(57)【要約】【課題】４連タンデム型画像形成装置において、従来の４つの感光体ドラムの偏心の周波数の位相制御に加えて、４つの感光体ドラムを駆動する駆動モータから感光体ドラムまでに使用されるギヤ等の偏心成分に起因する周波数の位相合わせも同時に行うことにより色ずれの低減を図る。【解決手段】感光体ドラムを駆動する駆動モータから感光体ドラムまでの減速比をＭ／Ｎ（Ｍ、Ｎは互いに素）とし、各色ごとにＮ進のカウンタを持って、各色ごとにＮ進カウンタの所定のカウンタ値で同期を取るように駆動制御する。所定のカウンタ値は、レジパッチ検で、駆動モータの偏心位相成分を検出し、各色駆動モータの位相が揃うところとする。【選択図】        図１
2004219671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体ドラムと、該感光体を駆動する駆動源と、駆動源から感光体ドラムまでに一段の減速ギヤを介して減速する駆動ユニットとを含む画像形成部を複数個配置し、前記感光体ドラム上に作像された画像を順次通過する無端状ベルト又は、無端上ベルト上に保持されつつ搬送される記録材上に転写する転写手段を有するカラー画像形成装置において、特に前記一段の減速ギヤの減速比をＭ／Ｎ（ＭとＮは自然数で互いに素）とし、各々の感光体ドラムの一回転につき一つのパルスを発生し、所定のホームポジションを検出するホームポジション検出器と、該ホームポジション検出器のパルスをカウントするカウンタとを複数個有し、前記転写手段により重ね合わせられる画像上において、複数の作像された画像の周期的なずれの原因となる感光体ドラムの偏心の周波数の位相成分と該感光体ドラムの偏心の周波数よりも高い前記一段の減速ギヤによるの偏心の周波数の位相成分との２つの位相成分を同時に合わせる位相補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
第１項記載の転写手段により重ね合わせられる画像上において、複数の作像された画像の周期的なずれの原因となる感光体ドラムの偏心の周波数の位相成分と該感光体ドラムの偏心の周波数よりも高い一段の減速ギヤによるの偏心の周波数の位相成分との２つの位相成分を同時に合わせる位相補正手段とは、複数の画像感光体ドラム上に作像された画像を無端ベルト上に転写されたレジストレーション検出用パッチとレジストレーション検出器により偏心変位量及び偏心位相量を検出する偏心ずれ量検出手段を有し、第１項記載の感光体ドラムのホームポジション検出器のパルス位置と、該ホームポジション検出器のパルスをカウントするカウンタとを用いて、所定の色の感光体ドラムの偏心ずれ量に対する位相差を補正するように、第１項記載の感光体ドラムの偏心の周波数の位相成分については、該ホームポジション検出器のパルスの位置により、第１項記載の感光体ドラムの偏心の周波数よりも高い前記一段の減速ギヤによるの偏心の周波数の位相成分については、第１項記載のＮサイクルのカウンタの１つカウンタ値を選択することにより、同期を取り位相合わせを行うように駆動手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
第２項記載のホームポジション検出器のパルスの位置と、第２項記載のＮサイクルのカウンタの選択されたカウンタ値を記憶する手段を有し、前記記憶された値を用いて、第１項記載の感光体ドラムの偏心の周波数の位相成分と該感光体ドラムの偏心の周波数よりも高い前記一段の減速ギヤによるの偏心の周波数の位相成分との２つの位相成分を同時に合わせる位相補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
感光体ドラムと、該感光体を駆動する駆動源と、駆動源から感光体ドラムまでにｎ段（ｎは２以上の自然数）の減速ギヤを介して減速する駆動ユニットとを含む画像形成部を複数個配置し、前記感光体ドラム上に作像された画像を順次通過する無端状ベルト又は、無端上ベルト上に保持されつつ搬送される記録材上に転写する転写手段を有するカラー画像形成装置において、特に前記ｎ段の減速ギヤの減速比を感光体ドラム側からＭ１／Ｎ１、Ｍ２／Ｎ２、・・・、Ｍｎ／Ｎｎ、（Ｍ１とＮ１、Ｍ２とＮ２、・・・、ＭｎとＮｎはそれぞれ自然数で互いに素）とし、各々の感光体ドラムの一回転につき一つのパルスを発生し、所定のホームポジションを検出するホームポジション検出器と、該ホームポジション検出器のパルスをカウントするカウンタとを複数個有し、前記転写手段により重ね合わせられる画像上において、複数の作像された画像の周期的なずれの原因となるの感光体ドラムの偏心の周波数の位相成分と該感光体ドラムの偏心の周波数よりも高いｎ段までの減速ギヤによるの偏心の周波数の位相成分との少なくとも２つ以上の位相成分を同時に合わせる位相補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
第４項記載の転写手段により重ね合わせられる画像上において、複数の作像された画像の周期的なずれの原因となる感光体ドラムの偏心の周波数の位相成分と該感光体ドラムの偏心の周波数よりも高いｎ段までの減速ギヤによるの偏心の周波数の位相成分との２つ以上の位相成分を同時に合わせる位相補正手段とは、複数の画像感光体ドラム上に作像された画像を無端ベルト上に転写されたレジストレーション検出用パッチとレジストレーション検出器により偏心変位量及び偏心位相量を検出する偏心ずれ量検出手段を有し、第４項記載の感光体ドラムのホームポジション検出器のパルス位置と、該ホームポジション検出器のパルスをカウントするカウンタとを用いて、所定の色の感光体ドラムの位相に対する位相差を補正するように、第４項記載の感光体ドラムの偏心の周波数の位相成分については、該ホームポジション検出器のパルスの位置により、第４項記載の感光体ドラムの偏心の周波数よりも高いｎ段の減速ギヤによるの偏心の周波数の位相成分については、Ｎ１〜Ｎｎの最大公倍数のいずれかのサイクルのカウンタを選定し、該選択された最大公倍数のサイクルカウンタの１つのカウンタ値を選択することにより、同期を取り位相合わせを行うように駆動手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
