(57)【要約】【課題】従来よりも、ベルトの速度変動をさらに小さくし、且つ、ベルト目標位置からの位置ずれを小さくすることによって、高精度な位置制御が行えるベルト移動装置を提供する。【解決手段】モータを駆動させてベルトを移動させる時に、該ベルトへの負荷に応じてフィードバック制御にてベルトの位置を制御するベルト移動装置において、予めプレ駆動させて、ベルト負荷時に位置変動が小さい最適フィードフォワード変化開始時間とそのときの負荷電流値をフィードフォワード量として設定しておき、本駆動時には、ベルト負荷指令信号に応じて、検出したベルト位置とベルト目標位置とからベルト位置を補正する補正電流値を算出し、前記最適フィードフォワード変化開始時間に合わせて前記フィードフォワード量を前記補正電流値に加えて、前記駆動用モータに印可するようにして、ベルト位置を補正するようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動させてベルトを移動させる時に、該ベルトへの負荷に応じてフィードバック制御にてベルトの位置を制御するベルト移動装置において、予めプレ駆動させて、ベルト負荷時に位置変動が小さい最適フィードフォワード変化開始時間とそのときの負荷電流値をフィードフォワード量として設定しておき、本駆動時には、ベルト負荷指令信号に応じて、検出したベルト位置とベルト目標位置とからベルト位置を補正する補正電流値を算出し、前記最適フィードフォワード変化開始時間に合わせて前記フィードフォワード量を前記補正電流値に加えて、前記駆動用モータに印可するようにして、ベルト位置を補正するようにしたことを特徴とするベルト移動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のベルト移動装置において、前記フィードフォワード量は、モータの定常状態の電流を波形整形させた電流値であることを特徴とするベルト移動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のベルト移動装置において、前記フィードフォワード量は、モータの負荷の変化分に相当する電流であることを特徴とするベルト移動装置。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載のベルト移動装置において、前記ベルトの検出位置は、ベルト表面位置であることを特徴とするベルト移動装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のベルト移動装置と２ステーションからなる画像形成手段とを備えた画像形成装置であって、該ベルト移動装置のベルトを中間転写ベルトとし、該中間転写ベルトを負荷に応じて位置制御するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト移動装置および画像形成装置に関し、より詳しくは、カラープリンタ等の画像形成装置に設けられる中間転写ベルトの位置を高精度に制御することができるベルト移動装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カラープリンタ等の画像形成装置などに使用される中間転写ベルトの位置は、ベルト搬送装置によって制御される。このベルト搬送装置は、無端状のベルトを駆動する駆動ロールにエンコーダを設け、駆動ロールが１回転するごとに１回インデックス信号を発生し、また、ベルト上の１箇所にマークが設けられて、センサでその通過時間を読み取るようになっている。
【０００３】
これらインデックス信号とマークの検出信号の関係に基づいて、ベルトの速度変動を補正するように速度制御する。特に、カラーコピーの場合、ベルトの速度が変動すると、４色のシアン、イエロー、マゼンダ、ブラックのトナー各色を中間転写ベルト上に順番に重ね合わせて用いる際には色ずれとなって現れる。
【０００４】
特許文献１は、ベルトを移動させるための駆動軸と、モータからの駆動力を前記駆動軸に伝達する伝達手段を備え、前記モータからの駆動力によりベルトを移動させるベルト移動装置において、前記ベルトの移動方向の位置を認識するために該ベルトに設けられたマーカーを検出するマーカー検出手段と、前記駆動軸の回転状態を検出する回転状態検出手段と、前記マーカー検出手段の検出結果に基づき、ベルトの移動方向の位置を補正するための補正情報を作成する第１の補正情報作成手段と、前記回転状態検出手段の検出結果に基づき、前記駆動軸の回転状態を補正するための補正情報を作成する第２の補正情報作成手段と、前記第１および第２の補正情報作成手段の補正情報に基づいて前記モータを移動制御する制御手段とを備えるようにした。これにより、バウンディング等のベルトの速度変動と、ベルト目標位置からの位置ずれを小さくでき、高精度な位置制御が行え、形成する画像の色ずれを防止し、高画質な画像を形成できるようにした。
