(57)【要約】【課題】画像形成中に感光体を駆動するモータの速度変動の影響を抑え、よって、色ずれを抑えることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体と、像担持体に静電潜像を形成する形成手段と、像担持体を回転させる回転手段と、基準タイミングから所定の期間の回転手段の回転量と、所定の期間の回転手段の基準回転量との差分により形成手段が静電潜像の形成を開始する像担持体の位置を制御する制御手段と、を備えている。【選択図】図４
2014119617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に静電潜像を形成する形成手段と、
前記像担持体を回転させる回転手段と、
基準タイミングから所定の期間の前記回転手段の回転量と、前記所定の期間の前記回転手段の基準回転量との差分により前記形成手段が静電潜像の形成を開始する前記像担持体の位置を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記所定の期間は、前記回転手段の回転に影響を与える処理を行う期間を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体に現像剤を供給する現像手段をさらに備えており、
前記回転手段の回転に影響を与える処理は、前記現像手段の回転部材に前記回転手段の回転を伝えるために、前記回転部材を前記回転手段に結合し、前記回転部材から前記回転手段を離間させる処理であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像手段は、それぞれが異なる色の現像剤を有する複数の現像部を含み、
前記回転部材を前記回転手段に結合する処理は、前記複数の現像部の１つを前記像担持体と対向する現像位置へと移動させるときに行われ、
前記回転部材から前記回転手段を離間させる処理は、前記現像位置にある現像部を前記現像位置から移動させるときに行われることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記基準回転量は、前記回転手段の基準回転速度と前記所定の期間の積であり、
前記制御手段は、前記基準タイミングから前記形成手段が静電潜像の形成を開始するまでの前記回転手段の回転量の変動を抑えることで、前記形成手段が静電潜像の形成を開始する前記像担持体の位置を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記所定の期間の前記回転手段の回転量が前記基準回転量であるときに前記形成手段が静電潜像の形成を開始するタイミングを変更することで、前記基準タイミングから前記形成手段が静電潜像の形成を開始するまでの前記回転手段の回転量の変動を抑えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記回転手段の回転速度を変更することで、前記基準タイミングから前記形成手段が静電潜像の形成を開始するまでの前記回転手段の回転量の変動を抑えることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記所定の期間の前記回転手段の回転量を、印刷のための画像形成を行っている間に検出することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記所定の期間の前記回転手段の回転量を、印刷のための画像形成を行っていない間に測定することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記所定の期間の前記基準回転量を、印刷のための画像形成を行っていない間に測定することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記回転手段の回転量を、前記回転手段が１回転する度に所定数だけ出力するパルス数で検出することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置の色ずれ制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、複数の現像部を有する回転可能な回転支持体（ロータリ）を備えた画像形成装置を開示している。この様な画像形成装置においては、ロータリを回転させることで、各現像部を感光体に対向する位置に移動させ、その後、現像部の現像ローラを感光体に接触させて感光体に形成した静電電像の現像を行っている。
