JP4729826B2

JP4729826B2 - 位相合わせ方法および画像形成装置

Info

Publication number: JP4729826B2
Application number: JP2001252324A
Authority: JP
Inventors: 宏楠田; 幸貴武藤; 知一真木; 淳也山内
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2021-08-23
Also published as: JP2003066676A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端の中間転写体を有する電子写真方式の画像形成装置に関し、特にカラー画像形成装置における色ずれの防止に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を採用した画像形成装置においては、像担持体である感光体を帯電器により帯電し、帯電された感光体に画像情報に応じた光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像器によって現像し、現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成することが行われている。
【０００３】
一方、画像のカラー化に伴って、上述の各画像形成プロセスが実行される画像形成ステーションを複数備え、シアン像、マゼンタ像、イエロー像、好ましくはブラック像の各色トナー像をそれぞれの感光体に形成し、各感光体の転写位置において無端状の中間転写体にこれらのトナー像を重ね合わせて転写することによりフルカラー画像を形成するタンデム方式のカラー画像形成装置も提案されている。
【０００４】
このようなタンデム方式のカラー画像形成装置は各色ごとにそれぞれの画像形成部を有するため、高速化に有利である。
【０００５】
図８は従来の画像形成装置における駆動ローラ、感光体および感光体ピッチの関係を示す説明図である。中間転写体を周回動させる駆動ローラは偏心しながら回転するので、必然的に中間転写体には速度むらが発生する。
【０００６】
そこで、図８において、駆動ローラの外径Ｄ₁と感光体のピッチＬとにＬ＝πＤ₁との関係を、感光体の外径Ｄ₂と感光体のピッチＬとにＬ＝πＤ₂との関係を持たせることにより、中間転写体の速度変動パターンにおける各色感光体から中間転写体へのトナー像の転写タイミングを一致させる位相合わせを行い、各色感光体から中間転写体に重ね転写される各色トナー像間の色ずれを最小限に抑制していた。
【０００７】
これによれば、装置の小型化を図るために感光体のピッチを狭くすると感光体の外径Ｄ₂も応じて小さくなるが、たいていはＬ＝πＤ₂の関係がこわれ、Ｌ＜πＤ₂となってしまう。すると、前述した各色感光体間の位相が合わなくなり、色ずれが発生することとなる。
【０００８】
そこで、感光体の狭ピッチ化を図りつつ位相を合わせて色ずれを防止するために、センサを用いて色ずれ量を測定し、各色感光体を回転駆動させる駆動モータを制御して個別に位相補正を行っていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような技術では位相合わせに時間がかかるため、印字開始までの待機時間が長くなり、快適な操作性が阻害される。
【００１０】
そこで、本発明は、２つの感光体の位相合わせを短時間で行うことのできる位相合わせ方法および画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の位相合わせ方法は、各色トナー像に対応した静電潜像がそれぞれ形成される複数の感光体相互間における位相合わせ方法であって、複数の感光体のうち２つの感光体の回転により得られたパルスの位相差を求め、位相差に基づいて、２つの感光体相互の位相が合うまで、位相の進んだ一方の感光体の回転速度を下降させるとともに位相の遅れた他方の感光体の回転速度を上昇させ、２つの感光体の位相合わせが終了した後に、これらの感光体を定速で回転させるものである。
【００１２】
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、回転中心軸が相互に平行になるように一列に配置されて周方向に回転し、各色トナー像に対応した静電潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と、感光体に当接可能に設けられるとともに複数のローラに調帯支持されて周回動し、感光体上に現像された各色トナー像が相互に重ね合わせ転写されてカラートナー像が形成される無端状の中間転写体と、感光体の回転軸上にそれぞれ取り付けられ、駆動モータの回転力が伝達されて感光体を回転させる感光体駆動ギアと、感光体の回転軸上にそれぞれ取り付けられ、感光体および感光体駆動ギアとともに回転するカムと、それぞれのカムに対応して設けられ、カムの回転により周期的に変位する従節部と、それぞれの従節部に対応して設けられ、従節部の変位位置を検出するセンサとを有し、位相合わせを行う複数の感光体に対応した従節部の変位を検出したセンサを介して生成された複数の感光体のうち２つの感光体の回転により得られたパルスの位相差から、位相の進んだ一方の感光体を駆動する駆動モータを減速させるとともに位相の遅れた他方の感光体を駆動する駆動モータを加速させて２つの感光体相互間の位相合わせを行うものである。
