JP2006039091A - 多色画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価な構成で、位相調整による待ち時間を短縮し、ファーストプリントタイムを短縮可能とする多色画像形成装置を提供する。
【解決手段】 像担持用の複数の回転体と、これら回転体を駆動する、複数のモータを備え、回転体に設けられた被検出部材を検出する手段と、モータに対して、速度制御及び位置制御を行うモータ制御手段と、各回転体に設けられた被検出部材を検出した結果から各回転体の位相を検出する位相検出手段を備え、回転体の位相を調整することにより色ずれを抑制する多色画像形成装置において、位相調整の基準を可変とすることを特徴とする多色画像形成装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多色画像形成装置及び方法に関し、たとえば電子写真方式の多色画像形成装置、及びその制御装置に関するものである。

図１は、４色、すなわち、イエロー（以下「Ｙ」と記載）、マゼンタ（以下「Ｍ」と記載）、シアン（以下「Ｃ」と記載）、ブラック（以下「Ｋ」と記載）の画像形成手段を備えた多色画像形成装置を示すもので、同図において、１０ａ〜１０ｄは静電潜像を形成する感光ドラム（ａ、ｂ、ｃ、ｄは各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用を示す）で、１５ａ〜１５ｄは各感光ドラムを駆動するモータである。

１１ａ〜１１ｄは画像信号に応じて露光を行い、感光ドラム１０上に静電潜像を形成するレーザスキャナー、１２は用紙を各色の画像形成部に順次搬送する、無端状の搬送ベルト、１３は、モータとギア等でなる駆動手段と接続され、搬送ベルト１２を駆動する駆動ローラ、１５ｅは駆動ローラ１３を駆動するモータ、１４は用紙に転写されたトナーを溶融、固着する定着器であり、１６ａ〜１６ｄは感光ドラム１０の回転位相を検知する位相検知センサである。

ＰＣからプリントすべきデータがプリンタに送られ、プリンタエンジンの方式に応じた画像形成が終了し、プリント可能状態となると、図示しない用紙カセットから用紙１７が矢印の方向に供給され搬送ベルト１２に到達し、搬送ベルト１２により用紙１７が各色の画像形成部に順次搬送される。搬送ベルト１２による用紙搬送とタイミングを合わせて、各色の画像信号が各レーザスキャナー１１に送られ、感光ドラム１２上に静電潜像が形成され、図示しない現像器により、感光ドラム１０に静電潜像がトナーで現像され、感光ドラムと搬送ベルトが接する転写部で用紙１７上に転写される。同図においては、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に順次画像形成される。その後用紙１７は搬送ベルトから分離され、定着器１４で熱によってトナー像が用紙１７上に定着され、外部へ排出される。

ところで、以上述べたように構成される多色画像形成装置では、各色の画像形成位置の不一致が、色ずれとなって画像に現れ、画質の劣化を招いてしまう。色ずれには、各色の現像装置の組み付け時の位置ずれなどにより発生する定常的な色ずれ（以下、ＤＣ色ずれと記述する）と、回転体の軸のフレなどにより発生する周期的な色ずれ（以下、ＡＣ色ずれと記述する）に大別できる。

このうち、ＡＣ色ずれ対策として、各色の回転体の回転位相を個別に制御する手法が知られている。具体的には、モータ１５ａ〜１５ｄ起動時に、感光ドラム１０ｄの回転位相を基準として、感光ドラム１０ａ〜１０ｃの回転位相が合うようにモータ１５ａ〜１５ｃの回転制御を行っている。

図１５は従来例における感光ドラム１０ａ〜１０ｄの位相を模式的に示したものである。６１ａ〜６１ｄは各々感光ドラム１０ａ〜１０ｄの位相を示しており、感光ドラム１０ｄに対し、感光ドラム１０ａは５０°、感光ドラム１０ｂは１８０°、感光ドラム１０ｃは１１０°位相がずれた状態となっていることを表している。

