JP3600473B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動される像担持体(感光体ドラム)の転写部表面に対して所定の位置関係でもって当接する転写搬送ベルトにより転写材を支持搬送し、像担持体上に形成されたトナー像を転写材上に転写再現する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、カラー画像をYMCKの画像データとして記録部に転送して、各色の色画像毎に再現しながら順次重ね合わせてカラー画像として再現するカラー画像形成装置がある。
このようなカラー画像形成装置においては、各色の画像を正確に重ね合わせなければ、カラー画像を忠実に再現できないといった問題を抱えており、この問題を如何に解決するかが技術開発の大きな課題となっていた。
【0003】
無数の構成部品からなる画像形成装置においては、各部品毎の部品精度に細かなばらつきがあったり、またこれらの部品を組み立てていく際の組立精度などにより画像形成装置毎にばらつきが発生する。そこで、従来より、各色のパターン画像を試験的に形成させ、この各色のパターン画像の位置関係を互いに確認して画像形成位置調整を各色の画像形成部毎に行うレジスト調整を実施している(登録特許2642351号公報参照)。
【0004】
ところが、上記のようなレジスト調整を実施しても、画像の書込開始位置のずれによる色ずれは補正できるが、感光体ドラムを駆動させる駆動ギヤ等の駆動系の周期的な駆動ムラにて生じる感光体ドラムに不規則な速さ変動に起因する色ずれを補正することはできなかった。
つまり、このような画像形成装置においては、従来から各記録部における周期的な駆動ムラが問題となっており、この周期的な駆動ムラが各記録部においてそれぞれ発生することにより、各色の色材で記録された画像を順次重ね合わせてカラー画像として再現する際に、色ずれが発生して忠実なカラー画像として再現できないといった問題を抱えていた。
【0005】
そこで、従来のカラー画像形成装置においては、各記録部における感光体ドラム上に形成された画像が転写材上に転写部において転写される場合に、周期的に発生する駆動ムラの条件が同一となるように、感光体ドラムへの画像書き込み位置から転写位置までの距離(時間)と駆動機構の駆動変動周期の関係をN倍の関係となるように配置することが考えられている(特公平7−31446号公報、特公平8−14731号公報など)。
【0006】
図6に、上記の手法が採用された従来のカラー画像形成装置の各画像形成部及び各画像形成部にて形成された画像を転写する転写材を搬送する転写搬送ベルト周辺の構成を示す。
図において、向かって右側から順にブラック、シアン、マゼンタ、及びイエローの各記録部を構成する感光体ドラム322a、322b、322c、及び322d(322と略記する場合がある)である。これら感光体ドラム322で形成された各色の画像は、転写搬送ベルト316の移動に伴って、該転写搬送ベルト316に支持されて搬送される転写材上に、感光体ドラム322と転写搬送ベルト316とが近接する転写部Aにて、ブラックから順に重ねて転写される。
ここで、各感光体ドラム322は、同時に回転が開始されるようになっており、各感光体ドラム322は、その回転駆動ムラが同一位相となるように取り付けらている。
【0007】
具体例を挙げると、各感光体ドラム322のシャフトが嵌合される駆動ギヤを、その駆動ムラの周期を示すある基準(例えば図のような鍵型の穴ha)が全て同じ方向に揃うように取り付けられる。これにより、同時スタートにおいて各感光体ドラム322が常に同じ駆動ムラで回転するようになる。
したがって、各感光体ドラム322の転写部間A−Aの各距離L’を、感光体ドラム322の直径をdとして、
L’=Nπd‥‥(Nは整数)
となるように設定することで、図面に向かって並列配置された4本の感光体ドラム322の各転写部Aにおける画像の転写工程においては、転写材上に対して常時同等の駆動ムラ周期でもって各色の色材で形成された画像が順次重ね合わされることとなり、その結果、駆動ムラを起因とする色ずれを無くすることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、並列配置された各記録部間A−Aの距離関係を周期的な駆動変動に合わせて配置しなければならないため、この周期的な駆動変動に合わせて各記録部間の距離を確定していると、整数Nをたとえ1としても、感光体ドラム322の周囲長に相当する距離が必ず必要となる。その結果、画像形成装置自身の大きさが大きくなり、ユーザより望まれる小型化を図ることができない。
特に、上述したように、感光体ドラム322を、Y、M、C、及びBkの4色分備えた画像形成装置においては、甚だ問題である。
また、画像形成時に位相合わせ制御を行なうために感光体ドラム322の速度を制御することにより画像にムラや色ずれを与えてしまうことが起こることも問題である。
【0009】
本発明は、前記の問題点を解消するためになされたものであって、並列配置された各記録部における周期的な駆動変動に対応して1つのカラー画像として忠実に再現可能でありながら、同じ径の感光体ドラム322を用いても装置自身の大きさをコンパクトにでき、オフィス環境での設置面積を極力抑えることのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0010】
また、次回の画像形成のために画像形成を終了した感光体ドラム322の位相を所定の状態に合わせる回転停止制御を行なうときに、画像形成を完了していない記録部の画像形成に悪影響を与えずに、短時間で各像担持体の無駄な回転動作を極力防止する画像形成装置を提供することをも目的とする。
【0011】
さらにまた、像担持体と、該像担持体の転写部に当接する転写搬送ベルトの当接部におけるお互いの駆動開始、および停止のタイミングずれから発生する像担持体の摩耗による像担持体表面の劣化を抑え、像担持体全周に渡って忠実な画像を再現することのできる画像形成装置を提供することをも目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、次の構成を有する。
