JP4928881B2 - 画像形成装置及び位相合わせ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、角速度差による画像書き位置ずれが生じないように、各色の感光体の角速度を検出し、角速度を合わせる（以下、位相合わせ制御と称する）手段を有する画像形成装置及び、この画像形成装置で実施される位相合わせ制御方法に関する。

ＹＭＣＫ４色の感光体ドラムを並列に配置し、フルカラーの画像を形成するいわゆるタンデム型のカラー画像形成装置において、各感光体ドラムの角速度差は、画像位置ずれの要因の１つである。このため、感光体ドラムの角速度差を検出し、各色の感光体ドラム周りに配置される現像ユニットと転写ユニット間の感光体移動距離を一定に保つことが必要であり、例えば特許文献１又は２に開示されているように位相合わせ制御に関しては様々な技術が公知である。

このうち特許文献１には、色分解された各光像を複数の感光体ドラムの各々にそれぞれ形成し、それぞれ色分解に応じた色トナーで顕像化した後、１枚の転写紙に、各感光体ドラムの顕像を順次重ねて転写するようにしたカラー記録装置において、前記感光体ドラムの各軸に、１つの駆動手段により回転させられる従動回転体をそれぞれ固設し、これら従動回転体を同一寸法形状に成形した上、同一位置にマークを付し、各従動回転体の感光体ドラム軸への組付時、各従動回転体の、ドラム軸の周りに関する相対位置を、前記マークを用いて、各感光体ドラムの速度変動位相に応じた位相位置に基づき、定めたことを特徴とする構成が記載されている。

また、特許文献２には、複数個の像担持体の駆動源として複数個のＤＣブラシレスモータを用いた場合でも、停止処理に際して、各像担持体に回転位相のバラツキを生じさせにくくするため、複数個のＤＣブラシレスモータを用いて複数個の像担持体を個々独立に回転駆動し、電子写真プロセスによるカラー画像形成を実行する画像形成装置でのＤＣブラシレスモータ停止に際して、画像形成時の回転速度である第１の回転速度Ｖ１よりも遅い第２の回転速度Ｖ２でＤＣブラシレスモータを所定時間回転駆動し、その後停止処理を行うことで、停止処理後、個々のＤＣブラシレスモータの間の位相ずれを少なくすることが記載されている。
特公平６−９０５６１号公報 特開２００５−２６６４２５号公報

前記公知技術では、速度変動が同期したまま感光体の駆動を停止するシーケンスにおいて、各感光体ドラムは予め計算された位相角で停止処理を実行するようになっている。しかしながら、センサを基準にして同一角度停止を行っていると、印刷ジョブ終了時の感光体停止位置はいつも同じ位置となる。このため、印刷ジョブ開始時、感光体に印加される帯電、現像、転写バイアスは感光体上の同一面に印加され、感光体劣化の要因となってしまう。

そこで、本発明が解決すべき課題は、簡単な回転制御で感光体劣化を防ぐことにある。

前記課題を達成するため、本発明の第１の手段は、並設された複数の感光体と、前記複数の感光体間の角速度差による画像形成位置ずれが生じないように各色の感光体の角速度を合わせる位相合わせ制御を行う制御手段と、を有し、前記複数の感光体に各色別に形成した画像を重畳してカラー画像を形成する画像形成装置において、前記制御手段は、前記位相合わせ制御後に前記複数の感光体を停止させるたびに、前記位相合わせ制御後の予定停止位置に対して前記複数の感光体の外周をそれぞれ複数に分割した複数領域内を順次移動して停止位置が決定されるように所定量ずらして停止させ、次の画像形成時には、ずれの前記所定量をそれぞれ補償するように画像形成を行わせることを特徴とする。

第２の手段は、第１の手段において、前記所定量ずらして停止する位置は、前記複数の感光体周辺のユニットとして、帯電ユニット、現像ユニット、及び転写ユニットの少なくとも１つの位置関係に基づいて設定されることを特徴とする。

