JP5241568B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

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に関し、駆動色ずれ制御を行う画像形成装置に関する。

従来、色ズレ補正を行う画像形成装置がある（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１においては、感光体ドラムと中間転写ベルトの各表面の副走査方向に、書き換え可能な情報書込手段を有する。そして、この情報書込手段に書き込まれた情報を検出して感光体ドラムと中間転写ベルトの速度差を検出し、その速度差によって感光体ドラムの回転速度を制御する。これをサンプリング補正方法という。これは、カラー画像形成装置の機内温度の変化や当該装置に外力が加わる等の比較的長時間で変動する感光体ドラムのずれには有効である。

しかしながら、色ズレには、長時間で変動する成分の他に、回転体の変動が要因となる短時間の変動する成分も含まれている。この短時間でのカラーレジずれ成分に関しては特許文献１におけるサンプリング補正方式は補正の対象としていなかった。即ち、過去に形成した画像のカラーレジずれを検出して、次の画像形成で補正するものであるため短時間での変動は補正できなかった。

特許文献２においては、第一画像形成部において原稿画像情報に対応した位置検出用マークの可視画像を形成する。そして、その後中間転写ベルト上に転写された前記位置検出用マークを検出して検出信号を得る。この検出信号に基いて第二の画像形成部の書き込み操作タイミングを調整する技術が開示されている。

しかしながら、特許文献２では、第一の画像形成部にて形成され、その後中間転写ベルト上に転写された位置検出用マークを検出して、該検出信号に基いて第二の画像形成部の書き込み操作タイミングを調整する。このため、第二の画像が第二の画像形成部に書き込まれてから第二の画像が中間転写ベルトに転写されるまでの時間内に発生した変動成分については、検出も補正もできなかった。

特許文献３においては、感光体ドラムと中間転写ベルトの各表面の副走査方向に、スケールを書き込む位置情報書込手段を配設する。この位置情報書込手段に書き込まれたスケールを検出して感光体ドラムと中間転写ベルトの速度差を検出し、この速度差によって感光体ドラムの回転速度を制御する技術が開示されている。上記情報を多数書き込むことにより、短時間の変動成分を検出することが可能になり、カラーレジずれをほぼ完全に補正できるようになっていた。

特開昭６４−６９８１号公報 特開平５−２４１４５７号公報 特開２００４−１４５０７７号公報

しかしながら、特許文献３のように感光体ドラムの回転速度を制御することによりカラーレジずれを補正すると、次のような問題がある。

例えば、中間転写ベルトの速度が遅くなった時、感光体ドラムの回転速度を低下させる。この時、位置情報書込手段は、感光体ドラム上に時間的に等間隔のドラム位置情報を書き込むので、書き込まれたドラム位置情報のスケールの間隔は狭くなる。

この後一旦、中間転写ベルトの速度変動が無くなったとしても、ドラム位置情報がドラム位置読取手段に到達した時に再び中間転写ベルトの速度が遅くなった場合は、さらに感光体ドラムの回転速度を低下させなければならない。したがってこの場合、位置情報書込手段が感光体ドラム上に書き込むドラム位置情報のスケール間隔はますます狭くなる。

このように位置補正制御量は、その後、露光から転写する周期毎に移動補正制御量に影響する。つまり速度変動が連続する場合には、位置補正制御量が累積される。このように位置補正量が累積されると、特定の周波数の速度変動において位置補正量が発振してしまう。そして位置補正量が発振してしまった場合、位置補正の制御範囲を超えてしまうという問題があった。

位置補正量の発振防止策としては、位置補正量が一定値を越えたときに、画像形成動作を完全に停止することが考えられる。しかし、画像形成動作を完全に止めてしまうと、画像形成のスループット低下を招く。

また、露光手段を感光体ドラムと一体的に移動させることができれば、この方法でも発振は防止できる。しかしながら露光手段は大きな質量を有するため、これを感光体ドラムと一体的に高速で微小移動させるには、移動機構の大型化、高コスト化は避けられない。

本発明の目的は、スループットの低下や装置の大型化を招かずに色ずれを防止することである。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、複数の感光体と、複数の前記感光体に露光し潜像を形成するための複数の露光手段と、複数の前記感光体に形成された潜像に応じて複数の前記感光体にトナー像を形成する現像手段と、複数の前記感光体のそれぞれに形成されたトナー像が順次転写されて画像が形成される転写媒体と、を有する画像形成装置において、前記露光手段により前記感光体に書き込まれた感光体位置情報を読み取る感光体位置読取手段と、転写媒体に形成された転写媒体位置情報を読み取る転写媒体位置読取手段と、前記感光体位置読取手段と、前記転写媒体位置読取手段と、のそれぞれの検知結果に基づいて、前記転写媒体に対して前記感光体を移動させて前記感光体と前記転写媒体との位置関係を補正する位置補正手段とを有し、前記感光体の位置補正は、前記露光手段の露光位置に一致する前記感光体の周面上の直線を中心軸として、前記位置補正手段が前記感光体を揺動させることにより行われることを特徴とする。

