(57)【要約】      （修正有）【課題】  複数センサの出力異常時にセンサ出力による補正制御から他の制御に切替えることにより、速度ムラへを抑制した画像形成装置。【解決手段】中間転写ベルト全周に亘って一定間隔に形成されたマークの検知センサ８０と、検知された信号と中間転写ベルトを駆動するベルト駆動手段８１に備えられたエンコーダ１２８の出力信号とを切替える切替回路１２０と、切替回路１２０により切替えられた信号の周期と基準ベルト周期１２２とを比較して誤差を検出する比較器１２１と、切替回路１２０の切替制御および比較器１２１の誤差レベルを判定する制御部１３０と、比較器１２１の誤差レベルに基づいて駆動周波数を発生する補正制御コントローラ１２３と、基準駆動周波数を発生する目標速度発生器１２４と、補正制御コントローラ１２３の値に目標速度発生器１２４加算する加算器１２５と、モータの駆動パワーを生成するドライブ回路１２６と、を備えて構成される。【選択図】図１９
2006154575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体上に形成された各色のトナー像を転写してカラー画像を合成する中間転写ベルトを備えたタンデム型カラー画像形成装置において、
前記中間転写ベルト周縁部全周に亘って一定間隔に形成されたマークを検知するマーク検知手段と、該マーク検知手段により検知された信号と前記中間転写ベルトを駆動する駆動手段に備えられたエンコーダの出力信号とを切替える切替手段と、該切替手段により切替えられた信号の周期と基準周期とを比較して誤差を検出する誤差検出手段と、前記切替手段の切替制御および誤差検出手段の誤差レベルを判定する制御手段と、を備え、
前記誤差検出手段により検出された誤差に基づいて、前記中間転写ベルトの移動速度誤差を検出し、該検出結果に基づいて当該中間転写ベルト速度を補正制御する画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記誤差検出手段により検出された誤差が所定値を超えた場合、前記マーク検知手段が異常であると判断し、当該マーク検知手段による制御から前記エンコーダによる制御に切替えるように前記切替手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
感光体上に形成された各色のトナー像を転写してカラー画像を合成する中間転写ベルトを備えたタンデム型カラー画像形成装置において、
前記中間転写ベルト周縁部全周に亘って一定間隔に形成されたマークを検知する複数のマーク検知手段と、各マーク検知手段から出力された信号周期の平均値を演算する平均値演算回路と、該平均値演算回路により出力された演算結果と前記中間転写ベルトを駆動する駆動手段に備えられたエンコーダの出力信号とを切替える切替手段と、該切替手段により切替えられた信号の周期と基準周期とを比較して誤差を検出する誤差検出手段と、前記切替手段の切替制御および誤差検出手段の誤差レベルを判定する制御手段と、を備え、
前記誤差検出手段により検出された誤差に基づいて、前記中間転写ベルトの移動速度誤差を検出し、該検出結果に基づいて当該中間転写ベルト速度を補正制御する画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記誤差検出手段により検出された誤差が所定値を超えた場合、前記複数のマーク検知手段のうち、少なくとも一つのマーク検知手段が異常であると判断し、当該マーク検知手段による制御から前記エンコーダによる制御に切替えるように前記切替手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
感光体上に形成された各色のトナー像を転写してカラー画像を合成する中間転写ベルトを備えたタンデム型カラー画像形成装置において、
前記中間転写ベルト周縁部全周に亘って一定間隔に形成されたマークを検知する主副２つのマーク検知手段と、前記主マーク検知手段の出力を前記副マーク検知手段から出力された信号により補正する信号補正手段と、該信号補正手段の出力信号と前記中間転写ベルトを駆動する駆動手段に備えられたエンコーダの出力信号とを切替える切替手段と、該切替手段により切替えられた信号の周期と基準周期とを比較して誤差を検出する誤差検出手段と、前記切替手段の切替制御および誤差検出手段の誤差レベルを判定する制御手段と、を備え、
前記誤差検出手段により検出された誤差に基づいて、前記中間転写ベルトの移動速度誤差を検出し、該検出結果に基づいて当該中間転写ベルト速度を補正制御する画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記誤差検出手段により検出された誤差が所定値を超えた場合、前記主副２つのマーク検知手段のうち、主マーク検知手段が異常であると判断し、当該マーク検知手段による制御から前記エンコーダによる制御に切替えるように前記切替手段を制御する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、画像形成装置に関し、さらに詳しくは、中間転写ベルトを備えたタンデム型カラー画像形成装置において、当該中間転写ベルトの移動速度精度を補正する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のカラー画像形成装置においては、色を重ね合わせるときに、その位置が狙いの位置からずれてしまい、画像上で色むらなどの不具合が発生することがあった。その色ズレの原因の一つとして、中間転写（媒体としてベルトまたはドラム等）を用いた画像形成装置においては、その中間転写媒体の速度ムラにより発生することが解っている。
この解決策として特許文献１には、中間転写ベルトにスケールを設け、そのスケールをセンサで読み取ることにより、中間転写ベルト速度を検知し、その検知結果からベルト駆動用モータを制御して速度ムラを低減することにより、色ズレを防止することが提案されている。
