JP4641401B2 - 像担持体速度変動位相差の検出方法及び該方法を用いる画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の像担持体上に形成したトナー像を転写部材に重ね転写する装置における像担持体速度変動位相差の検出方法及び該方法を用いる、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはその少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置に関するものである。

複数の像担持体を備え、これらの像担持体に形成したトナー像を転写部材もしくは転写材に重ね転写する画像形成装置においては、像担持体の速度変動位相差によって転写されたトナー像にズレを生じてしまうことは一般に知られている。

そこで、転写部材上に形成されたパターンから、像担持体の速度変動の位相差を算出して、その位相を合わせるよう制御する装置が提案さているが、この方法はパターンを形成する際に、転写部材の厚みの偏差に影響されパターン位置が変化してしまい、位相合わせ精度が低下してしまうという不具合があった。

また、転写部材上にマーキングを施し、マーク検知センサにてその位置を検出する方法が提案されているが、マーキング及びマーク検知センサは非画像形成部に別に設けなくてはならず、その分高価になってしまっていた。

特開２０００−２８４５６１号公報 特開２００２−２０７３３８号公報 特開２００２−２４４３９５号公報

特許文献１には、各色のレジストパターンの組を、その形成範囲が転写ベルト１周分になるように繰り返し形成し、これらのレジストパターンを検出して、ブラックに対するシアン、マゼンタ、イエローの色ずれ量のデータをベルト１周分得、この色ずれ量のデータから感光体ドラムの回転むらに起因する成分と転写ベルトの走行むらに起因する成分を抽出して保存し、そして画像形成時において、感光体ドラムと転写ベルトの位相を検出し、その位相に合わせて上記それぞれの成分の色ずれデータを合成し、その合成された色ずれを解消するように、各色の感光体ドラムへの走査ラインごとの書き込みタイミングを補正した補正パルスを生成し、その補正パルスに従って各ＬＥＤアレイを駆動することが開示されている。また、特許文献２には、感光体に各色カラー顕像を形成し転写紙上に重ね転写するカラー画像形成装置の、転写ベルト上に、そのフィード方向に並んだ各色のマークの配列でなるマークセットの複数を形成し、各マークセットの各マークをセンサで検出して、異なるマークセット上の同色マークの基準位置に対するずれ量の平均値を算出するカラー画像形成の色ずれ検出であって、転写ベルトの一周範囲内にマークセットの複数を形成し、異なるマークセット上の同色マークを感光体の３／４周ピッチで形成し、形成するセット数は８又は４とし、メモリに２−３Ｖ範囲内のＡ／Ｄ変換データのみを、走査位置宛て格納し、マーク中心点を算出することが開示されている。さらに、特許文献３には４連タンデム式のフルカラー複写機において、記録媒体に記録された各色別に均一濃度のハーフトーン帯に基づいて判断される上記感光体ドラムの１回転における速度変化の位相差に基づく補正値を設定し、この補正値に基づいて、上記感光体ドラムの回転速度を加速あるいは減速することにより、各感光体ドラムの１回転ごとの速度変化の位相を合わせることが開示されている。

しかし、これらの方法はその制御が複雑なだけでなく、転写部材の厚みの偏差による位相合わせ精度の低下防止に対しても十分ではなかった。

本発明は、上記した従来の不具合を解消し、トナー像にて基準マークを作成し、転写部材上の基準マークを検知して、転写部材上のフィード方向に同一となる位置にパターンを作成することにより、部品を追加することなく、転写部材の厚み偏差による影響で生じる検出誤差を軽減できる像担持体速度変動位相差の検出方法及び該方法を用いる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、複数の像担持体を備え、前記複数の像担持体上にトナー像を形成して、それらトナー像を転写部材に重ね転写することにより画像を形成する画像形成装置における像担持体の速度変動位相差を検出する像担持体速度変動位相差の検出方法において、前記転写部材のフィード方向に対して垂直方向に基準となる像担持体の基準画像パターンを、転写部材のフィード方向における像担持体一周期以上の長さに形成する第１の工程と、この基準画像パターンと転写部材のフィード方向における同一となる位置に他の像担持体の画像パターンをその転写部材のフィード方向における像担持体一周期以上の長さに形成する第２の工程と、すべての画像パターンを検出手段にて検知して、基準画像パターンに対する他の画像パターンの通過時間差の和を算出する第３の工程と、基準となる像担持体に対して他の像担持体の位相位置を変化させる第４の工程と、前記第１から第４の工程を複数回繰り返し、基準画像パターンに対する他の画像パターンの通過時間差の和が最小となる各像担持体の位相関係を記憶する第５の工程と、からなることを特徴としている。

