JP2000089640A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成のＰＣドラムを備えたプリンタや複
写機などの画像形成装置に関し、ＰＣドラムの回転ムラ
の補正を行なう画像形成装置を提供する。 【解決手段】 ＰＣドラム１１０の回転動作を回転軸１
６０に設けたエンコーダ１２０にて検出する。検出信号
をＣＰＵ１００にて正常値と比較演算し、補正値をＬＥ
Ｄドライバ１３０に出力する。回転ムラを補正する露光
タイミングでＬＥＤ１７０の露光が行われる。検出信号
を周波数フィルタにより繰り返し再現性の高い低周波成
分を除去した後、補正制御を行うことで、回転部分など
の偏芯に起因する回転ムラ以外の変動分に対してのみ補
正ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成のＰＣド
ラムを備えたプリンタや複写機などの画像形成装置に関
し、より詳しくは、前記ＰＣドラムの回転ムラの補正を
行なう画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置には、周知のように、画像
形成プロセスに電子写真方式や静電記録方式を採用した
種々の型式があり、用紙を搬送する手段として、複数の
ローラに掛け渡された無端状のベルト部材を有する画像
形成装置がある。また、像担持体として、ＰＣドラムを
採用した画像形成装置もある。

【０００３】このうちＰＣドラムを備えた画像形成装置
にあっては、高品位の画像形成を行なうためには、ＰＣ
ドラムの回転ムラを防止ないし補正する手段を講じるこ
とが必要である。特に、カラー画像を形成する画像形成
装置では、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の基本色画像を用紙上に順次重
ね合せてフルカラー画像を形成しているので、ＰＣドラ
ムの回転ムラ補正は、基本色画像の重ね合せ精度を高め
て高画質化を図るための重要な一要因である。

【０００４】そこで、回転動作を検出して露光と転写で
の画像ズレを考慮し、ＰＣドラムへの書き込みタイミン
グに対して補正する方法が提案されている。この方法は
再現性の高い回転ムラに関する対策の提案である。

【０００５】また、ＰＣドラムの回転動作を検出して、
フィードフォワード制御で駆動ムラを軽減する方法が提
案されている。この方法は、やはり再現性の高い回転ム
ラに関する対策の提案である。

【０００６】また、露光から転写までの移動時間を駆動
ムラ周期、例えばプーリの一回転周期の整数倍に設定
し、露光時と転写時で駆動ムラを一致させ、その影響を
相殺することで対策とする方法が提案されている。この
方法においては、やはり再現性の高い回転ムラに関する
ものであり、再現性の低い回転ムラに対する技術ではな
い。

【０００７】また、画像形成装置の回転動作系の高周波
振動を抑制するために、ＰＣドラム軸や、またあるいは
その駆動系に大きいイナーシャ（フライホイール）を備
えることで、機械的に回転ムラを抑え込む方法が提案さ
れている。この方法においては、前述の技術に比べて再
現性が低く比較的高周波の回転ムラに対する技術であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術による回転ムラに起因する画像不良対策で
は、いずれにおいても再現性の高い回転ムラを検出して
補正制御してやるものであるため、再現性が低い比較的
周波数の高い回転ムラに対しては補正制御が困難であっ
た。

【０００９】また、機械的に大きなイナーシャを備える
ことができないＰＣドラムにおいては、やはり同様に再
現性が低い比較的周波数の高い回転ムラに対して補正制
御が困難であった。

【００１０】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、ＰＣドラムの回転ムラ
量の検出を高精度に、かつ、迅速に行なうことができ、
もって、ＰＣドラムの回転ムラ補正を正確に、かつ、迅
速に行ない得る画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】また、本発明は、大きなイナーシャを持た
ない構成の駆動系を備えた画像形成装置においても、色
ずれや虹などの発生を効果的に防止でき、かつ、バンデ
ィングなどのピッチムラによる画像ノイズの発生を防止
し得る画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の発明は、すくなくとも一つ以上のＰ
Ｃドラムを有する画像形成装置において、前記ＰＣドラ
ムの回転変動を検出する回転動作検出手段と、前記回転
動作検出手段からの検出信号のうち所定の周波数以上の
みを通過する低周波除去フィルタと、前記低周波除去フ
ィルタを通過後の周波数の挙動に基づいて回転変動量を
検出すると共に画像の書き込みタイミングを決定する書
き込みタイミング制御手段と、を有することを特徴とす
る画像形成装置である。

