(57)【要約】【課題】ベルト部材に印加される転写電圧の条件が変化してもベルト部材の蛇行を効果的に抑制可能とする。【解決手段】感光ドラムと、搬送可能なベルト部材と、前記感光ドラムに形成したトナー像を前記ベルト部材に転写するために電圧を印加する転写手段と、前記ベルト部材の蛇行を補正する補正制御手段とを有し、前記転写手段は、複数の電圧印加パターンを有し、前記補正制御手段は、前記複数の電圧印加パターンに応じた制御パラメータを有し、前記制御パラメータにより決定される前記ベルト部材の蛇行を補正する補正量は、調整像形成電圧印加パターンの電圧を印加するときに適用される調整像形成制御パラメータのほうが、画像形成電圧印加パターンの電圧を印加するときに適用される画像形成制御パラメータよりも大きい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
搬送可能なベルト部材と、
前記像担持体に形成したトナー像を前記ベルト部材に転写するために電圧を印加する転写手段と、
前記ベルト部材の搬送方向と直交する方向の端部の変位量を検知する変位検知手段と、
前記変位検知手段の検知結果に基づいて前記ベルト部材の蛇行を補正する補正制御手段と、
を有し、
前記転写手段は、複数の電圧印加パターンであって、少なくとも前記像担持体に形成されたトナー像を前記ベルト部材に転写するときに印加する画像形成電圧印加パターンと、前記画像形成電圧印加パターンのときに印加する電圧と極性が異なり、前記像担持体に調整用トナーパターンを形成するときに印加する調整像形成電圧印加パターンを有し、
前記補正制御手段は、前記複数の電圧印加パターンに応じて所定の目標値と前記変位検知手段の検知結果の差分に基づいて前記ベルト部材の補正量を決定する制御パラメータを有し、前記転写手段への電圧印加パターンの切り替えに対応して前記制御パラメータを変化させ、前記制御パラメータにより決定される前記ベルト部材の蛇行を補正する補正量は、前記調整像形成電圧印加パターンの電圧を印加するときに適用される調整像形成制御パラメータのほうが、前記画像形成電圧印加パターンの電圧を印加するときに適用される画像形成制御パラメータよりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記所定の目標値は、前記ベルト部材のプロファイル情報を取得し、取得した情報に基づいて決定す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】
前記調整像形成制御パラメータは、前記調整像形成電圧印加パターンの電圧が一定時間以上印加されるときに設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記補正制御手段は、ＰＩＤ制御器で構成され、前記制御パラメータは、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインとして設定され、前記制御パラメータに基づいて前記ベルト部材の蛇行を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ベルト部材を支持し、ローラ軸を傾けることで前記ベルト部材の前記端部を変位させるステアリングローラと、
前記ステアリングローラのローラ軸を傾けるための駆動手段と、
を有し、
前記補正制御手段は、前記制御パラメータに基づいて前記駆動手段を駆動することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記駆動手段は、駆動源としてステッピングモータを有し、
前記補正制御手段は、前記変位検知手段からの検知結果に基づいて、少なくとも前記ステッピングモータの駆動パルス数を算出することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記転写手段は、前記ベルト部材の搬送方向に沿って複数配置され、
