JP4934521B2 - 画像形成装置及びその色ずれ補正方法 - Google Patents

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本発明は、複写機、プリンタ、FAX等の複数の現像器を用いた画像形成装置の色ずれ補正方法に関するものである。
従来、この種の画像形成装置における一般的な色ずれ補正方法として、例えば感光体ドラムに形成された色ずれ検出パターンを媒体搬送ベルト上に転写し、ベルト上に転写された検出パターンの各色の色ずれ量を検出する手段によって検出された色ずれ量に応じて各色の印刷開始位置を補正し、更にその印刷位置補正が電源投入時やカバーの開閉、一定枚数の印刷毎に実施されるものがあった(例えば、特許文献1参照)。
特開2001―134041号公報(第9,10頁、図1,6)
しかしながら、上記構成の装置では、定期的な色ずれ補正の間にベルトおよび媒体の搬送速度に変化が生じた場合、色ずれ補正動作を行ったときの補正値に対してその速度変化分だけ印刷位置にずれが生じ、結果として色ずれ量が増大する。ベルトの速度変動につながるメカニズムに関してはさまざまな複合要因が存在し、色ずれ量を定量化できていないため、この不具合を補うためには定期的な色ずれ補正をさらに頻繁に行う必要があった。しかしながら、感光体ドラム、ベルトユニット等の回転駆動を伴う色ずれ補正を頻繁に行うことは、それら消耗品や装置の寿命を短くすることとなり、ユーザーに著しい不利益をあたえるだけでなく、色ずれ補正を行っている間は印刷が実行できないことから、印刷までに必要な時間が増大するといったデメリットが指摘されている。
本発明は、高価な部品を追加することなく、また消耗品や装置の寿命に与える影響を最小限にしつつ、ベルトの速度変動に伴う各色の顕像を重ね合わせたときの色ずれを最小限にする画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明による画像形成装置は、可視像を順次転写して画像を形成する画像形成装置であって、
像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像に現像剤を付着させて該像担持体上に可視像を生成し、該可視像を転写媒体上に転写する印刷プロセス手段と、前記転写媒体を走行駆動する転写媒体駆動手段と、前記転写媒体駆動手段の駆動負荷を検出する駆動負荷検出手段と、前記駆動負荷検出手段により検出された駆動負荷に基づいて前記転写媒体の走行速度を算出する走行速度算出手段と、前記走行速度算出手段により算出された走行速度と所定値との差に基づいて、形成される画像の位置ずれを補正するための補正値を算出する位置ずれ補正手段と、前記位置ずれ補正手段により算出された補正値により、前記印刷プロセス手段による印刷プロセスの条件を変更する印刷プロセス条件変更手段と
を有することを特徴とする。
また本発明による画像形成装置の色ずれ補正方法は、像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像に現像剤を付着させて該像担持体上に可視像を生成し、該可視像を転写媒体上に転写する印刷プロセス手段を備え、前記可視像を順次転写して画像を形成する画像形成装置の色ずれ補正方法であって、
転写媒体を走行駆動する転写媒体駆動手段の駆動負荷を検出するステップと、検出された前記駆動負荷に基づいて前記転写媒体の走行速度を算出するステップと、算出された前記走行速度と所定値との差に基づいて、形成される画像の位置ずれを補正するための補正値を算出するステップと、算出された前記補正値により、前記印刷プロセス手段による印刷プロセスの条件を変更するステップと
を有することを特徴とする。
本発明によれば、印刷動作を伴う色ずれ補正を頻繁に実施することなく、転写ベルトの速度変動に伴う色ずれの発生を抑制することができる。
実施の形態1.
図1は、本発明による実施の形態1の画像形成装置の要部概略構成を示す概略構成図である。
同図に示すように、画像形成装置100は、例えばタンデム型カラー電子写真式プリンタとしての構成を備え、給紙カセット10は、内部に転写媒体としての印刷用紙12が積層され、画像形成装置100に着脱自在に装着される。給紙カセット10の内部には支持軸13によって回動可能に支持されたシートレシーブ11が設けられ、印刷用紙12はこのシートレシーブ11上に積載される。
シートレシーブ11は矢印J方向に回動し、これによって積層された最上位の印刷用紙12が、ピックアップローラ21に当接する。このピックアップローラ21は、接触した状態で対に配設された給紙ローラ22及びリタードローラ23と共に給紙部20を構成している。ピックアップローラ21及び給紙ローラ22は、図示しない回転駆動手段によって矢印方向に回転駆動され、リタードローラ23は、図示しないトルク発生手段によって、矢印方向のトルクを発生している。従って、ピックアップローラ21は、給紙カセット10内から当接した印刷用紙12を引き出し、給紙ローラ22及びリタードローラ23は、例えば、印刷用紙12が複数同時に引き出されたような場合にも、一枚ずつこの印刷用紙12を順次搬送経路に繰出す。この給紙部20は、後述する給紙搬送制御部202(図3)によって動作が制御される。
