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画像形成装置 - ブラザー工業株式会社
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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−94128(P2007−94128A)
公開日 平成19年4月12日(2007.4.12)
出願番号 特願2005−284881(P2005−284881)
出願日 平成17年9月29日(2005.9.29)
代理人 【識別番号】100096840
【弁理士】
【氏名又は名称】後呂 和男
発明者 村山 健太郎
要約 課題
無端ベルト及び感光体の周期的な速度変動に拘わらず、良好な画像品質を確保可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

解決手段
レーザプリンタ1は、メイン基板100上に、メインCPU120並びにASIC130を備えるとともに、メイン基板100には第一の速度センサD1並びに、第二の速度センサD2が電気的に連なっている。第一の速度センサD1は、用紙搬送ベルト25の挙動(表面速度Vbの周期的な変動)を検出するものであり、第二の速度センサは感光ドラム51の挙動(表面速度Vdの周期的な言動)を検出するものである。そして、ASIC130は、これら両センサD1、D2から出力される信号、すなわち用紙搬送ベルト25並びに感光ドラム51の挙動に基づいて、画像形成動作及び、用紙の送り出しタイミングを決定する。
特許請求の範囲
【請求項1】
一方向に整列状に配置され、所定速度で回転する複数の感光体と、
前記感光体のそれぞれに対向する複数の転写ローラと、
前記感光体と前記転写ローラとが対向する転写位置にて直接的又は被記録媒体を介して間接的に転写される現像剤像を搬送する無端ベルトと、
前記無端ベルトを循環駆動するべく、所定速度で回転する駆動ローラと、
前記記録媒体を前記転写位置、又は前記転写位置とは別に設けられる二次転写位置に向けて一枚づつ送り出す給紙手段と、
前記無端ベルトの挙動を検出する第一の検出手段と、
前記感光体の挙動を検出する第二の検出手段と、
前記第一の検出手段から出力される第一の検出信号と、前記第二の検出手段から出力される第二の検出信号とに基づいて画像形成動作の開始タイミングを決定する画像形成タイミング決定手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記第一の検出手段は、前記無端ベルトの挙動として当該無端ベルトの移動速度を検出する第一の速度センサであり、
前記第二の検出手段は、前記感光体の挙動として当該感光体の表面の回転速度を検出する第二の速度センサであり、
前記画像形成タイミング決定手段は、前記第一の速度センサから出力される検出信号と、前記第二の速度センサから出力される検出信号の位相差が、所定範囲内にあるときに、前記感光体上に形成された現像剤像が前記転写位置に至るように画像形成動作の開始タイミングを定めることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記第一の検出手段は、前記無端ベルトの挙動として前記無端ベルトを循環駆動させる駆動ローラの周方向に関する位置を検出する第一の位置検出センサであり、
前記第二の検出手段は、前記感光体の挙動として前記感光体の周方向に関する位置を検出する第二の位置検出センサであり、
前記画像形成タイミング決定手段は、前記両位置検出センサから出力される検出信号に基づいて、前記無端ベルトの移動速度の位相と前記感光体の表面の回転速度の位相が所定範囲内に収まるタイミングを検出し、検出されたタイミングに基づいて前記画像形成動作の開始タイミングを定めることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記無端ベルトの移動速度と前記感光体の表面の回転速度の位相差が大きい場合に、前記駆動ローラ或いは、前記感光体のいずれか一方の駆動を所定時間停止させる駆動制御手段を備えることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の画像形成装置。
【請求項5】
隣り合う感光体間の距離は、前記駆動ローラの周長の整数倍とされていることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項6】
隣り合う感光体間の距離は、当該感光体の周長の整数倍とされていることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、タンデム方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、一方向に整列状に配置される複数の感光体と、感光体にそれぞれ対向する複数の転写ローラを備え、各色のトナー像を重畳転写させることで、カラー画像を形成する画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置においては、いわゆる色ずれ(転写ずれ)の問題があり、これを解決するために従来より、様々な提案がされている(特許文献1、2)。
このものは、隣り合う感光体間の距離を転写ベルトを駆動する駆動ローラの外周長の整数倍とすることで、駆動ローラの移動速度の周期と、転写タイミングの周期をあわせ、これにより、色ずれを抑えるというものである。
【特許文献1】特開昭59−182139公報