本発明の第1の要旨は、像担持体の回転に同期して回転するマークをセンサにより検出し、該センサの検出結果に基づいて複数の像担持体の回転停止位置が各像担持体間で所定の位置関係となるように位相を合わせる回転停止制御を行なう制御手段とを備え、前記制御手段は、最後に転写を行う像担持体上に形成された記録画像の記録媒体への転写が完了後に、記録画像の転写に使用した全ての像担持体の位相合わせ回転停止制御を開始する画像形成装置である。
【0013】
本発明の第2の要旨の発明は、前記センサによる回転するマークの検出は、最後に転写を行う像担持体から記録媒体への記録画像の転写完了までに行なうことを特徴とする要旨1記載の画像形成装置である。
【0014】
本発明の第3の要旨は、前記制御手段が回転停止制御の開始時には、該像担持体と記録媒体を該像担持体に搬送する記録媒体搬送手段とを離間することを特徴とする要旨1又は2記載の画像形成装置である。
【0015】
本発明の第4の要旨は、像担持体の回転に同期して回転するマークをセンサにより検出し、該センサの検出結果に基づいて複数の像担持体の回転停止位置が各像担持体間で所定の位置関係となるように位相を合わせる回転停止制御を行なう制御手段を備え、前記制御手段は、像担持体上に形成された記録画像の記録媒体への転写が完了した像担持体より順次に位相合わせ回転停止制御を開始する画像形成装置である。
【0016】
本発明の第5の要旨は、前記センサによる回転するマークの検出は、像担持体から記録媒体への記録画像の転写完了までに行なうことを特徴とする要旨4記載の画像形成装置である。
【0017】
本発明の第6の要旨は、前記制御手段が回転停止制御の開始時には、該像担持体と記録媒体を該像担持体に搬送する記録媒体搬送手段とを離間することを特徴とする要旨4又は5記載の画像形成装置である。
【0018】
本発明の第1の要旨によれば、最後に転写を行う像担持体上に形成された記録画像を記録媒体に転写が完了した時点より各像担持体の位相を所定の状態に合わせる回転停止制御が開始されるために、全ての像担持体の位相状態を考慮して予め設定した回転停止位置に停止させるための最適制御が可能となり、像担持体の無駄な回転動作を減らすことができ、像担持体のライフサイクルを延ばすことができる。
さらに、全ての像担持体の回転位相が所定の状態になって停止するため、次のフルカラー画像形成等の複数の像担持体を同時に使用する画像形成時のスタート時に像担持体の回転位相状態を所定の状態に合せる制御を行わなくともすぐに画像形成をスタートできる。
【0019】
本発明の第2の要旨によれば、最後に転写を行う像担持体が記録画像を記録媒体に転写を完了するまでに他の像担持体の位相状態(回転位置)の検出を完了しておくことで、像担持体を予め設定された停止位置へ停止させる最適動作タイミングを準備でき、最終の記録画像を記録媒体に転写後すぐに全像担持体を予め設定された回転停止位置へ停止できる。
これにより、最終の記録画像の転写完了後にマークを検知して、転写した全ての像担持体を予め設定された回転停止位置へ停止させる場合に比べて、短時間での回転停止位置制御が可能となる。また、像担持体の無駄な回転動作を極力減らすことができ像担持体等の寿命を延ばすことができる。
【0020】
本発明の第3の要旨によれば、像担持体と記録媒体搬送手段との離間を行った後に像担持体の位相合わせ回転停止制御を開始するので、像担持体と記録媒体搬送手段との速度差による相互の磨耗や、停止完了後の像担持体と記録媒体搬送手段との接触による像担持体の停止位置ずれの発生を防止することができる。
【0021】
本発明の第4の要旨によれば、転写を行う像担持体に形成された記録画像を記録媒体への転写が完了した時点よりその像担持体の回転停止制御が開始されるので、最後に転写を行った像担持体の転写完了時における最適なタイミングでの停止位置に他の像担持体の回転停止制御の停止タイミングを調整できることとなり、短時間で全像担持体を停止できる。
さらに、全ての像担持体の回転位相が合った状態の組み合わせで回転停止制御が完了するため、次のフルカラー画像形成等の複数の像担持体を同時に使用する画像形成時のスタート時に像担持体の回転位相状態を所定の状態に合わせる制御を行なわなくともすぐに画像形成をスタートできる。
【0022】
本発明の第5の要旨によれば、像担持体が記録画像を記録媒体に転写完了までに像担持体の位相状態(回転位置)の検出を完了しておくことで、その像担持体を予め設定された停止位置へ停止させる最適動作タイミングを準備でき、記録画像を記録媒体に転写後すぐに像担持体を予め設定された回転停止位置へ停止できる。
これにより、記録画像の転写完了後にマークを検知して像担持体を予め設定された回転停止位置へ停止させる場合に比べて、短時間での回転停止位置制御が可能となる。また、像担持体の無駄な回転動作を極力減らすことができ像担持体等の寿命を延ばすことができる。
【0023】
本発明の第6の要旨によれば、形成された画像を記録媒体に転写を完了した後、像担持体と記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段との離間を行った後に像担持体の回転位相を所定の状態に合わせる停止制御を開始するので、記録画像の記録媒体への転写が完了していない像担持体の画像形成動作に悪影響を与えずに所定の位相状態への位相合わせ停止制御を行うことができる。
また、回転停止制御を行っている像担持体と記録媒体搬送手段との速度差による相互の磨耗や、停止完了後の像担持体と記録媒体搬送手段との接触による像担持体の停止位置ずれの発生を防止し、像担持体の寿命を延ばすことができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明に係る実施の一形態を、図1〜図5に基づいて説明すれば、以下の通りである。 図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置であるデジタルカラー複写機1の構成を示す正面断面の略図である。複写機本体1の上面には、原稿台111及び図示しない操作パネルが設けられ、複写機本体1の内部に画像読み取り部110および画像形成部210が設けられた構成である。原稿台111の上面には該原稿台111に対して開閉可能な状態で支持され、原稿台111面に対して所定の位置関係をもって両面自動原稿送り装置(RADF;Reversing Automatic Document Feeder)112が装着されている。
【0025】
