(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成手段により形成したトナー像を中間転写ベルトに転写し、中間転写ベルト上のトナー像を記録紙に転写する画像形成装置において、
前記中間転写ベルトの駆動方向に沿って前記中間転写ベルトの端部に形成された磁性パターンと、
前記中間転写ベルトの駆動方向に対して垂直な方向に前記磁性パターンから離れて配置され、前記中間転写ベルトの側面から前記磁性パターンを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記磁性パターンを検知した結果に基づいて、前記中間転写ベルトの移動速度及び前記中間転写ベルトの駆動方向に対して垂直な方向の変位量を検出する制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記磁性パターンは、所定長さのＳ極及びＮ極を交互に配置して形成された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】
前記制御手段は、前記検知手段が前記磁性パターンを検知して出力した電圧波形の振幅変動を抽出することにより、前記変位量を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記中間転写ベルトを支持する回転体であって、回転軸の角度が可変である回転体を備え、
前記制御手段は、検出した前記変位量に基づいて前記回転軸の角度を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記検知手段が前記磁性パターンを検知して出力した電圧波形の周波数変動を抽出することにより、前記移動速度を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記中間転写ベルトを駆動する駆動手段を備え、
前記制御手段は、検出した前記移動速度に基づいて前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項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、無端状担持体の回転駆動を制御する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置は、感光ドラムを露光して静電潜像を形成し、帯電したトナーで静電潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を中間転写体に転写した後、記録紙に転写して、記録紙に画像を形成する。このような画像形成装置の中間転写体として、例えば無端状担持体である無端状ベルトを用いる。無端状ベルトを回転駆動した場合に、駆動ローラ、ギアの芯ずれ（偏心）に起因して、無端状ベルトの駆動速度が変動することがあり、副走査方向に画像位置ずれが生ずる。また、無端状ベルトの支持部材の組み付け精度に依存して無端状ベルトの張架力にアンバランスが生じ、無端状ベルトの回転駆動方向（以下駆動方向とする）に対して直角方向（以下蛇行方向とする）に蛇行することがあり、主走査方向に画像位置ずれが生ずる。画像形成装置が高品位な画像形成を行うためには、無端状ベルトのような像担持体の駆動方向と蛇行方向に対して、高精度かつ安定的に駆動制御を行う必要がある。そのためには無端状ベルトの駆動方向と蛇行方向の変位量を高精度かつ安定的に検知する必要がある。
【０００３】
例えば特許文献１では、ベルトの駆動方向と蛇行方向の変位量を検知する手段として、ＣＭＯＳセンサを用いて中間転写ベルトの表面状態を検出し、中間転写ベルトの相対速度及び蛇行量を算出することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７２０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、無端状ベルトの表面状態を検出するので無端状ベルト面上にセンサを配置しなければならず、また、無端状ベルトのバタつきが無視できる場所に配置する必要がある。無端状ベルトのバタつきが無視できる場所としては、無端状ベルトを支持するローラの近傍が考えられるが、このような場所には、ベルト清掃部材や二次転写部などが配置されている場合が多く、新たにセンサを追加するには配置上の制約が大きい。
【０００６】