【００１３】また、請求項２に記載の発明は、複数のロ
ーラに掛け渡されたベルト部材を有し、前記所定の周波
数がシステムスピード／ニップ幅にて決定されることを
特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。

【００１４】また、請求項３に記載の発明は、前記ＰＣ
ドラムの回転動作の駆動手段が駆動モータおよび減速手
段を備えた構成であって、前記所定の周波数が前記駆動
モータの回転数にて決定されることを特徴とする請求項
１記載の画像形成装置である。

【００１５】また、請求項４に記載の発明は、すくなく
とも一つ以上のＰＣドラムを有する画像形成装置におい
て、前記ＰＣドラムの回転変動を検出する回転動作検出
手段と、前記回転動作検出手段からの検出信号のうち繰
り返し再現性の高い信号のみを除去する信号フィルタ
と、前記信号フィルタを通過後の周波数の挙動に基づい
て回転変動量を検出すると共に画像の書き込みタイミン
グを決定する書き込みタイミング制御手段と、を有する
ことを特徴とする画像形成装置である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。

【００１７】図１は、本発明の実施形態に係る電子写真
式のカラープリンタの駆動制御系を示す概略構成図、図
２は、本発明に係るＰＣドラムのニップ幅を示す概略
図、図３は、本発明に係るＰＣドラムの駆動系および減
速機構の概略を示す斜視図、図４は、本発明の実施形態
に係る電子写真式のカラープリンタの全体構成を示す図
である。

【００１８】図４に示す画像形成装置は、いわゆる４連
タンデムカラープリンタ１０であり、イエロ（Ｙ）、マ
ゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の基本色
画像を形成する４つの画像形成ユニット１１ａ、１１
ｂ、１１ｃ、１１ｄが用紙搬送方向に沿って配置され、
ベルト部材としての転写搬送ベルト（以下、単に「ベル
ト」ともいう）１２に静電吸着して搬送される用紙１３
上に各画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄにて基本色画像
を順次重ね合せ、フルカラー画像を形成している。この
ようなタンデム方式のプリンタ１０は、カラー画像の形
成を短時間で行うことができ、生産性に優れているとい
う利点がある。

【００１９】概説すれば、このカラープリンタ１０は、
複数のローラ２０、２１、２２、２３に掛け渡されたベ
ルト１２を有し、プリンタ本体をなすケース１４の図中
右側面には、図示しない給紙機構から給紙された用紙１
３をケース１４内に導く給紙口１５が形成され、ケース
１４の左側面には、画像形成後の用紙１３を図示しない
排紙トレーに向けて排出する排紙口１６が形成されてい
る。前記ケース１４内には排紙口１６に隣接して熱ロー
ラ方式の定着装置１７が配置され、給紙口１５から定着
装置１７に至る用紙搬送経路の途上には用紙搬送機構１
８が配置されている。用紙搬送機構１８の上側に、上流
側から順に、イエロ画像を形成する第１画像形成ユニッ
ト１１ａ、マゼンタ画像を形成する第２画像形成ユニッ
ト１１ｂ、シアン画像を形成する第３画像形成ユニット
１１ｃおよびブラック画像を形成する第４画像形成ユニ
ット１１ｄが配置されている。前記定着装置１７は、各
画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄにより転写された未定
着のトナー像を加熱溶融して定着し、永久像を形成する
ものである。

【００２０】前記用紙搬送機構１８は、上流側に配置さ
れる駆動ローラ２０と、従動するアイドルローラ２１
と、これらローラ２０、２１間に掛け渡される無端状の
ベルト１２と、アイドルローラ２１の下方位置に配置さ
れベルト１２の内周側に当接して当該ベルト１２に所定
のテンションを付与するテンションローラ２２と、ベル
ト１２の内周側に当接して当該ベルト１２の蛇行を補正
する補正ローラ２３と、を有している。ベルト１２は、
駆動ローラ２０の回転に伴って図中矢印Ａで示す方向に
走行し、給紙された用紙１３を担持して各画像形成ユニ
ット１１ａ〜１１ｄへ順次搬送する。

