(57)【要約】【課題】デジタル方式の多色画像形成装置において、像担持体、現像手段等の被駆動手段に駆動を与える駆動手段が複数ある場合、それぞれの駆動手段から発生する振動の合成波形のため、バンディングと呼ばれる現象が発生し、高精細度の画像を作成する上での障害となっている。バンディングには光学部品の振動だけでなく現像装置や像担持体の振動・回転むらも大きな要因となる。【解決手段】フルカラー画像形成装置は、像担持体や現像装置に関し、それぞれ４つの同構成の駆動装置があり、ギアなどの伝達装置が具備されている。それらが取り付けられている側板等に振動検知手段を設け、検知した振動をＦＦＴで解析することにより、設計上既知であるいくつかの特定周波数の振幅を監視し、その振幅が小さくなるように少なくとも１つの駆動装置の駆動速度を一時的に変化させて、発生する振動の位相をずらす。【選択図】図１
2007127765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される像担持体と、該像担持体上に画像露光をして静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像をトナーで現像して顕像化する現像手段と、現像されたトナー像を転写紙に転写する転写手段と、転写されたトナー像を永久定着させる定着手段と、前記像担持体、現像手段、転写手段、定着手段を被駆動手段とする複数の駆動手段と、を有する画像形成装置において、画像形成時に発生する機械的振動を検知する振動検知手段と、前記検知された機械的振動を周波数分析する周波数分析手段と、周波数分析結果の特定周波数の振動振幅に応じて、前記駆動手段のうち少なくとも１つの駆動手段の位相を制御する位相制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記振動検知手段は、前記複数の駆動手段によって生じる機械的振動の合成振動を検知することを可能としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記周波数分析手段はＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記位相制御手段は、前記周波数分析結果の特定周波数の振動振幅が目標値に達するまで、少なくとも１つの駆動手段の駆動速度を変化させて他の駆動手段によって生ずる振動に対する位相をずらすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記位相制御手段は、前記周波数分析における特定周波数の振動振幅値が最小値に収束するように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記位相制御手段は、画像形成指令の出ていないタイミングで前記位相の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像形成装置において、前記駆動手段は、前記位相制御手段による制御が完了してから画像形成までその平均速度を維持することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記振動検知手段を、前記複数の被駆動手段を支持する構造部材に配設することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記振動検知手段を、前記潜像形成手段を支持する構造部材に配設することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記潜像形成手段は、光ビーム走査装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記像担持体を少なくとも２つ具備し、前記複数の像担持体にそれぞれ対応する現像手段を具備することで、多色画像形成を可能としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の画像形成装置において、前記複数の像担持体とそれに対応した現像手段には、少なくとも１組の同構成の駆動方式を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の画像形成装置において、原稿読取装置を具備して複写装置としたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル方式の画像形成装置のバンディング画像品質向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より複写装置、プリンタ、ファクシミリ等のデジタル方式の画像形成装置が知られている。また近年では複数の像担持体上の顕像化像を多重転写することにより多色またはフルカラー画像を得るようにした画像形成装置が登場している。
図５は従来の画像形成装置の概略図である。
同図において符号１０１は像担持体、１０２は光走査装置、１０３は現像装置、１０４は転写ベルト、１０５は中間転写装置、１０７は定着装置、１１０は光走査装置支持フレーム、１１１は側板をそれぞれ示す。
４つの像担持体１０１（ブラック、マゼンタ、シアン、イエロー）と、前記像担持体１０１に画像情報に基づいて光ビームを順次走査させ露光潜像する光走査装置１０２が具備されている。また露光手段として、ＬＥＤを像担持体１０１長手方向に並べたＬＥＤアレイを用いている画像形成装置も知られている。
