JP2006201254A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 所定の目標回転速度で回転する複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の像担持体をそれぞれ接続して前記複数の像担持体を回転駆動しながら、前記複数の像担持体の各々に形成されるトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置において、像担持体間での回転位相差を短時間で、しかも高精度に検出する。
【解決手段】 感光体ギア５４の外周部に４つの位相マークＭＫ1〜ＭＫ4が略９０゜の等角度間隔で設けられ、角度検出器５６によって位相マークＭＫ1〜ＭＫ4が検出されて回転方向Ｄ20における感光体ギア５４および感光体ドラム２０の角度位置が検出される。したがって、感光体ギア５４および感光体ドラム２０を１周回転させるまでもなく、角度検出器５６からの出力信号に基づき感光体ギア５４および感光体ドラム２０の絶対的な角度位置を約９０゜間隔で検出することが可能となっている。
【選択図】 図３

Description

この発明は、複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の像担持体をそれぞれ接続して前記複数の像担持体を回転駆動しながら、前記複数の像担持体の各々に形成されるトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置に関するものであり、特に複数の像担持体間での回転位相差を検出する技術に関するものである。

カラー画像を形成する装置として、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置が知られている。この画像形成装置では、それぞれが互いに異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ステーションが、中間転写ベルトなどの転写媒体の移動方向に沿って配置されている。また、各画像形成ステーションでは、感光体ドラムなどの像担持体が所定の回転速度で回転駆動されるとともに、像担持体の周囲に帯電部、像書込部および現像部が配置されている。そして、全ての像担持体を回転駆動しながら、各像担持体に形成されるトナー像が転写媒体上で重ね合わされてカラー画像が形成される。

このように複数の像担持体を回転駆動するために、従来より大きく分けて、(a)単一の駆動モータを用いるとともに、該駆動モータの回転駆動力を輪列により各像担持体に伝達して駆動する方式と、(b)複数の駆動モータを用いる方式とが存在している。特に後者の方式として、各色ごとに専用の駆動モータを設けたものが数多く提案されている。例えば特許文献１に記載の装置では、４色の像担持体が設けられるとともに、これら４色の像担持体をそれぞれ回転駆動するために４つの駆動モータが設けられている。そして、各駆動モータを制御することで各色の像担持体を独立して回転させることが可能となっている。

ところで、このように複数の駆動モータを用いたタンデム装置では、各像担持体の軸ぶれ、各像担持体に直結されたギアの偏心などの要因により周期的な色ずれが発生することがある。そこで、この周期的な色ずれを補正するために、４つの駆動モータを個別に制御している。つまり、各駆動モータを個別に制御することによって、４色の像担持体の回転位相を個別に制御して各色の像担持体間での回転位相関係を調整している。これにより、周期的な色ずれを抑えて画像品質の向上を図っている。

特開２００３−２１９４３号公報（第２頁、図１２）

ところで、特許文献１に記載の装置では、４つの像担持体間での回転位相調整を次のようにして行っている。この装置では、駆動モータを制御するモータ制御部に対してモータ起動指令が与えられると、全ての駆動モータの駆動を開始する。そして、全ての駆動モータの回転速度が定常回転速度に達するのを待って、４色のうち基準色となるイエローの像担持体と、残りの像担持体との回転位相差の検出を開始する。すなわち、基準像担持体に対応して設けられたフォトセンサによりイエロー像担持体の基準位置（ホームポジション）が検出されると、時間計測用カウンタ値をクリアした後、一定周期で該カウント値をインクリメントする。そして、残りの像担持体、例えばマゼンタ像担持体に対応して設けられたフォトセンサによりマゼンタ像担持体の基準位置（ホームポジション）が検出された時点で上記カウント値のインクリメントを停止する。こうして得られたカウント値は回転位相差に相当するため、この回転位相差が駆動モータの位置制御ループにフィードバックされ、上記回転位相差を解消するように駆動モータが制御される。その結果、イエローとマゼンタとの間で像担持体の回転位相差が許容角度誤差以内となり、両色の間での周期的な色ずれが抑制される。

このように従来装置では、各像担持体の基準位置（ホームポジション）の検出と時間計測とを組み合わせて回転位相差を検出している。このため、基準像担持体の基準位置を検出した後、最大、像担持体がほぼ１周するまで基準位置が検出されず、その間、回転位相差を検出することができない。このことが回転位相差の検出時間を短縮する上で大きな障害のひとつとなっていた。また、時間計測により回転位相差を求めているため、時間計測中に像担持体の回転速度が変動してしまうと、回転位相差の検出精度が低下してしまう。したがって、回転位相差の検出に要する時間を短縮して高精度に回転位相差を検出するとともに、早期に回転位相の調整処理を行うことが要望されている。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、所定の目標回転速度で回転する複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の像担持体をそれぞれ接続して前記複数の像担持体を回転駆動しながら、前記複数の像担持体の各々に形成されるトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置において、像担持体間での回転位相差を短時間で、しかも高精度に検出することを目的とする。

この発明にかかる画像形成装置は、所定の目標回転速度で回転する複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の像担持体をそれぞれ接続して複数の像担持体を回転駆動可能に構成され、位相差検出手段により検出された複数の像担持体の回転位相差に基づき複数の像担持体の回転位相差を所定の許容角度誤差以内に位相制御した後、複数の像担持体の各々にトナー像を形成するとともに、該複数のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置であって、上記目的を達成するため、複数の像担持体の各々に直結され、それぞれが対応する駆動モータからの駆動力を受けて該像担持体を回転させる複数の直結ギアを備え、複数の直結ギアの各々には、像担持体の回転方向における該直結ギアの角度位置を示す、互いに異なる複数の角度位置情報が設けられ、位相差検出手段は、それぞれが複数の直結ギアの各々に対応して設けられて角度位置情報を検出する複数の角度検出器を有することを特徴としている。