また、上記目的を達成するため、本発明は、複数の像担持体を備え、前記複数の像担持体上にトナー像を形成して、それらトナー像を転写部材に重ね転写することにより画像を形成する画像形成装置における像担持体の速度変動位相差を検出する像担持体速度変動位相差の検出方法において、基準とする像担持体の位置検出後に、該像担持体上に基準マークを形成して前記転写部材上に転写する第1の工程と、前記転写部材のフィード方向に対して垂直方向に基準となる像担持体の基準画像パターンを、転写部材のフィード方向における像担持体一周期以上の長さに形成する第２の工程と、この基準画像パターンと転写部材のフィード方向における同一となる位置に他の像担持体の画像パターンをその転写部材のフィード方向における像担持体一周期以上の長さに形成する第３の工程と、すべての画像パターンを検出手段にて検知して、基準画像パターンに対する他の画像パターンの通過時間差の和を算出する第４の工程と、基準となる像担持体に対して他の像担持体の位相位置を変化させる第５の工程と、前記第１から第５の工程を複数回繰り返し、基準画像パターンに対する他の画像パターンの通過時間差の和が最小となる各像担持体の位相関係を記憶する第６の工程と、からなることを特徴としている。

なお、本発明は、前記基準マークは、当該基準マークを検出する検出手段から、前記転写部材のフィード方向上流に向かって最も近い像担持体で形成されると、効果的である。

また、上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、請求項１ないし３の何れかに記載の像担持体速度変動位相差の検出方法を用い、その検出結果から各像担持体の位相位置を調整することを特徴としている。

なお、本発明は、前記複数の像担持体に、像担持体自体もしくは、像担持体を駆動する駆動部材にマーキングまたは突起などの形状を施し、それらマーキングまたは突起部の位置を検出する手段を有し、基準画像パターンに対する他の画像パターンの通過時間差の和が最小となる各像担持体の位相関係のときの前記基準となる像担持体と他の像担持体の位相を調整する制御手段を有すると、効果的である。

請求項１及び２の構成によれば、転写部材上に基準となる像担持体の基準パターンを形成し、その基準パターンと転写部材のフィード方向に同一となる位置に他の像担持体の画像パターンを作成しているので、転写部材の厚み偏差による影響で生じる検知誤差を少なくすることができるので、像担持体の速度変動位相差によるトナー像ズレを低減することができる。

請求項３の構成によれば、検出手段に最も近い像担持体にて基準マークを形成するので、検出に要する時間を短くすることができる。

請求項４、５の構成によれば、上記効果が得られる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図１は、カラー画像形成装置の一例を示す概略図である。ここに示した画像形成装置は、転写部材としての中間転写ベルト１が配置され、中間転写ベルト１はローラ２，３，４，５に巻き掛けられている。ローラ２が駆動ローラとして時計方向に回転駆動することにより矢印Ａ方向に走行駆動される。また、画像形成部は中間転写ベルト１の上部走行辺に対向して第１ないし第４の作像ユニット６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが設けられている。第１ないし第４の作像ユニット６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、像担持体としてドラム状の感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを有し、その各感光体上にマゼンタトナー像、シアントナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。

第１ないし第４の作像ユニット６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、その感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの周りに図示していない帯電装置、現像装置、クリーニング装置などが設けられている。また、感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの下方にはレーザ光を出射する書き込みユニット８を備えている。さらにまた、中間転写ベルト１内には各感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと対向してバイアスローラ９が設けられ、バイアスローラ９は中間転写ベルト１を介して感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと当接している。

符号１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは各感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの駆動ギヤであり、駆動ギヤ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ上にはマーキング１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが設けられていて、ポジションセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄによって各感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの回転方向の位置を検出することができる。符号１３は、中間転写ベルト１上に形成する基準トナーマーク及びトナーパターンを検出するセンサであり、中間転写ベルト１のフィード方向に対して垂直方向に（図中奥行き方向）複数個設けられている。また、符号１４は中間転写ベルト１上に形成されたトナー像を転写材に転写するための転写ローラであり、駆動ローラ２と転写ローラ１４とのニップ間に転写材が下方から挿入され、トナー像が転写材に転写される構成となっている。なお、上記マーキング１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの代わりに突起でもよく、このとき、ポジションセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは突起を検出できるものを用いる。