前記４つの像担持体１０１にそれぞれに対応する現像装置１０３が具備されており、前記光走査装置１０２によって露光された静電潜像をトナーで現像して顕像化している。
前記像担持体１０１上に形成されたトナー像は、前記４色の単色トナー像が重なってフルカラー画像となるように、無端ベルト状の転写ベルト１０４に一度転写されてから転写紙に転写される。転写方式は上述したような像担持体と転写紙との間に転写体を介在させる中間転写方式の他に、像担持体から直接転写紙に転写する直接転写方式の画像形成装置も公知である。
【０００３】
前記トナー像が転写された転写紙は定着装置１０７によって、熱・圧力を加えられ転写紙に永久定着され排紙トレーに排出される。
前記像担持体１０１、現像装置１０３、中間転写装置１０５、定着装置１０７などは、ＤＣモータなどの駆動装置によって回転駆動される。本従来例のフルカラー画像形成装置では、４色の色重ね合わせの制御が各々単独で可能となるように、それぞれの像担持体１０１には１つの駆動装置が用いられている。また、現像装置１０３にも同様にそれぞれに１つの駆動装置を配設している。
また、前記４つの像担持体１０１の駆動装置および伝達装置などの駆動方式は４色で同じ構成としており、部品種類の集約をしている。同様に４つある現像装置１０３の駆動装置および伝達装置も４色で同じ構成となっている。ここでは４つとも同構成と説明したが、ブラックと他の３色（マゼンタ、シアン、イエロー）で構成を違えている画像形成装置もすでに知られている。
【０００４】
一方、定着装置１０７においては負荷変動があることや、駆動タイミング差があることなどで単独の駆動源を配設することもある。
前記それぞれの装置はそれぞれが所定の位置関係になるように板状の側板１１１に位置固定されている。また、前記それぞれの装置を駆動する駆動装置は前記側板１１１をはさんで各装置の反対側からギア、カップリングなどの伝達装置によって各装置に駆動力が伝達されるように配設されている。
一方、前記光走査装置１０２は前記側板１１１に位置精度を確保された光走査装置支持フレーム１１０に締結固定されている。
【０００５】
ところで、このような複数の駆動装置を有した画像形成装置では、バンディングと呼ばれる現象が発生し、高精細度の画像を作成する上での障害となっている。ここでバンディングとは、副走査方向に現れる画像濃度の縞状のむらをいう。バンディングにはいくつかの原因があるが、主には駆動装置や伝達装置が具備するギアのかみ合い周波数の機械的振動が、光走査装置１０２内の走査レンズやミラーなどの光学部品を振動させたり、現像装置１０３を振動させたり、像担持体１０１を振動させたり、また像担持体１０１の回転むらを生じさせたりすることが原因の１つとしてあげられる。
このような問題を解決するために、光走査装置の光学部品の振動を検知して、この振動を打ち消すように逆位相の振動を与えることで振動を軽減する提案がある（例えば、特許文献１、特許文献２  参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−１２１０６７号公報
【特許文献２】特開平９−３３８４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とおりバンディングには光学部品の振動だけでなく現像装置や像担持体の振動・回転むらも大きな要因となる。したがって紹介した公知資料にある提案では、バンディングの１原因を低減するに過ぎなかった。また、紹介した従来例のようなフルカラー画像形成装置に至っては、４つの同構成の駆動装置があり、またギアなどの伝達装置が具備されているので、全ての駆動装置が動作するフルカラーモードでは、各々の振動源の発生振動が重なり合い、モノクロ画像形成装置の最大４倍のエネルギーが生じることとなり、光学部品はもちろんのこと、現像装置、像担持体が受ける振動も大きくなるのでバンディング現象が発生しやすくなる。
また、専用の加振装置を設けるとコストアップを招くことも課題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明では、回転駆動される像担持体と、該像担持体上に画像露光をして静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像をトナーで現像して顕像化する現像手段と、現像されたトナー像を転写紙に転写する転写手段と、転写されたトナー像を永久定着させる定着手段と、前記像担持体、現像手段、転写手段、定着手段を被駆動手段とする少なくとも２つの駆動手段と、を有する画像形成装置において、画像形成時に発生する機械的振動を検知する振動検知手段と、前記検知された機械的振動を周波数分析する周波数分析手段と、周波数分析結果の特定周波数の振動振幅に応じて、前記駆動手段のうち少なくとも１つの駆動手段の位相を制御する位相制御手段とを有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記振動検知手段は、前記複数の駆動手段によって生じる機械的振動の合成振動を検知することを可能としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記周波数分析手段はＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記位相制御手段は、前記周波数分析結果の特定周波数の振動振幅が目標値に達するまで、駆動手段の駆動速