このように構成された発明では、複数の像担持体の各々に対応して直結ギアが設けられており、駆動モータからの駆動力を受けて像担持体を回転させる。また、この直結ギアには像担持体の回転方向における直結ギアの角度位置を示す角度位置情報が複数個設けられており、しかも該複数の角度位置情報は互いに異なる角度位置を示している。すなわち、直結ギアに設けられた角度位置情報は多値情報となっており、直結ギアを１周回転させるまでもなく、角度位置情報に基づき直結ギアの絶対的な角度位置を高精度に検出することが可能となっている。そこで、複数の直結ギアの各々に対応して角度検出器が設けられて直結ギアの角度位置情報を検出することで像担持体の角度位置を検出している。したがって、像担持体が１周するまでもなく、像担持体の絶対的な角度位置を検出することが可能となっており、像担持体間での回転位相差を短時間で、しかも高精度に検出することができる。

ここで、角度位置情報の種類については任意であるが、以下のような構成を採用することができる。例えば、複数の角度位置情報を互いに異なる本数で像担持体の回転方向に配列されたラインで構成してもよい。この場合、角度検出器については、各角度位置情報を検出した際に該角度位置情報を構成するライン本数と同数のパルス信号を出力するものを用いるのが好適である。

また、複数の角度位置情報を像担持体の回転方向における幅が互いに異なるラインで構成してもよい。この場合、角度検出器については、各角度位置情報を検出した際に該角度位置情報を構成するライン幅に対応する長さのパルス信号を出力するものを用いるのが好適である。

また、複数の角度位置情報の各々を像担持体の回転方向に配列された回転Ｍ本（Ｍ≧２）以下のラインで構成するとともに、該角度位置情報を構成するライン本数および像担持体の回転方向におけるライン幅の組み合わせを互いに異ならせてもよい。この場合、角度検出器については、各角度位置情報を検出した際に該角度位置情報を構成するライン本数およびライン幅の組み合わせに対応するパルス信号を出力するものを用いるのが好適である。

また、複数の角度位置情報は互いに異なる反射率を有する反射領域で構成してもよい。この場合、角度検出器については、各角度位置情報を検出した際に該角度位置情報を構成する反射領域の反射率に対応するレベルの信号を出力するものを用いるのが好適である。

また、反射率を利用する場合には、他のギアと組み合わせたものが用いることができる。例えば、複数の像担持体の各々に対応して、直結ギアと歯合する第１伝達ギアと、第１伝達ギアの回転軸方向からの平面視で直結ギアと重なり合うように第１伝達ギアと同軸に固定されて駆動モータからの回転駆動力を受けて第１伝達ギアとともに回転する第２伝達ギアとが設けられた装置において、直結ギアと第２伝達ギアを以下のように構成することができる。すなわち、直結ギアと第２伝達ギアの反射率が相互に異なり、しかも直結ギアおよび第２伝達ギアのうちの一方の一部に貫通部が設けられるとともに他方の一部に吸光部が設けられたものを用いることができる。この場合、角度検出器については、直結ギアと第２伝達ギアの重なり合う部分に向けて光を照射する投光部と、重なり合う部分により反射された光を受光し、該受光量に対応した信号を出力する受光部とを有しているものを用いるのが好適である。

さらに、上記のように構成された装置では、像担持体が１周する間に複数の角度位置情報が検出されるが、こうして検出される角度位置情報の分解能を許容角度誤差以内となるように角度位置情報を設けてもよい。これにより検出精度が高まるとともに、角度位置情報のみに基づいて駆動モータを制御したとしても回転位相差を確実に許容角度誤差以内に収めることができる。

図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。この装置１は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成するカラー印字処理、およびブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する単色印字処理を選択的に実行する画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令（印字指令）がメインコントローラ（図示省略）に与えられると、このメインコントローラからの指令に応じてエンジンコントローラ（図示省略）がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシート（記録材）Ｓに画像形成指令に対応する画像を形成する。

図１において、本実施形態の画像形成装置１は、ハウジング本体２と、ハウジング本体２の前面（同図の右手側面）に開閉自在に装着された第１の開閉部材３と、ハウジング本体２の上面に開閉自在に装着された第２の開閉部材（排紙トレイを兼用している）４とを有している。また、第１の開閉部材３には、開閉蓋３ａがハウジング本体２の前面に開閉自在に装着されている。なお、この開閉蓋３ａは第１の開閉部材３と連動して、または独立して開閉可能となっている。

ハウジング本体２内には、電源回路基板、メインコントローラおよびエンジンコントローラを内蔵する電装品ボックス５が設けられている。また、画像形成ユニット６、転写ベルトユニット９および給紙ユニット１０もハウジング本体２内に配設されている。一方、第１の開閉部材３側には、定着ユニット１２が配設されている。なお、この実施形態では、画像形成ユニット６および給紙ユニット１０内の消耗品は、ハウジング本体２に対して着脱自在に構成されている。そして、これらの消耗品および転写ベルトユニット９については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。

