JP5101921B2 - 画像形成装置および色ずれ検出方法 - Google Patents
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Description
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、前記無端状ベルトの移動方向に沿って所定の間隔で配列する複数の検知マーク像は、第1の検知マーク像と、前記第1の検知マーク像に対して傾斜した第2の検知マーク像とからなることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の画像形成装置において、前記無端状ベルトの表面移動方向に沿って所定の間隔で配列された複数の検知マーク像からなるマークセットを、複数形成することを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3の画像形成装置において、前記マークセットを前記無端状ベルトの表面移動方向と直交する方向の互いに異なる位置に複数形成することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4いずれかの画像形成装置において、前記色ずれ補正手段は、前記マーク像検知手段が検知した検知データから前記走査線の主走査レジストずれ、主走査倍率、副走査レジストずれ、傾き、曲がりのうち少なくとも一つを補正することを特徴する画像形成装置。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5いずれかの画像形成装置において、前記マーク像検知手段を、前記無端状ベルトの各潜像担持体と接触する一次転写面と反対側の面に対向させたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6いずれかの画像形成装置において、前記マーク検知手段を、無端状ベルト移動方向最下流側の潜像担持体の転写位置から前記回転検知手段によって回転状態が検知されている従動ローラが一回転したときに前記無端状ベルトが搬送される距離だけ離れた位置に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、トナー像を前記無端状ベルトの表面へ順次転写した後に前記無端状ベルト上のトナー像を記録材に一括転写することにより、記録材に画像を形成する請求項1乃至8いずれかの画像形成装置において、前記マーク検知手段を、前記無端状ベルト上のトナー像を記録材に一括転写する2次転写位置よりも無端状ベルト移動方向上流側に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、トナー像を前記無端状ベルトの表面へ順次転写した後に前記無端状ベルト上のトナー像を記録材に一括転写することにより、記録材に画像を形成する請求項1乃至8いずれかの画像形成装置において、前記マーク検知手段を、前記無端状ベルト上のトナー像を記録材に一括転写する2次転写位置よりも無端状ベルト移動方向下流側に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、無端状ベルトを張架する従動ローラの回転状態を検知して、その検知結果を前記無端状ベルト張架して回転移動させる駆動ローラの駆動手段にフィードバックして走行されている前記無端状ベルト上に各色の画像形成手段で形成されたマーク像を前記無端状ベルトの移動方向に沿って所定の間隔で配列する工程と、前記無端状ベルトの移動方向に沿って所定の間隔で配列したマーク像をマーク像検知手段で検出する工程と、各マークの基準間隔に対するずれ量を算出する工程とを有するカラー画像形成の色ずれ検出方法において、少なくとも1色の画像形成手段の転写位置から前記マーク像検知手段までの距離を、前記回転検知している従動ローラが1回転したときに前記無端状ベルトが搬送される距離の整数倍に設定するものであって、前記回転検知手段によって回転状態が検知されている従動ローラが一回転したときに前記無端状ベルトが搬送される距離は、前記従動ローラの外径と、前記無端状ベルトの厚さと、前記従動ローラへの前記無端状ベルトの巻きつき角度とにより決定されることを特徴とするものである。