両面自動原稿送り装置112は、まず、原稿の一方の面が原稿台111の所定位置において画像読み取り部110に対向するよう原稿を搬送し、この一方の面についての画像読み取りが終了した後に、他方の面が原稿台111の所定位置において画像読み取り部110に対向するよう原稿を反転して原稿台111に向かって搬送するようになっている。そして、両面自動原稿送り装置112は、1枚の原稿について両面の画像読み取りが終了した後にこの原稿を排出し、次の原稿についての両面搬送動作を実行する。
以上の原稿の搬送および表裏反転の動作は、複写機1全体の動作に関連して制御されるものである。
【0026】
前記画像読み取り部110は、両面自動原稿送り装置112により原稿台111上に搬送されてきた原稿の画像を読み取るために、原稿台111の下方に配置されている。
画像読み取り部110は、該原稿台111の下面に沿って平行に往復移動する原稿走査体113,114と、光学レンズ115と、光電変換素子であるCCDラインセンサ116とを有している。
【0027】
前記原稿走査体113,114は、第1の走査ユニット113と第2の走査ユニット114とから構成されている。第1の走査ユニット114は原稿画像表面を露光する露光ランプと、原稿からの反射光像を所定の方向に向かって偏向する第1ミラーとを有し、原稿台111の下面に対して一定の距離を保ちながら所定の走査速度で平行に往復移動するものである。第2の走査ユニット114は、第1の走査ユニット113の第1ミラーにより偏向された原稿からの反射光像をさらに所定の方向に向かって偏向する第2および第3ミラーとを有し、第1の走査ユニット113と一定の速度関係を保って平行に往復移動するものである。
【0028】
光学レンズ115は、第2の走査ユニットの第3ミラーにより偏向された原稿からの反射光像を縮小し、縮小された光像をCCDラインセンサ116上の所定位置に結像させるものである。
【0029】
CCDラインセンサ116は、結像された光像を順次光電変換して電気信号として出力するものである。CCDラインセンサ116は、白黒画像あるいはカラー画像を読み取り、R(赤)、G(緑)、B(青)、の各色成分に色分解したラインデータを出力することのできる3ラインのカラーCCDである。このCCDラインセンサ116により電気信号に変換された原稿画像情報、さらに、図示しない画像処理部に転送されて所定の画像データ処理が施される。
【0030】
次に、画像形成部210の構成、および画像形成部210に係わる各部の構成について説明する。
画像形成部210の下方には、用紙トレイTR内に積載収容されている用紙(例えば、紙、OHP用紙などの記録媒体)Pを1枚ずつ分離して画像形成部210に向かって供給する給紙機構211が設けられている。そして1枚ずつ分離供給された用紙Pは、画像形成部210の手前に配置された一対のレジストローラ212によりタイミングが制御されて画像形成部210に搬送される。さらに、片面に画像が形成された用紙Pは、画像形成部210の画像形成にタイミングを合わせて画像形成部210に再供給搬送される。
【0031】
画像形成部210の下方には、転写搬送ベルト機構213が配置されている。転写搬送ベルト機構213は、駆動ローラ214と従動ローラ215との間に略平行に伸びるように張架された転写搬送ベルト216に用紙Pを静電吸着させて搬送する構成となっている。そして、転写搬送ベルト216の回転軌道下側に近接して、転写搬送ベルト216上に形成されたテストパターンを検出するパターン画像検出ユニット300が設けられている。
【0032】
さらに、用紙搬送路における転写搬送ベルト機構213の下流側に駆動ローラ214に近接して、用紙P上に転写形成されたトナー像を用紙P上に定着させるための定着装置217が配置されている。この定着装置217の一対の定着ロ−ラ間におけるニップ部を通過した用紙Pは、搬送方向切り換えゲート218を経て、排出ローラ219により複写機本体1の外壁に取り付けられている排紙トレイ220上に排出される。
【0033】
切り換えゲート218は、定着後の用紙Pの搬送経路を、複写機本体1へ用紙Pを排出する経路と、画像形成部210に向かって用紙Pを再供給する経路との間で選択的に切り換えるものである。切り換えゲート218により再び画像形成部210に向かって搬送方向が切り換えられた用紙Pは、スイッチバック搬送経路221を介して表裏反転された後、画像形成部210へと再度供給される。
【0034】
また、画像形成部210における転写搬送ベルト216の上方には、転写搬送ベルト216に近接して、第1の画像形成ステーションPa、第2の画像形成ステーションPb、第3の画像形成ステーションPc、および第4の画像形成ステーションPdが、用紙搬送経路上流側から順に設けている。
【0035】
転写搬送ベルト216は、駆動ローラ214によって、図1において矢印Zで示す方向に摩擦駆動され、前述したように給紙機構211を通じて給送される用紙Pを把持し、用紙Pを画像形成ステーションPa〜Pdへと順次搬送する。
各画像ステーションPa〜Pdは、実質的に同一の構成を有している。各画像ステーションPa,Pb,Pc,Pdは、図1に示す矢印F方向に回転駆動される感光体ドラム222a,222b,222c、および222dをそれぞれ含んでいる。
【0036】
各感光体ドラム222a〜222d(感光体ドラム222と略記する場合がある)の周辺には、感光体ドラム222a〜222dをそれぞれ一様に帯電する帯電器223a,223b,223c,223dと、感光体ドラム222a〜222d上に形成された静電潜像をそれぞれ現像する現像装置224a,224b,224c,224dと、現像された感光体ドラム222a〜222d上のトナー像を用紙Pへ転写する転写用放電器225a,225b,225c,225dと、感光体ドラム222a〜222d上に残留するトナーを除去するクリーニング装置226a,226b,226e,226dとが感光体ドラム222a〜222dの回転方向に沿ってそれぞれ順次配置されている。
【0037】
また、各感光体ドラム222a〜222dの上方には、レーザービームスキャナユニット227a,227b,227c,227dがそれぞれ設けられている。各レーザービームスキャナユニット227a〜227dは、画像データに応じて変調されたドット光を発する半導体レーザ素子(図示せず)、半導体レーザ素子からのレーザービームを主走査方向に偏向させるためのポリゴンミラー(偏向装置)240と、ポリゴンミラー240により偏向されたレーザビームを感光体ドラム222a〜222d表面に結像させるためのfθレンズ241やミラー242,243などから構成されている。