【００１３】
このように、位相の進んだ一方の感光体と位相の遅れた他方の感光体の２つの感光体の回転が位相の合う方向に加減速されるので、２つの感光体の位相合わせを短時間で行うことが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の方法は、各色トナー像に対応した静電潜像がそれぞれ形成される複数の感光体相互間における位相合わせ方法であって、複数の感光体のうち２つの感光体の回転により得られたパルスの位相差を求め、位相差に基づいて、２つの感光体相互の位相が合うまで、位相の進んだ一方の感光体の回転速度を下降させるとともに位相の遅れた他方の感光体の回転速度を上昇させ、２つの感光体の位相合わせが終了した後に、これらの感光体を定速で回転させる位相合わせ方法であり、位相の進んだ一方の感光体と位相の遅れた他方の感光体の２つの感光体の回転が位相の合う方向に加減速されるので、２つの感光体の位相合わせを短時間で行うことが可能になるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、回転中心軸が相互に平行になるように一列に配置されて周方向に回転し、各色トナー像に対応した静電潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と、感光体に当接可能に設けられるとともに複数のローラに調帯支持されて周回動し、感光体上に現像された各色トナー像が相互に重ね合わせ転写されてカラートナー像が形成される無端状の中間転写体と、感光体の回転軸上にそれぞれ取り付けられ、駆動モータの回転力が伝達されて感光体を回転させる感光体駆動ギアと、感光体の回転軸上にそれぞれ取り付けられ、感光体および感光体駆動ギアとともに回転するカムと、それぞれのカムに対応して設けられ、カムの回転により周期的に変位する従節部と、それぞれの従節部に対応して設けられ、従節部の変位位置を検出するセンサとを有し、位相合わせを行う複数の感光体に対応した従節部の変位を検出したセンサを介して生成された複数の感光体のうち２つの感光体の回転により得られたパルスの位相差から、位相の進んだ一方の感光体を駆動する駆動モータを減速させるとともに位相の遅れた他方の感光体を駆動する駆動モータを加速させて２つの感光体相互間の位相合わせを行う画像形成装置であり、位相の進んだ一方の感光体と位相の遅れた他方の感光体の２つの感光体の回転が位相の合う方向に加減速されるので、２つの感光体の位相合わせを短時間で行うことが可能になるという作用を有する。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態による画像形成装置の構成を示す説明図、図２は図１の画像形成装置における要部を示す説明図、図３は図１の画像形成装置による位相合わせのためのパルスの一例を示す波形図、図４は図３のパルスにおける位相合わせでの駆動モータの回転速度を示すグラフ、図５は図１の画像形成装置による位相合わせのためのパルスの他の一例を示す波形図、図６は比較例である画像形成装置による位相合わせのためのパルスの一例を示す波形図、図７は比較例である画像形成装置による位相合わせのためのパルスの他の一例を示す波形図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態の画像形成装置は、４つの画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが配置されており、各画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、周方向に回転する感光体ドラム（感光体）１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを像担持体として有している。この感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、その回転中心軸が相互に平行になるように一列に配置されている。
【００２１】