度を変化させて他の駆動手段によって生ずる振動に対する位相をずらすことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記位相制御手段は、前記周波数分析における特定周波数の振動振幅値が最小値に収束するように制御することを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記位相制御手段は、画像形成指令の出ていないタイミングで前記位相の制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の画像形成装置において、前記駆動手段は、前記位相制御手段による制御が完了してから画像形成までその平均速度を維持することを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記振動検知手段を、前記複数の被駆動手段を支持する構造部材に配設することを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記振動検知手段を、前記潜像形成手段を支持する構造部材に配設することを特徴とする。
【００１２】
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記潜像形成手段は、光ビーム走査装置であることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記像担持体を少なくとも２つ具備し、前記複数の像担持体にそれぞれ対応する現像手段を具備することで、多色画像形成を可能としたことを特徴とする。
請求項１２に記載の発明では、請求項１１記載の画像形成装置において、前記複数の像担持体とそれに対応した現像手段には、少なくとも１組の同構成の駆動方式を具備したことを特徴とする。
請求項１３に記載の発明では、請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の画像形成装置において、原稿読取装置を具備して複写装置としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、
複数からなる駆動手段を有した画像形成装置において、振動検知手段と、周波数分析手段と、位相制御手段を設けたことで、駆動装置の位相をコントロールできるようになり、発生振動によるバンディング画像を回避することができ品質向上を図ることができる。
振動検知手段は、複数の駆動手段によって生じる機械的振動の合成振動を検知することを可能としたことで、単独の機械振動検知のために前記検知手段を多数用いることなく、また、検知結果の処理結果も煩雑化することなく、上記効果を得ることができる。
その他の効果については詳細な説明の中で述べる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の画像形成装置の一実施例の概略図である。
図２は図１の像担持体周辺の拡大図である。
両図において符号１２１は振動検知手段、ｗは振動の伝達位置をそれぞれ示す。その他の符号は図５に準ずる。
本発明の画像形成装置において、４つの像担持体１０１（ブラック、マゼンタ、シアン、イエロー：それぞれＫ、Ｍ、Ｃ、Ｙと表示）と該像担持体１０１を駆動する４つの駆動装置はそれぞれの像担持体１０１に対応しており、現像装置１０３と、該現像装置１０３を駆動する駆動装置も４つずつ具備している。以下、駆動装置によって駆動される装置・手段をまとめて、それぞれ被駆動装置・被駆動手段と呼ぶ。
前記４つの像担持体１０１の上方には、光ビームを偏向走査し、前記４つの像担持体１０１に同時に露光潜像可能な光走査装置１０２が配設され、前記光走査装置１０２は光走査装置支持フレーム１１０に締結固定されている。
前記光走査装置支持フレーム１１０は、板状の側板１１１に位置決め固定されており、前記像担持体１０１との位置関係も前記側板１１１にて位置決めされている。
前記４つの像担持体１０１上で現像装置１０３によって顕像化されたトナー像は無端ベルト上の中間転写体に多重転写されたのち、転写紙に４色からなるフルカラー画像として転写され、定着装置１０７によって永久定着されて、排紙される。
【００１５】
上述した各装置は、前記側板１１１にて位置関係を保たれているので、ある装置の振動は側板１１１を伝わって他の装置に伝わることとなる。図２には、振動の伝達される装置上の各位置に振動を示す波形ｗを表示した。
特に高トルクを要し、且つ４つ配置されている現像装置１０３の減速機構であるギアのかみ合い周波数による機械的振動の重ねあわせによる合成振動は、側板１１１と、側板１１１を経た他の装置に大きく影響する。
また、前記現像装置１０３を駆動する駆動手段の制御において常に同じ位相状態で駆動するには、装置の着脱や、初動トルクの変動による安定時間差などの理由から、困難なケースが多い。
したがって、前記合成振動が、強調しあう場合と、打ち消しあう場合はランダムに発生し、強調しあう場合には、バンディングによる画像品質の劣化が大きくなってしまう。
そこで、本発明の画像形成装置は、合成振動を受ける側板１１１に加速度を検知する振動検知手段１２１を設けて、側板１１１の振動を検知するようにした。振動検知手段を、潜像形成手段、および複数の被駆動手段を支持する構造部材である側板１１１に配設することで、潜像形成手段、および複数の被駆動手段に伝わる振動を検知できるので、それらの振動によるバンディング画像に対して、品質向上を図ることができる。
