JP4580790B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラー複写機やプリンタなど、複数の感光体を使用する画像形成装置あるいはＯＡ機器における色ずれ補正に関するものである。

特開平９−１４６３２９号公報 特開２００１−３０５８２０号公報 特開２００３−２３３２３５号公報 特開２００５−１７７６８号公報

複数の感光体を有する画像形成装置では、駆動部材である感光体駆動ギアの歯形精度誤差や取り付け偏心などにより起こる各色感光体の速度変動の偏差が各色の色ずれとなって形成画像（絵）に現れるという問題がある。そこで、各色感光体の速度変動周期を一致させることで、色ずれ量を最小限に抑え、高画質な絵を提供する技術が考えられてきた。例えばこの速度変動周期の一致には、像担持体上に描いた色ずれ補正パターンをパターン検出装置で読み取り、各色感光体の速度変動周期及び周期ずれ量を割り出すことで、色ずれ量が最小となるような各色感光体間の位相差を求め、この情報をプロファイルとして揮発性メモリなどに記憶させ、画像形成前に各感光体の位相関係をプロファイルに倣わせる方法が知られている（特許文献１、特許文献２）。

しかしこの場合、感光体駆動ギアが有する速度変動と感光体が有する速度変動を足し合わせた速度変動周期をもとに周期ずれ量を割り出すため、同周期となる感光体駆動ギアと感光体の係合状態によっては各色感光体の速度変動の形状が異なってくる。特に感光体は消耗品であり定期的な交換が必要となるため、ユーザなどによる感光体のメンテナンスや交換時に感光体駆動ギアと感光体がどのような状態で係合されるか予測できない。

色ずれ補正に関する提案としてはまた、特許文献３や特許文献４のようなものがある。特許文献３は、搬送手段上に位置ずれ検出用のパターン形成手段と、搬送手段上に基準色と検出色を同時に検出可能に形成された位置ずれ検出用のパターンを、基準色に対して検出色の回転位相を所定の角度ごとに調整し、基準色に対する検出色の位置ずれ量と、位置ずれが最小となる最適な像担持体の角速度ムラの回転位相を算出する回転位相検知手段と、回転位相を調整する位相調整手段と、回転位相検知手段により決定された回転位相情報を格納する位相情報格納手段を備え、工場出荷前の製造段階に、回転位相検知手段を位置ずれ量が最小となる回転位相に調整し、決定された回転位相情報を格納することを提案する。特許文献４は、像担持体と、記録媒体への画像形成時に像担持体に当接する複数の感光体ドラムと、感光体ドラムに形成された潜像をトナー画像として顕画化するトナー現像器とを有する複数の画像ステーションと、感光体ドラムの各々に光を照射し、潜像を形成する複数の露光器とを備えた多色画像形成装置において、各感光体ドラム間の位相差を調整する制御を行う制御手段が各感光体ドラム上に形成された潜像を測定する静電潜像測定手段と、静電潜像測定手段によって検出された検出結果に基づいて各感光体ドラムの回転変動を測定する回転変動測定手段と、回転変動測定手段によって測定された測定結果に基づいて各感光体ドラムの位相差を測定する位相差測定手段とを含み、位相差測定手段によって検出された検出結果に基づいて感光体ドラムの回転速度を変更することを提案する。

本発明は、駆動部材が有する速度変動と像担持体が有する速度変動との関係を明白にし、各像担持体の位相合わせによる色ずれ低減を向上し、高品質の印刷画像を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明によれば、複数の像担持体と、像担持体を回転駆動させる駆動手段とを有し、前記駆動手段に付設した駆動部材に配された位置検出手段によって検出された位置検出結果に基づいて前記複数の像担持体の位相差を調整するよう回転制御されるように構成された多色画像形成装置において、像担持体を交換する場合に駆動部材の位相差を画像形成時と異なる位相差とする。

像担持体の交換時に、機械本体に設けられた駆動部材の速度変動が最大若しくは最小となる位置にマーキングがしてあれば、好適である。また像担持体の交換時に、全ての駆動部材の速度変動が同位相となるのも好ましい。像担持体の交換時に、駆動部材の止まる位置を選択できれば、なおよい。

機械本体側が有する像担持体駆動部材の速度変動との位相関係を、像担持体位相合わせによる色ずれ低減に最適なものにするためには、使用する像担持体が有する速度変動を、予め行程治具などで測定してあるのが好適である。また、最適な位相関係を視覚的にとらえられるようにするため、使用する像担持体が有する速度変動が最大若しくは最小となる位置にマーキングしておくことで、言い換えれば、像担持体の速度変動の様子をマーキングしておくことで、高品質の印刷画像を提供し得る象担持体の交換が簡単にでき、好ましい。