感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの周囲には、各感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの表面を一様に所定の電位に帯電させる帯電手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、帯電された感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に特定色の画像データに対応した露光光線４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙを照射して静電潜像を形成する露光手段４、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成された静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像手段５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、駆動ローラ９ａおよび従動ローラ９ｂに調帯支持されて感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に顕像化された各色トナー像が相互に重ね合わせ転写されてカラートナー像が形成される無端状の中間転写ベルト（中間転写体）８、この中間転写ベルト８にトナー像を転写する転写手段６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄから中間転写ベルト８にトナー像を転写した後に感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに残っている残留トナーを除去するクリーニング手段７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄがそれぞれ配置されている。
【００２２】
ここで、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに当接可能に設けられた中間転写ベルト８は、図示する場合においては、駆動ローラ９ａにより矢印Ａ方向へ回動する。なお、画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄでは、それぞれブラック画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成される。そして、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに形成された各色の単色画像が中間転写ベルト８上に順次重ね転写されてフルカラー画像が形成される。ここで、画像はイエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像、ブラック画像の順に形成され、したがって、中間転写ベルト８上には最初にイエロー画像が転写され、このイエロー画像に対してマゼンタ画像、シアン画像、ブラック画像が順次重ね転写される。
【００２３】
装置の下部には、印字用紙などのシート材１１が収納された給紙カセット１２が設けられている。そして、シート材１１は、給紙ローラ１０により給紙カセット１２から１枚ずつ用紙搬送路に送り出される。
【００２４】
用紙搬送路上には、中間転写ベルト８の外周面と所定量にわたって接触し、この中間転写ベルト８上に形成されたカラー画像をシート材１１に転写するシート材転写ローラ１３、シート材１１上に転写されたカラー画像をローラの狭持回転に伴う圧力と熱とによってシート材１１に定着する定着器１４が配置されている。
【００２５】
このような構成の画像形成装置において、先ず画像形成ステーションＰｄの帯電手段３ｄおよび露光手段４により感光体ドラム１ｄ上に画像情報のイエロー成分色の潜像が形成される。この潜像はイエロートナーを有する現像手段５ｄによりイエロートナー像として可視像化され、転写手段６ｄにより中間転写ベルト８上にイエロートナー像として転写される。
【００２６】
一方、イエロートナー像が中間転写ベルト８に転写されている間に、画像形成ステーションＰｃではマゼンタ成分色の潜像が形成され、続いて現像手段５ｃでマゼンタトナーによるマゼンタトナー像が顕像化される。そして、先の画像形成ステーションＰｄでイエロートナー像の転写が終了した中間転写ベルト８にマゼンタトナー像が画像形成ステーションＰｃの転写手段６ｃにて転写され、イエロートナー像と重ね合わされる。
【００２７】
以下、シアントナー像、ブラックトナー像についても同様にして画像形成が行われ、中間転写ベルト８に４色のトナー像の重ね合わせが終了すると、給紙ローラ１０により給紙カセット１２から給紙されたシート材１１上にシート材転写ローラ１３によって４色のトナー像が一括転写される。そして、転写されたトナー像は定着器１４でシート材１１に加熱定着され、このシート材１１上にフルカラー画像が形成される。
【００２８】
なお、転写が終了したそれぞれの感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄはクリーニング手段７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄで残留トナーが除去され、引き続き行われる次の像形成に備えられる。
【００２９】
このような画像形成装置において、イエロー、マゼンタおよびシアンのトナー像が形成される感光体ドラム１ｂ，１ｃ，１ｄは組立段階で既に位相合わせが行われた上で相互にギア結合されて共通の第１の駆動モータ（図示せず）で回転駆動されるようになっている。また、ブラックのトナー像が形成される感光体ドラム１ａは第２の駆動モータ（図示せず）で回転駆動されるようになっている。