【0038】
レーザービームスキャナ227aにはカラー原稿画像の黒色成分像に対応する画素信号が、レーザービームスキャナ227bにはカラー原稿画像のシアン色成分像に対応する画素信号が、レーザービームスキャナ227cにはカラー原稿画像のマゼンタ色成分像に対応する画素信号が、そして、レーザービームスキャナ227dにはカラー原稿画像のイエロー色成分像に対応する画素信号がそれぞれ入力される。
【0039】
これにより色変換された原稿画像情報に対応する静電潜像が各感光体ドラム222a〜222d上に形成される。そして、現像装置227aには黒色のトナーが、現像装置227bにはシアン色のトナーが、現像装置227cにはマゼンタ色のトナーが、現像装置227dにはイエロー色のトナーがそれぞれ収容されており、感光体ドラム222a〜222d上の静電潜像は、これら各色のトナーにより現像される。これにより、画像形成部210にて色変換された原稿画像情報が各色のトナー像として再現される。
【0040】
また、第1の画像形成ステーションPaと給紙機構211との間には用紙吸着用(ブラシ)帯電器228が設けられており、この吸着用帯電器228は転写搬送ベルト216の表面を帯電させ、給紙機構211から供給された用紙Pは、転写搬送ベルト216上に確実に吸着させた状態で第1の画像形成ステーションPaから第4の画像形成ステーションPdの間をずれることなく搬送させる。
【0041】
一方、第4の画像ステーションPdと定着装置217との間で駆動ローラ214のほぼ真上部には陰電器(図示せず)が設けられている。この除電器には搬送ベルト216に静電吸着されている用紙Pを転写搬送ベルト216から分離するための交流電流が印加されている。
【0042】
上記構成のデジタルカラー複写機においては、用紙Pとしてカットシート状の紙が使用される。この用紙Pは、給紙カセットから送り出されて給紙機構211の給紙搬送経路のガイド内に供給されると、その用紙Pの先端部分がセンサー(図示せず)にて検知され、このセンサから出力される検知信号に基づいて一対のレジストローラ212により一旦停止される。
そして、用紙Pは各画像ステーションPa〜Pdとタイミングをとって図1の矢印Z方向に回転している転写搬送ベルト216上に送られる。このとき転写搬送ベルト216には前述したように吸着用帯電器228により所定の帯電が施されているので、用紙Pは、各画像ステーションPa〜Pdを通過する間、安定して搬送供給される。
【0043】
各画像ステーションPa〜Pdにおいては、各色のトナー像が、それぞれ形成され、転写搬送ベルト216により静電吸着されて搬送される用紙Pの支持面上で重ね合わされる。第4の画像ステーションPdによる画像の転写が完了すると、用紙Pは、その先端部分から順次、陰電用放電器により転写搬送ベルト216上から剥離され、定着装置217へと導かれる。最後に、トナー画像が定着された用紙Pは、用紙排出口(図示せず)から排紙トレイ220上へと排出される。なお、上述の説明ではレーザービームスキャナユニット227a〜227dによって、レーザービームを走査して露光することにより、感光体への光書き込みを行なう。
【0044】
尚、レーザービームスキャナユニットの代わりに、発光ダイオードアレイと結像レンズアレイからなる書き込み光学系(LEDヘッド)を用いても良い。LEDヘッドはレーザービームスキャナーユニットに比べ、サイズも小さく、また可動部分がなく無音である。よって、複数個の光書き込みユニットを必要とするタンデム方式のデジタルカラー複写機などの画像形成装置では、好適に用いることができる。
【0045】
次に、本実施形態の特徴部分である各感光体ドラムの回転位相制御について説明する。
本実施形態のデジタルカラー複写機では、図2に示すように、前述した図6に示す従来構成の画像形成装置とは異なり、各画像形成ステーションPa〜Pdの4つの感光体ドラム222a〜222dが、感光体ドラムの回転駆動ムラ(位相が合っていれば各感光体ドラムで共通)の位相が所定分ずつずれた状態(画像上では各色成分画像の伸び縮みの位相が合致した状態)で回転駆動される。具体的には、各感光体ドラムは同時に回転を開始し、同時に回転を停止する構成であるので、その停止位置(回転開始位置)をずらして停止する。今後は、画像上での各色成分画像の伸び縮みが合致している状態になる様に実際には各感光体ドラムの位相をずらして回転させているが、各感光体ドラムの回転位相状態が所定の状態になっているという記載で説明する。
【0046】
図2においては、図6と同様に、各感光体ドラムにおける位相のずれを、感光体ドラムのシャフトに取り付けられる駆動ギヤの鍵型の穴(又は凸部)haを基準に示す。
【0047】
いま、ブラックの感光体ドラム222aを基準とすると、その隣のシアンの感光体ドラム222bの位相は、約60度進んでいる。同様に、マゼンタの感光体ドラム222cの位相は120度、イエローの感光体ドラム222dの位相は180度進んでいる。
このように、各感光体ドラムにおける駆動ムラの位相をずらすことで、位相をずらした分、各画像形成ステーションPa〜Pdに対応した転写部A−A間の距離を、感光体ドラムの周囲長より縮めても、各感光体ドラム間の駆動ムラを転写部Aを通過する転写材に対して同一とできる。また、逆方向にずらすことによりA−A間の距離を感光体ドラムの周長よりも伸ばすことも可能である。
【0048】
上記のように、隣接する感光体ドラム間で駆動ムラの周期を60度進めることで、感光体ドラムの直径をdとすると、転写部A−A間の距離に相当するLは、L=感光体ドラムの周長πd×((360−60)度/360度)
となる。
【0049】
尚、ここでは説明の便宜上、各感光体ドラムにおける位相のずれ分を基に転写部A−A間の距離を設定するように説明したが、実際は、転写部A−A間の距離Lを決定し、それを基に、各感光体ドラムの位相のずれ分を設定すればよい。例えば、ドラム径40mmの感光体ドラムを用いて、転写部A−A間の距離Lを105mmとした場合は、上記のように隣接する感光体ドラム間で停止位置が上記のように、各駆動ムラが約60度ずつ位相がずれるように設定する。
【0050】
ここで、図3を用いて、各感光体ドラム毎の画像が駆動ムラによる色ずれなく重ね合わされる様子を説明する。
