画像形成装置および該装置における位相調整方法
【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の早期検出および回転位相の早期調整を可能とする。
【解決手段】 駆動モータの各々に対応して設けられた周波数発生器が駆動モータの回転周波数を検出して該回転周波数に対応したＦＧ信号を出力する。そして、駆動モータの回転開始からレディ（READY）信号が出力されるまでにＦＧ信号に基づき回転位相差ＲＤが導出されるとともに、その回転位相差ＲＤに基づき調整色の駆動モータの加減速制御が行われて感光体ドラムの間での回転位相調整が行われる。このように、感光体ドラム（像担持体）間での回転位相差の早期検出および回転位相の早期調整が行われる。
【解決手段】 駆動モータの各々に対応して設けられた周波数発生器が駆動モータの回転周波数を検出して該回転周波数に対応したＦＧ信号を出力する。そして、駆動モータの回転開始からレディ（READY）信号が出力されるまでにＦＧ信号に基づき回転位相差ＲＤが導出されるとともに、その回転位相差ＲＤに基づき調整色の駆動モータの加減速制御が行われて感光体ドラムの間での回転位相調整が行われる。このように、感光体ドラム（像担持体）間での回転位相差の早期検出および回転位相の早期調整が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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関係を調整する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、(1)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、(2)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。
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１９４３号公報（第２頁、図１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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（本発明の「目標回転速度」に相当）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（本発明の「基準像担持体」に相当）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位置誤差情報に相当するため、この位置誤差情報が駆動モータの位置制御ループにフィードバックされ、上記位置誤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がほぼ一致することとなり、両色の間での周期的な色ずれが抑制される。
【０００７】
このような回転位相差の検出および回転位相調整は印字指令に対応して実行されるものであり、各像担持体にトナー像を形成する前に行う必要がある。したがって、印字指令から１枚目のプリント出力までの時間、つまりファーストプリント時間を短縮するためには、回転位相差の検出処理および回転位相の調整処理を可能な限り早期に行うことが要求される。しかしながら、従来装置では、全ての駆動モータの回転速度が定常回転速度に達した後でしか、基準像担持体と残りの像担持体との間での回転位相差を検出することができず、また該回転位相差に基づく像担持体間での回転位相調整を行うことができない。したがって、ファーストプリント時間を短縮するために、回転位相差の検出処理および回転位相の調整処理を早期に行うことを可能とする技術が要望されている。
【０００８】
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の早期検出および回転位相の早期調整を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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しながら、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であって、上記目的を達成するため、複数の駆動モータの各々に対応して設けられ、それぞれが対応する駆動モータの回転周波数を検出して該回転周波数に対応したパルス信号を出力する複数の周波数発生器と、複数の周波数発生器から出力されるパルス信号に基づき複数の像担持体のうち基準となる基準像担持体に対する残りの像担持体の回転位相差を求めるとともに、該回転位相差に基づき複数の駆動モータを制御して複数の像担持体間での回転位相関係を調整する位相制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、この発明にかかる位相調整方法は、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複数の像担持体を回転駆動しながら、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、複数の像担持体間での回転位相関係を調整する位相調整方法であって、上記目的を達成するため、複数の駆動モータの各々について該駆動モータの回転周波数に対応したパルス信号を作成する工程と、該パルス信号に基づき複数の像担持体のうち基準となる基準像担持体に対する残りの像担持体の回転位相差を求める工程と、回転位相差に基づき複数の駆動モータを制御して回転位相関係の調整を行う工程とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
このように構成された発明（画像形成装置および該装置における位相調整方法）では、複数の駆動モータの各々に対応して周波数発生器が設けられており、各周波数発生器はそれに対応する駆動モータの回転周波数を検出して該回転周波数に対応したパルス信号を出力する。このパルス信号は時々刻々と変化する駆動モータの回転駆動状態を反映したものである。このため、駆動モータが定常状態となっている最中はもちろんのこと、非定常状態となっている間、例えば回転速度を加速している最中であっても、パルス信号を参照することで駆動モータの回転駆動状態を正確に把握することができる。つまり、像担持体の回転位相差を求めるタイミングについて制約を加えることなく、像担持体間の回転位相差を正確に求めることができる。したがって、像担持体間での回転位相差を早期に検出することができるとともに、像担持体間での回転位相調整も早期に行うことができる。
【００１２】
ここで、例えば、駆動モータの回転駆動を開始した後に該駆動モータの回転速度が目標回転速度に達するとレディ信号が位相制御手段に出力される装置において、位相制御手段がレディ信号の出力前に回転位相差を求めるように構成してもよい。このように、レディ信号の出力を待たずに回転位相差を検出することができ、これによりファーストプリント時間の短縮を図ることができる。