また、特許文献２には、ベルトの表面速度を一定する制御方式として、ベルトにマーク、マークを検知するセンサ及びエンコーダを設けて、センサ信号、駆動ロールが１回転する毎に発するインデックス信号及びエンコーダ信号を発生する構成とする。これによりインデックス信号からセンサ信号までのエンコーダパルスをカウントして、その値Ｃｉとマークがセンサを通過する時間ｔｉを求め、その関係からベルト速度変動を算出する。またベルトの速度に変動がある場合に、変動パターンをメモリに記憶しておき、これを基準にして速度制御する。さらにベルトが進行方向に対して傾いて取りつけられている場合の傾きを検知して画像書込のタイミングを変える方式について開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２４５０７号公報
【特許文献２】特開平０６−２６３２８１号公報
【特許文献３】特願２００３−３２６１１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１及び２に開示されている従来技術は、スケールを読み取るセンサの位置が感光体と中間転写ベルトとの転写位置から離れて配置された場合は、検知したベルト速度が感光体と中間転写ベルトとの転写位置の速度と必ずしも一致しないことがある。それは、ベルトが弾性体であり、駆動ローラの前後で部分的に伸び縮みすることやベルトの厚み偏差に起因するものである。この場合は、いかに高精度且つ高速にセンサ検知結果からモータを制御しようとも、色ズレを防止することは困難である。また、ひとつのセンサによる補正制御では、感光体から中間転写ベルトへの転写位置がセンサに近い色と遠い色の間で色ズレが発生することがある。
この問題の対応として、同一出願人から出願された特許文献３には、複数のセンサの検知結果の平均値からモータ制御することにより、１つのセンサ出力により制御するよりも、センサに近い色と遠い色の間の速度ムラを抑制して、色ズレ発生を防止することが提案されている。しかし、複数センサを用いた場合にトナーによるセンサやスケールの汚れ、センサ故障、スケール破損に起因するセンサ出力異常が起きた場合の異常処理については言及していない。
本発明は、かかる課題に鑑み、複数センサの出力を制御のパラメータに使い、各センサ出力が制御精度に与える影響が大きい制御の場合に、センサ出力異常時にセンサ出力による補正制御から他の制御に切替えることにより、速度ムラへの影響を抑制した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】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、感光体上に形成された各色のトナー像を転写してカラー画像を合成する中間転写ベルトを備えたタンデム型カラー画像形成装置において、前記中間転写ベルト周縁部全周に亘って一定間隔に形成されたマークを検知するマーク検知手段と、該マーク検知手段により検知された信号と前記中間転写ベルトを駆動する駆動手段に備えられたエンコーダの出力信号とを切替える切替手段と、該切替手段により切替えられた信号の周期と基準周期とを比較して誤差を検出する誤差検出手段と、前記切替手段の切替制御および誤差検出手段の誤差レベルを判定する制御手段と、を備え、前記誤差検出手段により検出された誤差に基づいて、前記中間転写ベルトの移動速度誤差を検出し、該検出結果に基づいて当該中間転写ベルト速度を補正制御する画像形成装置であって、前記制御手段は、前記誤差検出手段により検出された誤差が所定値を超えた場合、前記マーク検知手段が異常であると判断し、当該マーク検知手段による制御から前記エンコーダによる制御に切替えるように前記切替手段を制御することを特徴とする。
本発明は、マーク検知手段からの信号とエンコーダからの信号を切替える手段と、基準ベルト周期とマーク検知手段の周期を比較して誤差を検出する手段とを備え、誤差が所定値より大きくなることでマーク検知手段が異常であることを検出することが可能となり、それによりエンコーダ信号に切替えて中間転写ベルト速度を補正制御するものである。
請求項２は、感光体上に形成された各色のトナー像を転写してカラー画像を合成する中間転写ベルトを備えたタンデム型カラー画像形成装置において、前記中間転写ベルト周縁部全周に亘って一定間隔に形成されたマークを検知する複数のマーク検知手段と、各マーク検知手段から出力された信号周期の平均値を演算する平均値演算回路と、該平均値演算回路により出力された演算結果と前記中間転写ベルトを駆動する駆動手段に備えられたエンコーダの出力信号とを切替える切替手段と、該切替手段により切替えられた信号の周期と基準周期とを比較して誤差を検出する誤差検出手段と、前記切替手段の切替制御および誤差検出手段の誤差レベルを判定する制御手段と、を備え、前記誤差検出手段により検出された誤差に基づいて、前記中間転写ベルトの移動速度誤差を検出し、該検出結果に基づいて当該中間転写ベルト速度を補正制御する画像形成装置であって、前記制御手段は、前記誤差検出手段により検出された誤差が所定値を超えた場合、前記複数のマーク検知手段のうち、少なくとも一つのマーク検知手段が異常であると判断し、当該マーク検知手段による制御から前記エンコーダによる制御に切替えるように前記切替手段を制御することを特徴とする。
本発明は、マーク検知手段を複数備え、そのマーク検知手段の平均値を演算する演算回路を備えている。即ち、複数のマーク検知手段からの信号は演算回路により平均化された信号である。そしてその信号をマーク検知手段の信号として使用するものである。それ以外の動作は請求項１と同様である。
【０００５】
請求項３は、感光体上に形成された各色のトナー像を転写してカラー画像を合成する中間転写ベルトを備えたタンデム型カラー画像形成装置において、前記中間転写ベルト周縁部全周に亘って一定間隔に形成されたマークを検知する主副２つのマーク検知手段と、前記主マーク検知手段の出力を前記副マーク検知手段から出力された信号により補正する信号補正手段と、該信号補正手段の出力信号と前記中間転写ベルトを駆動する駆動手段に備えられたエンコーダの出力信号とを切替える切替手段と、該切替手段により切替えられた信号の周期と基準周期とを比較して誤差を検出する誤差検出手段と、前記切替手段の切替制御および誤差検出手段の誤差レベルを判定する制御手段と、を備え、前記誤差検出手段により検出された誤差に基づいて、前記中間転写ベルトの移動速度誤差を検出し、該検出結果に基づいて当該中間転写ベルト速度を補正制御する画像形成装置であって、前記制御手段は、前記誤差検出手段により検出された誤差が所定値を超えた場合、前記主副２つのマーク検知手段のうち、主マーク検知手段が異常であると判断し、当該マーク検知手段による制御から前記エンコーダによる制御に切替えるように前記切替手段を制御することを特徴とする。