本発明はこのような状況のもとでなされたもので、検知手段の配置上の制約が少なく、画像形成装置の小型化に寄与することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。
（１）画像形成手段により形成したトナー像を中間転写ベルトに転写し、中間転写ベルト上のトナー像を記録紙に転写する画像形成装置において、前記中間転写ベルトの駆動方向に沿って前記中間転写ベルトの端部に形成された磁性パターンと、前記中間転写ベルトの駆動方向に対して垂直な方向に前記磁性パターンから離れて配置され、前記中間転写ベルトの側面から前記磁性パターンを検知する検知手段と、前記検知手段により前記磁性パターンを検知した結果に基づいて、前記中間転写ベルトの移動速度及び前記中間転写ベルトの駆動方向に対して垂直な方向の変位量を検出する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、検知手段の配置上の制約が少なく、画像形成装置の小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例の画像形成装置の断面図
【図２】実施例のベルト駆動制御装置のブロック図と磁界検知部の構成を示す図
【図３】実施例の磁界検知部の基本特性１と基本特性２を説明する図
【図４】実施例の磁界検知部の出力電圧を示す図
【図５】実施例の中間転写ベルト駆動の動作を示すフローチャート
【図６】実施例の画像形成の動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明に係わる実施の形態を、図面を参照して詳しく説明する。
【実施例】
【００１１】
［画像形成装置］
図１は、本実施例の無端状担持体である中間転写ベルトの駆動装置を備えた画像形成装置１の断面図であり、画像形成装置１は、例えば電子写真方式のフルカラープリンタである。半導体レーザを光源とする各々のレーザ走査ユニット５ａ〜５ｄは、帯電器３ａ〜３ｄにより一様に帯電した各色用の感光ドラム２ａ〜２ｄ上に静電潜像を形成し、各々の現像器８ａ〜８ｄは静電潜像を現像してトナー像（現像剤像）を形成する。転写ブレード６ａ〜６ｄは、感光ドラム２ａ〜２ｄ上に現像された各色のトナー像を、中間転写ベルト９に順次重畳して一次転写する。二次転写ローラ２２は、中間転写ベルト９上の４色のトナー像を記録紙に転写し、定着ローラ２３、内排紙ローラ２４などからなる熱定着器は記録紙上にトナー像を定着する。これに並行して、記録紙Ｓは給紙カセット１７又は手差しトレイ１３から給紙され、レジストレーションローラ１６はレジストレーションタイミングで記録紙Ｓを二次転写ローラ２２へ向けて搬送する。
【００１２】
なお、４ａ〜４ｄはクリーナ、７ａ〜７ｄは現像ユニットである。１０は中間転写ベルト９の蛇行方向の位置調整部としてのステアリングローラ、１１は中間転写ベルト９を回転駆動させる駆動ローラ、２１は中間転写ベルト９を支持しているローラ、１２はクリーナである。１４，１５は手差しトレイ１３のピックアップローラ、１８，１９は給紙カセット１７のピックアップローラ、２０は縦パスローラ、２５は排紙ローラ、２６は排紙トレイである。３０は中間転写ベルト９の搬送方向と蛇行方向の変位量をそれぞれ検知する磁界検知センサ等の磁界検知部である。ステアリングローラ１０、駆動ローラ１１は、磁界検知部３０の検知結果に基づき、後述するステアリングモータ制御部、ベルト駆動モータ制御部により駆動制御される。
【００１３】
［中間転写ベルトの駆動装置］
図２（ａ）は中間転写ベルトの駆動装置の制御ブロック図である。中央制御部２０１は、ベルト駆動制御部２０２とＣＰＵ２０３を備える。操作部２０４に動作開始指令が入力されると、ＣＰＵ２０３はベルト駆動制御部２０２に駆動開始信号を送り、ベルト駆動モータ制御部２１０は、ベルト駆動モータ２１２を所定の回転速度で回転するようにモータ駆動信号を生成する。ベルト駆動モータ２１２は、モータ駆動信号を受けて、駆動ローラ１１を回転駆動させる。磁界検知部３０は後述する中間転写ベルト９の駆動方向と蛇行方向の変位量をアナログ電圧値として出力する。増幅器２０５は磁界検知部３０から出力されたアナログ信号を電圧増幅し、ＡＤコンバータ２０６は増幅した信号を量子化する。量子化された信号であるベルト変位量データＳｎｓは、周波数検出器２０７と振幅検出器２０８に入力される。
【００１４】
