(57)【要約】【課題】  位置ずれ補正に必要な制御時間を短縮し得るカラー画像形成装置を提供する。【解決手段】  搬送手段上に搬送方向の定常的な位置ずれと周期変動する位置ずれを検出するための兼用のパターンを形成し、前記パターンを検出し（４４）、検出結果にもとづいて定常的な位置ずれと周期変動する位置ずれを演算し、算出した位置ずれにもとづいて位置ずれを補正する。前記定常的な位置ずれを検出するためのパターンと周期変動する位置ずれを検出するためのパターンとに同じパターンを用いる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部と像坦持体を有する複数の画像形成部と、
前記複数の画像形成部を順次通過する無端ベルトを形成する搬送手段上、又は、該搬送手段上に載置，搬送される記録材上に、画像を転写する複数の転写手段と、
前記搬送手段上に搬送方向の定常的な位置ずれと周期変動する位置ずれを検出するための兼用のパターンを形成するパターン形成手段と、
前記パターン形成手段で形成したパターンを検出するパターン検出手段と、
前記パターン検出手段の検出結果にもとづいて搬送方向の定常的な位置ずれと周期変動する位置ずれを演算する演算手段と、
前記演算手段で算出した位置ずれにもとづいて位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、
を備えたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載のカラー画像形成装置において、
像担持体の交換を検知する交換検知手段を備え、
前記補正手段は、前記交換検知手段で像担持体の交換を検知した場合に、前記パターン形成手段、パターン検出手段、演算手段を用いて新たに位置ずれを算出し、算出した位置ずれにもとづいて位置ずれの補正を実行することを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項３】
請求項２記載のカラー画像形成装置において、
前記補正手段は、前記交換検知手段で像担持体の交換を検知しない場合に、前記演算手段で既に算出した位置ずれにもとづいて位置ずれの補正を実行することを特徴とするカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー複写機やカラープリンタ等のカラー画像形成装置に関し、特にその色ずれ（位置ずれともいえる）補正に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から複数の像坦持体を形成する感光体ドラムを一列に並べた所謂インライン方式と称するカラー画像形成装置がある。これは、複数のローラで張架された静電転写ベルトにより転写材（シートともいう）を担持搬送しつつ、転写材の搬送路に沿って配置された４個の感光体ドラムにより、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックからなるトナー画像を転写材上に順次転写し、各色の重ね合わせによりカラー画像を形成するものである。
【０００３】
この構成は、プリントを高速に行うことができるため近年注目されている。しかしながら、４個の感光体ドラムにより夫々の色が形成されるため、１つの感光体ドラムに対して各色毎に４つの搬送パスを経由して色を重ねる構成（以下、単に「４パス方式」という）のカラー画像形成装置に比べて、感光体ドラムの回転駆動に関してはより一層の精度が要求される。
【０００４】
即ち、一般に感光体ドラムの駆動には歯車列が採用されており、歯車１回転成分等の低い周波数の回転ムラが必ず発生するが、４パス方式の場合、駆動歯車列の減速比を整数の組み合わせとすることで歯車の累積ピッチ誤差等を回避し、各色の作像位置を合わせることが可能である。
【０００５】
しかしながら、インライン方式の場合、複数の感光体ドラムが独立しているため、駆動歯車列も独立となり、前述した４パス方式のような回避策が困難であり、各色の作像位置がずれることによる色ずれという画像品質の低下が生じ易い。
【０００６】
従来、色ずれの対策として、感光体ドラムの角速度を検出したり、転写材に転写した画像を読み込んだりして速度ムラを検出し、速度ムラを相殺するようにモータの回転を制御する対策や、下記特許文献１、特許文献２で記載されているように各々の感光体ドラムの回転位相を望ましい状態に合わせることにより相対的な色ずれを減少させる方策が講じられている。
【特許文献１】特開平９−１４６３２９号公報