このような制御を行った場合、回転状態が検知される従動ローラの偏心により無端状ベルトの速度が変動するが、次のような設定を行うことで、マーク像検知手段に従動ローラの偏心による無端状ベルトの速度変動成分が検出されないようようにすることができる。すなわち、各潜像担持体の転写位置からマーク像検知手段までの距離を、回転検知手段によって回転状態が検知されている従動ローラが一回転したときに無端状ベルトが搬送される距離の整数倍に設定するのである。このように設定することで、マーク像を無端状ベルトに転写した際の従動ローラの偏心による速度変動成分と、当該マーク像をマーク像検知手段で検知する際の従動ローラの偏心による速度変動成分とを同じにすることができる。これにより、例えば、マーク像を無端状ベルトに転写する際に転写ベルトの速度が従動ローラの偏心によって設定速度よりも速くマーク像の間隔が速度変動成分の分広がったとしても、マーク像検知手段で検知する際は、速度変動成分の分早くマーク像を検知することができ、従動ローラの偏心による速度変動成分をキャンセルすることができる。従って、マーク像検知手段が検知した検知データから、各潜像担持体間における走査線の相対的なずれ量のみを検出することができる。これにより、各潜像担持体間における走査線の相対的なずれを良好に補正することができるという効果である。
感光体ドラム6aを均一に荷電するための帯電ローラ64は感光体ドラム6aに接触し、感光体ドラム6aと実質上同一の周速度で回転する。帯電ローラ64の表面の汚れは、クリーニングパッド63で拭い取られる。帯電ローラ64の回転軸62aは、ベアリングを介して潜像担持ユニット60aのフロント側支持板68で回転自在に支持されている。連結スリーブ65が回転軸62aの先端に固着されており、回転軸62aと一体で回転する。連結スリーブ65の中心には、横断面が正方形の穴があり、そこにねじ付きビン64の大略で正方形角柱状の脚64bが嵌りこんでいる。この脚64bの雄ねじ64s側の2/3程度の長さの領城が、連結スリーブ65の正方形の穴に係合する正方形角柱であるが、脚64bの先端側の残り1/3程度の長さの領城は、連結スリーブ65に対して空転できる丸棒状である。
図5は、本実施形態1における書込みユニット5の構成を示す説明図である。
この光書込みユニット5は、正多角柱形状からなる2つのポリゴンミラー51a、51bを備えている。このポリゴンミラー51a、51bは、その側面に反射ミラーを有し、図示しないポリゴンモータによって正多角柱の中心軸を回転中心として高速回転する。これにより、その側面に図示しないレーザダイオード(光源)からのレーザービーム光が入射すると、このレーザービーム光が偏向・走査される。また、書込みユニット5は、ポリゴンモータの防音効果のための防音ガラス52a、52bと、ポリゴンミラー51a、51bによりレーザ走査の等角度運動を等速直線運動へと変えるfθレンズ53a、53bと、感光体6a、6b、6c、6dへとレーザ光を導くミラー54a、54b、54c、54d、56a、56b、56c、56d、57a、57b、57c、57dと、ポリゴンミラーの面倒れを補正する被調整部材としての長尺レンズユニット40a、40b、40c、40dと、ハウジング内への塵などの落下を防止する防塵ガラス58a、58b、58c、58dとを備えている。なお、図3中符号La、Lb、Lc、Ldは、それぞれ各感光体6a、6b、6c、6dに照射されるレーザービーム光の光路を示すものである。
この長尺レンズユニット40は、ポリゴンミラー51a、51bの面倒れを補正する長尺レンズ410と、長尺レンズ410を保持するブラケット420と、曲がり調整用板バネ430と、長尺レンズ410とブラケット420とを固定するための固定用板バネ440、450と、走査線傾き自動調整用の駆動モータ460と、駆動モータホルダ470と、ネジ受け部480と、ハウジング固定部材490と、ユニット支持用板バネ300、310、320と、摩擦係数低減手段としての平滑面部材330、340と、曲がり調整用ネジ350等から構成されている。