従来例においては、感光ドラムの位相を１０°調整する為に０．１秒要する場合において、位相調整を含めた感光ドラム制御に関して説明していく。（実際には、ずれ量と調整時間は前述したような単純な比例関係とはならない。しかしながら、制御方法により時間の長短は有るものの、ずれ量が大きければ大きいほど調整時間が長くなる。この為、本例では１０°調整＝０．１秒かかる場合を例に説明を行う。）
図１６は従来例における多色画像形成装置立上時及び画像形成時の各感光ドラム駆動に関するタイミングチャートを説明する図である。以下において同図の説明を行う。

０秒の時点で各色のモータ１５ａ〜１５ｄの立上を開始し、０．５秒迄に定常速度まで立上を完了する。その後、０．５〜１秒までの間に、位相検知センサ１６ｄが基準となるＫの感光ドラム１０ｄの回転位相を検知し、位相検知センサ１６ａ〜１６ｃが他の感光ドラム１０ａ〜１０ｃの位相差を検知する。その結果前述したような位相ずれが検出され、図１５の矢印で示したような制御が実行され、感光ドラム１０ａは０．５秒、感光ドラム１０ｂは１．８秒、感光ドラム１０ｃは１．１秒かけて感光ドラム１０ｄとの位相が合うよう調整される。

この結果、画像形成装置は立上開始より２．８秒後に像形成開始可能状態となる。
特開２００３−２１９４３号公報

しかしながら、従来の方法では、以下のような欠点があった。

モータ起動時に、必要に応じて位相調整シーケンスを実行するため、この位相調整シーケンス実行時は位相調整が完了するまで画像形成を待たねばならず、ファーストプリントタイムを長くさせる原因となっていた。またこの時、位相調整の基準を、予め決められた特定の感光体に設定していた為、他の感光体との位相関係によっては位相調整の時間が非常に長くなってしまう場合があった。

本発明は、以上の点に鑑みて為されたものであり、その目的とする処は、安価な構成で、位相調整による待ち時間を短縮し、ファーストプリントタイムを短縮可能な多色画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成する為に本出願に係る第１の発明は、像担持用の複数の回転体と、これら回転体を駆動する、複数のモータを備え、回転体に設けられた被検出部材を検出する手段と、モータに対して、速度制御及び位置制御を行うモータ制御手段と、各回転体に設けられた被検出部材を検出した結果から各回転体の位相を検出する位相検出手段を備え、前記モータの制御を行うことで回転体の位相を調整することにより色ずれを抑制する多色画像形成装置において、前記回転体の位相を調整するための位相調整基準を、可変とすることを特徴とする。

本出願に係る第２の発明は、請求項１記載の多色画像形成装置において、前記基準とは、前記複数の回転体位相のうち、位相調整に要する時間が最短となる特定の回転体の位相であること、を特徴とする。

本出願に係る第３の発明は、請求項１記載の多色画像形成装置において、前記基準とは、位相調整に要する時間が最短となる特定の位相であること、を特徴とする。

本出願に係る第４の発明は、請求項１〜３記載の多色画像形成装置において、前記基準設定時には、前記モータの負荷変化による位相調整時間の変化を加味すること、を特徴とする。

上記構成において、安価な構成で、位相調整に要する時間を短縮するよう制御する為、ファーストプリントタイムを短縮可能な画像形成装置を提供することが出来る。

以上説明したように、本発明によれば、安価な構成で、位相調整による待ち時間を短縮し、ファーストプリントタイムを短縮可能な多色画像形成装置を提供することが出来る。

以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。

本発明の第１の実施例に係る多色画像形成装置の構成は従来例における図１と同様である。同図において、感光ドラム１０ａ〜１０ｄについて、本発明により位相制御を行い、色ずれの抑制を行う。他の構成及び動作は従来例と同様なので説明を省略する。