転写ベルトユニット９は、ハウジング本体２の下方に配設され後述するブラック用駆動モータにより回転駆動される駆動ローラ１４と、駆動ローラ１４の斜め上方に配設される従動ローラ１５と、この２本のローラ１４、１５間に張架されて図示矢印方向Ｄ16へ循環駆動される中間転写ベルト１６と、中間転写ベルト１６の表面に当接されるベルトクリーナ１７とを備えている。この従動ローラ１５は駆動ローラ１４に対して斜め上方（図１中の左手上方）に配置されている。このため、中間転写ベルト１６は傾斜状態のまま方向Ｄ16に回転移動する。また、中間転写ベルト１６を駆動した際のベルト搬送方向Ｄ16が下向き（図１の右下向き）になるベルト面１６ａは下方に位置している。本実施形態においては、ベルト面１６ａがベルト駆動時のベルト張り面（駆動ローラ１４により引っ張られる面）となっており、各色の感光体ドラム（像担持体）２０の周速よりも遅い周速を有している。このように中間転写ベルト１６の周速を各感光体ドラム２０の周速よりも遅くなるように設定することで、感光体ドラム２０は中間転写ベルト１６に回転を抑える向きに引っ張られるようにして駆動している。

駆動ローラ１４は、２次転写ローラ１９のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ１４の周面には、厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０^５Ω・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する２次転写バイアス発生部から２次転写ローラ１９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ１４に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、２次転写部へシートＳが進入する際の衝撃が中間転写ベルト１６に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。

また、本実施形態においては、駆動ローラ１４の径を従動ローラ１５の径より小さくしている。これにより、２次転写後のシートＳがシートＳ自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ローラ１５をベルトクリーナ１７のバックアップローラとして兼用させている。このベルトクリーナ１７は、搬送方向下向きのベルト面１６ａ側に設けられており、図１に示すように、残留トナーを除去するクリーニングブレード１７ａと、除去したトナーを搬送するトナー搬送部材とを備えている。そして、クリーニングブレード１７ａは従動ローラ１５への中間転写ベルト１６の巻きかけ部において中間転写ベルト１６に当接して２次転写後に中間転写ベルト１６の表面に残留しているトナーをクリーニング除去する。

駆動ローラ１４および従動ローラ１５は転写ベルトユニット９の支持フレーム（図示省略）に回転自在に支持されている。また、中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａ裏面には、後述する各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム２０に対向して１次転写ローラ２１が設けられている。これら４つの１次転写ローラ２１は上記支持フレームに対して回転自在に軸支され、図示を省略する１次転写バイアス発生部と電気的に接続されており、適当なタイミングで１次転写バイアス発生部から１次転写バイアスが印加される。

上記支持フレームは、駆動ローラ１４を回動中心として矢印方向Ｄ21にハウジング本体２に対して回動自在となっている。そして、図示を省略するアクチュエータを作動させることで支持フレームが回動してイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）の画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃの感光体ドラム２０に対向して配置された１次転写ローラ２１が感光体ドラム２０に向かって近接し、また感光体ドラム２０から離間移動する。このため、イエロー、マゼンタおよびシアン用の１次転写ローラ２１が感光体ドラム２０に向かって近接移動すると、中間転写ベルト１６を挟んで該感光体ドラム２０に当接する（図１中の実線）。そして、この当接位置が１次転写位置となっており、該１次転写位置でトナー像が中間転写ベルト１６に転写される。逆に、イエロー、マゼンタおよびシアン用の１次転写ローラ２１が感光体ドラム２０から離間移動すると、画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃの感光体ドラム２０と中間転写ベルト１６とは互いに離間する（図１中の破線）。一方、ブラック（Ｋ）の画像形成ステーションＫの感光体ドラム２０に対向して配置された１次転写ローラ２１については、中間転写ベルト１６を挟んで該感光体ドラム２０に当接されたまま回転するように構成されている。したがって、図１の実線で示すように、全１次転写ローラ２１を感光体ドラム２０側に位置させることでカラー印字処理が実行可能となる。一方、同図の破線で示すように、ブラック用の１次転写ローラ２１を残して他の１次転写ローラ２１を感光体ドラム２０から離間させることでモノクロ印字処理のみを実行しつつ中間転写ベルト１６が画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃから離間してイエロー、マゼンタおよびシアン色については非印字状態とすることができる。なお、ブラック用の１次転写ローラ２１についても、必要に応じて感光体ドラム２０から離間移動させるように構成してもよい。

また、転写ベルトユニット９の支持フレームには、駆動ローラ１４に近接してテストパターンセンサ１８が設置されている。このテストパターンセンサ１８は、中間転写ベルト１６上の各色トナー像の位置決めを行うとともに、各色トナー像の濃度を検出し、各色画像の色ずれや画像濃度を補正するためのセンサである。

画像形成ユニット６は、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イエロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備えている。各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにはそれぞれ、本発明の「像担持体」に相当する感光体ドラム２０が設けられている。また、各感光体ドラム２０の周囲には、帯電部２２、像書込部２３、現像部２４および感光体クリーナ２５が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作およびトナー現像動作が実行される。なお、図１において、画像形成ユニット６の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上、一部の画像形成ステーションのみに符号を付けて他の画像形成ステーションについては符号を省略する。また、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの配置順序は任意である。

各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム２０は１次転写位置ＴＲ1で中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａに当接されるように配置されている。その結果、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ローラ１４に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。また、これらの感光体ドラム２０はそれぞれ専用の駆動モータに接続され、図示矢印Ｄ20に示すように、中間転写ベルト１６の搬送方向に所定周速で回転駆動される。なお、感光体ドラム２０の駆動機構および駆動制御については後で詳述する。

帯電部２２は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラを備えている。この帯電ローラは帯電位置で感光体ドラム２０の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム２０の回転動作に伴って感光体ドラム２０に対して従動方向に周速で従動回転する。また、この帯電ローラは帯電バイアス発生部（図示省略）に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電位置で感光体ドラム２０の表面を帯電させる。