【特許文献２】特開平１０−３３３３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の従来例においては、感光体ドラムを形成する像担持体の駆動が複数の歯車を介する減速系であり、速度ムラには感光体ドラム１回転周期の成分の他に、中間歯車の１回転周期の成分等が含まれる複雑な速度波形となる。そのため、高精度な速度ムラ検出手段やモータ制御が必要となり、感光体ドラムの位相を合わせても、中間歯車の影響等が残り、像担持体１回転周期の駆動むらを精度良く検出するには、基準色に対する検出色の回転位相をずらして、各回転位相について位置ずれ検出用パターンにより基準色に対する検出色の相対的な位置ずれを検出しなければならなく、時間がかかってしまう。
【０００８】
そのうえ、すべての位置ずれをなくすためには、前述の周期変動する位置ずれを検出する制御に加え、定常的な位置ずれを検出する制御を実行しなければならず、かなりの時間がかかってしまう。
【０００９】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、位置ずれ補正に必要な制御時間を短縮し得るカラー画像形成装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明では、画像形成装置を次ぎの（１）ないし（３）のとおりに構成する。
【００１１】
（１）光学部と像坦持体を有する複数の画像形成部と、
前記複数の画像形成部を順次通過する無端ベルトを形成する搬送手段上、又は、該搬送手段上に載置，搬送される記録材上に、画像を転写する複数の転写手段と、
前記搬送手段上に搬送方向の定常的な位置ずれと周期変動する位置ずれを検出するための兼用のパターンを形成するパターン形成手段と、
前記パターン形成手段で形成したパターンを検出するパターン検出手段と、
前記パターン検出手段の検出結果にもとづいて搬送方向の定常的な位置ずれと周期変動する位置ずれを演算する演算手段と、
前記演算手段で算出した位置ずれにもとづいて位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、
を備えたカラー画像形成装置。
【００１２】
（２）前記（１）記載のカラー画像形成装置において、
像担持体の交換を検知する交換検知手段を備え、
前記補正手段は、前記交換検知手段で像担持体の交換を検知した場合に、前記パターン形成手段、パターン検出手段、演算手段を用いて新たに位置ずれを算出し、算出した位置ずれにもとづいて位置ずれの補正を実行するカラー画像形成装置。
【００１３】
（３）前記（２）記載のカラー画像形成装置において、
前記補正手段は、前記交換検知手段で像担持体の交換を検知しない場合に、前記演算手段で既に算出した位置ずれにもとづいて位置ずれの補正を実行するカラー画像形成装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、各々の感光体ドラムの回転位相を望ましい状態に合わせるための制御と、定常的な色ずれを抑制する制御を兼ねることで、位置ずれ補正に必要な制御時間を短縮し得るカラー画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、実施例１である“カラー画像形成装置”の要部構成を示す縦断面図、図２（ａ）は、感光体ドラムの駆動部／駆動伝達部の要部構成を示す斜視図、図２（ｂ）は、感光体ドラムの駆動部／駆動伝達部の要部構成を示す断面図、図３は、感光体ドラムの駆動部と制御系の要部構成を示す図、図４は、制御前の各色の色ずれの状態を示す図、図５は、色ずれを検出するパターンを示す図、図６は、感光体ドラムの位相制御後の各色の色ずれを解消した状態を示す図、図７は、位置ずれ検出用パターン及びその配置例を示す図である。
【００１７】
図１において、カラー画像形成装置１００は、図１の上下方向に直線状に並設された像担持体となるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の４個の電子写真感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ（以下、単に「感光体ドラム１」という）を備えており、各感光体ドラム１に対向して静電吸着により転写材Ｓを吸着して担持搬送する転写材担持体となる転写材搬送ベルト（無端ベルト）１１が配置されている。
【００１８】
夫々の感光体ドラム１は、該感光体ドラム１の回転軸となるドラム軸に固定された、詳しくは後述する第１の係合部材となるカップリング３６と該カップリング３６に係合して連結される第２の係合部材となるカップリング３３側の歯車１８に駆動源となる図示しない駆動モータから回転駆動力が伝達されて図１の反時計方向に回転駆動される（図２（ａ）、（ｂ）参照）。