周波数検出器２０７は、後述する手順に従ってベルト駆動速度に相当するベルト変位量データＳｎｓの周波数（以下Ｓｎｓ＿ｆとする）（第一の変位量）を検出し、ベルト駆動モータ制御部２１０に入力する。ベルト駆動モータ制御部２１０は、駆動目標周波数であるＴａｇ＿ｆにＳｎｓ＿ｆが追従するようにベルト駆動モータ２１２の制御信号（モータ駆動信号）を生成しベルト駆動速度が一定になるようにフィードバック制御する。振幅検出器２０８は後述する手順に従って蛇行方向の変位量（第二の変位量）に相当するベルト変位量データＳｎｓの振幅（以下Ｓｎｓ＿Ａとする）を検出し、ステアリングモータ制御部２０９に入力する。ステアリングモータ制御部２０９は、駆動目標振幅であるＴａｇ＿ＡにＳｎｓ＿Ａが追従するようにステアリングモータ２１１の制御信号を生成し、ステアリングモータ２１１を駆動する。ステアリングモータ制御部２０９はステアリングモータ２１１を介して、ステアリングローラ１０を動作させて、ベルト蛇行位置が一定になるようにフィードバック制御する。具体的には、図２のステアリングローラ１０に破線で示すように、ステアリングローラ１０の回転軸を任意の角度で傾ける。
【００１５】
［中間転写ベルトと磁界検知部の構成］
図２（ｂ）は、中間転写ベルト９及び磁界検知部３０の構成を示す図である。３０１は着磁部分である。着磁部分３０１は中間転写ベルト９上に形成された着磁パターンであり、駆動方向に対してＳ極Ｎ極が等しい長さで交互に配置された磁性パターンである。着磁部分３０１は中間転写ベルト９上の非画像形成領域に形成する。着磁部分３０１は、例えば予め用意したＳ極とＮ極が交互に配置されたスケールを中間転写ベルト９に貼り付けることで形成する。また、着磁部分３０１は、中間転写ベルト９を直接着磁させて形成してもよい。
【００１６】
磁界検知部３０は、図２（ｂ）に示すように中間転写ベルト９の着磁部分３０１側のベルト端部に対向する位置に配置する。すなわち、磁界検知部３０は駆動方向に垂直で、かつ、中間転写ベルト９の面に垂直になるよう配置する。さらに磁界検知部３０は、着磁部分３０１のバタつきが少ない場所が好ましく、例えば中間転写ベルト９を支持する回転体であるステアリングローラ１０、駆動ローラ１１又は支持ローラ２１のいずれかのローラの近傍に配置する。本実施例では磁界検知部３０は、ステアリングローラ１０の近傍に配置する。
【００１７】
［磁界検知部の基本特性］
図３（ａ）は、磁界検知部３０の基本特性１を説明する図である。中間転写ベルト９の着磁部分３０１と、磁界検知部３０との距離を蛇行方向距離ｄ［ｍｍ］としたときの、蛇行方向距離ｄと磁界検知部３０の出力電圧（ホール電圧）［Ｖ］の関係を示す。磁界検知部３０は具体的にはホール素子で構成される。ホール素子は検知面を透過する磁界に比例した起電圧（ホール電圧）を発生させる素子である。図３（ａ）では、蛇行方向距離ｄが小さいときホール電圧が大きく、蛇行方向距離ｄが大きくなるに従ってホール電圧は小さくなる。
【００１８】
図３（ｂ）は、磁界検知部３０の基本特性２を説明する図である。中間転写ベルト９の駆動方向の移動距離を駆動方向距離ｘ［ｍｍ］としたときの、磁界検知部３０の出力電圧［Ｖ］の関係を示す。磁界検知部３０に着磁部分３０１のＮ極が徐々に近づくに従ってホール電圧が徐々に大きくなり、Ｎ極が遠ざかるに従ってホール電圧が小さくなり、Ｎ極とＳ極が等距離になる点でホール電圧はゼロになる。そして、Ｓ極が徐々に近づくに従ってホール電圧が徐々に負に大きくなり、再びＮ極とＳ極が等距離になる点でホール電圧はゼロになる。
【００１９】
従って磁界検知部３０の基本特性１より、ホール電圧の電圧値からベルトの蛇行方向の変位量を検知することができる。また磁界検知部３０の基本特性２からＮ極とＳ極の切り替わり周波数（周期）を計測することで、中間転写ベルト９の駆動方向の移動速度を検知することができる。
【００２０】
図４は、図２で示す中間転写ベルトの駆動装置を用いて、中間転写ベルト９を回転駆動させたときの磁界検知部３０の出力波形を示す。図４（ａ）に示す波形（ベルト変位量データＳｎｓ）は、磁界検知部３０のホール電圧出力を示す。基本特性１に基づくと、波形（ベルト変位量データＳｎｓ）の振幅は、中間転写ベルト９の蛇行方向の変位量を示し、基本特性２に基づくと、ベルト変位量データＳｎｓの周波数（周期）は中間転写ベルト９の移動速度を示す。図４（ｂ）に示すＳｎｓ＿Ａはベルト変位量データＳｎｓの振幅変動を抽出したものであり、破線は駆動目標振幅Ｔａｇ＿Ａである。図４（ｃ）に示すＳｎｓ＿ｆはベルト変位量データＳｎｓの周波数変動を抽出したものであり、破線は駆動目標周波数Ｔａｇ＿ｆである。