図２は本装置の制御システムの概略構成を示す。２０は多色画像形成装置としてのプリンタである。２１はプリンタ内の各装置を制御するプリンタ制御部である。２２はプリンタ内の各装置へ電力を供給する電源である。２３はプリンタ内の各部の状況を検知するセンサ類である。２４はプリンタ制御部の指示によりモータ類を制御するモータ制御部である。２５はプリンタ内の各装置の動力源であるモータ類である。２６はプリンタの動作状況をユーザに報知する表示部である。２７はプリンタとホストコンピュータとの通信を行う通信コントローラである。２８はプリンタに印刷するデータを転送するホストコンピュータである。

図３は本発明に係る主要部の構成を示す。

３０はＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）、３１はモータ、３２はモータへの電力を制御するドライバ、３３はモータにより駆動される感光ドラム等の回転体である。回転体３３の軸３４には、フラグ３５を設け、軸３４の回転に伴い、フォトセンサ３６の光路を遮る。これにより軸の１回転につき１回信号が出力される。あるいは、回転体や、回転体を駆動するギアにフラグを設け、このフラグがフォトセンサを遮光するような構成としても良い。

ＤＳＰ３０はモータの回転位置制御、プリンタ制御部からの制御信号によるモータの始動、停止制御、及びプリンタ制御部からの速度信号と速度検知手段の出力とを比較し、ドライバを介して速度制御をおこなう。

次に、基準となる回転体を感光ドラム１０ａとし、感光ドラム１０ｂの駆動制御を行う場合の方法について図４、図５に基づいて説明する。

プリンタ制御部からモータ起動を指示されると（図４ステップ１）、モータ制御部は、各モータに対して速度制御及び位置制御を行い、各モータの相対速度を最小にするように、各モータを所定の加速カーブに従い位置指令を更新して、加速していく（図４ステップ２）。全モータが定常回転速度に達したら加速を終了する（図４ステップ３）。

次に、プリンタ制御部から各ドラムの位相調整実行判定の実行を指示されると（図４ステップ４）、基準となる感光ドラム１０ａと、感光ドラム１０ｂとの回転位相差の検出を開始する。すなわち、基準となる感光ドラム１０ａの位相検知センサ１６ａからの信号が出力された時点で時間計測用カウンタ値ｃｎｔをクリアし（図４ステップ５、６）、その後一定周期でカウント値ｃｎｔを増加させる（図４ステップ７）。感光ドラム１０ｂの位相検知センサ１６ｂからの信号が出力された時点カウント値ｃｎｔの増加を停止し（図４ステップ８）、計測された時間を、各ドラムの位相差に換算するとともに、モータの位置誤差情報に換算する（図４ステップ９）。そして各ドラムの位相差が所定の値と比較し、各ドラムの位相調整実行が必要か否かを判定し（図４ステップ１０）、その結果をプリンタ制御部に報知する（図４ステップ１１）。

なお、本例ではセンサ１６ａからの信号出力を基準にカウントを開始しているものの、必ずしもそうである必要は無く、センサ１６ｂを基準にしても、センサ１６ａとセンサ１６ｂで先に出力された方を基準にするなどしても良い。

プリンタ制御部は、報知された各ドラムの位相調整実行判定結果を受け、位相調整実行が不要な場合は印字シーケンスを実行し、位相調整実行が必要な場合はモータ制御部に位相調整実行を指示し、位相調整実行完了の後に印字シーケンスを実行する。

モータ制御部は、プリンタ制御部から位相調整実行を指示されると（図５ステップ１）、位相調整実行判定動作により求めた、モータ位置誤差情報をモータの位置制御ループにフィードバックし、位置誤差を解消するように制御を行う（図５ステップ２）。そして、位相調整完了後に（図５ステップ３）に画像形成を開始する（図５ステップ４）。