像書込部２３は、発光ダイオードやバックライトを備えた液晶シャッタ等の素子を感光体ドラム２０の軸方向（図１の紙面に対して垂直な方向）に列状に配列したアレイ状書込ヘッドを用いており、感光体ドラム２０から離間配置されている。また、アレイ状書込ヘッドは、レーザー走査光学系よりも光路長が短くてコンパクトである。そのため、感光体ドラム２０に対して近接配置が可能であり、装置全体を小型化できるという利点を有する。

次に、現像部２４の詳細について、画像形成ステーションＫを代表して説明する。この現像部２４は、トナーを貯留するトナー貯留容器２６と、このトナー貯留容器２６内に配設された２つのトナー撹拌供給部材２８，２９と、トナー撹拌供給部材２９に近接配置された仕切部材３０と、仕切部材３０の上方に配設されたトナー供給ローラ３１と、トナー供給ローラ３１および感光体ドラム２０に当接して所定の周速で図示矢印方向に回転する現像ローラ３３と、現像ローラ３３に当接される規制ブレード３４とから構成されている。

そして、各現像部２４では、トナー撹拌供給部材２９により撹拌、運び上げられたトナーは、仕切部材３０の上面に沿ってトナー供給ローラ３１に供給される。また、こうして供給されたトナーは供給ローラ３１を介して現像ローラ３３の表面に供給される。そして、現像ローラ３３に供給されたトナーは規制ブレード３４により所定厚さの層厚に規制され、感光体ドラム２０へと搬送される。そして、現像ローラ３３と電気的に接続された現像バイアス発生部（図示省略）から現像ローラ３３に印加される現像バイアスによって、現像ローラ３３と感光体ドラム２０とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラ３３から感光体ドラム２０に移動して、像書込部２３により形成された静電潜像が顕像化される。

また、この実施形態では、感光体ドラム２０の回転方向Ｄ20において１次転写位置ＴＲ1の下流側に、感光体ドラム２０の表面に当接して感光体クリーナ２５が設けられている。この感光体クリーナ２５は、感光体ドラム２０の表面に当接することで１次転写後に感光体ドラム２０の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。

給紙ユニット１０は、シートＳが積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５からシートＳを一枚ずつ給送するピックアップローラ３６とからなる給紙部を備えている。第１の開閉部材３内には、２次転写領域ＴＲ2へのシートＳの給紙タイミングを規定するレジストローラ対３７と、駆動ローラ１４および中間転写ベルト１６に圧接される２次転写手段としての２次転写ローラ１９と、定着ユニット１２と、排紙ローラ対３９と、両面プリント用搬送路４０を備えている。

２次転写ローラ１９は、中間転写ベルト１６に対して離当接自在に設けられ、２次転写ローラ駆動機構（図示省略）により離当接駆動される。定着ユニット１２は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ４５と、この加熱ローラ４５を押圧付勢する加圧ローラ４６とを有している。そして、シートＳに２次転写された画像は、加熱ローラ４５と加圧ローラ４６で形成するニップ部で所定の温度でシートＳに定着される。本実施形態においては、中間転写ベルト１６の斜め上方に形成される空間、換言すれば、中間転写ベルト１６に対して画像形成ユニット６と反対側の空間に定着ユニット１２を配設することが可能になり、電装品ボックス５、画像形成ユニット６および中間転写ベルト１６への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。

また、こうして定着処理を受けたシートＳは排紙ローラ対３９を経由してハウジング本体２の上面部に設けられた第２の開閉部材（排紙トレイ）４に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排紙ローラ対３９後方の反転位置まで搬送されてきた時点で排紙ローラ対３９の回転方向を反転し、これによりシートＳは両面プリント用搬送路４０に沿って搬送される。そして、レジストローラ対３７の手前で再び搬送経路に乗せられるが、このとき、２次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト１６と当接して画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。

図２は中間転写ベルトと各色の感光体ドラムとの配置関係を示す模式図であり、また図３は感光体ドラムを回転駆動する駆動機構を示す図であり、図４はエンジンコントローラのうち感光体ドラムの回転位相を制御する電気的構成を示すブロック図である。以下、これらの図面を参照しつつ、感光体ドラム２０を駆動する駆動機構および駆動制御について詳述する。

この実施形態にかかる画像形成装置１では、４色の感光体ドラム２０が設けられているが、これらの感光体ドラム２０をそれぞれ回転駆動するために４つの駆動モータ５０（５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ）が設けられている。そして、各駆動モータ５０を制御することで各色の感光体ドラム（像担持体）２０を独立して回転させることが可能となっている。なお、感光体ドラム２０を回転駆動する駆動機構の構成は互いに同一であるため、ここでは、イエロー用の駆動機構についてのみ説明し、その他のトナー色については同一または相当符号を付して説明を省略する。

この実施形態では、イエロー用駆動モータ５０Ｙとして、ＤＣブラシレスモータが採用されている。この駆動モータ５０Ｙの回転軸にはモータピニオン５１が取り付けられるとともに、このモータピニオン５１に対してアイドルギア５２が歯合配置されている。また、このアイドルギア５２と同軸にアイドルギア５３が取り付けられており、駆動モータ５０Ｙの回転駆動力がモータピニオン５１を介してアイドルギア５２に伝達されると、アイドルギア５２，５３が一体的に回転する。一方、アイドルギア５３は感光体ドラム２０の回転軸と同軸に取り付けられた感光体ギア５４と歯合されており、上記のようにしてアイドルギア５３が回転駆動されることで、感光体ギア５４が回転駆動力を受けて感光体ドラム２０Ｙを回転駆動する。このように、本実施形態では、感光体ギア５４は感光体ドラム（像担持体）２０に直結されており、本発明の「直結ギア」に相当している。また、アイドルギア５３、５２がそれぞれ本発明の「第１伝達ギア」および「第２伝達ギア」に相当している。

