a、1b、1c、1dを回転させる駆動力伝達部材30a、30b、30c、30dの回転位相を検出する位相検出装置42a、42b、42c、42dを利用し、通常はこの位相情報をもとに軸位相検出部48による回転位相の制御を行ない、プロセスカートリッジ7を交換したときだけ、前述の画像検出による速度ムラの調整を行なうようにする。
【0057】
なお、プロセスカートリッジを新品等に交換したことを検出するための図示しないプロセスカートリッジ交換検知手段が配設されていれば、これによって、プロセスカートリッジを交換したことを検知することができる。
【0058】
同じカートリッジを着脱するのみの場合は、図4に示す高精度なカップリング部により駆動側と電子写真感光体ドラム1の位相が再現されるため、時間のかかる画像検出を行なう替わりに、各位相検出装置42の出力に基づいて各プロセスカートリッジ7の駆動力伝達部材30の位相ずれを検出し、モータ側の軸位相を調整する位相調整作業を行なう。
【0059】
例えば、位相検出装置42a、42b、42c、42dの出力に基づいて軸位相検出部48において検出された位相波形が図7のようであるとき、図6における距離y相当の時間y1 だけ早く回すようにイエローの駆動力伝達部材30aの位相を制御すれば、ブラックとイエローの色ずれは減少する。同様に、マゼンタの駆動力伝達部材30bは距離m相当の時間m1 早く、シアンの駆動力伝達部材30cは距離c相当の時間c1 早く回すように位相制御すればよい。
【0060】
位相の制御は、制御回路44のモータ制御部47において、必要な時間だけモータ40a、40b、40c、40dの回転速度を調整することにより行なうことができる。
【0061】
このような位相制御を行なった後に、前述の位相関係を求めると図8のようになり、色ずれをおよそ1/2以下に低減することができる。
【0062】
また、各モータ40の可変速制御が可能な場合は、パターン検出部43の出力に基づいて速度ムラ検出部45で得られた図6に示すような位相と振幅の情報をもとに、各色の速度ムラを相殺するように、すなわち図6と逆位相となるような速度制御を行なう。これによって、図9に示すように、電子写真感光体ドラム1a、1b、1c、1dの速度ムラを大幅に改善して、色ずれのないフルカラー画像形成装置を実現できる。
【0063】
図10は第2の実施の形態によるカラー画像形成装置を示すもので、水平方向に並設された複数の電子写真感光体としての電子写真感光体ドラム101(101a、101b、101c、101d)に対向して各電子写真感光体ドラム101の表面に形成されたトナー画像を転写材に転写する搬送ベルト111が張架されている。
【0064】
一方、給送カセット117からピックアップローラ118により繰り出された転写材は図示しない分離手段により1枚ずつ分離給送された後、搬送ローラ対119aによりレジストローラ対119bに送られ、該レジストローラ対119bにより所定のタイミングで搬送ベルト111に搬送され、各電子写真感光体ドラム101からトナー画像が転写される。
【0065】
トナー画像が転写された転写材は定着手段120によりトナー画像が定着された後、排出ローラ対123により搬送されて装置本体の上部に設けられた排出トレイ124上に排出される。
【0066】
各電子写真感光体ドラム101の駆動部は機械左側手前に位置し、略水平方向に並んだ4色のプロセスカートリッジの電子写真感光体ドラム101a、101b、101c、101dに回転駆動力を与える。各プロセスカートリッジには、電子写真感光体ドラム101、現像装置、クリーニング手段等が含まれ、これら全ての駆動力を供給することになる。
【0067】
各プロセスカートリッジは各色独立で脱着可能であり、駆動力伝達部も各色独立で略水平方向に並んだ構成となっており、各電子写真感光体ドラム101の回転伝達手段にカラー画像形成装置の装置本体の駆動力伝達部材から回転駆動力を伝達するカップリング部については、図2ないし図4に示すものと同様であり、また、図5に示す制御部と同様の制御部を有する。
【0068】
このように4個の電子写真感光体ドラムを水平に配置した構成のカラー画像形成装置においても、前述の第1および第2係合部を有するカップリングによって装置本体側と各電子写真感光体ドラムの位相を再現することで、第1の実施の形態と同様に、プロセスカートリッジ着脱時のユーザーの待ち時間を短縮し、使い勝手に優れたカラー画像形成装置を実現できる。
【0069】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【0070】
画像形成装置の装置本体側の駆動部とプロセスカートリッジの電子写真感光体の間に、極めて高精度な位相ずれのないカップリングを設けることで、プロセスカートリッジの着脱に伴う色ずれの調整作業を簡略化し、ユーザーの待ち時間を大幅に短縮できる。
【0071】
これによって、色ずれがなく、しかもユーザー側の使い勝手のよい高画質、高性能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施の形態によるカラー画像形成装置を示す模式断面図である。
【図2】 図1の電子写真感光体ドラムの駆動部を示す斜視図である。
【図3】 図1の電子写真感光体ドラムの軸端部と図2の駆動部の関係を示す模式断面図である。
【図4】 駆動部と電子写真感光体ドラムのカップリング部を示す斜視図である。
【図5】 電子写真感光体ドラムの制御部の構成を示す図である。
【図6】 調整前の各色の色ずれを示すグラフである。
【図7】 駆動力伝達部材の回転位相を位相検出装置によって検出した信号を示すグラフである。
【図8】 軸位相調整後の各色の色ずれを示すグラフである。
【図9】 モータ速度制御後の各色の色ずれを示すグラフである。