第５項記載のホームポジション検出器のパルスの位置と、第５項記載のＮ１〜Ｎｎの最大公倍数のサイクルのカウンタの選定した種類と、該最大公倍数のサイクルカウンタの１つのカウンタ値を記憶する手段を有し、前記記憶された値を用いて、第５項記載の感光体ドラムの偏心の周波数の位相成分と該感光体ドラムの偏心の周波数よりも高いｎ段までの減速ギヤによるの偏心の周波数の位相成分との少なくとも２つ以上の位相成分を同時に合わせる位相補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラープリンタ、カラー複写機等において、特に複数の感光体ドラムを用いたいわゆるタンデム型の電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式のカラー画像形成装置においては、高速化のために複数の画像形成部を有し、搬送ベルト上に保持された記録材上に順次異なる色の像を転写するいわゆるタンデム型の画像形成装置が各種提案されている。
【０００３】
図１２はタンデム型カラー画像形成装置の例を側断面図で示したものである。このカラー画像形成装置は、本体装置の右側面下部に転写材カセット５３を装着している。転写材カセット５３にセットされた転写材は、給紙ローラ５４によって一枚ずつ取り出され、搬送ローラ対５５−ａ、５５−ｂによって画像形成部に給送される。画像形成部には、転写材を搬送する転写搬送ベルト５４が複数の回転ローラによって転写材搬送方向（図１２の右から左方向）に扁平に張設され、その最上流部においては、転写搬送ベルト１０上面にある吸着ローラ５６にバイアスを印加することによって、転写材を転写搬送ベルト１０に静電吸着させる。またこのベルト搬送面に対向して４個のドラム状の像担持体としての感光体ドラム１が直線状に配設されて画像形成部を構成している。画像形成部であるところの現像ユニット５２は、前記感光体ドラム１、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（ブラック）の各色トナー、帯電器、現像器を有している。上記の各現像ユニット５２の筐体内の帯電器と現像器間には所定の間隙が設けられ、この間隙を介してレーザスキャナ、またはＬＥＤからなる露光手段５１から感光体ドラム１の周面に露光照射が行われる。各帯電器がそれらに対応する感光体ドラム１の周面を所定の電荷で一様に帯電させ、露光手段５１が上記帯電した感光体ドラム１の周面を画像情報に応じて露光して静電潜像を形成し、そして、現像器が上記の静電潜像の低電位部にトナーを転移させてトナー像化（現像）する。転写搬送ベルト１０の搬送面を挟んで転写部材５７が配置されている。各感光体ドラム１の周面上に形成（現像）されたトナー像は、それらに対応する転写部材５７で形成される転写電界によって、搬送されてきた転写材に発生した電荷に吸引されて転写材面に転写される。トナー像を転写された転写材は、圧着ローラと発熱ローラからなる定着部５８でトナー像を紙面に熱定着され、排紙ローラ対５９−ａ、５９−ｂによって機外に排出される。尚、転写搬送ベルトは、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（ブラック）の各色トナーを一旦転写してから転写材に二次転写する構成の中間転写ベルトでも構わない。
【０００４】
ところで、複数の画像形成部を有する装置の問題点としては、機械精度等の原因により、複数の感光体ドラム外周面や搬送ベルトの移動むらや、各画像形成部の転写位置での感光体ドラム外周面と搬送ベルトの移動量の関係等が各色毎に変動し、そのため画像を重ね合わせたときに一致せず、色ずれを生じることが挙げられる（いわゆる副走査色ずれ）。この副走査色ずれの要因となる位置ずれの種類としては、画像に一定量で現れる定常的位置ずれと、周期的又は非周期的（ランダム）に現れる非定常的位置ずれがある。
【０００５】
この中の周期的なずれは、感光体ドラムや搬送ベルト（駆動ローラ）の駆動系（モータ、ギヤの駆動伝達手段）の回転軸の偏心及び、ギヤのピッチムラに起因するものであり、製造上の精度で数十μｍ単位でどうしても発生してしまうものである。また感光体ドラム１を含む現像ユニット５１は消耗品であり、使用し終わった後は交換しなくてはならない。そのため、着脱可能な構成になっている。着脱可能な感光ドラムを含むドラムカートリッジを装着する際に、本体側の駆動軸と、感光ドラムの中心軸を数μｍ単位で合わせこむ構造は非常に困難である。
【０００６】
この回転軸に偏心を有する感光体ドラムの色ずれの解決法として例えば、特開平６−１４９０３６号公報の画像形成装置がある。これは、電位センサ、又は濃度センサにより、各色の感光体ドラムの偏心位相を各々検出し、各色ドラムの位相を合わせ各色の相対的な色ずれ量を抑えるというものである。
【０００７】