また、この実施形態では、感光体ドラム２０を１３２ｒｐｍで回転させながら画像形成を行うために、例えば駆動モータ５０Ｙの目標回転速度ならびにモータピニオン５１、ギア５２〜５４のギア構成を以下のように設定することができる。

(1)駆動モータ５０Ｙの目標回転速度：１９０５ｒｐｍ
(2)モータピニオン５１について
歯数：１２
ピッチ円直径：６．４ｍｍ
(3)アイドルギア５２について
歯数：４８
ピッチ円直径：２５．５ｍｍ
(4)アイドルギア５３について
歯数：３０
ピッチ円直径：１６．０ｍｍ
(5)感光体ギア（直結ギア）５４について
歯数：１０８
ピッチ円直径：５７．５ｍｍ
このように構成されたギア群からなる駆動力伝達機構を用いることで、駆動モータ５０Ｙの回転速度が目標回転速度（１９０５ｒｐｍ）に達した時点では、モータピニオン５１およびギア５２により回転速度は４７６ｒｐｍに減速され、さらにギア５２，５３により所望の回転速度（１３２ｒｐｍ）まで減速される。

また、この実施形態では、感光体ドラム２０の回転軸に直結された感光体ギア５４は感光体ドラム２０の直径（３０ｍｍ）よりも大口径となっており、その外周部に４つの位相マークＭＫ1〜ＭＫ4が感光体ドラム２０および感光体ギア５４の回転軸を中心として放射状に略９０゜の等角度間隔で設けられている。これらの位相マークＭＫ1〜ＭＫ4は本発明の「角度位置情報」に相当するものであり、感光体ドラム２０Ｙの回転方向Ｄ20における感光体ギア５４の角度位置を示している。これらの位相マークＭＫ1〜ＭＫ4はそれぞれ１本ないし４本のラインＭＬで構成されている。また、これらのラインＭＬは位相マーク内で回転方向Ｄ20に配列されている。さらに、位相マークＭＫ1〜ＭＫ4の回転軌跡上に反射型光学センサ５６が角度検出器として配置されている。すなわち、角度検出器５６は、感光体ギア５４の位相マークＭＫ1〜ＭＫ4の回転軌跡に向けて光を照射する投光部と、感光体ギア５４により反射された光を受光し、該受光量に対応した信号を出力する受光部とを有している。このため、感光体ギア５４に設けられた位相マークＭＫ1〜ＭＫ4が角度検出器５６を通過するたびに各ラインＭＬの本数と同数のパルス信号がエンジンコントローラに設けられた位相制御ユニット５７に出力される。すなわち、この実施形態では、角度検出器５６からの出力信号に基づき、回転方向Ｄ20における感光体ギア５４の角度位置とともに感光体ドラム２０の角度位置を４種類で検出することができる。このように、この実施形態では、感光体ギア５４に設けられた角度位置情報は４種類の多値情報となっており、角度検出器５６からの出力信号に基づき感光体ギア５４および感光体ドラム２０の絶対的な角度位置を約９０゜間隔で検出することが可能となっている。したがって、各色ごとに設けられた角度検出器５６からの出力信号を対比することで感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ間での回転位相差を９０゜以内で検出することができる。このように、この実施形態では、各色ごとに設けられた角度検出器５６によって本発明の「位相差検出手段」が構成されている。

各駆動モータ５０および駆動機構は上記のように構成されているが、装置１がホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令（印字指令）を待っている間、全駆動モータ５０は回転を停止している。そして、印字指令が与えられると、メインコントローラはエンジン部ＥＧの動作指示に適した形式のジョブデータに変換し、エンジンコントローラに送出する。これを受けたエンジンコントローラは位相制御ユニット５７に対して駆動指令を与えて感光体ドラム２０を所望の目標回転速度（１３２ｒｐｍ）で回転させる。また、感光体ドラム２０の回転速度が目標回転速度に達した後で、次に説明する回転位相調整を行う。

図５は感光体ドラムの間での回転位相を調整する動作を示すフローチャートである。また、図６は回転位相差の導出および位相調整動作を示すフローチャートである。さらに図７は回転位相差の導出および位相調整動作を示す図である。以下、これらの図を参照しつつ回転位相差の検出動作および回転位相の調整動作について詳述する。

この装置では、外部装置からの印字指令に応じてエンジンコントローラから位相制御ユニット５７に駆動指令が与えられると、位相制御ユニット５７はエンジンコントローラのメモリ（図示書略）に記憶されている位相制御プログラムにしたがって装置各部を以下のように制御する。まず、全色について感光体ドラム２０の駆動が開始される（ステップＳ１）。このとき、位相制御ユニット５７は予め設定された加速度で各駆動モータ５０を駆動させるように制御信号（駆動クロック）を各モータ回転制御部６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋに与える。これによって、モータ回転制御部６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋがそれぞれ駆動モータ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋを作動させて感光体ドラム２０の駆動を開始する。

このように各感光体ドラム２０（２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ）を回転させるために各駆動モータ５０（５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ）を作動させると、図７に示すように、駆動開始から徐々に駆動モータ５０の回転速度が加速されていく。この実施形態では、回転駆動の開始から約０．５秒で駆動モータ５０の回転速度が目標回転速度に達するように設定している。また、駆動モータ５０により感光体ドラム２０が回転駆動されて感光体ギア５４に設けられた位相マークＭＫ1〜ＭＫ4が角度検出器５６を通過すると、角度検出器５６から検出信号が位相制御ユニット５７に出力される。この検出信号は回転方向Ｄ20における感光体ギア５４および感光体ドラム２０の角度位置を示すものであり、各色の角度位置検出信号を参照することで予め設定されている基準色に対する他の色（以下「調整色」という）の感光体ドラム２０の回転位相差を求めることができる。