印刷用紙12の搬送方向における、給紙部20の下流側の搬送路には、順に、図示しない駆動源からギア等を経由して動力が伝達され、後述する給紙搬送制御部202(図3)によって回転制御されるレジストローラ31,32が配置されている。レジストローラ31は、このレジストローラ31を加圧して搬送力を生み出す連れ回りのプレッシャローラ33と対をなし、レジストローラ32は、このレジストローラ32を加圧して搬送力を生み出す連れ回りのプレッシャローラ34と対をなしている。レジストローラ32の下流側には、画像形成部50での書き込みタイミングをとるための書込みセンサ35が配設されている。レジストローラ31のローラ対は印刷用紙12の斜行を強制し、レジストローラ32のローラ対は画像形成部50に印刷用紙12を送り込む。
画像形成部50は、直列に並べられた4つの印刷プロセス手段としてのイメージドラムユニット(以下、IDユニットと称す)51K,51Y,51M,51C(総称する場合は単に51とする)と、IDユニット51により形成されたトナー現像を、印刷用紙12の上面にクーロン力により転写する転写部60からなる。直列に並べられた4つのIDユニット51は、構成的には全て同じであり、使用されるトナーの色、即ちブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)と、その動作タイミングのみが異なる。ここでは用紙搬送方向の上流側から順に、ブラック(K)用のIDユニット51K、イエロー(Y)用のIDユニット51Y、マゼンタ(M)用のIDユニット430M、及びシアン(C)用のIDユニット51Cが配列されている。
従って、ここでは代表してブラック(K)のIDユニット51Kの内部構成について以下に説明する。
IDユニット51Kは、トナー現像を担持する感光体ドラム52K、感光体ドラム52Kの表面を帯電させる帯電ローラ53、LEDヘッド57Kによる露光によって感光体ドラム52Kの帯電した表面に形成された静電潜像に、摩擦帯電によりトナー現像を形成する現像ローラ54、現像ローラ54にトナーを供給するトナー供給ローラ55、転写後に感光体ドラム52の表面に残る残トナーを掻き落とすクリーニングブレード56などを備える。なお、各IDユニット51に用いられているドラムやローラは、IDユニット駆動モータ252(図2)から図示しないギアなどを経由して動力が伝達され、後述する画像形成制御部201(図3)によって回転制御される。尚、このIDユニット51Kと、LEDアレイによって構成されて前記静電潜像を形成するLEDヘッド57Kとが現像手段である。
転写部60は、印刷用紙12を静電吸着して搬送する転写ベルト61、後述するベルト駆動制御部203(図3)、ベルト駆動モータ251(図3)等により回転制御されて転写ベルト61を駆動するドライブローラ62、ドライブローラ62と対を成して転写ベルト61を張架するテンションローラ63、テンションローラ63と装置本体間に架けられてテンションローラ63を付勢して転写ベルト61に張力を与えるテンションスプリング64、前記IDユニット51の各感光体ドラム52K,52Y,52M,52C(総称する場合は単に52とする)にそれぞれが対向して圧接するよう配置され、導電性のゴム等によって形成されてトナー現像を印刷用紙12に転写するよう電圧を印加する転写ローラ67K,67Y,67M,67C(総称する場合は単に67とする)、転写ベルト61上に付着したトナーを掻き取りクリーニングするクリーニングブレード65、クリーニングブレード65により掻き落とされたトナーを堆積するトナーボックス66からなる。ここでの転写ベルト61の材質は、プラスチックフィルム(例えばポリアミドイミド(PAI)、ポリカーボン(PC)である。
尚、各現像手段(IDユニット51とLEDヘッド57)は、前記した過程によって感光体ドラム52にトナー現像を形成する現像処理を実行し、転写部60によって印刷用紙12にこのトナー現像を転写するが、この転写タイミングは、LEDヘッド57による露光開始タイミングで決定される。またここでいう現像処理は、LEDヘッド57による露光開始から現像ローラ54によって静電潜像にトナー現像を形成するまでの処理とする。
IDユニット51と転写ベルト61は同期して駆動され、転写ベルト61に静電吸着された印刷用紙12に各色のトナー現像を順次重ね合わせて転写する。このようにして画像形成部50でトナー現像を転写された印刷用紙12は、トナー現像を熱と圧力で印刷用紙12に融着させる定着ユニット70へ送り出される。
定着ユニット70は、内部に熱源となるハロゲンランプ71を備え、ハロゲンランプ71によって過熱されると同時に図示しない定着モータによって駆動される定着ローラ72と、この定着ローラ72と連れ回る加圧ローラ73とを備え、トナー現像が転写された印刷用紙12を搬送すると同時に用紙上のトナー現像を加熱溶着させる。この定着ユニット70は、後述する定着制御部204(図3)によって定着制御される。
印刷用紙12の搬送方向における、定着ユニット70の下流側の搬送路には、順に、前記定着モータによって駆動される排出ローラ75とこの排出ローラ43と連れ回わる排出コロ76のローラ対、搬送ローラ81とこの搬送ローラ81と連れ回わる搬送コロ83のローラ対、排出ローラ82とこの排出ローラ82と連れ回わる排出コロ84のローラ対が配置され、定着ユニット70から排出される定着済みの印刷用紙12を経路に沿って搬送し、スタッカ部90へと排出する。
図2は、色ずれ補正を行う画像形成部50の動作を説明するための要部構成図である。
ベルト駆動モータ251は、図示しない伝達手段を介してドライブローラ62を駆動し、ドライブローラ62は、テンションローラ63を付勢するテンションスプリング64によって与えられる張力によって、フィルム状の転写ベルト61とドライブローラ62の間に発生する摩擦抵抗を利用して、転写ベルト61を駆動する。また、IDユニット駆動モータ252は図示しない駆動伝達手段を介して各IDユニット51のドラムやローラを回転駆動する。ここでは、ベルト駆動モータ251とドライブローラ62がベルト駆動手段となる。尚、図2では簡単のため、各IDユニット51の感光体ドラム52のみを示している。