【特許文献2】特開昭64−31173公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、色ずれ(転写ずれ)は、上記した駆動ローラの速度変動等に起因するものに限らず、感光体の速度変動等に起因するものがある。これは、感光体に速度変動があれば、その分、感光体に担持された現像剤像が転写位置に早く達したり、遅く達したりするからである。従って、色ずれ(転写ずれ)を抑えるには、少なくともこれら二つの因子を考慮する必要があり、この点において、改善の余地があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、無端ベルト及び感光体の周期的な速度変動に拘わらず、良好な画像品質を確保可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明は、一方向に整列状に配置され、所定速度で回転する複数の感光体と、前記感光体のそれぞれに対向する複数の転写ローラと、前記感光体と前記転写ローラとが対向する転写位置にて直接的又は被記録媒体を介して間接的に転写される現像剤像を搬送する無端ベルトと、前記無端ベルトを循環駆動するべく、所定速度で回転する駆動ローラと、前記記録媒体を前記転写位置、又は前記転写位置とは別に設けられる二次転写位置に向けて一枚づつ送り出す給紙手段と、前記無端ベルトの挙動を検出する第一の検出手段と、前記感光体の挙動を検出する第二の検出手段と、前記第一の検出手段から出力される第一の検出信号と、前記第二の検出手段から出力される第二の検出信号とに基づいて画像形成動作の開始タイミングを決定する画像形成タイミング決定手段と、を備えるところに特徴を有する。
【0005】
請求項2の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記第一の検出手段は、前記無端ベルトの挙動として当該無端ベルトの移動速度を検出する第一の速度センサであり、前記第二の検出手段は、前記感光体の挙動として当該感光体の表面の回転速度を検出する第二の速度センサであり、前記画像形成タイミング決定手段は、前記第一の速度センサから出力される検出信号と、前記第二の速度センサから出力される検出信号の位相差が、所定範囲内にあるときに、前記感光体上に形成された現像剤像が前記転写位置に至るように画像形成動作の開始タイミングを定めるところに特徴を有する。
【0006】
請求項3の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記第一の検出手段は、前記無端ベルトの挙動として前記無端ベルトを循環駆動させる駆動ローラの周方向に関する位置を検出する第一の位置検出センサであり、前記第二の検出手段は、前記感光体の挙動として前記感光体の周方向に関する位置を検出する第二の位置検出センサであり、前記画像形成タイミング決定手段は、前記両位置検出センサから出力される検出信号に基づいて、前記無端ベルトの移動速度の位相と前記感光体の表面の回転速度の位相が所定範囲内に収まるタイミングを検出し、検出されたタイミングに基づいて前記画像形成動作の開始タイミングを定めるところに特徴を有する。
【0007】
請求項4の発明は、請求項2又は請求項3に記載のものにおいて、前記無端ベルトの移動速度と前記感光体の表面の回転速度の位相差が大きい場合に、前記駆動ローラ或いは、前記感光体のいずれか一方の駆動を所定時間停止させる駆動制御手段を備えるところに特徴を有する。
【0008】
請求項5の発明は、請求項2ないし請求項4のいずれかに記載のものにおいて、隣り合う感光体間の距離は、前記駆動ローラの周長の整数倍とされているところに特徴を有する。
【0009】
請求項6の発明は、請求項2ないし請求項4のいずれかに記載のものにおいて、隣り合う感光体間の距離は、当該感光体の周長の整数倍とされているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【0010】
<請求項1の発明>
請求項1の発明によれば、無端ベルトの挙動と、感光体の挙動を検出し、それに基づいて画像形成動作の開始タイミングを決定している。従って、ベルトの挙動並びに、感光体の挙動に併せて転写を行なうことが可能となるので、無端ベルト、感光体の挙動と無関係に画像形成動作の開始タイミングを決める場合に比べて、現像剤像の転写ずれを抑えることが出来る。
【0011】
<請求項2の発明>
出願人の知見によれば、周期変動する無端ベルトの移動速度と、同じく周期変動する感光体の表面の回転速度が、予定された速度に対して同じ方向に速度ずれした状態で、転写を行なうと、無端ベルト若しくは無端ベルト上の記録媒体に対する現像剤像の転写ずれを小さくすることが出来る。これは、例えば、感光体並びに無端ベルトが共に予定された速度より速く、両センサの検出信号の波形の山同士が一致している場合(位相がほぼ一致して所定範囲内にある場合)には、無端ベルト若しくは無端ベルト上の記録媒体が速く搬送されるのに対して、感光体も早く回転した状態にあるので現像剤像が早期に転写位置に達し、両影響が互いに打ち消し合うからである。同様に、感光体並びに無端ベルトが共に予定された速度より遅く、両センサの検出信号の波形の谷同士が一致している場合についても、両影響が互いに打ち消し合う。
【0012】
以上の点を考慮して、画像形成動作の開始タイミングを決めているので、無端ベルトの挙動、並びに感光体の挙動と無関係に、画像形成動作の開始タイミングを決定する場合に比べて、無端ベルト若しくは無端ベルト上の記録媒体に対する現像剤像の転写ずれを抑えることが出来る。
【0013】
尚、例えば、無端ベルトの速度が予定された速度より早く、これとは反対に感光体の速度が予定された速度より遅い状態で転写をすると、無端ベルト若しくは無端ベルト上の記録媒体が速く搬送されるのに対して、感光体上の現像剤像が遅く転写位置に達するので、無端ベルト若しくは無端ベルト上の記録媒体の速度誤差に起因するずれ分に、感光体の速度誤差に起因するずれ分が重畳されることとなり、現像剤像の転写ずれが大きくなる。
【0014】
<請求項3の発明>
請求項3の発明は、検出手段を位置検出センサにより構成するとともに、画像形成タイミング決定手段は、両位置検出センサから出力される信号に基づいて、無端ベルトの移動速度の位相と感光体の表面の回転速度の位相が所定範囲内に収まるタイミングを検出し、検出されたタイミングに基づいて画像形成動作の開始タイミングを定める。
【0015】
<請求項4の発明>
請求項4の発明によれば、無端ベルトと感光体の位相を強制的に合わせることが出来る。このような構成であれば、位相差が小さくなるまで画像形成動作の開始を待つといった待機時間を短くすることが可能となり、単位時間当たりの印刷枚数を増やすことが出来る。
【0016】
<請求項5の発明>
請求項5の発明によれば、各色の現像剤像の転写タイミングを駆動ローラの回転周期に同期させることが可能となり、より一層、画像品質が高まる。
【0017】
<請求項6の発明>
