JP4808002B2

JP4808002B2 - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JP4808002B2
Application number: JP2005308266A
Authority: JP
Inventors: 俊章 ▲高▼根
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2025-10-24
Also published as: JP2006146192A

Description

本発明は、レーザー駆動装置と感光体を各色ごとに有しているタンデム型のカラー画像形成装置に関する。

従来、各色の画像を形成する複数の作像ユニットを、転写ベルト上を搬送される記録シートの搬送方向に並列して配置し、各色で形成された画像を記録シート上に多重転写してカラー画像を得る装置である、タンデム型のカラー画像形成装置が用いられている。

上記のタンデム型のカラー画像形成装置は、各色の画像をそれぞれ別個の作像ユニットで形成するため、色ズレが生じ易い。

ここで、レジスト補正、いわゆる各作像ユニットにより、所定形状のレジストマークを転写ベルト上に形成し、これらを光学センサで検知してレジストマーク間の位置ズレ量を算出し、当該位置ズレ量に基づき画像を補正して各色の画像全体の書き込み位置の補正を行うことにより、タンデム型の画像形成装置において感光体ドラム間の位相関係が変化しても効率よく色ズレデータを更新して、色ズレを低減させることができる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、上記の色ズレ補正をする技術を用いても、各感光体ドラムの回転むらや転写ベルトの走行むら等の、駆動系を要因とする色ズレが発生する場合に、各色のレジストパターンを転写ベルト上に当該転写ベルトの１周分だけ繰り返し形成して、これを光電センサで検出し、転写ベルトの周回位相に応じた色ズレ量である色ズレデータを得て、この転写ベルト１周分の色ズレ量を平均化して得られた色ズレ量を代表値とすると共に、この代表値と上記周回位相に応じた色ズレ量との差分を求め、当該転写ベルトの周回位相に関連付けて差分データとして記憶しておき、実際のレジスト補正時には、各画像形成領域の間である転写ベルトにより搬送される記録シートと記録シートの間の短い範囲内で小数のレジストパターンを形成し、そのレジストパターンの検出により得られた色ズレ量を、上記差分データの内、そのレジスト補正時のパターン検出タイミングと同位相のもので補正することで、短い幅のレジストパターンでありながらベルトの走行むらや感光体ドラムの回転むらに影響されない色ズレ量を求めることにより、駆動系を起因する色ズレを解消するために、各色の色ズレ補正量を取得することができる技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−２８４５６９号公報特開平１０−１４８９９２号公報

しかしながら、上述した従来例においては次のような問題点があった。

タンデム型のカラー画像形成装置において、モノクロ画像を形成するモードでは、ブラックの感光体であるＢＫ感光体のみを使用し、イエロー、マゼンダ、シアンの感光体であるカラー感光体は使用しないため、モノクロ画像を形成するモードから、カラー画像を形成するモードへ切り替えられた場合には、ブラックの感光体と他のカラー感光体の位相を合わせる必要があるが、そのためには、エンコーダ等の機構を必要とし、コストや処理時間がかかるという問題点があった。

そこで、本発明は、エンコーダなどを使用しないことにより低コストの構成で位相合せが可能となり、かつ、短時間で位相合せを行うことができるカラー画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、モノクロ画像形成用の感光体とカラー画像形成用の感光体とを有する画像形成装置において、略半円形状のマークをフォトセンサで検知することにより、カラー用感光体の回転にともない１８０°毎に立ち上がり／立下りが変化する２値信号を出力する、カラー感光体回転検知手段と、略半円形状のマークをフォトセンサで検知することにより、モノクロ用感光体の回転にともない１８０°毎に立ち上がり／立下りが変化する２値信号を出力する、モノクロ感光体回転検知手段と、前記カラー感光体回転検知手段およびモノクロ感光体回転手段の出力信号の変化点を検出する変化点検出手段と、前記変化点検出手段が検出した、カラーおよびモノクロそれぞれの変化点の時間の差分を測定する算出手段と、を有し、前記算出手段で算出された差分を所定値以下となるように、前記カラー感光体の駆動部および前記モノクロ感光体の駆動部を制御する、制御手段をさらに有することを特徴とするカラー画像形成装置である。

本発明のカラー画像形成装置によれば、低コストの構成および短時間で位相合せを行うようにすることができる。

次に、本発明の一実施の形態の構成について図面を参照して説明する。

図１を参照すると、本実施の形態におけるカラー画像形成装置は、カラー用フィラー１と、カラー感光体２と、カラー用位相合せセンサ３と、モノクロ用フィラー４と、ＢＫ（ブラック）感光体５と、モノクロ用位相合せセンサ６と、システム制御部７と、ｃｈ０タイマ８と、ｃｈ１タイマ９と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１と、モータ駆動回路１２から構成されている。