このとき、位置誤差情報の絶対値により位置制御ループの操作量演算に用いる各パラメータの値を変えても良い。たとえば、位置誤差情報の絶対値が大きい場合、位置制御ループのゲインを下げ、制御の安定性を確保する。

図６は本実施例における感光ドラム１０ａ〜１０ｄの位相を模式的に示したものであり、記号の意味や、位相の関係などは従来例と同様である。図示した位相関係において、位相調整に要する時間を最小とする為に、画像形成装置は以下の手法を用いて基準となる感光ドラムを判断する。

各感光ドラム１０ａ〜１０ｄの位相を検知した後に、各々の感光ドラムの位相を基準とした場合に、他の感光ドラムとの位相差を計算し、それを基にして１０°＝０．１ｓで位相調整時間を算出し、各色毎に最も大きな位相調整時間を選出する。この結果を図７に示す。画像形成装置は前述した最大位相調整時間を各感光ドラム間で比較し、最大位相調整時間が最も小さい感光ドラムを基準となる感光ドラムに設定する。本例においては感光ドラム１０ｃを基準とした場合に最大位相調整時間が１．１ｓで最小となる。従って感光ドラム１０ｃの位相を基準として、他の感光ドラムの位相を調整する。

図８は本実施例における多色画像形成装置立上時及び画像形成時の各感光ドラム駆動に関するタイミングチャートを説明する図である。以下で同図の説明を行う。

０秒の時点で各色のモータ１５ａ〜１５ｄの立上を開始し、０．５秒迄に定常速度まで立上を完了する。その後、０．５〜１秒までの間に、位相検知センサ１６ａ〜１６ｄが感光ドラム１０ａ〜１０ｄの回転位相を検知する。その検知結果を基に前述したような基準判断を行い、図６の矢印で示したような制御が実行され、感光ドラム１０ａは０．６秒、感光ドラム１０ｂは０．７秒、感光ドラム１０ｄは１．１秒かけて感光ドラム１０ｃとの位相が合うよう調整される。この結果、画像形成装置は立上開始より２．１秒後に像形成開始可能状態となる。

本実施例においては紙搬送ベルト１２を用いた画像形成装置を例に説明したものの、必ずしもこれに限定される必要はなく、中間転写ベルト等の中間転写手段を用いた画像形成装置においても同様な効果が期待できる。

以上説明したように、本発明においては、位相調整に要する時間が最小となる様にＣの感光ドラム１０ｃの回転位相を基準として他色の感光ドラムの位相調整を行うことにより、安価な構成で、位相調整による待ち時間を短縮し、ファーストプリントタイムを短縮することが可能となる。

本発明の第２の実施例に係る多色画像形成装置の構成は第１の実施例と同様である。同図において、感光ドラム１０ａ〜１０ｄについて、本発明により位相制御を行い、色ずれの抑制を行う。他の構成、動作及び制御システムは第１の実施例と同様なので説明を省略する。

図９は本例における感光ドラム１０ａ〜１０ｄの位相を模式的に示したものであり、記号の意味や、位相の関係などは第１の実施例と同様である。図示した位相関係において、位相調整に要する時間を最小とする為に、画像形成装置は以下の手法を用いて基準となる位相を決定する。

図９で０°と記載した位相を始点としてドラム一周相当の３６０°までの各位相（角度）を位相基準とした場合に感光ドラム１０ａ〜１０ｄとの位相差を計算し、それを基にして位相調整時間を算出する。

これを図示したものが図１０であり、０°〜３６０°の各々の角度を基準とした場合の感光ドラム１０ａ〜１０ｄの位相調整時間が１０１ａ〜１０１ｄである。ここで、画像形成装置は０°〜３６０°の各々の角度において、最大の位相調整時間１０２を算出する。画像形成装置は前述した最大位相調整時間１０２が最も小さくなる角度を基準に設定する。本例においては図１０に丸で示した位相９１（９０°）を基準とした場合に最大位相調整時間が０．９ｓで最小となる。従って位相９１を基準として、感光ドラム１０ａ〜１０ｄの位相を調整する。