第３の手段は、第１の手段又は第２の手段において、前記所定量は、角度、距離、及び時間のうちの１つから設定されることを特徴とする。

第４の手段は、第１の手段において、前記制御手段は、前記所定量ずらして停止させる制御のタイミングを、前記位相合わせ制御で要する前記複数の感光体を回転駆動するための駆動モータに対する駆動状態信号レベルにおける位相合わせ制御区間に継続する所定のずらし区間で行うことを特徴。

第５の手段は、並設された複数の感光体に各色別に形成した画像を重畳してカラー画像を形成する場合に、前記複数の感光体間の角速度差による画像形成位置ずれが生じないように各色の感光体の角速度を合わせる位相合わせ制御を行う位相合わせ制御方法において、前記位相合わせ制御後に前記複数の感光体を停止させるたびに、前記位相合わせ制御後の予定停止位置に対して前記複数の感光体の外周をそれぞれ複数に分割した複数領域内を順次移動して停止位置が決定されるように前記複数の感光体を所定量ずらして停止させ、次の画像形成時には、ずれの前記所定量をそれぞれ補償するように画像形成を行わせることを特徴とする。

第６の手段は、第５の手段において、前記所定量ずらして停止させる制御のタイミングを、前記位相合わせ制御に要する前記複数の感光体を回転駆動するための駆動モータに対する駆動状態信号レベルにおける位相合わせ制御区間に継続する所定のずらし区間で行うことを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、感光体は符号３，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂに、制御手段はメインコントローラ２００に、感光体周辺のユニットが帯電装置４、現像装置６及び転写装置７に、それぞれ対応する。

本発明によれば、位相合わせ制御後に各感光体を停止させるたびに、位相合わせ制御後の予定停止位置に対して各感光体の外周をそれぞれ複数に分割した複数領域内を順次移動して停止位置が決定されるように所定量ずらして停止させ、次の画像形成時には、ずれの所定量を考慮してそれぞれ補償するように画像形成を行わせるため、各感光体へのダメージの蓄積を低減させ、各感光体の劣化を効果的に防止することができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るタンデム方式のカラー画像形成装置の全体構成を示す図である。画像形成装置１００は、画像形成部１Ａが縦方向の中央部に位置し、その下方には給紙部１Ｂが、さらに画像形成部１Ａの上方には原稿載置台（コンタクトガラス）１Ｃ１を備えた原稿走査部１Ｃがそれぞれ配置されている。画像形成部１Ａには、水平方向に展張面を有する中間転写ベルト１０２が配置されており、中間転写ベルト１０２の上部には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。

画像形成部１Ａには、補色関係にある色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）のトナーによる画像を担持可能な感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂ（ここで、参照番号の後に添えたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表すものとする。概括的に各部を示す際には色を表す前記添字は省略する）が中間転写ベルト１０２の展張面に沿って並置されている。各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ方向（図１では反時計方向）に回転可能なドラムで構成されており、例えば感光体３Ｙのその周辺には、図示するように、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４Ｙ、書き込み部５Ｙ、現像装置６Ｙ、１次転写装置７Ｙ、及びクリーニング装置８Ｙが配置されている。なお、参照番号は省略しているが、残りの感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃの周囲にも、同様に、帯電装置、書き込み装置、現像装置、１次転写装置、及びクリーニング装置が配置されている。

中間転写ベルト１０２は、複数のローラ２Ａ〜２Ｃに掛け回されて各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対向位置において同方向に移動可能な構成を備え、展張面を構成するローラ２Ａ、２Ｂとは別のローラ２Ｃは、中間転写ベルト１０２を挟んで２次転写装置１０９に対向している。なお、図１中、符号１１０は、中間転写ベルト１０２を対象としたクリーニング装置を示している。