【特許文献１】特開２００３−２４１５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述のような実情を考慮してなされたものであって、従来よりも、ベルトの速度変動をさらに小さくし、且つ、ベルト目標位置からの位置ずれを小さくすることによって、高精度な位置制御が行えるベルト移動装置および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】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータを駆動させてベルトを移動させる時に、該ベルトへの負荷に応じてフィードバック制御にてベルトの位置を制御するベルト移動装置において、予めプレ駆動させて、ベルト負荷時に位置変動が小さい最適フィードフォワード変化開始時間とそのときの負荷電流値をフィードフォワード量として設定しておき、本駆動時には、ベルト負荷指令信号に応じて、検出したベルト位置とベルト目標位置とからベルト位置を補正する補正電流値を算出し、前記最適フィードフォワード変化開始時間に合わせて前記フィードフォワード量を前記補正電流値に加えて、前記駆動用モータに印可するようにして、ベルト位置を補正するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のベルト移動装置において、前記フィードフォワード量は、モータの定常状態の電流を波形整形させた電流値であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のベルト移動装置において、前記フィードフォワード量は、モータの負荷の変化分に相当する電流であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１、２または３に記載のベルト移動装置において、前記ベルトの検出位置は、ベルト表面位置であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のベルト移動装置と２ステーションからなる画像形成手段とを備えた画像形成装置であって、該ベルト移動装置のベルトを中間転写ベルトとし、該中間転写ベルトを負荷に応じて位置制御するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、所定の負荷があったとき、予めフィードフォワード量とそのタイミングを求めることによって、本駆動時には速度変動が小さいベルト移動ができる。
このため、定常状態の電流を波形整形することにより、定常負荷に相当する電流が求められるので、適正なフィードフォワード量を得ることができる。
【００１２】
また、負荷の変化分に相当する電流をフィードフォワード量としてモータに与えることにより、本駆動時には速度変動が小さいベルト移動ができる。
【００１３】
また、ベルト表面位置を検出してベルトをフィードバックすることにより、プーリー偏芯等の伝達系の誤差をなくすことができるので、速度変動が小さいベルト移動ができる。
【００１４】
また、中間転写ベルトに負荷変動があっても速度変動を小さくできることにより、色ずれの小さい２ステーションを備える画像形成装置を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明のベルト移動装置に係る好適な実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係るベルト移動装置の全体構成を示す斜視図である。以下、画像形成装置の画像転写用の中間転写ベルトを移動制御する構成例について説明する。
【００１６】
駆動対象であるベルト１０１は、駆動軸のタイミングプーリ１０３とモータ軸のタイミングプーリ１０５とに張装したタイミングベルト１０４によってベルト駆動用のモータ１０６に連結され、駆動軸１０２を回転させることによって駆動される。
また、ベルト１０１には、紙転写ローラ１０９やクリーニングブレード１０８が隣接配置されている。
さらに、駆動軸１０２には、ロータリエンコーダホイールのスリットを読み取るロータリエンコーダパルス検出センサＢ１０７が取り付けられている。
【００１７】
図２は、ベルトの移動機構の駆動系を示すブロック図（ハードウエア構成図）であり、本実施形態に係るベルト移動装置の位置制御は、マイクロコンピュータ２０１における演算処理機能により実行される。
【００１８】