図7に示すように、色ずれ補正制御を実施する時には、転写ベルト10上にテストパターンが形成される。すなわち、転写ベルト10の移動方向と直交する幅方向xの後端部(リア)には、ブラック(K)のスタートマークMsrを先頭に、マークピッチdの4ピッチ分4dの空きの後に、8セットのマークセットMtr1〜Mtr8が、転写ベルト10の1周長以内に、セットピッチ(定ピッチ)7d+A+cで順次に形成される。
ブラック(K)の第1直交マークAkr、
イエロー(Y)の第2直交マークAyr、
シアン(C)の第3直交マークAcr、
マゼンタ(M)の第4直交マークAmr、ならびに、主走査方向xに対して45゜の角度をなすマーク群からなる斜交マーク(第2マーク)群としての、
Kの第1斜交マークKr、
Yの第2斜交マークByr、
Cの第3斜交マークBcr、
Mの第4斜交マークBmr、を含んでいる。
Kの第1直交マークAkf、
Yの第2直交マークAyf、
Cの第3直交マークAcf、
Mの第4直交マークAmf、ならびに、主走査方向xに対して45゜の角度をなすマーク群からなる斜交マーク群としての、
Kの第1斜交マークKf、
Yの第2斜交マークByf、
Cの第3斜交マークBcf、
Mの第4斜交マークBmf、を含んでいる。
Kの第1直交マークAkc、
Yの第2直交マークAyc、
Cの第3直交マークAcc、
Mの第4直交マークAmc、ならびに、主走査方向xに対して45゜の角度をなすマーク群からなる斜交マーク群としての、
Kの第1斜交マークKc、
Yの第2斜交マークByc、
Cの第3斜交マークBcc、
Mの第4斜交マークBmc、を含んでいる。
MPU41は、電源がオンして動作電圧が印加されると、入出力ポートの信号レベルを待機状態のものに設定し、内部のレジスタ、タイマなども待機状態に設定する(m1)。
なお、K、Y、CおよびM各色のプリント積算数レジスタのデータは、その色の潜像担持ユニットまたは現像ユニットが新品に交換された時に、0をあらわすデータに初期化(クリア)される。
タイマT3がタイムオーバ(Tspとなる)すると、MPU41は、図15に示す「割込み処理」(TIP)を許可して実行させる(5)。次に、MPU41は、サンプリング回数レジスタNosのサンプリング回数値Nosを0に初期化する。また、MPU41内のFIFOメモリに割り当てたrメモリ(リアマーク読取りデータ記憶領域)、cメモリ(センターマーク読取りデータ記憶領域)、fメモリ(フロントマーク読取りデータ記憶領域)の書込みアドレスNoar、NoacおよびNoafをスタートアドレスに初期化する(6)。MPU41は、タイマT2がタイムオーバ(Tw2となる)するのを待ち、すなわち、8セットのテストパターンのすべてが光センサ20r、20fの視野を通過し終わるのを待つ(7)。
一方、スタートマークMsrおよび8セットのマークセットのすべての、先端エッジ領域および後端エッジ領域の、各マークの中心位置算出を完了(S37のYES)、または、rメモリ読出しアドレスRNoarがrエンドアドレスである、すなわちrメモリから格納データの読出しをすべて完了したら(S29のYES)、エッジ中心点位置データ(ステップ36で算出したy位置データ)に基づいて、マーク中心点位置を算出する(39)。
MAkr(Kのリア側直交マークの代表),
MAyr(Yのリア側直交マークの代表),
MAcr(Cのリア側直交マークの代表),
MAmr(Mのリア側直交マークの代表),
MKr(Kのリア側斜交マークの代表),
MByr(Yのリア側斜交マークの代表),
MBcr(Cのリア側斜交マークの代表),
MBmr(Mのリア側斜交マークの代表),
MAkc(Kのセンター直交マークの代表),
MAyc(Yのセンター直交マークの代表),
MAcc(Cのセンター直交マークの代表),
MAmc(Mのセンター直交マークの代表),
MKc(Kのセンター斜交マークの代表),
MByc(Yのセンター斜交マークの代表),
MBcc(Cのセンター斜交マークの代表),
MBmc(Mのセンター斜交マークの代表),
MAkf(Kのフロント側直交マークの代表),
MAyf(Yのフロント側直交マークの代表),
MAcf(Cのフロント側直交マークの代表),
MAmf(Mのフロント側直交マークの代表),
MKf(Kのフロント側斜交マークの代表),
MByf(Yのフロント側斜交マークの代表),
MBcf(Cのフロント側斜交マークの代表),及び、