【００１３】
また、駆動モータの回転駆動状態を反映したパルス信号に基づき回転位相差を求めるように構成しているため、駆動モータの回転速度を増加させている間においても回転位相差を求めることができる。
【００１４】
また、上記のようにしてレディ信号の出力前に回転位相差を検出した場合には、さらにレディ信号の出力前に複数の駆動モータを制御して複数の像担持体間での回転位相関係を調整するように構成してもよい。このようにレディ信号の出力前に回転位相差の検出のみならず、回転位相の調整までも行うことでファーストプリント時間をさらに短縮することができる。もちろん、駆動モータの全てについてレディ信号が出力された後に、位相制御手段が駆動モータを制御して複数の像担持体間での回転位相関係を調整するように構成してもよい。この場合には、全駆動モータが目標回転速度で安定して回転駆動されている状態で駆動モータの制御が行われるため、レディ信号の出力前に制御する装置よりも回転位相調整の安定性という面では優れている。
【００１５】
また、複数の像担持体の各々に対応して設けられ、それぞれが対応する像担持体の基準位置を検出して検出信号を出力する複数の検出手段をさらに備えた装置において、位相制御手段が、基準像担持体に対応して設けられた検出手段からの検出信号の出力と、残りの像担持体に対応して設けられた検出手段からの検出信号の出力との間に出力されるパルス信号をカウントして得られるパルス数を回転位相差として求めるように構成してもよい。このように検出手段からの検出信号をパルス信号と組み合わせることで回転位相差をより正確に求めることができる。
【００１６】
また、複数の駆動モータの回転駆動をほぼ同時に開始してもよい。そして、複数の駆動モータの回転駆動開始から少なくとも１つ以上の検出信号が出力された後に、位相制御手段が回転位相差の導出および回転位相関係の調整を行うように構成してもよい。このように構成することで検出信号とパルス信号を組み合わせた回転位相差の検出処理を確実に行うことができる。
【００１７】
なお、この装置では、基準像担持体と、残りの像担持体との回転位相差を求めているが、基準像担持体については予め設定してもよいし、または全駆動モータの回転駆動開始から最初に出力された検出信号に対応する像担持体を基準像担持体として設定してもよい。特に後者の構成を採用した場合には、前者に比べて次のような作用効果が得られる。すなわち、前者では基準像担持体を固定設定しているため、基準像担持体の基準位置を検出して検出手段から検出信号が出力されるのを待って回転位相差を求める必要がある。これに対し、後者の構成を採用した場合には、最初に出力された検出信号に基づき回転位相差を求めることができる。つまり、検出信号が出力されると、直ちに回転位相差の導出処理を実行することができ、ファーストプリント時間を短縮する上で前者に比べて有利となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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１０５Ω・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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、感光体ドラム２０Ｙが回転駆動される。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。
【００４０】
(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。
【００４１】
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、その外周部の一箇所に凹部５５が形成されている。そして、凹部５５の回転軌跡上に反射型光学センサ５６が回転位相検出センサとして配置されている。このため、感光体ドラム２０の基準位置が回転位相検出センサ５６を通過するたびに回転位相検出センサ５６から検出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のパルスカウンタ５８に出力される。すなわち、この実施形態では、回転位相検出センサ５６が本発明の「検出手段」に相当しており、回転位相検出センサ５６からの出力信号に基づき感光体ドラム２０が基準位置を通過したか否かを正確に検出することができるとともに、感光体ドラム２０の回転位相を検出することができる。
【００４２】
また、駆動モータ５０Ｙには、周波数発生器５９Ｙが設けられており、駆動モータ５０Ｙの回転速度に応じた周波数信号（以下「ＦＧ信号」という）を生成して駆動モータ５０Ｙを制御するモータ回転制御部６０Ｙとパルスカウンタ５８に出力する。周波数発生器５９Ｙの構成については特に限定されるものではないが、この実施形態では駆動モータ５０Ｙの１回転を６０等分したパルス信号がＦＧ信号として出力されるように構成されている。したがって、周波数発生器５９Ｙから出力されるＦＧ信号は時々刻々と変化する駆動モータ５０Ｙの回転駆動状態を反映したものとなり、駆動モータ５０Ｙが目標回転速度に達して定常状態となっている最中はもちろんのこと、非定常状態となっている間、例えば回転速度を加速している最中であっても、ＦＧ信号を参照することで駆動モータ５０Ｙの回転駆動状態を正確に把握することができる。
【００４３】
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。より具体的には、位相制御ユニット５７は図４に示すようにパルスカウンタ５８、比較部６１および回転速度設定部６２を有しており、次に説明する処理を実行することで感光体ドラム２０間での回転位相を調整した後、各感光体ドラム２０を所望の回転速度（１３２ｒｐｍ）で定常回転させる。
【００４４】
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は基準色の決定動作を示すフローチャートである。また、図７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８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。
【００４５】
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、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、パルスカウンタ５８にはＦＧ信号のパルス出力は与えられておらず、比較部６１から与えられる信号に基づき回転速度設定部６２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。
【００４６】