本発明は、主副２つのマーク検知手段を備え、主マーク検知手段の信号を副マーク検知手段の信号により補正する信号補正手段を備えている。例えば、補正手段として主副のマーク検知手段からの信号の論理和をとって、主マーク検知手段が故障した場合に、副マーク検知手段に入れ替えてその信号をマーク検知手段の信号として使用するものである。それ以外の動作は請求項１と同様である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明によれば、制御手段は誤差検出手段により検出された誤差が所定値を超えた場合、マーク検知手段が異常であると判断して、切替手段により当該マーク検知手段による制御からエンコーダによる制御に切替えるので、マーク検知手段が故障しても中間転写ベルトの速度ムラを最小限に抑えることができる。
また請求項２では、各マーク検知手段から出力された信号周期の平均値を演算する平均値演算回路を備え、制御手段は誤差検出手段により検出された誤差が所定値を超えた場合、複数のマーク検知手段のうち、少なくとも一つのマーク検知手段が異常であると判断して、切替手段により当該マーク検知手段による制御からエンコーダによる制御に切替えるので、複数のマーク検知手段の平均値を検出することにより検出誤差を最小にすることが可能となり、且つマーク検知手段が故障しても中間転写ベルトの速度ムラを最小限に抑えることができる。
また請求項３では、主マーク検知手段の出力を前記副マーク検知手段から出力された信号により補正する信号補正手段を備え、制御手段は、前記誤差検出手段により検出された誤差が所定値を超えた場合、前記主副２つのマーク検知手段のうち、主マーク検知手段が異常であると判断して、切替手段により当該マーク検知手段による制御から前記エンコーダによる制御に切替えるので、主マーク検知手段が故障しても副マーク検知手段に入れ替えて中間転写ベルトの速度ムラを最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１はタンデム型中間転写方式の画像形成装置の構成図である。この画像形成装置９００は、複写装置本体５００と、複写装置本体５００を載せる給紙テーブル６００と、複写装置本体５００上に取り付けるスキャナ７００と、さらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）８００により構成されている。複写装置本体５００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０を設ける。中間転写体１０は、図２に示すように、ベース層１１を、例えば伸びの少ないフッ素系樹脂や伸びの大きなゴム材料に帆布など伸びにくい材料で構成された基層をつくり、その上に弾性層１２を設ける。弾性層１２は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどでつくる。その弾性層１２の表面は、例えばフッ素系樹脂をコーティングして平滑性のよいコート層１３で被ってなる。
そして、図１に示すとおり、図示例では３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。この図示例では、３つのなかで第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７を設ける。また、３つのなかで第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの画像形成手段１８を横に並べて配置してタンデム画像形成装置２０を構成する。そのタンデム画像形成装置２０の上には、図１に示すように、さらに露光装置２１を設ける。
【０００８】
一方、中間転写体１０を挟んでタンデム画像形成装置２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写体１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写体１０上の画像をシートに転写する。２次転写装置２２の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、図１では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備える。
また、このカラー電子写真装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置８００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置８００を開いてスキャナ７００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置８００を閉じてそれで押さえる。そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置８００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動して後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ７００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を照射するとともに、原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【０００９】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４、１５、１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともにそれらの単色画像を順次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体５００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切替爪５５で切替えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切替爪５５で切替えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