請求項6の発明によれば、各色の現像剤像の転写タイミングを感光体の回転周期に同期させることが可能となり、より一層、画像品質が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
<実施形態1>
1.全体構成
本発明の実施形態1を図1ないし図8を参照して説明する。図1は、レーザプリンタ(本発明の画像形成装置に相当)1の概略構成を示す中央側断面図である。レーザプリンタ1は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色に対応する4つの感光ドラム(本発明の感光体に相当)51B、51C、51M、51Yを備えた、いわゆるダイレクトタンデム型のカラーレーザプリンタである。尚、本実施形態において、各感光ドラム51B、51C、51M、51Yは、装置の奥行き方向に整列状に、等間隔で配置されている。また、以下の説明において手前側とは、図1における右側を示すものとし、奥側とは図1における左側を示すものとする。
【0019】
レーザプリンタ1は、本体ケーシング2内に、記録媒体としての用紙を給紙するための給紙部(本発明の給紙手段に相当)4、用紙を搬送するベルトユニット5、給紙された用紙に画像を形成するための画像形成部6、露光手段としてのスキャナ部7を下から順に積み重ねて配置している。
【0020】
レーザプリンタ1の用紙搬送経路Lは、図1において二点鎖線で示す通りであり、給紙部4の前方上部でレーザプリンタ1の前側から後側へとU字状に約180度反転した後、レーザプリンタ1の後部に向かう。そして後端部側に至ると、今度は前側へとU字状に約180度反転して本体ケーシング2の上面壁2Aに設けられる排紙トレイ87に至る経路をとる。
【0021】
詳細には次に述べるが、給紙部4から送り出された用紙は、用紙搬送経路Lを搬送される過程でトナー像(本発明の現像剤像に相当)が形成されるとともに、これが定着部81によって熱定着されることで所望のカラー画像が形成されるようになっている。
【0022】
2.各部の構成
(1)給紙部の構成
給紙部4は、給紙トレイ11、給紙ローラ13、搬送ローラ15から構成される。給紙ローラ13は給紙トレイ11に積載された用紙を一枚ずつ取り出すものであり、搬送ローラ15は送り出された用紙をベルトユニット5に向けて搬送するものである。
【0023】
尚、搬送ローラ15とベルトユニット5との間には、一対のローラからなるいわれるレジストローラ17が設けられており、停止状態或いは逆転状態にあるレジストローラ17のニップに用紙の先端を突き当てることにより斜行を修正し、その後、画像形成動作とタイミングを合わせてレジストローラ17を正転駆動することにより、用紙の所定位置に現像剤像が転写されるようにしている。
【0024】
また、給紙ローラ13はメインモータM1から駆動力を受けて回動駆動されるが、図2に示すように、メインモータM1から給紙ローラ13に動力を伝達する経路上には電磁クラッチ機構150が設けられている。電磁クラッチ機構150は、メインモータM1から給紙ローラ13への動力の伝達させたり、動力の伝達を遮断したりするものである。本実施形態の電磁クラッチ機構150は常には、動力の伝達を遮断する状態にあるが、ASIC130を通じてソレノイドスイッチ153に動作信号Srを与えて励磁電流を供給すると、接続状態となって、メインモータM1の駆動力が給紙ローラ13に伝達されるように構成されている。
尚、ASIC130により、ソレノイドスイッチ153に動作信号Srを与えるタイミング、更には前記レジストローラ17を正転駆動させて用紙を送り出す用紙の搬送開始タイミングについては、後に述べる。
【0025】
(2)ベルトユニットの基本構成
再び、図1に戻って説明を行なう。ベルトユニット5は駆動ローラ21、従動ローラ(テンションローラ)23、並びに4つの転写ローラ31B、31C、31M、31Yを備え、各ローラを無端状の用紙搬送ベルト(本発明の無端ベルト、記録媒体搬送ベルトに相当)25によって架け渡してなる。
【0026】
駆動ローラ21は金属製の筒材の表面に、薄いゴム材(摩擦の大きいすべり止めのゴムであって、厚さ約0.5mm)を被覆してなるとともに、図示しないモータから駆動力が伝達されるよう構成されている。従動ローラ23は、用紙搬送ベルト25に適当な張力を付与するためのものであって、図示しないスプリングによって、図1における右方向に付勢されている。
【0027】
転写ローラ31B、31C、31M、31Yは、各感光ドラム51B、51C、51M、51Yにそれぞれ対向配置、より詳しくは、装置の奥行き方向に整列状に配置される各感光ドラム51B、51C、51M、51Yの直下において用紙搬送ベルト25を間に挟んだ状態で、感光ドラム51と同じく等間隔で配置されている。これら各転写ローラ31B、31C、31M、31Yは、金属製のローラ軸を導電性のスポンジ材(厚さ、約5mm)で被覆した弾性ローラであり、各転写ローラ31B、31C、31M、31Yのローラ軸には、図示しない定電流源が接続され、所定のタイミングで転写バイアス(負極性の電圧)が印加されるように構成されている。
【0028】
また、各転写ローラ31B、31C、31M、31Yの両端には、それぞれコイルばね32が付設されている。これら、各コイルばね32は、転写ローラ31と感光ドラム51との間に適度なニップを形成するべく、各転写ローラ31B、31C、31M、31Yを図示上方に付勢している。
【0029】
用紙搬送ベルト25は、例えばポリカーボネート等の樹脂材からなり、その幅寸法は印字可能な最大用紙サイズ(例えばA4サイズ)の幅寸法以上になっている。そして、図示しないモータから駆動ローラ21に駆動力が伝達されると、駆動ローラ21が回動を始める。この駆動ローラ21の回動により、用紙搬送ベルト25は循環駆動して、図1における右側から左側に向かって水平に用紙を搬送するようになっている。
【0030】
(3)画像形成部並びに、スキャナ部の構成
画像形成部6は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色に対応する4つの感光ドラム51B、51C、51M、51Yを備える。これら各感光ドラム51B、51C、51M、51Yは、先にも述べたが、装置の奥行き方向(図1における水平方向に)に等間隔で整列状に配されている。