このように各感光体ドラム２０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８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の回転に伴ってＦＧ信号が出力される。このＦＧ信号は駆動モータ５０の回転状態を反映したものであり、回転速度の上昇に伴ってＦＧ信号のパルス間隔は短くなっていく。つまり、ＦＧ信号をモニタすることで定常状態か非定常状態かを問わず駆動モータ５０Ｙの回転駆動状態を正確に把握することができる。一方、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ドラム２０の基準位置が回転位相検出センサ５６を通過すると、回転位相検出センサ５６から検出信号が位相制御ユニット５７のパルスカウンタ５８に出力される。この検出信号は感光体ドラム２０の回転位相を検出する信号、つまり回転位相検出信号として機能するものであり、各色の回転位相検出信号を参照することで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。なお、この実施形態では、４色のうち最初に回転位相検出信号が出力されるトナー色を基準色としている（ステップＳ２）。
【００４７】
このステップＳ２では、図６に示すように、最初の回転位相検出信号が検出される（ステップＳ２１）と、その最初の検出信号がいずれのトナー色の回転位相検出センサ５６から出力されたものであるのかを判断して基準色を決定する（ステップＳ２２〜Ｓ２８）。つまり、
回転位相検出センサ５６Ｋから出力：基準色はブラック、
回転位相検出センサ５６Ｙから出力：基準色はイエロー、
回転位相検出センサ５６Ｍから出力：基準色はマゼンタ、
回転位相検出センサ５６Ｃから出力：基準色はシアン、
と判断される。また、こうして基準色が決定されると、位相制御ユニット５７のパルスカウンタ５８に記憶されているＦＧパルス数ＦＧＣ(0)をクリアする（ステップＳ２９）。このＦＧパルス数ＦＧＣ(0)はＦＧ信号のパルス数をカウントすることにより得られる値であり、後述するように本実施形態ではＦＧパルス数ＦＧＣ(0)が回転位相差を示す指標値として利用される。
【００４８】
上記のようにして基準色が決定され、その基準色のＦＧパルス数ＦＧＣ(0)がクリアされた後、基準色の駆動モータ５０に対応して設けられた周波数発生器５９から出力されるＦＧ信号に基づきパルスカウンタ５８がＦＧパルスのカウントを開始する（ステップＳ３）。そして、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）。
【００４９】
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、ＦＧパルス数ＦＧＣ(n)をクリアする（ステップＳ４１）。そして、ステップＳ４２で回転位相検出信号が検出されると、現時点での基準色ＦＧパルス数ＦＧＣ(0)を回転位相ずれ量（位相差）ＲＤとして記憶する（ステップＳ４３）。こうして、基準色に対する第ｎ調整色の回転位相ずれ量ＲＤ(n)を求めることができる。
【００５０】
また、回転位相検出信号の検出とともに、当該調整色の駆動モータ５０に対応して設けられた周波数発生器５９から出力されるＦＧ信号に基づきパルスカウンタ５８がＦＧパルスのカウントを開始する（ステップＳ４４）。そして、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（READY）信号が出力されるまでに、以下の関係式、
ＦＧＣ(n)＝ＦＧＣ(0)＋ＲＤ(n)
が満足されるように当該調整色の駆動モータ５０を加減速制御する（ステップＳ４５）。これにより、基準色よりも遅れていた調整色の感光体ドラム２０の位相が基準色の感光体ドラム２０に追いつき回転位相差は解消され、レディ（READY）信号が出力される時点では既に両者の回転位相が一致され、両色の感光体ドラム２０は所定の回転速度で定常回転される。
【００５１】
以上のように、この実施形態によれば、駆動モータ５０の各々に対応して設けられた周波数発生器５９によって駆動モータ５０の回転周波数を検出して該回転周波数に対応したＦＧ信号を得ている。このＦＧ信号は時々刻々と変化する駆動モータ５０の回転駆動状態を反映したものである。このため、ＦＧ信号を参照することで駆動モータ５０の回転駆動状態を正確に把握することができ、感光体ドラム２０の回転位相差を正確に求めることができる。特に、この実施形態では、駆動モータ５０の回転開始からレディ信号が出力されるまでに回転位相ずれ量ＲＤ(n)を導出するとともに、その回転位相ずれ量ＲＤ(n)に基づき感光体ドラム２０の間での回転位相調整を行っている。このように、感光体ドラム（像担持体）２０間での回転位相差の早期検出および回転位相の早期調整が行われており、優れたファーストプリント時間で高品質なカラー画像を形成することができる。
【００５２】
また、回転位相検出センサ５６から出力される回転位相検出信号とＦＧ信号とを組み合わせて回転位相差を求めているため、高精度な回転位相差を求めることができる。そして、その回転位相差に基づき駆動モータ５０の駆動制御を行っているため、回転位相を高精度に調整することができる。
【００５３】
また、各色の駆動モータ５０の駆動開始タイミングについては特に限定されるものではないが、本実施形態のように、ほぼ同時に開始するとともに、最初の回転位相検出信号が出力された後に、位相制御ユニット５７による回転位相差の導出および回転位相関係の調整を行うように構成することで回転位相差の検出処理をより早期に、しかも確実に行うことができる。
【００５４】
さらに、全駆動モータ５０の回転駆動開始から最初に出力された回転位相検出信号に対応するトナー色を基準色としている、つまり当該トナー色の感光体ドラム２０を本発明の「基準像担持体」として設定し、該基準像担持体と調整色の感光体ドラム２０との回転位相差を求めて位相調整を行うように構成している。このため、基準色を予め設定している場合に比べて次のような作用効果が得られる。すなわち、基準色を固定している装置では基準像担持体の基準位置を検出して回転位相検出センサ５６から回転位相検出信号が出力されるのを待って回転位相差を求める必要がある。これに対し、本実施形態では、最初に出力された回転位相検出信号に基づき回転位相差を求めることができる。つまり、回転位相検出信号が出力されると、直ちに回転位相差の導出処理を実行することができ、ファーストプリント時間を短縮する上で非常に有利となっている。
【００５５】
図９は本発明にかかる画像形成装置の他の実施形態を示すフローチャートである。また、図１０は図９の実施形態における回転位相差の導出および位相調整動作を示す図である。この実施形態では、先の実施形態と同様に、レディ（READY）信号が出力されるまでに回転位相検出信号とＦＧ信号とに基づき基準色の感光体ドラム２０に対する調整色の感光体ドラム２０の回転位相差を求めている。しかしながら、ステップＳ４６でレディ信号が出力された後、つまり駆動モータ５０の回転速度は定常状態に達した後で該調整色の駆動モータ５０を駆動制御して回転位相を調整している。このように、本実施形態では、駆動モータ５０が目標回転速度で安定して回転駆動されている状態で駆動モータ５０の制御を行っているため、回転位相調整をより安定して行うことができる。