MBmr(Mのフロント側斜交マークの代表)の中心点位置を示す。
すなわち、マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間の間隔としての、
1.同じマークセット内での基準色Kと他の色Y、C、Mの各マークの間隔ma
2.同じマークセット内での同色の各マークの間隔mb
3.各マークセットの間隔L
を、転写ベルト10の速度変動により発生する周波数、感光体の一回転変動ムラにより発生する駆動ムラ周波数などの波からなる合成波に対して色ずれ量を算出する際の合成波による算出誤差が画像ずれの補正可能な範囲以下となるように設定するのである。一例として算出誤差が20μm以下となるように設定している。この為、色ずれ補正精度が20μm以下となる。ここに、20μmは600DPIにおいて1ドット40μmの半分であり、20μmより大きな色ずれ量は上記調整により補正される。20μm以下の色ずれ量は上記調整では補正されない色ずれ量である。
1.基準色Kと他の色Y、C、Mの各マークの間隔ma
2.同色の各マークの間隔mb
3.マークセット間の間隔L
を設定する。
1.基準色Kと他の色Y、C、Mの各マークの間隔ma
2.同色の各マークの間隔mb
3.マークセット間の間隔L
を有するテストパターンを転写ベルト10上に形成するためのテストパターン信号を生成するように構成する。
また、駆動ローラ9と転写ベルト10との微小なすべり、転写紙の進入ショックや排出ショック、転写バイアスなどの各種バイアス印加時の負荷変動によっても転写ベルト10の移動速度が変動してしまう。
転写ベルトにこのような速度変動が生じると、転写ベルトの速度変動による色ずれが生じてしまう。
転写ベルト10は、駆動ローラ9、テンションローラ13a、従動ローラ13b等に張架されている。駆動ローラ9は、駆動部9aに接続されている。駆動ローラ駆動手段たる駆動部9aは、図示しないが、パルス駆動モータ、パルス駆動モータに取り付けられた小プーリと駆動ローラ9の駆動軸に取り付けられた大プーリとの間に駆動ベルトを張架した減速機構などを備えている。
具体的に説明すると、本実施形態では、従動ローラ13bには回転検出手段としてのエンコーダ15が設けられており、そのエンコーダ出力は、フィードバック制御手段としての制御部9bに送られる。このエンコーダ出力に基づき、転写ベルト10のベルト移動速度を把握することができる。制御部9bは、そのエンコーダ出力と、転写ベルト10をレジスト線速に一致するベルト移動速度で駆動するのに必要な目標値とを比較する。そして、これらの差分がなくなるような駆動パルスを駆動部9aに出力する。
この速度変動について説明する。ディスク内径15b−3に対してディスク15bに描かれたラインセンタ15b−1が偏心していると、発光素子15a・受光素子15bの位置は図示しないケースに固定されているため、発光素子15a、受光素子15bによる読取位置が偏心により異なる。そのため従動ローラ13bの角速度を誤検知し、その値をフィードバックする。こうなるとベルトはこの偏心分の誤制御で駆動される事になる。すなわち、従動ローラ1回転分の変動が発生することになる。また、上記ではディスクの偏心について記述したが、従動ローラ13bのローラ部が軸に対して偏心していても同様な現象が発生し、結果的に従動ローラ1回転分の変動が発生する。このように、従動ローラの回転速度をエンコーダ15で検知してフィードバックする制御では、上述のようにエンコーダ15のディスク15b及びその取付ローラ(従動ローラ13b)以外で発生する速度変動は除去可能であるが、逆にエンコーダ15のディスク15b及びその取付ローラ13bの変動は除去できない。
(式)
L0=(r+t)×2×π
L0・・・ベルト搬送距離 r・・・ローラ半径 t・・・ベルト有効厚み
(式)
L=Asin(2×π×f×t)+L0
A・・・偏心による変動振幅 f・・・ディスクの1回転周波数 t・・・時間
よって、テストパターンの転写ベルト10への転写位置から光センサ20f,20c,20rまでの距離を、従動ローラ13bが1回転したときにベルトが搬送される距離L0の整数倍に設定することで、テストパターンから感光体ドラム間の走査線の相対的な位置ずれ量を精度よく検出することができる。よって、走査線の位置ずれ、傾き、倍率等を良好に補正することができる。