ところで、感光体ドラムは通常５０〜２００ｒｐｍで回転され、駆動源となるモータは通常５００〜２０００ｒｐｍで回転させて使用する。よって、５〜２０分の１に減速して使用するのが一般的である。このとき減速段で使用されるギヤによって複数の偏心位相の重畳による速度ムラが問題となる。上記複数の偏心位相の重畳に対する問題については、図１３を用いて説明する。例えば、図１３ａ）に示す図は、モータの減速比が８で感光体ドラムを駆動した例である。図１３ａ）に示すようにモータの駆動ギヤの偏心による速度ムラと感光体ドラムの偏心による周速ムラにより以下の周速ムラが発生する。つまり
Ｖｋ，ｍ，ｙ，ｃ＝Ａｋ，ｍ，ｙ，ｃ＊ｓｉｎ（（θ＋αｋ，ｍ，ｙ，ｃ））＋Ｂｋ，ｍ，ｙ，ｃ＊ｓｉｎ（８＊（θ＋βｋ，ｍ，ｙ，ｃ））
係数Ａは感光体ドラムの偏心に起因する速度ムラ量、係数αは感光体ドラムの偏心に起因する速度ムラの位相量、係数Ｂはモータに起因する速度ムラ量、係数βはモータの速度ムラの位相量としている。
【０００８】
ここで、複数個の感光体ドラムの周速ムラを考える。各々の感光体ドラムは、別々のモータで独立に駆動される。各々の感光体ドラムを駆動するための各々のモータと各々の感光体ドラムの速度ムラ量、位相量は、ばらばらである。例えば、
Ａｋ＝１００（μｍ／ｓｅｃ）、αｋ＝０（ｒａｄ）、Ｂｋ＝１０（μｍ／ｓｅｃ）、βｋ＝０（ｒａｄ）、
Ａｍ＝７０（μｍ／ｓｅｃ）、αｍ＝０．１６π（ｒａｄ）、Ｂｍ＝２０（μｍ／ｓｅｃ）、βｍ＝π（ｒａｄ）、
Ａｙ＝１２０（μｍ／ｓｅｃ）、αｙ＝０．３３π（ｒａｄ）、Ｂｙ＝１５（μｍ／ｓｅｃ）、βｙ＝０．５π（ｒａｄ）、
Ａｃ＝１１０（μｍ／ｓｅｃ）、αｃ＝−０．６６π（ｒａｄ）、Ｂｃ＝３０（μｍ／ｓｅｃ）、βｃ＝−０．２５π（ｒａｄ）、
とした場合の各々の周速ムラを図１３（ｂ）に示す。このように、減速比が８でギヤが２段の場合であるが、３段、４段であれば更に複雑になる。このような複数の感光体ドラムの速度ムラの波形の大きなうねりであるところの感光体ドラムの偏心による速度ムラの偏心成分のみの位相を合わせたものが、図１４（ａ）である。ここまでの位相合わせ補正を行うというものが、従来、特開平６−１４９０３６号公報の画像形成装置に開示されている技術である。しかしながら、このように、感光体ドラムの偏心による速度ムラの低周波の偏心成分のみの速度ムラをキャンセルするように駆動しても、例えばモータ軸に起因する他の高い周波数の速度ムラ成分が残存しており、位相合わせ制御としては不十分である。
【０００９】
また、他の解決法として、例えば、特開平１０−３３３３９８号公報の印刷装置にあるように、各色の感光体ドラムに起因する位相を合わせを行うだけでなく、速度ムラの各成分を検出して速度ムラをキャンセルするように補正制御するというものである。
【００１０】
しかしながら、速度ムラをキャンセルする補正制御の問題点としては、制御上の残差問題がある。制御上の残差問題とは、例えばフィードバック制御をする場合において、必ず制御上の抑制誤差が生じてしまう点である。つまり、キャンセルしようとする複数の周波数において、低周波成分に関しては、ゲインを高くとれるので残差誤差を小さく抑えられるが、高い周波数成分に関してはゲインを高くとれないため、残差誤差が大きく残ってしまう問題がある。例えば、キャンセルしようとする周波数が１０倍違うとすると、低い周波数のものにくらべて、高い周波数のものの残差誤差は、１０倍残ってしまう。このように、各感光体ドラムの偏心量はそれぞれ異なり、また感光体ドラムだけではなく、駆動伝達手段としてのモータ軸、及び各減速段で用いられるギヤの偏心による速度ムラが重畳するので、低周波の大きなうねりの位相を合わせたり、低い周波数の速度ムラ量をフィードバックにより抑え込んだとしても、例えばモータ軸、及び各減速段で用いられるギヤの偏心にともなう高い周波数の成分の位相合わせ、または、フィードバックによる抑え込みは十分に行われなかった。特に高い周波数成分の速度ムラは、積分して変位量に換算すると速度ムラ量が小さくても大きくなってしまうので十分に小さくする必要がある。図１４ａ）の各色速度ムラの位相差をｂｌａｃｋを基準にとり、積分して変位量に換算したグラフを示す。このため、モータ軸、及び各減速段で用いられるギヤの偏心にともなう高い周波数の成分の色ずれは依然として残り、他の非定常的な突発的な色ずれと重なり合うと大きな色ずれが発生してしまっていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとしている課題は、上記問題点に鑑みなされたもので、感光体ドラムの偏心成分の周波数のみの位相だけでなく、モータ軸、及び各減速段で用いられるギヤの偏心にともなう高い周波数の成分の位相も同時に位相合わせを行う事により、各色の色ずれ量を小さくするというものである。その上で、各色の速度ムラに起因する色ずれを抑えるフィードバック制御を行えば、より効果的に色ずれ量を抑える事が可能となる場を提供しようというものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係るカラー画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、感光体ドラム１を駆動する駆動モータ５と感光体ドラム１に使用される減速ギヤをＭ／Ｎ（Ｍ、Ｎは互いに素）に規定し、各感光体ドラムをＮ回転まわすＮサイクルの中で、感光体ドラムの偏心周波数より高いところの駆動モータ５に起因する偏心周波数が揃うサイクルを各感光体ごとに１つ選択して、駆動モータ５に起因する偏心周波数の位相合わせを行うと同時に、感光体ドラムの偏心については、従来実施例どおり感光体ドラムの位相合わせを行う事により達成される。感光体ドラム１に起因する偏心周波数の位相ずれ量と、駆動モータ５に起因する偏心周波数の位相ずれ量の検出は、従来実施例どおり、転写ベルト上に、レジストレーション検出パッチを描画し、レジストレーション検出センサ１１を用いて行う。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るカラー画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１４】