カラー用フィラー１およびモノクロ用フィラー４に用いられるフィラーは、強度や機能向上、コスト削減のため、プラスチックス（樹脂）やゴム、塗料等に添加される比較的不活性な物質である。これらのフィラーは、図１に示すように、それぞれの感光体について半円の弧状に形成されている。

カラー感光体２およびＢＫ感光体５としての感光体は、感光ドラム・感光フィルムともいい、暗中にプラスまたはマイナスに帯電させることができ、光が当たった部位は電荷を失うものである。

システム制御部７は、位相合せに関する制御を行う機能を有している。

ｃｈ０タイマ８は、カウンタクリアからモノクロ用位相合せセンサ６からシステム制御部７への信号の入力までの時間が測定され、ｃｈ１タイマ９は、カウンタクリアからカラー用位相合せセンサ３の信号入力までの時間が測定されているものとする。このように、タイマは、２チャンネルから構成されている。

ＲＯＭ１０は、読み出し専用で追加の書き込み、消去、書き換えができない反面、通電が途絶えても記憶内容が消滅しないデジタル記憶媒体である。

ＲＡＭ１１はどの位置からも自由に、かつ高速に記憶内容を読み出せ、さらに、任意の位置に新しいデータを高速に記憶、書き込みすることができる半導体（ＩＣ）であり、位相差等のデータの記憶を行う。

モータ駆動回路１２は、ＢＫ感光体５のモータおよびカラー感光体２のモータを駆動させる機能を有している。

なお、本実施の形態においては、イエロー、マゼンタ、シアンの各感光体は、カラー画像形成時にのみ使用する。すなわち、カラー画像形成時はカラー感光体と黒の感光体と双方を駆動する。一方、モノクロ画像形成時は黒の感光体のみを駆動しカラー感光体は駆動しない。このように、イエロー、マゼンタ、シアンの各感光体は常に同じタイミングで回転および停止することとなり、これら相互間は同一位相となる。一方、黒の感光体はカラー感光体が停止している間にも駆動される場合があるので、黒の感光体とカラー感光体との位相は独立している。したがって、カラー画像形成時には、黒の感光体とカラー感光体との位相を合わせる必要がある。

また、カラー用フィラー１は、カラー感光体２であるイエロー、マゼンタ、シアンの感光体の駆動部のいずれか一つに装着され、カラー用位相合せセンサ３により検知される。一方、モノクロ用フィラー４は、ＢＫ感光体５もしくはＢＫ感光体５と同一位相のギアに装着され、モノクロ用位相合せセンサ６により検知される。

次に、本発明の実施形態における感光体の位相合せ処理のフローを図２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。

まず、ＢＫ感光体５のモータおよびカラー感光体２のモータが定常速度に到達したか否かを判断し(ステップＳ１０１)、定常速度に到達した場合（ステップＳ１０１／Ｙｅｓ）は、ｃｈ０タイマ８,ｃｈ１タイマ９のカウンタをクリアすることによって、タイマカウントスタートを行う（ステップＳ１０２）。一方、定常速度に到達しなかった場合（ステップＳ１０１／Ｎｏ）は、第一段階に戻る。

次に、モノクロ用位相合せセンサ６からシステム制御部７への信号が入力されたか否かを判断し（ステップＳ１０３）、入力検出された場合(ステップＳ１０３／Ｙｅｓ)は、ｃｈ０タイマ８のカウンタ値およびモノクロ用位相合せセンサ６の値を読み取る(ステップＳ１０４、ステップＳ１０５)。一方、入力検出されなかった場合（ステップＳ１０３／Ｎｏ）は、カラー位相合せセンサの入力検出判断に移る。
ここで、ｃｈ０タイマ８はカウンタクリア以降、信号が入力されるまでの時間を測定するためのものである。タイマは基準クロックにより動作しているので、（基準クロックの周期）＊（カウンタ値）＝（時間）となるわけである。また、モノクロ用位相合せセンサ６の値とは、フォトセンサが遮断されているか、透過されているかということにより、制御部に入力される電圧（ＨｏｒＬ）のことをいう。