一方、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置２０による再度の画像形成に備える。ここで、レジストローラ４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
【００１０】
図３は画像形成装置２０の個々の画像形成手段を示す図である。上述したタンデム画像形成装置２０において、個々の画像形成手段１８は、詳しくは、図３に示すように、ドラム状の感光体４０のまわりに、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４などを備えてなる。中間転写ベルトは、従来から弗素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂等が使用されてきていたが、近年ベルトの全層や、ベルトの一部を弾性部材にした弾性ベルトが使用されてきている。そして樹脂ベルトを用いたカラー画像の転写は以下の課題がある。
即ち、カラー画像は通常４色の着色トナーで形成される。１枚のカラー画像には、１層から４層までのトナー層が形成されている。トナー層は１次転写（感光体から中間転写ベルトへの転写）や、２次転写（中間転写ベルトからシートへの転写）を通過することで圧力を受け、トナー同士の凝集力が高くなる。トナー同士の凝集力が高くなると文字の中抜けやベタ部画像のエッジ抜けの現象が発生しやすくなる。樹脂ベルトは硬度が高くトナー層に応じて変形しないため、トナー層を圧縮させやすく文字の中抜け現象が発生しやすくなる。
また、最近はフルカラー画像を様々な用紙、例えば和紙や意図的に凹凸を付けや用紙に画像を形成したいという要求が高くなってきている。しかし、平滑性の悪い用紙は転写時にトナーと空隙が発生しやすく、転写抜けが発生しやすくなる。密着性を高めるために２次転写部の転写圧を高めると、トナー層の凝縮力を高めることになり、上述したような文字の中抜けを発生させることになる。そして弾性ベルトは次の狙いで使用される。弾性ベルトは、転写部でトナー層、平滑性の悪い用紙に対応して変形する。つまり、局部的な凹凸に追従して弾性ベルトは変形するため、過度にトナー層に対して転写圧を高めることなく、良好な密着性が得られ文字の中抜けの無い、平面性の悪い用紙に対しても均一性の優れた転写画像を得ることが出来る。
【００１１】
図４はタンデム型の画像形成装置における間接転写方式を説明する図である。図４に示すように、各感光体１上の画像を１次転写装置２によりいったん中間転写体４に順次転写して後、その中間転写体４上の画像を２次転写装置５によりシートｓに一括転写する間接転写方式のものがあり、転写装置５は転写搬送ベルトであるが、ローラ形状も方式もある。
図５はタンデム型の画像形成装置における直接転写方式を説明する図である。図５に示すように、各感光体１上の画像を転写装置２により、シート搬送ベルト３で搬送するシートｓに順次転写する直接転写方式のものもある。
直接転写方式のものと、間接転写方式のものとを比較すると、前者は、感光体１を並べたタンデム型画像形成装置Ｔの上流側に給紙装置６を、下流側に定着装置７を配置しなければならず、シート搬送方向に大型化する欠点がある。これに対し、後者は、２次転写位置を比較的自由に設置することができる。そして給紙装置６、および定着装置７をタンデム型画像形成装置Ｔと重ねて配置することができ、小型化が可能となる利点がある。
また、前者は、シート搬送方向に大型化しないためには、定着装置７をタンデム型画像形成装置Ｔに接近して配置することとなる。そのため、シートｓがたわむことができる十分な余裕をもって定着装置７を配置することができず、シートｓの先端が定着装置７に進入するときの衝撃（特に厚いシートで顕著となる）や、定着装置７を通過するときのシート搬送速度と、転写搬送ベルトによるシート搬送速度との速度差により、定着装置７が上流側の画像形成に影響を及ぼしやすい欠点がある。これに対し、後者は、シートｓがたわむことができる十分な余裕をもって定着装置７を配置することができるから、定着装置７がほとんど画像形成に影響を及ぼさないようにすることができる。
そして、この種のカラー電子写真装置では、図４に示すように、１次転写後に感光体１上に残留する転写残トナーを、感光体クリーニング装置８で除去して感光体１表面をクリーニングし、再度の画像形成に備えていた。また、２次転写後に中間転写体４上に残留する転写残トナーを、中間転写体クリーニング装置９で除去して中間転写体４表面をクリーニングし、再度の画像形成に備えていた。
【００１２】
次に、本発明で用いられる、中間転写ベルト上にスケールを設け、そのスケール上に設けたスケールセンサでスケールを読み取り、その出力値からベルト表面の速度を検知し、その検知した速度から理想とするベルト速度を算出し、ベルト駆動モータへフィードバックする事により、安定したベルト駆動を得る画像形成装置の一例を示す。
図６は本発明の画像形成装置に係る中間転写部の一例の概略図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。この中間転写部では、ベルト駆動モータ８１は、駆動ローラ１４を駆動し、中間転写ベルト１０を所定の方向に回転させる。中間転写ベルト１０上には、複数の感光体４０が配してあり、順次画像を中間転写ベルト１０上に転写することは前述したとおりである。また転写ベルト１０上に、マークセンサ（マーク検知手段）８０を設けておく。一方、中間転写ベルト１０の表面上には図７のように、ベルトスケール（マーク検知手段）８４を設けておく。このベルトスケール８４には、スケールスリット８３が設けられている。マークセンサ８０は、このスケールスリット８３を読みとれる位置にレイアウトされる。図６ではマークセンサ８０を感光体４０と同じ方向にレイアウトされているが、これは一例であり、スケールスリット８３を読みとれる位置であればどこでも良い。