【００３０】
なお、位相合わせは、色ずれを補正することによって、感光体ドラム１ｂ，１ｃ，１ｄの振れ成分の位相を合わせることによって、あるいは後述する感光体駆動ギアの振れ成分の位相を合わせることによって、行うことができる。但し、これらを適宜併用して行うこともでき、さらにこれら以外の方法によって行うこともできる。
【００３１】
そして、感光体ドラム１ｂ，１ｃ，１ｄには、第１の駆動モータの回転力が伝達されて感光体ドラム１ｂ，１ｃ，１ｄを回転させる感光体駆動ギアが感光体ドラム１ｂ，１ｃ，１ｄの回転軸上に取り付けられている。また、感光体ドラム１ａには、第２の駆動モータの回転力が伝達されて感光体ドラム１ａを回転させる感光体駆動ギアが感光体ドラム１ａの回転軸上に取り付けられている。
【００３２】
したがって、イエロー、マゼンタおよびシアンのトナー像が形成される感光体ドラム１ｂ，１ｃ，１ｄ相互間では位相ずれが生じることはないが、これらの感光体ドラム１ｂ，１ｃ，１ｄとブラックのトナー像が形成される感光体ドラム１ａとの間では、相互に別々の駆動モータで駆動されるために、あるはブラックだけの印字を行うために感光体ドラム１ａのみが回転駆動されるために、位相ずれが発生する。
【００３３】
ここで、図２に示すように、シアンおよびブラックのトナー像が形成される感光体ドラム１ａ，１ｂに取り付けられた感光体駆動ギア２ａ，２ｂには、感光体ドラム１ａ，１ｂおよび感光体駆動ギア２ａ，２ｂとともに回転するカム１５が感光体ドラム１ａ，１ｂの回転軸上にそれぞれ取り付けられている。
【００３４】
したがって、感光体ドラム１ｂ，１ｃ，１ｄと感光体ドラム１ａとの位相ずれは、感光体ドラム１ｂと感光体ドラム１ａとの位相を合わせることによって補正される。
【００３５】
なお、位相合わせは、イエローのトナー像が形成される感光体ドラム１ｄとブラックのトナー像が形成される感光体ドラム１ａとの位相を合わせることにより、またはマゼンタのトナー像が形成される感光体ドラム１ｃとブラックのトナー像が形成される感光体ドラム１ａとの位相を合わせることにより行ってもよい。
【００３６】
また、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が形成される感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが相互に異なる駆動モータで独立に回転駆動されるような画像形成装置とすることもできるが、この場合には、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が形成される感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ相互間の位相合わせを行うようにする。
【００３７】
さて、図２において、シアンおよびブラックのトナー像が形成される感光体ドラム１ａ，１ｂに取り付けられた感光体駆動ギア２ａ，２ｂには、感光体ドラム１ａ，１ｂおよび感光体駆動ギア２ａ，２ｂとともに回転するカム１５が感光体ドラム１ａ，１ｂの回転軸上にそれぞれ取り付けられている。なお、イエローおよびマゼンタのトナー像が形成される感光体ドラム１ｃ，１ｄも同様な構成になっているが、ここでの図示は省略されている。カム１５にはカム山１５ａが形成されている。
【００３８】
また、図示するように、カム１５の回転により周期的に変位する従節部１７と、この従節部１７の変位位置を検出するフォトセンサ（センサ）１８とが設けられている。なお、従節部１７の変位位置を検出できるならば、フォトセンサ以外のセンサを用いることができる。
【００３９】
このような構成において、本実施の形態では、従節部１７を介してフォトセンサ１８により検出されたカム１５でそれぞれ生成された相互に幅の異なるパルスを用いて位相合わせを行っている。
【００４０】
ここで、比較例としての位相合わせについて説明する。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、位相合わせを行う感光体ドラム相互間におけるパルスの時間差がなくなったときに位相が合うものとして説明しているが、立ち上がりが所定時間ずれたときに位相が合うようにしてもよい。
【００４２】
また、感光体ドラムＡおよび感光体ドラムＢにおける位相合わせを行うことから、これらが図１および図２における感光体ドラム１ａと感光体ドラム１ｂにそれぞれ対応している。但し、他の感光体ドラム相互間における位置合わせが行われるときには、それらが感光体ドラムＡおよび感光体ドラムＢに対応することから、感光体ドラムＡおよび感光体ドラムＢは図１および図２における特定の感光体ドラムに対応するものではない。
【００４３】
感光体ドラムＡと感光体ドラムＢが回転することによって生成されたパルスをそれぞれａ，ｂとすると、位相を合わせるには、図６に示すように、位相の進んだ感光体ドラムＡを減速させてパルスａをパルスｂに合わせるか、図７に示すように、位相の遅れた感光体ドラムＢを加速させてパルスｂをパルスａに合わせるかの方法がある。
【００４４】