【００５６】
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、駆動モータ５０の回転駆動を開始した後、回転速度を直線的に増速しているが、ステップ状に増速してよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、感光体ドラム２０の回転軸に直結された感光体ギア５４に設けた凹部５５を検出することで感光体ドラム２０の基準位置を検出して回転位相検出センサ５６から回転位相検出信号が出力しているが、回転位相検出方式についてはこれに限定されるものではなく、感光体ドラム２０の基準位置を検出することができるものであれば任意である。例えば、感光体ドラム２０の一部に該ドラム回転とともに回転移動する特徴部位を設け、さらに該特徴部位の回転軌跡上にセンサを配置してもよい。
【００５８】
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。このような装置においても、上記実施形態と同様に、駆動モータの回転開始からレディ信号が出力されるまでにＦＧ信号に基づき回転位相差を導出し、レディ信号の出力前あるいは出力後に該回転位相差に基づき感光体ドラムの間での回転位相調整を行うことによって、感光体ドラム間での回転位相差の早期検出および回転位相の早期調整が可能となり、優れたファーストプリント時間で高品質なカラー画像を形成することができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、回転位相検出信号の出力タイミングに基づき基準色を変更しているが、予め基準色を固定してもよい。この場合においてもＦＧ信号に基づき各感光体ドラムの回転位相差を求め、その回転位相差に基づき回転位相調整を行うことで、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００６０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。
【図２】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。
【図３】感光体ドラムを回転駆動する駆動機構を示す図。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】基準色の決定動作を示すフローチャート。
【図７】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。
【図８】回転位相差の導出および位相調整動作を示す図。
【図９】本発明にかかる画像形成装置の他の実施形態を示すフローチャート。
【図１０】図９の実施形態における回転位相差の導出および位相調整動作を示す図。
【符号の説明】
【００６２】
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、 ５６，５６Ｙ，５６Ｍ，５６Ｃ，５６Ｋ…回転位相検出センサ（検出手段）、 ５７…位相制御ユニット、 ５８…パルスカウンタ、 ５９，５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ…周波数発生器、 ＲＤ…回転位相ずれ量（回転位相差）
【技術分野】
【０００１】
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関係を調整する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、(1)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、(2)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。
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１９４３号公報（第２頁、図１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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（本発明の「目標回転速度」に相当）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（本発明の「基準像担持体」に相当）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位置誤差情報に相当するため、この位置誤差情報が駆動モータの位置制御ループにフィードバックされ、上記位置誤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がほぼ一致することとなり、両色の間での周期的な色ずれが抑制される。
【０００７】
このような回転位相差の検出および回転位相調整は印字指令に対応して実行されるものであり、各像担持体にトナー像を形成する前に行う必要がある。したがって、印字指令から１枚目のプリント出力までの時間、つまりファーストプリント時間を短縮するためには、回転位相差の検出処理および回転位相の調整処理を可能な限り早期に行うことが要求される。しかしながら、従来装置では、全ての駆動モータの回転速度が定常回転速度に達した後でしか、基準像担持体と残りの像担持体との間での回転位相差を検出することができず、また該回転位相差に基づく像担持体間での回転位相調整を行うことができない。したがって、ファーストプリント時間を短縮するために、回転位相差の検出処理および回転位相の調整処理を早期に行うことを可能とする技術が要望されている。
【０００８】
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の早期検出および回転位相の早期調整を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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しながら、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であって、上記目的を達成するため、複数の駆動モータの各々に対応して設けられ、それぞれが対応する駆動モータの回転周波数を検出して該回転周波数に対応したパルス信号を出力する複数の周波数発生器と、複数の周波数発生器から出力されるパルス信号に基づき複数の像担持体のうち基準となる基準像担持体に対する残りの像担持体の回転位相差を求めるとともに、該回転位相差に基づき複数の駆動モータを制御して複数の像担持体間での回転位相関係を調整する位相制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、この発明にかかる位相調整方法は、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複数の像担持体を回転駆動しながら、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、複数の像担持体間での回転位相関係を調整する位相調整方法であって、上記目的を達成するため、複数の駆動モータの各々について該駆動モータの回転周波数に対応したパルス信号を作成する工程と、該パルス信号に基づき複数の像担持体のうち基準となる基準像担持体に対する残りの像担持体の回転位相差を求める工程と、回転位相差に基づき複数の駆動モータを制御して回転位相関係の調整を行う工程とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