【図10】 第2の実施の形態によるカラー画像形成装置を示す図である。
【符号の説明】
1(1a、1b、1c、1d)、101(101a、101b、101c、101d) 電子写真感光体ドラム
2(2a、2b、2c、2d) 帯電装置
3(3a、3b、3c、3d) スキャナユニット
4(4a、4b、4c、4d) 現像装置
5 静電転写装置
6(6a、6b、6c、6d) クリーニング装置
7(7a、7b、7c、7d) プロセスカートリッジ
8(8a、8b、8c、8d) ポリゴンミラー
9(9a、9b、9c、9d) 結像レンズ
10(10a、10b、10c、10d) 現像ローラ
11 静電転写ベルト
12(12a、12b、12c、12d) 転写ローラ
16 給紙部
20 定着部
24 排紙部
30(30a、30b、30c、30d) 駆動力伝達部材
31a 歯車
31b 軸部
31c 駆動側のカップリング
31d 螺旋形状穴
31e 突起
31f ボス部
32 シリンダ
33 板バネ
34 ドラム軸
35 並行ピン
36 軸受
37 被駆動側のカップリング
37a 螺旋形状部
37b 凹所
37c 中心穴
40(40a、40b、40c、40d) モータ
41(41a、41b、41c、41d) ターゲット
42(42a、42b、42c、42d) 位相検出装置
43 パターン検出部
44 制御回路
45 速度ムラ検出部
46 演算部
47 モータ制御部
48 軸位相検出部
111 搬送ベルト
117 給送カセット
120 定着手段
124 排紙トレイ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus for forming an image by an electrophotographic image forming system. Place It is about.
[0002]
Examples of the electrophotographic image forming apparatus include an electrophotographic copying machine, an electrophotographic printer (for example, an LED printer, a laser beam printer, etc.), an electrophotographic facsimile apparatus, and an electrophotographic word processor.
[0003]
Further, as the process cartridge, a charging unit, a developing unit or a cleaning unit and an electrophotographic photosensitive member are integrally formed into a cartridge, and the cartridge can be attached to and detached from the image forming apparatus main body. In addition, at least one of the charging unit, the developing unit, and the cleaning unit and the electrophotographic photosensitive member are integrally formed into a cartridge that can be attached to and detached from the image forming apparatus main body. Further, it means that at least the developing means and the electrophotographic photosensitive member are integrated into a cartridge so that it can be attached to and detached from the apparatus main body.
[0004]
[Prior art]
Conventionally, a color image forming apparatus called a so-called in-line system in which a plurality of image carriers (electrophotographic photosensitive drums) are arranged in a line is known. This is because the transfer material, which is a sheet-like recording medium such as recording paper, is carried and conveyed by an electrostatic transfer belt stretched by a plurality of rollers, and is arranged along the transfer material conveyance path. A toner image composed of yellow, magenta, cyan, and black is sequentially transferred onto a sheet by a photosensitive drum, and a color image is formed by superimposing each color.