【0031】
各感光ドラム51B、51C、51M、51Yの右斜め上方位置には現像ユニット55B、55C、55M、55Yが設けられる一方、左斜め上部には帯電器61が設けられている。また、各感光ドラム51B、51C、51M、51Yの上方位置にはスキャナ部7がそれぞれ配置されている。尚、感光ドラム51B、51C、51M、51Y、現像ユニット55B、55C、55M、55Y、帯電器61、スキャナ部7の基本構成は、各色間において相違はなく、同じであるため、以下、図1における右端(ブラックのもの)を例に挙げて、説明を行ない、他のものについては、説明を省略する。
【0032】
現像ユニット55Bはトナーを収納するケーシングの下部に、現像ローラ57、供給ローラ58、並びに層厚規制ブレード59を備える。現像ローラ57と供給ローラ58とは対向配置されており、両間をトナーが通過するときに、供給ローラ58から現像ローラ57にトナーを供給するとともに、回転に伴う摩擦によりトナーを正極性に摩擦帯電させる機能を有する。また、層厚規制ブレード59は、正帯電され現像ローラ57上に担持されたトナーの層厚を一定にするものである。尚、現像ローラ57は、感光ドラム51Bに対しても対向するように配置されている。
【0033】
帯電器61は、いわゆるスコロトロン型の帯電器であり、シールドケース62内に帯電ワイヤ63を収容してなる。帯電ワイヤ63には高電圧が印加されるよう構成されており、これにより、コロナ放電を生じさせる。そして、放電の際に、グリッドに一定電圧を印加することで、感光ドラム51Bの表面を一様に正極性に帯電させる機能を有する。
【0034】
スキャナ部7は、図示しないレーザ光源、ポリゴンミラー71、fθレンズ73、反射鏡75などを備えている。ポリゴンミラー71は、ポリゴンモータ79の駆動により回転し、レーザ光源から出射されたレーザ光を、図1に示す二点鎖線の経路を経て感光ドラム51Bの表面に照射させる機能を有する。
【0035】
また、ベルトユニット5の後部側には、定着部81が設けられている。定着部81は、加熱ローラ83と、同加熱ローラ83に対して対向対置される押圧ローラ82とからなる。加熱ローラ83は加熱のためのハロゲンランプ(図示せず)を備え、各転写ローラ31B、31C、31M、31Yにより用紙上に転写されたカラーのトナー像(現像剤像)を、用紙が加熱ローラ83と押圧ローラ82との間を通過する間に熱定着させるものである。
【0036】
上記のように構成されたレーザプリンタ1による一連の画像形成処理について簡単に説明すると、まず、各感光ドラム51B、51C、51M、51Yの表面は、その回転に伴って、帯電器61により一様に正帯電される。その後、所定の画像データが例えば、上位装置から入力されると、画像データに基づく制御が開始されて、各スキャナ部7から各感光ドラム51B、51C、51M、51Yに向けてレーザ光がそれぞれ照射される。これにより、各感光ドラム51B、51C、51M、51Yの表面には、画像データに応じた所定の静電潜像が形成、すなわち一様に正帯電された感光ドラム51B、51C、51M、51Yの表面のうち、レーザ光が照射された部分は電位が下がる。
【0037】
次いで、現像ローラ57の回転により、現像ローラ57上に担持されかつ正帯電されているトナーが、各感光ドラム51B、51C、51M、51Yの表面上に形成される静電潜像に供給される。これにより、各感光ドラム51B、51C、51M、51Yの静電潜像は、可視像化され、感光ドラム51B、51C、51M、51Yの表面には、反転現像によるトナー像が担持される。
【0038】
また、上記したトナー像を形成するための処理と並行して、用紙を搬送する処理が行なわれる。すなわち、給紙ローラ13の回動により、給紙トレイ11から用紙が一枚ずつ用紙搬送経路Lへと送り出される。用紙搬送経路Lに送り出された用紙は、搬送ローラ15、用紙搬送ベルト25により、転写位置(各感光ドラムと各転写ローラとが接触する点)に運ばれる。すると、この転写位置を通るときに、各転写ローラ31B、31C、31M、31Yに印加される転写バイアスによって、各感光ドラム51B、51C、51M、51Yの表面上に担持された各色のトナー像(現像剤像)が用紙の表面に順次、重畳転写される。かくして、用紙上には、カラーのトナー像(現像剤像)が形成される。その後、定着部81を通過するときに、転写されたトナー像(現像剤像)は熱定着され、用紙は排紙トレイ87上に排紙される。
【0039】
2.電気的構成
次に、レーザプリンタの電気的な構成について、図3を参照して説明を行なう。
同3図に示すように、レーザプリンタ1はメイン基板100、リヤ中継基板160等の各種回路基板を備える。メイン基板100はメインCPU120、RAM121、ROM122を実装するとともに、同メイン基板100にはメインモータM1、ポリゴンモータM2、レーザ光源、ソレノイドスイッチ153が電気的に接続されている。メインCPU120はレーザプリンタ1の全体を制御を行なって、用紙に所望の画像を形成させるものである。
【0040】
メイン基板100には、インターフェース129が付設されており、同インターフェース129を通じて上位装置(例えば、パーソナルコンピュータ等、図示せず)と通信可能とされている。そして、上位装置から送信される印刷データ、並びに印刷指令を同インターフェース129を通じて受信するようになっている。
【0041】
リア中継基板160は、レーザプリンタ1の後部に配置されるものであって、定着サーミスタ、DXユニットセンサ、排紙センサが電気的に接続されている。このリヤ中継基板160は、メイン基板100に対して信号線によって通信可能に接続されており、メイン基板100からの指令に基づいて接続された各装置の制御を行なうものである。
【0042】
また、メイン基板100には第一の速度センサD1並びに、第二の速度センサD2が電気的に連なるとともに、同メイン基板100には、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)130が設けられている。第一の速度センサD1は用紙搬送ベルト25に付設され、用紙搬送ベルト25の表面速度(本発明の移動速度に相当)を検出するものであり、第二の検出センサD2は感光ドラム51と転写ローラ31とが対向する転写位置Pの近傍に配置され、転写位置Pにおける感光ドラム51の表面速度(本発明の当該感光体の表面の回転速度に相当)を検出するものである。