図１１は本実施例における多色画像形成装置立上時及び画像形成時の各感光ドラム駆動に関するタイミングチャートを説明する図である。以下で同図の説明を行う。

０秒の時点で各色のモータ１５ａ〜１５ｄの立上を開始し、０．５秒迄に定常速度まで立上を完了する。その後、０．５〜１秒までの間に、位相検知センサ１６ａ〜１６ｄが感光ドラム１０ａ〜１０ｄの回転位相を検知する。その検知結果を基に前述したような基準判断を行い、位相９１を基準として図９の矢印で示したような制御が実行され、感光ドラム１０ａは０．４秒、感光ドラム１０ｂは０．９秒、感光ドラム１０ｃは０．２秒、感光ドラム１０ｄは０．９秒かけて位相９１との位相が合うよう調整される。この結果、画像形成装置は立上開始より１．９秒後に像形成開始可能状態となる。

以上説明したように、本発明においては、位相調整に要する時間が最小となる様に位相９１を基準として感光ドラム１０ａ〜１０ｄの位相調整を行うことにより、安価な構成で、位相調整による待ち時間をさらに短縮し、ファーストプリントタイムを短縮することが可能となる。

本発明の第３の実施例に係る多色画像形成装置の構成は第１の実施例と同様である。同図において、感光ドラム１０ａ〜１０ｄについて、本発明により位相制御を行い、色ずれの抑制を行う。他の構成、動作及び制御システムは第１の実施例と同様なので説明を省略する。

一般的な画像形成装置においては、印字枚数が所定値を越えると機構部品の摺動部やトナーの劣化に伴う感光ドラム駆動部の負荷トルクの変化が発生する。この負荷トルク変化が発生すると当該感光ドラムの制御性が低くなり、位相調整に要する時間が長くなってしまう為、その影響を考慮して位相調整の基準を設定する必要が有る。本例は、前述した負荷トルク変化の影響を加味して位相基準の設定を行うという点に関して実施例１と異なる。

前述した負荷トルク変化の有無は、モータ被駆動部の駆動時間（印字枚数）が所定値を越えたか否かで判断しても良いし、モータの駆動電流が所定値を越えたか否かをモニタして判断するなど、種々の方法で判断することが可能である。

本実施例においては劣化により感光ドラム１０ｄの負荷トルク変化が発生し、位相調整に要する時間が通常時の１．５倍、すなわち感光ドラムの位相を１０°調整する為に０．１５秒要する。以下でこの場合における、位相調整基準の設定方法を説明する。

図１２は本例における感光ドラム１０ａ〜１０ｄの位相を模式的に示したものであり、記号の意味や、位相の関係などは第１の実施例と同様である。図示した位相関係において、位相調整に要する時間を最小とする為に、画像形成装置は以下の手法を用いて基準となる感光ドラムを判断する。

感光ドラム１０ａ〜１０ｄの各々を基準とした場合に、他の感光ドラムとの位相差を計算し、それを基にして位相調整時間を算出する。この時、感光ドラム１０ｄの位相調整時間は前述した通り、１０°調整＝０．１５秒である為、各感光ドラムの位相調整時間は図１３に示した値となり、各色毎の最大相調整時間を含め第１の実施例とは異なった結果となる。

画像形成装置は前述した最大位相調整時間を各感光ドラム間で比較し、最大位相調整時間が最も小さい感光ドラムを基準となる感光ドラムに設定する。本例においては感光ドラム１０ａを基準とした場合に最大位相調整時間が１．３ｓで最小となる。従って感光ドラム１０ａの位相を基準として、他の感光ドラムの位相を調整する。