このように構成された発明（画像形成装置および該装置における位相調整方法）では、複数の駆動モータの各々に対応して周波数発生器が設けられており、各周波数発生器はそれに対応する駆動モータの回転周波数を検出して該回転周波数に対応したパルス信号を出力する。このパルス信号は時々刻々と変化する駆動モータの回転駆動状態を反映したものである。このため、駆動モータが定常状態となっている最中はもちろんのこと、非定常状態となっている間、例えば回転速度を加速している最中であっても、パルス信号を参照することで駆動モータの回転駆動状態を正確に把握することができる。つまり、像担持体の回転位相差を求めるタイミングについて制約を加えることなく、像担持体間の回転位相差を正確に求めることができる。したがって、像担持体間での回転位相差を早期に検出することができるとともに、像担持体間での回転位相調整も早期に行うことができる。
【００１２】
ここで、例えば、駆動モータの回転駆動を開始した後に該駆動モータの回転速度が目標回転速度に達するとレディ信号が位相制御手段に出力される装置において、位相制御手段がレディ信号の出力前に回転位相差を求めるように構成してもよい。このように、レディ信号の出力を待たずに回転位相差を検出することができ、これによりファーストプリント時間の短縮を図ることができる。
【００１３】
また、駆動モータの回転駆動状態を反映したパルス信号に基づき回転位相差を求めるように構成しているため、駆動モータの回転速度を増加させている間においても回転位相差を求めることができる。
【００１４】
また、上記のようにしてレディ信号の出力前に回転位相差を検出した場合には、さらにレディ信号の出力前に複数の駆動モータを制御して複数の像担持体間での回転位相関係を調整するように構成してもよい。このようにレディ信号の出力前に回転位相差の検出のみならず、回転位相の調整までも行うことでファーストプリント時間をさらに短縮することができる。もちろん、駆動モータの全てについてレディ信号が出力された後に、位相制御手段が駆動モータを制御して複数の像担持体間での回転位相関係を調整するように構成してもよい。この場合には、全駆動モータが目標回転速度で安定して回転駆動されている状態で駆動モータの制御が行われるため、レディ信号の出力前に制御する装置よりも回転位相調整の安定性という面では優れている。
【００１５】
また、複数の像担持体の各々に対応して設けられ、それぞれが対応する像担持体の基準位置を検出して検出信号を出力する複数の検出手段をさらに備えた装置において、位相制御手段が、基準像担持体に対応して設けられた検出手段からの検出信号の出力と、残りの像担持体に対応して設けられた検出手段からの検出信号の出力との間に出力されるパルス信号をカウントして得られるパルス数を回転位相差として求めるように構成してもよい。このように検出手段からの検出信号をパルス信号と組み合わせることで回転位相差をより正確に求めることができる。
【００１６】
また、複数の駆動モータの回転駆動をほぼ同時に開始してもよい。そして、複数の駆動モータの回転駆動開始から少なくとも１つ以上の検出信号が出力された後に、位相制御手段が回転位相差の導出および回転位相関係の調整を行うように構成してもよい。このように構成することで検出信号とパルス信号を組み合わせた回転位相差の検出処理を確実に行うことができる。
【００１７】
なお、この装置では、基準像担持体と、残りの像担持体との回転位相差を求めているが、基準像担持体については予め設定してもよいし、または全駆動モータの回転駆動開始から最初に出力された検出信号に対応する像担持体を基準像担持体として設定してもよい。特に後者の構成を採用した場合には、前者に比べて次のような作用効果が得られる。すなわち、前者では基準像担持体を固定設定しているため、基準像担持体の基準位置を検出して検出手段から検出信号が出力されるのを待って回転位相差を求める必要がある。これに対し、後者の構成を採用した場合には、最初に出力された検出信号に基づき回転位相差を求めることができる。つまり、検出信号が出力されると、直ちに回転位相差の導出処理を実行することができ、ファーストプリント時間を短縮する上で前者に比べて有利となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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１０５Ω・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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、感光体ドラム２０Ｙが回転駆動される。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。
【００４０】
(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。
【００４１】
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、その外周部の一箇所に凹部５５が形成されている。そして、凹部５５の回転軌跡上に反射型光学センサ５６が回転位相検出センサとして配置されている。このため、感光体ドラム２０の基準位置が回転位相検出センサ５６を通過するたびに回転位相検出センサ５６から検出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のパルスカウンタ５８に出力される。すなわち、この実施形態では、回転位相検出センサ５６が本発明の「検出手段」に相当しており、回転位相検出センサ５６からの出力信号に基づき感光体ドラム２０が基準位置を通過したか否かを正確に検出することができるとともに、感光体ドラム２０の回転位相を検出することができる。
【００４２】