【0043】
両速度センサD1、D2の構成について簡単に説明すると、第一の速度センサD1は、用紙搬送ベルト25の一側部においてベルトの全長に亘って一定のピッチで付設されたマークを光学的あるいは磁気的に読み取るリニアエンコーダ式の速度センサであって、同センサD1からは用紙搬送ベルト25の表面速度に応じたパルス信号S1が出力される。一方、第二の速度センサD2は、感光ドラム51Bの一側部においてドラムの全周に亘って一定ピッチで付設されたマークを読み取るロータリーエンコーダ式の速度センサであって、同センサD2からは転写位置Pにおける感光ドラム51Bの表面の回転速度に応じたパルス信号S2が出力される。これら両パルス信号S1、S2は、いずれもメイン基板100に入力される。
【0044】
ASIC130(本発明の画像形成タイミング決定手段に相当)はCPU131並びにメモリ132を備えるとともに、メインCPU120と通信可能に接続されている。ASIC130は、両速度センサD1、D2から出力されるパルス信号S1、S2に基づいて、画像形成動作を開始するタイミング、すなわち、感光ドラム51にレーザ光を照射して静電潜像を形成する動作を開始させるタイミングの制御を行い、更に、一連の画像形成処理に合わせてソレノイドスイッチ153を動作させて給紙を開始するタイミング、更にはレジストローラ17を正転駆動させて用紙の送り出しを行なうタイミングを制御するものである。尚、用紙の送り出しタイミングに併せて一連の画像形成処理を開始させるタイミングを制御するようにしてもよいことは、勿論である。
【0045】
3.ASIC130による、画像形成動作、及び用紙の送り出しタイミングの制御
図4、図5は、第一並びに、第二の速度センサD1、D2から出力されるパルス信号S1、S2を模式的に示した図である。両速度センサD1、D2から出力されるパルス信号S1、S2は、メイン基板100に入力された後、ASIC130に転送され、メモリ132に対して記憶される。そして、CPU131は記憶されたパルス信号に基づいて演算処理を行なって、用紙搬送べルト25の表面速度Vb[mm/Sec]並びに、転写位置Pにおける感光ドラム51の表面速度Vd[mm/Sec]をそれぞれ算出する。すなわち、パルス信号S1、S2のパルス幅(図4、図5におけるF部)は、被検出体たる用紙搬送ベルト25並びに、感光ドラム51の速度に応じて変化する(速度が速いとパルス幅が短く、これとは反対に速度が遅いとパルス幅が長くなる)ので、パルス幅を経時的に検出することで、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbの推移、並びに転写位置Pにおける感光ドラム51の表面速度Vdの推移を検出することが出来る。
【0046】
図6は、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbの推移(同図における点線で示す曲線)、並びに感光ドラム51の表面速度Vdの推移(同図における実線で示す曲線)を示す図である。このように、用紙搬送ベルト25の表面速度Vb並びに、感光ドラム51の表面速度Vdが変動を起こすのは、以下の要因による。まず、用紙搬送ベルト25であるが、これはメインモータM1からの駆動力を受けて回動駆動される駆動ローラ21により循環駆動される。この駆動ローラ21は、回転軸の偏心や、動力を伝達するギヤの噛み合い斑等により回転速度が変化するので、この影響を受けて用紙搬送ベルト25の表面速度Vbは、予定された速度Vobに対して、速度が上回る状態となったり、下回る状態となったりする。また、速度の変動が周期的であるのは、駆動ローラ21は回転体であり、一周すると元の状態に戻るためである。また、感光ドラム51についても同様の理由(ドラム軸の偏心や、動力を伝達するギヤの噛み合い斑等)により、表面速度Vdは予定された速度Vodに対し周期的に変動する。
【0047】
そこで、本実施形態では、係る感光ドラム51の周期的な速度変動、並びに用紙搬送ベルト25の周期的な速度変動に拘わらず、転写のずれ(より詳しくは、用紙上の目標とする位置に対するトナー像の転写ずれ)を極力小さくするべく、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbの位相と、感光ドラム51の表面速度Vdの位相の差が小さくなるタイミングをCPU131により検出させ、そのときに、一連の画像形成処理を開始させ、更に、これに合わせて用紙を送り出すことにより、両速度Vb、Vdの位相差が小さい状態で用紙に対するトナー像の転写が行なわれるようにしている。
【0048】
尚、レーザプリンタ1は先にも述べたように4色のトナーを有し、それに応じて転写位置Pも4点あるので、画像形成動作の開始タイミング及び、用紙の送り出しタイミングを決定するにあたっては、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbの位相と、4つの感光ドラム51の表面速度Vdの位相の差を、それぞれ考慮することが望ましいので、この実施例では、各転写位置Pにおける、感光ドラム51B、51C、51M、51Yの表面速度Vdのばらつきが等しくなるように位相を合わせて組み付けられているものとし、用紙の搬送方向に関し最も上流に位置する感光ドラム51Bを代表させ、同感光ドラム51Bの表面速度Vdのみを速度センサD2で検出することとしている。
【0049】
CPU131による具体的な処理内容について説明すると、CPU131は位相差が小さくなるタイミングを検出するために、第1、第2の速度センサD1、D2から出力されるパルス信号に基づいて、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbと、転写位置Pbにおける感光ドラム51Bの表面の表面速度Vdの位相差を経時的に算出し続け、各時点の位相差を予め定められた閾値と比較する処理を行なう。そして、位相差が閾値を上回っているときには、位相差は大きいと判定し、位相差が閾値を下回っているときには、位相差は小さいと判定する。
【0050】