図29に示すように、正確に整数倍であれば誤検知量は0μmとなる。ここで、整数倍の距離ではなく5mmずれていた場合を考える。この場合は、図29より分るように20μm誤検知する。すなわち、5mmずれたとしても、位置ズレ誤検知量の許容量であり、整数倍の距離に対して±5mmずれていても、光センサのテストパターンの検知結果から、走査線の位置ずれ、傾き、倍率等を良好に補正することができる。実際の製品では各々の部品に公差があるため正確に整数倍に配置される事は少ない(狙いは整数倍にしたとしても)。部品公差だけで5mmもずれる事は考えにくいが、この例のように5mmずれたとしても誤検知量を許容範囲に収めることができる。
以上のように、本発明で規定するところの「各潜像担持体の転写位置から前記マーク像検知手段までの距離を、前記回転検知手段によって回転状態が検知されている従動ローラが一回転したときに前記無端状ベルトが搬送される距離の整数倍」には、略整数倍も含まれており、略整数倍であっても本願発明の目的を十分達成しうるということである。
この中間転写方式の画像形成装置の場合は、マーク像検知手段たる光センサ20f,20c,20rを、2次転写ローラ50の上流側に配置するのが好ましい。これにより、テストパターンの形成から光センサ20f,20c,20rでテストパターンを検知するまでの距離が短くなる。その結果、色ずれ補正制御に要する時間を短縮することができる。また、テストパターン通過するときに2次転写ローラをベルトから離間させる動作を不要にすることができる。その結果、コストダウンと信頼性向上とを図ることができる。
なお、この図30においては、各感光体ドラム間の距離を従動ローラ13bが1回転したときにベルトが搬送される距離L0とし、光センサにもっとも近い感光体ドラム6dの転写位置から光センサの検知位置までの距離を2Lに設定している。光センサにもっとも近い感光体ドラム6dの転写位置から光センサの検知位置までの距離が2倍に限定されるものではないことはいうまでも無い。
また、2次転写位置を通過した中間転写ベルト上には、ほとんどトナーが付着していないので、図31に示すように、2次転写ローラ50の下流側に光センサが配置されることで、中間転写ベルトから飛散するトナーによって光センサが汚れるのをより一層防止することができる。
PC パーソナルコンピュータ
PTR カラープリンタ
SCRスキャナ
SOR ソータ
5 書込みユニット
6a〜6d 感光体ドラム
7a〜7d 現像ユニット
8 給紙カセット
9 駆動ローラ
10 転写ベルト
11a〜11d 転写器
12 定着装置
13a テンションローラ
13b 従動ローラ
15 エンコーダ
20r,20c,20f 光センサ
41 マイクロコンピュータ(MPU)
60a 潜像担持ユニット
Claims (10)
- 複数の潜像担持体と、
潜像担持体上に光ビームを走査する光走査装置と、
潜像担持体毎に設けられ、潜像担持体に互い異なる色のトナー像を作像する作像手段と、
駆動ローラ及び少なくとも1本の従動ローラによって張架された無端状ベルトとを備え、
各潜像担持体上に形成されたトナー像を前記無端状ベルトによって搬送された記録材に順次転写するか、又はトナー像を前記無端状ベルトの表面へ順次転写した後に前記無端状ベルト上のトナー像を記録材に一括転写することにより、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
前記従動ローラの回転状態を検知する回転検知手段と、前記駆動ローラを駆動する駆動ローラ駆動手段とを備え、前記回転検知手段の検知結果を前記駆動ローラ駆動手段にフィードバックするベルト駆動装置と、
無端状ベルト上の検知マーク像を検知するマーク像検知手段と、
前記各潜像担持体の表面に検知マーク像を形成し転写して得られる前記無端状ベルトの移動方向に沿って所定の間隔で配列した複数の検知マーク像を前記マーク像検知手段で検知し、前記マーク像検知手段が検知した検知データから各マークの基準間隔に対するずれ量を算出し、その算出結果に基づいて各潜像担持体間における走査線の相対的なずれを補正する色ずれ補正手段とを備え、