書込みセンサ35は、レジストローラ32のローラ対によって、画像形成部50に送り込まれる印刷用紙12の先端が通過するのを検出し、その通過検出信号を後述する制御部200(図3)に通知する。色ずれセンサ68は、後述するように、各IDユニット51K,51Y,51M,51Cの印刷位置のずれを補正するための色ずれを検知し、この色ずれ検出信号を、同じく制御部200(図3)に通知する。書き込みセンサ35から、感光体ドラム52Kが転写ローラ67Kと当接する転写位置までの距離を距離L0とし、感光体ドラム52Kの上記転写位置から各感光体ドラム52Y,52M,52Cの転写位置までの距離をそれぞれ距離L1,L2,L3とする。
図3は、画像形成装置100の本発明に関与する動作を制御する制御系の要部構成を示すブロック図である。以下、図1及び図2を参照しながらこの制御系について説明する。
同図中、制御部200は、マイクロプロセッサ、ROM、RAM、入出力ポート、タイマ、演算部200a等によって構成され、上位装置から画像データ及び制御コマンドを受信すると、画像形成装置100(図1)の全体のシーケンスを制御し、各種印刷プロセス条件を変更しながら印刷動作を各制御部201〜204に指示する機能を有する。演算部200aでは、後述するようにベルト駆動制御部203から通知された駆動電流値を用いて補正値を演算し、画像形成制御部201に通知する。センサ群205は、画像形成装置100の動作状態を監視するための各種センサ、例えば用紙位置を検出する書込みセンサ35(図1)や、色ずれを検知する色ずれセンサ68(図1)、装置の温湿度を検知する温湿度センサ、各IDユニットの濃度測定する濃度センサ等からなる。
画像形成制御部201は、制御部200の指示によって、トナー現像を形成する画像形成部50の各動作、例えば、各IDユニット51(図1)の感光体ドラム52を駆動するIDユニット駆動モータ252(図2)の回転動作、各LEDヘッド57K,57Y,57M,57C(総称する場合は単に57とする)の露光開始タイミングを含む露光動作等を実行する。従って、ここでは制御部200、画像形成制御部201等が現像制御手段である。給紙搬送制御部202は、制御部200の指示によって、印刷用紙12を搬送するための動作、例えばピックアップローラ21、給紙ローラ22、レジストローラ31,32の回転動作、等を実行する。
ベルト駆動制御部203は、制御部200の指示によって、図2に示すドライブローラ62を駆動するベルト駆動モータ251の回転動作を実行して、転写ベルト61の矢印方向移動を制御する。従って、ここでは制御部200、ベルト駆動制御部203等がベルト制御手段であり、或いは転写媒体駆動手段である。更にベルト駆動制御部203は、その電流検知部203aによって、ベルト駆動モータ251の回転トルクに応じて変化する駆動電流値を後述するタイミングで検知し、検知した駆動電流値を記憶部203bに保存すると共に制御部200に通知する。定着制御部204は、制御部200の指示によって、定着ユニット70(図1)の定着ローラ72及び加圧ローラ73を回転駆動する図示しない定着モータ、及びハロゲンランプ71等の動作を制御し実行する。尚、ここでは、ベルト駆動モータ251は直流モータであり、ベルト駆動制御部203はこのベルト駆動モータ251を定電圧駆動するものとする。
図4は、ベルト駆動モータ251を所定の電圧で定電圧駆動している状態において、転写部60におけるベルト駆動モータ251の軸での負荷トルクTmと転写ベルト60の走行速度Vbの関係を実験によって求め、得た結果をグラフにした関係グラフ図である。同グラフによれば、負荷トルクTmが所定値(本実験では、約0.85cNm)以上では、負荷トルクTmが、ベルト平均速度に対して略リニアに低下している。尚、本実験では0.85cNm以下の負荷トルクでも試験したが、実際の使用環境では、ベルト駆動モータ251の軸での負荷トルクTmは0.85cNm以上となることが確認されている。また、同グラフから、負荷トルクTmの変化量ΔTmに対する速度Vbの変化量ΔVbの関係を示す定数Kv(ΔVb/ΔTm)=−0.096が求められる。ここで、
ΔVb=Kv・ΔTm ・・・(1)
である。
図5は、ベルト駆動モータ251のモータ駆動トルクTmとモータ駆動電流Imの関係を実験によって求め、得た結果をグラフにした関係グラフ図である。同グラフによれば、駆動トルクTmが所定値(本実験では、約2cNm)以下では、モータ駆動トルクTmとモータ駆動電流Imとがリニアな関係を保っている。尚、実際の使用環境では、モータ駆動トルクTmは2cNm以下となることが確認されている。また同グラフから、モータ駆動トルクTmとモータ駆動電流Imの関係を示す定数Kti(ΔIm/ΔTm)=2.8が求められる。ここで、
ΔIm=Kti・ΔTm ・・・(2)
である。
これ等の(1)、(2)式から、モータ駆動電流変化量ΔImをベルト速度変化量ΔVbへと換算する換算式
ΔVb=(Kv/Kti)・ΔIm ・・・(3)
=(Kv/Kti)・(I−I
Kti:負荷トルクTmと駆動電流Imの関係を示す定数
Kv :負荷トルクTmに対する速度Vbの関係を示す定数
が求められる。この換算式(3)は、予め制御部200内のROMに記録され、後述する画像形成装置100の色ずれ補正動作の際に演算実行される。