図１４は本例における多色画像形成装置立上時及び画像形成時の各感光ドラム駆動に関するタイミングチャートを説明する図である。以下で同図の説明を行う。

０秒の時点で各色のモータ１５ａ〜１５ｄの立上を開始し、０．５秒迄に定常速度まで立上を完了する。その後、０．５〜１秒までの間に、位相検知センサ１６ａ〜１６ｄが感光ドラム１０ａ〜１０ｄの回転位相を検知する。その検知結果を元に前述したような基準判断を行い、図６の矢印で示したような制御が実行され、感光ドラム１０ｂは１．３秒、感光ドラム１０ｃは０．６秒、感光ドラム１０ｄは０．７５秒かけて感光ドラム１０ａとの位相が合うよう調整される。この結果、画像形成装置は立上開始より２．３秒後に像形成開始可能状態となる。

本実施例においては第１の実施例と同じく特定の感光ドラムを基準とする場合を例に説明を行ったものの必ずしもそうである必要は無く、第２の実施例のように特定の位相を基準として位相調整を行う場合でも、同様に位相調整時間の変化を加味して設定すればことが可能である。

以上説明したように、本発明においては、負荷トルクの変化による位相調整時間の変化を加味することにより、より最適に位相調整の基準を設定することが可能となり、安価な構成で、位相調整による待ち時間を短縮し、ファーストプリントタイムを短縮することが可能となる。

従来例及び本発明の実施例にかかる多色画像形成装置の全体を説明する図 本発明の実施例にかかる制御システムの概略構成を説明する図 本発明の実施例にかかる主要部の構成を説明する図 本発明の実施例１にかかる制御シーケンスを説明する図 本発明の実施例１にかかる制御シーケンスを説明する図 本発明の実施例１における感光ドラムの位相を模式的に示した図 本発明の実施例１における基準となる感光ドラムを判断する為の比較図 本発明の実施例１におけるタイミングチャートを説明する図 本発明の実施例２における感光ドラムの位相を模式的に示した図 本発明の実施例２における基準となる角度を判断する為の比較図 本発明の実施例２におけるタイミングチャートを説明する図 本発明の実施例３における感光ドラムの位相を模式的に示した図 本発明の実施例３における基準となる感光ドラムを判断する為の比較図 本発明の実施例３におけるタイミングチャートを説明する図 従来例における感光ドラムの位相を模式的に示した図 従来例におけるタイミングチャートを説明する図

符号の説明

１０ 感光ドラム
１１ レーザスキャナー
１２ 搬送ベルト
１３ 駆動ローラ
１４ 定着器
１５ モータ
１６ 位相検知センサ
１７ 用紙
１８ 駆動ギア列
２０ プリンタ
２１ プリンタ制御部
２２ 電源
２３ センサ類
２４ モータ制御部
２５ モータ類
２６ 表示部
２７ 通信コントローラ
２８ ホストコンピュータ
３０ ＤＳＰ
３１ モータ
３２ ドライバ
３３ 回転体
３４ 軸
３５ フラグ
３６ フォトセンサ

Claims (4)

1. 像担持用の複数の回転体と、これら回転体を駆動する、複数のモータを備え、回転体に設けられた被検出部材を検出する手段と、モータに対して、速度制御及び位置制御を行うモータ制御手段と、各回転体に設けられた被検出部材を検出した結果から各回転体の位相を検出する位相検出手段を備え、前記モータの制御を行うことで回転体の位相を調整することにより色ずれを抑制する多色画像形成装置において、
   前記回転体の位相を調整するための位相調整基準を、可変とすることを特徴とする多色画像形成装置。
2. 前記基準が、前記複数の回転体位相のうち、位相調整に要する時間が最短となる特定の回転体の位相であること、を特徴とする請求項１記載の多色画像形成装置。
3. 前記基準が、位相調整に要する時間が最短となる特定の位相であること、を特徴とする請求項１記載の多色画像形成装置。
4. 前記基準設定時には、前記モータの負荷変化による位相調整時間の変化を加味すること、を特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載の多色画像形成装置。

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