【０００３】
この様な、ロータリ方式の画像形成装置においては、例えば、中間転写ベルト上に設けた検出パッチをセンサが検出した時刻を基準タイミングとし、基準タイミングから所定時間後に、感光体への静電潜像の形成を開始している。また、センサが検出パッチを検出後、所定時間内にロータリを回転させて、形成する色の現像剤（トナー）を収容している現像部を感光体に対向する現像位置へと移動させている。現像位置へ移動した現像部は、画像形成装置のカップリング部と結合される。カップリング部はモータと連動しており、現像部の現像ローラを回転させて感光体に現像剤を供給する様になっている。なお、このモータは感光体の回転駆動にも使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４８３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、現像部とカップリング部が結合するときや、現像部からカップリング部が離間するときには、カップリング部を駆動するモータに急激な負荷の変動が発生し、感光体の位相ズレを生じさせる。ここで、モータに発生する負荷の変動量は、現像部の使用と共に現像部毎に変化する。つまり、モータに発生する負荷の変動量は、カップリング部と結合・離間する現像部毎に異なり、これが、副走査方向の色ずれ、つまり、形成する静電潜像の相対的な位置ずれの原因の１つとなっている。
【０００６】
この位置ずれを低減させるために、中間転写ベルトの位置をある位置に１つだけ設けた検出パッチで決定するのではなく、全位相で検出する検出機能を使用することができる。しかしながら、高度な位置検出機能を必要とするためコストが高くなってしまう。また、感光体及びカップリング部を駆動するために、急激な負荷変動に対応できる位置制御を行うモータを使用すると、位相ズレを低減させることができるが、負荷変動の小さい画像形成時の速度が安定せず、画像ムラを引き起こしてしまう。
【０００７】
本発明は、画像形成中に像担持体を回転させるモータの速度変動の影響を抑え、よって、色ずれを抑えることができる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によると、像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する形成手段と、前記像担持体を回転させる回転手段と、基準タイミングから所定の期間の前記回転手段の回転量と、前記所定の期間の前記回転手段の基準回転量との差分により前記形成手段が静電潜像の形成を開始する前記像担持体の位置を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
像担持体を回転させるモータの回転量と、基準回転量との差分に基づき、形成手段が静電潜像の形成を開始する像担持体の位置を制御することで、モータの速度変動の影響を抑え、よって、色ずれを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態による例示的な画像形成装置の画像形成部の構成図。
【図２】一実施形態による現像部の駆動軸とカップリング部との結合・離間の説明図。
【図３】一実施形態による例示的なモータの構成図。
【図４】一実施形態による位置ずれ補正制御のタイミング図。
【図５】一実施形態による位置ずれ補正制御のフローチャート。
【図６】一実施形態による位置ずれ補正制御のフローチャート。
【図７】一実施形態による位置ずれ補正制御のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
【００１２】
＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態における画像形成装置の画像形成部の概略的な構成図である。なお、図１において参照符号の末尾にｙ、ｍ、ｃ及びｋを付与した部材は、像担持体である感光体１３にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像剤像を形成するためのものである。以下の説明において、色を区別する必要が無い場合には末尾のアルファベットを除いた参照符号を使用する。感光体１３は、矢印の方向に回転し、帯電部１４は、感光体１３の表面を所定の電位に帯電する。露光部１８は、帯電された感光体１３を、形成する画像に応じた光で走査し、感光体１３の表面に静電潜像を形成する。ロータリ１０は、各色に対応する複数の現像部８を有し、モータ２６からの動力により、軸９を中心として回転する様に構成されている。本実施形態において、感光体１３と対向する現像位置にある現像部８の駆動軸３は、カップリング部２３と結合する様に構成されている。モータ２４は、カップリング部２３経由で駆動軸３を回転させる。駆動軸３が回転することで、現像位置にある現像部８の回転部材である現像ローラ２も回転し、現像部８は現像剤を感光体１３の静電潜像に供給を行う。なお、本実施形態において、モータ２４は、カップリング部２３以外に、感光体１３及び中間転写ベルト７も回転させるために用いられている。
【００１３】
感光体１３に形成された単色の現像剤像は、回転駆動される中間転写ベルト７に一次転写ローラ１７によって転写される。感光体１３から中間転写ベルト７に転写されず、感光体１３に残留した現像剤は、クリーニング部１５により回収される。画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像剤像を、順次、感光体１３に形成し、これらを順に中間転写ベルト７に互いに重ねて転写することで、中間転写ベルト７にカラーの現像剤像を形成することができる。なお、中間転写ベルト７の表面には、検出パッチ１が設けられており、センサ１６がこの検出パッチ１を検出したときを基準タイミングとして、画像形成装置は、露光部１８による感光体１３への静電潜像の書き出しタイミング等を決定している。
【００１４】
ローラ２５は、記録材１１をピックアップして搬送路４に送り出し、二次転写ローラ５は、搬送される記録材１１に中間転写ベルト７に形成された現像剤像を転写させる。記録材１１は、その後、定着部２１に搬送されて、転写された現像剤像の定着が行われて装置外へと排出される。
【００１５】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、カップリング部２３と、現像部８の駆動軸３との結合・離間の説明図である。図２（Ａ）は、現像部８の搖動する駆動軸３が現像位置に移動する直前の状態を示し、駆動軸３は、ロータリ１０の回転により、矢印の方向に移動している。図２（Ｂ）は、駆動軸３とカップリング部２３とが結合している状態を示し、カップリング部２３の回転により駆動軸３も図中の矢印の方向に回転している。図２（Ｃ）は、ロータリ１０の回転により、カップリング部２３と結合していた駆動軸３が矢印の方向に移動し、カップリング部２３から離間した後の状態を示している。
【００１６】
図３は、感光体１３、中間転写ベルト７及びカップリング部２３を駆動するモータ２４の制御構成図である。モータ２４は、モータ部３１及びエンコーダ３２を備えている。エンコーダ３２は、モータ部３１が１回転する度に、所定数のパルス信号をＣＰＵ３３に出力する。画像形成装置の制御部に含まれるＣＰＵ３３は、このパルス信号によりモータ部３１の回転速度や回転量を検出し、目標とする回転速度となる様に、モータ部３１に速度指令信号を出力する。
【００１７】
続いて、図４を用いて、位置ずれ補正制御、つまり、各色の副走査方向の位置を同じ位置にするための制御を説明する。なお、以下の説明において、画像形成装置の初期状態は、図１に示す様に、ブラックの現像剤を有する現像部８ｋが現像位置にあり、最初にイエローの現像剤による現像剤像を感光体１３に形成するものとする。
【００１８】
センサ１６が中間転写ベルト７の検出パッチ１を検出し、基準タイミングを示すベルト基準信号を出力する時刻をＴ０とする。ＣＰＵ３３は、時刻Ｔ０から、エンコーダ３２が出力するパルス信号のパルス数のカウントを開始する。次に、ＣＰＵ３３は、図１の状態からロータリ１０を時計方向に９０度回転させる。時刻Ｔ１で、現像部８ｋの駆動軸３ｋとカップリング部２３が離間し、よって、モータ２４の負荷が時刻Ｔ１で減少する。負荷減少の影響を受け、モータ２４の速度が瞬間的に速くなり、その間のパルス信号の密度が増加する。このとき、モータ２４の累積移動距離、つまり回転量は基準より長く、つまり、モータ２４の位相が進んだ状態となる。