図6は、下記の条件、
・転写ベルト61の走行速度Vb=標準の速度(例えば154.7mm/s)
・図2における距離L1=72mm、L2=144mm、L3=216mm
において、色ずれが発生していない状態において、
転写ベルト61の走行速度Vbのみを変えたときの各色の印刷色ずれ量を示したグラフ図である。但し、色ずれ量は、IDユニット51Kで転写されるブラック(K)に対する、IDユニット51Y、IDユニット51M、IDユニット51Cでそれぞれ転写されるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の色ずれを示すものである。
同グラフからも明らかなように、色ずれ量は速度偏差に比例し、且つIDユニット51Y、IDユニット51M、IDユニット51CのIDユニット51Kからの距離L1,L2,L3に比例して大きくなる。
以上の構成において、画像形成装置100が行なう色ずれ補正の各部の動作について、以下に説明する。
画像形成装置100(図1)において、感光体ドラム52を有する各IDユニット51は、図示しない一対のサイドプレートL,Rによってその位置が決められ、また各LEDヘッド57は、各IDユニット51の図示しないサイドフレームに位置決めされる構造となっている。しかしながら、部品の製造ばらつきにより、数十ミクロンから数百ミクロンの範囲で装置に依存した位置ずれが生じる。また、媒体である印刷用紙12を搬送する転写部60の転写ベルト61を駆動するドライブローラ62のローラ径のばらつき、また転写ベルト61の厚みばらつき等により、転写ベルト61の走行速度も、転写ベルト61、ドライブローラ62、テンションローラ63を含むベルトユニット間でばらつく。
これらの画像形成部50における各部の製造誤差等のばらつきに起因する色ずれを補正するため、所定のタイミングで自動的に色ずれ補正が実施される。先ずこの自動色ずれ補正について図1〜図3を参照して簡単に説明する。
図2において、感光体ドラム52K〜52C上に形成された色ずれ検知バターン、例えば搬送方向と直行する方向に、直線状に形成された細線パターンが、所定のベルト速度Vbで駆動される転写ベルト61に直接転写され、色ずれセンサ68によってこの色ずれパターンが検知される。色ずれセンサ68は、IDユニット51Kで転写されるブラック(K)に対する、IDユニット51Y、IDユニット51M、IDユニット51Cでそれぞれ転写されるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の色ずれ量を検知し、制御部200(図3)に通知する。制御部200は通知された各色の色ずれ量を、色ずれ補正値1Y,補正値1M,補正値1Cとして内部のRAMに保存する。これらの色ずれ補正値は、各色の色ずれ量(距離)をベルト速度Vbで割った時間量であり、後にタイムチャート(図8)の説明で更に説明する。
次に印刷時の動作について説明する。図3に示す制御部200は、上位装置からの印刷指令を受けると、印刷用紙12の給紙及び搬送を開始するよう給紙搬送制御部202に指示する。給紙搬送制御部202はこれにより、図1に示すピックアップローラ21を駆動して給紙カセット10内から当接した印刷用紙12を引き出し、繰り出された印刷用紙12を給紙ローラ22とリタードローラ23により、一枚に捌いて搬送する。更にレジストローラ31のローラ対によって搬送される印刷用紙12の斜行を矯正し、レジストローラ31のローラ対によって印刷用紙12を画像形成部50に送り出す。このようにして搬送される印刷用紙12は、やがて書込みセンサ35を通過する。
書込みセンサ35は、印刷用紙12の先端が通過した時点で、この通過を示す通過検出信号を制御部200に通知する。制御部200は、この通過通知Wr Snsを受けたタイミングと、図2に示す各距離L0〜L3及び所定の搬送速度に基づいて予め設定された各LEDヘッド57による露光開始タイミングを、前記した色ずれ補正値(1Y,1M,1C)に基づいて補正した各色の露光開始タイミング(FSYNC_K,FSYNC_Y,FSYNC_M,FSYNC_C)を設定する。尚、露光開始タイミングを、以後印刷開始タイミングと称す。
画像形成制御部201は、上位装置より送られた画像データをブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の印刷データ(Data_K,Data_Y,Data_M,Data_C)に分解し、前記した印刷開始タイミング(FSYNC_K,FSYNC_Y,FSYNC_M,FSYNC_C)に基づいて、露光及び現像を開始するように画像形成部50を動作させる。
転写部60(図2)まで搬送された印刷用紙12は、ベルト駆動モータ251(図2)によって駆動されるドライブローラ62から伝達される動力を受けて移動する転写ベルト60に静電吸着して搬送され、それぞれが上記した印刷開始タイミングで露光及び現像を開始した各IDユニット51の感光体ドラム52K,52Y,52M,52Cに形成されたトナー現像が順次重ね合わせて転写される。トナー現像が転写された印刷用紙12は、前記したように、定着ユニット70によってそのトナー現像が加熱溶着されて定着し、排出ローラ75のローラ対、搬送ローラ81のローラ対、及び排出ローラ82のローラ対によってスタッカ部90へと排出される。
図7は、上記した自動色ずれ補正を所定のタイミングで実行し、更に新たな色ずれ補正を加えて上記した印刷時の動作を実行する、本実施の形態の画像形成装置100による、全体の動作の流を示すフローチャートである。このフローチャートを参照しながら、本発明による画像形成装置100の色ずれ補正動作について更に説明する。