【００２１】
［中間転写ベルト駆動の動作］
図５は本実施例における中間転写ベルト駆動の動作フローチャートである。ステップ７０１（以下、Ｓ７０１と記す）で中央制御部２０１は、操作部２０４からのベルト駆動開始指令（動作開始指令）を待ち、ベルト駆動開始指令があった場合は、Ｓ７０２で磁界検知部３０が着磁部分３０１の検知を開始する。Ｓ７０３でベルト駆動モータ制御部２１０はベルト駆動モータ２１２の駆動を開始する。
【００２２】
Ｓ７０４からの処理では、中間転写ベルト９のベルト駆動速度制御を開始する。Ｓ７０４で中央制御部２０１は、Ｓｎｓ信号のゼロクロス立ち上がりがあるかどうかを判断し、Ｓｎｓ信号のゼロクロス立ち上がりがある場合には、Ｓ７０５で不図示のタイマによりタイマカウントを開始する。Ｓ７０６で中央制御部２０１はＳｎｓ信号のゼロクロス立ち上がりがあるかどうかを判断し、Ｓｎｓ信号のゼロクロス立ち上がりがある場合には、Ｓ７０７でタイマカウントを停止する。Ｓ７０４からＳ７０７の動作により、Ｓｎｓ信号の１周期の時間が計測できる。Ｓ７０８で周波数検出器２０７はタイマカウント値をＳｎｓ＿ｆとして、データをスタックし、Ｓ７０９でＳｎｓ＿ｆの値をベルト駆動モータ制御部２１０に入力する。Ｓ７１０でベルト駆動モータ制御部２１０は、目標周波数Ｔａｇ＿ｆと比較して変位量を補正することで、ベルト駆動モータ２１２をフィードバック制御する。
【００２３】
Ｓ７１１で中央制御部２０１はタイマカウントをリセットする。Ｓ７１２で、ベルト駆動制御部２０２はベルト駆動停止命令があるかどうか判断し、ベルト駆動停止命令がない場合は、Ｓ７１３に移行し、Ｓ７１２でベルト駆動停止命令がある場合は、Ｓ７１９でベルト駆動モータ２１２の駆動を停止する。
【００２４】
Ｓ７１３からの処理では、中間転写ベルト９のベルト蛇行制御を開始する。Ｓ７１３で振幅検出器２０８はＳｎｓ信号の絶対値を演算する。Ｓｎｓ信号はおよそ０を中心に正負に推移する信号なので、Ｓ７１３の処理により振幅を検出するために全波整流する。Ｓ７１４で振幅検出器２０８は、Ｓ７１３で演算した値にローパスフィルタ処理をする。ここで、Ｓ７１３で演算した値は量子化した値なので、デジタルフィルタにより演算する。Ｓ７１５で振幅検出器２０８は演算結果をＳｎｓ＿Ａとして、データをスタックし、Ｓ７１６でＳｎｓ＿Ａをステアリングモータ制御部２０９に入力する。Ｓ７１７でステアリングモータ制御部２０９は目標周波数Ｔａｇ＿Ａと比較して変位量を補正することで、ステアリングモータ２１１をフィードバック制御する。Ｓ７１８で、ベルト駆動制御部２０２はベルト駆動停止命令があるかどうか判断し、ベルト駆動停止命令がない場合は、Ｓ７０４に移行する。Ｓ７１７でベルト駆動停止命令がある場合は、Ｓ７１９に移行する。
【００２５】
なお、本実施例では、中間転写ベルト９のベルト駆動速度制御を行った後に、ベルト蛇行制御を行ったが、ベルト蛇行制御を行った後にベルト駆動速度制御を行っても良い。
【００２６】
［画像形成装置の動作］
図６は、画像形成動作中の中間転写ベルト駆動動作を示すフローチャートである。Ｓ８０１で装置本体の電源を投入すると、Ｓ８０２で中央制御部２０１はプリントジョブ開始指令を受けるまで待機し、プリントジョブ開始指令を受けた場合には、Ｓ８０３でベルト駆動制御部２０２による中間転写ベルト駆動を開始する。ベルト駆動制御部２０２は図５で説明した中間転写ベルト駆動の動作を実行する。Ｓ８０４で中央制御部２０１はプリント動作を実行する。Ｓ８０５でプリント動作が終了すると、Ｓ８０６で装置本体のシャットダウン指令があるかどうかを判断し、装置本体のシャットダウン指令がない場合にはＳ８０２に移行する。Ｓ８０６で装置本体のシャットダウン指令があると判断した場合、Ｓ８０７で装置本体をシャットダウンする。
【００２７】
以上本実施例によれば、配置上の制約が少ない無端状担持体の端部に対向する位置に検知手段を設置することができ、画像形成装置の小型化に寄与できる。
【符号の説明】
【００２８】
９      中間転写ベルト
３０    磁界検知部
２０２  ベルト駆動制御部
２１１  ステアリングモータ
２１２  ベルト駆動モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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