[0005]
This configuration has attracted attention in recent years because it can print at high speed. However, since each color is formed by four photosensitive drums, a color image is formed in a configuration in which colors are superimposed on each photosensitive drum via four conveyance paths for each color (four-pass method). Compared to the apparatus, a higher accuracy is required for rotational driving of the photosensitive drum.
[0006]
Generally, a gear train is used to drive the electrophotographic photosensitive drum, and rotation unevenness due to gear accuracy always occurs. However, in the case of the 4-pass system, the reduction ratio of the drive gear train is an integer combination. Accordingly, it is possible to avoid the influence of low-frequency rotation unevenness such as one rotation component of the gear and to match the image forming positions of the respective colors.
[0007]
In contrast, in the case of the in-line method in which a plurality of electrophotographic photosensitive drums are arranged, the driving gear train is also independent because the plurality of electrophotographic photosensitive drums are independent, and a workaround such as the above-described four-pass method. Therefore, color misregistration is likely to occur due to misalignment of image forming positions of the respective colors.
[0008]
As a countermeasure against such color misregistration, conventionally, in a configuration in which driving is driven from one motor to drive a plurality of electrophotographic photosensitive drums, it is assumed that the electrophotographic photosensitive drum is almost a perfect circle. In addition, there is a method (see Japanese Patent Laid-Open No. 11-258966) in which the phases of the gears are assembled and assembled so that only the relative phases of the gears are not shifted. Also, by detecting the angular velocity of the electrophotographic photosensitive drum, etc., the rotation of the motor is controlled so as to cancel out the uneven speed of each electrophotographic photosensitive drum, and the relative rotational phase of the electrophotographic photosensitive drum is adjusted. Measures to reduce color misregistration by adjusting to a desired state (see Japanese Patent Laid-Open No. 09-146329) have been taken. Excellent accuracy.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above conventional technique, in the method of adjusting the rotational phase of the electrophotographic photosensitive drum by the control means, when the process cartridge including the electrophotographic photosensitive drum is attached or detached, the phase of the driving side and the electrophotographic photosensitive drum is adjusted. Therefore, it is necessary to detect the speed irregularity of the electrophotographic photosensitive drum by obtaining an image signal of the detection pattern by a CCD or the like every time the process cartridge is attached / detached. It will end up.
[0010]
For an apparatus that does not have a means for detecting the phase and controlling the drive, a method has been proposed to prevent the drive side and the electrophotographic photosensitive drum from being out of phase (Japanese Patent Laid-Open No. 07-199732). (Refer to the above), the effect of reproducing the phase cannot be obtained unless the drive unit is specially devised. In addition, since the drive is transmitted by a key provided separately from the drive-side or driven-side component, there is a risk of fluctuations in angular velocity due to looseness with the keyway.
[0011]
Also, in the case of an apparatus that controls the driving by detecting the speed of the electrophotographic photosensitive drum as described above, it is required that the rotational accuracy of the electrophotographic photosensitive drum of each color be high, so that the higher accuracy. An engagement means (coupling) that satisfies the above is required.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art, shortens the waiting time for adjusting the phase after attaching / detaching the process cartridge, reduces the occurrence of angular velocity fluctuations, and is convenient for the user. Image forming device with excellent color misalignment Place Is intended to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus for forming an image on a recording medium, (A) a motor, (b) an electrophotographic photosensitive member, and a driven side coupling provided at an end of the electrophotographic photosensitive member for transmitting a rotational driving force from the motor to the electrophotographic photosensitive member. A driven side coupling having a helical shape portion of a substantially triangular prism twisted shape and a center hole having a recess; A plurality of process cartridges with (C) plural Above Process cartridge Have Each said The electrophotographic photosensitive member Transmit rotational drive force , Coupled with the driven side coupling Multiple drive A side coupling that engages with the spiral shaped portion; The rotational driving force is Electrophotographic photosensitive The twisted shape of a roughly triangular prism for transmission to the body A driving-side coupling having a helical hole; and (d) a boss that engages with the central hole disposed in the helical hole, wherein the driving-side coupling and the driven-side coupling are coupled to each other. When the driven side coupling and the driven side coupling are At a given rotational phase Combined For A boss having a protrusion that engages with the recess; (e) an axial phase detection means that directly detects the rotational phase of each drive side coupling; and (f) a detection transferred by each electrophotographic photosensitive member. Angular velocity fluctuation detecting means for detecting periodic speed unevenness of the electrophotographic photosensitive member by reading a pattern image; and (g) individually determining at least one of the rotational speed and rotational phase of the plurality of drive side couplings. Rotation control means for controlling It is characterized by that.