【実施例１】
まず、本発明の第１実施例は、感光体ドラムを駆動する駆動モータ５から感光体ドラムの減速が一段で行われる例について示す。図１は、本発明の実施例のブロック図で、４色、即ちシアンＣ、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの画像形成手段を備えたカラー画像形成装置に関するものである。図３ｂ）、ｃ）に示すように、本実施例の感光体ドラム１と駆動モータ５の減速比は、Ｍ／Ｎ（Ｍ、Ｎは互いに素）のうち、Ｍ＝５７、Ｎ＝７を例にとり説明する（減速比５７／７）。本実施例では、駆動モータ側のギヤ２１−ａの歯数を７、感光体ドラム側のギヤ２１−ｂの歯数を５７としている。
【００１５】
図１において、添え字であるところの−Ｃ、−Ｙ、−Ｍ、−Ｋは、それぞれシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックを表し、現像ユニット５２に収納されるトナーの色が違うのみで、同様な構成を持つ。
【００１６】
まず、現像ユニットの駆動構成例を説明する。各々別々に独立に駆動される。感光体ドラム１には、インデックス２が設置され、感光体ドラムの一回転につき一つのパルスを発生し、所定のホームポジションを検出するホームポジション検出器３により、感光体ドラム１の一回転のどの位置に居るかが検出される。カウンタ４は、ここではＮ＝７に相当する７進カウンタで感光体７周ごとのどの周かを察知するカウンタである。位相量設定手段８は後述するレジストレーションずれ検出により、得られた結果より、感光体ドラムの前記７周のうちどの周か、感光体ドラムの一回転の内どの位置かの目標値を設定し、実際の感光体ドラムの位相位置とを比較し合わせるように制御が働く。ブラックにおいては、この位相量設定手段８が無いが、位相合わせをブラックを基準に行っているからであり、他の色がより効果的に位相合わせが可能なら他の色を基準に行っても構わない。速度制御手段７は、駆動モータ５を略一定速で駆動する速度制御手段である。速度制御手段は、偏心による速度ムラを抑えるような速度ムラキャンセルフィードバック制御を含んでいても構わない。この場合は、駆動モータはほぼ一定速度で駆動されるが、偏心による速度ムラをキャンセルするように速度成分が重畳される。駆動モータ５からは、減速手段６によって減速される。ここでの具体的なギヤ構成は、図３のａ）、ｂ）に示したとおりである。
【００１７】
続いて、レジストレーションずれ検出構成例を説明する。レジストレーションずれの検出には、主走査、副走査方向のずれ量を検出して、それぞれ補正することが必要であるが、本発明では、副走査方向のみに着眼しているので、主走査方向のレジストレーション検出、主走査方向のレジストレーション補正については割愛する。図１において、後述するレジストレーションずれ検出パッチを転写ベルト１０上に描画し、レジストレーション検出センサ１１により検出する。レジずれ量検出手段１２は、レジストレーション検出センサ１１の出力結果を受け、描画されたタイミングをもとに、色の分別、各色のＤＣ的な色ずれ量を検出する。色ごとに分別されたレジストレーション検出出力結果は、各色の速度ムラ解析手段１３により、感光体ドラム１の偏心周波数成分のずれ量、位相量、駆動モータ５の偏心周波数成分のずれ量、位相量が抽出される。速度ムラ解析手段では、例えば従来特開平１０−３３３３９８号公報の印刷装置に開示されてあるように、予め既知であるところの感光体ドラム１の速度値、駆動モータ５の速度値をもとに、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：離散フーリエ変換）演算または、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）演算等を行うことで効果的に解析する事ができる。次の速度ムラ位相差解析手段１４では、各色の速度ムラ解析手段１３により得られた各周波数ごとの速度ムラ結果をもとに、各色の感光体ドラムのどの位相からはじめて同期を取るかを決定するところである。この結果をもとに、先に説明した位相量設定手段８の位相を設定し、感光体ドラムの偏心に起因する周波数と、駆動モータの偏心に起因する周波数の位相を同時に合わせることができる。
【００１８】
さて、図２では、前述レジストレーションずれ検出パッチの具体例、及びＤＣ色ずれ量検出法、感光体ドラムの偏心周波数成分の位相合わせについて説明する。レジストレーションずれ量検出パッチは、前述各色現像ユニットの描画アルゴリズムに則り、まず感光体ドラム１上に描画し、続いて転写ベルト上に転写される。レジストレーションずれ量検出パッチは、例えば、図２ａ）のようなパターンで、転写ベルト上に転写され、各々転写されたパターンは、レジストレーション検出センサ１１−ａによりずれ量が検出される。１１−ｂは、主走査方向のレジストレーションずれを検出する時や、転写ベルトの右側と左側の搬送ずれ量等の補正に使用されるが、本発明の主旨と異なるので使用方法の説明は割愛する。さて、各色の現像ユニット５２内の感光体ドラムの露光位置、転写位置、レジストレーション検出センサ１１の位置関係は図２ｂ）に示すようになっている。まず、ＤＣ的な位置あわせについて説明する。ＤＣ的な位置補正は、いわゆる先頭合わせわせの事で、転写ベルト上で、各色のレジ合わせを確実に行うためには、Ｃで露光したあと、ｔｙｃだけ遅れてＹを露光し、ｔｍｙだけ遅れてＭを露光し、ｔｋｍだけ遅れてＫを露光すればよい。転写ベルト速度、及び感光体ベルトの周速をｖとすると、ｔｙｃ、ｔｋｍ、ｔｍｙはそれぞれ