上述の構成により、スループットの低下や装置の大型化を招かずに色ずれを防止することができる。

第１実施形態における画像形成装置の全体構成概略図。 第１実施形態における画像形成部を感光体ドラムの端部方向から見た断面図。 第１実施形態における感光体ドラムの側面図。 ベルト位置情報及びドラム位置情報の位置が合っているときの状態を示す模式図。 ベルト位置情報とドラム位置情報との位置について説明する模式図。 第１実施形態の処理の流れを示すフローチャート。 第１実施形態における画像位置情報の一例を示した図。 転写位置の上下移動についての説明図。 転写位置ＴのＸ方向の移動に対しＹ方向の移動量を計算した結果を示すグラフ。 露光位置とスウィング軸の中心の間に感光体ドラムの半径方向にずれが生じた場合を示す図。 露光位置とスウィング軸の中心の間に感光体ドラムの円周方向にずれが生じた場合を示す図。 第１実施形態における位置補正量の結果を示す図。 第２実施形態における画像形成部を感光体ドラムの端部方向から見た断面図。 他の実施形態における画像形成装置の概略図。 他の実施形態における第一感光体ドラムを含む第一ステーションの処理を示す図。 他の実施形態における第二感光体ドラムを含む第二ステーションの処理を示す図。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
〔画像形成装置全体概略〕
図１は画像形成装置の全体構成概略図である。図１に示すように、本実施形態の画像形成装置は、４つ感光体ドラム（感光体）で構成されるタンデム型方式のカラー画像形成装置である。

本実施形態の画像形成装置は、等速で回転移動する中間転写ベルト１（転写媒体）、等角速度で回転する４つの色毎に設けられた感光体ドラム２を有する。

感光体ドラム２の周囲には、一次帯電器３、露光手段９、レーザー光学系９１、折り返しミラー９２、現像手段１０、クリーナー１１を有する。尚、露光手段９は、位置情報記録手段をも兼ねる。

中間転写ベルト１は、駆動ローラ１５、従送ローラ１６に張架される。また、中間転写ベルト１で、普通紙等の記録媒体に画像が転写される二次転写部には１対の二次転写ローラ１７が配設される。また二次転写部の搬送方向上流側には１対の給送ローラ１８が配設される。

この構成によって、次の手順で画像形成動作を行う。

まず、各感光体ドラム２に対応する露光手段９を用いて画像の色毎に感光体上に潜像を形成する。形成された潜像には、現像手段１０からトナーが供給されトナー画像となる。

こうして４つの感光体ドラムにて形成された４色のトナー画像を、中間転写ベルト１上で重ね合わせるように順次転写（一次転写）を行い、カラーのトナー画像を形成する。尚、一次転写は、転写帯電器６８によって行う。

中間転写ベルト１に転写されたカラーのトナー画像を二次転写ローラ１７にて記録媒体に転写（二次転写）し、不図示の定着手段にて定着させる。この時、中間転写ベルト１上に各色のトナー画像の位置が合うように、露光手段の記録開始タイミングを不図示の制御手段にてタイミング制御を行う。以上のような動作によって記録媒体にカラー画像の記録が行われる。

次に、本実施形態の具体的な構成を図２と図３を用いて説明する。図２は第１実施形態における画像形成部を感光体ドラム２の端部方向から見た断面図である。図３は感光体ドラム２の側面図であり、感光体ドラム２を中間転写ベルト１の搬送方向上流側からみた図である。図２及び図３は、図１の構成図において１つの感光体ドラムの範囲に限定した構成を示す。

〔位置情報の構成〕
図２に示すように、中間転写ベルト１と感光体ドラム２には、それぞれ次のように位置情報が形成される。

まず、中間転写ベルト１には、その端部周方向にベルト位置情報５２が形成される。ベルト位置情報５２は、等間隔で設けられた複数のスケールと周方向の原点を示す１つの原点マークとで構成される。

一方、感光体ドラム２は、等角速度で回転し、ドラム位置情報５３を有する。ドラム位置情報５３は、その端部周方向に等周期で形成された複数のスケール（目盛）で構成される。

〔可動部ユニットの構成〕
本実施形態の特徴的な構成は、図２に示すように、感光体ドラムを支持する可動部ユニット８０が、スウィング軸２２を介して固定部シャーシ６０の下に揺動可能に支持されている点である。

可動部ユニット８０は、スウィング軸２２を中心に固定部シャーシ６０に対して揺動する（スウィングする）。可動部ユニット８０内では、感光体ドラム２が、感光体ドラム軸２３ａ、２３ｂを中心として回転する。可動部ユニット８０は、感光体ドラム２の他、感光体ドラム２に作用するプロセス手段、即ち、一次帯電器３、現像手段１０、クリーナー１１等を一体的に保持する。

図３に示すように、可動部ユニット８０の筐体は、少なくとも感光体ドラム２の上部に位置する可動部上シャーシ８１と、可動部左シャーシ８２、可動部右シャーシ８３から構成される。

可動部左シャーシ８２と可動部右シャーシ８３の内側には、それぞれ不図示のベアリングを介して、感光体ドラム軸２３ａと感光体ドラム軸２３ｂとが配設される。この感光体ドラム軸により、感光体ドラム２が支持される。

また、可動部右シャーシ８３には、感光体ドラム２を駆動するためのドラム駆動モータ３０が、モータ台３１を介して配設される。ドラム駆動モータ３０の軸は感光体ドラム軸２３ｂに結合される。

可動部左シャーシ８２、可動部右シャーシ８３の内側で感光体ドラム２に隣接する位置には、ドラム付勢手段２７ａ、２７ｂ（付勢手段）が設けられる。ドラム付勢手段２７ａ、２７ｂの先端側には、不図示のベアリングを介して回転可能に支持されたローラ２４が設けられ、感光体ドラム２に当接している。また、ドラム付勢手段２７ａ、２７ｂのローラ２４と反対側には、トーションバネ２９が設けられている。この構成により、ローラ２４が感光体ドラム２に常に付勢されることになる。