前記調整像形成制御パラメータにより制御される時間は、最上流の転写手段に前記調整像形成電圧印加パターンによる電圧印加してから所定時間であることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記所定時間は、前記ベルト部材の搬送方向と直交する方向の端部の変位が所定範囲に収束するまでの時間に基づいて設定することを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記ベルト部材は、前記像担持体に形成したトナー像が転写される部材であることを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記ベルト部材は、前記像担持体に形成したトナー像が転写される被転写材を搬送する部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項８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、搬送されるベルト部材の蛇行を抑制可能とした画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する４個の像担持体が並べて配置されたタンデム式のカラー画像形成装置においては、中間転写ベルト上に各色のトナー像が順次転写されることによりカラー画像が形成される。
【０００３】
中間転写ベルトは、無端のベルト部材が複数のローラに張架され、そのローラを回転駆動することにより走行動作する。このときベルト部材は搬送方向と直交する方向の一方側、もしくは他方側に寄り移動（以下、蛇行と記す）する現象が発生する傾向がある。
【０００４】
この中間転写ベルトの蛇行は、中間転写ベルト上に形成されるトナー像の位置ずれを発生させ、それにより出力画像に色ずれを発生させる。したがって、ベルト部材を用いて画像形成する画像形成装置では、ベルト部材の蛇行を補正する必要がある。
【０００５】
そのために、例えばセンサを用いて中間転写ベルトの搬送方向と直交する方向の端部位置を検知し、所定の張架ローラの軸に変位を与えるような駆動制御を行うことにより、蛇行補正を行う方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４８０９６３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
画像形成装置における中間転写ベルトには、複数の像担持体と接する転写部において、高圧の転写電圧が印加された状態で走行している。その転写電圧は、電圧を印加しないオフ状態と、印加するオン状態とがある。そして、オン状態ではトナー像を中間転写ベルト上に転写させる方向に印加される第１の方向（以下、順バイアスとする）と、トナー像を中間転写ベルト上に転写しない方向に印加される第２の方向（以下、逆バイアスとする）を有する。この順バイアスと、逆バイアスは画像形成装置におけるシーケンスに応じて、随時切り替えを行っている。
【０００８】
順バイアスの印加は通常の画像形成動作時に行われ、逆バイアスは像担持体のクリーニングを目的とした動作時、または現像器上の劣化トナーをリフレッシュさせる目的で、調整用トナーパターンを形成し、中間転写ベルトに転写させず、像担持体上に接するクリーナにより回収させる動作時に行われる。
【０００９】
画像形成装置において、前記動作モードの変更に応じて、転写部におけるバイアス方向を変化させると、中間転写ベルトと像担持体の摺擦面の状態が変化することにより中間転写ベルトの蛇行特性が変化する。この蛇行特性変化が大きくなると、蛇行補正制御が追従できなくなり、前述のような画質低下が発生してしまうという課題がある。
【００１０】
特に調整用トナーパターンを形成するシーケンスが、通常の画像形成動作の各画像間に割り込むように実行される場合に、上記現象が発生することが多い。そのため、画像形成間隔中に調整用トナーパターン形成シーケンスを実行する場合はベルトの蛇行補正をして次の画像形成を行うことで色ずれを防止するために、画像形成間隔を大きくする必要があった。しかし、その場合は生産性の低下を招くという課題がある。
【００１１】