図２は、感光体７の速度変動差を検出するパターン図で、図中、符号２０はブラック感光体７ａによって中間転写ベルト１上に形成した基準トナーマークである。この基準マーク２０からブラック感光体７ａの基準画像パターン２１をフィード方向Ａに対して垂直方向に像担持体一周分以上形成する。この基準画像パターン２１とフィード方向が同一となる位置にシアン、マゼンタ、イエローのそれぞれフィード方向Ａに対して垂直方向に像担持体一周分以上の画像パターン２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙを形成し、これらすべての画像パターンはセンサ１３にて検知することができる構成となっている。ここでは基準となる感光体をブラック感光体７ａとしているが、他の色の感光体が基準となっても差し支えない。しかし、ブラック感光体７ａを基準にすれば、これで形成したマークは他の感光体で形成した場合より検出時間を短縮することができる。

次に、図３を用いて中間転写ベルト１の厚み偏差によって、トナー像の位置がズレる現象について説明する。中間転写ベルト１が駆動ローラ２に図示するように巻き付いているとき、巻き付く角度などによるが、中間転写ベルト１の速度は駆動ローラ２の半径をｒ、中間転写ベルト１の厚みをｘとすると、ｒ＋ｘ／２の位置の速度と等しいと一般的に考えられている。

ここで駆動ローラ２の角速度をω１とすると転写ベルトの速度ｖは数１で表すことができる。

中間転写ベルト１にベルト一回転の周期で振幅Δｘの厚み偏差が生じるとして、転写ベルトの角速度をω２、θを初期位相とすると、数１より、厚み偏差のある転写ベルトの速度ｖは数２で表すことができる。

速度偏差Δｖは数２より数３で得られる。

ここで、図４に示す通り、各感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ間の中間転写ベルト１の移動時間をＴとすると、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック4つの像担持体が設けてある場合、イエロー、ブラック間でもっともズレが生じそのズレ量Δｙは、数４で表される。

図５は、位相差を求めるための説明図である。基準となるパターン内のラインとそれに対応するラインの通過時間差を算出し、数５によって時間差の絶対値のトータル時間を求める。

ここで、フィード方向（副走査方向）の色ズレは、下記要因を含んでいる。
Δｔｄｒ：感光体の速度変動ズレ
Δｔｂｌｔ：中間転写ベルト厚み偏差ズレ
Δｔｒｅｇ：シフトズレ
Δｔｓｑ：スキューズレ
駆動ローラ２の偏心によるズレも要因として挙げることができるが、この場合駆動ローラ２の外周長と像担持体の配置してある距離を同一にすることで防ぐことができる。つまり、ΔＴＣ−Ｋは上記時間の和であるので、数６によって表すことができる。

数５，６より、数７が得られ、

数７において、ここでΔｔｒｅｇ、Δｔｓｑは、書込み装置内の光学素子の温度上昇が原因で変化する場合が多い。
そこで、パターン形成するために、画像形成装置が長時間稼動するわけではなく、さほど温度が上昇しないことから、ほぼ一定であると考えられる。
また、Δｔｂｌｔについても、中間転写ベルト上のフィード方向において同一となる位置にパターンを常に形成することにより、一定に保つことができる。
そこで、Δｔｂｌｔ+Δｔｒｅｇ+Δｔｓｑは一定と考えられるので、数７は数８で表すことができる。

数８から、通過時間差の和が最小となる感光体駆動ギヤの位置関係を求めれば、感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの速度変動位相差が最小となる位置関係を検出することができる。この位置関係を図示していないメモリに記憶し、さらに上記動作を基準の感光体に対して他の感光体の位相をずらして複数回繰り返し、その中で最もパターンの通過時間差の和が最小となる感光体の位置を記憶し、その結果から各感光体の位相位置を調整することができる。この調整は、マーキング１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄをポジションセンサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄによって最もパターンの通過時間差の和が最小となる各感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの回転方向の位置を検出することにより行うことができる。

なお、中間転写ベルト１上のフィード方向に同一となる位置にパターンを形成する方法は、基準となる感光体でトナー像からなる基準マーク２０を作成し、中間転写ベルト１上の基準マーク２０を検知して基準画像パターン２１を形成し、基準画像パターン２１とそのフィード方向における同一となる位置に他の感光体による画像パターン２２を形成すればよい。

このように中間転写ベルト１上のフィード方向の同一となる位置に基準画像パターン２１と画像パターン２２を形成すれば、位相位置の調整が容易に行い得るが、図６では、中間転写ベルト１上の異なる位置にこれら画像パターンを形成すると、Δｘが変化してしまう例を示している。