【００１９】
各感光体ドラム１の周囲には、その回転方向上流側から順に、感光体ドラム１の表面を均一に帯電するための帯電手段となる一次帯電器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ（以下、単に「一次帯電器５」という）が配され、一次帯電器５により一様に帯電された感光体ドラム１の表面に画像情報に基づいてレーザビームを照射して静電潜像を形成する露光手段３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ（以下、単に「露光手段３」という）が配置されている。
【００２０】
さらには、静電潜像が形成された感光体ドラム１の表面に各色のトナーを付着させてトナー画像として顕像化する現像手段４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ（以下、単に「現像手段４」という）、転写後の感光体ドラム１の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ（以下、単に「クリーニング手段６」という）が配置されている。
【００２１】
感光体ドラム１と一次帯電器５、現像手段４及びクリーニング手段６は、一体的にカートリッジ化されたプロセスカートリッジ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ（以下、単に「プロセスカートリッジ７」という）として装置本体１００に対して着脱可能に構成されている。また、図示しないプロセスカートリッジの交換を検出する手段を有し、初期化動作時に装填状態を検知している。
【００２２】
また、各感光体ドラム１に対向する位置には転写材搬送ベルト（無端ベルト）１１を挟んで該転写材搬送ベルト１１により担持搬送される転写材Ｓに感光体ドラム１の表面に形成されたトナー画像を転写する転写手段となる転写ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ（以下、単に「転写ローラ１２」という）が配置されている。
【００２３】
駆動部は、機械左側手前に位置し、略垂直方向に並んだ４色のプロセスカートリッジ７に回転駆動力を与える。各プロセスカートリッジ７には、感光体ドラム１、現像手段４、クリーニング手段６等が含まれ、これら全ての駆動力を供給することになる。
【００２４】
カートリッジ７は、各色独立で脱着可能であるため、駆動伝達部も各色独立で略垂直方向に並んだ構成となっており、回転精度が要求される感光体ドラム１に直接伝達するが、その他の駆動、例えば現像手段４やクリーニング手段６の駆動を別系列で伝達してもよい。カートリッジ７に供給された駆動力は、カートリッジ７内の駆動系で各要素に分配される。
【００２５】
駆動手段の内部には、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、プロセスカートリッジ７を駆動するための歯車１８と、歯車１８と一体となって回転する軸部３２ａと、軸部３２ａと一体となって回転しプロセスカートリッジ７に回転駆動力を伝達するカップリング部３３と、感光体ドラム１と同心に固定されたドラム軸２２に嵌合して、位置を決めるための位置決め穴３４が一体で構成されている。この一体構成部品は樹脂成形品とすることができる。
【００２６】
図２に示すように、軸部３２ａは本体側に設置されたシリンダ軸受部３５により、歯車根元近傍の軸部３２ａのみ必要な精度で、回転直動自由に支持されているが、カップリング部３３周辺は、前記位置決め穴３４が、後述するドラム軸２２に嵌合することにより定まる、軸位置と相反することがない程度に広く、かつカップリングが係合する際に支障にならない程度に支持できるクリアランスを設けている。
【００２７】
シリンダ軸受部３５とドラム軸２２の位置精度により歯車軸に傾きが生じるが、歯車根元近傍の軸部３２ａから位置決め穴３４までの距離を十分に長くとることにより実害が無いようにしている。
【００２８】
前記歯車１８と一体部品は、軸方向に移動可能で、板バネ３７により感光体ドラム１の方向に押圧されている。
【００２９】
感光体ドラム１には、該感光体ドラム１と一体で回転するドラム軸２２が固定されており、ドラム軸２２は、軸受３８を介して機械本体に正確に位置決めされている。
【００３０】