感光体ドラム２が常に一方向に付勢されることにより、感光体ドラム２のベアリングガタによる影響が軽減される。このため、より高精度な制御を実現することができる。

可動部左シャーシ８２、可動部右シャーシ８３の外側には、スウィング軸２２が設けられる。

スウィング軸２２は、図２に示すように、略コの字形の固定部シャーシ６０に支持される。具体的には、スウィング軸２２は、固定部シャーシ６０の左右に設けられた固定部左シャーシ６１、固定部右シャーシ６２に不図示のベアリングを介して回転可能に支持される。

固定部シャーシ６０の上には、露光手段９が固定支持される。また、固定部シャーシ６０は、不図示の装置筐体に固定支持される。

スウィング軸２２は、露光手段９から照射されたレーザ光５１が感光体ドラム２の表面をスキャンする軌跡の位置、即ち露光位置２５の延長線と、スウィング軸２２の中心軸が一致するように設けられる。

〔位置補正のための構成〕
次に可動部ユニット８０を駆動する駆動手段としての位置補正手段７と、その周辺の構成について説明する。

図２に示すように、固定部シャーシ６０には、一対の位置補正手段７が設けられる。位置補正手段７は、可動部ユニット８０を駆動する駆動手段となる。位置補正手段７が可動部左シャーシ８２や可動部右シャーシ８３をそれぞれ押すことで、可動部ユニット８０を駆動する。

可動部ユニット８０を挟んで位置補正手段７と対向する位置には、可動部ユニット８０を位置補正手段７側に付勢する圧縮バネ２６が設けられる。

位置補正手段７の下方で固定部シャーシ６０の下端には、位置検出手段２８が設けられる。この位置検出手段２８により、固定部シャーシ６０に対する可動部ユニット８０の位置を検出する。位置検出手段２８としては、非接触の微小変位センサが好ましく、例えば渦電流式変位センサ、レーザ式変位センサなどを用いることができる。

位置補正手段７は、本実施形態の可動部ユニット８０ような重量の重い部材をミクロン／サブミクロンの精度で微小に移動制御する。このため、積層タイプ圧電アクチュエータ、ボイスコイル型リニアアクチュエータなど、直線駆動型のアクチュエータが適する。特に圧電効果を利用した積層タイプ圧電アクチュエータは最大移動量は小さいが大きい荷重と微小な位置制御が可能な点が特徴である。本実施形態での位置補正量は±０．１ｍｍ程度であるため積層タイプ圧電アクチュエータの弱点である最大移動量に関しては問題にならない。この積層タイプ圧電アクチュエータを２個を可動部ユニット８０の両側に配置し、微小に移動制御を行うことで位置補正手段７として使用する。

また、位置補正手段７に圧電アクチュエータを用いる場合、圧電アクチュエータの駆動電圧に対する変位量にはヒステリシスがある。そこで本実施形態では上述のように、位置検出手段２８によって検出した位置情報２０４を位置補正手段ドライバ１０２にフィードバックする回路を有する。これにより、高精度な位置補正が可能になる。

〔位置情報の読み取り〕
次に、中間転写ベルト１や感光体ドラム２に形成された位置情報の読み取りの構成及び方法について説明する。

図２及び図３に示すように、中間転写ベルト１と感光体ドラム２との間には、ベルト位置読取手段５とドラム位置読取手段６とが配設される。ベルト位置読取手段５は中間転写ベルト１に形成されたベルト位置情報５２を読み取り、ドラム位置読取手段６は感光体ドラム２に形成されたドラム位置情報５３を読み取る。

ベルト位置読取手段５とドラム位置読取手段６は、ともに不図示の装置筐体に固定支持される。ベルト位置読取手段５は、感光体ドラム２の長手方向の両外側に設けられる。

ベルト位置情報５２は、不図示の記録用磁気ヘッドによって書き込まれた二値の磁気パターンでもよいし、予め中間転写ベルト１に形成した反射率の異なる領域のパターンでもよい。ベルト位置読取手段５としては、前者の二値の磁気パターンの場合は再生用磁気ヘッドが、後者の反射率の異なる領域のパターンの場合は反射型の光学センサなどが適している。

ドラム位置読取手段６は、ドラム位置情報５３を読み取る。ドラム位置情報５３は、露光手段９によって感光体ドラム２上の潜像として記録されたものである。このため、感光体ドラム２表面上の電荷の有無を検出する電位センサが用いられる。

〔転写位置補正の方法〕
次に、中間転写ベルト１の速度変動に対する転写位置補正の方法を説明する。

図２において、ベルト位置読取手段５でベルト位置情報５２を検出した時のタイミング情報をベルトタイミング情報２０１とする。一方、ドラム位置読取手段６でドラム位置情報５３を検出した時のタイミング情報をドラムタイミング情報２０２とする。

ベルトタイミング情報２０１及びドラムタイミング情報２０２は、位置補正算出手段１０１に送られる。位置補正算出手段１０１では、互いのタイミングの時間差に応じてズレ量が計算され、ズレ量が距離として出力される。変換されたズレ量は、位置補正量２０３として、位置補正手段ドライバ１０２に送られる。

位置補正手段ドライバ１０２は、位置検出手段２８によって検出した位置情報２０４をフィードバックしながら、位置補正手段７を駆動する。位置補正手段７は、位置補正量２０３のズレ量（距離）に従って、可動部ユニット８０を揺動させる。

可動部ユニット８０がスウィング軸２２を中心に揺動すると、感光体ドラム２の転写部が中間転写ベルト１の上流側（図２の左方向）に移動する。これにより、遅れている中間転写ベルト１側のベルト位置情報５２と感光体ドラム２側のドラム位置情報５３とを一致させることができる。

この構成により、具体的な制御手順を説明する。尚、条件として、中間転写ベルト１のベルト位置情報５２を示すスケールは等間隔で形成されているものとする。また、感光体ドラム２は真円かつ偏心がなく等角速度で回転しているものとする。また、露光手段９は等周期でドラム位置情報５３を示すスケールを形成するものとする。