また、駆動モータ５０Ｙには、周波数発生器５９Ｙが設けられており、駆動モータ５０Ｙの回転速度に応じた周波数信号（以下「ＦＧ信号」という）を生成して駆動モータ５０Ｙを制御するモータ回転制御部６０Ｙとパルスカウンタ５８に出力する。周波数発生器５９Ｙの構成については特に限定されるものではないが、この実施形態では駆動モータ５０Ｙの１回転を６０等分したパルス信号がＦＧ信号として出力されるように構成されている。したがって、周波数発生器５９Ｙから出力されるＦＧ信号は時々刻々と変化する駆動モータ５０Ｙの回転駆動状態を反映したものとなり、駆動モータ５０Ｙが目標回転速度に達して定常状態となっている最中はもちろんのこと、非定常状態となっている間、例えば回転速度を加速している最中であっても、ＦＧ信号を参照することで駆動モータ５０Ｙの回転駆動状態を正確に把握することができる。
【００４３】
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。より具体的には、位相制御ユニット５７は図４に示すようにパルスカウンタ５８、比較部６１および回転速度設定部６２を有しており、次に説明する処理を実行することで感光体ドラム２０間での回転位相を調整した後、各感光体ドラム２０を所望の回転速度（１３２ｒｐｍ）で定常回転させる。
【００４４】
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は基準色の決定動作を示すフローチャートである。また、図７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８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。
【００４５】
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、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、パルスカウンタ５８にはＦＧ信号のパルス出力は与えられておらず、比較部６１から与えられる信号に基づき回転速度設定部６２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。
【００４６】
このように各感光体ドラム２０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８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の回転に伴ってＦＧ信号が出力される。このＦＧ信号は駆動モータ５０の回転状態を反映したものであり、回転速度の上昇に伴ってＦＧ信号のパルス間隔は短くなっていく。つまり、ＦＧ信号をモニタすることで定常状態か非定常状態かを問わず駆動モータ５０Ｙの回転駆動状態を正確に把握することができる。一方、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ドラム２０の基準位置が回転位相検出センサ５６を通過すると、回転位相検出センサ５６から検出信号が位相制御ユニット５７のパルスカウンタ５８に出力される。この検出信号は感光体ドラム２０の回転位相を検出する信号、つまり回転位相検出信号として機能するものであり、各色の回転位相検出信号を参照することで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。なお、この実施形態では、４色のうち最初に回転位相検出信号が出力されるトナー色を基準色としている（ステップＳ２）。
【００４７】
このステップＳ２では、図６に示すように、最初の回転位相検出信号が検出される（ステップＳ２１）と、その最初の検出信号がいずれのトナー色の回転位相検出センサ５６から出力されたものであるのかを判断して基準色を決定する（ステップＳ２２〜Ｓ２８）。つまり、
回転位相検出センサ５６Ｋから出力：基準色はブラック、
回転位相検出センサ５６Ｙから出力：基準色はイエロー、
回転位相検出センサ５６Ｍから出力：基準色はマゼンタ、
回転位相検出センサ５６Ｃから出力：基準色はシアン、
と判断される。また、こうして基準色が決定されると、位相制御ユニット５７のパルスカウンタ５８に記憶されているＦＧパルス数ＦＧＣ(0)をクリアする（ステップＳ２９）。このＦＧパルス数ＦＧＣ(0)はＦＧ信号のパルス数をカウントすることにより得られる値であり、後述するように本実施形態ではＦＧパルス数ＦＧＣ(0)が回転位相差を示す指標値として利用される。
【００４８】
上記のようにして基準色が決定され、その基準色のＦＧパルス数ＦＧＣ(0)がクリアされた後、基準色の駆動モータ５０に対応して設けられた周波数発生器５９から出力されるＦＧ信号に基づきパルスカウンタ５８がＦＧパルスのカウントを開始する（ステップＳ３）。そして、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）。
【００４９】
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、ＦＧパルス数ＦＧＣ(n)をクリアする（ステップＳ４１）。そして、ステップＳ４２で回転位相検出信号が検出されると、現時点での基準色ＦＧパルス数ＦＧＣ(0)を回転位相ずれ量（位相差）ＲＤとして記憶する（ステップＳ４３）。こうして、基準色に対する第ｎ調整色の回転位相ずれ量ＲＤ(n)を求めることができる。
【００５０】
また、回転位相検出信号の検出とともに、当該調整色の駆動モータ５０に対応して設けられた周波数発生器５９から出力されるＦＧ信号に基づきパルスカウンタ５８がＦＧパルスのカウントを開始する（ステップＳ４４）。そして、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（READY）信号が出力されるまでに、以下の関係式、
ＦＧＣ(n)＝ＦＧＣ(0)＋ＲＤ(n)
が満足されるように当該調整色の駆動モータ５０を加減速制御する（ステップＳ４５）。これにより、基準色よりも遅れていた調整色の感光体ドラム２０の位相が基準色の感光体ドラム２０に追いつき回転位相差は解消され、レディ（READY）信号が出力される時点では既に両者の回転位相が一致され、両色の感光体ドラム２０は所定の回転速度で定常回転される。
【００５１】
以上のように、この実施形態によれば、駆動モータ５０の各々に対応して設けられた周波数発生器５９によって駆動モータ５０の回転周波数を検出して該回転周波数に対応したＦＧ信号を得ている。このＦＧ信号は時々刻々と変化する駆動モータ５０の回転駆動状態を反映したものである。このため、ＦＧ信号を参照することで駆動モータ５０の回転駆動状態を正確に把握することができ、感光体ドラム２０の回転位相差を正確に求めることができる。特に、この実施形態では、駆動モータ５０の回転開始からレディ信号が出力されるまでに回転位相ずれ量ＲＤ(n)を導出するとともに、その回転位相ずれ量ＲＤ(n)に基づき感光体ドラム２０の間での回転位相調整を行っている。このように、感光体ドラム（像担持体）２０間での回転位相差の早期検出および回転位相の早期調整が行われており、優れたファーストプリント時間で高品質なカラー画像を形成することができる。
【００５２】
