JP4798878B2 - 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、カラープリンタ、カラー複写機等の、特に複数の画像形成部を有する画像形成装置の駆動色ずれ制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式のカラー画像形成装置においては、高速化のために複数の画像形成部を有し、搬送ベルト上に保持された記録材上に順次異なる色(ブラックBk、シアンC、マゼンタM、イエローY)の像を転写する方式が各種提案されている。
【0003】
ところで、複数の画像形成部を有する装置の問題点としては、機械精度等の原因により、複数の感光体ドラムや搬送ベルトの移動ムラや、各画像形成部の転写位置での感光体ドラム外周面と搬送ベルトの移動量の関係等が各色毎にバラバラに発生し、画像を重ね合わせたときに一致せず、色ずれ(位置ずれ)を生じることが挙げられる。
【0004】
色ずれには、主走査方向とこれに直交する副走査(搬送)方向があり、又、用紙内でずれ量が一定の定常的な誤差と、ずれ量が周期的に変動する非定常誤差がる。
【0005】
主走査方向の色ずれとしては、左端書出し位置誤差、主走査幅誤差等がある。一方、副走査方向の色ずれとしては、先端書出し位置誤差等がある。副走査方向の非定常な色ずれとしては、搬送ムラに起因するもの等がある。
【0006】
また、定常的な色ずれに関しては、色ずれ検出手段によって検出する。すなわち、搬送ベルト上に、各色毎に色ずれ検出用のパターンを形成し、これを搬送ベルト回転方向下流部の両サイドに設けられた1対の光センサで検出する。そして、検出したずれ量に応じて、各種調整を実施しているものがある。
【0007】
非定常的な色ずれ、特に搬送ムラに起因するものに関しては、感光体ドラムや搬送ベルトの回転状態をモニターし、これが一定になる様に、モータ等の駆動源を制御するものがある。例えば、感光体ドラムの回転軸上にエンコーダを設け感光体ドラムの回転状態を検出し、誤差分を演算し、その誤差分をキャンセルする様に、回転位相制御手段によってモータの回転を制御する。
【0008】
図10は感光体ドラムの回転ムラに起因する、副走査方向の非定常的な色ずれの説明図である。ブラックBkとイエローYに色ずれが発生している場合を示す。全体の移動量はブラックBkとイエローYで同じだが、回転ムラの位相や振幅がブラックBkとイエローYで異なり、周期的に色ずれ(近づいたり離れたり)が発生している。
【0009】
図11は回転状態検出手段、駆動源、駆動伝達手段の説明図である。1色分を示し、同様のものが4色分存在する。同図において、1は感光体ドラム、13は感光体ドラム1と共に回転する回転軸、11はステッピングモータ、12はモータ11の回転を回転軸13に伝達する減速ギア、18は回転軸13と共に回転する、同心円上に等間隔にスリットを設けたコードホイール、19はコードホイール18のスリットの通過に応じてパルス信号を出力する、発光部と受光部からなるエンコーダ、21はエンコーダ19のパルス出力を演算処理し、モータ11の回転を制御する制御部である。回転軸13に取付けられたコードホイール18の回転に伴い、エンコーダ19からパルスが出力される。
【0010】
図12は駆動制御を行わない場合の感光体ドラムの回転ムラの説明図である。エンコーダ19のパルス出力周期の推移と、エンコーダ19の出力パルス周期を積分した位置誤差の推移を示す。モータ11の回転ムラや減速ギア12の寸法誤差(噛合い誤差)等により、感光体ドラム1の回転は一定せず、エンコーダ19の出力パルス周期は変動し、位置誤差が周期的に発生している状態が現れている。
【0011】
位置誤差の位相や振幅は各色により異なり、周期的な色ずれとなる。減速ギア12やモータ11の回転サイクルが感光体ドラム1の1回転の整数分の1に構成されているので、回転ムラは感光体ドラム1の回転周期で繰返す。
【0012】
図13は駆動制御部21の詳細説明図であり、図14は駆動制御後の感光体ドラムの回転ムラを示す説明図である。各々1色分を示し、同様のものが4色分存在する。コードホイール18は、例えば、1000のスリットを有し、感光体ドラム1の1回転で、エンコーダ19から1000個のパルスが出力される。検出部で、エンコーダ19のパルス周期をカウントし、エンコーダ基準値との誤差分を求めた後、一旦、エンコーダ誤差メモリ(FIFO)に保持する。エンコーダ誤差メモリに保持されたエンコーダ誤差データから、減速ギア12の歯ピッチ等に起因する周期性のない高周波分を、ローパスフィルタ(LPF)により除去する。このローパスフィルタは、例えば次数100の、対称型のFIR(Finite Impulse Response)フィルタで構成される。エンコーダ誤差メモリは、FIRフィルタの次数分エンコーダ誤差データを保持し、FIFO(First In First Out)動作をする。最新のエンコーダ誤差データを検出した時点で、1/2FIR次数分前のエンコーダ誤差データに対するローパスフィルタ処理が行われる。他に、単純平均やIIR(Infinite Impulse Response)フィルタ等で構成される場合もある。
【0013】
そして、ローパスフィルタ処理されたエンコーダ誤差データに積分定数Giを乗じた値を、ローパスフィルタ処理されたエンコーダ誤差データ検出時のモータ補正値(駆動値)に加算し、新たなモータ補正値とする。モータ補正値メモリは、感光体ドラム1の1周分、つまり1000個のモータ補正値を保持し、FIFO動作をする。モータ補正値メモリに保持された、感光体ドラム1の1周前の同一回転位置の、モータ補正値(駆動値)とエンコーダ誤差より算出された、新たなモータ補正値に、モータ基準値を加算し、最新のモータ周期とし、モータ11を駆動する。
【0014】
すなわち、感光体ドラム1の1周前の同一回転位置のエンコーダ誤差分をキャンセルする様にモータ11を駆動する。例えば、モータ11は1周200ステップのハイブリッド型2相ステッピングモータで、モータ基準値の駆動レートは2000ppsである。モータ基準値を中心に補正された可変ステップ周期で駆動され、感光体ドラム1の回転ムラ及び位置誤差が抑制され、色ずれが低減される。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、以下のような課題があった。
【0016】
感光体ドラムの寿命は装置本体の寿命より短く、装置本体から脱着可能で、交換可能に構成されている。そして、ユーザが容易に扱える様に、感光体ドラムは、帯電機構や現像機構等とともにカートリッジに一体構成とされている。この様な構成の画像形成装置においては、感光体ドラムとともに回転する本体の回転軸と、カートリッジ内の感光体ドラムの角速度が完全には一致しない。
【0017】
そのため、感光体ドラムとともに回転する本体の回転軸に取付けられたエンコーダの角速度誤差をキャンセルする様にモータを駆動制御しているにもかかわらず、感光体ドラムの駆動ムラに起因する色ずれが十分には低減出来なかった。
【0018】
図15は上記の様な課題に係る、駆動伝達手段の説明図である。前述した図11の説明と重複する部分は同一符号を付して説明は省略する。
【0019】
図15では感光体ドラム1は装置本体に対して脱着可能なカートリッジ(図示せず)内に保持されている。16は感光体ドラム1の一方のフランジ、15は感光体ドラム1に駆動伝達するカートリッジ側のカップリングを有するもう一方のフランジ、17は感光体ドラム1と共に回転するフランジ15及び16に圧入されたカートリッジ側の感光体ドラム回転軸、13はカートリッジ側の感光体ドラム回転軸17と同軸上に設けられた本体側の感光体ドラム回転軸、14は感光体ドラム1に駆動伝達する本体側のカップリングである。
【0020】
装置本体側の感光体ドラム回転軸13の駆動は、装置本体側のカップリング14からカートリッジ側のカップリング及びフランジ15を通して感光体ドラム1に伝達される。カートリッジ側の感光体ドラム回転軸17は、主に感光体ドラム1の位置を保持し、駆動はフランジ15及び16を通して伝達する。装置本体及びカートリッジの部品公差や変形等により、本体側の感光体ドラム回転軸13とカートリッジ側の感光体ドラム回転軸17は完全には同一線上には一致せず、本体側の感光体ドラム回転軸13の角速度と感光体ドラム1の角速度は完全には一致しない。
【0021】
図16及び図17は上記の様な課題に係る、感光体ドラムの駆動ムラに起因する色ずれの説明図である。図16はモータによる駆動制御をして感光体ドラムの回転ムラを抑制したときの状態を示している。