いま、図3に示すような状態で4つの感光体ドラムが回転しているとする。ブラックの感光体ドラム222aの「G」の位置(明示のため駆動ムラの基準をラインaで示す)に(1)のタイミングで書き込まれた画像は、(4)のタイミング(感光体ドラム222aの180°回転に要する時間経過後)で転写搬送ベルト216上に転写され、(9)のタイミングでシアンの感光体ドラム222bの画像と重ね合わされる。ここで、シアンの感光体ドラム222bには、既に(6)のタイミングでレーザビームにより画像が形成されている。図3(a)に(1)〜(6)のタイミングにおけるシアンの感光体ドラム222bのラインaの位置を示す。図より明らかなように(9)のタイミングにおけるラインaは、(4)のタイミングにおけるブラックの感光体ドラム222aと同じ位置にある。したがって、重ね合わされる像の駆動ムラは同一となり、駆動ムラの影響による色ずれはない。
【0051】
同様に、マゼンタの感光体ドラム222cに形成された画像とは、(14)のタイミングで重ね合わされる。ここで、マゼンタの感光体ドラム222cには、既に(11)のタイミングで画像が形成されている。図3(b)に(1)〜(11)のタイミングにおけるマゼンタの感光体ドラム222cのラインaの位置を示す。図より明らかなように、(11)のタイミングにおけるラインaは、(1)(6)のタイミングにおけるブラック、シアンの感光体ドラムと同じ位置にある。したがって、重ね合わされる像は、駆動ムラが同一となり、駆動ムラの影響による色ずれはない。
【0052】
同様に、イエローの感光体ドラム222dに形成された画像とは、(19)のタイミングで重ね合わされる。従って、イエローの感光体ドラム222dには、既に(16)のタイミングで画像が形成されている。図3(c)に(1)〜(16)のタイミングにおけるイエローの感光体ドラム222dのラインaの位置を示す。図より明らかなように、(16)のタイミングにおけるラインaは、(1)(6)(11)のタイミングにおけるブラック、シアンの感光体ドラムと同じ位置にある。したがって、重ね合わされる像は、駆動ムラが同一となり、駆動ムラの影響による色ずれはない。このような4つの感光体ドラム222a〜dの回転駆動は、各感光体ドラムの駆動ムラを特定できる基準マークQを基に、図4に示す制御部CONより制御されている。
【0053】
以下、図4及び図5を基に、感光体ドラムの回転駆動制御について説明する。図4に示すように本実施形態のデジタルカラー複写機における感光体ドラム222a〜dに回転駆動力を伝達する駆動ギアG1〜G4の穴には、鍵型の印(凸部)haがついているので、図4に示すように、駆動ギアG1〜G4の鍵型の印haに合わせて矩形の基準マークQを設けている。そしてデジタルカラー複写機は、この基準マークQを光学センサ等からなる検出センサSl〜S4によりそれぞれ検出することで、感光体ドラム222a〜dの回転位相状態を検知可能としている。
【0054】
各センサSl〜S4は、各々の転写部Aより同じ位置に取り付けられている。そのセンサ出力は、制御部CONに送られ、これを基に制御部CONが、各感光体ドラムをそれぞれ独立して回転駆動する各モータMを制御するようになっている。
【0055】
制御部CONは、各センサからの検出結果(信号)を基に、各感光体ドラムの停止位置が所定の位置関係となるようにをそれぞれの停止位置に確実に停止させ、コピー開始時には同時に回転を開始させる。
【0056】
図5に、感光体ドラムを停止させる時の各センサS1〜S4の出力のタイミングチャートを示す。下流側に位置する感光体ドラム222dのセンサS4から順に、基準マークQを検出してONし、最も上流側に位置する感光体ドラム222aのセンサSlが最後にONする。
この最後のセンサSlがONしてから、図4に示す基準マークQが転写部Aに到達する時間または回転ステップ数(ここでは、約90度回転する時間、または90度回転するステップ数)を余裕時間(余裕角)とし、余裕時間経過後、感光体ドラム222aを停止する。
そして、基準の感光体ドラム222a以外の感光体ドラム222b〜dにおいては、各々のセンサS2〜4の検出結果とセンサSlの検出結果より、補正量を検出し、補正量を余裕時間(余裕角)に加算し、各センサS1がONした後その時間が経過した(または角度に達した)時点で停止させる。
【0057】
例えば、シアンの感光体ドラム222bについて考えると、感光体ドラム222bと基準となる感光体ドラム222aとは、60度のずれがある。そこで、センサSlがONしたタイミングとセンサS2がONしたタイミングとから、感光体ドラム222bの補正量を計算する。ここでもし、間隔が61度分であり1度進んでいる場合は、1度戻す必要があるので、補正量を−1とし、これを余裕時間の90度分に加算し、余裕時間を89度分として、センサSlがONした後、89度分の余裕時間経過後、停止させる。
【0058】
もし、上記の余裕時間が設定されていなかったとすると、補正量がプラスの場合はその分感光体ドラム222bをさらに回転させて停止させればよいが、マイナスの場合は、既に停止位置を過ぎてしまっているので、正しい位置に停止させるには、さらにもう一回転させる必要があり、そうなると、転写搬送ベルト216表面や感光体ドラム表面を接触により傷つけることとなるが、上記構成により、損傷等を抑制しながら、短時間で理想的な画像の記録が行える状態で停止させることができ、引き続き行われる画像の記録もスムーズに行える。
【0059】
また、上記各感光体ドラムを個別駆動するモータとしては、ステッピングモータが最も適している。
すなわちパルスモータは、通電し励磁することによりホールディングトルクを発生し一定個所で回転せずにロックさせることが容易にでき、画像形成を行わない像担持体の外力による回転移動を阻止することができ、また、パルスモータは設定された駆動パルス信号に応じて高精度の回転がオープンループででき、設定された回転位置に位置決めも容易にできるからである。
従って、使用しない感光体ドラムは確実にロックすることができ、画像形成に使用した感光体ドラムは使用しなかった感光体ドラムとの回転位相が所定の位相状態になる様に精度よく容易に位置決めができる。
また、パルスモータを使用することで全ての感光体ドラムが動作時に感光体ドラムの回転位相が所定の状態のまま高精度な回転動作をオープンループで実現できる。
【0060】