【００１９】
続いて、時刻Ｔ２において、イエローの現像剤を有する現像部８ｙの駆動軸３ｙがカップリング部２３と結合すると、モータ２４の負荷が増大する。よって、モータ２４の速度が瞬間的に遅くなり、その間の速度パルス信号の密度が減少する。このときのモータ２４の累積移動距離の、その速度変動がないときの基準値からのずれは、時刻Ｔ１におけるモータ２４の位相の進みと、時刻Ｔ２におけるモータ２４の位相の遅れの程度による。図４においては、モータ２４の累積移動距離は、点線で示す基準値、つまり、モータ２４の速度変動がないときの累積移動距離より短くなっている。
【００２０】
現像部８ｙの駆動軸３ｙがカップリング部２３と結合した後の所定の時刻Ｔ３を、基準タイミングである時刻Ｔ０からＴａ時間経過後とする。この場合、モータ２４の速度変動がなかったとしたときのモータ２４の累積移動距離Ｌｂ＝Ｖｒ×Ｔａとなる。なお、Ｖｒはモータ２４の基準回転速度、つまり目標とする回転速度であり、累積移動距離Ｌｂは、時間Ｔａの間のモータ２４や感光体１３の基準回転量である。実際には負荷変動による速度変動があるので、図４に示す様に、時間Ｔａの間のモータ２４や感光体１３の実際の回転量、つまり、実際の累積移動距離はＬａとなる。この様に、所定の期間Ｔａにおけるモータ２４の累積移動距離の基準値からのずれは、モータ２４で駆動される感光体１３の回転方向、つまり副走査方向のずれとなる。モータ２４に生じる速度変動は、結合・離間する現像部８により異なるため、現像部８毎に感光体１３の副走査方向のずれが異なり、これが色ずれの原因となる。
【００２１】
負荷変動によるモータ２４の累積移動距離の進み又は遅れは、パルス信号のパルス数をカウントすることで求めることができる。具体的には、ＣＰＵ３３は、時刻Ｔ０から時刻Ｔ３までのパルス信号のパルス数のカウント値Ｎｘを記憶する。モータ２４の負荷変動が無い場合の時刻Ｔ０から時刻Ｔ３までのパルス信号のパルス数である基準パルス数をＮｒとすると、その差分Ｄ＝Ｎｘ−Ｎｒが累積移動距離の変動分に対応する。なお、差分Ｄの値が正である場合には、累積移動距離が基準より長い、つまりモータ２４の位相が進んでいる状態を表し、差分Ｄの値が負である場合には、累積移動距離が基準より短い、つまりモータ２４の位相が遅れている状態を表している。なお、基準パルス数Ｎｒは、モータ部３１が１回転することでエンコーダ３２が出力するパルス数と、基準速度Ｖｒで回転するモータ２４の、時刻Ｔ０から時刻Ｔ３の時間Ｔａの間の回転数を掛け合わせることで算出できる。なお、基準パルス数Ｎｒを予め求めて保存しておくことも、その都度、計算により求めることもできる。
【００２２】
ＣＰＵ３３は、差分Ｄの絶対値から、時間Ｔｂを以下の式で求める。
Ｔｂ＝（Ｔａ×｜Ｄ｜）／Ｎｒ        式（１）
露光部１８は、モータ２４の負荷変動が生じないとしたときの理想的な静電潜像の形成時刻Ｔ５を示す照射基準信号から式（１）で計算した時刻Ｔｂだけ遅い又は早い時刻Ｔ６から静電潜像の形成を開始する。なお、モータ２４の位相が進んでいる場合には、時刻Ｔｂだけ早くし、モータ２４の位相が遅れている場合には、時刻Ｔｂだけ遅くする。図４の例においては、モータ２４の位相が遅れているので時刻Ｔｂだけ遅くしている。
【００２３】
以上の構成により、実際の静電潜像の形成を開始する際のパルス信号のパルス数は、理想的なときのパルス数と同じとなる。したがって、現像部８によりモータ２４に生じる負荷の変動に拘らず、各色の現像剤像を感光体１３の副走査方向の同じ位置から形成することができ、色ずれを抑えることができる。
【００２４】
＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。例えば、図４の時刻Ｔ３から時刻Ｔ５までの時間が短い場合、画像形成中に、書き出し位置を補正することが困難となり得る。したがって、本実施形態において、ＣＰＵ３３は、画像形成前の準備段階においてロータリ１０を９０度回転させて、その間にエンコーダ３２が出力するパルス信号のパルス数をカウントし、各色の切り替えの際のモータ２４の累積移動距離の過不足を記憶する。そのパルス数を基に、画像形成の書き出しタイミングを決定する。
【００２５】