上述の条件において、中間転写ベルト１の速度変動が無い時は、ベルトタイミング情報２０１とドラムタイミング情報２０２との間にずれが無い。このため、位置補正は行われない。

中間転写ベルト１の速度が遅くなった場合には、中間転写ベルト１側の通過タイミングを示すベルトタイミング情報２０１の方が、感光体ドラム２側の通過タイミングを示すドラムタイミング情報２０２より遅くなる。よって位置補正算出手段１０１では、お互いのタイミングの時間差よりズレ量を距離に変換し、位置補正量２０３として位置補正手段ドライバ１０２に送ることになる。

図４は、２つの画像位置情報としてのベルト位置情報５２及びドラム位置情報５３の位置が合っているときの状態を示す模式図である。ここで、各画像位置情報の間隔はＬであり、中間転写ベルト１の移動速度はＶ０、感光体ドラム２の周速度もＶ０である。

ベルト位置読取手段５とドラム位置読取手段６にて同時に対応する画像位置情報が検出されたときには、転写位置Ｔでの画像位置情報も一致している。この場合は位置補正は必要ない。

図５は、ベルト位置情報５２とドラム位置情報５３との位置について説明する模式図である。

図５（ａ）は、ベルト位置情報５２とドラム位置情報５３が合っていない状態を表す模式図である。ここでは、直前に中間転写ベルト１の移動速度がＶ０より大きくなった場合を示す。

この場合、ドラム位置読取手段６にて目標ドラム位置情報５３Ａを検知した瞬間には、対応する目標ベルト位置情報５２Ａは、距離ΔＬだけベルト位置読取手段５の位置を通り過ぎている。そのため、転写位置Ｔでの画像位置情報もΔＬずれている。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態から位置補正をせずに次の中間転写ベルト側のベルト位置情報５２をベルト位置読取手段５で検出した瞬間の状態を表す模式図である。

この場合、中間転写ベルト１は図５（ａ）の状態より距離Ｌ−ΔＬしか移動していないため、感光体ドラム２も距離Ｌ−ΔＬ分しか回転していない。このため、転写位置Ｔでの画像位置情報もΔＬずれたままになる。

図５（ｃ）は、図５（ａ）の状態から位置補正を実施し、次の中間転写ベルト側のベルト位置情報５２をベルト位置読取手段５で検出した瞬間の状態を表す模式図である。

この場合、図５（ａ）の状態より感光体ドラム２は距離Ｌ−ΔＬ分しか回転していないが、感光体ドラム２が位置補正手段７にてΔＬだけ右側に移動している。このため、転写位置Ｔでの画像位置情報は一致する。

このとき、ベルト位置読取手段５とドラム位置読取手段６にて同時に次の対応するベルト位置情報５２Ｂとドラム位置情報５３Ｂを検出する。これによって、転写位置Ｔでの画像が一致していることを確認することができる。

〔位置補正制御の流れ〕
図６は第１実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、感光体ドラム２に対して、画像に対応したドラム位置情報５３の書込みが開始される（ＳＴＥＰ１）。

次にベルト位置読取手段５でのベルト位置情報５２の検知と、ドラム位置読取手段６でのドラム位置情報５３の検知を行う。

そして、位置合わせを行うべき２つの位置情報５２、５３を所定時間内に検知（ＳＴＥＰ２）したら、それらのベルト位置情報５２の通過時間とドラム位置情報５３の通過時間の差を算出する（ＳＴＥＰ３）。

算出した値から転写位置Ｔにてずれないように（一致するように）位置補正量２０３を算出する（ＳＴＥＰ４）。

そして、位置補正量２０３に従って、位置補正手段ドライバ１０２によって位置補正手段７を駆動して位置補正制御を行う。（ＳＴＥＰ５）
この後、以降の画像位置情報を対象にＳＴＥＰ２からＳＴＥＰ５の処理が繰り返される。ＳＴＥＰ２で所定時間以内に画像位置情報を検出しない場合は、画像の記録が終了したと判断して処理を終了する。

本実施形態の中間転写ベルト１の速度変動に対する転写位置補正の方法は、中間転写ベルト１の速度変動に対して感光体ドラム２を揺動させる制御を行う。これにより、結果的には中間転写ベルト１速度と感光体ドラム２の転写位置での表面速度を等しくすることができる。このように位置補正を行うことによって、感光体ドラム２の転写位置は移動する。しかし、位置を合わせ制御の結果、感光体ドラム２の転写位置と中間転写ベルト１の転写位置との相対的位置関係は変わらない。

ここで本実施形態の特徴は、感光体ドラム２の位置補正は、露光手段９の露光位置２５に一致する感光体ドラム２の周面上の直線を中心軸として、位置補正手段７が感光体ドラム２を揺動させることである。即ち、揺動により感光体ドラム２を微小回転させて感光体ドラム２の転写位置での表面速度を変化させている。このため、従来、感光体ドラムの回転制御、即ち感光体ドラムの等角速度回転に位置補正のための微小回転を重畳させて、感光体ドラムの転写位置での表面速度を変化させていた構成とは異なる。

尚、位置補正のために感光体ドラム２の転写位置Ｔは移動するが、その量は前述したように±０．１ｍｍ程度である。一方、電子写真方式の画像形成装置は、通常、中間転写ベルト１の搬送方向に数ｍｍ程度の転写領域を持つ。数ｍｍの中で±０．１ｍｍ移動しても特に画像に悪影響は現れない。