本発明は前述の課題を解決するものであり、その目的は、ベルト部材に印加される転写電圧の条件が変化してもベルト部材の蛇行を効果的に抑制する画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、像担持体と、搬送可能なベルト部材と、前記像担持体に形成したトナー像を前記ベルト部材に転写するために電圧を印加する転写手段と、前記ベルト部材の搬送方向と直交する方向の端部の変位量を検知する変位検知手段と、前記変位検知手段の検知結果に基づいて前記ベルト部材の蛇行を補正する補正制御手段と、を有し、前記転写手段は、複数の電圧印加パターンであって、少なくとも前記像担持体に形成されたトナー像を前記ベルト部材に転写するときに印加する画像形成電圧印加パターンと、前記画像形成電圧印加パターンのときに印加する電圧と極性が異なり、前記像担持体に調整用トナーパターンを形成するときに印加する調整像形成電圧印加パターンを有し、前記補正制御手段は、前記複数の電圧印加パターンに応じて所定の目標値と前記変位検知手段の検知結果の差分に基づいて前記ベルト部材の補正量を決定する制御パラメータを有し、前記転写手段への電圧印加パターンの切り替えに対応して前記制御パラメータを変化させ、前記制御パラメータにより決定される前記ベルト部材の蛇行を補正する補正量は、前記調整像形成電圧印加パターンの電圧を印加するときに適用される調整像形成制御パラメータのほうが、前記画像形成電圧印加パターンの電圧を印加するときに適用される画像形成制御パラメータよりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ベルト部材に印加される電圧印加パターンの切り替えに対応して、ベルト部材の蛇行を補正する制御パラメータを変更する制御を行うことにより、ベルト部材の蛇行を効果的に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の全体構成図である。
【図２】中間転写ベルトの蛇行補正制御機構の概略図および制御ブロック図である。
【図３】調整用トナーパターン形成時のタイミングチャートである。
【図４】中間転写ベルトの蛇行補正制御モデルのブロック図である。
【図５】実施形態に係る蛇行補正制御を示すフローチャートである。
【図６】実施形態の制御を実行した場合の効果を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に本発明の実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
【００１６】
＜画像形成装置の全体構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るタンデム型カラー画像形成装置の概略断面図である。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成する画像形成部１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋが複数配置されている。各画像形成部は、トナーの色が異なるのみで構成は同じである。
【００１７】
画像形成部の構成について、イエローの画像形成部１００Ｙを例示して説明する。像担持体である感光ドラム１０１は図１の矢印Ｒ方向に回転し、その表面は一次帯電器１０２により一様な電位に帯電され、レーザ走査ユニット１０３から画像信号に応じたレーザが照射されてドラム表面に画像データに基づいた静電潜像が形成される。
【００１８】
感光ドラム１０１の静電潜像は現像器１０４により現像されてトナー像となる。そのトナー像は、高圧の転写電圧が印加された転写手段である一次転写ローラ１０５と感光ドラム１０１が中間転写ベルト１０７を介して摺擦する一次転写部において被転写材となる中間転写ベルト１０７にイエローのトナー像が転写される。同様にしてマゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋからそれぞれの色のトナー像が中間転写ベルト１０７に順次転写されてカラー像が形成される。
【００１９】
中間転写ベルト１０７は、ベルト駆動ローラ１２０とステアリングローラ１２１を含む複数のローラにより張架されて搬送可能な無端ベルトである。この中間転写ベルト１０７は、ベルト駆動ローラ１２０に駆動連結されたベルト駆動モータ２１０が回転駆動することにより、図１の矢印Ｖの方向に回転する。中間転写ベルト１０７に重ね合わせられた各色のトナー像は、二次転写内ローラ１０８ａに張架された中間転写ベルト１０７と二次転写ローラ１０８ｂとのニップ部である二次転写部まで搬送され、そこで、給送カセット１１１から搬送路に給送されてくるシートＰに転写される。二次転写部では、二次転写ローラ１０８ｂに高圧の転写電圧が印加されている。１０６は感光ドラム１０１の表面に残留するトナーを除去するドラムクリーナ、１１２は中間転写ベルト１０７に残留するトナーを除去するベルトクリーナである。