また、ドラム軸２２の端部には非駆動側（従動側）カップリング３６が固定され、駆動側（主動側）カップリング３３と噛み合い、回転駆動力が伝達される。
【００３１】
駆動側カップリングと非駆動側カップリングは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、三角螺旋形状のカップリングとなっており、所定の方向に駆動すると両者が必ず噛み合う構成となっている。
【００３２】
図３において、夫々の感光体ドラム１ｙ，１ｍ，１ｃ，１ｋ（以下感光体ドラム１）専用に設けたモータ４１ｙ，４１ｍ，４１ｃ，４１ｋ（以下モータ４１）により、感光体ドラム１に係合する歯車１８を経て感光体ドラム１を駆動する。
【００３３】
歯車１８の歯３１には、位相を検出するためのターゲットが設けてあり、光学式あるいは磁気式の位相検出装置（４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋ）４２により１回転に１回の位相信号を検出することができる。
【００３４】
本実施例の構成においては、角速度ムラの主成分は、感光体ドラム１の１回転周期だけとなるため、感光体ドラム１上に等時間間隔で作像したパターンを転写材搬送ベルト１１に転写し、画像検出センサ４４で読み込み、パターン間隔の累積の変動成分を求めると、図４のような正弦波形が得られる。
【００３５】
図４において、横軸は、画像先端からの距離、縦軸が位置ずれ量を表す。４色の位相関係を求めるには、各色の作像開始タイミングを管理しながら１色ずつ作像して検出し、正弦波形を求め、前記開始タイミング間隔により補正して比較する等の処理を行えばよい。
【００３６】
また、図４に示すように、Ｂｋを基準とした場合、Ｙ色を距離ｙだけ画像先端側にずらせばＢｋ色との相対的な色ずれ（位置ずれ）を減少させることができる。同様に、Ｍ色は距離ｍ、Ｃ色は距離ｃずらせばよい。ただし、この回転位相検知には所定の時間を必要とするため、頻繁に行うと画像形成時間のロスを生じてしまう。
【００３７】
そこで、感光体ドラム１を回転させる歯車１８の位相を検出する位相検出装置４２を利用し、通常（カートリッジの交換がない状態）は、プロセスカートリッジが交換あるいは装填されたときの位置ずれと位相検出装置４２で検出した位相情報をもとに位置ずれ補正の制御を行う。
【００３８】
位相検出装置４２が検出した位相波形が、図４に示すような状態であるとき、図４における距離ｙに相当の時間ｙ′だけ早く回すようにＹ色の歯車１８ｙの位相を制御すれば、Ｂｋ色とＹ色の相対的な色ずれは減少する。同様に、Ｍ色の歯車１８ｍは距離ｍに相当の時間ｍ′早く、Ｃ色の歯車１８ｃは距離ｃに相当の時間ｃ′早く回すように位相制御すればよい。この位相の制御は、各モータ４１の速度を調整することにより行うことができる。
【００３９】
このような位相制御を行い、前述の位相関係を求めると、図６のようになり、相対的な色ずれを、およそ１／２以下に低減することができる。
【００４０】
各色間の定常的な色ずれ量を検出するためには、色ずれ量を測定するためのトナーパターン（以下、トナーパターンと呼ぶ）を搬送ベルト表面に形成する。トナーパターンは転写紙の搬送方向、走査方向に関して別個のパターンを有し、搬送方向の色ずれを検出するためのトナーパターン５０１、走査方向の色ずれを検出するためのトナーパターン５０２が例として挙げられる（図５）。搬送方向の色ずれを検出するためのトナーパターン５０１は位相制御を行う際に用いられるパターン（図７）と同じパターンである。
【００４１】
以下、本実施例の動作について説明する。
【００４２】
プロセスカートリッジの交換を検知する手段により、プロセスカートリッジＣＲＧが交換あるいは新規に装填されたことを検知し、回転位相検知を実行する。転写材搬送ベルト１１に、図７に示す様な位置ずれ検出用パターンを形成し、転写材搬送ベルト１１の両サイドに設けられた画像検出センサ４４で読取り、各色の位置ずれ量を検出する。
【００４３】
図７は、用紙搬送方向の位置ずれ量を検出する為のパターンで、この例では片側に基準色ａ（以下Ｂｋ：ブラック）、もう一方に検出色ｂ（以下Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンダ、Ｃ：シアン）を示す。ａ１〜ａ１９，ｂ１〜ｂ１９は各パターンの検出タイミングを示す。矢印は転写材搬送ベルト１１の搬送方向を示す。
【００４４】
前記位置ずれ検出用パターンは基準色、検出色を搬送方向に対して等しい位置に配置しているため、転写材搬送ベルト１１に起因する速度むらの影響を受けにくくなる。
【００４５】