【００２１】前記第１〜第４の各画像形成ユニット１１
ａ〜１１ｄは、実質的に同一の構成を有し、図中矢印Ｂ
で示す方向に回転駆動される像担持体としての感光体ド
ラム３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備えている。各
感光体ドラム３１ａ〜３１ｄの周辺には、回転方向に沿
って順に、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄを一様に帯電す
る帯電チャージャ３２ａ〜３２ｄと、感光体ドラム３１
ａ〜３１ｄ上に形成された静電潜像を現像する現像器３
３ａ〜３３ｄと、現像されたトナー像を用紙１３に転写
する転写チャージャ３４ａ〜３４ｄと、感光体ドラム３
１ａ〜３１ｄ上に残留するトナーを除去するクリーニン
グ装置３５ａ〜３５ｄと、が配置されている。現像器３
３ａにはイエロ色のトナーが収容され、同様に、現像器
３３ｂ、３３ｃ、３３ｄには、マゼンタ色のトナー、シ
アン色のトナー、黒色のトナーがそれぞれ収容されてい
る。また、露光手段としてのＬＥＤラインヘッド３６ａ
〜３６ｄが帯電チャージャ３２ａ〜３２ｄと現像器３３
ａ〜３３ｄとの間にそれぞれ配置され、各ＬＥＤライン
ヘッド３６ａ〜３６ｄにより、各色の成分像に対応する
画素信号に応じて、各感光体ドラム３１ａ〜３ｄの表面
が露光される。

【００２２】図示省略するが、第１画像形成ユニット１
１ａよりも上流側には、コロナ放電を行ってベルト１２
に用紙１３を静電吸着させる図示しない吸着チャージャ
が設けられる一方、第４画像形成ユニット１１ｄよりも
下流側には、用紙１３の除電を行ってベルト１２から用
紙１３を分離させる図示しない分離チャージャが設けら
れている。

【００２３】上記構成のカラープリンタ１０では、給紙
機構からケース１４内に給紙されてきた用紙１３を図示
しないセンサにより検出すると、第１〜第４の各画像形
成ユニット１１ａ〜１１ｄの感光体ドラム３１ａ〜３１
ｄが回転駆動され、これと同時に、用紙搬送機構１８の
駆動ローラ２０も回転駆動される。ベルト１２上まで給
紙された用紙１３は、当該ベルト１２上に静電吸着され
る。各画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄでは、所定のタ
イミングで、感光体ドラム３１ａ〜３１ｄに対する画像
形成プロセスが順次開始される。つまり、第１画像形成
ユニット１１ａの感光体ドラム３１ａにはイエロ画像が
形成され、同様に、第２〜第４画像形成ユニット１１
ｂ、１１ｃ、１１ｄの感光体ドラム３１ｂ、３１ｃ、３
１ｄには、マゼンタ画像、シアン画像、黒画像がそれぞ
れ形成される。

【００２４】ベルト１２の走行に伴い、用紙１３は、各
画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄの感光体ドラム３１ａ
〜３１ｄの下部を順次通過しつつ搬送される。このと
き、各画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄの転写チャージ
ャ３４ａ〜３４ｄにより、各色のトナー像が用紙１３上
に順次重ねて転写され、カラー画像が形成される。用紙
１３は、第４画像形成ユニット１１ｄを通過した後、除
電されてベルト１２から分離される。分離された用紙１
３は、定着装置１７にて未定着トナーが定着された後、
排紙口１６から排紙トレーに向けて排出される。このよ
うにして、一連の画像形成サイクルが終了する。

【００２５】次に、本発明に係る画像形成装置の駆動制
御系について図１を参照しつつ詳述する。

【００２６】本発明に係る画像形成のためのＰＣドラム
１１０の駆動制御系は、その全体の制御がＣＰＵ１００
により行われており、このＣＰＵ１００には画像形成の
ための基となる画像データ１０５が入力される。この画
像データ１０５は図示されない画像取り込み装置にて予
め、もしくは同時に読み込まれた原稿のイメ−ジを電気
的な信号に変換されてＣＰＵ１００に情報として伝達さ
れる。

【００２７】また、ＣＰＵ１００にはＲＯＭ１０１およ
びＲＡＭ１０２が接続しており、このうちＲＯＭ１０１
には画像形成のために必要な制御データや基本的な設定
値データなどが記憶されている。これらのデータは読み
だし専用であり、画像形成装置の動作モードに応じてＣ
ＰＵ１００が必要とするデータを読み込み動作を実行す
る。

【００２８】一方、ＲＡＭ１０２は画像形成のためのデ
ータを一時的に記憶させておくためのものであり、主に
画像デ−タ１０５およびエンコーダ１２０から出力され
たＰＣドラム１１０の回転動作の逐次的なデータ、また
ＣＰＵ１００にて演算された、回転ムラに対処する画像
歪み補正のためのデータが記憶される。ＣＰＵ１００は
これらの記憶されたデータに基づいてモータ駆動回路１
４１およびＬＥＤドライバ１３０の動作を制御する。