また、回転位相検出センサ５６から出力される回転位相検出信号とＦＧ信号とを組み合わせて回転位相差を求めているため、高精度な回転位相差を求めることができる。そして、その回転位相差に基づき駆動モータ５０の駆動制御を行っているため、回転位相を高精度に調整することができる。
【００５３】
また、各色の駆動モータ５０の駆動開始タイミングについては特に限定されるものではないが、本実施形態のように、ほぼ同時に開始するとともに、最初の回転位相検出信号が出力された後に、位相制御ユニット５７による回転位相差の導出および回転位相関係の調整を行うように構成することで回転位相差の検出処理をより早期に、しかも確実に行うことができる。
【００５４】
さらに、全駆動モータ５０の回転駆動開始から最初に出力された回転位相検出信号に対応するトナー色を基準色としている、つまり当該トナー色の感光体ドラム２０を本発明の「基準像担持体」として設定し、該基準像担持体と調整色の感光体ドラム２０との回転位相差を求めて位相調整を行うように構成している。このため、基準色を予め設定している場合に比べて次のような作用効果が得られる。すなわち、基準色を固定している装置では基準像担持体の基準位置を検出して回転位相検出センサ５６から回転位相検出信号が出力されるのを待って回転位相差を求める必要がある。これに対し、本実施形態では、最初に出力された回転位相検出信号に基づき回転位相差を求めることができる。つまり、回転位相検出信号が出力されると、直ちに回転位相差の導出処理を実行することができ、ファーストプリント時間を短縮する上で非常に有利となっている。
【００５５】
図９は本発明にかかる画像形成装置の他の実施形態を示すフローチャートである。また、図１０は図９の実施形態における回転位相差の導出および位相調整動作を示す図である。この実施形態では、先の実施形態と同様に、レディ（READY）信号が出力されるまでに回転位相検出信号とＦＧ信号とに基づき基準色の感光体ドラム２０に対する調整色の感光体ドラム２０の回転位相差を求めている。しかしながら、ステップＳ４６でレディ信号が出力された後、つまり駆動モータ５０の回転速度は定常状態に達した後で該調整色の駆動モータ５０を駆動制御して回転位相を調整している。このように、本実施形態では、駆動モータ５０が目標回転速度で安定して回転駆動されている状態で駆動モータ５０の制御を行っているため、回転位相調整をより安定して行うことができる。
【００５６】
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、駆動モータ５０の回転駆動を開始した後、回転速度を直線的に増速しているが、ステップ状に増速してよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、感光体ドラム２０の回転軸に直結された感光体ギア５４に設けた凹部５５を検出することで感光体ドラム２０の基準位置を検出して回転位相検出センサ５６から回転位相検出信号が出力しているが、回転位相検出方式についてはこれに限定されるものではなく、感光体ドラム２０の基準位置を検出することができるものであれば任意である。例えば、感光体ドラム２０の一部に該ドラム回転とともに回転移動する特徴部位を設け、さらに該特徴部位の回転軌跡上にセンサを配置してもよい。
【００５８】
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。このような装置においても、上記実施形態と同様に、駆動モータの回転開始からレディ信号が出力されるまでにＦＧ信号に基づき回転位相差を導出し、レディ信号の出力前あるいは出力後に該回転位相差に基づき感光体ドラムの間での回転位相調整を行うことによって、感光体ドラム間での回転位相差の早期検出および回転位相の早期調整が可能となり、優れたファーストプリント時間で高品質なカラー画像を形成することができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、回転位相検出信号の出力タイミングに基づき基準色を変更しているが、予め基準色を固定してもよい。この場合においてもＦＧ信号に基づき各感光体ドラムの回転位相差を求め、その回転位相差に基づき回転位相調整を行うことで、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００６０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。
【図２】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。
【図３】感光体ドラムを回転駆動する駆動機構を示す図。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】基準色の決定動作を示すフローチャート。
【図７】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。
【図８】回転位相差の導出および位相調整動作を示す図。
【図９】本発明にかかる画像形成装置の他の実施形態を示すフローチャート。
【図１０】図９の実施形態における回転位相差の導出および位相調整動作を示す図。
【符号の説明】
【００６２】
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、 ５６，５６Ｙ，５６Ｍ，５６Ｃ，５６Ｋ…回転位相検出センサ（検出手段）、 ５７…位相制御ユニット、 ５８…パルスカウンタ、 ５９，５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ…周波数発生器、 ＲＤ…回転位相ずれ量（回転位相差）
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記複数の駆動モータの各々に対応して設けられ、それぞれが対応する駆動モータの回転周波数を検出して該回転周波数に対応したパルス信号を出力する複数の周波数発生器と、
前記複数の周波数発生器から出力されるパルス信号に基づき前記複数の像担持体のうち基準となる基準像担持体に対する残りの像担持体の回転位相差を求めるとともに、該回転位相差に基づき前記複数の駆動モータを制御して前記複数の像担持体間での回転位相関係を調整する位相制御手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
各駆動モータの回転駆動を開始した後に該駆動モータの回転速度が前記目標回転速度に達するとレディ信号が前記位相制御手段に出力される請求項１記載の画像形成装置であって、
前記位相制御手段は前記レディ信号の出力前に前記回転位相差を求める画像形成装置。
【請求項３】