次に、全色について、駆動モータ５０の回転速度が目標回転速度に到達してレディ信号（以下「ＲＤ信号」という）が出力されて感光体ドラム２０が所定の回転速度で定常回転されていることを確認する（ステップＳ２）と、基準色の位相マークＭＫ1が検出されるのを待つ（ステップＳ３）。そして、基準色位相マークＭＫ1が検出されると、残りのトナー色（第１調整色〜第３調整色）の各々について位相調整を行う（ステップＳ４）。このように全色についてＲＤ信号が出力された後においては、基準色の駆動クロックは一定となり、基準色の感光体ドラム２０は一定速度で回転する。これに対して調整色の駆動クロックは基本的に一定となるが、次に説明するようにして位相調整が行われる場合に、調整色の駆動クロックは適宜変更されて感光体ドラム２０が適宜加減速される。

この位相調整処理においては、位相制御ユニット５７が以下のように作動して第ｎ調整色（ｎ＝１，２、３）について基準色に対する回転位相差を求め、その回転位相差に基づき駆動モータ５０を加減速制御して回転位相を調整する。すなわち、基準色位相マークＭＫ1の検出後に第ｎ調整色について最初に位相マークが検出される（ステップＳ４１）と、その位相マークと基準色位相マークＭＫ1との組み合わせが求められる。例えば図７に示すタイミングチャートでは、基準色位相マークＭＫ1に続いて調整色位相マークＭＫ3が検出される。これによって、基準色と当該調整色とでは感光体ドラム２０の回転位相差は１８０゜程度であることが検出される。そこで、この位相マークの組み合わせ（基準色＝ＭＫ1、調整色＝ＭＫ3）に対応する駆動パルス数を位相制御ユニット５７は図８のテーブルから求める（ステップＳ４２）。このテーブルは予めメモリに記憶されており、テーブルでは位相マークＭＫ1〜ＭＫ4に対して駆動クロック数「０」、「−２５０」、「５００」、「２５０」がそれぞれ割り当てられている。したがって、上記のように調整色位相マークとしてマークＭＫ3が検出された場合には、駆動クロック「５００」がテーブルから読み出される。なお、「駆動クロック数」とは基準色と調整色との間で回転位相差を合わせるために必要となる調整色感光体ドラム２０の加減速制御量を示す値であり、各値は装置構成に対応して適宜変更設定される。

こうして駆動クロック数が求まると、その駆動クロック数を定常回転時のクロック数に追加して駆動クロックを変更する（ステップＳ４３）。これにより、調整色の駆動モータ５０が加減速制御されて調整色の感光体ドラム２０は一時的に増速あるいは減速されて基準色と調整色との回転位相差が大幅に縮められる。例えば、上記のように駆動クロック「５００」が読み出された場合には、図７に示すように、調整色の感光体ドラム２０の回転速度は一時的に増大されて基準色の感光体ドラム２０に近づき回転位相差は大幅に縮小される。すなわち、本実施形態では、角度検出器５６からの出力信号に基づき感光体ギア５４および感光体ドラム２０の絶対的な角度位置を約９０゜間隔で検出することが可能となっているため、上記のようにして位相調整することで回転位相差を９０゜以内で収めることができる。したがって、回転位相差を許容することができる範囲、つまり許容角度誤差が９０゜を超えるのであれば、この段階で位相調整を完了してもよい。逆に、許容角度誤差が９０゜以下である場合には、次に説明するように微調整動作を行うことができる。

この実施形態では、回転位相差を許容角度誤差（＜９０゜）以内に確実に収めるために、ステップＳ４４〜Ｓ４７を実行している。すなわち、ステップＳ４４で同一の位相マークについて角度位置検出信号の時間差を検出する。この実施形態では、上記したように４種類の位相マークＭＫ1〜ＭＫ4が設けられているため、加減速制御が終了して回転位相差が９０゜以内に収まった（ステップＳ４３）後に、最初に検出される位相マークについて角度位置検出信号の時間差が検出される。このため、感光体ギア５４および感光体ドラム２０を約９０゜回転させるまでに角度位置検出信号の時間差を確実に求めることができる。

次に、角度位置検出信号の時間差に対応する追加パルス数が算出される（ステップＳ４５）。より具体的には、目標回転速度で駆動モータが回転している状態、つまり定常回転時に駆動モータに与える駆動クロックの１パルスあたりの時間ｔ1を計算しておき、次式
（追加パルス数）＝（検出された時間差）／（時間ｔ1）
により追加パルス数を求めている。なお、この実施形態では、予めメモリに上記した演算式に基づき追加パルス数を演算しているが、時間差と追加パルス数との関係をテーブルに記憶しておき、テーブルから読み出すように構成してもよい。

こうして追加パルス数が求まると、位相制御ユニット５７は追加クロック数を定常回転時のクロック数に追加して駆動クロックを変更する（ステップＳ４６）。これにより、調整色の駆動モータが５０が加減速制御されて調整色の感光体ドラム２０は一時的に増速あるいは減速されて基準色と調整色との回転位相差が微調整される。そして、ステップＳ４７で回転位相差が許容誤差以内に収まったことが確認されるまで、上記した一連の微調整動作（ステップＳ４４〜４６）を繰り返す。