【００２９】ここで図１に示した駆動制御系についての
制御動作を説明すると、まず、画像データ１０５がＣＰ
Ｕ１００に取り込まれ、ＲＡＭ１０２に一時記憶され
る。次に、モータ駆動回路１４１にＣＰＵ１００より動
作制御信号が送られ、この制御信号に従い、モータ１４
０はＰＣドラム１１０に回転動作をさせるために動力を
伝達する。

【００３０】ここでモータ１４０とＰＣドラム１１０の
間に減速機構１５０が配置されているが、設計の意図に
より必ずしも配置する必要はない。この減速機構１５０
はモータ１４０の回転軸の回転数を落とす代わりに軸ト
ルクの増大を生み出すものである。使用するモータ１４
０が低トルク型であっても減速機構１５０の減速比の選
択によって所望の軸トルクを得ることができる。また、
小型の低トルク型のモータが使えるので、スペース効率
が良く、かつ低コストがもたらされる。

【００３１】モータ１４０によりＰＣドラム１１０は所
定の回転速度でもって回転動作を行い、（図示しない）
用紙に露光画像を転写する。この転写される露光画像は
ＰＣドラム１１０の表面に接近して設けられたＬＥＤ１
７０の発光を受けて当該ＰＣドラム１１０の表面を覆っ
ている感光材料が感光することによる。ＬＥＤ１７０は
設計の意図する画像精度の分解能が得られるに十分な数
の発光素子の集合体であり、各発光素子の点灯／非点灯
はＬＥＤドライバ１３０により制御されている。このＬ
ＥＤドライバ１３０はＣＰＵ１００から出力された制御
データに基づき、印刷する用紙の描画位置に対応する場
所に位置している各発光素子を点灯させて感光させる。
また、感光の必要がない所は非点灯に制御する。

【００３２】ここでＰＣドラム１１０の回転軸にはエン
コーダ１２０が設置されており、ＰＣドラム１１０の回
転動作に追従した検出信号を出力している。この検出さ
れた信号はＣＰＵ１００に入力されており、ＣＰＵ１０
０はこのエンコーダ１２０からの検出信号に基づいて、
ＬＥＤドライバ１３０の動作を制御する。

【００３３】本発明の構成にあっては、エンコーダ１２
０より出力される検出信号をＣＰＵ１００にて常時監視
しており、ＲＯＭ１０１に予め記憶されている正常な検
出信号のパターンと比較し、その差異分をＰＣドラム１
１０の回転ムラとして捉えている。この検出された回転
ムラに基づいて、ＣＰＵ１００はＬＥＤドライバ１３０
がＰＣドラム１１０に対して行う露光のタイミングを正
常値と合致するように制御する。ＰＣドラム１１０の回
転速度が正常値より速い時にはＬＥＤドライバ１３０の
露光タイミングを速めてやり、また逆に正常値よりも遅
い場合には露光タイミングを遅くするようにタイミング
制御を行っている。

【００３４】上述のＰＣドラム１１０の回転制御の、そ
の制御対象としている回転ムラは、比較的にピッチが速
くかつランダムに発生するものを主としている。また、
周期的に発生し、かつピッチも遅い回転ムラ成分は低周
波信号として検出されるので周波数フィルタ（図示しな
い）を用いて除去している。これらの低周波信号の回転
ムラは主に回転軸の偏芯であったり、またあるいはダイ
ナミックバランスの不均衡に起因するものであるので、
本発明の構成にあっては機械的な精度により抑え込んだ
り、機械的な相殺手段による相殺効果に委ねる。

【００３５】図２を参照して、ＰＣドラム１１０は用紙
１３の表面に画像を形成するべく回転軸１６０を中心と
して回転動作を行っている。前記エンコーダ１２０より
得られた回転ムラの情報に基づき露光のタイミングを補
正し、ＰＣドラム１１０の表面の理想位置に潜像を形成
する。ＰＣドラム１１０の表面に理想的に作られた画像
は、用紙１３への転写の際に振動したとしても、ニップ
幅２００内で平均化され微視的に像は乱れるものの目に
見える画像位置のずれは生じない。

【００３６】このように所定の周波数以上の検出周波数
信号のみをエンコーダ１２０より取り出しＣＰＵ１００
にて制御してやることで、回転ムラの補正に対して有効
である。たとえばＰＣドラム１００の偏芯による回転ム
ラの影響を除外して補正制御を掛けたければ、所定の周
波数を「システムスピード／転写ニップ幅」とすること
で所望の検出信号が得られる。また他の方法としてＰＣ
ドラム１１０の挙動を検出したエンコーダ１２０からの
信号のうち、繰り返し再現性の高い信号成分のみ除去す
ることでも機械的な偏芯の影響を受けずに回転ムラへの
補正が可能になる。