前記位相制御手段は各駆動モータの回転速度を増加させている間に前記回転位相差を求める請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記位相制御手段は前記レディ信号の出力前に前記複数の駆動モータを制御して前記複数の像担持体間での回転位相関係を調整する請求項２または３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記複数の駆動モータの全てについて前記レディ信号が出力された後に、前記位相制御手段は前記複数の駆動モータを制御して前記複数の像担持体間での回転位相関係を調整する請求項２または３記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記複数の像担持体の各々に対応して設けられ、それぞれが対応する像担持体の基準位置を検出して検出信号を出力する複数の検出手段をさらに備え、
前記位相制御手段は、前記基準像担持体に対応して設けられた検出手段からの検出信号の出力と、残りの像担持体に対応して設けられた検出手段からの検出信号の出力との間に出力されるパルス信号をカウントして得られるパルス数を前記回転位相差として求める請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記複数の駆動モータの回転駆動がほぼ同時に開始される請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記複数の駆動モータの回転駆動開始から少なくとも１つ以上の検出信号が出力された後に、前記位相制御手段は回転位相差の導出および回転位相関係の調整を行う請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記基準像担持体は予め設定されている請求項７または８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記複数の駆動モータの回転駆動開始から最初に出力された検出信号に対応する像担持体を前記基準像担持体として設定する請求項７または８記載の画像形成装置。
【請求項１１】
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、前記複数の像担持体間での回転位相関係を調整する位相調整方法であって、
前記複数の駆動モータの各々について該駆動モータの回転周波数に対応したパルス信号を作成する工程と、
前記パルス信号に基づき前記複数の像担持体のうち基準となる基準像担持体に対する残りの像担持体の回転位相差を求める工程と、
前記回転位相差に基づき前記複数の駆動モータを制御して前記回転位相関係の調整を行う工程と
を備えたことを特徴とする位相調整方法。
【請求項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、
前記複数の駆動モータの各々に対応して設けられ、それぞれが対応する駆動モータの回転周波数を検出して該回転周波数に対応したパルス信号を出力する複数の周波数発生器と、
前記複数の周波数発生器から出力されるパルス信号に基づき前記複数の像担持体のうち基準となる基準像担持体に対する残りの像担持体の回転位相差を求めるとともに、該回転位相差に基づき前記複数の駆動モータを制御して前記複数の像担持体間での回転位相関係を調整する位相制御手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
各駆動モータの回転駆動を開始した後に該駆動モータの回転速度が前記目標回転速度に達するとレディ信号が前記位相制御手段に出力される請求項１記載の画像形成装置であって、
前記位相制御手段は前記レディ信号の出力前に前記回転位相差を求める画像形成装置。
【請求項３】
前記位相制御手段は各駆動モータの回転速度を増加させている間に前記回転位相差を求める請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記位相制御手段は前記レディ信号の出力前に前記複数の駆動モータを制御して前記複数の像担持体間での回転位相関係を調整する請求項２または３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記複数の駆動モータの全てについて前記レディ信号が出力された後に、前記位相制御手段は前記複数の駆動モータを制御して前記複数の像担持体間での回転位相関係を調整する請求項２または３記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記複数の像担持体の各々に対応して設けられ、それぞれが対応する像担持体の基準位置を検出して検出信号を出力する複数の検出手段をさらに備え、
前記位相制御手段は、前記基準像担持体に対応して設けられた検出手段からの検出信号の出力と、残りの像担持体に対応して設けられた検出手段からの検出信号の出力との間に出力されるパルス信号をカウントして得られるパルス数を前記回転位相差として求める請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記複数の駆動モータの回転駆動がほぼ同時に開始される請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記複数の駆動モータの回転駆動開始から少なくとも１つ以上の検出信号が出力された後に、前記位相制御手段は回転位相差の導出および回転位相関係の調整を行う請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記基準像担持体は予め設定されている請求項７または８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記複数の駆動モータの回転駆動開始から最初に出力された検出信号に対応する像担持体を前記基準像担持体として設定する請求項７または８記載の画像形成装置。
【請求項１１】
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、前記複数の像担持体間での回転位相関係を調整する位相調整方法であって、
前記複数の駆動モータの各々について該駆動モータの回転周波数に対応したパルス信号を作成する工程と、
前記パルス信号に基づき前記複数の像担持体のうち基準となる基準像担持体に対する残りの像担持体の回転位相差を求める工程と、
前記回転位相差に基づき前記複数の駆動モータを制御して前記回転位相関係の調整を行う工程と
を備えたことを特徴とする位相調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１７１５９５（Ｐ２００６−１７１５９５Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６７１３１（Ｐ２００４−３６７１３１）
【出願日】平成１６年１２月２０日（２００４．１２．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２０日（２００４．１２．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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