さらに、いくら精度よく転写部A−A間の寸法を設定したとしても、感光体ドラムの取り付け位置がずれたりして、その寸法にわずか100μmの誤差があると、600dpi(1ドットの径:43μm程度)といった高密度記録の画像形成装置では、大きな色ずれとして現れてしまう。そこで、感光体ドラムの駆動ムラとは関係なく、各感光体ドラムの停止位置を調整できる手段も別途設けている方が望ましい。同じく、上述したセンサSl〜4の取り付け位置にも誤差が生じ易いので、このような誤差を補正できる構成であることが望ましい。
【0061】
具体的には、前述の余裕時間(余裕角)を、各感光体ドラム毎に調整できる構成であればよい。つまり、上記の説明では、4つの感光体ドラムとも余裕時間を90度分としていたが、センサの取り付け誤差、及び転写部間の寸法誤差に応じて、各々予め補正しておき、その補正した余裕時間に対して、新たに停止時の補正量を加算(減算)すればよい。
【0062】
さらにまた、感光体ドラム222と転写搬送ベルト216の停止位置を毎回同じ位置に設定しておくと、感光体ドラム222表面の摩耗による劣化、記録再現される画像画質の低下につながる。これは、感光体ドラム222と転写搬送ベルト216の駆動開始時、および駆動の停止時において、それぞれの駆動の開始と停止のタイミングのずれにより感光体ドラム222と転写搬送ベルト216が摺接することを原因とするものである。
そこで、感光体ドラム222の回転停止状態における転写搬送ベルト216との接触部位を所定タイミングに基づき変更することで、感光体ドラム222表面が局部的に劣化することを防ぐものとする。
例えば、転写時間や複写機使用期間、又は転写回数等をパラメータとして、該パラメータが所定値以上となった場合に前記した余裕時間(余裕角)を変更することで、感光体ドラム222の回転停止状態における転写搬送ベルト216との接触部位を所定タイミングで変更できる。これにより、感光体ドラム222の局部的な劣化を防ぎ、感光体ドラム222のライフサイクルを延ばすことができる。
【0063】
また、各感光体ドラム222a〜222d間を所定の回転位相状態にするために、感光体ドラム222の回転を制御する時に、該感光体ドラム222を転写搬送ベルト216から離間して行うことで、感光体ドラム222と転写搬送ベルト216の駆動停止のタイミングのずれにより生じる摩擦を防ぐことができる。
上記感光体ドラム222と転写搬送ベルト216の離間は、感光体ドラム222を転写搬送ベルト216から上方(斜め方向を含む)に移動させる場合と、転写搬送ベルト216を下方(斜め方向を含む)に平行、揺動、又は傾斜しながら移動する場合と、両方をそれぞれ上下方向に移動することで離間させることが可能であるが、複写機1内部の他の部品との取り付け、位置関係等により適宜選択するものである。
【0064】
次に、上記説明した感光体ドラム222a〜222d間の回転位相状態を制御するデジタル複写機1の動作について説明する。
まず、各感光体ドラム222a〜222dへ形成された画像は、転写搬送ベルト216によって搬送されてきた用紙Pに各色成分画像が順次に重ね転写され、最終画像を形成することとなる。
すなわち、用紙Pの流れ方向最下流側に位置する感光体ドラム222dは、その表面にトナー画像が形成した後、搬送されてきた用紙P上にそのトナー画像を転写することで最終画像が形成される。そしてこの感光体ドラム222dの転写が終了した後に、全感光体ドラム222a〜222dが、上記説明した回転位相状態を予め設定された所定の状態に合わせる停止制御が開始される。
【0065】
まず、各感光体ドラム222a〜222dの回転位相状態が、各感光体ドラム222a〜222dに回転駆動を伝達する駆動ギアG1〜G4に設けた矩形の基準マークQ(各感光体ドラムの回転と同調して回転する)を対応する各センサSl〜S4が検出することにより検出、把握される。
【0066】
次に各センサSl〜S4の検出結果に基づいて制御部CONが、上記説明した手段に基づき予め設定された停止位置に各々の感光体ドラム222が停止するように各々の感光体ドラム222a〜222dの駆動モータMの回転を制御する。
【0067】
以上の制御により、各感光体ドラム222a〜222dは転写搬送ベルト216に対する駆動ムラを同一とすることが可能となり、各感光体ドラム222a〜222dで重ね転写された最終画像がずれのない鮮明な画質を得ることができるものである。
【0068】
上記説明では各センサSl〜S4による全ての感光体ドラム222a〜222dの回転位相状態の検出は、最下流側に位置する感光体ドラム222dの転写が終了した後に開始する場合について説明した。
しかしながらが、感光体ドラム222dの転写が終了して、最終画像が完了するまでの間に各センサSl〜S4によって転写に使用された全ての感光体ドラム222a〜222dの回転位相状態の検出を開始することも可能である。
【0069】
この場合の制御部CONは、各センサS1〜S4が各感光体ドラム222a〜222dと同調して回転する基準マークQを検出してからの停止タイミングを、予め設定された各感光体ドラム222a〜222dの停止位置より求めておき、最終画像の転写を完了した後にすぐに各々の感光体ドラム222a〜222dの駆動モータMを制御し、予め設定された位置に停止させる。こうすることにより感光体ドラム222dによる最終画像転写後、すぐに停止位置制御を実行でき、各感光体ドラム222a〜222dの回転動作を減少させることができ、スピーディーな制御が可能となる。
【0070】
また、最終画像転写完了後に転写搬送ベルト216と全ての感光体ドラム222a〜222dを離間させることにより、感光体ドラム222a〜222dの停止制御による転写搬送ベルト216と感光体ドラム222a〜222dとの擦れを生ずることなく位置合わせ停止制御を実施することができる。
【0071】
また制御部CONが、感光体ドラム222の回転停止状態における転写搬送ベルト216との接触部位を転写時間や複写機使用期間、又は転写回数等をパラメータとする所定タイミングに基づき、余裕時間(余裕角)等を変更することで、感光体ドラム222表面が局部的に劣化を防ぐことができる。
【0072】
次に制御部CONが、トナー画像を用紙Pに転写完了した感光体ドラム222より順次、位相合わせ停止制御を行なう場合について以下に説明する。
【0073】