ｔｙｃ＝（Ｌｃ１＋Ｌｃ２−Ｌｙ１）／ｖ
ｔｍｙ＝（Ｌｙ１＋Ｌｙ２−Ｌｍ１）／ｖ
ｔｋｍ＝（Ｌｍ１＋Ｌｍ２−Ｌｋ１）／ｖ
の時間となる。感光体の直径をＤとすると、Ｌｃ１≒Ｌｙ１≒Ｌｍ１≒Ｌｋ１≒Ｄπ／２であるので、
ｔｙｃ≒Ｌｃ２／ｖ
ｔｍｙ≒Ｌｙ２／ｖ
ｔｋｍ≒Ｌｍ２／ｖ
であり、概略、各色ステーション間距離を感光体ベルトの周速ｖで除した時間だけ、遅らせた露光タイミングで描画すれば、転写位置で各色の画像を重ね合わせることができる。しかしながら、各々のメカ的な公差は数十μｍ単位で存在するし、各パーツの組立においても数十μｍ単位で誤差が発生すし、Ｌｃ１＝Ｌｙ１＝Ｌｍ１＝Ｌｋ１＝Ｄπ／２ではないし、Ｌｃ２＝Ｌｙ２＝Ｌｍ２でもない。そこで、図２ａ）のような、各色のレジストレーションパッチを描画し、レジストレーションずれを検知して、ＤＣ的な位置微調整を行う。ＤＣ的な位置微調整は、多数のレジストレーションパッチの平均値を取り、ＡＣ的な振れに影響ないように演算することにより、精度良く各々の補正時間タイミングを算出し、各色のＤＣ的な位置合わせを行うことが可能となる。
【００１９】
次に感光体ドラムの偏心に起因する周波数のＡＣ的なずれについては、感光体ドラムの偏心位相を転写位置上で合うように補正制御を行う。例えば、レジストレーションパッチのＡＣ的なずれから、感光体ドラム５の偏心のピークとなるところが、図２ｂ）において、黒三角（仮想のインデックス位置）で表わす。各色の黒三角であるところの画像を、転写位置で同位相にするには、図２ｂ）の位相関係にするのが、正しい。つまりそれぞれの黒三角（仮想インデックス位置）の関係は、ＭはＫよりＬｃ２だけ進めた位置、ＹはＭより更にＬｙ２だけ進めた位置、ＣはＹ．より更にＬｍ２だけ戻した位置の関係を保って回転させればよい。それぞれの感光体には、白三角のインデックスが設置されているので、黒三角（仮想インデックス位置）との位相（角度）を予め算出しておけば、白三角をもとに上記回転位置の関係を保つ事ができる。ここまでは、従来実施例と同等の話である。
【００２０】
さて、本実施例では、感光体ドラム１の偏心に起因する周波数と駆動モータ５の偏心に起因する周波数の位相を同時に合わせるというものである。まず、最初に、図２ａ）のレジストレーションパッチについて説明する。図２ａ）において、最初の太いレジストレーションパッチは、各色の始めを判断しやすいように他のものと替えた。レジストレーションパッチの間隔は、検討しようとしている周波数とサンプリング定理からおのずと決まる。つまり、検討している周波数の少なくとも２倍以上の高い周波数でサンプリングする必要がある。例えば、直径２０ｍｍの感光体ドラム５が、１秒間に２回転して、減速比が１５の場合を想定する。この場合、駆動モータ５の回転数は、２＊１５＝３０（ｒ．ｐ．ｓ．）であるので、２倍の６０Ｈｚ以上のサンプルデータが必要である事がわかる。このとき、プロセススピードＰＴは、ＰＴ＝２＊Ｄ＊π（ｍｍ／ｓｅｃ）で約１２６ｍｍであるので、１２６ｍｍ／６０＝２．１ｍｍとなり、少なくとも２．１ｍｍより狭ピッチでレジストレーションパッチを描画する必要があることがわかる。このように、各色のレジストレーションパッチを描き、レジストレーションのＡＣ的な振れを検出した後、どのように感光体ドラム１の偏心に起因する周波数と駆動モータ５の偏心に起因する周波数の位相を同時に合わせるかを詳細に説明する。この同時に位相合わせを行う事を可能にするために、駆動モータ５から感光体ドラムまでの減速比を整数比ではなく、Ｍ／Ｎ（ＭとＮは互いに素）とした。減速比が整数比であると、感光体ドラム１が一周するためには、駆動モータは整数周回転するので、感光体ドラム１の偏心に起因する周波数の位相と駆動モータ５の偏心に起因する周波数の位相は、いつも所定の位相関係になってしまう。たまたま、４色の感光体ドラム１の偏心に起因する周波数の位相と、４つの駆動モータの偏心に起因する周波数の位相が同位相に作りこんであれば問題無いが、そのような事はありえない。本実施例では、減速比を整数ではなく、Ｍ／Ｎ（ＭとＮは互いに素）の関係にし、同一位相になるタイミングを探し出し揃えることによりこれを達成した。具体的な説明を図３、図４を用いて行う。図３ａ）には、減速比Ｍ／Ｎとして、横方向に分母Ｍ、縦方向に分子Ｎのギヤで構成したときのＭをＮで除した時の剰余（＝ｍｏｄ（Ｍ，Ｎ））を示している。つまりこの表において、例えば、図３ｂ）、ｃ）の様にＭ＝５７、Ｎ＝７を選択した場合は、ｍｏｄ（Ｍ，Ｎ）のグレイで着色したところを注目されたい。この表において、感光体ドラムが一周する間の駆動モータの回転する整数部以下の端数を示している。つまり、感光体ドラムが一周する  （５７歯進む）と駆動モータは５７／７＝８＋１／７で端数部は１／７であり、感光体ドラムが二周する  （１１４歯進む）と駆動モータは１１４／７＝１６＋２／７で端数部は２／７であり、感光体ドラムが七周すると端数はゼロになる事を示している。このことは、感光体ドラムが一周するたびに、感光体ドラム１の偏心に起因する周波数の位相と、駆動モータの偏心に起因する周波数の位相関係が、３６０度／７＝５１．４度づつシフトするという事がわかる。よって、図１に示すように、７進のカウンタ４を設置し、５１．４度づつ位相関係をシフトさせて、所望の位相関係が成り立つ所から、４色の感光体ドラム１の駆動を始めれば良い。