画像形成装置100の電源オン時に、制御部200は、例えば今までに一度も前記した自動色ずれ補正が実施されていないか否かを判断する(ステップS100)。実施されていない場合(ステップS100,No)この自動色ずれ補正を実施し、先ず色ずれ補正値1Y,補正値1M,補正値1Cを内部のRAMに保存する(ステップS101)。次にこの自動色ずれ補正時にドライブローラ62を駆動するベルト駆動モータ251に流れる駆動電流Iを電流検知部203aで検出して記憶部203bに保存する(ステップS102)。
制御部200は、色ずれ補正値1Y,1M,1Cによって補正された印刷開始タイミング(FSYNC_K,FSYNC_Y,FSYNC_M,FSYNC_C)を設定する(ステップS103)。一方、すでに自動色ずれ補正が実行されている場合には(ステップS100,Yes)、ステップS101〜ステップS103までの処理はパスされる。従って、ステップS100からステップS104までの処理を指示する箇所、即ち制御部200が、ここでは位置ずれ補正手段である。
次に制御部200は、定期的に自動色ずれ補正するタイミングであるか否かを判断する(ステップS104)。ここでは、前回自動色ずれ補正が行われた後の印刷枚数が所定枚数に達したか否かを判定して補正タイミングを判断するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、装置の内部温度や外部温度が所定値以上変化した場合や、更には装置カバーの開閉が行われた場合を、合わせて判定するようにしてもよい。
前回自動色ずれ補正後の印刷枚数が所定枚数に達した場合(ステップS104,Yes)、ステップS100に戻って、自動色ずれ補正が実行され、所定枚数に達しない場合(ステップS104,No)、上位装置からの印刷指示待ち状態となる(ステップS105)。ここで上位装置からの印刷指示を受信すると、前記色ずれ補正値1Y,1M,1Cによって補正された印刷開始タイミング(FSYNC_K,FSYNC_Y,FSYNC_M,FSYNC_C)を基準としたタイミングで露光及び現像を開始し、印刷を実行する(ステップS106)。そしてこの印刷時にベルト駆動モータ251に流れる駆動電流Iを電流検知部203aで検出して記憶部203bに保存する(ステップS107)。
記憶部203bに保持された電流値IとIを比較し(ステップS108)、I=Iの場合には前記印刷開始タイミングを変更することなくステップS104に戻る。
とIが等しくない場合、ステップS109において、モータ駆動電流変化量ΔIm(I−I)をベルト速度変化量ΔVbへと換算する前記した換算式(3)、即ち、
ΔVb=(Kv/Kti)・ΔIm
が制御部200内のROMから読み出されて演算部200aで演算され、前回自動色ずれ補正を行ったときのベルト速度Vbからの変化量ΔVbを得る。
尚、上式(3)を実行するのに係わる箇所、即ちベルト駆動制御部203の電流検知部203a、記憶部203b、及び制御部200の演算部200a等が、ここでは速度検出手段であり、或いは駆動負荷検出手段及び走行速度演算手段である。
また、ここでは前回自動色ずれ補正を行ったときのベルト速度Vbからの変化量ΔVbを上記(3)式による演算によって求める例を示したが、モータ電流変化量ΔImに対するベルト速度変化量ΔVbの関係を、例えば工場出荷時に予め求めて制御部200内のROMテーブルに記録し、このROMテーブルからモータ電流変化量ΔImに対するベルト速度変化量ΔVbを得るようにしても良いことは勿論である。
ステップS110では、ベルト速度Vbの転写ベルト61が、図2に示す感光体ドラム52Kと各感光体ドラム52Y,52M,52C間の各距離L1,L2,L3を移動する時間に対する時間差分ΔT1,ΔT2,ΔT3を得て、それらを色ずれ補正値2Y,2M,2Cとして制御部200に保存し、ステップS111で前記補正値1Y,1M,1Cに前記補正値2Y,2M,2Cを加味して新たな各色の印刷開始タイミング(FSYNC_K,FSYNC_Y,FSYNC_M,FSYNC_C)を設定(更新)し、前記ステップS104に戻る。従って、ステップS108からステップS111までの処理を指示する箇所、即ち制御部200が、ここでは印刷プロセス条件変更手段である。
ここで、時間差分ΔT1,ΔT2,ΔT3の算出方法について説明する。各距離L1,L2,L3を総称してLとし、時間差分ΔT1,ΔT2,ΔT3を総称してΔTとし、移動速度(Vb+ΔVb)のとき距離Lにおいて発生する色ずれをΔLとすると、
ΔL=L・ΔVb/V ・・・(4)
となり、時間差分ΔTは、色ずれΔLを移動する時間に相当する。従って、
ΔT=ΔL/(Vb+ΔVb)
=L・ΔVb/(V・(Vb+ΔVb)) ・・・(5)
となり、上記(5)式によって、時間差分ΔTが得られる。
従って、制御部200は、ステップS100からステップS103による自動色ずれ補正で一旦印刷開始タイミング(FSYNC_K,FSYNC_Y,FSYNC_M,FSYNC_C)を設定すると、以後印刷枚数が所定枚数に達する間隔で、定期的に自動色ずれ補正を行う。また、自動色ずれ補正が行われる間の印刷時には、ステップS105〜ステップS111において自動色ずれ補正後のベルト駆動モータ251の駆動電流の変化を看視し、負荷トルクの変化に伴う転写ベルト61の走行速度変化に応じた印刷開始タイミングの補正を行う。