２次転写装置１０９は、帯電駆動ローラ９Ａ及び従動ローラ９Ｂに掛け回されて２次転写装置１０９が位置する２次転写位置において中間転写ベルト１０２と同方向に移動可能な転写ベルト９Ｃを備えており、転写ベルト９Ｃを帯電駆動ローラ９Ａにより帯電させることで中間転写ベルト１０２に重畳された多色画像あるいは担持されている単一色の画像を転写紙に転写することができる。

２次転写位置には給紙部１Ｂからシートが給送されるようになっている。給紙部１Ｂは、複数の給紙カセット１Ｂ１と、給紙カセット１Ｂ１から繰り出されるシートの搬送路に配置された複数の搬送ローラ１Ｂ２と、２次転写位置前方に位置するレジストローラ１Ｂ３とを備えている。

本実施形態では、給紙部１Ｂには、給紙トレイ１Ｂ１から繰り出されるシートの搬送路に加えて給紙カセット１Ｂ１内に収容されていない種類のシートを２次転写位置に向け給送できる構成が備えられており、この構成は、画像形成部１Ａの壁面の一部を開閉可能に設けた手差しトレイ１Ａ１と繰り出しコロ１Ａ２とを備えている。給紙カセット１Ｂ１からレジストローラ１Ｂ３に向けたシートの搬送路途中には、手差しトレイ１Ａ１から繰り出されたシートの搬送路が合流し、いずれの搬送路から給送されるシートもレジストローラ１Ｂ３によってレジストタイミングが設定されるようになっている。

書き込み装置１０５は、原稿走査部１Ｃに有する原稿載置台１Ｃ１上の原稿を走査することにより得られる画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して静電潜像を形成するようになっている。

原稿走査部１Ｃには、原稿載置台１Ｃ１上の原稿を露光走査するスキャナ１Ｃ２が備えられており、さらに原稿載置台１Ｃ１の上面には、自動原稿給送装置１Ｃ３が配置されている。自動原稿給送装置１Ｃ３は、原稿載置台１Ｃ１上に繰り出される原稿を反転可能な構成を備え、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。

書き込み装置１０５により形成された感光体３上の静電潜像は現像装置６Ｙのように各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂの現像装置によって可視像処理され、中間転写ベルト１０２に１次転写される。中間転写ベルト１０２に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、２次転写装置１０９により転写紙に対して一括して２次転写される。２次転写された記録紙の表面に担持している未定着画像は加熱・加圧ローラ１２１及び定着ローラ１２２を備えた定着装置１１１によって定着される。

定着装置１１１を通過したシートは、定着装置１１１の後方に配置されている搬送路切り換え爪１２によって搬送方向が切り換えられるようになっており、排紙トレイ１３に向けた搬送路と、反転搬送路ＲＰとに搬送方向が選択される。

以上のような構成を備えた画像形成装置１００では、原稿載置台１Ｃ１上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータから転送されてくる画像情報に基づいて一様帯電された感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに対して静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置６によって顕像化された後、トナー像が中間転写ベルト１０２に１次転写される。

中間転写ベルト１０２に転写されたトナー像は、単一色画像の場合にはそのまま給紙部１Ｂから繰り出されたシートに対して転写され、多色画像の場合には１次転写が繰り返されることにより重畳された後、シートに対して一括して２次転写される。２次転写後のシートは定着装置１１１により未定着画像を定着された後、排紙トレイ１３あるいは、反転されて再度レジストローラ１Ｂ３に向けて給送される。なお、排紙トレイ１３に排紙することに代えてソータを接続すれば、ソータ内のトレイに排紙されることになる。

図２は、本実施形態に係る画像形成装置の全体的な概略構成を示す図である。同図において、画像形成装置は、メインコントローラ２００を中心として、操作部２１０、プリンタ制御部２２０、スキャナ／ＩＰＵ（画像処理部）部２３０、ＨＤＤ（ハードディスク装置）２４０、ページメモリ２５０を備え、プリンタ制御部２２０にはソータ２６０及びバンク（給紙装置）２７０（１Ｂ）が、また、スキャナ（１Ｃ２）／ＩＰＵ（画像処理部）部２３０にはＡＤＦ２８０（１Ｃ３）がそれぞれ接続されている。なお、図２では、図１の排紙トレイ１３に代えてソータ２６０を接続した例を示す。