マイクロコンピュータ２０１は、移動機構全体の制御を受け持っており、このマイクロコンピュータ２０１には、少なくともマイクロプロセッサ２０２と、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）２０３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０４がそれぞれバスを介して接続されている。
【００１９】
位置検出手段２０６は、ロータリエンコーダパルス検出センサＢ１０７で検出したロータリエンコーダパルスを処理してデジタル数値に変換し、パルスの数を計数してロータリエンコーダの角度を求め、求めた角度をベルト計測表面位置に換算した値を算出する。
このベルト位置は、ロータリエンコーダパルス検出センサＢ１０７から、位置検出手段２０６を介して状態検出用インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２０５、バス２１０を介して、マイクロコンピュータ２０１に入力されている。
【００２０】
さらに、ベルト駆動モータ１０６は、マイクロコンピュータ２０１に対してバス２１０、駆動用Ｉ／Ｆ２０８およびドライバ２０９を介して接続されている。
駆動用Ｉ／Ｆ２０８は、マイクロコンピュータ２０１における演算結果のデジタル信号をアナログ信号に変換して、駆動装置であるモータ駆動用のドライバ２０９に与え、モータ１０６に印加する。この結果、ベルト１０１は、所定の目標位置に追従するように駆動される。
【００２１】
また、電流検出手段２０７は、電流センサによって計測されたアナログ信号の電流をデジタル信号に変換してマイクロコンピュータ２０１に入力する。
また、ここではマイクロコンピュータ２０１を用いたが、マイクロコンピュータ２０１の代わりに数値演算処理能力が高いＤＳＰ（デジタルシグナルプロッセサ）を用いてもよいことは明らかである。
【００２２】
図３は、ベルト移動装置の位置制御ブロック図である。
位置検出手段２０６で計算されたベルト位置とベルト表面目標位置とを比較して偏差を位置制御手段３０１により演算し、電流指令値を求める。
この電流指令値は、電流アンプ３０３を介してモータ１０６に電流が与えられる。同時にフィードフォワード手段３０２により求められたフィードフォワード電流指令値がモータの電流アンプ３０３を介して、モータ１０６に電流がベルト移動装置機構系３０４に与えられる。
また、電流アンプ３０３から出力される電流値は、電流センサ（図示しない）により計測され電流検出手段２０７へ入力される。
【００２３】
図４（Ａ）は、フィードバック制御だけを実施しているときの、ベルト移動装置の電流波形であり、ベルト移動装置が電源ＯＮで駆動中に、負荷信号がＯＮされると電流が増え、ＯＦＦされると電流が減る。
また、図４（Ｂ）はベルト移動装置の速度波形であり、ベルト移動装置が電源ＯＮで駆動中に、速度変動は負荷信号がＯＮ、ＯＦＦ時に大きくなる。
【００２４】
次に、図５および図６のフローチャートを用いて、本実施形態の処理動作を説明する。
電流検出プレ駆動を実施して（ステップＳ１）、ベルト位置制御を行って、定常負荷時の電流値Ｉｆｆの測定を終了するまで繰り返す（ステップＳ２）。
電流値Ｉｆｆの検出が終了すると（ステップＳ３のＹＥＳ）、次に、プレ駆動をスタートする（ステップＳ４）。
【００２５】
ベルト位置制御を行って、ベルト負荷指令信号ＯＮの時間Ｔ_ｏｎになるまで待つ（ステップＳ６）。
ベルト負荷指令信号ＯＮの時間Ｔ_ｏｎになると（ステップＳ６のＹＥＳ）、ベルト負荷指令信号ＯＮの時間Ｔ_ｏｎでフィードフォワードを実施する（ステップＳ７、Ｓ８）。
位置変動を検出し（ステップＳ９）、その位置変動が基準値以下ならば（ステップＳ１０のＹＥＳ）、本駆動の最適フィードフォワード変化開始時間ＴｆｆをＴ_ｏｎに設定する（ステップＳ１１）。
【００２６】
一方、検出した位置変動が基準値より大きい場合（ステップＳ１０のＮＯ）、ベルト負荷指令信号ＯＮの時間以前Ｔｂ_ｏｎになるまで待つ（ステップＳ１２）。
ベルト負荷指令信号ＯＮの時間以前Ｔｂ_ｏｎになると（ステップＳ１２のＹＥＳ）、ベルト負荷指令信号ＯＮの時間以前Ｔｂ_ｏｎでフィードフォワードを実施する（ステップＳ１３）。
位置変動を検出し（ステップＳ１４）、その位置変動が基準値以下ならば（ステップＳ１５のＹＥＳ）、本駆動の最適フィードフォワード変化開始時間ＴｆｆをＴｂ_ｏｎに設定する（ステップＳ１６）。
【００２７】
一方、その位置変動が基準値より大きい場合（ステップＳ１５のＮＯ）、ベルト負荷指令信号ＯＮの時間以後Ｔａ_ｏｎになるまで待つ（ステップＳ１７）。