ここで、補正値2Y,2M,2Cについて、更に説明する。図2に示す各距離L1,L2,L3をそれぞれL1=72mm,L2=144mm,L3=216mmと設定し、自動色ずれ補正時の転写ベルト61の走行速度Vbが154.7mm/sであり、自動色ずれ補正時の負荷トルクTmは0.85cNmであったが、その後1.15cNmに変化したと想定する。この場合、前記(1)式により、
ΔVb=Kv・ΔTm
=0.096・(1.15−0.85)
=−0.029(mm/s)
となり、転写ベルト61の走行速度Vbが0.029(mm/s)だけ減少する。
従って、この走行速度Vbの減少に伴う補正を行わなかった場合、例えば図2における距離L3(216mm)のIDユニット51Cでは前記(4)式で得られるように約41μm(図6参照)の色ずれが生じる。本実施の形態では、この走行速度Vbの減少に伴って、前式(5)から得られるように、色ずれΔL3=−0.041mmに相当する時間差分ΔT3=−0.265msを補うための補正値2C(0.265ms)を設定する。これにより、走行速度の減少に伴う色ずれを防止することができる。
図8は、前記ステップS111での色ずれ補正の結果から得られた印刷開始タイミングFSYNC_K,FSYNC_Y,FSYNC_M,FSYNC_C、即ち、補正値1Y,1M,1Cに補正値2Y,2M,2Cを加えて設定される印刷開始タイミングの時間的な関係を示すタイムチャートである。
同図に示すように、印刷開始タイミングFSYNC_Yは、図2に示す距離L1に基づいて予め設定された露光開始タイミングに補正値1Y,2Yによる時間補正が加えられて印刷開始タイミングFSYNC_KからT1時間後に設定され、印刷開始タイミングFSYNC_Mは、図2に示す距離L2に基づいて予め設定された露光開始タイミングに補正値1M,2Mによる時間補正が加えられて印刷開始タイミングFSYNC_KからT2時間後に設定され、印刷開始タイミングFSYNC_Cは、図2に示す距離L3に基づいて予め設定された露光開始タイミングに補正値1C,2Cによる時間補正が加えられて印刷開始タイミングFSYNC_CからT3時間後に設定される。
尚、自動色ずれ補正において、IDユニット51KとLEDヘッド57Kによる、印刷開始タイミングFSYNCにおいては補正が行われないが、例えばIDユニット51Kの装着位置が変化して印刷用紙12への転写タイミングがずれたとしても、これに起因して発生する色ずれは、その後の印刷開始タイミングFSYNC_K,FSYNC_Y,FSYNC_M,FSYNC_Cによってその分の色ずれも含めて補正が行われるため、印刷開始タイミングFSYNCにおいては補正をする必要がないものである。
図9は、本実施の形態の画像形成装置によって行なわれる画像形成処理での露光タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
上記したように、制御部200は、前記補正値1Y,1M,1C及び補正値2Y、2M、2Cを加味した各色の印刷開始タイミング(FSYNC_K,FSYNC_Y,FSYNC_M,FSYNC_C)を設定する。画像形成制御部201は、上位装置からの印刷指令に伴って送られた画像データを、時刻tでブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の印刷データ(Data_K,Data_Y,Data_M,Data_C)に分解する。
更に、給紙部20によって給紙され、レジストローラ31、32の各ローラ対によって搬送された印刷用紙12が、書込みセンサ35を通過する通過通知Wr Snsを時刻tで受けたのに伴ってLEDヘッド57K,57Y,57M,57Cの露光開始時刻(STRB_K、STRB_Y、STRB_M、STRB_C)がそれぞれ時刻t,t,t,tに設定される。尚、この時の露光開始タイミングSTRB_KとSTRB_Yの時間差、露光タイミングSTRB_KとSTRB_Mの時間差、及び露光タイミングSTRB_KとSTRB_Cの各時間差は、それぞれ上記した時間T1,T2,T3に相当する。
本実施の形態では、ベルトの駆動トルクを検知する手段として、駆動電流を検出する方法を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば電圧の変化を検知する方法や、ひずみゲージ等を利用してトルクを検出する方法を採用してもよい。
また、本実施の形態では、図7のフローチャートに示すように、ある印刷時の転写ベルト61の速度変化分に基づいて補正した印刷開始タイミングが、その次の印刷時に反映するようにしているが、これに限定されるものではなく、速度変化分を検出した印刷時のページ中に行う、或いは同印刷時の次ページから反映するようにしてもよい。
更に、本実施の形態では、色ずれ補正を印刷開始タイミングを調整することによって行ったが、これに限定されるものではなく、画像そのものにその調整時間に相当するブランクの挿入、或いは間引を行って調整するように構成しても良いなど、種々の態様を取り得るものである。
以上のように、本実施の形態の画像形成装置によれば、実際の印刷処理を伴う自動色ずれ補正を、所定枚数の印刷が実行される毎、装置の内部温度や外部温度が所定値以上変化した場合、更には装置カバーの開閉が行われた場合のように、頻繁ではないが、各IDユニット間の位置ずれによって色ずれが発生する可能性のあるタイミングでのみ実行し、その間において、負荷変動等によって頻繁に発生し易い印刷用紙の搬送速度変動を看視して、搬送速度変動に伴う色ずれを防いでいる。このため、時間かかかり、部品の消耗も生じ易い実際の印刷処理を伴う自動色ずれ補正を頻繁に行うことなく、色ずれの発生を抑制できる。
実施の形態2.