【００２０】
二次転写部でトナー像が転写されたシートＰは、定着器１０９に搬送されて未定着のトナー像が熱定着され、その後、排出トレイ１１０に排出される。
【００２１】
＜中間転写ベルトの蛇行補正＞
本実施形態にあっては、中間転写ベルト１０７の搬送方向と直交する方向の端部の変位量を検知する変位検知手段を有し、この変位検知手段の検知結果に基づいて中間転写ベルト１０７の蛇行を補正している。次にベルト蛇行補正構成について説明する。
【００２２】
図２は中間転写ベルト１０７の蛇行補正機構の概略図及び制御ブロック図である。ステアリングローラ１２１は、中間転写ベルト１０７の搬送方向（図２の矢印Ｖ方向）と直交する方向（以下、ベルト幅方向Ｓとする）の移動変動（蛇行）を補正するためのローラである。ステアリングローラ１２１のベルト搬送方向の任意の位置には、ベルトホームポジションセンサ（以下、ベルトＨＰセンサ）２０５と、エッジセンサ２０３が配置されている。
【００２３】
ベルトＨＰセンサ２０５は、中間転写ベルト１０７の裏面に貼り付けられたホームポジションマーク２０４を検出して、ベルト位置の基準信号（ＨＰ信号）を生成する。エッジセンサ２０３は、中間転写ベルト１０７の端部（エッジ）に当接するよう配置された接触子２０２の移動量（変位）を検知して、中間転写ベルト１０７の蛇行に応じた出力信号を発生する。
【００２４】
ステアリングローラ１２１は、これを支持する揺動アーム２０６を図２の矢印Ｇ方向に昇降させることによりローラ軸を傾けることができる。この傾きに応じて、ステアリングローラ１２１に巻き付けられて搬送される中間転写ベルト１０７は、ベルト幅方向に移動する。このため、前記傾きを制御することにより中間転写ベルト１０７の蛇行を補正することが可能である。
【００２５】
揺動アーム２０６は軸を中心に回動可能に取り付けられている。揺動アーム２０６の昇降動作は、揺動アーム２０６の一方側端部に当接する偏心カム２０８を、その軸上に取り付けられたステアリングモータ２１１を駆動させることにより回転させ、揺動アーム２０６を回動することで他方側端部に取り付けられたステアリングローラ１２１を昇降させる。ステアリングモータ２１１は、その回転角度や回転速度を高精度に制御可能な駆動源としてのステッピングモータが用いられる。２５１は、ＣＰＵ２５０からの制御信号に基づいてステッピングモータを駆動するドライバである。２０７は、偏心カムの基準位置を検出するためのカムホームポジションセンサである。
【００２６】
制御部２２０におけるＣＰＵ２５０は、それぞれの一次転写ローラ１０５に印加する一次転写電圧の制御を含む画像形成装置全体のシーケンス制御を行うとともに、その中でベルト駆動ローラ１２０を回転駆動させて中間転写ベルト１０７を搬送駆動する。その際に、制御部２２０はエッジセンサ２０３の検知結果に基づいて、中間転写ベルト１０７のベルト幅方向の位置変動を検知し、この検知結果に基づいて、ステアリングモータ２１１の昇降動作を制御することで中間転写ベルト１０７の蛇行補正制御を行っている。２５２はメモリでＣＰＵ２５０が前述した制御に適用する制御パラメータ等の設定値が保存されている。
【００２７】
（動作モードとベルトの蛇行）
ここで、一次転写電圧のバイアス方向（極性）が切り替わるタイミングにおいて色ずれが発生する原理について、図３の調整用トナーパターン形成時のタイミングチャートを用いて説明する。
【００２８】
本実施形態にあっては、画像形成装置の動作モードとして、画像形成モード、クリーニングモード、調整用トナーパターン形成モード、シンプルモードがある。
【００２９】