用紙Pの流れ方向最上流側に位置する感光体ドラム222aによるトナー画像の転写が完了すると、センサSlにより感光体ドラム222aの位相状態が感光体ドラム222aの回転と同調して回転する基準マークQが検出され、そのセンサS1による基準マークQの検出結果に基づいて予め設定された停止位置に回転停止するように感光体ドラム222aの駆動モータMが制御される。
【0074】
一方、用紙Pの流れ方向下流に位置する感光体ドラム222b、222c、及び222dはこのときまだトナー画像の転写を行なっているが、感光体ドラム222aと時間差をもってトナー画像の転写が完了すると、各々の感光体ドラム222b〜222dは順次設定された停止位置において回転を停止し、全ての感光体ドラム222が次の転写時に同時に回転を開始したときに予め設定された位相状態となるように停止される。
【0075】
よって、制御部CONは、最下流側に位置する感光体ドラム222dによるトナー画像の転写が完了するのを待たずにトナー画像の転写が完了した感光体ドラム222から順に予め設定された回転停止位置への回転停止制御を実行することとなるので、全体として回転停止制御に要する時間を短縮できる。
【0076】
また制御部CONは、各センサSl〜S4による各感光体の位相状態の検出を各感光体222から用紙Pへのトナー画像の転写が完了する前に開始し、停止タイミングを予め決定しておけば、各感光体ドラム222は転写完了後直ちに停止制御(停止動作)を開始できる。
【0077】
転写搬送ベルト216が、用紙Pを搬送中にトナー画像の転写を完了した感光体ドラム222の回転停止制御を実行した場合には、転写搬送ベルト216とその感光体ドラム222間での摩擦から感光体ドラム222の劣化と、転写搬送ベルト216への悪影響を生じるので、回転停止制御を実行する転写の完了した感光体ドラム222から順に転写搬送ベルト216から図示しない離接手段により離間する。そして。感光体ドラム222を転写搬送ベルト216から離間した後に、その感光体ドラム222の停止位置制御を実施することで、下流の感光体ドラム222が転写動作をしていていも画像の品質に影響を与えることなく上流の感光体ドラム222の停止制御を行なうことができ、かつ、感光体ドラム222と転写搬送ベルト216の劣化も生じない。
なお、上記説明では制御動作の簡略化等から、トナー画像の転写が完了した感光体ドラム222から順に転写搬送ベルト216から離間した後に回転停止位置の制御をする場合につて説明したが、最下流の感光体ドラム222dの転写動作までにその上流側の感光体ドラム222a〜cの回転停止位置の制御をランダム又は同時に行っても同一効果を得られることはいうまでもない。
【0078】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の第1の要旨によれば、最後に転写を行う像担持体上に形成された記録画像を記録媒体に転写が完了した時点より各像担持体の位相を所定の状態に合わせる回転停止制御が開始されるために、全ての像担持体の位相状態を考慮して予め設定した回転停止位置に停止させるための最適制御が可能となり、像担持体の無駄な回転動作を減らすことができ、像担持体のライフサイクルを延ばすことができる。
さらに、全ての像担持体の回転位相が所定の状態になって停止するため、次のフルカラー画像形成等の複数の像担持体を同時に使用する画像形成時のスタート時に像担持体の回転位相状態を所定の状態に合せる制御を行わなくともすぐに画像形成をスタートできる。
【0079】
本発明の第2の要旨によれば、最後に転写を行う像担持体が記録画像を記録媒体に転写を完了するまでに他の像担持体の位相状態(回転位置)の検出を完了しておくことで、像担持体を予め設定された停止位置へ停止させる最適動作タイミングを準備でき、最終の記録画像を記録媒体に転写後すぐに全像担持体を予め設定された回転停止位置へ停止できる。
これにより、最終の記録画像の転写完了後にマークを検知して、転写した全ての像担持体を予め設定された回転停止位置へ停止させる場合に比べて、短時間での回転停止位置制御が可能となる。また、像担持体の無駄な回転動作を極力減らすことができ像担持体等の寿命を延ばすことができる。
【0080】
本発明の第3の要旨によれば、像担持体と記録媒体搬送手段との離間を行った後に像担持体の位相合わせ回転停止制御を開始するので、像担持体と記録媒体搬送手段との速度差による相互の磨耗や、停止完了後の像担持体と記録媒体搬送手段との接触による像担持体の停止位置ずれの発生を防止することができる。
【0081】
本発明の第4の要旨によれば、転写を行う像担持体に形成された記録画像を記録媒体への転写が完了した時点よりその像担持体の回転停止制御が開始されるので、最後に転写を行った像担持体の転写完了時における最適なタイミングでの停止位置に他の像担持体の回転停止制御の停止タイミングを調整できることとなり、短時間で全像担持体を停止できる。
さらに、全ての像担持体の回転位相が合った状態の組み合わせで回転停止制御が完了するため、次のフルカラー画像形成等の複数の像担持体を同時に使用する画像形成時のスタート時に像担持体の回転位相状態を所定の状態に合わせる制御を行なわなくともすぐに画像形成をスタートできる。
【0082】
本発明の第5の要旨によれば、像担持体が記録画像を記録媒体に転写完了までに像担持体の位相状態(回転位置)の検出を完了しておくことで、その像担持体を予め設定された停止位置へ停止させる最適動作タイミングを準備でき、記録画像を記録媒体に転写後すぐに像担持体を予め設定された回転停止位置へ停止できる。
これにより、記録画像の転写完了後にマークを検知して像担持体を予め設定された回転停止位置へ停止させる場合に比べて、短時間での回転停止位置制御が可能となる。また、像担持体の無駄な回転動作を極力減らすことができ像担持体等の寿命を延ばすことができる。
【0083】
本発明の第6の要旨によれば、形成された画像を記録媒体に転写を完了した後、像担持体と記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段との離間を行った後に像担持体の回転位相を所定の状態に合わせる停止制御を開始するので、記録画像の記録媒体への転写が完了していない像担持体の画像形成動作に悪影響を与えずに所定の位相状態への位相合わせ停止制御を行うことができる。