そして、CPU131は、位相差が小さくなる(閾値を下回る)と、メインCPU120を通じて一連の画像形成処理を開始させ、これに合わせてソレノイドスイッチ153に動作信号Srを与えて給紙ローラ13を回動させて用紙を給紙させるとともに、レジストローラ17を正転駆動させて用紙を転写位置Pへと送り出す。また、図6には、位相差の大きさと、画像形成動作開始タイミング、並びにそれに続く4色のトナー像の転写タイミングが示されている。先にも述べたように、位相差が閾値を下回ると一連の画像形成動作が開始される結果、例えば、toのタイミングで上位装置から印刷指令があった場合に、t1のタイミングで一枚目の用紙のための画像形成動作が開始され、これに合わせて用紙の送り出しが行なわれ、その後、表面速度Vbと表面速度Vdの位相差が小さい期間中に4色、すべてのトナー像について転写が行なわれる(図6の下段参照)。その後、t2のタイミングで二枚目の用紙のための画像形成動作が開始され、これに合わせて用紙の送り出しが行なわれ、二枚目の用紙も一枚目の用紙と同じく表面速度Vbと表面速度Vdの位相差が小さい期間中に4色、すべてのトナー像について転写が行なわれる。
【0051】
このように、4色のトナー像の転写を、表面速度Vb、Vdの位相差が小さい期間で完了させるべく、CPU131が、画像形成動作を開始するタイミング及び、用紙の送り出しタイミングを上記要領で決定する構成が、本発明における「前記画像形成タイミング決定手段は、前記第一の速度センサから出力される検出信号と、前記第二の速度センサから出力される検出信号の位相差が、所定範囲内にあるときに、前記感光体上に形成された現像剤像が前記転写位置に至るように画像形成動作の開始タイミングを定める」に相当する構成である。
【0052】
ここで、位相差が小さいということは、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbと、感光ドラム51の表面速度Vdの変動の傾向が似通っているということである。すなわち、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbが、予定された速度Vobを超過する方向に変動している場合には、感光ドラム51の表面速度Vdについても予定された速度Vodを超過する方向に変動し(換言すれば、両速度Vb、Vdの波形の山同士がほぼ一致)、これとは、反対に、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbが、予定された速度Vobを下回る方向に変動している場合には、感光ドラム51の表面速度Vdについても予定された速度Vodを下回る方向に変動する(換言すれば、両速度Vb、Vdの波形の谷同士が一致)、と言うことである。
【0053】
このように、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbと、感光ドラム51の表面速度Vdの変動の傾向が似通っているところ(位相差の小さいところ)で、用紙に対してトナー像の転写を行なうようにすれば、転写ずれを小さくすることが出来る。
【0054】
というのも、図7、図8に示すように、用紙は用紙搬送ベルト25によって転写位置Pまで運ばれ、そこで、感光ドラム51に担持されたトナー像が転写されるので、正規転写位置Lcにトナー像が転写されるには、転写位置Pに達するときに、用紙搬送ベルト25が予定された速度Vobにあって、かつ感光ドラム51についても予定された速度Vodで回転していることが基本的には必要である。換言すれば、転写を行なうときに、表面速度Vb、Vdが予定された速度Vob、Vodに対して変動した状態にあると、トナー像は、正規印字位置Lcに対し用紙の搬送方向で前後にずれた状態で転写(すなわち、転写ずれが生ずる)されてしまうが、出願人の知見によれば、例えば、感光ドラム51並びに用紙搬送ベルト25の双方が共に予定された速度より速い場合(より具体的には、転写位置の近傍において速い場合)には、用紙が予定されている時刻に比べて転写位置に速く搬送されるのに対して、感光ドラム51Bも早く回転した状態にあるのでトナー像が早期に転写位置Pbに達する。
【0055】
これにより、両影響が互いに打ち消し合うので、トナー像は正規転写位置Lc或いは、その近傍に転写される。同様に、感光ドラム51の表面速度Vd並びに用紙搬送ベルト25の表面速度Vbが共に予定された速度Vod、Vobより遅い場合についても、両影響が互いに打ち消し合うので、トナー像は正規転写位置Lc或いは、その近傍に転写される。尚、図6の下段において実線で示す曲線は、位相差の大きさと、正規転写位置Lcからの転写ずれの大きさの関係を示すものであり、位相差が大きい期間中に転写を行なうとずれ量が多くなり、位相差が小さい期間中に転写を行なうと、ずれ量が小さいことが見てとれる。
【0056】
以上のように、感光ドラム51の挙動、並びに用紙搬送ベルト25の挙動に合わせて、画像形成動作の開始タイミング、及び用紙の送り出しタイミングを決めて用紙に各色のトナー像を転写させているので、用紙搬送ベルト25の挙動、並びに感光ドラム51の挙動と無関係に、画像形成動作の開始タイミング及び、用紙の送り出しタイミングを決める場合に比べて、感光ドラム51並びに、用紙搬送ベルト25の周期的な速度変動に起因する転写ずれ(用紙に対する印字位置の誤差)を抑えることが出来る。
【0057】
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を図9ないし図11によって説明する。
図9は、実施形態2に適用されたレーザプリンタの電気的構成を示すブロック図である。また、図10は、位置センサの構成を示す図である。
実施形態1では、感光ドラム51の表面速度Vdと用紙搬送ベルト25の表面速度Vbの位相差を速度センサD1、D2を用いて検出したが、実施形態2のものは、速度センサD1、D2を位置センサ(本発明の位置検出センサに相当)E1、E2で代用し、位置センサE1、E2から出力されるパルス信号に基づいて、感光ドラム51の表面速度Vdと用紙搬送ベルト25の表面速度Vbの位相差が小さくなるタイミングを検出するものである。
【0058】