ここまでの説明では、一つの感光体ドラム２の位置補正制御について説明してきたが、この位置補正制御は、４色全ての感光体ドラムについて行う。具体的には、中間転写ベルト１上のベルト位置情報５２を予め等間隔で形成し、４色（ブラックＢｋ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ）の感光体ドラム２にドラム位置情報５３を形成する。そして、この制御を４つの感光体ドラム２それぞれに実施する。これにより、各感光体ドラム２から転写される画像の高精度な位置合わせが可能になる。

図７は第１実施形態における画像位置情報の一例を示した図である。

図７（ａ）に中間転写ベルト１に形成されたベルト位置情報５２を示す。ベルト位置情報５２は、中間転写ベルト１の端部に周方向に直線状のスケールを等間隔に並べた目盛りである。その中の１つの目盛りは、中間転写ベルト１周の原点を示すように、長さが長くなっている。尚、原点を示す方法は目盛りの長さを変える方法の他に、周方向の幅を変えたり、隣接する目盛り間の距離を変えるなどの方法でも良い。

また、各目盛りは原点の目盛りを１番から昇順に番号が予め付けられている。図７（ａ）ではドラム側の目盛り番号と区別するために、各番号の前に”Ｍ１−“が付与される。このため、”Ｍ１−１”、”Ｍ１−２”、”Ｍ１−３”、…のような番号とする。

ベルト位置情報５２の目盛りの間隔は、必ずしも画像の副走査方向の各ライン毎に設ける必要はない。本実施形態では、４ライン毎に１つの目盛りの例を示す。図７（ａ）の例では、３２ラインの画像の先端が”Ｍ１−４”の目盛りに割り当てた。予めこの例のように割り当てた後に各感光体ドラムの位置合わせ制御を行う。

また、後述の他の実施形態で説明するように、この割り当てを１番目の感光体ドラムの転写時に割り当てて、１番目の感光体ドラム転写時に割り当てた番号に従って、２番目以降の感光体ドラムの位置合わせ制御を行っても良い。

図７（ｂ）に感光体ドラム２に形成されるドラム位置情報５３を示す。画像を露光する時に画像の先端から４ライン毎に感光体ドラム２の端部に直線状のスケール目盛りを形成する。

目盛り番号は１から昇順に番号をつける。ベルト側の目盛り番号と区別するために、各番号の前に”Ｍ２−“が付与され”Ｍ２−１”、”Ｍ２−２”、”Ｍ２−３”、…のような番号とする。

図７（ｃ）に画像の先端ラインであるライン番号１から４ライン毎に割り振られた各ラインに対する中間転写ベルト１側の目盛り番号と感光体ドラム２側の目盛り番号の関係を示す。

画像の１ライン目は、中間転写ベルト１側の目盛り番号は”Ｍ１−４”であり、感光体ドラム２側の目盛り番号は”Ｍ２−１”となる。

転写位置近傍の読み取り手段では、各々の目盛りが通過したときの時間を記憶すると共に目盛り番号を算出する。中間転写ベルト１側の目盛り番号は原点から”Ｍ１−１”、”Ｍ１−２”、…のようにカウントして目盛り番号を得る。

一方、感光体ドラム２側の目盛り番号は、１つ目に検出した目盛りを”Ｍ２−１”、以降の目盛りを”Ｍ２−２”、”Ｍ２−３”、…のようにカウントして目盛り番号を得る。 このようにして得られた目盛り番号と通過時間から、転写位置にて同じライン番号の目盛りが同じ時間に通過するように、感光体ドラム２を揺動させる。例えばライン番号１の目盛りを合わせる場合には、”Ｍ１−４”と”Ｍ２−１”の目盛りが転写位置にてずれないように感光体ドラム２を揺動させる。

次に感光体ドラム２をスウィング軸２２を中心に揺動させたときの転写位置の上下移動量について図８を用いて説明する。図８は転写位置Ｔの上下移動についての説明図である。

感光体ドラム２をスウィング軸２２を中心に微小揺動させると、感光体ドラム２に形成されたトナー像が中間転写ベルト１に転写されるポイントである転写位置Ｔは、図８の矢印ＡあるいはＢのように移動する。ここで、転写位置Ｔは中間転写ベルト１の搬送方向（図のＸ方向）に移動するが、Ｙ方向へも移動する。このＸ方向の変位とＹ方向の変位との関係について、次に詳細に説明する。

Ｘ方向とＹ方向との変位を計算するにあたり、次に示す条件を提示する。図８に示すように、スウィング軸２２の中心軸線Ｓは、感光体ドラム２の中心軸Ｏを通る鉛直面に対して角度θ傾いた平面と感光体ドラム２の周面が交差する直線の延長上に設けられているとする。また、転写位置Ｔは、感光体ドラム２の中心軸Ｏを通る鉛直面が下方で感光体ドラム２の周面と交差する直線上であるとする。スウィング軸２２を中心として感光体ドラム２を微小回転させると、転写位置Ｔは図中の矢印ＡもしくはＢの方向に回転移動する。

図９は転写位置ＴのＸ方向の移動に対しＹ方向の移動量を計算した結果を示すグラフである。ここでは、感光体ドラム２の半径を４２ｍｍとした場合に、転写位置Ｔを−０．１ｍｍ≧Ｘ≧０．１ｍｍの範囲で移動させた場合の、Ｙ方向の変位量（即ち転写位置Ｔの軌跡）を示す。

図９に示すように、θ＝０°の場合は垂直方向変位量はほぼ０μｍで、θ＝１５°の場合でも最大約±１３μｍの変位量である。このように変位量はわずかであり、画像への影響は小さいと考えられる。但し、わずかであっても感光体ドラム２と中間転写ベルト１の接触圧の変動が発生する可能性があるので、角度θはできるだけ小さくすることが好ましい。