【００１３】
図８はマークセンサ８０とベルトスケール８４の関係を示す図である。例として、マークセンサ８０として、一対の発光素子８０ａ、受光素子８０ｂを持つ反射型光学センサを用い、ベルトスケール８４はスケールのスリット部８３と、それ以外の部分で反射率を異なる様に構成している。このセンサの出力８０ｃは、図示するようにスケールの反射率の違いにより、Ｈｉｇｈ又はＬｏｗの２値の信号が出力される。例えば、マークセンサ８０は受光素子８０ｂに光を受光するとＨｉｇｈ信号を出力するタイプの物だとすると、図９の例では、スリット部８３の反射率が他の部分より高い素材となっていれば、マークセンサ８０からの出力信号はｔの範囲がスリット部８３がマークセンサ８０を通過している間の出力となり、中間転写ベルト１０が回転するに伴い、マークセンサ８０の検出範囲を通過するスリット部８３の有無により、マークセンサ８０の出力はＨｉｇｈ、Ｌｏｗを図示するように繰り返すことになる。従って、ＬｏｗからＨｉｇｈに変化した時点から次のＬｏｗからＨｉｇｈに変化するまでの時間Ｔを求めることにより、中間転写ベルトの表面速度を検知することが可能となる。尚、これらは、あくまで一例であり、ベルトスケール８４を検知することが可能で有れば、センサの種類、スケールの種類、検知方法等が異なっても問題無い。
図９はモータ速度制御ブロック図である。モータ制御部８２では、まず、ベルト駆動モータ８１に対し、基本速度８２ａで回転するように制御する。このベルト駆動モータ８１が回転することにより、中間転写ベルト１０が回転し、中間転写ベルト１０表面上のベルトスケール８４も回転することになるので、マークセンサ８０にてそのベルトスケール８４を読み取り、その値をモータ制御部８２にフィードバックする。モータ制御部８２では、もし、フィードバックされた速度が基本速度８２ａと同じならば、そのまま基本速度８２ａで制御するが、もし、速度に違いがあるならばその違いを算出し、基本速度８２ａに加えた値でモータを制御する。
【００１４】
図１０はモータ制御動作を説明する詳細な制御フローチャートである。中間転写駆動モータ制御部は、先ずモータに対し、基本速度Ｖで回転するようにモータをＯＮする（Ｓ１）。そのとき基本速度Ｖを出力する（Ｓ２）。つぎにモータがＯＦＦか否かをチエックし（Ｓ３）、ＯＦＦであればベルト駆動モータ８１をＯＦＦして終了する（Ｓ１２）。ステップＳ３でモータがＯＮであれば、マークセンサ８０の出力を検知し（Ｓ４）、ベルト表面の実速度Ｖ１を把握する（Ｓ５）。そして基本速度Ｖと速度を比較する（Ｓ６）。その結果、Ｖ＝Ｖ１であればステップＳ３に戻って繰り返し、ＶとＶ１が等しくなければＶ２＝Ｖ−Ｖ１を求め（Ｓ８）、その結果、Ｖ２がＶ２＞０であればＶ＝Ｖ１＋Ｖ２として（Ｓ１０）ステップＳ３に戻り繰り返す。ステップＳ９でＶ２＜０であればＶ＝Ｖ１−Ｖ２として（Ｓ１１）ステップＳ３に戻り繰り返す。この動作を繰り返すことにより、ベルト表面速度を基本速度で一定に動作させることが可能となる。
前述した中間転写ベルトの速度の変動（基本速度と表面速度の差）はいくつかの要因によって引き起こされ、その速度変動の変動周波数には、図１１に示すように、高周波成分８５と低周波成分８６が存在する。すなわち、図１１のように、横軸に中間転写ベルト１０の回転時間を、縦軸に速度変動量を取り、基本速度（理想的な速度）である目標速度を中央に示した場合、中間転写ベルト１０が一回転する間に、比較的ゆっくり速度が変化していく低周波成分８６と、瞬間的に速度が変化する高周波成分８５が共存することになる。前述した従来の画像形成装置で、この２つの周波数成分の速度変動を補正することは可能である。しかしながら、この低周波成分８６と、高周波成分８５の両方を補正するためには、その補正周波数レンジを高周波側に合わせる必要があり、高精度、且つ複雑な制御回路が必要になる。なぜならば、補正精度は、その制御ループ周期と、センサの検知精度が問題になるためである。
【００１５】
図１２はモータの速度制御を模式的に表した図である。即ち、符号９０によりマークセンサ８０によりベルトスケール８４を読み取り、その位相を検出し（９１）、目標値との位相比較を行い（９２）、ずれ量を検出する（９３）。そのずれ量に基づいて制御両を算出し（９４）、その値を目標値に加算して（９５）モータ制御を行う（９６）。図１２に示す一連の制御をモータ駆動フィードバックループ周期Ａとすると、図１３に示すように、制御ループ周期Ａが低周波周期Ｃに比べ十分に早ければ、図で示すように、ズレ制御量８７を検出することが可能であり、１ループ終了時には、速度ズレ量を補正し、目標速度に戻すことが可能となる。すなわち、Ａ＞＞Ｃであれば良いことになる。ところが、制御ループ周期Ａよりも早い周期である高周波周期Ｂについては、その速度変動を検知できないため、当然、その補正もできない。すなわち、Ｂ＞Ａとなる場合は、制御不能である。よって、高周波周期Ｂも補正するためには、それよりも早い周期で制御ループ周期を構成する必要がある。一般的に、制御範囲に収めるためには、対象となる補正周波数の数十倍の周期で補正する必要があるとされている。そのため、高周波周期Ｂも補正するには、制御ループ周期をかなり短くしなければならず、その結果、構成する部品の精度、ばらつきを押さえる必要が生じてくる。また、これに伴い、検出するセンサの精度も向上させる必要があり、さらに、ベルト上のスケールも、高分解能が必要、且つ、高精度が必要となり、加工上も困難になってしまい、これらを達成するためには、高コストのシステムを構成する必要性が発生することになる。
【００１６】