基準色の回転位相を固定し、基準色に対しての検出色の回転位相を、或る所定の角度ごとにずらして検出していき、前述の検出を繰り返し行うことで、基準色に対する測定色の回転位相と振幅の関係が、図６に示されるような波形が得られ、各色の最適位相の判断が容易にできる。その最適位相の判断に基づき、モータ４１の回転位相制御（回転位相は位相検出装置４２で検出する）にフィードバックすることで、色ずれを低減することができる。
【００４６】
ここで、本実施例においては、前述した回転位相検知を行うと同時に、各色の定常的な色ずれ量を検出する。前述した回転位相検知は、基準色の回転位相を固定し、基準色に対する測定色の回転位相を、或る所定の角度ごとにずらす。そして、その角度ごとの定常的な色ずれ量を一時的に本体で記憶しておく。その後、定常的な色ずれ量を決定する手法として、実際に使用する回転位相の色ずれ量データのみを用い、補正を行う。その他の補正手法としては、或る所定の角度ごとの色ずれ量データを平均する手法もある。
【００４７】
以上説明したように、本実施例によれば、各々の感光体ドラムの回転位相を望ましい状態に合わせるための制御と、定常的な色ずれを抑制する制御を兼ねることで、位置ずれ補正に必要な制御時間を短縮することができる。
【実施例２】
【００４８】
図８は、実施例２である“画像形成装置”の構成を示す縦断面図である。なお、前述の実施例１と同様の構成部分については説明を省略する。
【００４９】
本実施例では、図８に示すように、水平方向に並設された複数の像担持体となる感光体ドラム５６に対向して該感光体ドラム５６の表面に形成されたトナー画像が一次転写される中間転写体となる中間転写ベルト５４が駆動ローラ及び従動ローラにより張架されており、該中間転写ベルト５４を挟んで従動ローラに対向する位置に二次転写手段５５が配置されている。
【００５０】
前述の実施例１と同様にして、各感光体ドラム５５に形成されたトナー画像は、転写手段５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ（以下、単に「転写手段５７」という）の作用により中間転写ベルト５４に一次転写される。
【００５１】
一方、給紙カセット５０からピックアップローラ５１により繰り出された転写材Ｓは、図示しない分離手段により１枚ずつ分離給送された後、搬送ローラ対５２によりレジストローラ対５３に送られ、該レジストローラ対５３により、所定のタイミングで中間転写ベルト５４と二次転写手段５５との間に搬送され、該二次転写手段５５の作用により中間転写ベルト５４に一次転写されたトナー画像が転写材Ｓに二次転写される。
【００５２】
トナー画像が転写された転写材Ｓは、定着手段２１によりトナー画像が定着された後、排出ローラ対５７により搬送されて、装置本体２００の上部に設けられた排出トレイ２４上に排出される。
【００５３】
本実施例２においても、中間転写ベルト上に、定常的な位置ずれと周期変動する位置ずれを検出するためのパターンを形成し、前述の実施例１と同様に位置ずれを検出し、補正することにより、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施例１であるカラー画像形成装置の要部構成を示す縦断面図
【図２】実施例１における感光体ドラムの駆動部／駆動伝達部の要部構成を示す図
【図３】実施例１における感光体ドラムの駆動部と制御系の要部構成を示す図
【図４】実施例１における制御前の各色の色ずれの状態を示す図
【図５】実施例１における色ずれを検出するパターンを示す図
【図６】実施例１における感光体ドラムの位相制御後の各色の色ずれを解消した状態を示す図
【図７】実施例１における位置ずれ検出用パターン及びその配置例を示す図
【図８】実施例２であるカラー画像形成装置の要部構成を示す縦断面図
【符号の説明】
【００５５】
１  感光体ドラム（像担持体）
７  プロセスカートリッジ
１１  転写材搬送ベルト（搬送手段、無端ベルト）
４２  位相検出装置
４４  画像検出センサ
【図１】
2005275254.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005275254.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005275254.tif 000007
【図６】
2005275254.tif 000008
【図７】
2005275254.tif 000009
【図８】
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