像担持体に直接触れることなく画像形成装置に装着させ、装着時における位相のバラツキを減らすためには、像担持体がプロセスカートリッジに組み込まれているのが好都合である。

また位相差を像担持体交換時だけの特有なものとし、通常印刷時のモータ立ち上がり時間を損わないようにするために、像担持体の交換時に、画像形成装置に備わる操作パネル上のボタン操作により駆動部材の位相差を画像形成時と異なるものとしたり、前カバー内に配置されたボタン操作により駆動部材の位相差を画像形成時と異なるものとしたり、あるいは前カバーの動きに連動して駆動部材の位相差を画像形成時と異なるものとするのがよい。

本発明によれば、像担持体を交換する場合に駆動部材の位相差を画像形成時と異なる位相差とすることによって、像担時体の着脱による色ずれの増大を抑え、高品質の印刷画像を提供することができる。使用する像担持体が有する速度変動が最大若しくは最小となる位置にマーキングがしてあることで、像担持体交換による色ずれの増大を抑えることができる。像担持体の交換時に、画像形成装置に備わる操作パネル上のボタン操作、前カバー内に配置されたボタン操作、あるいは前カバーの動きと連動することで、駆動部材の位相差を画像形成時と異なるものとすることで、ファーストプリント性能を落とすことなく、像担時体の着脱による色ずれの増大を抑えることができる。

以下に本発明を、図面に概略的に示した実施例に基づいて詳細に説明する。なお、発明の容易な理解のために、先ず従来の内容を説明した後、本発明の構成について言及する。
図１に、本発明にも適用される多色画像形成装置の概略を示し、図２にその画像形成主要部の詳細を示す。この多色画像形成装置は、像担持体である複数の感光体ドラム１と、当該感光体ドラム１に当接する中間転写ベルト３と、それぞれの感光体ドラム１に駆動部材を介して係合した感光体ドラム駆動ギア２を回転駆動するための複数の駆動モータ６と、前記感光体ドラム駆動ギア２の位相差を検出する位相差検出手段５と、当該位相差検出手段５によって検出された検出結果に基づいてそれぞれの駆動モータ６の回転速度を変更すること、または回転開始時間や回転停止時間をそれぞれの駆動モータ６ごとに変更することにより、複数の感光体ドラム駆動ギア２の位相を調整する制御を行う制御手段を有している。もちろん、一次転写ローラ４、二次転写ローラ９、光ビームを出射する光書き込み装置１０、記録媒体Ｐを収納する給紙カセット１１、トナー画像が転写された記録媒体Ｐを定着処理する定着装置１２も、従来知られたように、備えられている。

各感光体ドラム１を有するそれぞれの画像形成ユニットは扱うトナーの色が異なっており、図面ではそれぞれにＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋを付せられており、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックを意味する。画像形成ユニット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）の構成はそれぞれ同じであるので、以降でもＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの付加符号を省略して示す。なお、画像形成ユニットの一部は、本多色画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジとして構成されている。当該プロセスカートリッジは、例えば感光体ドラム１と帯電装置と現像装置を備えて構成され、一体的に画像形成装置に着脱される。但し、さらに必要に応じて適宜選択される用紙搬送装置、除電装置、クリーニング装置などを備えて構成することも可能であり、様々なバリエーションが存在し得る。感光体ドラムをプロセスカートリッジ化することで、ユーザは感光体ドラムに直接触れることなく感光体ドラムの交換操作を行うことができ、感光体ドラムの位置を不要に変化させてしまうおそれがなくなる。これにより感光体ドラムの出荷時に予め本体機械側の速度変動のピークとなる位置に合わせて位相を調整しておけば、ユーザは意識して位相を調整しながら感光体ドラムを着脱する必要が無くなり、簡単に感光体ドラムの交換を行うことができる。

図３に示すように、感光体ドラム１の位相を検出するために、感光体ドラム同軸上に係合された駆動部材たる感光体ドラム駆動ギア２の一部を位置検出のためのマーキング１４とする。駆動ギアの位置を機械本体が把握する（センサによる制御）。複数の感光体ドラム１を有する図１に示した多色画像形成装置では、図４に示すように、感光体ドラム間の速度変動の偏差が色ずれとなって現れる。特に駆動モータが一定で回転しているにもかかわらず発生し得る、感光体ドラム駆動ギア２の歯形精度や取り付け偏心などに起因する感光体ドラム１回転の速度変動は、色ずれへの影響が大きく、最も問題となる。