以上のように、この実施形態によれば、感光体ギア５４の外周部に４つの位相マークＭＫ1〜ＭＫ4が略９０゜の等角度間隔で設けられ、角度検出器５６によって位相マークＭＫ1〜ＭＫ4を検出して回転方向Ｄ20における感光体ギア５４および感光体ドラム２０の角度位置を検出するように構成している。したがって、感光体ギア５４および感光体ドラム２０を１周回転させるまでもなく、角度検出器５６からの出力信号に基づき感光体ギア５４および感光体ドラム２０の絶対的な角度位置を約９０゜間隔で検出することが可能となっている。その結果、感光体ドラム２０間での回転位相差を短時間で、しかも高精度に検出することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、位相マーク（角度位置情報）ＭＫ1〜ＭＫ4はそれぞれ１本ないし４本のラインＭＬで構成されているが、図９に示すように、感光体ドラム２０の回転方向Ｄ20における幅が互いに異なるラインＭＬで構成してもよい。この場合には、角度検出器５６は各位相マークＭＫ1〜ＭＫ4を検出した際に該位相マークを構成するライン幅に対応する長さのパルス信号を出力する。したがって、パルス幅により回転方向Ｄ20における感光体ギア５４および感光体ドラム２０の角度位置を検出することができる。

また、上記実施形態では、位相マークＭＫ1〜ＭＫ4は、そのライン本数またはライン幅を互いに相違させることで４種類の角度位置情報を提供していたが、角度位置情報の種類（ライン本数やライン幅の種類）は４種類に限定されるものではなく、複数種類であれば任意である。また、ライン本数とライン幅とを組み合わせてもよい。例えば、図１０に示す実施形態では、ライン本数として４種類、またライン幅として３種類の角度位置情報が提供されている。すなわち、以下の１２種類の位相マークＭＫ1〜ＭＫ12が感光体ドラム２０および感光体ギア５４の回転軸を中心として放射状に略３０゜の等角度間隔で設けられている。

(1)位相マークＭＫ1：ライン幅が大きなラインＭＬ1が１本で構成
(2)位相マークＭＫ2：ライン幅が小さなラインＭＬ3が３本で構成
(3)位相マークＭＫ3：ライン幅が中間のラインＭＬ2が４本で構成
(4)位相マークＭＫ4：ライン幅が大きなラインＭＬ1が２本で構成
(5)位相マークＭＫ5：ライン幅が小さなラインＭＬ3が２本で構成
(6)位相マークＭＫ6：ライン幅が中間のラインＭＬ2が３本で構成
(7)位相マークＭＫ7：ライン幅が大きなラインＭＬ1が３本で構成
(8)位相マークＭＫ8：ライン幅が小さなラインＭＬ3が１本で構成
(9)位相マークＭＫ9：ライン幅が中間のラインＭＬ2が２本で構成
(10)位相マークＭＫ10：ライン幅が大きなラインＭＬ1が４本で構成
(11)位相マークＭＫ11：ライン幅が小さなラインＭＬ3が４本で構成
(12)位相マークＭＫ12：ライン幅が中間のラインＭＬ2が１本で構成。

このように位相マーク（角度位置情報）の種類を増やすことで、ステップＳ４１〜Ｓ４３により調整された後の感光体ドラム２０間の回転位相差を小さく収めることができる。例えば上記のように１２種類の位相マークＭＫ1〜ＭＫ12を略３０゜の等角度間隔で設けた場合には、感光体ドラム２０の回転位相差を約３０゜以内に抑えることができる。したがって、許容角度誤差が３０゜以下であれば、微調整動作（ステップＳ４４〜４６）を実行することなく、感光体ドラム２０の回転位相差を調整することができる。このように、角度位置情報の数Ｎを増やすことで角度位置情報の分解能（３６０゜／Ｎ）を向上させることができる。そして、その分解能を許容角度誤差以内とすると、上記したように微調整動作を実行することなく感光体ドラム２０の回転位相差を調整することができ、位相調整を大幅に簡素化することができる。

また、上記実施形態では、ラインＭＬ、ＭＬ1〜ＭＬ3により位相マーク（角度位置情報）を構成していたが、他の構成要素により構成するようにしてもよい。例えば図１１に示すように感光体ギア５４の周方向に反射率が連続的に変化する円環部を位相マークの代わりに設けてもよい（なお、同図では、円環部を感光体ドラム２０の周方向に展開して模式的に示している）。また、反射率が段階的に変化する円環部を用いてもよい。このような円環部では、互いに異なる反射率を有する反射領域で構成されており、各反射領域が角度位置情報を構成している。このように構成された実施形態では、角度検出器５６の受光部で検出される光の光量は反射領域の反射率に対応し、受光部から出力される検出信号の出力レベルは反射領域に対応したものとなる。したがって、検出信号のレベルにより回転方向Ｄ20における感光体ギア５４および感光体ドラム２０の角度位置を検出することができる。

また、感光体ギア５４と他のギアとを組み合わせて複数の角度位置情報を検出するように構成してもよい。例えば図１２および図１３に示すように、感光体ギア５４の反射率がアイドルギア５２の反射率よりも高くなっている。また、ギア５４、５２の外周部にそれぞれ貫通部５４１および吸光部５２１が設けられている。そして、角度検出器５６の投光部から感光体ギア５４とアイドルギア５２の重なり合う部分に向けて光を照射すると、受光部からの信号のレベル（例えば出力電圧）が感光体ドラム２０の回転位置に応じて多段階に変化する。つまり、貫通部５４１が角度検出器５６から離れている場合には、投光部からの光は感光体ギア５４により反射されて受光部に入射される。このため、受光部からの出力電圧は比較的高くなる。また、貫通部５４１が角度検出器５６を通過する際にアイドルギア５２の吸光部５２１が角度検出器５６から離れている場合には、投光部からの光はアイドルギア５２により反射されて受光部に入射される。このため、受光部からの出力電圧は中程度に減少する。さらに、貫通部５４１と吸光部５２１とが角度検出器５６をともに通過するときには、投光部からの光はアイドルギア５２の吸光部５２１で吸光されるため、受光部からの出力電圧は大幅に減少する。このように感光体ギア５４とアイドルギア５２を組み合わせることで３種類の角度位置情報を得ることができる。