また、回転停止制御を行っている像担持体と記録媒体搬送手段との速度差による相互の磨耗や、停止完了後の像担持体と記録媒体搬送手段との接触による像担持体の停止位置ずれの発生を防止し、像担持体の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るデジタルカラー複写機の側断面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る並列配置された各感光体ドラムの回転位相関係を示す説明図である。
【図3】本発明の実施形態に係る画像形成の重なり状態を示す作用的説明図である。
【図4】本発明の実施形態に係る複数の感光体ドラムの回転停止位置を制御する説明図である。
【図5】本発明の実施形態に係る複数の感光体ドラムの回転停止位置を示すタイムチャ−トである。
【図6】従来技術の並列配置された各感光体ドラムの回転位相関係を示す説明図である。
【符号の説明】
1 画像形成装置
216 転写搬送ベルト
222a〜222d 感光体ドラム
M モータ
Q 基準マーク
CON 制御部
G1〜G4 駆動ギア
S1〜S4 センサ
Claims (6)
- 同一周囲長であって、記録媒体搬送経路上流側から下流側に順に設けられた第1、第2の像担持体と、
前記第1、第2の像担持体を回転、停止させる第1、第2の駆動部と、
前記第1の駆動部の駆動系の周期的な駆動ムラによる前記第1の像担持体の回転駆動ムラの基準位置を示す第1の基準マークと、
前記第2の駆動部の駆動系の周期的な駆動ムラによる前記第2の像担持体の回転駆動ムラの基準位置を示す第2の基準マークと、
前記第1、第2の基準マークを検出する第1、第2のセンサと、
前記第1、第2のセンサの検出結果に基づいて、前記第1、第2の像担持体の位相を合わせる回転停止制御を行なう制御手段とを備え、
前記位相合わせ回転停止制御は、前記第1の像担持体の転写位置に対する前記第1の基準マークの第1の停止位置と、前記第2の像担持体の転写位置に対する前記第2の基準マークの第2の停止位置との間に位相ズレXを設けて前記第1、第2の像担持体を停止し、
前記第1、第2の転写位置の距離Lと前記位相ズレXとの関係は、
L=第1又は第2の像担持体の周長×(360−X)度/360度
とし、
前記制御手段は、回転する前記第1及び第2の像担持体を停止する場合には、
下流側に位置する前記第2の像担持体の前記第2の基準マークを前記第2のセンサにより検出する第2の基準マーク検出工程と、
前記第2の基準マーク検出工程後に、上流側に位置する前記第1の像担持体の前記第1の基準マークを前記第1のセンサにより検出する第1の基準マーク検出工程と、
前記第2の基準マーク検出時から前記第1の基準マーク検出時までの検出時間を求める工程と、
前記検出時間を位相ズレXに相当する時間と一致させるための補正量を検出する工程と、
前記第1の駆動部を前記第1の基準マーク検出時から第1の余裕時間経過後に停止する工程と、
前記第2の駆動部を前記第1の基準マーク検出時から前記第1の余裕時間に前記補正量を加算した第2の余裕時間後に停止する工程と、を行い、
前記制御手段が前記位相合わせ回転停止制御の開始時には、前記第1及ぶ第2の像担持体と、記録媒体を該第1及び第2の像担持体に搬送する記録媒体搬送手段とを離間する画像形成装置。 - 同一周囲長であって、記録媒体搬送経路上流側から下流側に順に設けられた第1、第2の像担持体と、
前記第1、第2の像担持体を回転、停止させる第1、第2の駆動部と、
前記第1の駆動部の駆動系の周期的な駆動ムラによる前記第1の像担持体の回転駆動ムラの基準位置を示す第1の基準マークと、
前記第2の駆動部の駆動系の周期的な駆動ムラによる前記第2の像担持体の回転駆動ムラの基準位置を示す第2の基準マークと、
前記第1、第2の基準マークを検出する第1、第2のセンサと、
前記第1、第2のセンサの検出結果に基づいて、前記第1、第2の像担持体の位相を合わせる回転停止制御を行なう制御手段とを備え、
前記位相合わせ回転停止制御は、前記第1の像担持体の転写位置に対する前記第1の基準マークの第1の停止位置と、前記第2の像担持体の転写位置に対する前記第2の基準マークの第2の停止位置との間に位相ズレXを設けて前記第1、第2の像担持体を停止し、
前記第1、第2の転写位置の距離Lと前記位相ズレXとの関係は、
L=第1又は第2の像担持体の周長×(360−X)度/360度
とし、
前記制御手段は、回転する前記第1及び第2の像担持体を停止する場合には、
下流側に位置する前記第2の像担持体の前記第2の基準マークを前記第2のセンサにより検出する第2の基準マーク検出工程と、
前記第2の基準マーク検出工程後に、上流側に位置する前記第1の像担持体の前記第1の基準マークを前記第1のセンサにより検出する第1の基準マーク検出工程と、
前記第2の基準マーク検出時から前記第1の基準マーク検出時までの検出時間を求める工程と、
前記検出時間を位相ズレXに相当する時間と一致させるための補正量を検出する工程と、
前記第1の駆動部を前記第1の基準マーク検出時から第1の余裕角回転後に停止する工程と、
前記第2の駆動部を前記第1の基準マーク検出時から前記第1の余裕角に前記補正量を加算した第2の余裕角回転後に停止する工程と、を行い、
前記制御手段が前記位相合わせ回転停止制御の開始時には、前記第1及ぶ第2の像担持体と、記録媒体を該第1及び第2の像担持体に搬送する記録媒体搬送手段とを離間する画像形成装置。 - 前記制御手段は、所定時期に、請求項1に記載の前記余裕時間又は請求項2に記載の前記余裕角を変更することを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
- 像担持体の回転に同期して回転するマークをセンサにより検出し、該センサの検出結果に基づいて複数の像担持体の回転停止位置が各像担持体間で所定の位置関係となるように位相を合わせる回転停止制御を行なう制御手段を備え、
前記制御手段は、像担持体上に形成された記録画像の記録媒体への転写が完了した像担持体より順次に位相合わせ回転停止制御を開始する画像形成装置。 - 前記センサによる回転するマークの検出は、像担持体から記録媒体への記録画像の転写完了までに行なうことを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
- 前記制御手段が回転停止制御の開始時には、該像担持体と記録媒体を該像担持体に搬送する記録媒体搬送手段とを離間することを特徴とする請求項4又は5記載の画像形成装置。
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