そこで従来は、中間転写ベルト上若しくは記録媒体上にトナーで色ずれ補正用パターンを描き、そのパターンをセンサで読み取り、現状状態から各色感光体ドラムの速度変動の偏差が最も少なくなる図５に示す位相関係となるよう、感光体ドラムの動きを駆動モータ制御により調整することで、色ずれが少ない高品位の画像を提供しようとしてきた。この各感光体ドラムの位相差検出から位相差制御までのプロセスは公知であるので、詳細な説明は省略する。しかし、このようなやり方で測定される感光体ドラム１回転の速度変動には、感光体ドラム駆動ギアによるものだけでなく、消耗品ゆえに着脱可能に構成された感光体ドラムが有する速度変動、つまり感光体駆動ギアとの係合部材の偏心などで生じる速度変動も含まれている。これら２つの要因からなる感光体ドラム１回転の速度変動は、図６と図７に示すように、感光体ドラムと感光体駆動ギアとの係合状態（位置関係）によって合成される速度変動の波形が異なってくることから、メンテナンスや消耗のために感光体ドラムを着脱した際に、着脱前の速度変動と同じにならない、つまり各色感光体ドラムの速度変動の偏差が最も少なくなるような位相関係ではなくなってしまう可能性がある。なお、感光体ドラムと駆動ギアがそれぞれ速度変動を有する場合、ユーザ交換できるドラムは駆動ギアに対して常に同じ場所で係合するとは限らない。つまり、ドラムと駆動ギアの位相が異なっているので、二者の合成波も係合状態によって位相及びずれ量が異なって、図６のような関係になることも、図７のような関係になることもある。

そこで感光体ドラムを着脱した場合には、再度位相合わせ調整を行わないと色ずれの少ない画像を得ることができない。しかし、この位相合わせ調整には時間がかかるので、感光体ドラム着脱後、印刷を再開するまで長時間ユーザを待たせてしまうこととなる。例えば図８に示す構成の場合、転写ベルト３上または記録媒体上に転写されるトナー像が色ずれを起こさないよう、各色感光体ドラム１の速度変動を一致させるためには、感光体ドラム１の半径をｒ［mm］、ステーション間距離をＬ［mm］とすると、基準色となる感光体ドラムに対し１ステーション分につきθ［rad］＝Ｌ／ｒだけ速度変動のピーク位置（位相）に差をつける必要がある。ここで、色ずれ低減のための位相合わせ調整によるドラム駆動モータの回転駆動制御で全ての感光体の位相差が最適となっているとき、感光体ドラム１を着脱する場合も、速度変動のピークとなる絶対位置が各色感光体ドラム１ごとに異なるので、感光体ドラム着脱時に、感光体ドラムの速度変動が着脱前と等しくなるように取り付けることは難しい。また、各色感光体ドラム１の位相調整による色ずれ低減を前提とするとき、図６のように、感光体ドラム１の着脱前後で速度変動の振幅差が大きく変化してしまうと、位相を調整したとしても色ずれを低減できなくなる場合もある。

そこで予め機械の組立て工程において、不図示の行程治具など（特性値を測定するための計測手段）により感光体ドラム駆動ギア２のみに起因して生じる速度変動を測定しておき、感光体ドラム１の着脱時には、速度変動のピークとなる位置が感光体ドラム交換用に定められた所定の位置に止まるよう、駆動モータを回転、停止させることで、感光体ドラム１の着脱による速度変動の変化を予測し、制御できるようにする。

さらにこの感光体ドラム交換用に定められた速度変動の最大若しくは最小のピークとなる所定の位置が分かるように、機械本体、即ち、本画像形成装置本体にマーキングがされている。例えば感光体ドラムを交換するために前カバーを開いたときに、感光体ドラムが装着される場所の周りの作業者が確認できる位置にマーキングを施す。これにより、容易に感光体ドラムの着脱による速度変動の変化を予測し、制御できる。また感光体ドラムの着脱時、図９のように全ての感光体ドラムの速度変動が絶対位置として等しくなるように止まるように構成されている。これにより、マーキングの位置も各ステーションにて一致し、感光体ドラムを着脱する際にユーザに分かりやすい機械となる。

なお前述した位相調整は、機械の組立て工程において行程治具などにより予め測定された速度変動の結果をもとに行われるため、駆動手段が機械本体に取り付けられた後に再度、駆動部材の速度変動を測定することは難しい。そこで駆動部材の止まる位置を前後数パターンの中から選択できるようにしておく。これにより駆動手段が機械に取り付けられた後にも、感光体ドラム着脱時の停止位置の微調整を行うことができる。