次に、システム制御部７によって、カラー用位相合せセンサ３への信号入力検出がされたか否かを判断し(ステップＳ１０６)、入力があった場合（ステップＳ１０６／Ｙｅｓ）は、ｃｈ１タイマ９のカウンタ値およびカラー用位相合せセンサ３の値を読み取り(ステップＳ１０７、ステップＳ１０８)、ｃｈ０タイマ８およびｃｈ１タイマ９のカウンタをクリアする。そしてｃｈ０タイマ８,ｃｈ１タイマ９から読み取ったカウンタ値と位相合せセンサの値から位相差を算出する(ステップＳ１０９)。一方、入力がなかった場合（ステップＳ１０６／Ｎｏ）は、入力検出されるまでこれを繰り返す。なお、モノクロ位相合せ用フィラーおよびカラー位相合せ用フィラーは半円の弧状であるので、感光体が半回転すなわち１８０°する毎に、それぞれのセンサはフィラーの存在／不存在を検知する。したがって、感光体が１周する間に２回、位相を検出することができる。

位相差を算出する一例を以下に示す。位相合せセンサ用のフィラーは半円の弧状なので、感光体１回転につき２回（１８０°に１回）センサからの信号が変化する。すなわち、フィラーを検出し始めた時の信号変化と、検出していたフィラーを検出しなくなった時の信号変化である。Ｓ１０３ないしＳ１１２のいずれかで、どちらか早くフィラーを検出した方のセンサの変化点の入力をトリガとし、タイマを起動させ、もう一方のセンサから、変化点が入力される迄の時間を測定する。測定した時間を感光体１周期の時間で割れば、位相差が求められる。このとき、モノクロ位相合せおよびカラー位相合せの値が異なる場合は、位相が１８０°ずれているものとし、位相差算出時に１８０°補正する。位相差の検出にあたっては、カラー、モノクロの感光体の状態により、次の表に示す４種類の形態が考えられる。以下の表では感光体の１周を１秒として説明する。

ここでは、モノクロ用センサからの信号の変化点を基準に位相差を計算することとする。タイマの基準クロックは、１ｍｓとし、カウンタ値が、００ＦＡＨ（１０進にすると２５０）のときは、２５０ｍｓとなる。

まずＮｏ．１の状態は、モノクロ用センサの変化点が先にＨ→Ｌと検出され、次にカラー用センサの変化点が同じくＨ→Ｌと検出されたとする。この２通りの変化点の時間が０．２５秒であった場合、感光体１周期の時間（１秒）から考えると、カラー用感光体の位相はモノクロ用感光体の位相に＋９０°と計算される。
Ｎｏ．２の状態は、カラー用センサからの信号が「Ｌ→Ｈ」と立ち上がりで、モノクロ用センサからの信号が「Ｈ→Ｌ（立ち下がり）」であり、立ち上がり／立下りが異なる。この場合、モノクロ用感光体とカラー用感光体のフィラーが相対的に１８０°異なる位置にいることになり、両者の検出時間差から計算された位相差に１８０°補正する。具体的にはカラー用感光体の位相はモノクロ用感光体に対し、時間差として算出される０．２５秒すなわち＋９０°に加え、さらに１８０°を加算し、２７０°と計算される。
Ｎｏ．３の状態は、カラー用センサの変化点が先にＨ→Ｌと検出され、次にモノクロ用センサの変化点が同じくＨ→Ｌと検出されたとする。これら変化点の時間差が０．１２５秒であった場合、カラー用センサの変化点が先に検出されたとは、カラー用感光体の位相が４５°進んでいたことを意味する。これを、モノクロ用センサからの信号の変化点を基準に位相差を計算するとカラー用センサの位相は−４５°となり、これを０〜３６０°の範囲の数値に換算すると、カラー用感光体の位相は３１５°となる。
Ｎｏ．４の場合、変化点の立ち上がり、立ち下がりが両者で異なるので、Ｎｏ．２で論じたと同様、カラー用感光体の位相を１８０°補正する。その結果、カラー用感光体の位相は１３５°と算出される。

次に、位相差が、α±規定値以内であるか否かを判定し(ステップＳ１１０)、α±規定値以内の場合（ステップＳ１１０／Ｙｅｓ）は、ＢＫ感光体５のモータおよびカラー感光体２のモータの速度を定常値に戻し(ステップＳ１２１)、終了する。なお、感光体の位相合わせは、印刷前に行い、位相合わせ終了後、そのままカラー画像印刷する必要があるので、感光体を同時に止めて、同時に再開させても、止める際の惰性や再開時のモータ立ち上がりのばらつきなどを原因として、位相がずれてしまう可能性がある。上記の定常値とは、印刷する時の感光体の回転速度をいい、位相合わせ終了後、感光体を止めずに、印刷するときの回転速度にする。また、位相合わせを、印刷するときの回転速度で行っている場合は、そのまま速度を変更せずに、印刷モードに入る。