[0014]
[0015]
Above The rotation control means Above When the process cartridge is replaced Above Based on the output of the angular velocity fluctuation detection means The electrophotographic photosensitive It is good to control the rotation speed and rotation phase of the body.
[0016]
Above Same rotation control means Above When a process cartridge is installed or removed Above Based on the output of the axis phase detection means The electrophotographic photosensitive It is good to control the rotational phase of the body.
[0017]
Above Process cartridge replacement detection means for detecting that the process cartridge has been replaced may be provided.
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
[Action]
When you replace a process cartridge with a new one, Electrophotographic photosensitive Color shifts due to fluctuations in the body's angular velocity (velocity unevenness) are detected from the detection pattern image. Electrophotographic photosensitive Color misregistration is prevented by controlling the rotational speed and rotational phase of the body.
[0022]
When the same process cartridge is attached and detached, the driving force transmitting member of the apparatus main body having the first and second engaging portions Electrophotographic photosensitive By means of body rotation transmission means, Electrophotographic photosensitive Highly accurate coupling performance without phase shift between the bodies is reproduced and maintained, so only a simple adjustment operation that controls only the rotational phase by detecting the phase shift of the driving force transmission member with the axial phase detection means Thus, it is possible to prevent color misregistration equivalent to the above.
[0023]
When attaching and detaching the same process cartridge, the waiting time of the user is greatly reduced by substituting the above simple method without performing complicated and time-consuming adjustment for detecting color misregistration based on the detection pattern image. An easy-to-use high-quality and high-performance image forming apparatus can be realized.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 shows an image forming apparatus according to a first embodiment, which is a longitudinal sectional view showing a full-color laser beam printer which is an embodiment of a color image forming apparatus.
[0026]
[Description of overall configuration]
The color image forming apparatus shown in FIG. 1 has four pieces arranged in a vertical direction. Electrophotographic photosensitive The electrophotographic photosensitive drum 1 (1a, 1b, 1c, 1d) is provided. Each electrophotographic
[0027]
Here, the electrophotographic
[0028]
Each electrophotographic
[0029]
As the
[0030]
Each
[0031]
Each developing
[0032]
Then, by applying a developing bias to the developing
[0033]
An
[0034]
The transfer roller 12 (12a, 12b, 12c, 12d) is arranged in parallel at a position in contact with the inside of the
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
The fixing unit 20 fixes a plurality of color toner images transferred to the transfer material S, and includes a
[0038]
That is, the transfer material S to which the toner image on each electrophotographic
[0039]
As an image forming operation, the
[0040]
At the timing when the leading edge of the toner image formed on the peripheral surface of the most upstream electrophotographic
[0041]
The transfer material S is pressed against the outer periphery of the
[0042]
While being conveyed in this manner, the toner image on each electrophotographic
[0043]
The transfer material S onto which the four color toner images have been transferred is separated from the
[0044]
[Description of process cartridge drive mechanism]
Each
[0045]
The driving mechanism of each electrophotographic
[0046]
As shown in FIG. 3, the
[0047]
A drum shaft 34 that rotates integrally with the electrophotographic
[0048]
The driving-
[0049]
Further, a
[0050]
Note that the second engagement portion is between the protrusion 31e and the
[0051]
FIG. 5 shows a driving force transmission member 30 (30a, 30b, 30c, 30d) by means of a motor 40 (40a, 40b, 40c, 40d) on the apparatus main body provided exclusively for the electrophotographic
[0052]
In this configuration, the main component of the angular velocity unevenness (angular velocity fluctuation) is only one drum rotation cycle, so that the detection pattern formed on each electrophotographic
[0053]
In order to obtain the phase relationship of the four colors, the control circuit 44 creates one color at a time while managing the image formation start timing of each color by the speed
[0054]
For example, in FIG. 6, when black K is used as a reference, color misregistration with black K can be reduced by shifting yellow Y to the image leading end side by a distance y. Similarly, magenta M may be shifted by distance m, and cyan C may be shifted by distance c. However, since this pattern detection requires a predetermined time, if it is frequently performed, the consumption time on the user side increases.