ここまで、露光手段９の露光位置２５にスウィング軸２２の中心が一致することを前提に説明をしてきた。しかしながら、実際は部品寸法のバラツキなどのため、露光位置２５とスウィング軸２２の中心にはわずかにずれが生じる。このずれの影響についての考察を図１０、図１１を用いて説明する。

図１０は、露光位置２５とスウィング軸２２の中心軸線Ｓの間に感光体ドラム２の半径方向にずれが生じた場合を示す図である。ここでは０．３ｍｍのずれをが生じさせている。

この場合にスウィング軸２２を中心として感光体ドラム２が角度Δα回転すると、感光体ドラム２上の画像記録されるべき位置はＲ０からＲ１に移動する。しかしながらレーザ光５１の照射位置は移動しないので、距離Δｄ１の誤差が生じる。この距離Δｄ１が大きければ、位置合わせ制御の発振が発生してしまう。

図８、図９で説明した場合と同様に、感光体ドラムの半径を４２ｍｍ、転写位置Ｔを−０．１ｍｍ≧Ｘ≧０．１ｍｍの範囲で移動させた場合で計算すると、Δαは最大で０．０７°となる。Δα＝０．０７°の場合の距離Δｄ１は、０．０００３７ｍｍ、即ち０．３７μｍとなる。

特許文献３の方法では露光位置は転写位置の移動距離と同じだけ（最大０．１ｍｍ）移動したが、本実施形態では、その０．３７％しか移動しない。このため、位置合わせ制御の発振が発生する可能性は極めて低くなる。

図１１は、露光位置２５とスウィング軸２２の中心軸線Ｓの間に感光体ドラム２の円周方向にずれが生じた場合を示す図である。ここでは０．３ｍｍのずれを生じさせている。

この場合にスウィング軸２２を中心として感光体ドラム２が角度Δα回転すると、感光体ドラム２上の画像記録されるべき位置はＲ０からＲ２に移動する。この場合はレーザ光５１の光路長が距離Δｄ２だけ短くなる。

レーザ光５１の光路長が変動すると感光体ドラム上の主走査方向の画像長さが変動するので、この距離Δｄ２が大きいと画像劣化を招いてしまう。図１０の場合と同様、Δα＝０．０７°の場合の距離Δｄ２を計算すると、Δｄ２も０．０００３７ｍｍ、即ち０．３７μｍとなる。しかしながら、そもそも回転中の感光体ドラム２の表面は、偏心、振れなどの製作誤差のため半径方向に１０〜３０μｍ程度の変動する。この変動に対して最大０．３７μｍの変動が加わっても、その影響はほぼ無視できる。

本実施形態では、露光手段９から照射されたレーザ光５１が感光体ドラム２の表面をスキャンする軌跡の位置、即ち露光位置２５の延長線とその中心軸が一致するようにスウィング軸２２が設けられている。このため、ドラム位置情報５３と潜像画像の感光体ドラム２上での副走査方向の密度が変化すること無く、常に一定間隔で記録される。その結果、中間転写ベルト１の速度変動の周波数に関係なく位置補正量の発振を無くすことができた。また、色ずれを防止することもできた。

図１２は本実施形態における位置補正量の結果を示す図である。図２の本実施形態の構成によって、次の条件で位置補正量を算出した。横軸は中間転写ベルト１上の位置（ｍｍ）、左側の縦軸は中間転写ベルト１の速度（ｍｍ／ｓ）、右側の縦軸は位置補正量（μｍ）である。

位置補正における条件は、まず、露光から転写位置Ｔまでの距離を１３２ｍｍとし、感光体ドラム２は直径が８４ｍｍで、回転速度は３００ｍｍ／ｓである。また、中間転写ベルト１に対して速度変動として変動量±０．０５％、周期は、露光から転写の時間の２倍としたときの位置補正量を算出した。また、中間転写ベルト１に、２６４（ｍｍ）の周期で３００±０．１５（ｍｍ／ｓ）で変動を与えた。

図１２に示すように、本実施形態を適用することで、位置補正量の発振が無いことが確認できる。

以上のように、位置補正量の発振を防ぐために画像形成動作を止める必要がない。また、感光体ドラム２を微小移動させるための構成として、可動部ユニット８０を位置補正手段７によって揺動させる構成であるため、露光手段と感光体ドラムとを一体として移動させる機構を設ける必要がない。従って、スループットの低下や装置の大型化を招かずに色ずれを防止することができる。

〔第２実施形態〕

次に図１３を用いて第２実施形態を説明する。図１３は第２実施形態における画像形成部を感光体ドラム２の端部方向から見た断面図である。前述の実施形態と共通の構成については、同符号を用いることで省略する。本実施形態においては、図２の実施形態とは、感光体ドラム２を常に一方向に付勢するためのドラム付勢手段の構成のみが異なる。

本実施形態におけるドラム付勢手段３０１は、ベアリング３０３を介して感光体ドラム軸２３に結合したスライドプレート３０２を、引っ張りバネ３０４にて引っ張る。これにより、感光体ドラム２を一方向に付勢している。ドラム付勢手段３０１は、感光体ドラム２の両側に設けられている。

スライドプレート３０２には長穴３０６が設けられている。長穴３０６は、可動部左シャーシ８２、可動部右シャーシ８３に設けられたガイドピン３０５に係合し、感光体ドラム２の半径方向にのみ移動可能に案内されている。