【0022】
図14で説明したように、感光体ドラムとともに回転する装置本体側の感光体ドラム回転軸に取付けられたエンコーダ19の角速度誤差をキャンセルする様にモータを駆動制御しているので、本体ドラム軸の位置誤差はほとんど発生しない。
【0023】
しかし、装置本体とカートリッジとをカップリングによって駆動連結した場合、前述した様に、本体側の感光体ドラム回転軸と感光体ドラムの角速度は完全に一致しないので、カートリッジドラム軸の位置誤差が発生する。
【0024】
図17では、ブラックBkにドラム位置誤差Δaが発生している場合を示す。図18は感光体ドラム1の露光と転写位置の関係を説明する図である。ドラム位置誤差は、感光体ドラム1の周面に形成された画像の位置誤差であり、用紙上に転写後の位置誤差は、露光位置と転写位置間の位置誤差の差となる。
【0025】
露光と転写間は、感光体ドラム1の回転方向で略180度であり、感光体ドラム周期で変動する位置誤差は、露光転写間で逆位相となり、転写後は振幅が2倍となる。そして、図17に示すように、ブラックBkの露光転写間位置誤差は2Δaとなる。同様にして、シアンCの露光転写間位置誤差2Δbが発生している。各色間の感光体ドラムの駆動ムラに起因する位置誤差の位相関係は任意であり、2色間の位置誤差のピークが逆位相になった場合、色ずれは最大となる。すなわち、ブラックBkとシアンC間の感光体ドラムの駆動ムラに起因する色ずれは2Δa+2Δbとなる。色ずれは、ドラム位置誤差量に対し、最大で4倍になる。
【0026】
本発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、その目的は、像担持体の駆動ムラに起因する色ずれを、高精度に低減することが可能な画像形成装置を提供するものである。
【0027】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、装置本体に装着可能な複数の像担持体を有し、前記複数の像担持体により形成した複数色の画像を重ねてカラー画像を形成する画像形成装置であって、基準色の像担持体の位相と前記基準色に対する検出色の像担持体の位相の差である第1の位相差をもった前記基準色の像担持体及び前記検出色の像担持体に色ずれ検出用の第1パターンを前記基準色の像担持体及び前記検出色の像担持体の副走査方向に像担持体の1周期以上にわたり、複数組形成させ、基準色の像担持体の位相と前記基準色に対する検出色の像担持体の位相の差を前記第1の位相差から第2の位相差とし前記基準色の像担持体及び前記検出色の像担持体に色ずれ検出用の第2パターンを前記基準色の像担持体及び前記検出色の像担持体の副走査方向に像担持体の1周期以上にわたり、複数組形成させ、第1パターンと第2パターンを転写ベルトに転写する制御手段と、転写ベルトに転写された前記第1の位相差に対応する複数組の前記第1パターンと前記第2の位相差に対応する複数組の前記第2パターンとを検出する色ずれ検出手段と、前記色ずれ検出手段によって検出された複数組の前記第1パターンの色ずれ検出結果と複数組の前記第2パターンの色ずれ検出結果とに基づき、前記第1の位相差と第2の位相差の内、前記基準色の露光転写間の像担持体位置誤差と前記検出色の露光転写間の像担持体位置誤差との差分が最小となる位相差を、画像形成時における基準色の像担持体の位相と前記基準色に対する検出色の像担持体の位相の差として設定する設定手段とを有することを特徴とする。
【0028】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
【0029】
〔第1実施形態〕
(装置の全体構成)
図1は本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体模式説明図である。本発明の実施形態は、4色すなわち、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックBkの画像形成手段を備えたカラー画像形成装置を示すもので、同図において、1は静電潜像を形成する像担持体としての感光体ドラム1a,1b,1c,1d(a、b、c、dは各々ブラックBk、シアンC、マゼンタM、イエローY用を示す)、2a,2b,2c,2dは画像信号に応じて露光を行い感光体ドラム1上に静電潜像を形成するレーザスキャナー、3は用紙を各色の画像形成部に順次搬送する、転写ベルトを兼ねた無端状の搬送ベルト、4は図示しない駆動源としてのモータとギア等でなる駆動手段と接続され、搬送ベルト3を駆動する駆動ローラ、5は搬送ベルト3の移動に従って回転し、かつ搬送ベルト3に一定の張力を付与する従動ローラ、6a,6bは搬送ベルト3上に形成された色ずれ検知用パターンを検出する、搬送ベルト3の両サイドに設けられた1対の色ずれ検出用センサであり、色ずれ検出手段を構成するものである。
【0030】
図示しないホストコンピュータからプリントすべきデータが画像形成装置に送られ、プリンタエンジンの方式に応じた画像処理が終了した時点でプリント可能状態となると、図示しない用紙カセットから用紙が供給され、搬送ベルト3に到達し、搬送ベルト3により用紙が各色の画像形成部に順次搬送される。
【0031】
前記搬送ベルト3による用紙搬送とタイミングを合せて、各色の画像信号が各レーザスキャナー2a,2b,2c,2dに送られ、感光体ドラム1a,1b,1c,1d上に静電潜像が形成され、図示しない現像器でトナーが現像され、図示しない転写部で用紙上に転写される。図1では、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックBkの順に順次画像形成される。その後用紙は搬送ベルトから分離され、図示しない定着器で熱によってトナー像が用紙上に定着され、外部へ排出される。
【0032】
(色ずれ補正構成)
上記画像形成装置にあっては、複数の感光体ドラムで形成するカラー画像の色ずれが最小となるように構成されている。そのために、色ずれ検出手段によって算出した色ずれ量が最小となる位相に、感光体ドラムの回転位相を補正する位相補正手段が設けられている。
【0033】
次に本実施形態の色ずれ補正構成について説明する。図2は回転状態検出手段、駆動源、駆動伝達手段の説明図である。なお、前述した図15の説明と重複する部分は同一符号を付して説明は省略する。
【0034】
図2において、18は回転軸13と共に回転する、同心円上の等間隔なスリット及び別に内周に1箇所のスリットを設けたコードホイール、20はコードホイール18の1箇所のスリットの通過に応じて感光体ドラム1の1回転毎に1回のパルス信号を出力する、発光部と受光部からなるフォトセンサである。
【0035】
図3はコードホイール18の説明図である。18aは同心円上に等間隔に設けられたスリットで、例えば、150LPI(Line Per Inch)で1000個のスリットを有する。18bは別に1箇所設けられたスリットである。
【0036】
画像形成に際しては、エンコーダ19の誤差分をキャンセルする様にモータ11を駆動し、色ずれ検出手段によって色ずれを検出し、回転位相可変手段によって感光体ドラム1の回転ムラ及び位置誤差を抑制し、色ずれを低減する点は、従来例と同様である。
【0037】
図4は各色の感光体ドラムの回転位相補正フローチャートであり、図6は各色の感光体ドラムの回転位相補正タイミングを示す説明図である。
【0038】
基準色に対して検出色の感光体ドラム位相を可変しながら、基準色に対する検出色の色ずれ検出を行い、色ずれが最少となる感光体ドラム位相を求める動作手順を図4のフローチャートに基づいて説明する。
【0039】
初めに「基準色と検出色の位相差P←P0設定」処理を実行する。例えば、P0=0度とする(ステップS1)。
【0040】
次に「ドラムモータスタート」処理を実行する(ステップS2)。これによって感光体ドラムを回転させるモータ11の駆動を開始すると、フォトセンサ20より、感光体ドラムの1回転毎にパルスが出力される。図5は感光体ドラムの1回転毎のパルス出力を説明する図であり、(a)は全ての色が同位相の場合、(b)はブラックBkに対し、イエローYが−180度、マゼンタMが−270度、シアンCが−90度の場合を示す説明図である。
【0041】
感光体ドラムを駆動回転させると、ステップS3へ進んで「位相調整サブルーチン」の処理を行う。
【0042】
このサブルーチンでは、まず、「検出色のドラムモータ速度を可変し、基準色と検出色の位相差をPに調整」処理を行う(ステップS31)。この処理では、各色毎の感光体ドラム1回転毎のパルス出力のタイミングを検出し、基準色と検出色のパルスタイミングが設定値Pとなる様に、モータ11の速度を可変する。