この着想を基板として、本発明者はさらに効率的な位相合わせについて検討を重ね、次のような位相合わせの技術を得た。
【００４５】
ここで、感光体ドラムＡと感光体ドラムＢが回転することによって生成されたパルスａ，ｂが図３に示す状態にあり、感光体ドラムＢの位相の方が感光体ドラムＡの位相より遅れていた場合について説明する。
【００４６】
この場合には、感光体ドラムＡ，Ｂの回転により得られたパルスの位相差からに基づいて、図４に示すように、位相の進んでいる感光体ドラムＡを駆動する駆動モータを減速させて感光体ドラムＡの回転速度を下降させ、位相の遅れている感光体ドラムＢを駆動する駆動モータを加速させて感光体ドラムＢの回転速度を上昇させる。これを感光体ドラムＡ，Ｂ相互の位相が合うまでの時間にわたって行う。
【００４７】
そして、双方の感光体ドラムＡ，Ｂの位相合わせが終了したならば、これらの感光体ドラムＡ，Ｂを定速で回転させる。
【００４８】
次に、感光体ドラムＡと感光体ドラムＢが回転することによって生成されたパルスａ，ｂが図５に示す状態にあり、感光体ドラムＡの位相の方が感光体ドラムＢの位相より遅れていた場合について説明する。
【００４９】
この場合には、感光体ドラムＡ，Ｂの回転により得られたパルスの位相差からに基づいて、位相の遅れている感光体ドラムＡを駆動する駆動モータを加速させて感光体ドラムＡの回転速度を上昇させ、位相の進んでいる感光体ドラムＢを駆動する駆動モータを減速させて感光体ドラムＢの回転速度を下降させる。これを感光体ドラムＡ，Ｂ相互の位相が合うまでの時間にわたって行い、位相合わせが終了したならば定速で回転させる。
【００５０】
このように、本実施の形態によれば、位相の進んだ感光体ドラムと位相の遅れた感光体ドラムの双方の感光体ドラムの回転が位相の合う方向に加減速されるので、各色感光体ドラムの位相合わせを短時間で行うことが可能になる。
【００５１】
また、位相合わせによる感光体ドラムの回転量が最小になるので、消耗品である感光体ドラムの長寿命化を図ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、位相の進んだ感光体と位相の遅れた感光体の双方の感光体の回転が位相の合う方向に加減速されるので、各色感光体の位相合わせを短時間で行うことが可能になるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による画像形成装置の構成を示す説明図
【図２】図１の画像形成装置における要部を示す説明図
【図３】図１の画像形成装置による位相合わせのためのパルスの一例を示す波形図
【図４】図３のパルスにおける位相合わせでの駆動モータの回転速度を示すグラフ
【図５】図１の画像形成装置による位相合わせのためのパルスの他の一例を示す波形図
【図６】比較例である画像形成装置による位相合わせのためのパルスの一例を示す波形図
【図７】比較例である画像形成装置による位相合わせのためのパルスの他の一例を示す波形図
【図８】従来の画像形成装置における駆動ローラ、感光体および感光体ピッチの関係を示す説明図
【符号の説明】
１ｂ，１ｃ，１ｄ感光体ドラム（感光体）
２ｂ感光体駆動ギア
８中間転写ベルト（中間転写体）
１５カム
１７従節部
１８センサ
Ａ感光体ドラム
Ｂ感光体ドラム

Claims

各色トナー像に対応した静電潜像がそれぞれ形成される複数の感光体相互間における位相合わせ方法であって、
複数の感光体のうち２つの感光体の回転により得られたパルスの位相差を求め、
前記位相差に基づいて、前記２つの感光体相互の位相が合うまで、位相の進んだ一方の感光体の回転速度を下降させるとともに位相の遅れた他方の感光体の回転速度を上昇させ、
前記２つの感光体の位相合わせが終了した後に、これらの感光体を定速で回転させることを特徴とする位相合わせ方法。
回転中心軸が相互に平行になるように一列に配置されて周方向に回転し、各色トナー像に対応した静電潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と、
前記感光体に当接可能に設けられるとともに複数のローラに調帯支持されて周回動し、前記感光体上に現像された各色トナー像が相互に重ね合わせ転写されてカラートナー像が形成される無端状の中間転写体と、
前記感光体の回転軸上にそれぞれ取り付けられ、駆動モータの回転力が伝達されて前記感光体を回転させる感光体駆動ギアと、
前記感光体の回転軸上にそれぞれ取り付けられ、前記感光体および前記感光体駆動ギアとともに回転するカムと、
それぞれの前記カムに対応して設けられ、前記カムの回転により周期的に変位する従節部と、
それぞれの前記従節部に対応して設けられ、前記従節部の変位位置を検出するセンサとを有し、
位相合わせを行う複数の前記感光体に対応した前記従節部の変位を検出した前記センサを介して生成された複数の感光体のうち２つの感光体の回転により得られたパルスの位相差から、位相の進んだ一方の感光体を駆動する前記駆動モータを減速させるとともに位相の遅れた他方の感光体を駆動する前記駆動モータを加速させて前記２つの感光体相互間の位相合わせを行うことを特徴とする画像形成装置。