引っ張りバネ３０４の一方はスライドプレート３０２の一端に掛けられ、他方は可動部左シャーシ８２、可動部右シャーシ８３の一部に掛けられている。

このような構成のドラム付勢手段３０１を設けることにより、感光体ドラム２が常に一方向に付勢され、感光体ドラム２のベアリングガタによる影響が軽減され、より高精度な制御が実現できる。

〔他の実施形態〕

前述の実施形態では、中間転写ベルト１上のベルト位置情報５２（転写媒体位置情報）は予め等間隔で形成されているものとした。また、複数の感光体ドラム２が各々位置補正手段７によって位置補正制御されることによって各感光体ドラムから転写される画像の色合わせを行った。しかしながら、これに限るものではない。即ち、最上流の感光体ドラム上の画像を基準にして、残りの感光体ドラムの位置補正を行う方法も考えられる。

このような考えに則った他の実施形態の構成を図１４を用いて説明する。図１４は他の実施形態の画像形成装置の概略図である。前述の実施形態と共通の構成については同符号を用いて説明を省略する。

図１４に示すように、本実施形態の感光体ドラム２の中間転写ベルト１の移動搬送方向の最上流の第一感光体ドラム２ａ（第一感光体）の周辺に、本実施形態の特徴となる構成が配設される。

第一感光体ドラム２ａの最上流の転写帯電器６８の上流側には、ベルト位置情報５２を記録する転記手段６５が配設される。また、転記手段６５を制御するための転記制御手段６９が配設される。

転記手段６５は、例えば磁気記録ヘッドで、中間転写ベルト１の画像形成領域外の場所に磁性材料などを塗布することによりに形成された磁気記録層に二値の磁気記録パターンのベルト位置情報５２を記録する。

転記制御手段６９は、転記手段６５を制御する。具体的には、第一ドラム位置情報５３ａ（第一感光体位置情報）がドラム位置読取手段６ａにて読み取られたタイミングから、第一ドラム位置情報５３ａとベルト位置情報５２が第一転写位置で一致するように制御する。そして、中間転写ベルト１にベルト位置情報５２を転記する。

また、第二感光体ドラム２ｂ（第二感光体）よりも中間転写ベルト１の移動方向下流側には、ベルト位置情報５２を消去するためのベルト位置情報消去手段６４が配設される。

第一感光体ドラム２ａ上の第一ドラム位置情報５３ａは、位置情報記録手段と兼ねた第一露光手段９ａによって第一画像とともに第一感光体ドラム２ａ端部に等周期で記録される。但し、記録される画像は記録用磁気ヘッドによって書き込まれた二値の磁気パターンでもよい。

ドラム位置読取手段６ａ（第一感光体位置読取手段）は、第一感光体ドラム２ａ上の第一ドラム位置情報５３ａを読み取ったタイミングを検知する。ドラム位置読取手段６ａとしては、第一感光体ドラム２ａ表面上の電荷の有無を検出する電位センサが用いられる。

この構成によって、次に示すように、補正動作は行われる。

中間転写ベルト１に記録されたベルト位置情報５２は、中間転写ベルト１の走行にともなって第二感光体ドラム２ｂ近傍に移動する。一方、第二感光体ドラム２ｂにも第二画像とともに第二ドラム位置情報５３ｂ（第二感光体位置情報）が、位置情報記録手段と兼ねた第二露光手段９ｂにて書き込まれる。そして、中間転写ベルト１に記録されたベルト位置情報５２と第二感光体ドラム２ｂに記録された第二ドラム位置情報５３ｂが第二転写位置にて一致すれば、第一画像と第二画像が一致することになる。

中間転写ベルト１に記録されたベルト位置情報５２と第二感光体ドラム２ｂに記録された第二ドラム位置情報５３ｂは、それぞれベルト位置読取手段５、ドラム位置読取手段６にて読み取られる。両者が読み取られるタイミングが一致しているときには、ベルト位置読取手段５で検出されるベルト位置情報５２のベルトタイミング情報２０１とドラム位置読取手段６で検出される第二ドラム位置情報５３ｂのドラムタイミング情報２０２のずれが無い。このため、位置補正は行われない。

中間転写ベルト１の速度が遅くなった場合には、ベルトタイミング情報２０１の方がドラムタイミング情報２０２より遅くなる。この場合、位置補正算出手段１０１ではお互いのタイミングの時間差よりズレ量を距離に変換し、位置補正量２０３として位置補正手段７に送られる。

位置補正手段７ではこの位置補正量２０３のズレ量（距離）に従って、可動部ユニット８０をスウィング軸２２を中心に揺動させ、第二感光体ドラム２ｂの転写部を中間転写ベルト１の上流側（図１４の左方向）に移動させる。これにより、遅れている中間転写ベルト側のベルト位置情報５２と第二感光体ドラム２ｂ側のドラム位置情報５３を一致させる。

このように、本実施形態においては、転写媒体に転記された転写媒体位置情報と第二感光体の第二感光体位置情報とが一致するように、第二感光体と転写媒体との位置関係を調節する位置補正手段と、を有する。また、第二感光体の位置補正を、前記第二露光手段の露光位置に一致する前記第二感光体の周面上の直線を中心軸として、前記位置補正手段が前記感光体を揺動させることにより行う。これにより、スループットの低下や装置の大型化を招かずに色ずれを防止することができる。

図１５及び図１６は他の実施形態の処理を示すフローチャートである。図１５は、第一感光体ドラム２ａを含む第一ステーションの処理を示す図である。図１６は、第二感光体ドラム２ｂを含む第二ステーションの処理を示す図である。この処理の前に画像記録のための準備、例えば画像データの転送、感光体ドラム、中間転写ベルトなどの駆動は開始されているとする。