本発明の画像形成装置はこの点に着目し、補正対象を低周波周期の物に限定する事を提案している。一般的に、高周波周期が数ｋＨｚ以上であるのに対し、低周波周期は数十Ｈｚ以下であるので、十分、低コストにシステムを構築することが可能である。尚、高周波周期の速度変動の補正を行わないことに関して、以下に説明を行う。タンデム型画像形成装置は、その構成上、中間転写ベルト上の同じ位置に同時にトナーを転写することはあり得ない。すなわち、図１４に示すように、感光体１００、１０２は、それぞれ有る距離を持って配置されるため、最初の感光体１００から転写された後、次の感光体１０２から転写されるまでの間に、転写時間差１０６が生じることになる。例えば、転写紙上の同じ位置に４色のドットを重ねて印字する場合、まず、最初の感光体１００から中間転写ベルト１０５上に転写されたトナー１０１が、中間転写ベルト１０５の回転により、次の感光体１０２の転写位置（重ね合わせ位置１０４）に到着したときに、初めて、２色目が中間転写ベルト１０５上に転写される。
これは、最初の転写から、次の転写まで、時間差が存在することを意味する。その後、順次、３色目、４色目が時間差を持って転写され、はじめて４色が同じ位置に転写されることになる。このとき、隣り合った感光体の転写時間差１０６よりも遅い低周波周期の速度変動が発生すると、最初の転写位置から、その速度変動分だけ遅く又は早く、次の転写位置に到達することになり、転写位置が異なってしまい、その結果、色ズレとして、画像に影響されてしまう。
ところが、最初の転写位置から、次の転写位置までの時間差よりも早い周期の高周波周期の速度変動が発生しても、次の転写位置に到達したときに、速度が元に戻っていれば、位置ズレとしては現れないことになる。従って、多少の位置ズレとなっても、画像上で色ズレとしては殆ど目立たなくなる。以上のことを鑑みて、本発明の画像形成装置において、その効果は十分発揮する事が可能であると結論付ける事が出来る。
即ち、低周波周期として速度変動が現れる要因としては、ベルト１周期に起因する要因が大きい。これは、画像形成装置がタンデム型であり、Ａ３サイズ等の比較的大型の転写紙への作像を行うという構造上、中間転写ベルトの周長を長くする必要があるため、ベルトが１周するのに要する時間が、ベルト速度制御ループの時間周期に比べ、遙かに長い時間を要するためである。このため、一般的に、ベルトの厚さ偏差や、メカ的なレイアウトの積み上げ公差などにより、ベルトが１回転する間に速度の増加減を誘発するような要因が画像上に影響を及ぼす事が多い。
【００１７】
図１５は変動周波数と速度変動量との要因の関係を示す図である。この図からわかるとおり、変動周波数が低周波成分の場合に速度変動量が大きい。尚、ベルト１周に起因しない高周波周期の速度変動の要因としては、駆動伝達用のギヤの歯のピッチ変動などがある。本発明の画像形成装置は、上記のことから、その補正する対象要因をベルト１周に起因する要因に限定することを提案している。これにより、画像上には現れない様な高周波周期の速度変動は無視することができ、低コストにシステムを構成することが出来るようになる。本発明の画像形成装置では、中間転写ベルトの速度変動を起こす要因として、中間転写ベルトの厚さムラについて着目し、これによる速度変動について補正を行うことを提案している。以下、このメカニズムについて説明を行う。
【００１８】
図１６はベルトに厚さムラがある場合の中間転写ユニットの簡略図である。ここで、説明を簡略化するために、その構成として、ローラは駆動ローラ１１１と従動ローラ１１０の２本構成としているが、２本以上のローラ構成でも同様である。又、説明を簡略化するために、図に示す中間転写ベルト１１２の厚さムラは、厚い部分と薄い部分がそれぞれ１つずつとしているが、このムラが複数有る場合も、理論的に同様である。また中間転写ベルト１１２は、駆動ローラ１１１と従動ローラ１１０によって保持されている。又、中間転写ベルト１１２は、駆動ローラ１１１によって、図中矢印の方向に回転する。またベルト表面のＤ点は、ベルトの一番厚い部分であり、Ｅ点は、一番薄い部分を示す。Ｄ点が駆動ローラ１１１側の図示する位置、Ｅ点が従動ローラ１１０側の図示する位置にある時のベルトの状態を実線で示し、ベルトが回転し、逆に、Ｄ点が従動ローラ１１０側の図示する位置に、Ｅ点が駆動ローラ１１１側の図示する位置にある時のベルトの状態を破線で示している。
そしてＤ点が駆動ローラ１１１側にあるときのベルトの厚さをＸ、Ｅ点が駆動ローラ１１１側にある時のベルトの厚さをｘとする。すなわち、Ｘ＞ｘである。又、駆動ローラ１１１の半径は不変のため、駆動ローラ１１０の中心点から、ベルト表面であるＤ点、Ｅ点までのベルト回転半径は、それぞれ、Ｒ、ｒとなり、その差は、Ｘ−ｘと同じになる。即ち、（Ｒ−ｒ）＝（Ｘ−ｘ）である。
ここで、Ｄ点、Ｅ点、における、ベルト表面速度は、その回転半径が、上記のように異なるため、Ｅ点に比べ、Ｄ点の方が早くなってしまう。すなわち、ベルトが回転し、ベルトの厚さが他の部分に比べ厚い部分が、駆動ローラ１１１の位置に来たとき、ベルトの表面速度は一番速くなり、その後、さらにベルトが回転することにより徐々に速度は遅くなり、ベルトの一番薄い部分が駆動ローラに来たときに一番ベルト表面速度は遅くなる。よって、この差が、ベルト速度ムラとして現れることになる。一般的に、ベルト製造上、工程上から、ベルトの厚さを全て均一にすることは不可能である。そのため、この速度ムラは、必ず発生することになる。さらに、この厚さムラは、比較的凹凸の数が少ないため、ベルト速度ムラとしては低周数周期となって現れることになる。従って、前述したように、位置ズレとなり、画像上に色むらとして現れてしまう。またこのベルト厚さムラは、通常、その製造工程上、数Ｈｚ以下となる。従って、この要因に限定着目することにより、さらに低コストにシステムを構成することが可能となる。又、補正する周波数を限定する事により、当然フィードバック制御における位相検出レンジを限定でき、その結果、目標速度に対する位相比較、速度のズレ量検出をより高精度に行うことが出来、より安定した速度制御を行う事が可能となる。
【００１９】
次に本発明の画像形成装置では、中間転写ベルト１１２の速度変動を起こす要因として、中間転写ベルト１１２の駆動ローラ１１１の偏芯について着目し、これによる速度変動について補正を行うことを提案している。以下、このメカニズムについて説明を行う。