【0043】
モータ速度の可変は減速、加速どちらでも良い。しかし、モータの出力を必要以上に大きくしないことを考慮すると、基準色は一定速度のまま、検出色を減速により調整するのが望ましい。また、検出色の位相調整時はモータ速度が一定とならないので、エンコーダ19の誤差分をキャンセルするモータ11の駆動制御は行わない。
【0044】
次に位相調整終了後、「ドラム位相色ずれ検出パターン形成」処理を行う(ステップS32)。この処理では、エンコーダ19の誤差分をキャンセルするモータ11の駆動制御を再開する。駆動制御は感光体ドラム1周前制御を行っていることから、少なくとも、感光体ドラムの1周以上の駆動制御を行った後、位相補正用色ずれ検出パターンの画像形成を開始する。
【0045】
図6では基準色をブラックBkとし、搬送ベルト3上にはシアンCとブラックBk、マゼンタMとブラックBk、イエローYとブラックBkの組合せ順に位相補正用色ずれ検出パターンを形成している。
【0046】
図7は位相補正用色ずれ検出パターンの説明図である。図において、9a,9bは基準色、10a,10bは検出色を示す。搬送ベルト3の両サイドに設けられた1対の色ずれ検出センサ6a,6bに対応して、左右に同じパターンを形成する。感光体ドラム周期で変動する色ずれの平均値を検出する為に、色ずれ検出パターン9a,9b、10a,10bは、副走査方向に感光体ドラム1周期以上にわたり、複数組形成される。
【0047】
そして、「色ずれ検出」処理では(図4のステップS33)、色ずれ検出センサ6a,6bが、各パターンの通過タイミングに応じてパルスを出力し、図示しないCPUが、検出された各パルス間のタイミングと基準値との差から色ずれ量を算出し、これを図示しないメモリに保持する。
【0048】
次に、図4のフローチャートに示すステップS4へ進んで、「P←P−ΔP設定」処理を行う。この処理で、基準色と検出色の位相差PをP−ΔPに設定する。例えば、ΔPは−45度とし、同様の同動作を、P≦−360度の条件を満たすまで、8回(P=0、−45、−90、−135、−180、−225、−270、−315度)繰返す(ステップS5)。
【0049】
8回繰返した後、各色毎に各位相毎の色ずれ量を比較し、「色ずれが最少の位相差Psを設定」する処理を行う(ステップS6)。この処理では、色ずれが最少の位相差Psを保持し、「ドラムモータ停止」処理で、モータ11の駆動を停止する(ステップS7)。
【0050】
以上の位相補正シーケンスは、従来例にある、定常的な色ずれに関する補正シーケンスに引き続き、実施される。
【0051】
通常のプリント動作では、フォトセンサ20より出力される感光体ドラムの1回転毎のパルス位相をPsに調整した後、画像形成を行う。
【0052】
図8は上述のようにして位相補正した後の色ずれの説明図である。ブラックBkの露光転写間の感光体ドラム位置誤差が2Δa、シアンCの露光転写間の感光体ドラム位置誤差が2Δbで、感光体ドラムの駆動ムラに起因するシアンCとブラックBkの色ずれは2Δa−2Δbとなる。
【0053】
図8の時間軸は絶対時間でなく、ブラックBkとシアンCが画像上で同じ位置であるタイミングを、時間軸上で同じ位置で示している。位相補正シーケンスでの位相調整は、図8において、ブラックBkに対してシアンCを時間軸上で右にドラム1周期の1/8ステップ(45度)毎に移動させることに相当する。各ステップで、感光体ドラムの駆動ムラに起因するシアンCとブラックBkの色ずれ2Δa−2Δbが変動し、それに応じて色ずれ検出量も変動する。色ずれが最少の位相差Psとは、図8の様に、基準色と検出色の感光体ドラム位置誤差の位相が一致している場合に相当する。
【0054】
上記のように位相補正シーケンスを実施することにより、各色毎のカートリッジと本体のカップリング誤差によって発生する感光体ドラム駆動ムラの位相を、各色間で調整して高精度に色ずれの低減が可能となる。
【0055】
〔第2実施形態〕
次に本発明の第2実施形態について説明する。前述した第1実施形態の装置において、装置本体側の感光体ドラム回転軸13とカートリッジ内の感光体ドラム1の角速度との誤差値は、装置本体側のカップリング14とカートリッジ側のフランジ15の嵌合具合に依存する。この嵌合具合は、装置本体の変形量やカップリングの嵌合位置の影響を受ける。そのため、装置本体の設置状態が変わった場合や、カートリッジの脱着が行われた場合に、位相補正を行うと好ましい。
【0056】
定常的な色ずれは、位相補正が必要な場合に加え、環境、特に温度の変動の影響を受ける。位相補正シーケンスは、常に定常的な位相補正シーケンスとともに行う必要はなく、例えば電源ON時及びカートリッジの脱着があった場合のみ実施すれば足りる。
【0057】
そこで、本実施形態では、カートリッジの脱着にはカバーオープンがともなうので、カートリッジの脱着に関しては、カバークローズ後に位相補正シーケンスを実施する。また、カートリッジの脱着を電気的、機械的に検出する機能を有する場合は、カートリッジの脱着そのものを検出し、位相補正シーケンスを実施する。そして、カートリッジにメモリ等の記憶手段を有する場合、カバーオープン中に、カートリッジメモリをアクセスし、アクセスが正常に行われない時は、カートリッジの脱着があったものと判断する。
【0058】
このように、装置本体とカートリッジとの嵌合状態が変わった場合に、位相補正シーケンスを実施することにより、色ずれをより確実に低減することができ、また、位相補正シーケンスを電源ON時と、カートリッジ脱着時に限定することにより、プリント動作のダウンタイムを低減出来る。
【0059】
〔第3実施形態〕
次に第3実施形態について説明する。感光体ドラム駆動モータがステッピングモータ等の、駆動パルス数で回転角度が保証されるモータの場合、感光体ドラムの回転位相を検出するための、1回転毎の1回のパルス信号は不要である。
【0060】
図9は第3実施形態に係る各色の感光体ドラムの回転位相補正手順を説明するフローチャートである。ここでは前述した第1実施形態で示した図4のフローチャートの手順と異なる部分について説明する。
【0061】
本実施形態では図4のステップS1の「位相差P←P0設定」処理は行わず、ドラムモータを任意の位相でスタートし、位相補正用色ずれ検出シーケンスを行う。
【0062】
次に、任意の位相に対し、検出色の位相を−ΔPに設定する。ステッピングモータの場合、スローダウンアップを含む減速度とステップ数により、基準色に対する検出色の回転位相の変動量は保証される。同様の動作を8回繰返す。
【0063】
そして、「色ずれが最少の位相差Psを設定」処理後、ステップS6からステップSAへ進んで「検出色のドラムモータ速度を可変し、基準色と検出色の位相差をPsに調整」処理を実行した後、ステップS7の「ドラムモータ停止」処理を実行する。ここで、位相差Psとは、ドラムモータスタート時の任意の位相からの−ΔPステップの差分を意味する。
【0064】
次回の位相補正シーケンスまでは、感光体ドラム位相が変動することはないので、通常のプリント動作では、感光体ドラムの位相調整は行わず、直ちに画像形成を開始する。
【0065】
上記のように構成することにより、各色の感光体ドラムの位相を検出する機構が不要となるため、安価な構成で色ずれを高精度に低減出来るとともに、位相調整によるファーストプリント時間の増大を回避出来る。
【0066】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では色ずれ検出用のパターンを記録する無端ベルト記録材を搬送する搬送ベルトであったが、中間転写体を用いる画像形成装置であっても同様の位相補正シーケンスを実行することにより高品位の画像を得ることができる。すなわち、各色の感光体ドラムに形成したトナー像を中間転写体としての無端状の中間転写ベルトに順次一次転写してカラー画像を形成し、そのカラー画像を搬送手段で搬送される記録材に一括して二次転写する。このような画像形成装置にあっても前記中間転写ベルトに色ずれ検出用のパターンを記録して前述した実施形態と同様にして位相補正シーケンスを実行することで高品位の画像を得ることができる。
【0067】
また、前述した実施形態におけるカップリング機構は、装置本体軸とカートリッジ内の感光体ドラムの軸がカップリングする様な、他の機構でも良い。
【0068】
また、駆動源のモータはステッピングモータに限られず、DCブラシレスモータ等、他のモータでも前述した位相補正シーケンスは実行可能である。