第一ステーションでは、まず、第一感光体ドラム２ａに第一画像に対応した第一ドラム位置情報５３ａの第一感光体ドラム２ａへの書込みが開始される（ＳＴＥＰ１１）。次に、ドラム位置読取手段６ａで第一ドラム位置情報５３ａの検知が行われる（ＳＴＥＰ１２）。

第一ドラム位置情報５３ａが検知されると、この第一ドラム位置情報５３ａと転写位置で一致するようなタイミングで、中間転写ベルト１にベルト位置情報５２を転記する（ＳＴＥＰ１３）。この後、第一ドラム位置情報５３ａの検知（ＳＴＥＰ１２）、ベルト位置情報５２の転記（ＳＴＥＰ１３）が繰り返される。

ＳＴＥＰ１２で所定時間以内に第一ドラム位置情報５３ａを検出しない場合は、第一画像の記録が終了したと判断して処理を終了する。

一方、第二ステーションでは、まず第一ステーションのスタートより一定時間ｔ待機する（ＳＴＥＰ２１）。一定時間ｔは第一ステーションと第二ステーションの画像記録開始の時間差であり、中間転写ベルト１が第一ステーションの転写位置から第二ステーションの転写位置に移動する時間に等しい。

待機が終わると、第二感光体ドラム２ｂに第二画像に対応した第二ドラム位置情報５３ｂの第二感光体ドラム２ｂへの書込みが開始される（ＳＴＥＰ２２）。

次にベルト位置読取手段５でのベルト位置情報５２の検知と、ドラム位置読取手段６での第二ドラム位置情報５３ｂの検知を行う。ここで、位置合わせを行うべき両画像位置情報を検知（ＳＴＥＰ２３）したら、ベルト位置情報５２の通過時間と第二ドラム位置情報５３ｂの通過時間の差を算出する（ＳＴＥＰ２４）。その値から転写位置にてずれないように（一致するように）位置補正量２０３を算出する（ＳＴＥＰ２５）。

そして、位置補正量２０３に従って位置補正手段ドライバ１０２で位置補正手段７を駆動して位置補正制御を行う。（ＳＴＥＰ２６）
この後、以降の画像位置情報を対象にＳＴＥＰ２３からＳＴＥＰ２６の処理が繰り返される。ＳＴＥＰ２３で所定時間以内に画像位置情報を検出しない場合は、第一画像の記録が終了したと判断して処理を終了する。

中間転写ベルト１に記録されたベルト位置情報５２は、最後に一様磁界を発生するベルト位置情報消去手段６４にて消去される。

このように中間転写ベルト１上の第一画像位置情報を基準にして、第二画像位置情報を合わせると、第一画像と第二画像とが正確に重畳転写されることで、正確な色あわせが可能になる。これと同様に第三ステーション、第四ステーションにおける画像位置情報を合わせることで、すべての色の画像を正確に合わせることができる。

尚、前記実施形態の露光手段としてはレーザ光学系を用いた露光手段を用いて説明を行ったが、これに限るものではない。その他の方式、例えばＬＥＤアレイを用いた露光手段を利用することも可能である。

また、前述の実施形態においては、転写媒体を中間転写ベルトとしたが、これに限るものではない。例えば、転写媒体を複数の感光体ドラムに対向するように配設され、記録媒体を搬送する搬送ベルトとしてもよい。また、転写媒体は必ずしもベルト状とする必要は無く、ドラム形状としてもよい。

１…中間転写ベルト
２…感光体ドラム
７…位置補正手段
２５…露光位置
８０…可動部ユニット
９１…レーザー光学系
１０１…位置補正算出手段

Claims (4)

1. 複数の感光体と、複数の前記感光体に露光し潜像を形成するための複数の露光手段と、複数の前記感光体に形成された潜像に応じて複数の前記感光体にトナー像を形成する現像手段と、複数の前記感光体のそれぞれに形成されたトナー像が順次転写されて画像が形成される転写媒体と、を有する画像形成装置において、
   前記露光手段により前記感光体に書き込まれた感光体位置情報を読み取る感光体位置読取手段と、
   転写媒体に形成された転写媒体位置情報を読み取る転写媒体位置読取手段と、
   前記感光体位置読取手段と、前記転写媒体位置読取手段と、のそれぞれの検知結果に基づいて、前記転写媒体に対して前記感光体を移動させて前記感光体と前記転写媒体との位置関係を補正する位置補正手段とを有し、
   前記感光体の位置補正は、前記露光手段の露光位置に一致する前記感光体の周面上の直線を中心軸として、前記位置補正手段が前記感光体を揺動させることにより行われることを特徴とする画像形成装置。
2. 少なくとも、第一画像を記録する第一感光体と、第二画像を記録する第二感光体と、前記第一画像及び前記第二画像を重畳転写する転写媒体とを有する画像形成装置において、
   前記第一感光体に第一感光体位置情報を露光する第一露光手段と、前記第一感光体位置情報を読み取る第一感光体位置読取手段と、
   第一感光体位置読取手段による前記第一感光体位置情報に基づいて前記転写媒体に転写媒体位置情報を形成する転記手段と、
   前記第二感光体に第二感光体位置情報を露光する第二露光手段と、
   前記転写媒体に転記された前記転写媒体位置情報と第二感光体の前記第二感光体位置情報とが一致するように、前記第二感光体と前記転写媒体との位置関係を補正する位置補正手段と、を有し、
   前記第二感光体の位置補正は、前記第二露光手段の露光位置に一致する前記第二感光体の周面上の直線を中心軸として、前記位置補正手段が前記感光体を揺動させることにより行われることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記感光体を前記位置補正手段の方向へ付勢する付勢手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記位置補正手段は、少なくとも前記現像手段を前記感光体と一体的に移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。