【００３７】図３には減速機構１５０を備えたＰＣドラ
ム１１０の駆動制御機構の概略構成図が示されている。

【００３８】この構成にあってはＰＣドラム１１０の回
転駆動の動力源として駆動モータ１４０を用いており、
この駆動モータ１４０の回転軸の回転数を減速機構１５
０にて減速してＰＣドラム１１０の回転軸１６０を回転
させている。この減速機構１５０は歯車の組み合わせに
より設計の意図する速度にまで自在に減速させることが
でき、駆動モータ１４０の軸トルクが小さい場合におい
ても高トルクを得ることができる。このため小型のモー
タを採用できるので、駆動機構が小型に設計できコスト
の面でも有利になる。

【００３９】回転軸１６０には同軸にエンコーダ１２０
が設けられており、ＰＣドラム１１０の回転動作を検出
し、信号を出力している。この検出された信号はＣＰＵ
１００に取り込まれ正常値と比較され、差異が生じてい
る場合には補正制御の命令がＬＥＤドライバ１３０に送
られ、ＬＥＤ１７０による露光タイミングが補正され
る。

【００４０】このような回転ムラの補正の構成におい
て、駆動モータ１４０および減速機構１５０、回転軸１
６０などの機械的な偏芯などに起因した周期的で繰り返
し再現性の高い検出信号を除去するために、周波数フィ
ルタにて駆動モータ１４０の回転数以下の周波数を除去
している。このような条件のフィルタを通過させること
で周波数が高く繰り返し再現性の低い回転ムラに対して
のみ、効果的に補正制御を与えることができる。

【００４１】なお、以上説明した実施の形態は、本発明
の理解を容易にするために記載されたものであって、本
発明を限定するために記載されたものではない。したが
って、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明
の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む
趣旨である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｐ
Ｃドラムの回転ムラ量の検出を高精度に、かつ、迅速に
行なうことができ、もって、ＰＣドラムの回転ムラ補正
を正確に、かつ、迅速に行ない得る画像形成装置を提供
することができる。

【００４３】また、大きなイナーシャを持たない構成の
駆動系を備えた画像形成装置においても、色ずれや虹な
どの発生を効果的に防止でき、かつ、バンディングなど
のピッチムラによる画像ノイズの発生を防止し得る画像
形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る電子写真式のカラー
プリンタの駆動制御系を示す概略構成図である。

【図２】 本発明に係るＰＣドラムのニップ幅を示す概
略図である。

【図３】 本発明に係るＰＣドラムの駆動系および減速
機構の概略を示す斜視図である。

【図４】 本発明の実施形態に係る電子写真式のカラー
プリンタの全体構成を示す図である。

【符号の説明】

１００…ＣＰＵ １１０…ＰＣドラム １２０…エンコーダ １３０…ＬＥＤドライバ １４０…駆動モータ １５０…減速機構

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 すくなくとも一つ以上のＰＣドラムを有
   する画像形成装置において、 前記ＰＣドラムの回転変動を検出する回転動作検出手段
   と、 前記回転動作検出手段からの検出信号のうち所定の周波
   数以上のみを通過する低周波除去フィルタと、 前記低周波除去フィルタを通過後の周波数の挙動に基づ
   いて回転変動量を検出すると共に画像の書き込みタイミ
   ングを決定する書き込みタイミング制御手段と、を有す
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 複数のローラに掛け渡されたベルト部材
   を有し、前記所定の周波数がシステムスピード／ニップ
   幅にて決定されることを特徴とする請求項１記載の画像
   形成装置。
3. 【請求項３】 前記ＰＣドラムの回転動作の駆動手段が
   駆動モータおよび減速手段を備えた構成であって、前記
   所定の周波数が前記駆動モータの回転数にて決定される
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 すくなくとも一つ以上のＰＣドラムを有
   する画像形成装置において、 前記ＰＣドラムの回転変動を検出する回転動作検出手段
   と、 前記回転動作検出手段からの検出信号のうち繰り返し再
   現性の高い信号のみを除去する信号フィルタと、 前記信号フィルタを通過後の周波数の挙動に基づいて回
   転変動量を検出すると共に画像の書き込みタイミングを
   決定する書き込みタイミング制御手段と、を有すること
   を特徴とする画像形成装置。