【0069】
さらに、光学式エンコーダは反射型でも良い。また、コードホイールと光学式エンコーダでなく、MR素子等を用いた磁気式のロータリエンコーダでも良い。
【0070】
位相補正用色ずれ検出パターンは、他のパターンでも良い。パターン長を短縮するために、左右で異なる色の組合せとしても良く、あるいは左右でなく、一方にのみ形成するものでも良い。
【0071】
さらに、感光体ドラムの位相検出手段は、フォトインタラプタ等の他の手段で行うことも可能である。
【0072】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にあっては像担持体の駆動ムラに起因する色ずれを、高精度に低減することが可能である。
【0073】
また、位相補正シーケンスを電源ON時と、カートリッジ脱着時に限定するようにすれば、位相補正回数を低減し、プリント動作のダウンタイムを低減出来る。
【0074】
さらに、像担持体の駆動を駆動パルス数で回転角度が保証されるモータで構成すれば、各色の感光体ドラムの位相を検出する機構が不要となり、安価な構成で色ずれを高精度に低減出来るとともに、位相調整によるファーストプリント時間の増大を回避出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体模式説明図である。
【図2】回転状態検出手段、駆動源、駆動伝達手段の説明図である。
【図3】コードホイールの説明図である。
【図4】各色の感光体ドラムの回転位相補正フローチャートである。
【図5】感光体ドラムの1回転毎のパルス出力を説明する図であり、(a)は全ての色が同位相の場合、(b)はブラックBkに対し、イエローYが−180度、マゼンタMが−270度、シアンCが−90度の場合を示す説明図である。
【図6】各色の感光体ドラムの回転位相補正タイミングを示す説明図である。
【図7】位相補正用色ずれ検出パターンの説明図である。
【図8】位相補正した後の色ずれの説明図である。
【図9】第3実施形態に係る各色の感光体ドラムの回転位相補正手順を説明するフローチャートである。
【図10】感光体ドラムの回転ムラに起因する、副走査方向の非定常的な色ずれの説明図である。
【図11】回転状態検出手段、駆動源、駆動伝達手段の説明図である。
【図12】駆動制御を行わない場合の感光体ドラムの回転ムラの説明図である。
【図13】駆動制御部の詳細説明図である。
【図14】駆動制御後の感光体ドラムの回転ムラを示す説明図である。
【図15】回転状態検出手段、駆動源、駆動伝達手段の説明図である。
【図16】駆動制御後の感光体ドラムの回転ムラの説明図である。
【図17】感光体ドラムの駆動ムラに起因する色ずれの説明図である。
【図18】感光体ドラムの露光と転写位置の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
1a,1b,1c,1d …感光体ドラム
2a,2b,2c,2d …レーザスキャナー
3 …搬送ベルト
4 …駆動ローラ
5 …従動ローラ
6a,6b …色ずれ検出用センサ
11 …ステッピングモータ
12 …減速ギア
13 …回転軸
14 …カップリング
15 …フランジ
16 …フランジ
17 …感光体ドラム回転軸
18 …コードホイール
18a …スリット
18b …スリット
19 …エンコーダ
20 …フォトセンサ
21 …制御部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to drive color shift control of an image forming apparatus having a plurality of image forming units, such as a color printer and a color copying machine.
[0002]
[Prior art]
An electrophotographic color image forming apparatus has a plurality of image forming units for speeding up, and sequentially prints different colors (black Bk, cyan C, magenta M, yellow on a recording material held on a conveying belt. Various methods for transferring the image Y) have been proposed.
[0003]
By the way, as a problem of the apparatus having a plurality of image forming units, due to mechanical accuracy and the like, the movement unevenness of the plurality of photosensitive drums and the conveyor belt, and the outer peripheral surface of the photosensitive drum at the transfer position of each image forming unit For example, the relationship between the amount of movement and the amount of movement of the conveying belt is different for each color and does not match when the images are superimposed, resulting in color misregistration (positional misregistration).
[0004]
Color misregistration includes a main scanning direction and a sub-scanning (conveying) direction perpendicular to the main scanning direction. In addition, there is a steady error with a constant amount of deviation in the paper and an unsteady error in which the amount of deviation fluctuates periodically. The
[0005]
Examples of color misregistration in the main scanning direction include a left end writing position error and a main scanning width error. On the other hand, the color misregistration in the sub-scanning direction includes a leading edge writing position error. Examples of unsteady color misregistration in the sub-scanning direction include those caused by uneven conveyance.
[0006]
Further, the steady color misregistration is detected by the color misregistration detection means. That is, a color misregistration detection pattern is formed for each color on the transport belt, and this is detected by a pair of optical sensors provided on both sides of the downstream portion in the transport belt rotation direction. Some adjustments are performed in accordance with the detected amount of deviation.