ベルト負荷指令信号ＯＮの時間以後Ｔａ_ｏｎになると（ステップＳ１７のＹＥＳ）、ベルト負荷指令信号ＯＮの時間以後Ｔａ_ｏｎでフィードフォワードを実施する（ステップＳ１８）。
位置変動を検出し（ステップＳ１９）、その位置変動が基準値以下ならば（ステップＳ２０のＹＥＳ）、本駆動の最適フィードフォワード変化開始時間ＴｆｆをＴａ_ｏｎに設定する（ステップＳ２１）。
一方、位置変動が基準値より大きい場合（ステップＳ２０のＮＯ）、Ｔｂ_ｏｎとＴａ_ｏｎを変更して（ステップＳ２２）、ステップＳ１２へ戻り、位置変動が基準値以下になるまで繰り返す。
【００２８】
図７は、フィードフォワードのタイミングの違いによる速度変動を表すグラフである。図７によると、最適フィードフォワード変化開始時間Ｔｆｆの場合は、位置変動が基準値以下になることが分かる。
【００２９】
以上のように構成すると、所定の負荷があったとき、予めフィードフォワード量とそのタイミングを求められるので、本駆動時は速度変動が小さいベルト移動ができる。
【００３０】
図８は、上記のベルト移動装置において、負荷の変動に応じて測定したモータの測定電流値と、定常状態の電流を波形整形させた値とを示すグラフである。図８では、０.５秒後に負荷がかかっており、波形整形前の電流波形（Ａ）では、０.４Ａから０.４６Ａの電流変動がある。
しかし、これをデジタルフィルターで波形整形することにより、電流波形（Ｂ）は０.４２Ａから０.４３Ａの範囲になり、その値を本駆動のフィードフォワード電流に用いれば、位置変動が小さいベルト移動が実現できる。
【００３１】
また、図４（Ａ）には、負荷の変化分に相当する電流が示されている。そこでは、時間Ｔａ_ｏｎ、Ｔｂ_ｏｎ、Ｔａ_ｏｆｆ、Ｔｂ_ｏｆｆで電流が変化している。時間Ｔａ_ｏｎ以前の電流値が０ならば、定常状態の電流がフィードフォワード電流値になる。即ち、負荷の変化分に相当する電流をフィードフォワード量としてモータに与えることにより、本駆動時は速度変動が小さいベルト移動ができることになる。
【００３２】
また、ベルトの位置を検出するために、図９に示すように、ベルト１０１表面に取り付けたスケール１１０を読み取る検出センサＡ１１１を設けるようにしてもよい。
この検出センサＡ１１１により、ベルト表面位置を検出して、フィードバックすることにより、プーリー偏芯等の伝達系の誤差をなくすことができるので、速度変動が小さいベルト移動ができる。
【００３３】
図１０は、本発明のベルト移動装置を適用した、中間転写体を用いた画像形成装置の構成を示す図である。
この画像形成装置は、書込み手段により画像担持体１に形成した潜像から現像手段４によりトナー像を生成し、トナー像を中間転写体７上に転写する工程を色毎に複数回繰り返し、トナー像を色毎に順次重ね合わせてカラー画像を形成するものである。
【００３４】
２つの画像形成手段（ステーション１、ステーション２）は、中間転写体７の下方に配置され、各ステーションは感光体ドラム等の画像担持体１、帯電手段２、現像手段４、一次転写手段５、クリーニング手段６で構成され、画像担持体１に書き込みビーム３が入射する。
【００３５】
中間転写体７は、画像形成の基準位置を示すマークを有していて、その周りの二次転写位置に中間転写体７の画像を記録媒体に転写するための二次転写手段（転写ローラ）８、中間転写体７上の残トナーを清掃するための中間転写体クリーニング手段（クリーニングブレード）９が配置される。
転写ローラ８およびクリーニングブレード９は、それぞれ図に示す矢印の向きに移動して、必要に応じて中間転写体７に接触または離反を繰り返す。
【００３６】
次に、この画像形成装置の動作について説明する。
矢印の向きに回転する画像担持体１は、帯電手段２によりその表面が帯電される。
中間転写体７のマークが検出されると、ステーション１の書き込みビーム３が画像データに基づく露光を開始し、画像担持体１に潜像が形成される。潜像は、現像手段４によりトナー像として顕像化され、中間転写体７との接点において一次転写手段５により中間転写体７に転写される。転写後の画像担持体１は、クリーニング手段６により、転写残トナーがクリーニングされる。ステーション２においても、ステーション１の画像と重なるよう同様の動作を行う。
【００３７】
ここで、中間転写体７に形成されたトナー像が二次転写位置を通過する時、転写ローラ８は、中間転写体７から離反した状態にある。また、クリーニングブレード９も離反した状態にある。
中間転写体７が回転し続け、先に形成したトナー像に重なるよう各ステーションは、図示しない切替え手段で現像手段４を他色に切り替え画像を形成し、中間転写体７に４色の画像を重ね合わせる。
【００３８】