[0055]
The generation level and phase of the angular velocity unevenness are not determined only on the driving side, but are determined by the whole including the electrophotographic photosensitive drum. Therefore, when the process cartridge including the electrophotographic photosensitive drum is replaced with a new one, the image by the pattern detection unit described above is used. It is necessary to perform detection. However, when the coupling is separated / engaged in other cases, for example, only when the same cartridge is detached, the pattern detection is possible if the phase of the driving side and the electrophotographic photosensitive drum is reproduced with high accuracy as described above. It is not necessary to perform image detection work by the unit.
[0056]
That is, the
[0057]
If a process cartridge replacement detection means (not shown) for detecting that a process cartridge has been replaced with a new one is provided, it is possible to detect that the process cartridge has been replaced.
[0058]
When only the same cartridge is attached and detached, the phases of the driving side and the electrophotographic
[0059]
For example, when the phase waveform detected by the
[0060]
The phase can be controlled by adjusting the rotational speeds of the
[0061]
After performing such phase control, the above-described phase relationship is obtained as shown in FIG. 8, and the color misregistration can be reduced to about ½ or less.
[0062]
Further, when variable speed control of each
[0063]
FIG. 10 shows a color image forming apparatus according to the second embodiment. As an electrophotographic photoreceptor
[0064]
On the other hand, the transfer material fed from the feeding
[0065]
The transfer material onto which the toner image has been transferred is fixed by the fixing means 120 and then conveyed by the
[0066]
The drive unit of each electrophotographic photosensitive drum 101 is positioned on the left side of the machine and applies a rotational driving force to the electrophotographic
[0067]
Each process cartridge is detachable for each color independently, and the driving force transmission unit is also arranged for each color independently in a substantially horizontal direction. The rotation transmission means of each electrophotographic photosensitive drum 101 is connected to the device of the color image forming apparatus. The coupling unit that transmits the rotational driving force from the driving force transmitting member of the main body is the same as that shown in FIGS. 2 to 4 and has a control unit similar to the control unit shown in FIG.
[0068]
In the color image forming apparatus having the structure in which the four electrophotographic photosensitive drums are horizontally arranged in this way, the apparatus main body side and each electrophotographic photosensitive drum are coupled by the coupling having the first and second engaging portions. By reproducing this phase, as in the first embodiment, it is possible to reduce the waiting time of the user when attaching or detaching the process cartridge, and to realize a color image forming apparatus excellent in usability.
[0069]
【The invention's effect】
Since this invention is comprised as mentioned above, there exists an effect as described below.
[0070]
Electrophotographic photosensitive member drive unit and process cartridge of image forming apparatus body By providing a coupling with extremely high accuracy and no phase shift between them, it is possible to simplify the color misalignment adjustment work associated with the attachment and detachment of the process cartridge, and to greatly reduce the waiting time of the user.
[0071]
As a result, there is no color misregistration and user-friendly high-quality, high-performance image forming equipment. Place Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a color image forming apparatus according to a first embodiment.
2 is a perspective view showing a drive unit of the electrophotographic photosensitive drum of FIG. 1. FIG.
3 is a schematic cross-sectional view showing a relationship between a shaft end portion of the electrophotographic photosensitive drum of FIG. 1 and a driving unit of FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a driving portion and a coupling portion of an electrophotographic photosensitive drum.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a control unit of an electrophotographic photosensitive drum.
FIG. 6 is a graph showing a color shift of each color before adjustment.
FIG. 7 is a graph showing a signal obtained by detecting a rotational phase of a driving force transmission member by a phase detection device.
FIG. 8 is a graph showing the color shift of each color after adjusting the axial phase.
FIG. 9 is a graph showing color misregistration of each color after motor speed control.