[0007]
As for non-stationary color misregistration, particularly those caused by uneven conveyance, there are some which monitor the rotational state of the photosensitive drum and the conveyance belt and control the drive source such as a motor so that the rotation is constant. For example, an encoder is provided on the rotation shaft of the photosensitive drum, the rotation state of the photosensitive drum is detected, the error is calculated, and the rotation of the motor is controlled by the rotation phase control means so as to cancel the error.
[0008]
FIG. 10 is an explanatory diagram of non-stationary color misregistration in the sub-scanning direction caused by uneven rotation of the photosensitive drum. A case where color misregistration occurs in black Bk and yellow Y is shown. Although the total amount of movement is the same for black Bk and yellow Y, the phase and amplitude of rotation unevenness differ between black Bk and yellow Y, and color misregistration (approaching and leaving) occurs periodically.
[0009]
FIG. 11 is an explanatory diagram of the rotation state detection means, the drive source, and the drive transmission means. One color is shown, and there are four similar colors. In the figure, 1 is a photosensitive drum, 13 is a rotating shaft that rotates with the photosensitive drum 1, 11 is a stepping motor, 12 is a reduction gear that transmits the rotation of the motor 11 to the rotating shaft 13, and 18 is rotated with the rotating shaft 13. A code wheel provided with slits at equal intervals on a concentric circle, 19 outputs a pulse signal according to the passage of the slit of the code wheel 18, an encoder composed of a light emitting part and a light receiving part, and 21 outputs a pulse output of the encoder 19. It is a control unit that performs arithmetic processing and controls the rotation of the motor 11. A pulse is output from the encoder 19 as the code wheel 18 attached to the rotating shaft 13 rotates.
[0010]
FIG. 12 is an explanatory view of rotation unevenness of the photosensitive drum when drive control is not performed. The transition of the pulse output cycle of the encoder 19 and the transition of the position error obtained by integrating the output pulse cycle of the encoder 19 are shown. Due to uneven rotation of the motor 11 and dimensional error (meshing error) of the reduction gear 12, the rotation of the photosensitive drum 1 is not constant, the output pulse cycle of the encoder 19 fluctuates, and position errors occur periodically. Is appearing.
[0011]
The phase and amplitude of the position error are different for each color, resulting in a periodic color shift. Since the rotation cycle of the reduction gear 12 and the motor 11 is configured to be 1 / integer of one rotation of the photosensitive drum 1, the rotation unevenness is repeated in the rotation cycle of the photosensitive drum 1.
[0012]
FIG. 13 is a detailed explanatory view of the drive control unit 21, and FIG. 14 is an explanatory view showing rotation unevenness of the photosensitive drum after the drive control. Each one represents one color, and there are four similar ones. The code wheel 18 has, for example, 1000 slits, and 1000 pulses are output from the encoder 19 by one rotation of the photosensitive drum 1. The detection unit counts the pulse period of the encoder 19, obtains an error from the encoder reference value, and temporarily holds it in the encoder error memory (FIFO). From the encoder error data held in the encoder error memory, a high-frequency component having no periodicity due to the tooth pitch of the reduction gear 12 or the like is removed by a low-pass filter (LPF). This low-pass filter is formed of, for example, a symmetric FIR (Finite Impulse Response) filter of order 100. The encoder error memory holds encoder error data corresponding to the order of the FIR filter and performs a first in first out (FIFO) operation. When the latest encoder error data is detected, the low-pass filter process is performed on the encoder error data of the 1/2 FIR order. In addition, there may be a simple average, an IIR (Infinite Impulse Response) filter, or the like.
[0013]
Then, a value obtained by multiplying the encoder error data subjected to the low-pass filter processing by the integration constant Gi is added to the motor correction value (drive value) at the time of detecting the encoder error data subjected to the low-pass filter processing to obtain a new motor correction value. The motor correction value memory holds one motor revolution value of the photosensitive drum 1, that is, 1000 motor correction values, and performs a FIFO operation. The motor reference value is added to the new motor correction value calculated from the motor correction value (drive value) and the encoder error at the same rotational position one revolution before the photosensitive drum 1 held in the motor correction value memory. Then, the motor 11 is driven with the latest motor cycle.
[0014]
That is, the motor 11 is driven so as to cancel the encoder error at the same rotational position one revolution before the photosensitive drum 1. For example, the motor 11 is a hybrid two-phase stepping motor with 200 steps per revolution, and the drive rate of the motor reference value is 2000 pps. Driven with a variable step period corrected around the motor reference value, rotation irregularities and position errors of the photosensitive drum 1 are suppressed, and color misregistration is reduced.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above conventional example has the following problems.
[0016]
The life of the photosensitive drum is shorter than the life of the apparatus main body, and is configured to be removable from the apparatus main body and replaceable. The photosensitive drum is integrally formed with the cartridge together with the charging mechanism and the developing mechanism so that the user can easily handle it. In the image forming apparatus having such a configuration, the rotation shaft of the main body that rotates together with the photosensitive drum does not completely coincide with the angular velocity of the photosensitive drum in the cartridge.
[0017]
Therefore, although the motor is driven and controlled so as to cancel the angular velocity error of the encoder attached to the rotating shaft of the main body that rotates together with the photosensitive drum, the color misregistration due to the uneven driving of the photosensitive drum is sufficient. It was not possible to reduce it.
[0018]
FIG. 15 is an explanatory diagram of the drive transmission means according to the above-described problem. Portions that overlap the description of FIG. 11 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0019]
In FIG. 15, the photosensitive drum 1 is held in a cartridge (not shown) that is detachable from the apparatus main body. 16 is one flange of the photosensitive drum 1, 15 is the other flange having a coupling on the cartridge side for driving transmission to the photosensitive drum 1, and 17 is press-fitted into flanges 15 and 16 that rotate together with the photosensitive drum 1. A photosensitive drum rotating shaft on the cartridge side, 13 is a photosensitive drum rotating shaft on the main body provided coaxially with the photosensitive drum rotating shaft 17 on the cartridge side, and 14 is a cup on the main body side for driving transmission to the photosensitive drum 1. It is a ring.
[0020]
The driving of the photosensitive drum rotating shaft 13 on the apparatus main body side is transmitted from the coupling 14 on the apparatus main body side to the photosensitive drum 1 through the coupling and flange 15 on the cartridge side. The photosensitive drum rotating shaft 17 on the cartridge side mainly holds the position of the photosensitive drum 1, and the drive is transmitted through the flanges 15 and 16. The photosensitive drum rotation shaft 13 on the main body side and the photosensitive drum rotation shaft 17 on the cartridge side do not completely coincide on the same line due to component tolerances or deformation of the apparatus main body and cartridge, and the rotation of the photosensitive drum on the main body side. The angular velocity of the shaft 13 and the angular velocity of the photosensitive drum 1 do not completely match.
[0021]
FIG. 16 and FIG. 17 are explanatory diagrams of color misregistration caused by uneven driving of the photosensitive drum related to the above-described problem. FIG. 16 shows a state when the rotation control of the photosensitive drum is suppressed by controlling the driving by the motor.
[0022]
As described with reference to FIG. 14, the motor is driven and controlled so as to cancel the angular velocity error of the encoder 19 attached to the photosensitive drum rotating shaft on the apparatus main body side that rotates together with the photosensitive drum. Almost no position error occurs.
[0023]
However, when the device main body and the cartridge are driven and connected by coupling, as described above, the angular velocity of the photosensitive drum rotating shaft on the main body side and the photosensitive drum does not completely coincide with each other, so that a positional error of the cartridge drum shaft occurs. To do.