一方、α±規定値を外れている場合（ステップＳ１１０／Ｎｏ）は、ＢＫ感光体５のモータおよびカラー感光体２のモータの速度を加減し、位相差がαになるように速度制御を行い(ステップＳ１１１)、再度、位相合せ制御を行い、位相差がα±規定値以内になるまで速度制御を行う。ここで「α」とは、モノクロ用位相合せセンサが入力された場合、カラー用位相合せセンサが入力されるまでの時間をいう。また、カラー位相合せセンサの入力により先にモノクロ用位相合せセンサの入力があった場合、モノクロ用位相合せセンサを基準にカラー用位相合せセンサの入力までの入力時間をαにするように制御するので、モノクロ用位相合せセンサの入力が先の場合、この入力をトリガとして、位相合せの制御を始めることができる。

また、αを任意に設定することにより、ブラックの感光体と他の感光体の位相を色ズレが最も少ない位相差αにする制御が可能となり、マシーン毎に最適な位相差αを設定できる。

次に、ステップＳ１０３において、カラー用位相合せセンサ２が先に入力検出された場合(ステップＳ１１２／Ｎｏ)は、ｃｈ１タイマ９のカウンタ値およびカラー用位相合せセンサ２の値を読み取る(ステップＳ１１３、ステップＳ１１４)。

次にモノクロ用位相合せセンサ６が入力検出されたか否かを判断し(ステップＳ１１５)、検出された場合（ステップＳ１１５／Ｙｅｓ）は、ｃｈ０タイマ８のカウンタ値およびモノクロ用位相合せセンサ６の値を読み取り(ステップＳ１１６、ステップＳ１１７)、ｃｈ０タイマ８、ｃｈ１タイマ９のカウンタをクリアする。ｃｈ０タイマ８、ｃｈ１タイマ９から読み取ったカウンタ値と位相合せセンサの値から位相差を算出する(ステップＳ１１８)。一方、検出されなかった場合（ステップＳ１１５／Ｎｏ）は、入力検出があるまでこれを繰り返す。なお、モノクロおよびカラー位相合せの値が異なる場合は、位相が１８０°ずれているものとし、上述した例のように位相差算出時に１８０°補正する。

次に、位相差が（−α±規定値）以内か否かを判定し(ステップＳ１１９)、(−α±規定値)以内の場合（ステップＳ１１９／Ｙｅｓ）は、ＢＫ感光体５モータおよびカラー感光体２モータの速度を定常値に戻し(ステップＳ１２１)、終了する。一方、規定値を外れている場合（ステップ１１９／Ｎｏ）は、ＢＫ感光体５モータおよびカラー感光体２モータの速度を加減し、位相差が(−α)になるように速度制御を行い(ステップＳ１２０)、再度位相合せ制御を行い、位相差が(−α±規定値)以内になるまで速度制御を行う。また、モノクロ用位相合せセンサの入力より先にカラー用位相合せセンサの入力があった場合、カラー用位相合せセンサを基準にモノクロ用位相合せセンサの入力までの時間を「−α」にするように制御できるので、カラー用位相合せセンサの入力が先の場合、この入力をトリガとして、位相合せの制御を始めることができる。

なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、手段変更実施が可能である。例えば、モノクロ用位相合せセンサおよびカラー用位相合せセンサの入力の際に、割込処理を実行する機構を設けることにより、センサ入力の際に瞬時に対応可能な構成としてもよい。

本発明の一実施形態のカラー画像形成装置の概略構成図である。本発明の一実施形態のカラー画像形成装置の動作を表すフローチャートである。

符号の説明

１カラー用フィラー
２カラー感光体
３カラー用位相合せセンサ
４モノクロ用フィラー
５ＢＫ感光体
６モノクロ用位相合せセンサ
７システム制御部
８ｃｈ０タイマ
９ｃｈ１タイマ
１０ＲＯＭ
１１ＲＡＭ
１２モータ駆動回路

Claims

モノクロ画像形成用の感光体とカラー画像形成用の感光体とを有する画像形成装置において、
略半円形状のマークをフォトセンサで検知することにより、カラー用感光体の回転にともない１８０°毎に立ち上がり／立下りが変化する２値信号を出力する、カラー感光体回転検知手段と、
略半円形状のマークをフォトセンサで検知することにより、モノクロ用感光体の回転にともない１８０°毎に立ち上がり／立下りが変化する２値信号を出力する、モノクロ感光体回転検知手段と、
前記カラー感光体回転検知手段およびモノクロ感光体回転手段の出力信号の変化点を検出する変化点検出手段と、
前記変化点検出手段が検出した、カラーおよびモノクロそれぞれの変化点の時間の差分を測定する算出手段と、を有し、
前記算出手段で算出された差分を所定値以下となるように、前記カラー感光体の駆動部および前記モノクロ感光体の駆動部を制御する、制御手段をさらに有することを特徴とするカラー画像形成装置。