図10は、本発明の実施の形態2の画像形成装置の本発明に関与する動作を制御する制御系の要部構成を示すブロック図であり、図11はその動作の流を示すフローチャートである。
本発明の実施の形態2の画像形成装置が、前記した図1乃至図3に示す実施の形態1の画像形成装置と主に異なる点は、制御部300及びベルト駆動制御部303の一部動作においてである。従って、実施の形態2の画像形成装置が、前記した実施の形態1の画像形成装置と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いてここでの説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、実施の形態2の画像形成装置は、概略構成が図1、図2に示す実施の形態1の画像形成装置と共通するため、必要に応じて図1、図2を参照する。
図11は、本実施の形態の画像形成装置が行なう動作の流を示すフローチャートであるが、図7に示す実施の形態1で説明したフローチャートと共通するステップには同ステップ番号を付して、その説明を省略する。ここでは、ステップS109で速度変化量を算出したあとのステップS201での処理が、前記した実施の形態1の動作と異なる。
前記したように、制御部300は、IとIが等しくない場合、ステップS109でベルト速度変化量ΔVbを算出する。ステップS201において、ベルト駆動制御部303は、このベルト速度変化量ΔVbを受信し、ベルト駆動モータ251において、このベルト速度変化量ΔVbを打ち消すだけの回転速度変化をもたらすようにする。このベルト速度変化量ΔVbの補正方法としては、例えばステップS109で算出されるベルト速度変化量ΔVbからベルト搬送速度過不足分をベルト駆動モータ速度過不足分として補正したベルト駆動パルスをベルト駆動制御部303に通知し、ベルト速度を自動色ずれ補正時のベルト速度と一致するようする。
尚、上記した方法以外にも、ベルト速度変化量ΔVbを打ち消すだけの回転速度変化をもたらすようベルト駆動モータ251の駆動電圧値を補正すため、ベルト駆動モータ251の駆動電圧変化量に対するベルト速度変化量ΔVbの関係を予めテーブルに用意し、このテーブルから、受信したベルト速度変化量ΔVbに対応する駆動電圧変化量を設定するようにしても良い。
以上のように、本実施の形態の画像形成装置によれば、実際の印刷処理を伴う自動色ずれ補正時のベルト移動速度が、この自動色ずれ補正時以外においても保たれるため、搬送速度変動に伴う色ずれを防ぐことができる。従って、前記した実施の形態1の画像形成装置で得られるのと同じ効果が得られる。
また一般的に、転写ベルト61による印刷用紙の搬送速度と定着ユニット70の定着速度にずれが生じると、例えば定着速度に対して転写ベルト61の搬送速度が低下すると、印刷用紙が定着ローラ72によって引っ張られ、定着ローラ72に噛み込む前後で印刷用紙の搬送速度が変化することとなり、色ずれ等が発生する。これに対し、本実施の形態の画像形成装置によれば、このような転写ベルト61の搬送速度の低下に伴う色ずれも回避することができる。
尚、上記した各実施の形態では、画像形成装置を感光体上に形成されたトナー画像を順次記録媒体上に転写する直接転写方式で説明した。ただし、これは一例に過ぎず、本発明は、感光体上に形成されたトナー画像を一旦中間ベルト上に転写し、転写ベルトとしての中間転写ベルト上に形成された複数色のトナー像を一括して記録媒体上に転写する中間転写方式においても適用可能であることはいうまでもない。
本発明による実施の形態1の画像形成装置の要部概略構成を示す概略構成図である。 実施の形態1における色すれ補正を行う画像形成部の動作を説明するための要部構成図である。 実施の形態1における画像形成装置の本発明に関与する動作を制御する制御系の要部構成を示すブロック図である。 ベルト駆動モータを所定の電圧で定電圧駆動している状態において、ベルト駆動モータ251の軸での負荷トルクTmと転写ベルトの走行速度Vbの関係を実験によって求め、得た結果をグラフにした関係グラフ図である。 ベルト駆動モータのモータ駆動トルクTmとモータ駆動電流Imの関係を実験によって求め、得た結果をグラフにした関係グラフ図である。 色ずれが発生していない状態において、転写ベルトの走行速度Vbのみを変えたときの各色の印刷色ずれ量を示したグラフ図である。 実施の形態1の画像形成装置による、全体の動作の流を示すフローチャートである。 実施の形態1において、補正値1Y,1M,1Cに補正値2Y,2M,2Cを加えて設定される印刷開始タイミングの時間的な関係を示すタイムチャートである。 実施の形態1において、画像形成装置によって行なわれる画像形成処理での露光タイミングを説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態2の画像形成装置の本発明に関与する動作を制御する制御系の要部構成を示すブロック図である。 実施の形態2の画像形成装置による、全体の動作の流を示すフローチャートである。
符号の説明
10 給紙カセット、 11 シートレシーブ、 12 印刷用紙、 13 支持軸、 20 給紙部、 21 ピックアップローラ、 22 給紙ローラ、 23 リタードローラ、 31 レジストローラ、 32 レジストローラ、 33 プレッシャローラ、 34 プレッシャローラ、 35 書込みセンサ、 50 画像形成部、 51 IDユニット、 52 感光体ドラム、 53 帯電ローラ、 54 現像ローラ、 55 トナー供給ローラ、 56 クリーニングブレード、 57 LEDヘッド、 60 転写部、 61 転写ベルト、 62 ドライブローラ、 63 テンションローラ、 64 テンションスプリング、 65 クリーニングブレード、 66 トナーボックス、 67 転写ローラ、 68 色ずれセンサ、 70 定着ユニット、 71 ハロゲンランプ、 72 定着ローラ、 73 加圧ローラ、 75 排出ローラ、 76 排出コロ、 81 搬送ローラ、 82 排出ローラ、 83 搬送コロ、 84 排出コロ、 90 スタッカ部、 100 画像形成装置、 200 制御部、 200a 演算部、 201 画像形成制御部、 202 給紙搬送制御部、 203 ベルト駆動制御部、 203a 電流検知部、 203b 記憶部、 204 定着制御部、 205 センサ群、 251 ベルト駆動モータ、 252 IDユニット駆動モータ、 300 制御部、 303 ベルト駆動制御部。