具体的な構成について説明すると、まず、感光ドラム51の側面52の外周寄りのいずれかの位置に識別部(例えば、黒色のマーキング)52Aを付す。一方、投光素子210と受光素子220からなる光電式の位置センサE2を、感光ドラム51における識別部52Aが付された側面52に対向配置する。この状態で、回転中の感光ドラム51に投光素子210から検出光を照射させると、検出光が感光ドラム51の側面52で反射され、これが受光素子220により受光される。一方、識別部52Aが図10に示す上端位置にあって検出光が丁度、識別部52A上に照射されると、照射された検出光の一部が識別部52Aに吸収され、受光素子220の受光量が減少する。
【0059】
この受光レベルの減少をもって、位置センサE2からパルス信号が出力される。かくして、位置センサE2からは、感光ドラム51が一回転して識別部52Aが上端位置に位置するたびにパルス信号が出力される。
【0060】
一方、駆動ローラ21の側面22に対しても、外周寄りのいずれかの位置に識別部(例えば、黒色のマーキング)22Aを付しておく。そして、側面22と対向して、投光素子230と受光素子240とからなる光電式の位置センサE1を配置し、同位置センサE1により、投光・受動動作を行なう。
【0061】
これにより、位置センサE1からは、駆動ローラ21が一回転して識別部22Aが、図10に示す下端位置に位置するだびにパルス信号が出力される。
【0062】
ここで、実施形態1で既に、説明したように、感光ドラム51の回転速度Vdは、ドラムの1回転に同期した周期変動を起こすので、位置センサE2から出力されるパルス信号を検出することで、感光ドラム51の回転速度Vdの周期を知ることが出来る
【0063】
一方、位置センサE2から出力されるパルス信号も駆動ローラ21の一回転ごとに出力されるので同パルス信号を検出してやれば、駆動ローラ21の回転速度の周期、ひいては用紙搬送ベルト25の表面速度Vbの周期を知ることが出来る。
【0064】
以上のことから、両位置センサE1、E2の出力タイミング(より詳しくは、パルス信号の出力タイミング)に基づいて、VdとVbの位相差が小さくなるタイミングを検出することが出来る。例えば、図11に示すように、位置センサE2から出力されるパルス信号が感光ドラム51の表面速度Vdの山となる部分と対応し、位置センサE1から出力されるパルス信号が用紙搬送ベルト25の表面速度Vbの山となる部分と対応している場合には、位置センサE1から出力されるパルス信号と、位置センサE2から出力されるパルス信号の出力タイミングの時間差(図11におけるta時間)の大小により、VdとVbの位相差の大小を判断できる。図11の例であれば、時間差の小さい、時刻t5並びに時刻t6は、VdとVの位相差が小さいと判定できる。
【0065】
従って、時刻t5並びに、時刻t6に一連の画像形成処理を開始し、これに合わせて用紙の送り出しをしてやれば、実施形態1と同様の効果を得ることが出来る。また、実施形態2の構成であれば、パルス信号の出力タイミングのみを監視することで、位相差が小さくなるタイミングを検出することが出来るので、実施形態1の構成(センサから信号が入力されるたびに、速度を算出するもの)に比べて、CPU131によるデータ処理が大幅に軽減出来る。
【0066】
尚、位置センサE2から出力されるパルス信号が、感光ドラム51の表面速度Vdの振幅のどの部分と対応しているのかを特定するには、例えば、予め、感光ドラム51の軸の偏心と識別部52Aが付された位置の関係を調べておく他、レーザプリンタとは別の速度センサにより、パルス信号が出現するときの、転写位置における感光ドラム51の表面速度Vdを予め実測し、これを予定された速度と比較することでも特定できる。また、同様の方法により、位置センサE1から出力されるパルス信号が、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbの振幅のどの部分と対応しているか、知ることが出来る。
【0067】
<実施形態3>
次に、本発明の実施形態3を図12ないし図14によって説明する。
実施形態3は、転写位置における、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbと、感光ドラム51の表面速度Vdの位相差が大きい場合に、用紙搬送ベルト25を循環駆動させる駆動ローラ21を所定時間停止させて、位相差を小さくさせる強制調整機能を加えたものであり、その他の構成は実施形態2と同様である。
【0068】
図12は、実施形態3に適用されたレーザプリンタの電気的構成を示すブロック図であり、実施形態2の構成に、ソレノイドスイッチ155が追加されている。このソレノイドスイッチ155は、メインモータM1の動力を駆動ローラ21に伝達する伝達経路に介設されており、CPU131から停止信号が与えられている期間中は、動力の伝達を断って、駆動ローラ21の回動を停止させる機能を有する。尚、CPU131が本発明の駆動制御手段に相当するものである。
【0069】
CPU131は、位置センサE1と位置センサE2の出力タイミングの時間差が大きい場合には、位置センサE2から信号が出力された時点(例えば、図13における時刻t3)で、ソレノイドスイッチ155に停止信号を与えて、駆動ローラ21の回動を一旦、停止させる。この結果、駆動ローラ21は図14に示す下端位置で停止されることとなる。
【0070】
それ以降は、感光ドラム51のみが回動を続ける。やがて、識別部52Aが上端位置に至り、位置センサE1からパルス信号が出力されると、CPU131は、ソレノイドスイッチ155に対する停止信号の出力を停止する。この結果、駆動ローラ21は時刻t4で再び回動を始めるとともに、このときには、感光ドラム51並びに駆動ローラ21は、識別部52A、22Aがそれぞれ上端位置、並びに下端位置に位置した姿勢となる。かくして、図13に示すように、時刻t4において、表面速度Vbと表面速度Vdの位相が一致した状態となる。
【0071】
このように、実施形態3のものは、位相を強制的に調整する機能を備えている。このような構成であれば、位相差が小さくなるまで画像形成動作の開始を待つといった待機時間を短くすることが可能となり、実施形態2の構成に比べて単位時間当たりの印刷枚数を増やすことが出来る。
【0072】
<実施形態4>
次に、本発明の実施形態4について、図15を参照して説明する。