メインコントローラ２００はスキャナ／ＩＰＵ部２３０より送られてきた画像データをページメモリ２５０へ送り、保持させる。また、プリンタ制御部２２０から作像の要求があれば要求された画像データをページメモリ２５０から読み出し、プリンタ制御部２２０へ送る。ＨＤＤ２４０はページメモリ２５０に画像データを格納する際、あるいはページメモリ２５０から画像データを読み出した際、一時的に画像データを記憶し、あるいはデジタル画像データを圧縮伸張する際に一時的に使用する。なお、メインコントローラ２００はＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、ＣＰＵはＲＯＭに格納されたプログラムに基づいてＲＡＭをワークエリアとして使用しながら本実施形態における制御を実行する。

プリンタ制御部２２０は、メインコントローラ２００から送られてくるデジタル画像データを画像形成装置（プリンタ）固有の特性に合わせるためのガンマ変換などを行い、この画像処理された画像データに基づいてＬＤ（レーザダイオード）を駆動し、帯電された各感光体ドラム３上に書き込み装置１０５によって光書き込みを行い、静電潜像を形成する。次いで、この静電潜像を現像装置６によってトナー現像して顕像化し、顕像化されたトナー像をバンク２７０から給紙される転写紙に転写する。転写紙上に転写されたトナー像は、定着装置１１１により溶融定着され、トナー像が形成された転写紙は画像形成装置１００からソータ部２６０に排出される。

操作部２１０は、プリントスタートキー、複写枚数を決定するテンキー、デジタル画像形成装置が備える機能を設定する装置機能設定キー、画像形成システムに関わる機能を設定するシステム機能設定キー、設定された機能、データなどを表示する液晶タッチパネルなどを備えている。

ＡＤＦ部２８０は、セットされた原稿を所定のタイミングでコンタクトガラス上を給送し、スキャナによって原稿を読み取らせ、読み取りが終了した原稿を所定のタイミングで排紙する。

スキャナ／ＩＰＵ部２３０は、コンタクトガラス１Ｃ１上にセットされた原稿に照明ランプの照明光を照射し、原稿からの反射光をミラー群、フィルタ、レンズを介しＣＣＤに結像し、光電変換された信号を増幅、Ａ／Ｄ変換し、デジタル画像データを得る。また、スキャナ／ＩＰＵ部２３０は内部にパターン化された画像データを備えており、メインコントローラ（制御部）２００の指示により、この内部パターンの出力も可能である。前記得られたデジタル画像データは、所定のシェーデイング補正、ガンマ補正などの処理が施される。また、操作部２１０やメインコントローラ２００より指定された変倍処理、加工処理などがあれば、これらの処理も行って、所定のタイミングで有効画像領域の上記デジタル画像データを、メインコントローラ２００に送る。

ソータ部２６０は、上記排出されてくる転写紙を、画像形成装置の操作部で設定されたモードに応じて仕分けし、排出する。

位相合わせ制御について、図３、図４及び図５を用いて説明する。図３は感光体３周りに取り付けられた位相基準位置センサの一例を示す図、図４は移送基準センサＳＮの出力タイミングと感光体駆動モータの駆動タイミングとの関係を示すタイミングチャート、図５は印刷時の感光体の駆動状態、位相制御を示した図である。縦軸がモータ回転速度、横軸は時間（Ｔ）である。図３で感光体３の外周に８分割して示す領域は、ずらす領域を意味するもので、後述のように停止するたびに１，２・・・８の位置へずらして停止する。