【００２１】
具体的に、各色解析手段１３の結果が、
各色の理想位置からの変位を転写位置での位相に換算し、ブラックの位相をゼロとして、
Ｘｋ＝Ａｋ＊ｓｉｎ（（θ＋０））＋Ｋ＊ｓｉｎ（５７／７＊（θ＋０））
Ｘｍ＝Ａｍ＊ｓｉｎ（（θ−１／６＊π））＋Ｂｍ＊ｓｉｎ（５７／７＊（θ−π））
Ｘｙ＝Ａｙ＊ｓｉｎ（（θ−１／３＊π））＋Ｂｙ＊ｓｉｎ（５７／７＊（θ＋１／２＊π））
Ｘｃ＝Ａｃ＊ｓｉｎ（（θ＋２／３＊π））＋Ｂｃ＊ｓｉｎ（５７／７＊（θ−１／４＊π））
とすると
感光体ドラム１の偏心に起因する周波数成分は、マゼンタは１／６＊π進み、イエローは１／３＊π進み、シアンは２／３＊π遅れていることがわかる。一方、駆動モータ５の偏心に起因する周波数成分は、マゼンタはπ進み、イエローは１／２＊π遅れ、シアンは１／４＊π進んでいることがわかる。よって、それぞれの周波数の位相を合わせるには、感光体ドラム１の偏心に起因する周波数成分は、マゼンタは１／６＊π遅らせ、イエローは１／３＊π遅らせ、シアンは２／３＊π進めればいいことがわかる。駆動モータ５の偏心に起因する周波数成分は、マゼンタはπ遅らせ、イエローは１／２＊π進め、シアンは１／４＊π遅らせればいいことがわかる。つまり、図４ａ）に示すように、感光体ドラム１の偏心に起因する周波数の位相は、感光体ドラムの位置をシフトし、駆動モータ５の偏心に起因する周波数の位相は、７進カウンタのカウンタ値を選択すればよい。駆動モータ５の偏心に起因する周波数の位相は、３６０度／７＝５１．４度づつしかシフトできないので、図４ａ）に示す量の設定になる。図４ａ）は、各色ステーション間距離が、感光体ドラムの周長と等しいという特別な関係が成り立つ時のグラフであり、各色ステーション間距離が図２ｂ）のような場合には、感光体ドラム１の直径をＤとした時に、φｍｋ＝／Ｌｍ２（Ｄπ）、φｙｍ＝／Ｌｙ２（Ｄπ）、φｃｙ＝／Ｌｃ２（Ｄπ）づつ位相をシフトしなければならない。図４ｂ）に位相をシフトしたグラフを示す。更にここでは示さないが、各色の黒三角（仮想インデックス位置）と、各色の実際のインデックスの関係の補正を行えば完了する。このグラフより、各色のカウンタ値と、各色感光体ドラムの位相をどのように設定すれば、感光体ドラムの偏心に起因する成分と駆動モータ１の偏心に起因する成分のいそうを同時に合わせることが可能になるかがわかり、実際、図４ｂ）のように設定すればよい。
【００２２】
ここで問題になるのは、駆動モータの位相誤差である。感光体ドラムの偏心に起因する周波数に関しては、感光体ドラムの駆動分解能まで位相合わせが可能であるが、減速比Ｍ／Ｎの設定により、位相合わせ精度が異なってくる。図６に減速比の分母を変化させさせた時の偏心位相の抑制効果の関係を示す。
【００２３】
例えば、ブラックの偏心変位量が一番大きく、ブラックを基準とした場合、他の色の変位量のブラックとの比をＡｃ、Ａｙ、Ａｍとする。例えば、ブラックの偏心変位量を１００μｍ、シアン、イエロー、マゼンタの変位量をそれぞれ、８０μｍ、７０μｍ、６０μｍの場合、Ａｃ＝０．８、Ａｙ＝０．７、Ａｍ＝０．６となる。各色の偏心変位量は、揃っている場合、つまり、Ａ＝１の場合が、位相合わせを行うと一番効果があり、逆にＡ＝０の場合は、位相合わせを行っても全然効果は無い。つまり、例えば、ブラックとシアンの位相合わせをする場合、それぞれの偏心変位量が１００μｍであれば、位相合わせを行えばずれ量はゼロにできるが、ブラックとシアンの偏心変位量が、１００μｍとゼロであれば、位相合わせをしても意味が無い。このように、減速比の分母のＮと偏心変位量比Ａによって、抑制される効果が異なってくる。図６ａ）の表の中で、４色の色合わせを行う場合を想定して、最悪の場合を示している。つまり、偏心位相量が、３６０／Ｎの整数倍で補正した時に、３６０度に近くなれば問題無いが、最悪±１８０／Ｎの位相誤差が残る場合がある。Ｎを大きくしていけば限りなく、該位相誤差は小さくする事ができるが、カウンタの数が大きくなり、位相合わせに時間がかかってしまい現実的ではない。また偏心変位量比も、ブラック１に対して、各色のＡをパラメータにすると４次元の表が必要になるので、他の３色がＡで同じと仮定している。この場合、ＮとＡ（０≦Ａ≦１）の関係式は、図６ａ）、ｂ）で示すような関係となり、グラフは、図６ｃ）で示すようになる。このグラフから、Ａは１に近くて、かつＮは大きいほど位相合わせの際の位相誤差が小さくなるので抑制効果が大きくなる事がわかる。Ｎを５〜６以上に設定すると、効果的に位相合わせが行え、色ずれ量を抑制できることがわかる。
【００２４】
【実施例２】
実施例２では、減速を一段減速ではなく、二段、三段、・・・それ以上になった場合を説明する。上述説明より、減速の段数は、偏心周波数の成分が増えてしまうので、なるべく一段で減速するのが望ましいが、減速比、ギヤの構成の制約から、二段、三段、・・・それ以上になる場合も想定される。そのような場合の実施例を示す。図７は、減速が２段以上で偏心位相合わせの周波数を予め設定しない場合の本実施例のブロック図である。つまり、感光体ドラム１に起因する周波数の位相合わせは必ず行うとして、その他に二段、三段も同時に行おうとすると、Ｎ進のカウンタがかなり大きなものになってしまい、位相合わせのために、何十周も感光体ドラムを回転させるのは現実的ではない。もちろん、そのように何十周も回転させて、複数個のギヤの偏心に起因する周波数の位相合わせも実施例１の延長で可能であるが、ここでは、偏心変位量、偏心位相量を測り、その量により、位相合わせを行うのに一番効果のある周波数を選択して、位相合わせを行う方法を考案した。