[0024]
FIG. 17 shows a case where a drum position error Δa occurs in black Bk. FIG. 18 is a diagram for explaining the relationship between the exposure of the photosensitive drum 1 and the transfer position. The drum position error is a position error of the image formed on the peripheral surface of the photosensitive drum 1, and the position error after being transferred onto the sheet is a difference in position error between the exposure position and the transfer position.
[0025]
The interval between exposure and transfer is approximately 180 degrees in the rotation direction of the photosensitive drum 1, and the position error that varies with the photosensitive drum cycle is opposite in phase between exposure and transfer, and the amplitude is doubled after transfer. As shown in FIG. 17, the position error between exposure and transfer of black Bk is 2Δa. Similarly, a cyan C exposure / transfer position error 2Δb occurs. The phase relationship of the position error caused by the non-uniform driving of the photosensitive drum between the colors is arbitrary, and when the peak of the position error between the two colors is in the opposite phase, the color shift is maximized. That is, the color misregistration caused by uneven driving of the photosensitive drum between black Bk and cyan C is 2Δa + 2Δb. The color misregistration is four times as much as the drum position error amount.
[0026]
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image forming apparatus capable of reducing color misregistration caused by driving unevenness of an image carrier with high accuracy. Is.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
A typical configuration according to the present invention for achieving the above object includes a plurality of image carriers that can be mounted on the apparatus main body, and a color image formed by superimposing a plurality of color images formed by the plurality of image carriers. The reference color image carrier having a first phase difference which is the difference between the phase of the reference color image carrier and the phase of the detected color image carrier relative to the reference color And a plurality of sets of first patterns for color misregistration detection on the image carrier of the detected color over one period or more of the image carrier in the sub-scanning direction of the image carrier of the reference color and the image carrier of the detected color The difference between the phase of the reference color image carrier and the phase of the detected color image carrier relative to the reference color is changed from the first phase difference to the second phase difference, and the reference color image carrier and the detected color. A second pattern for color misregistration detection is applied to the image carrier of the reference color and the front of the image carrier of the reference color. A plurality of sets are formed in the sub-scanning direction of the image carrier of the detected color over one period of the image carrier, and the first pattern and the second pattern are transferred to the transfer belt, and the first image transferred to the transfer belt is transferred to the transfer belt. Color misregistration detecting means for detecting a plurality of sets of the first patterns corresponding to one phase difference and a plurality of sets of the second patterns corresponding to the second phase difference, and detected by the color misregistration detecting means. Based on the color misregistration detection results of the plurality of sets of the first patterns and the color misregistration detection results of the plurality of sets of the second patterns, Of the first phase difference and the second phase difference, Difference between image carrier position error during exposure transfer of the reference color and image carrier position error between exposure transfer of the detected color The phase difference that minimizes Difference between the phase of the reference color image carrier during image formation and the phase of the detected color image carrier relative to the reference color As Setting means to set and , It is characterized by having.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
[First Embodiment]
(Overall configuration of the device)
FIG. 1 is an overall schematic explanatory view of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The embodiment of the present invention shows a color image forming apparatus having image forming means for four colors, that is, yellow Y, magenta M, cyan C, and black Bk. In the figure, 1 forms an electrostatic latent image. Photoconductor drums 1a, 1b, 1c, and 1d as image carriers to be performed (a, b, c, and d are for black Bk, cyan C, magenta M, and yellow Y, respectively), 2a, 2b, 2c, and 2d are A laser scanner that performs exposure in accordance with an image signal to form an electrostatic latent image on the photosensitive drum 1, 3 is an endless conveyance belt that also serves as a transfer belt, and sequentially conveys paper to an image forming unit of each color, 4 Is connected to a driving means including a motor and a gear as a driving source (not shown), a driving roller for driving the conveying belt 3, and 5 rotates according to the movement of the conveying belt 3 and applies a constant tension to the conveying belt 3. Follow The rollers 6a and 6b are a pair of color misregistration detection sensors provided on both sides of the conveyor belt 3 for detecting a color misregistration detection pattern formed on the conveyor belt 3. It constitutes.
[0030]
When data to be printed is sent from an unillustrated host computer to the image forming apparatus and printing is enabled when image processing according to the printer engine system is completed, paper is supplied from a paper cassette (not shown), and the conveyor belt 3 Then, the paper is sequentially conveyed to the image forming units of the respective colors by the conveyance belt 3.
[0031]
The image signals of the respective colors are sent to the laser scanners 2a, 2b, 2c, and 2d in synchronism with the conveyance of the paper by the conveyor belt 3, and electrostatic latent images are formed on the photosensitive drums 1a, 1b, 1c, and 1d. Then, the toner is developed by a developing device (not shown) and transferred onto a sheet by a transfer unit (not shown). In FIG. 1, images are sequentially formed in the order of yellow Y, magenta M, cyan C, and black Bk. Thereafter, the sheet is separated from the conveying belt, and the toner image is fixed on the sheet by heat with a fixing device (not shown) and discharged to the outside.
[0032]
(Color misregistration correction configuration)
The image forming apparatus is configured to minimize color misregistration of a color image formed by a plurality of photosensitive drums. For this purpose, phase correction means for correcting the rotational phase of the photosensitive drum is provided at the phase where the color shift amount calculated by the color shift detection means is minimized.
[0033]
Next, the color misregistration correction configuration of this embodiment will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram of the rotation state detection means, the drive source, and the drive transmission means. Note that the same parts as those in FIG. 15 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0034]
In FIG. 2, 18 is a code wheel that rotates together with a rotating shaft 13, is provided with a concentric equidistant slit and another slit provided on the inner periphery, and 20 is a code wheel 18 according to the passage of one slit. This is a photosensor composed of a light emitting portion and a light receiving portion that outputs a pulse signal once for each rotation of the photosensitive drum 1.
[0035]
FIG. 3 is an explanatory diagram of the code wheel 18. Reference numeral 18a denotes slits provided at equal intervals on a concentric circle, and has, for example, 1000 slits at 150 LPI (Line Per Inch). Reference numeral 18b denotes another slit provided at one location.
[0036]
When forming an image, the motor 11 is driven so as to cancel the error of the encoder 19, color misregistration is detected by the color misregistration detecting means, and rotation unevenness and position error of the photosensitive drum 1 are suppressed by the rotation phase varying means. The point of reducing the color shift is the same as in the conventional example.
[0037]
FIG. 4 is a flowchart of rotational phase correction of the photosensitive drums of each color, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the rotational phase correction timing of the photosensitive drums of each color.
[0038]
The operation procedure for detecting the color shift of the detected color with respect to the reference color while changing the photoconductive drum phase of the detected color with respect to the reference color and obtaining the photosensitive drum phase with the minimum color shift is based on the flowchart of FIG. I will explain.
[0039]
First, a “phase difference between reference color and detected color P ← P0 setting” processing is executed. For example, P0 = 0 degree is set (step S1).
[0040]
Next, a “drum motor start” process is executed (step S2). Thus, when driving of the motor 11 for rotating the photosensitive drum is started, a pulse is output from the photosensor 20 every rotation of the photosensitive drum. 5A and 5B are diagrams for explaining the pulse output for each rotation of the photosensitive drum. FIG. 5A shows a case where all the colors are in phase, and FIG. 5B shows a case where yellow Y is -180 degrees with respect to black Bk, magenta. It is explanatory drawing which shows the case where M is -270 degree | times and cyan C is -90 degree | times.