また、本画像形成装置で使用する感光体ドラムにて発生する速度変動を、感光体ドラムの組立て工程時に予め行程治具などで測定しておき、その速度変動情報を感光体ドラムに同梱するなどしておく。そうすることで、本体駆動ギアと感光体ドラムの係合状態を制御することが可能となる。これにより、感光体ドラムの交換前後での位相ずれを少なくでき、感光体上にパターンを描いて位相調整を行うことをしなくとも、色ずれの少ない高品位の画像を提供でき、ユーザの待機時間を短縮できる。

また、感光体ドラムの速度変動測定時、速度変動が最大若しくは最小となる位置、例えば図１０に示すように、感光体ドラム１のドラムフランジ１２にマーキング１４が施されている。これにより、ユーザが目で確認しながら確実に本体駆動ギアによる速度変動との位置関係を一定に保つことが可能である。特に機械本体側にて感光体ドラム駆動ギアの速度変動が最大若しくは最小となる位置にマーキングをしてあれば、ユーザがマーク同士を合わせるだけで簡単に本体駆動ギアによる速度変動との位置関係を一定に保つことが可能となり、感光体ドラムの交換前後での位相ずれを少なくでき、感光体上にパターンを描いて位相調整を行うことをしなくとも、色ずれの少ない高品位の画像を提供することができ、ユーザの待機時間を短縮できる。

ドラム交換用の位相調整であるが、プリント終了時に毎回ドラム交換用の位置でモータが止まるようにした場合、次のプリント開始前に感光体ドラムを印刷用の色ずれの少ない位相に再度調整しなければならなくなり、ファーストプリントタイムが遅くなってしまう問題がある。そこで、機械の操作パネル上の操作により、感光体ドラム交換時にユーザが適時操作を行うように構成しておくのがよい。これにより通常の印刷時には影響を与えないで済む。

またドラム交換時における操作ボタンを前カバー内に配置しておけば、ドラム交換時に必ずユーザの目につくこととなり、操作のし忘れによる色ずれの悪化を防ぐことができる。またボタン操作ではなく、ドラム交換時に必ず開く前カバーの動きに連動させれば、より確実なものとなる。

本発明に係る多色画像形成装置の概略図である。 図１の画像形成装置の主要部詳細図である。 駆動部材の一部を位置検出のためのマーキングとした例を説明する斜視図である。 像担持体間の速度変動の偏差が色ずれとなって現れることを説明するグラフである。 各像担持体の速度変動の偏差が最も少なくなるように駆動手段制御を調整する従来例を示すグラフである。 像担持体と駆動部材の係合状態で現れる位置ずれを示すグラフである。 図６とは別パターンの像担持体と駆動部材の係合状態で現れる位置ずれを示すグラフである。 各像担持体の速度変動を一体させるための本発明に係るやり方を説明するための図である。 全ての像担持体の速度変動が絶対位置として等しくなるよう止めることを説明するグラフである。 像担持体の速度変動測定時に、速度変動が最大若しくは最小となる位置にマーキングすることを示す斜視図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 感光体ドラム駆動ギア
３ 中間転写ベルト
５ 位相検出手段
６ 駆動モータ
１４ マーキング

Claims (10)

1. 複数の像担持体と、像担持体を回転駆動させる駆動手段とを有し、前記駆動手段に付設した駆動部材に配された位置検出手段によって検出された位置検出結果に基づいて前記複数の像担持体の位相差を調整するよう回転制御されるように構成された多色画像形成装置において、像担持体を交換する場合に駆動部材の位相差を画像形成時と異なる位相差とすることを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体の交換時に、機械本体に設けられた駆動部材の速度変動が最大若しくは最小となる位置にマーキングがしてあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 像担持体の交換時に、全ての駆動部材の速度変動が同位相となることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 像担持体の交換時に、駆動部材の止まる位置を選択できることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 使用する像担持体が有する速度変動を、予め行程治具などで測定していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 使用する像担持体が有する速度変動が最大若しくは最小となる位置にマーキングがしてあることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 像担持体がプロセスカートリッジに組み込まれていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 像担持体の交換時に、画像形成装置に備わる操作パネル上のボタン操作により駆動部材の位相差を画像形成時と異なるものとすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 像担持体の交換時に、前カバー内に配置されたボタン操作により駆動部材の位相差を画像形成時と異なるものとすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前カバーの動きに連動して駆動部材の位相差を画像形成時と異なるものとすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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