【００２５】
図７は、本実施例のブロック図である。図７において新たに追加された位相制御対象周波数決定手段１５は、個々の機械において、減速段ごとの位相変位量が異なり、位相合わせを行う事で色ずれ量の抑制に効果のある位相制御対象周波数を選択し決定するところである。
【００２６】
具体的に、この処理について詳細に説明する。図８に二段構成の減速ギヤの例を示す。通常、駆動モータ側から一段、二段と数えるのが普通であるが、ここでは説明の都合上、負荷側、つまり感光体ドラム側から一段、二段と数える事とする。一段目の減速比を約３，２段目の減速比を４に設定した数々の例を図８ａ）に示す。例えば、図８ａ）のロ）のギヤ構成は、感光体側から数えて、一段目が１７／６、２段目が２１／５としている。全体の減速比は、１１９／１０で、１１．９である。
【００２７】
図９の詳細例としてあげた、イ）、ロ）、ハ）、ニ）、ホ）のギヤ構成は、
一段目の減速比１９／６、二段目の減速比１９／５、全体の減速比３６１／３０
一段目の減速比１７／６、二段目の減速比２１／５、全体の減速比１１９／１０
一段目の減速比２０／７、二段目の減速比１９／５、全体の減速比７６／７
一段目の減速比１４／５、二段目の減速比２５／６、全体の減速比３５／３
一段目の減速比１９／６、二段目の減速比４、全体の減速比３８／３
である。イ）は一段、二段それぞれの分子、分母が互いに素で、全体の減速比の分母も一段、二段の分母を掛け合わせた数字になる例である。ロ）、ハ）、ニ）は、一段、二段それぞれの分子、分母が互いに素で、全体の減速比の分母は、一段、又は二段の分子と共通約数があり一段、二段の分母を掛けた数字より小さくなる例である。ホ）の二段は、分子、分母が互いに素の関係ではなく整数である例である。これらの例において、例えば、感光体ドラムが、１Ｈｚで回っていたとすると、それぞれの減速ギヤにより発生する周波数は、
３．１６Ｈｚ、１２．０３Ｈｚ
２．８３Ｈｚ、１１．９Ｈｚ
２．８５Ｈｚ、１０．８６Ｈｚ
２．８Ｈｚ、１１．６７Ｈｚ
３．１７Ｈｚ、１２．６７Ｈｚ
となる。つまり、感光体ドラム５の周波数の減速比倍の周波数が現れる。
【００２８】
このような５つの例について、考察したものが図９の表である。図９において、表の一番左側の数字は、感光体ドラムの周回数であり、１回転、２回転、３回転、・・・と３０回転まで書かれている。この感光体ドラムの回転数に対応して、一段目のギヤの回転数、２段目のギヤの回転数を、整数部と小数部に分けて表にした。続いて、小数部は、一回転の度数３６０度の何度に相当するかを表にし、最後にその度数をその表における基準ステップ角度で除した剰余を示した。剰余の項目は、基準ステップのサイクルになっているので、サイクルごとに、黒太枠でグループ化した。これにより、一段目のサイクル数、２段目のサイクル数が、明らかになる。また、一段目と二段目のサイクル数の最大公倍数から、一段め二段目に共通な全体のサイクル数も算出できる。図９の表から、一段目と二段目と全体のサイクル数は、図８ａ）にまとめたように、
６サイクル、３０サイクル、３０サイクル
６サイクル、１０サイクル、３０サイクル
７サイクル、７サイクル、７サイクル
５サイクル、３サイクル、１５サイクル
６サイクル、３サイクル、６サイクル
となる。これより、一段目のギヤの周波数成分の位相を選択することと、一段目のギヤの周波数成分の位相を選択することを同時に選択可能かを考えた時、
２つの周波数を同時に選択可能なもの・・・ロ）、ニ）、ホ）
２つ周波数を同時に選択可能だが、２段目の周波数は選択幅が小さくなるもの・・・イ）
どちらか片方しか選択できないもの・・・ハ）
に分類できる。同時に、二段目のギヤの周波数成分の位相の選択と三段めのギヤの周波数成分の選択を行う事は、イ）、ロ）、ニ）、ホ）の場合は可能である。しかしながら、サイクル数は、橙で、一段目のサイクル数と二段目のサイクル数の積になるので、Ｎ進のカウンタがかなり大きなものになってしまい、位相合わせのために、何十周も感光体ドラムを回転させるのは現実的ではない。よって、本発明では、一段目の周波数と二段目の周波数における各色ずれ量を機械ごとに測定し、位相合わせを行う補正前と補正後で色ずれ抑制の効果の大きいものを採用する構成とした。
【００２９】
その選択の方法を詳細に示す。まず、図１０に本実施例のフローチャートを示す。Ｓ３１は本フローのスタートである。次のＳ３２は、レジストレーションのずれ量を検出するステートで、図７のブロック図のレジずれ量検出手段１２により実行される。次のＳ３３は、各色の速度ムラを解析するステートで、各色ごとに予め既知であるところの感光体ドラム１の速度値、駆動モータ５の速度値をもとに、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：離散フーリエ変換）演算または、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）演算等により、周波数ごとの速度ムラ量が解析するステートで、図７のブロック図の速度ムラ検出手段１３により実行される。次のＳ３４から、Ｓ３９は、図７のブロック図の速度ムラ位相差解析手段で実行されるステートである。Ｓ３４は、感光体ドラムの周波数の位相ずれ量を算出するステートである。