また、上記実施形態では駆動モータ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋに感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋをそれぞれ接続して各感光体ドラム２０を回転駆動しているが、複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の感光体ドラムをそれぞれ接続して４色の感光体ドラムを回転駆動するように構成してもよい。例えばブラック用感光体ドラム２０Ｋについてはブラック用駆動モータで駆動する一方、イエロー、マゼンタおよびシアン用の感光体ドラムについてはカラー用駆動モータで駆動してもよい。

さらに、上記各実施形態は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーを用いてカラー画像を形成する装置に本発明を適用したものであるが、トナー色の種類および数については上記に限定されるものでなく、複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の感光体ドラムなどの像担持体をそれぞれ接続して前記複数の像担持体を回転駆動しながら、前記複数の像担持体の各々に形成されるトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置全般に適用することができる。

本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。 中間転写ベルトと各色の感光体ドラムとの配置関係を示す模式図。 感光体ドラムを回転駆動する駆動機構を示す図。 感光体ドラムの回転位相を制御する電気的構成を示すブロック図。 感光体ドラムの間での回転位相を調整する動作を示すフローチャート。 回転位相差の導出および位相調整動作を示すフローチャート。 回転位相差の導出および位相調整動作を示す図。 検出された調整色位相マークに対する駆動クロック数を示すテーブル。 本発明の他の実施形態を示すフローチャート。 本発明の別の実施形態を示すフローチャート。 本発明のさらに別の実施形態を示すフローチャート。 本発明のさらに他の実施形態を示すフローチャート。 図１３の画像形成装置の動作を示す図。

符号の説明

１…画像形成装置、 ２０，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ…感光体ドラム（像担持体）、 ５０，５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ…駆動モータ、５２…アイドルギア（第２伝達ギア）、 ５３…アイドルギア（第１伝達ギア）、 ５４…感光体ギア（直結ギア）、 ５６，５６Ｙ，５６Ｍ，５６Ｃ，５６Ｋ…角度検出器（位相差検出手段）、 ５７…位相制御ユニット、 ＭＬ、ＭＬ1〜ＭＬ3…ライン、 ＭＫ1〜ＭＫ12…位相マーク（角度位置情報）

Claims (7)

1. 所定の目標回転速度で回転する複数の駆動モータの各々に少なくとも１つ以上の像担持体をそれぞれ接続して前記複数の像担持体を回転駆動可能に構成され、位相差検出手段により検出された前記複数の像担持体の回転位相差に基づき前記複数の像担持体の回転位相差を所定の許容角度誤差以内に位相制御した後、前記複数の像担持体の各々にトナー像を形成するとともに、該複数のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置において、
   前記複数の像担持体の各々に直結され、それぞれが対応する駆動モータからの駆動力を受けて該像担持体を回転させる複数の直結ギアを備え、
   前記複数の直結ギアの各々には、前記像担持体の回転方向における該直結ギアの角度位置を示す、互いに異なる複数の角度位置情報が設けられ、
   前記位相差検出手段は、それぞれが前記複数の直結ギアの各々に対応して設けられて前記角度位置情報を検出する複数の角度検出器を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の角度位置情報は互いに異なる本数で前記回転方向に配列されたラインで構成されており、前記角度検出器は各角度位置情報を検出した際に該角度位置情報を構成するライン本数と同数のパルス信号を出力する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記複数の角度位置情報は、前記像担持体の回転方向における幅が互いに異なるラインで構成されており、前記角度検出器は各角度位置情報を検出した際に該角度位置情報を構成するライン幅に対応する長さのパルス信号を出力する請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記複数の角度位置情報の各々は前記回転方向に配列されたＭ本（Ｍ≧２）以下のラインで構成されており、該角度位置情報を構成するライン本数および前記像担持体の回転方向におけるライン幅の組み合わせが互いに異なっており、前記角度検出器は各角度位置情報を検出した際に該角度位置情報を構成するライン本数およびライン幅の組み合わせに対応するパルス信号を出力する請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記複数の角度位置情報は互いに異なる反射率を有する反射領域で構成されており、前記角度検出器は各角度位置情報を検出した際に該角度位置情報を構成する反射領域の反射率に対応するレベルの信号を出力する請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記複数の像担持体の各々に対応して、前記直結ギアと歯合する第１伝達ギアと、前記第１伝達ギアの回転軸方向からの平面視で前記直結ギアと重なり合うように前記第１伝達ギアと同軸に固定されて前記駆動モータからの回転駆動力を受けて前記第１伝達ギアとともに回転する第２伝達ギアとが設けられ、
   前記直結ギアと前記第２伝達ギアの反射率が相互に異なり、しかも前記直結ギアおよび前記第２伝達ギアのうちの一方の一部に貫通部が設けられるとともに他方の一部に吸光部が設けられ、
   前記角度検出器は前記直結ギアと前記第２伝達ギアの重なり合う部分に向けて光を照射する投光部と、前記重なり合う部分により反射された光を受光し、該受光量に対応した信号を出力する受光部とを有している請求項１記載の画像形成装置。
7. 前記複数の角度位置情報の分解能が許容角度誤差以内となっている請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。

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