画像形成モードは、中間転写ベルトにトナー像を転写して画像を形成するモードである。クリーニングモードは、中間転写ベルト１０７等に残ったトナー等を除去するモードである。また、調整用トナーパターン形成モードは、現像器上の劣化トナーをリフレッシュさせるための感光ドラム１０１に調整用の帯状トナーパターンを形成し、これを中間転写ベルト１０７に転写することなく、感光ドラム１０１から回収するモードである。シンプルモードは、画像形成や、クリーニング、調整用トナーパターン形成を行わないモードである。そして、それぞれの動作モードに応じて転写ローラ１０５に印加する電圧印加パターンが異なるように設定されている。すなわち、転写手段は、複数の動作モードに対応した複数の電圧印加パターンを有している。
【００３０】
前記のように、電子写真方式の画像形成装置では、現像器上の劣化トナーをリフレッシュさせるため、調整トナーパターンモードを実行する。これは任意のタイミングにおけるページ画像とページ画像の間を使って形成する場合がある。
【００３１】
図３のタイミングチャートにおいて、１段目から４段目（図中（１）〜（５））は一次転写電圧のバイアス方向を示しており、縦軸上の上側が順バイアス（＋）、下側が逆バイアス（−）の印加を示している。５段目は、エッジセンサ２０３から取得される中間転写ベルト１０７のエッジプロファイルを示しており、縦軸はエッジセンサ２０３から得られるベルトエッジの変位量の推移を表している。
【００３２】
通常の画像形成動作モードのときに一次転写ローラ１０５に印加する画像形成電圧印加パターンでは、一次転写電圧は順バイアス（＋）を印加し、感光ドラム１０１上のトナー像は、中間転写ベルト１０７上に転写される。一方、調整用トナーパターン形成モードになったときに一次転写ローラ１０５に印加する調整像形成電圧印加パターンでは、まず上流側のイエローのトナー像の中間転写ベルトへの転写が完了した時点で、イエロー（Ｙ）の一次転写電圧を逆バイアス（−）に印加を切り替える。そして、予め設定された調整用トナーパターン形成中および、そのトナーパターンがすべてドラムクリーナ１０６において回収されるタイミングまで継続され、その後、再び順バイアス（＋）に切り替えられる。下流のマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像形成部においても同様のシーケンスが実行される。
【００３３】
図３のタイミングチャートの５段目に示す中間転写ベルト１０７のエッジプロファイルは、画像形成動作中は、色ずれに影響を及ぼさない所定範囲内の変位量Ｎの変化で推移している。しかし、最上流のイエローの一次転写電圧に逆バイアスが印加されたタイミングから、最下流のブラックの一次転写電圧の逆バイアス印加が終了するタイミングまで、中間転写ベルト１０７と感光ドラム１０１と摺擦状態が変化する。これは、感光ドラム１０１とニップしながら回転する中間転写ベルト１０７は、画像形成動作中は感光ドラム１０１に形成されたトナー像が中間転写ベルト１０７に転写されながら回転するのに対し、逆バイアス（−）印加時は感光ドラム１０１に形成されたトナー像が中間転写ベルト１０７に転写されることなく回転するためである。この感光ドラム１０１との摺擦状態の変化により、中間転写ベルト１０７の蛇行特性が変化し、ベルトエッジデータの変位量（図３の（５））が、画像形成動作中の所定範囲内から大きく離れていく現象が生じる。
【００３４】
このとき、上流側の画像形成部で中間転写ベルト１０７上に転写されたトナー像に対して、下流側の画像形成部で形成されたトナー像が中間転写ベルト１０７上に転写されていないため、上記変化に伴って下流側の画像形成位置がずれる。これにより、調整用トナーパターン形成モードに入る直前の形成画像に色ずれを生じさせることになる。
【００３５】
さらに、ベルトエッジが画像形成可能な所定範囲から大きく離れてしまったため、調整用トナーパターン形成モードがすべての画像形成部１００において終了したタイミングから画像形成動作モードを再開するまでには、中間転写ベルト１０７の蛇行特性が画像形成時における所定範囲内に収束するまで待ち時間Ｔｗを所定時間以上設ける必要がある。この待ち時間Ｔｗを設けずに画像形成を再開した場合には、再開後の形成画像に色ずれを生じさせることになる。また、この待ち時間Ｔｗは、調整用トナーパターンのサイズが大きいほど調整用トナーパターン形成シーケンス時間が長くなり、蛇行特性を通常の画像形成時の状態に復帰させるまでの時間が長時間化するため、画像形成装置としての生産性低下を招く。