中間転写体７に４色の画像が重ね合わされると、転写ローラ８が中間転写体７に接触し、点線で示した経路を搬送される紙などの記録媒体に画像を転写する。転写が終了すると転写ローラ８が離反する。画像を転写された紙は、図示しない定着装置により定着され装置外に排出される。
また、クリーニングブレード９も中間転写体７上の転写残トナーを清掃するために、画像が形成されていた領域にわたり中間転写体７に接触し、清掃が終了すると離反する。
【００３９】
次に、図１１のタイミングチャートを参照して、画像形成装置の動作を説明する。
中間転写体７を駆動時に、画像形成の基準位置を示すベルトマークを検出する（検出信号がＯＮとなる）と、Ｆ.ＧＡＴＥ１がＯＮの状態になり、でステーション１の書き込みビーム３が画像データに基づく露光を開始し、画像担持体１に潜像が形成され、ベルトマーク基準で、ステーション１の転写１が行われる。
クリーニングブレード９では、転写クリーニングがＯＮの状態にあり、中間転写体７上の転写残トナーを清掃するために中間転写体７に接触している。
【００４０】
次に、Ｆ.ＧＡＴＥ２がＯＮの状態になり、ステーション２の書き込みビーム３が画像データに基づく露光を開始し、画像担持体１に潜像が形成され、ベルトマーク基準で、ステーション２の転写２が行われる。
転写２を行っているとき、転写クリーニングがＯＦＦになり、クリーニングブレード９は、中間転写体７から離反する。
【００４１】
このとき、中間転写体７は、負荷変動を受ける。２回目のベルトマークを検出すると、Ｆ.ＧＡＴＥ１でステーション１の書き込みビーム３が画像データに基づく露光を開始し、画像担持体１に潜像が形成される。２回目のベルトマーク基準で、ステーション１の転写１が行われる。ステーション２も同様な動作になる。転写１と転写２が行われているとき、転写ローラ８が中間転写体７に接触する。このとき、中間転写体７は、転写ローラ８により負荷変動を受ける。
【００４２】
このように負荷変動を受けたとき、前述したように、予めフィードフォワード量とそのタイミングを求めておくことにより、本駆動時は速度変動が小さいベルト移動ができる。
これにより、色ずれの小さい２ステーションプリンター（画像形成装置）を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態に係るベルト移動装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】ベルトの移動機構の駆動系を示すブロック図（ハードウエア構成図）である。
【図３】ベルト移動装置の位置制御ブロック図である。
【図４】フィードバック制御だけを実施しているときの、ベルト移動装置の電流波形と速度波形を表すグラフである。
【図５】本実施形態の処理動作を説明するフローチャートである。
【図６】本実施形態の処理動作を説明する図５の続きのフローチャートである。
【図７】フィードフォワードのタイミングの違いによる速度変動を表すグラフである。
【図８】ベルト移動装置において、負荷の変動に応じて測定したモータの測定電流値と、定常状態の電流を波形整形させた値とを示すグラフである。
【図９】本実施形態に係る他のベルト移動装置の全体構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明のベルト移動装置を適用した、中間転写体を用いた画像形成装置の構成を示す図である。
【図１１】画像形成装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１…画像担持体、２…帯電手段、３…書き込みビーム、４…現像手段、５…一次転写手段、６…クリーニング手段、７…中間転写体、８…二次転写手段（転写ローラ）、９…中間転写体クリーニング手段（クリーニングブレード）、１０１…ベルト、１０２…駆動軸、１０３…駆動軸のタイミングプーリ、１０４…タイミングベルト、１０５…モータ軸のタイミングプーリ、１０６…（ベルト駆動）モータ、１０７…（ロータリエンコーダパルス）検出センサＢ、１０８…クリーニングブレード、１０９…紙転写ローラ、１１０…ベルト表面に取り付けたスケール、１１１…検出センサＡ、２０１…マイクロコンピュータ、２０２…マイクロプロセッサ、２０３…ＲＯＭ、２０４…ＲＡＭ、２０５…状態検出用Ｉ／Ｆ、２０６…位置検出手段、２０７…電流検出手段、２０８…駆動用Ｉ／Ｆ、２０９…（モータ駆動用）ドライバ、２１０…バス、３０１…位置制御手段、３０２…フィードフォワード手段、３０３…電流アンプ、３０４…ベルト移動装置機構系。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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