【００１６】
図３は画像形成装置の回路構成の要部を表すブロック図である。
同図において符号１２２はＦＦＴ解析回路、１２３は位相制御回路をそれぞれ示す。
振動検知手段１２１で検知された加速度波形は、周波数分析手段であるＦＦＴ解析回路１２２によってＦＦＴ（高速フーリエ変換）され、周波数による振動振幅が導出される。
導出された周波数と振動振幅のうち、ギアの噛合い周波数など設計段階で既知であるいくつかの周波数を特定周波数としてその振動振幅を監視し、前記振動振幅が目標の値あるいは最小となるまで、前記駆動装置のうち少なくとも１つの駆動装置の駆動速度を一時的に変化させる位相制御回路１２３を具備した。
ＦＦＴ（高速フーリエ変換）は高速処理が可能であり、特定の周波数に対して振動振幅を監視し、関連する駆動手段の位相制御にフィードバックできるので、駆動手段の位相制御を効果的に行うことができる。
【００１７】
図４は制御の有無による合成振動の違いを説明するための図である。同図（ａ）は制御を行わない場合の振動波形を示す図、同図（ｂ）は３つの駆動装置に対して制御を行った場合の振動波形図である。
同図（ａ）において、４つの現像装置１０３を駆動する各駆動装置による振動波形をＫ、Ｍ、Ｃ、Ｙで示した。これらの波形は互いの位相差があまり大きくないため、同図に「合成」と示した合成波形の振幅は非常に大きなものになる。
そこで、本実施例では、上記４つの駆動装置のうち、３つの駆動装置に対して制御を行うこととした。その結果を同図（ｂ）に示す。制御をかけたのはＭとＣとＹの駆動装置で、Ｋの駆動装置は同図（ａ）のときのままとした。制御によって、ＭとＣの波形は、振幅は変わらないものの、位相はほぼπ（１８０度）の変化を生じ、ＭとＣの波形はＫとＹの波形に対して逆位相に近い関係になり、その結果、合成波形の振幅は制御をしない場合の６分の１以下に低減された。
【００１８】
どの駆動装置に対してどれだけの制御をすればよいかについては、ＦＦＴによる特定周波数の振幅だけでは判断できないので、あらかじめ、制御対象とすべき駆動装置を決めておくのがよい。基本的には２つの駆動装置を制御対象として選んでおき、片方ずつ順に駆動制御をして、前記振幅がその時々で最小になるように定めてゆき、それを繰り返せば、合成振動の振幅が比較的早く最小値に収斂する。これらは制御装置に組み込んだプログラムにより、自動的に行うことができる。制御すべき特定周波数が複数ある場合には、第１の特定周波数、第２の特定周波数、・・・のように、順に対応する駆動方式に対して位相制御を行ってゆけばよい。
位相制御を行うときは、対象となった被駆動手段、たとえば像担持体や現像手段、は一時的に回転むらが発生するので、画像形成中に制御を行うことはできない。通常は、画像形成装置のメインスイッチが入れられたとき、画像形成に先立って位相制御を行うのがよい。また、使用中の内部温度変化等により、状況が変化して、常時監視している特定周波数の振幅が大きくなった場合などは、画像形成指令の出ていない間に制御を行う。その場合は制御結果を反映させた平均駆動速度によって、画像形成が始まるまでその速度を維持するようにする。
位相制御手段は、周波数分析結果の特定周波数の振動振幅が目標値に達するまで、特に特定周波数の振動振幅値が最小値に収束するまで、駆動手段の駆動速度を一時的に変化させて、他の駆動手段によって発生する振動に対する位相をずらすことで、駆動開始タイミングの高精度化や、ギアなどの初期の組立状態の高精度化など、難易度の高い技術を回避でき、容易に位相をずらすことができる。その結果、振動に起因するバンディング画像の品質向上を最大限に図ることができる。
【００１９】
モノクロ画像形成装置などでは、まったくの同構成の駆動方式でなくとも、複数の駆動装置が同じ周波数のギアを用いていたり、最小公倍数が元の周波数の５倍までであったりする駆動装置に対して行っても効果は期待できる。
振動検知手段は、上述したように側板１１１に配設したが、光学部品振動によるバンディングの低減には、光走査装置支持フレーム１１０に配設し、光走査装置１０２に伝達する合成振動を低減するのも、効果的にバンディングを低減する手段となる。
また、本発明の実施例では、露光方式は光走査装置１０２を採用したが、ＬＥＤアレイを用いた露光装置でも同様の効果を得ることができる。
以上説明した画像形成装置に原稿読取装置を具備し、複写装置とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例の概略図である。
【図２】図１の像担持体周辺の拡大図である。
【図３】画像形成装置の回路構成の要部を表すブロック図である。
【図４】制御の有無による合成振動の違いを説明するための図である。
【図５】従来の画像形成装置の概略図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０１      像担持体
１０２      光走査装置
１０３      現像装置
１１０      光走査装置支持フレーム
１１１      側板
１２１      振動検知手段
１２２      ＦＦＴ解析回路
１２３      位相制御回路
【図１】
2007127765.tif 000003
【図２】
2007127765.tif 000004
【図３】
2007127765.tif 000005
【図４】
2007127765.tif 000006
【図５】
2007127765.tif 000007