Ｓ３５は、減速段の段数の初期値を設定するステートでまずは、感光体ドラム側から見て、一段目の減速段についての周波数の位相ずれ量の算出するための初期設定を行うステート。Ｓ３６は、全ての段数の算出が終わったかを監視する分岐である。Ｓ３７は、各減速段における位相ずれ量を算出するステートであり、Ｓ３８は、算出する段数を一段ずつ上げていくためのステートである。Ｓ３６の分岐ですべての減速段の算出が終了したと判断されると、Ｓ３９に進みここでは、位相合わせを行った場合の補正前と補正後の効果を算出するステートである。Ｓ４０では，Ｓ３９の結果を受けて、一番効果のあったものを選び出し、位相合わせを行う対象となる減速段数を決定するステートである。次のＳ４１は、Ｓ３４及びＳ４０の結果を受けて、Ｘ進のカウンタ数のＸの決定、設定位相量の検定を行い、Ｓ４２で終了する。このようなフローチャートのように、各減速段数（周波数）により、各色の色ずれの量、カウンタ数による位相合わせの効果が異なるので、実際に位相合わせを行った場合の補正前と補正後の効果を算出して検討しているので、一番位相合わせによる色ずれの効果が高いものを選び出し、補正を行う事ができた。
【００３０】
【実施例３】
本実施例３では、実施例２、及び実施例３により、感光体ドラムの偏心周波数より高いところの駆動モータ５に起因する偏心周波数による位相合わせを同時に行う事に成功したが、必ずしも電源ＯＮ時に毎回行う必要は無い。本実施例では、不揮発性のメモリーを用いて、カウンタ値情報、及び位相設定値情報を記憶する手段を有し、前回使用したデータをそのまま次回の位相合わせ制御に使用できる構成とした。本実施例３のブロック図を図１１に示す。カウンタ値記憶手段１６は、Ｎ進カウンタのどこのカウンタ値であるかを記憶しているところである。位相量記憶手段１７は、前回位相合わせのためのレジストレーションずれ検知処理に基づき、決定された位相設定料を記憶しておくところである。カウンタ値記憶手段１６と位相量記憶手段１７を設置する事により、カウンタ値については、駆動モータ５が停止した時に、値を更新しておけば電源ＯＦＦになっても、カウンタ値を記憶しておくことができ、その後電源ＯＮになった時に、カウンタ値と位相量記憶手段により記憶された位相量をもとに制御をおこなえばよい。改めて不揮発性のメモリーを初期化して、最初から実施例３、及び実施例３を行うのは、不図示のコントローラからの指示に従って行っても良いし、また新品の現像ユニットが交換されたかを検出する手段を設置し、交換された事が検出されたことにより行っても良い。本実施例により、電源ＯＮ時に、不要な位相合わせのためのレジストレーションずれ検知処理が省略され、スタートアップ時の短縮が図れた。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、各々の感光体ドラム１を駆動する駆動モータ５と感光体ドラム１に使用される減速ギヤをＭ／Ｎ（Ｍ、Ｎは互いに素）に規定し、各感光体ドラムをＮ回転まわすＮサイクルの中で、感光体ドラムの偏心周波数より高いところの駆動モータ５に起因する偏心周波数が揃うサイクルを各感光体ごとに１つ選択して、駆動モータ５に起因する偏心周波数の位相合わせを行うと同時に、感光体ドラムの偏心については、感光体ドラムの位相合わせを行う事により各色の位相ずれ量が抑制される。その上で、各色の速度ムラに起因する色ずれを抑えるフィードバック制御を行えば、より効果的に色ずれ量を抑える事が可能となる場を提供することが可能となった。これにより、感光体ドラムに起因する偏心位相の周波数成分だけでなく、それより高い周波数の駆動モータに起因する偏心位相の周波数成分、及びギヤに起因する偏心位相の周波数成分等の色ずれを低減でき、高品質画像を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のブロック図。
【図２】（ａ）は本発明の実施例１のレジストレーション検知を説明する図であり、（ｂ）は本発明の実施例１の感光体ドラムの位置関係を説明する詳細図。
【図３】本発明の実施例１に適用される減速ギヤ構成を説明する図。
【図４ａ】本発明の実施例１の適用概念図。
【図４ｂ】本発明の実施例１の適用概念図。
【図５】本発明の実施例１の効果を説明するグラフ１。
【図６】本発明の実施例１の効果を説明するグラフ２。
【図７】本発明の実施例２のブロック図。
【図８】本発明の実施例２に適用される減速ギヤ構成を説明する図。
【図９ａ】本発明の実施例２に適用される減速ギヤの詳細を説明する図。
【図９ｂ】本発明の実施例２に適用される減速ギヤの詳細を説明する図。
【図９ｃ】本発明の実施例２に適用される減速ギヤの詳細を説明する図。
【図１０】本発明の実施例２のフローチャート。
【図１１】本発明の実施例３のブロック図。
【図１２】本発明に適用される画像形成装置の詳細説明のための構成図。
【図１３】本発明の従来例１を説明するグラフ。
【図１４】本発明の従来例２を説明するグラフ。
【符号の説明】
１  感光体ドラム
２  インデックス
３  インデックス検出センサ
４  カウンタ
５  駆動モータ
６  減速手段
８  位相量設定手段
１０  転写搬送ベルト中間転写ベルト、又は中間転写ベルト
１４  速度ムラ位相差解析手段
１５  位相制御対象周波数決定手段
１６  カウンタ値記憶手段
１７  位相量記憶手段
５１  露光ユニット
５２  現像ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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