図１７は中間転写ベルト１１２駆動ローラ１１１に偏芯がある場合の中間転写ユニットの簡略図である。ここで、説明を簡略化するために、その構成として、ローラは駆動ローラ１１１と従動ローラ１１０の２本構成としているが、２本以上のローラ構成でも同様である。また中間転写ベルト１１２は、駆動ローラ１１１と従動ローラ１１０によって保持されている。又、中間転写ベルトは、駆動ローラ１１１によって、図中矢印の方向に回転する。
図１７に示すように、駆動ローラ１１１に偏芯がある場合に、ベルト接触面方向に一番膨らんだときの中心からベルト接触面までの半径をＲ、逆に、ベルト接触面とは反対側に一番膨らんだときの駆動ローラ中心からベルト接触面までの半径をｒとする。ベルトの厚さは均一である（Ｘ＝ｘ）と仮定すると、ベルト表面速度は、（Ｒ−ｒ）分だけ、速度差を生じることになる。その分、ベルト表面速変動が発生してしまう。一般的に、駆動ローラの半径は大きい物が多く、そのためこの速度変動は比較的低周波周期となって現れる。その結果、画像上に、色むらとなって現れることになる。この低周波周期は、一般的に、数Ｈｚから数十Ｈｚ程度であるため、この要因に着目し、これを補正することにより、より低コスト且つ、補正周波数限定による補正誤差を低減し、より安定した速度制御を実現することが出来る。ベルト速度変動を誘発する要因は、多種多様であるが、その中でも低周波周期による要因について補正を行うことについては、前述したとおりである。この時、低周波周期の要因としては実際には、どのようなことが要因となり得るのかは、その時のシステム構成、例えば、ベルト材質、ベルト周長、構成ローラ数、感光体ピッチ、部品精度などによって、それぞれ異なってきてしまう。従って、それぞれの要因に対し補正を行うことは困難となる場合もある。一般的に、速度変動が、画像上に現れるのは、低周波の要因が多く、これらは、１００Ｈｚ程度まで補正できれば十分である。
図１８は変動周波数に対する速度変動量と画像への影響の関係を示す概念図である。この図に示すとおり、１００Ｈｚ程度に補正範囲を限定すれば、そのフィードバック系の構成を低コストで実現することが可能となる。
【００２０】
図１９は本発明の第１の実施形態に係るモータ速度制御部のブロック図である。これは図示しない中間転写ベルト周縁部全周に亘って一定間隔に形成されたマークを検知するマークセンサ（マーク検知手段）８０と、このマークセンサ８０により検知された信号と中間転写ベルトを駆動するベルト駆動モータ（駆動手段）８１に備えられたエンコーダ１２８の出力信号とを切替える切替回路（切替手段）１２０と、切替回路１２０により切替えられた信号の周期と基準ベルト周期（基準周期）１２２とを比較して誤差を検出する比較器（誤差検出手段）１２１と、切替回路１２０の切替制御および比較器１２１の誤差レベルを判定する制御部（制御手段）１３０と、比較器１２１の誤差レベルに基づいて駆動周波数を発生する補正制御コントローラ１２３と、基準駆動周波数を発生する目標速度発生器１２４と、補正制御コントローラ１２３の値に目標速度発生器１２４加算する加算器１２５と、モータの駆動パワーを生成するドライブ回路１２６と、を備えて構成される。尚、補正制御コントローラ１２３はフィルタ部１２３ａと比例ゲイン部１２３ｂで構成され、フィルタ部１２３ｂは制御帯域に応じてフィルタ係数を設定して誤差信号をフィルタリングする。実際にはある周波数以上をカットする。また比例ゲイン部では、制御帯域に応じて比例ゲインを設定して補正量の大きさを決定する。実際には制御帯域が高いほど、早く変動を補正する必要があるので、ゲインを大きくする。この例では、補正制御コントローラ１２３をフィルタ部１２３ａと比例ゲイン部１２３ｂで構成したが、パラメータを有するすべてのアルゴリズムのコントローラが含まれる。また、モータの種類もＤＣサーボモータに限らず、パルスモータなどの速度制御可能なモータが対象になる。
図２０は本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置に備えられたベルト駆動モータ８１の制御を説明するフローチャートである。制御部３０は予め切替回路１２０をマークセンサ８０側に切替えておく（Ｓ２１）。そしてベルト駆動モータ８１が回転してマークセンサ８０から信号が発生するとその信号の周期が所定の周期内であるか否かを判定する（Ｓ２２）。ステップＳ２２で所定の周期内であれば（Ｓ２２でＹＥＳのルート）、ステップＳ２１に戻って繰り返す。この状態では比較器１２１にはほとんど誤差信号が発生しないので、補正制御コントローラ１２３からは加算する値は発生せず、目標速度に近い周波数がドライブ回路に供給される。ステップＳ２２で所定の周期内から外れると（Ｓ２２でＮＯのルート）、制御部３０は切替回路１２０をエンコーダ１２８側に切替える（Ｓ２３）。これにより、比較器１２１にはエンコーダ１２８から発生する信号周期が入力され、その周期と基準ベルト周期１２２とが比較されて、以下同様の動作を行う。即ち、この時点でマークセンサ８０は何らかの原因により異常となったと判断して回路から切り離される。
このように本実施形態は、マークセンサ８０からの信号とエンコーダ１２８からの信号を切替える切替回路１２０と、基準ベルト周期１２２とマークセンサ８０の周期を比較して誤差を検出する比較器１２１とを備え、誤差が所定値より大きくなることでマークセンサ８０が異常であることを検出することが可能となり、それによりエンコーダ１２８に切替えて中間転写ベルト速度を補正制御するものである。これにより、マークセンサ８０が故障しても中間転写ベルトの速度ムラを最小限に抑えることができる。
【００２１】
図２１は本発明の第２の実施形態に係るモータ速度制御部のブロック図である。図２１が図１９と異なる点は、マークセンサ８０が複数備えられ、各マークセンサ８０（ａ〜ｃ）から出力された信号周期の平均値を演算する平均値演算回路１３１の出力が切替回路１２０に接続された点である。そして制御部１３０は、比較器１２１により検出された誤差が所定値を超えた場合、各マークセンサ８０（ａ〜ｃ）のうち、少なくとも一つの各マークセンサ８０が異常であると判断し、各マークセンサ８０（ａ〜ｃ）による制御からエンコーダ１２８による制御に切替えるように切替回路１２０を制御するものである。その他の動作は図１９と同様であるので省略する。