FIG. 10 illustrates a color image forming apparatus according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 (1a, 1b, 1c, 1d), 101 (101a, 101b, 101c, 101d) electrophotographic photosensitive drum
2 (2a, 2b, 2c, 2d) Charging device
3 (3a, 3b, 3c, 3d) Scanner unit
4 (4a, 4b, 4c, 4d) Development device
5 Electrostatic transfer device
6 (6a, 6b, 6c, 6d) Cleaning device
7 (7a, 7b, 7c, 7d) Process cartridge
8 (8a, 8b, 8c, 8d) Polygon mirror
9 (9a, 9b, 9c, 9d) Imaging lens
10 (10a, 10b, 10c, 10d) Developing roller
11 Electrostatic transfer belt
12 (12a, 12b, 12c, 12d) Transfer roller
16 Paper feeder
20 Fixing part
24 Paper output unit
30 (30a, 30b, 30c, 30d) Driving force transmission member
31a gear
31b Shaft
31c Driving side coupling
31d spiral hole
31e protrusion
31f Boss
32 cylinders
33 leaf spring
34 Drum shaft
35 parallel pins
36 Bearing
37 Driven side coupling
37a Spiral shape part
37b recess
37c Center hole
40 (40a, 40b, 40c, 40d) Motor
41 (41a, 41b, 41c, 41d) target
42 (42a, 42b, 42c, 42d) Phase detector
43 Pattern detector
44 Control circuit
45 Speed unevenness detector
46 Calculation unit
47 Motor controller
48 axis phase detector
111 Conveyor belt
117 Feed cassette
120 Fixing means
124 Output tray
Claims (4)
(a)モータと、
(b)電子写真感光体と、前記電子写真感光体の端部に設けられた、前記モータからの回転駆動力を前記電子写真感光体に伝達する被駆動側カップリングであって、略三角柱のねじれた形状の螺旋形状部と、凹所を有する中心穴と、を有する被駆動側カップリングと、を備えた複数のプロセスカートリッジと、
(c)複数の前記プロセスカートリッジが有するそれぞれの前記電子写真感光体に前記回転駆動力を伝達する、前記被駆動側カップリングと結合する複数の駆動側カップリングであって、前記螺旋形状部と嵌合する、前記回転駆動力を前記電子写真感光体に伝達するための略三角柱のねじれた形状の螺旋形状穴を有する駆動側カップリングと、
(d)前記螺旋形状穴に配設された前記中心穴と係合するボスであって、前記駆動側カップリングと前記被駆動側カップリングとが結合する際に、前記被駆動側カップリングと前記駆動側カップリングを所定の回転位相で結合させるための、前記凹所と係合する突起を有するボスと、
(e)各前記駆動側カップリングの回転位相を直接検出する軸位相検出手段と、
(f)各前記電子写真感光体によって転写された検出パターンの画像を読み取ることによって前記電子写真感光体の周期的な速度ムラを検出する角速度変動検出手段と、
(g)前記複数の駆動側カップリングのそれぞれの回転速度および回転位相の少なくとも一方を個別に制御する回転制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus for forming an image on a recording medium,
(A) a motor;
(B) an electrophotographic photosensitive member and a driven-side coupling provided at an end of the electrophotographic photosensitive member for transmitting a rotational driving force from the motor to the electrophotographic photosensitive member, A plurality of process cartridges having a spiral-shaped portion having a twisted shape and a driven side coupling having a central hole having a recess ;
Transmitting the rotational driving force to each of the electrophotographic photosensitive member (c) a plurality of said process cartridge has said a plurality of drive-side coupling for coupling the driven side coupling, and the spiral-shaped portion A drive-side coupling having a helically shaped hole having a substantially triangular prism twist shape for transmitting the rotational driving force to the electrophotographic photosensitive member to be fitted ;
(D) a boss that engages with the center hole disposed in the spiral hole, and the driven side coupling and the driven side coupling are coupled when the driven side coupling and the driven side coupling are coupled to each other; a boss having the order, a projection for engaging with said recess to couple said drive side coupling at a predetermined rotational phase,
(E) axial phase detection means for directly detecting the rotational phase of each of the drive side couplings;
(F) angular velocity fluctuation detecting means for detecting periodic velocity unevenness of the electrophotographic photosensitive member by reading an image of a detection pattern transferred by each of the electrophotographic photosensitive members;
(G) rotation control means for individually controlling at least one of the rotation speed and rotation phase of each of the plurality of drive side couplings;
An image forming apparatus comprising Rukoto to have a.
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