各潜像担持体の転写位置から前記マーク像検知手段までの距離を、前記回転検知手段によって回転状態が検知されている従動ローラの外径と、前記無端状ベルトの厚さと、前記従動ローラへの前記無端状ベルトの巻きつき角度とに基づいて求められる前記回転検知手段によって回転状態が検知されている従動ローラが一回転したときに前記無端状ベルトが搬送される距離の整数倍に設定したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
前記無端状ベルトの移動方向に沿って所定の間隔で配列する複数の検知マーク像は、第1の検知マーク像と、前記第1の検知マーク像に対して傾斜した第2の検知マーク像とからなることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1または2の画像形成装置において、
前記無端状ベルトの表面移動方向に沿って所定の間隔で配列された複数の検知マーク像からなるマークセットを、複数形成することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3の画像形成装置において、
前記マークセットを前記無端状ベルトの表面移動方向と直交する方向の互いに異なる位置に複数形成することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至4いずれかの画像形成装置において、
前記色ずれ補正手段は、前記マーク像検知手段が検知した検知データから前記走査線の主走査レジストずれ、主走査倍率、副走査レジストずれ、傾き、曲がりのうち少なくとも一つを補正することを特徴する画像形成装置。 - 請求項1乃至5いずれかの画像形成装置において、
前記マーク像検知手段を、前記無端状ベルトの各潜像担持体と接触する一次転写面と反対側の面に対向させたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至6いずれかの画像形成装置において、
前記マーク検知手段を、無端状ベルト移動方向最下流側の潜像担持体の転写位置から前記回転検知手段によって回転状態が検知されている従動ローラが一回転したときに前記無端状ベルトが搬送される距離だけ離れた位置に配置したことを特徴とする画像形成装置。 - トナー像を前記無端状ベルトの表面へ順次転写した後に前記無端状ベルト上のトナー像を記録材に一括転写することにより、記録材に画像を形成する請求項1乃至7いずれかの画像形成装置において、
前記マーク検知手段を、前記無端状ベルト上のトナー像を記録材に一括転写する2次転写位置よりも無端状ベルト移動方向上流側に配置したことを特徴とする画像形成装置。 - トナー像を前記無端状ベルトの表面へ順次転写した後に前記無端状ベルト上のトナー像を記録材に一括転写することにより、記録材に画像を形成する請求項1乃至7いずれかの画像形成装置において、
前記マーク検知手段を、前記無端状ベルト上のトナー像を記録材に一括転写する2次転写位置よりも無端状ベルト移動方向下流側に配置したことを特徴とする画像形成装置。 - 無端状ベルトを張架する従動ローラの回転状態を検知して、その検知結果を前記無端状ベルト張架して回転移動させる駆動ローラの駆動手段にフィードバックして走行されている前記無端状ベルト上に各色の画像形成手段で形成されたマーク像を前記無端状ベルトの移動方向に沿って所定の間隔で配列する工程と、前記無端状ベルトの移動方向に沿って所定の間隔で配列したマーク像をマーク像検知手段で検出する工程と、各マークの基準間隔に対するずれ量を算出する工程とを有するカラー画像形成の色ずれ検出方法において、
少なくとも1色の画像形成手段の転写位置から前記マーク像検知手段までの距離を、前記回転検知している従動ローラが1回転したときに前記無端状ベルトが搬送される距離の整数倍に設定するものであって、
前記回転検知手段によって回転状態が検知されている従動ローラが一回転したときに前記無端状ベルトが搬送される距離は、前記従動ローラの外径と、前記無端状ベルトの厚さと、前記従動ローラへの前記無端状ベルトの巻きつき角度とにより決定されることを特徴とするカラー画像形成の色ずれ検出方法。
Priority Applications (2)
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