図７は、プロセスカートリッジの概要図である。上記作像ユニットをプロセスカートリッジに構成した場合の概要図である。
カートリッジには、感光体７の表面を帯電する帯電ローラ１５が設けてある。軸受け部材１６はプロセスカートリッジの筐体３８によって保持されている。またモータ３０の回転力は、モータギヤ３１、像担持体ギヤ３２、駆動軸３３、駆動ジョイント３４、像担持体ジョイント３５、像担持体軸３６、像担持体フランジ３７、像担持体７へと伝わる。

このように、作像ユニット６がプロセスカートリッジとして構成されている場合であっても上記感光体の速度変動位相差にトナー像のズレを低減することができる。

本発明の一実施形態を示す画像形成装置の主要部の概略説明図である。 転写部材上に形成される基準マークと画像パターンの関係を示す図である。 転写部材の駆動ローラ巻き掛け部を示す拡大説明線図である。 基準感光体と他の感光体の移動時間差を図である。 本発明に係る位相差を求めるための説明図である。 転写部材上の異なる位置にパターンを形成した場合の位相差を求めるための説明図である。 本発明が適用されるプロセスカートリッジの駆動部を示す概略説明図である。

符号の説明

１ 中間転写ベルト（転写部材）
７ 感光体（像担持体）
１３ センサ
２０ 基準マーク
２１ 基準画像パターン
２２ 画像パターン

Claims (5)

1. 複数の像担持体を備え、前記複数の像担持体上にトナー像を形成して、それらトナー像を転写部材に重ね転写することにより画像を形成する画像形成装置における像担持体の速度変動位相差を検出する像担持体速度変動位相差の検出方法において、
   前記転写部材のフィード方向に対して垂直方向に基準となる像担持体の基準画像パターンを、転写部材のフィード方向における像担持体一周期以上の長さに形成する第１の工程と、
   この基準画像パターンと転写部材のフィード方向における同一となる位置に他の像担持体の画像パターンをその転写部材のフィード方向における像担持体一周期以上の長さに形成する第２の工程と、
   すべての画像パターンを検出手段にて検知して、基準画像パターンに対する他の画像パターンの通過時間差の和を算出する第３の工程と、
   基準となる像担持体に対して他の像担持体の位相位置を変化させる第４の工程と、
   前記第１から第４の工程を複数回繰り返し、基準画像パターンに対する他の画像パターンの通過時間差の和が最小となる各像担持体の位相関係を記憶する第５の工程と、
   からなることを特徴とする像担持体速度変動位相差の検出方法。
2. 複数の像担持体を備え、前記複数の像担持体上にトナー像を形成して、それらトナー像を転写部材に重ね転写することにより画像を形成する画像形成装置における像担持体の速度変動位相差を検出する像担持体速度変動位相差の検出方法において、
   基準とする像担持体の位置検出後に、該像担持体上に基準マークを形成して前記転写部材上に転写する第1の工程と、
   前記転写部材のフィード方向に対して垂直方向に基準となる像担持体の基準画像パターンを、転写部材のフィード方向における像担持体一周期以上の長さに形成する第２の工程と、
   この基準画像パターンと転写部材のフィード方向における同一となる位置に他の像担持体の画像パターンをその転写部材のフィード方向における像担持体一周期以上の長さに形成する第３の工程と、
   すべての画像パターンを検出手段にて検知して、基準画像パターンに対する他の画像パターンの通過時間差の和を算出する第４の工程と、
   基準となる像担持体に対して他の像担持体の位相位置を変化させる第５の工程と、
   前記第１から第５の工程を複数回繰り返し、基準画像パターンに対する他の画像パターンの通過時間差の和が最小となる各像担持体の位相関係を記憶する第６の工程と、
   からなることを特徴とする像担持体速度変動位相差の検出方法。
3. 前記基準マークは、当該基準マークを検出する検出手段から、前記転写部材のフィード方向上流に向かって最も近い像担持体で形成されることを特徴とする請求項２に記載の像担持体速度変動位相差の検出方法。
4. 請求項１ないし３の何れかに記載の像担持体速度変動位相差の検出方法を用い、その検出結果から各像担持体の位相位置を調整することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記複数の像担持体に、像担持体自体もしくは、像担持体を駆動する駆動部材にマーキングまたは突起などの形状を施し、それらマーキングまたは突起部の位置を検出する手段を有し、基準画像パターンに対する他の画像パターンの通過時間差の和が最小となる各像担持体の位相関係のときの前記基準となる像担持体と他の像担持体の位相を調整する制御手段を有することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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