まず、本実施形態における準備段階の処理を、図５を用いて説明する。ＣＰＵ３３は、Ｓ１０でエンコーダ３２が出力するパルス数の測定、つまり、カウントを開始する。続いて、ＣＰＵ３３は、Ｓ１１において、ロータリを９０度回転させて、次の現像部を現像位置へと移動させ、Ｓ１０の処理から時間Ｔａが経過するまでのパルス数ＮｘをＳ１２で記憶する。ＣＰＵ３３は、Ｓ１３で４つのパルス数Ｎｘを記憶したか否かを判定し、４つのパルス数を記憶するまでＳ１０〜Ｓ１２の処理を繰り返す。なお、４つのパルス数Ｎｘとは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像部８のそれぞれを現像位置に移動させる間のパルス数である。
【００２６】
続いて、ＣＰＵ３３は、Ｓ１４で、現像部８の駆動軸３とカップリング部２３との結合が生じない位置に、ロータリ１０を移動させて、Ｓ１５でエンコーダ３２が出力するパルス数の測定、つまり、カウントを開始する。その後、ＣＰＵ３３は、Ｓ１６でロータリ１０をα度回転させる。なお、回転の間、現像部８の駆動軸３とカップリング部２３との結合が生じない様にする。ＣＰＵ３３は、Ｓ１７でＳ１５の処理から時間Ｔａが経過するまでのパルス数である基準パルス数Ｎｒを記憶する。
【００２７】
続いて、画像形成を行う際の処理について図６を用いて説明する。画像形成の開始によりＣＰＵ３３は、図５のＳ１２で記憶した各パルス数Ｎｘと図５のＳ１７で記憶した基準パルス数Ｎｒとの差分をＳ２０で計算する。続いて、ＣＰＵ３３は、Ｓ２１で、式（１）により各色の静電潜像を形成する際の、静電潜像の形成開始時刻の補正時間を算出する。Ｓ２２でセンサ１６がベルト基準信号を出力する。ＣＰＵ３３は、Ｓ２３で、ベルト基準信号の検出時刻から静電潜像の形成を開始するまでの理想的な時間を、Ｓ２１で算出した補正時間で補正し、補正後の時刻から静電潜像の形成を開始する。ＣＰＵ３３は、Ｓ２４で、印刷に使用する総ての色について静電潜像を形成したかを判定し、総て色の静電潜像を形成するまでＳ２２及びＳ２３の処理を繰り返す。
【００２８】
以上の構成により、パルス信号のカウント終了から静電潜像の形成の開始までの時間が短い場合においても画像形成中に位置補正をすることが可能になる。
【００２９】
＜第三実施形態＞
続いて、第三実施形態について第一実施形態及び第二実施形態との相違点を中心に説明する。第一実施形態及び第二実施形態については、理想的な場合の画像形成開始のタイミングを式（１）で求めた時刻だけ補正することで位置ずれを補正していた。本実施形態では、モータ２４の速度を補正することで、副走査方向の位置ずれを補正する。
【００３０】
以下、本実施形態の位置ずれ補正制御を、図７を用いて説明する。画像形成の開始により、Ｓ３０でセンサ１６がベルト基準信号を出力すると、ＣＰＵ３３は、Ｓ３１で、エンコーダ３２が出力するパルス数のカウントを開始する。ＣＰＵ３３は、Ｓ３２において、ロータリ１０を９０度回転させて、次の現像部を現像位置へと移動させ、Ｓ３１の処理から時間Ｔａが経過するまでのパルス数ＮｘをＳ３３で記憶する。ＣＰＵ３３は、Ｓ３３で記憶したパルス数Ｎｘと基準パルス数Ｎｒとの差分をＳ３４で計算する。
【００３１】
ＣＰＵ３３はＳ３４で計算した差分を元に、Ｓ３５においてモータ２４の変更後の速度を以下の式（２）により算出する。
変更後の速度＝（β＋１）×基準速度
なお。β＝（Ｎｒ−Ｎｘ）／Ｎｒである。ＣＰＵ３３は、Ｓ３６において、Ｓ３５で算出した変更後の速度でモータ２４を時間Ｔａだけ回転させる。よって、Ｓ３６が終了した時点において、モータ２４の累積移動距離は、速度変動が無い場合の累積移動距離に等しくなる。このため、ＣＰＵ３３は、Ｓ３７でモータ２４の速度を基準速度に戻し、Ｓ３８で静電潜像の形成を開始する。ＣＰＵ３３は、Ｓ３９で、印刷に使用する総ての色について静電潜像を形成したかを判定し、総て色の静電潜像を形成するまでＳ３０からの処理を繰り返す。なお、本実施形態は、モータ２４の速度を補正するものであるが、画像形成開始のタイミング及びモータ２４の両方を補正することもできる。
【００３２】
＜その他の実施形態＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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