図２２は本発明の第２の実施形態に係るモータ速度制御部の構成図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。この構成では３個のマークセンサ８０ａ、８０ｂ、８０ｃが、各感光体４０の間にそれぞれ配置される。他の構成は図６と同様であるので、説明を省略する。
このように本実施形態は、マークセンサ８０を複数備え、そのマークセンサ８０の平均値を演算する平均値演算回路１３１を備えている。即ち、複数のマークセンサ８０からの信号は平均値演算回路１３１により平均化された信号である。そしてその信号をマークセンサの信号として使用するものである。これにより、複数のマークセンサの平均値を検出することにより検出誤差を最小にすることが可能となり、且つマークセンサが故障しても中間転写ベルトの速度ムラを最小限に抑えることができる。
【００２２】
図２３は本発明の第３の実施形態に係るモータ速度制御部のブロック図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。図２３が図１９と異なる点は、マークセンサ８０としてメインマークセンサ８０ｄ、サブマークセンサ８０ｅが備えられ、メインマークセンサ８０ｄの出力をサブマークセンサ８０ｅから出力された信号により補正するセンサ信号補正回路（信号補正手段）１３２の出力が切替回路１２０に接続された点である。そして制御部１３０は、比較器１２１により検出された誤差が所定値を超えた場合、メインマークセンサ８０ｄ、サブマークセンサ８０ｅのうち、メインマークセンサ８０ｄが異常であると判断し、メインマークセンサ８０ｄ、サブマークセンサ８０ｅによる制御からエンコーダ１２８による制御に切替えるように切替回路１２１を制御するものである。
このように本実施形態は、メイン、サブ２つのマークセンサを備え、メインマークセンサ８０ｄの信号をサブマークセンサ８０ｅの信号により補正するセンサ信号補正回路１３２を備えている。例えば、補正手段としてメイン、サブのマークセンサからの信号の論理和をとって、メインマークセンサ８０ｄが故障した場合に、サブマークセンサ８０ｅに入れ替えてその信号をマークセンサの信号として使用するものである。これにより、メインマークセンサ８０ｄが故障しても中間転写ベルトの速度ムラを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】タンデム型中間転写方式の画像形成装置の構成図である。
【図２】中間転写体の断面構成図である。
【図３】画像形成装置２０の個々の画像形成手段を示す図である。
【図４】タンデム型の画像形成装置における間接転写方式を説明する図である。
【図５】タンデム型の画像形成装置における直接転写方式を説明する図である。
【図６】本発明の画像形成装置に係る中間転写部の一例の概略図である。
【図７】中間転写ベルト上に形成されたベルトスケールの図である。
【図８】マークセンサ８０とベルトスケール８４の関係を示す図である。
【図９】モータ速度制御ブロック図である。
【図１０】モータ制御動作を説明する詳細な制御フローチャートである。
【図１１】回転時間と速度変動量の関係を示す図である。
【図１２】モータの速度制御を模式的に表した図である。
【図１３】ずれ制御量の動作を説明する図である。
【図１４】色の重ね合わせのプロセスを説明する図である。
【図１５】変動周波数と速度変動量との要因の関係を示す図である。
【図１６】ベルトに厚さムラがある場合の中間転写ユニットの簡略図である。
【図１７】中間転写ベルト１１２駆動ローラ１１１に偏芯がある場合の中間転写ユニットの簡略図である。
【図１８】変動周波数に対する速度変動量と画像への影響の関係を示す概念図である。
【図１９】本発明の第１の実施形態に係るモータ速度制御部のブロック図である。
【図２０】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置に備えられたベルト駆動モータ８１の制御を説明するフローチャートである。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係るモータ速度制御部のブロック図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係るモータ速度制御部の構成図である。
【図２３】本発明の第３の実施形態に係るモータ速度制御部のブロック図である。
【符号の説明】
【００２４】
８０  マークセンサ、８１  ベルト駆動モータ、１２０  切替回路、１２１  比較器、１２２  基準ベルト周期、１２３  補正制御コントローラ、１２４  目標速度発生器、１２５  加算器、１２６  ドライブ回路、１２８  エンコーダ、１３０  制御部
【図１】
2006154575.tif 000003
【図２】
2006154575.tif 000004
【図３】
2006154575.tif 000005
【図４】
2006154575.tif 000006
【図５】
2006154575.tif 000007
【図６】
2006154575.tif 000008
【図７】
2006154575.tif 000009
【図８】
2006154575.tif 000010
【図９】
2006154575.tif 000011
【図１０】
2006154575.tif 000012
【図１１】
2006154575.tif 000013
【図１２】
2006154575.tif 000014
【図１３】
2006154575.tif 000015
【図１４】
2006154575.tif 000016
【図１５】
2006154575.tif 000017
【図１６】
2006154575.tif 000018
【図１７】
2006154575.tif 000019
【図１８】
2006154575.tif 000020
【図１９】
2006154575.tif 000021
【図２０】
2006154575.tif 000022
【図２１】
2006154575.tif 000023
【図２２】
2006154575.tif 000024
【図２３】
2006154575.tif 000025