Claims (16)

  1. 可視像を順次転写して画像を形成する画像形成装置であって、
    像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像に現像剤を付着させて該像担持体上に可視像を生成し、該可視像を転写媒体上に転写する印刷プロセス手段と、
    前記転写媒体を走行駆動する転写媒体駆動手段と、
    前記転写媒体駆動手段の駆動負荷を検出する駆動負荷検出手段と、
    前記駆動負荷検出手段により検出された駆動負荷に基づいて前記転写媒体の走行速度を算出する走行速度算出手段と、
    前記走行速度算出手段により算出された走行速度と所定値との差に基づいて、形成される画像の位置ずれを補正するための補正値を算出する位置ずれ補正手段と、
    前記位置ずれ補正手段により算出された補正値により、前記印刷プロセス手段による印刷プロセスの条件を変更する印刷プロセス条件変更手段と
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記転写媒体は、転写ベルト又は記録媒体であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記印刷プロセス条件変更手段は、前記像担持体上に前記静電潜像を形成するタイミングを変更することを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
  4. 前記印刷プロセス条件変更手段は、前記転写媒体駆動手段に対して駆動負荷を変更するよう指示することを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
  5. 前記印刷プロセス条件変更手段は、前記像担持体上に前記静電潜像を形成するタイミングを変更し、且つ前記転写媒体駆動手段に対して駆動負荷を変更するよう指示することを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
  6. 前記駆動負荷検出手段は、前記転写媒体駆動手段の駆動電流を検出して前記駆動負荷に換算することを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の画像形成装置。
  7. 前記印刷プロセス条件変更手段による前記印刷プロセスの条件の変更は、所定枚数の前記記録媒体に印刷が実行される度に行なわれることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  8. 前記印刷プロセス条件変更手段による前記印刷プロセスの条件の変更は、装置が異常を検出した場合に行われることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の画像形成装置。
  9. 像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像に現像剤を付着させて該像担持体上に可視像を生成し、該可視像を転写媒体上に転写する印刷プロセス手段を備え、前記可視像を順次転写して画像を形成する画像形成装置の色ずれ補正方法であって、
    転写媒体を走行駆動する転写媒体駆動手段の駆動負荷を検出するステップと、
    検出された前記駆動負荷に基づいて前記転写媒体の走行速度を算出するステップと、
    算出された前記走行速度と所定値との差に基づいて、形成される画像の位置ずれを補正するための補正値を算出するステップと、
    算出された前記補正値により、前記印刷プロセス手段による印刷プロセスの条件を変更するステップと
    を有することを特徴とする画像形成装置の色ずれ補正方法。
  10. 前記転写媒体は、転写ベルト又は記録媒体であることを特徴とする請求項9記載の画像形成装置の色ずれ補正方法。
  11. 前記印刷プロセスの条件を変更するステップでは、前記像担持体上に前記静電潜像を形成するタイミングを変更することを特徴とする請求項9又は10記載の画像形成装置の色ずれ補正方法。
  12. 前記印刷プロセスの条件を変更するステップでは、前記転写媒体駆動手段に対して駆動負荷を変更するよう指示することを特徴とする請求項9又は10記載の画像形成装置の色ずれ補正方法。
  13. 前記印刷プロセスの条件を変更するステップでは、前記像担持体上に前記静電潜像を形成するタイミングを変更し、且つ前記転写媒体駆動手段に対して駆動負荷を変更するよう指示することを特徴とする請求項9又は10記載の画像形成装置の色ずれ補正方法。
  14. 前記駆動負荷を検出するステップでは、前記転写媒体駆動手段の駆動電流を検出して前記駆動負荷に換算することを特徴とする請求項9乃至13の何れかに記載の画像形成装置の色ずれ補正方法。
  15. 前記印刷プロセスの条件を変更するステップは、所定枚数の前記記録媒体に印刷が実行される度に行なわれることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置の色ずれ補正方法。
  16. 前記印刷プロセスの条件を変更するステップは、装置が異常を検出した場合に行われることを特徴とする請求項9乃至14の何れかに記載の画像形成装置の色ずれ補正方法。
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