感光体３は図示しない駆動モータによって駆動されるが、図５から分かるように時刻Ｔ１に印刷動作のために感光体３の駆動を開始し、時刻Ｔ２で感光体３の回転速度が一定となり、印刷動作（書き込み）が開始される。印刷が終了し、時刻Ｔ３で感光体３の停止処理が開始し、各感光体３は位相基準センサＳＮの入力の監視を開始し、位相合わせ開始基準の入力を待つ。時刻Ｔ４は位相基準センサＳＮの入力が変化し、位相合わせを開始する時刻であり、これ以降、位相合わせのための待ち時間となる。待ち時間は時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの時間であり、
待ち時間＝Ｔ５−Ｔ４
で表される。

時刻Ｔ５で位相合わせ時間待ちが終了すると、感光体３を駆動するモータは停止処理を行い、モータを完全に停止させる。モータが完全に停止した時刻がＴ６となる。位相合わせとはタンデム方式であることから４つの感光体３Ｂ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙの角速度を検出し、角速度を合わせることを意味し、これにより、順次転写される画像の転写紙上の転写位置を合わせる。

図４のタイミングチャートを参照すると、位相基準センサＳＮから基準検出信号が入力され、この基準検出信号の入力ＴＡをトリガに感光体駆動モータを一定角度駆動した後ＴＢ、停止させる。このタイミングＴＡからＴＢまでの時間駆動される一定の角度が位相合わせ制御区間となる
図６はずらし角度（時間）を考慮した時のモータ駆動に関するタイミングチャートである。すなわち、図６のタイミングチャートに示されたタイミングは、位相合わせ時間にずらし角度（時間）を加算した時間を位相合わせ基準検出ＴＡから計時し、計時終了ＴＣで感光体駆動モータを停止させている。駆動モータ停止後は、ずらし角度を更新し、次に停止する場合に、同一位置に停止しないようにする。

ずらし角度の更新は、ずらし角度で停止した後、次のずらし角度として、“現在のずらし角度＋ずらし角度”となり、３６０°を超えた場合は、３６０°を引くことにより、停止時間を短縮する。

図７は帯電ユニット（帯電装置）４、現像ユニット（現像装置）６、転写ユニット（転写装置）７及び感光体３の各領域との相対的な関係を示す図である。前記“現在のずらし角度＋ずらし角度”によって停止位置が停止のたびに領域番号が大きい方に移行する。ただし、この実施形態では、８分割なので「８」の次は前に戻って「１」となる。

ずらし角度は可変であり、ユーザによる設定も可能である。また、ずらす時間（位置）は、感光体３周辺のユニットとの接触回数が極力少なくなる時間（位置）が望ましい。この時間（位置）は感光体３周辺のユニット間距離や、ユニットとの接触面などで決定することもできる。なお、この実施形態では、感光体３の周辺ユニットは、前記図７に示した帯電ユニット（帯電装置）４、現像ユニット（現像装置）６、転写ユニット（転写装置）７となる。

また、本制御は感光体３が停止するたびに実施する必要はなく、停止の回数や印刷枚数が規定以上となった場合のみ実施するようにすることもできる。

なお、本実施形態のようなタンデム方式の画像形成装置では、位相を合わせて感光体３を停止させるべきであるが、本実施形態では、停止位置を積極的にずらすことによって感光体３へのダメージの蓄積を低減している。ずらす量（ずらし角度）は画像形成装置のメインコントローラ２００が認識しているので、次の画像形成時には、本実施形態で実行している積極的なずれ量を考慮して補償するように画像形成を行う。そのため、位相がずれることはない。