[0041]
When the photosensitive drum is driven and rotated, the process proceeds to step S3 to perform the process of “phase adjustment subroutine”.
[0042]
In this subroutine, first, a process of “variing the drum motor speed of the detected color and adjusting the phase difference between the reference color and the detected color to P” is performed (step S31). In this process, the timing of pulse output for each rotation of the photosensitive drum for each color is detected, and the speed of the motor 11 is varied so that the pulse timing of the reference color and the detected color becomes the set value P.
[0043]
The motor speed can be varied by either deceleration or acceleration. However, considering that the motor output is not increased more than necessary, it is desirable to adjust the detected color by decelerating while keeping the reference color at a constant speed. Further, since the motor speed is not constant during the phase adjustment of the detected color, the drive control of the motor 11 that cancels the error of the encoder 19 is not performed.
[0044]
Next, after the phase adjustment is completed, “drum phase color misregistration detection pattern formation” processing is performed (step S32). In this process, the drive control of the motor 11 that cancels the error of the encoder 19 is resumed. Since the drive control is performed before one revolution of the photosensitive drum, image formation of the color correction detection pattern for phase correction is started after at least one drive control of the photosensitive drum is performed.
[0045]
In FIG. 6, the reference color is black Bk, and phase correction color misregistration detection patterns are formed on the conveyor belt 3 in the order of combination of cyan C and black Bk, magenta M and black Bk, yellow Y and black Bk.
[0046]
FIG. 7 is an explanatory diagram of a color correction detection pattern for phase correction. In the figure, 9a and 9b indicate reference colors, and 10a and 10b indicate detected colors. Corresponding to the pair of color misregistration detection sensors 6a and 6b provided on both sides of the conveyor belt 3, the same pattern is formed on the left and right. In order to detect the average value of the color misregistration that fluctuates with the photosensitive drum period, a plurality of sets of color misregistration detection patterns 9a, 9b, 10a, and 10b are formed over one period or more of the photosensitive drum in the sub-scanning direction.
[0047]
In the “color misregistration detection” process (step S33 in FIG. 4), the color misregistration detection sensors 6a and 6b output pulses according to the passage timing of each pattern, and a CPU (not shown) detects the interval between the detected pulses. The amount of color misregistration is calculated from the difference between the timing and the reference value and stored in a memory (not shown).
[0048]
Next, the process proceeds to step S4 shown in the flowchart of FIG. 4 to perform the “P ← P−ΔP setting” process. In this process, the phase difference P between the reference color and the detected color is set to P−ΔP. For example, ΔP is set to −45 degrees, and the same operation is repeated eight times (P = 0, −45, −90, −135, −180, −225, −270 until the condition of P ≦ −360 degrees is satisfied. , -315 degrees) (step S5).
[0049]
After repeating 8 times, the amount of color misregistration for each phase is compared for each color, and the process of “setting the phase difference Ps with minimum color misregistration” is performed (step S6). In this process, the phase difference Ps with the smallest color misregistration is held, and the driving of the motor 11 is stopped in the “drum motor stop” process (step S7).
[0050]
The above phase correction sequence is carried out following the correction sequence related to steady color misregistration in the conventional example.
[0051]
In a normal printing operation, an image is formed after adjusting the pulse phase for each rotation of the photosensitive drum output from the photosensor 20 to Ps.
[0052]
FIG. 8 is an explanatory diagram of the color shift after the phase correction as described above. The photoconductor drum position error between black Bk exposure and transfer is 2Δa, the photoconductor drum position error between cyan C exposure and transfer is 2Δb, and the color misregistration between cyan C and black Bk due to uneven driving of the photoconductor drum is 2Δa. −2Δb.
[0053]
The time axis in FIG. 8 is not absolute time, and the timing at which black Bk and cyan C are at the same position on the image is shown at the same position on the time axis. In FIG. 8, the phase adjustment in the phase correction sequence is equivalent to moving cyan C to the right on the time axis with respect to black Bk every 1/8 step (45 degrees) of one drum cycle. At each step, the color misregistration 2Δa−2Δb of cyan C and black Bk due to uneven driving of the photosensitive drum varies, and the color misregistration detection amount also varies accordingly. The phase difference Ps with the smallest color misregistration corresponds to the case where the phases of the photoconductor drum position errors of the reference color and the detected color coincide as shown in FIG.
[0054]
By performing the phase correction sequence as described above, the phase of the photosensitive drum drive unevenness caused by the coupling error between the cartridge for each color and the main body can be adjusted between each color, and color misregistration can be reduced with high accuracy. It becomes.
[0055]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the apparatus of the first embodiment described above, the error value between the photosensitive drum rotating shaft 13 on the apparatus main body side and the angular velocity of the photosensitive drum 1 in the cartridge is the difference between the coupling 14 on the apparatus main body side and the flange 15 on the cartridge side. Depends on the fit. This fitting condition is influenced by the deformation amount of the apparatus main body and the fitting position of the coupling. For this reason, it is preferable to perform phase correction when the installation state of the apparatus main body is changed or when the cartridge is detached.
[0056]
The steady color shift is affected by fluctuations in the environment, particularly temperature, in addition to the case where phase correction is necessary. The phase correction sequence does not always need to be performed together with the steady phase correction sequence, and may be performed only when the power is turned on and when the cartridge is detached.
[0057]
Therefore, in this embodiment, since the cover is opened when the cartridge is attached / detached, the phase correction sequence is performed after the cover is closed regarding the attachment / detachment of the cartridge. Further, when it has a function of electrically and mechanically detecting the cartridge detachment, the cartridge detachment itself is detected and the phase correction sequence is performed. If the cartridge has storage means such as a memory, the cartridge memory is accessed while the cover is open, and if the access is not performed normally, it is determined that the cartridge has been removed.
[0058]
As described above, when the fitting state between the apparatus main body and the cartridge is changed, by performing the phase correction sequence, the color misregistration can be more reliably reduced. The downtime of the printing operation can be reduced by limiting the time when the cartridge is detached.
[0059]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. When the photosensitive drum drive motor is a motor whose rotation angle is guaranteed by the number of drive pulses, such as a stepping motor, one pulse signal for each rotation for detecting the rotation phase of the photosensitive drum is not necessary. .
[0060]
FIG. 9 is a flowchart for explaining the rotational phase correction procedure of the photosensitive drums of the respective colors according to the third embodiment. Here, a different part from the procedure of the flowchart of FIG. 4 shown by 1st Embodiment mentioned above is demonstrated.
[0061]
In this embodiment, the “phase difference P ← P0 setting” process of step S1 in FIG. 4 is not performed, the drum motor is started at an arbitrary phase, and a phase correction color misregistration detection sequence is performed.
[0062]
Next, the phase of the detected color is set to −ΔP for an arbitrary phase. In the case of a stepping motor, the amount of change in the rotational phase of the detected color with respect to the reference color is guaranteed by the deceleration including the slow-down and the number of steps. The same operation is repeated 8 times.
[0063]
Then, after the “set phase difference Ps with minimum color misregistration” process, the process proceeds from step S6 to step SA and “varies the drum motor speed of the detected color and adjusts the phase difference between the reference color and the detected color to Ps” process. Is executed, the “drum motor stop” process of step S7 is executed. Here, the phase difference Ps means a difference of −ΔP steps from an arbitrary phase when the drum motor is started.
[0064]
Until the next phase correction sequence, the photosensitive drum phase does not fluctuate. Therefore, in the normal printing operation, the phase of the photosensitive drum is not adjusted, and image formation is started immediately.