実施形態4は、実施形態1の構成に対して、隣合う感光ドラム51の距離Hを、駆動ローラ21の周長(直径×3.14)の整数倍(ここでは、1倍)としたものであり、他の構成は実施形態1と同様である。係る構成とすることで、4色のトナー像の転写タイミングを駆動ローラ21の回転周期に同期させることが可能となる。より具体的に言えば、例えば、ブラックのトナー像が転写されるときに、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbが振幅の山の状態にあった場合であれば、その他、各色(シアン、マゼンタ、イエロー)のトナー像についても、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbが振幅の山の状態となったときに、転写される。以上のことから、各色で転写ずれの傾向が異なるといった事態を回避することが可能となり、良好な画像品質が確保できる。
【0073】
<実施形態5>
次に、本発明の実施形態5について、図15を参照して説明する。
実施形態5は、実施形態1の構成に対して、隣合う感光ドラム51の距離Hを、感光ドラム51の周長(直径×3.14)の整数倍(ここでは、1倍)としたものであり、他の構成は実施形態1と同様である。係る構成とすることで、4色のトナー像の転写タイミングを感光ドラム51の回転周期に同期させることが可能となる。より具体的に言えば、例えば、ブラックのトナー像が転写されるときに、感光ドラム51の表面速度Vdが振幅の山の状態にあった場合であれば、その他、各色(シアン、マゼンタ、イエロー)のトナー像についても、感光ドラム51の表面速度Vdが振幅の山の状態となったときに、転写される。以上のことから、各色で転写ずれの傾向が異なるといった事態を回避することが可能で、良好な画像品質が確保できる。
【0074】
<実施形態6>
次に、本発明の実施形態6について、図16を参照して説明する。
実施形態1ないし実施形態5では、いずれもダイレクトタンデム型のレーザプリンタを例示したが、実施形態6では、中間転写タンデム型のカラープリンタを例示している。ダイレクトタンデム型のカラープリンタと、中間転写タンデム型のカラープリンタの基本的な画像形成過程、すなわち露光から感光ドラムにトナー像を形成するに至るまでの過程は同じであり、用紙に対して各トナー像を転写させる形式が相違してる。
【0075】
具体的には、実施形態1ないし実施形態5のダイレクトタンデム型では、用紙上に各色のトナー像を順次転写させているのに対して、中間転写タンデム方式では、まず、中間転写ベルト(本発明の無端ベルトに相当)250に対して、実施形態1の手順と同じ要領で、各色のトナー像を順次転写させる。そして、中間転写ベルト250上に形成されたカラーのトナー像(各色のトナー像が重畳された像)を、二次転写バックアップローラ253と二次転写ローラ255とが対向する二次転写位置において、用紙に一括転写させるものである。
【0076】
係る中間転写タンデム方式の場合であっても、実施形態1の場合と同様に、感光ドラム51の挙動、並びに中間転写ベルト250の挙動を速度センサで検出し、それに合わせて、中間転写ベルト250に対する画像形成動作の開始タイミングを決めて中間転写ベルト250に各色のトナー像を転写させることとすれば、中間転写ベルト250の挙動、並びに感光ドラム51の挙動と無関係に、画像形成動作の開始タイミングを決める場合に比べて、感光ドラム51並びに、中間転写ベルト250の周期的な速度変動に起因する転写ずれを抑えることが出来る。
【0077】
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【0078】
(1)実施形態1では、速度センサにリニアエンコーダ或いはロータリーエンコーダを使用したが、感光ドラム、並びに用紙搬送ベルトの表面速度を検出可能であれば、他の形式の検出手段であってもよい。
【0079】
(2)実施形態2並びに実施形態3では、位置センサに光電式のものを使用したが、センサはこれに限られるものではなく、例えば、磁気式の近接センサであってもよい。また、実施形態2並びに実施形態3では、位置検出の対象に、感光ドラム並びに駆動ローラを選択したが、位置センサから出力される信号に基づいて、駆動ローラが1回転する周期、並びに感光ドラムが1回転する周期を特定できるものであればよく、例えば、感光ドラム並びに駆動ローラと連動して回動するもの(駆動ローラ並びに、感光ドラムに連なる動力伝達用のギヤ等)を検出の対象としてもよい。
【0080】
(3)実施形態3では、感光ドラム51の表面速度Vdと、用紙搬送ベルト25の表面速度Vbの位相を強制調整するのに、駆動ローラ21を一時停止させる構成をとったが、感光ドラム51を一時停止させる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0081】
【図1】実施形態1に係る、レーザプリンタの中央側断面図
【図2】メインモータから給紙ローラに動力を伝達する機構部分の電気的構成を示すブロック図
【図3】レーザプリンタの電気的構成を示すブロック図
【図4】第一の速度センサから出力される信号の波形を示す図
【図5】第二の速度センサから出力される信号の波形を示す図
【図6】用紙搬送ベルトの表面速度Vb並びに、感光ドラムの表面速度Vdの推移を示す図
【図7】用紙にトナー像を転写する直前の状態を示す図
【図8】用紙の正規転写位置にトナー像が転写された状態を示す図
【図9】実施形態2に係る、レーザプリンタの電気的構成を示すブロック図
【図10】位置センサの構成を示す図
【図11】位置センサから出力されるパルス信号を示す図
【図12】実施形態3に係る、レーザプリンタの電気的構成を示すブロック図
【図13】時刻t3から時刻t4の間、駆動ローラの回動を停止させ、Vdの位相をVbの位相に強制的にあわせた状態を示す図
【図14】位相差が大きい場合の、識別部の相対的な位置関係を示す図
【図15】実施形態4、並びに実施形態5における、用紙搬送ベルト周辺の拡大図
【図16】他の実施例を示す図
【符号の説明】
【0082】
1…レーザプリンタ(画像形成装置)
25…用紙搬送ベルト(無端ベルト)
51…感光ドラム(感光体)
130…ASIC(画像形成タイミング決定手段)
D1…第一の速度センサ
D2…第二の速度センサ




 

 


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