以上のように、本実施形態によれば、感光体３の停止時、停止のたびに位置を変え、停止位置は感光体３の周辺ユニットの配置で決定し、感光体劣化防止制御の実行を任意のタイミングで行うので、
１）位相合わせ制御に加えて、感光体の停止する位置はずらし角度分ずつずれて停止するので、周辺ユニットとの同一位置での接触回数が低減される。これにより帯電バイアスや現像バイアスが印加される場所が分散され、感光体３の劣化を防止することができる。
２）ずらし角度を任意に設定できるので、感光体駆動モータの停止時間が調整可能であり、停止時間の短縮化を図ることができる。
３）停止時間の短縮化を図ることができるので、ずらし制御を生産性にほとんど影響を与えることなく実施することができる。
等の効果を奏する。

本発明の実施形態に係るタンデム型のカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るタンデム型のカラー画像形成装置の電気的構成の概略を示すブロック図である。 感光体周りに取り付けられた位相基準位置センサの一例を示す図である。 位相基準センサの基準検出信号の出力タイミングと感光体駆動モータの動作タイミングとの関係を示すタイミングチャートである。 印刷時の感光体の駆動状態、位相制御を示す速度線図である。 ずらし角度（時間）を考慮した時のモータ駆動に関するタイミングチャートである。 感光体周りに取り付けられた位相基準位置センサと作像ユニットとの配置関係を示す図である。

符号の説明

３，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂ 感光体
４ 帯電装置（ユニット））
５ 書き込み部
６ 現像装置（ユニット）
７ 転写装置（ユニット）
１００ 画像形成装置
１０５ 書き込み装置
２００ メインコントローラ
２１０ 操作部
２２０ プリンタ制御部
２３０ スキャナ／ＩＰＵ部
２４０ ＨＤＤ
２５０ ページメモリ
２６０ ソータ
２７０ バンク
２８０ ＡＤＦ

Claims (6)

1. 並設された複数の感光体と、前記複数の感光体間の角速度差による画像形成位置ずれが生じないように各色の感光体の角速度を合わせる位相合わせ制御を行う制御手段と、を有し、前記複数の感光体に各色別に形成した画像を重畳してカラー画像を形成する画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記位相合わせ制御後に前記複数の感光体を停止させるたびに、前記位相合わせ制御後の予定停止位置に対して前記複数の感光体の外周をそれぞれ複数に分割した複数領域内を順次移動して停止位置が決定されるように前記複数の感光体を所定量ずらして停止させ、次の画像形成時には、ずれの前記所定量をそれぞれ補償するように画像形成を行わせることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、前記所定量ずらして停止する位置は、前記複数の感光体周辺のユニットとして、帯電ユニット、現像ユニット、及び転写ユニットの少なくとも１つの位置関係に基づいて設定されることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２記載の画像形成装置において、前記所定量は、角度、距離、及び時間のうちの１つから設定されることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記所定量ずらして停止させる制御のタイミングを、前記位相合わせ制御に要する前記複数の感光体を回転駆動するための駆動モータに対する駆動状態信号レベルにおける位相合わせ制御区間に継続する所定のずらし区間で行うことを特徴とする画像形成装置。
5. 並設された複数の感光体に各色別に形成した画像を重畳してカラー画像を形成する場合に、前記複数の感光体間の角速度差による画像形成位置ずれが生じないように各色の感光体の角速度を合わせる位相合わせ制御を行う位相合わせ制御方法において、
   前記位相合わせ制御後に前記複数の感光体を停止させるたびに、前記位相合わせ制御後の予定停止位置に対して前記複数の感光体の外周をそれぞれ複数に分割した複数領域内を順次移動して停止位置が決定されるように前記複数の感光体をそれぞれ所定量ずらして停止させ、次の画像形成時には、ずれの前記所定量をそれぞれ補償するように画像形成を行わせることを特徴とする位相合わせ制御方法。
6. 請求項５記載の位相合わせ制御方法において、前記所定量ずらして停止させる制御のタイミングを、前記位相合わせ制御に要する前記複数の感光体を回転駆動するための駆動モータに対する駆動状態信号レベルにおける位相合わせ制御区間に継続する所定のずらし区間で行うことを特徴とする位相合わせ制御方法。

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