[0065]
By configuring as described above, a mechanism for detecting the phase of the photosensitive drum of each color becomes unnecessary, so that color misregistration can be accurately reduced with an inexpensive configuration and an increase in first print time due to phase adjustment is avoided. I can do it.
[0066]
[Other Embodiments]
In the embodiment described above, the conveyance belt conveys an endless belt recording material that records a color misregistration detection pattern. However, even in an image forming apparatus using an intermediate transfer member, a similar phase correction sequence is executed. A high quality image can be obtained. That is, the toner images formed on the photosensitive drums of the respective colors are sequentially primary transferred onto an endless intermediate transfer belt as an intermediate transfer member to form a color image, and the color images are collectively transferred to a recording material conveyed by a conveying unit. Then secondary transfer. Even in such an image forming apparatus, a high-quality image can be obtained by recording a color misregistration detection pattern on the intermediate transfer belt and executing a phase correction sequence in the same manner as in the above-described embodiment. .
[0067]
In addition, the coupling mechanism in the above-described embodiment may be another mechanism in which the apparatus main body shaft and the photosensitive drum shaft in the cartridge are coupled.
[0068]
Further, the motor of the drive source is not limited to the stepping motor, and the above-described phase correction sequence can be executed by another motor such as a DC brushless motor.
[0069]
Further, the optical encoder may be a reflective type. Further, instead of the code wheel and the optical encoder, a magnetic rotary encoder using an MR element or the like may be used.
[0070]
The phase correction color misalignment detection pattern may be another pattern. In order to shorten the pattern length, the left and right colors may be combined differently, or may be formed only on one side instead of the left and right sides.
[0071]
Further, the phase detection means of the photosensitive drum can be performed by other means such as a photo interrupter.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the color misregistration caused by driving unevenness of the image carrier with high accuracy.
[0073]
Further, if the phase correction sequence is limited to when the power is turned on and when the cartridge is detached, the number of phase corrections can be reduced and the downtime of the printing operation can be reduced.
[0074]
Furthermore, if the image carrier is driven by a motor whose rotation angle is guaranteed by the number of drive pulses, a mechanism for detecting the phase of the photosensitive drum of each color is not required, and color misregistration is reduced with high accuracy at a low cost. In addition, the increase in the first print time due to the phase adjustment can be avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic explanatory diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a rotation state detection unit, a drive source, and a drive transmission unit.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a code wheel.
FIG. 4 is a flowchart of rotational phase correction of the photosensitive drums of respective colors.
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining a pulse output for each rotation of the photosensitive drum. FIG. 5A shows a case where all colors have the same phase, and FIG. 5B shows a yellow Y of −180 degrees with respect to black Bk. It is explanatory drawing which shows the case where magenta M is -270 degree | times and cyan C is -90 degree | times.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing rotation phase correction timings of the photosensitive drums of the respective colors.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a color correction detection pattern for phase correction.
FIG. 8 is an explanatory diagram of color misregistration after phase correction.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a rotational phase correction procedure for each color photosensitive drum according to the third embodiment.
FIG. 10 is an explanatory diagram of unsteady color misregistration in the sub-scanning direction caused by uneven rotation of the photosensitive drum.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a rotation state detection unit, a drive source, and a drive transmission unit.
FIG. 12 is an explanatory diagram of rotation unevenness of the photosensitive drum when drive control is not performed.
FIG. 13 is a detailed explanatory diagram of a drive control unit.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing uneven rotation of the photosensitive drum after drive control.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a rotation state detection unit, a drive source, and a drive transmission unit.
FIG. 16 is an explanatory diagram of rotation unevenness of the photosensitive drum after drive control.
FIG. 17 is an explanatory diagram of color misregistration caused by uneven driving of the photosensitive drum.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a relationship between exposure of a photosensitive drum and a transfer position.
[Explanation of symbols]
1a, 1b, 1c, 1d ... photosensitive drum
2a, 2b, 2c, 2d ... Laser scanner
3 ... Conveyor belt
4 ... Driving roller
5 ... Follower roller
6a, 6b ... Color shift detection sensor
11… Stepping motor
12… Reduction gear
13… Rotation axis
14… Coupling
15… Flange
16… Flange
17… Photoreceptor drum rotation shaft
18… Cord wheel
18a ... slit
18b ... slit
19… Encoder
20… Photo sensor
21… Control unit

Claims (1)

装置本体に装着可能な複数の像担持体を有し、前記複数の像担持体により形成した複数色の画像を重ねてカラー画像を形成する画像形成装置であって、
基準色の像担持体の位相と前記基準色に対する検出色の像担持体の位相の差である第1の位相差をもった前記基準色の像担持体及び前記検出色の像担持体に色ずれ検出用の第1パターンを前記基準色の像担持体及び前記検出色の像担持体の副走査方向に像担持体の1周期以上にわたり、複数組形成させ、基準色の像担持体の位相と前記基準色に対する検出色の像担持体の位相の差を前記第1の位相差から第2の位相差とし前記基準色の像担持体及び前記検出色の像担持体に色ずれ検出用の第2パターンを前記基準色の像担持体及び前記検出色の像担持体の副走査方向に像担持体の1周期以上にわたり、複数組形成させ、第1パターンと第2パターンを転写ベルトに転写する制御手段と、
転写ベルトに転写された前記第1の位相差に対応する複数組の前記第1パターンと前記第2の位相差に対応する複数組の前記第2パターンとを検出する色ずれ検出手段と、
前記色ずれ検出手段によって検出された複数組の前記第1パターンの色ずれ検出結果と複数組の前記第2パターンの色ずれ検出結果とに基づき、前記第1の位相差と第2の位相差の内、前記基準色の露光転写間の像担持体位置誤差と前記検出色の露光転写間の像担持体位置誤差との差分が最小となる位相差を、画像形成時における基準色の像担持体の位相と前記基準色に対する検出色の像担持体の位相の差として設定する設定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 having a plurality of image carriers that can be attached to the apparatus body, and forming a color image by superimposing images of a plurality of colors formed by the plurality of image carriers,
A color is applied to the reference color image carrier and the detected color image carrier having a first phase difference which is a difference between the phase of the reference color image carrier and the phase of the detected color image carrier relative to the reference color. A plurality of sets of first patterns for detecting deviation are formed over one period of the image carrier in the sub-scanning direction of the reference color image carrier and the detected color image carrier, and the phase of the reference color image carrier is formed. The phase difference of the detected color image carrier with respect to the reference color is changed from the first phase difference to the second phase difference, and the reference color image carrier and the detected color image carrier are used for color shift detection. A plurality of second patterns are formed in the sub-scanning direction of the reference color image carrier and the detection color image carrier over one period of the image carrier, and the first pattern and the second pattern are transferred to the transfer belt. Control means to
Color misregistration detection means for detecting a plurality of sets of the first patterns corresponding to the first phase difference transferred to the transfer belt and a plurality of sets of the second patterns corresponding to the second phase difference;
The first phase difference and the second phase difference based on the color misregistration detection results of the plurality of sets of the first patterns and the color misregistration detection results of the plurality of sets of the second patterns detected by the color misregistration detection means. Among them, the phase difference that minimizes the difference between the image carrier position error between the exposure transfer of the reference color and the image carrier position error between the exposure transfer of the detected color is the image carrier of the reference color at the time of image formation. an image forming apparatus, comprising setting means for setting a difference in phase of the image carrier detection colored body phase and with respect to the reference color, the.
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