【００３６】
（ベルトの蛇行補正制御）
上記課題を解決するための本実施形態における蛇行補正制御について、図４に示す中間転写ベルトの蛇行補正制御モデルのブロック図を用いて説明する。
【００３７】
制御器は、一般的なフィードバック制御モデルであるＰＩＤ制御器で構成され、図２における制御部２２０内部のＣＰＵ２５０に組み込まれている。前記ＰＩＤ制御器の制御パラメータは、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインとして設定され、前記制御パラメータに基づいて前記ステアリングローラ１２１のローラ軸を傾けるための駆動手段であるステアリングモータ２１１を駆動する。
【００３８】
制御対象４０１は、図２におけるドライバ２５１、ステアリングモータ２１１として、図２の偏心カム２０８、揺動アーム２０６、ステアリングローラ１２１、接触子２０２を含む蛇行補正機構４１０、エッジセンサ２０３で構成されている。
【００３９】
図４において、左端に記載のＳＶｎは、任意の時刻ｔ（ここでは、中間転写ベルト１０７の１周における位相に相当する）における目標値であり、中間転写ベルト１０７が有する固有のベルト１周のエッジプロファイルを示すテーブルデータとして与えられる。蛇行補正制御は、そのエッジプロファイルに沿うようなエッジセンサ出力が得られるように制御することにより、中間転写ベルト１０７上の画像形成領域のずれを抑制する。
【００４０】
よって、個々の中間転写ベルト１０７の１周のエッジプロファイルは、蛇行補正制御を実行する前に取得し、メモリ２５２に記憶保存しておく必要がある。その取得方法例としては、
１）画像形成装置に組み込む前に所定の変位測定器等により、ホームポジション基準での所定間隔毎のエッジデータを測定し、データ取得しておき、そのプロファイルデータを、そのベルトを画像形成装置に組み込む際に、制御ユニットが有する記憶手段に記憶させる。
【００４１】
２）エッジプロファイルを取得する動作モードを設け、その動作モードにおいてステアリングモータ２１１の駆動をしない状態で、ベルトを数周回転させた状態で、エッジプロファイル１周の予め設定された所定間隔でエッジデータを取得するようにしてもよい。
【００４２】
図４の右端に記載のＰＶｎは、エッジセンサ２０３からのエッジ変位検出値であり、ＣＰＵ２５０はその検出値ＰＶｎと目標値ＳＶｎとの差分Ｅｎ（Ｅｎ＝ＰＶｎ−ＳＶｎ）から、制御対象を操作するための操作量ＭＶｎを算出する。その算出式としてＰＩＤ制御器を伝達関数の形であらわすと、次式となる。
【００４３】
ＭＶｎ＝ＫＰ（１＋１／ＴＩｓ＋ＴＤｓ）Ｅｎ  ・・(1)
ここで、ＫＰ：比例ゲイン、ＴＩ：積分時間、ＴＤ：微分時間、とよばれ、制御対象４０１の特性に応じて調整される。式（１）に基づいて算出された操作量ＭＶｎは、偏心カム２０８の操作量と操作速度に相当するステアリングモータ２１１の駆動パルス数とパルス周波数として与えられ、その操作量に基づいてステアリングモータ２１１の駆動を制御する。これにより、中間転写ベルト１０７の蛇行補正制御（フィードバック制御）が実行される。
【００４４】
ここで、操作量ＭＶｎにおけるパルス周波数は、制御対象であるステアリングローラ１２１を動作させるために必要十分な周波数として予め設定されているものとする。また、ステアリングモータ２１１の回転方向とステアリングローラ１２１の昇降が対応する場合には、駆動パルス数は符号付データとして算出される（例えば、昇り動作時：時計回り：＋、降り動作時：反時計まわり：−）。
【００４５】
制御動作はＣＰＵ２５０が実行するため、通常エッジセンサ２０３の変位検出値は、所定の周期ΔＴでサンプリングされるデジタル値Ｅｎ（ｎは自然数）で取得され、操作量ＭＶｎ（ステアリングモータ２１１の駆動パルス数）もΔＴで制御対象に与えられる。よって、式（１）は、下記式になる。
【００４６】
ＭＶｎ−ＭＶｎ−１
＝  Ｋｐ×Ｅｎ  ＋  Ｋｉ×Ｅｎ  ＋  Ｋｄ［Ｅｎ−Ｅｎ−１］
＝  ＫＰ［Ｅｎ＋（１／ＴＩ）×Ｅｎ＋（１／ＴＤ）×（Ｅｎ−Ｅｎ−１）］・・(2)
本実施形態では、ＰＩＤ制御の制御パラメータ（ＫＰ，ＴＩ，ＴＤ）は、画像形成装置の動作モードにより複数の制御パラメータパターン（表１参照）を有し、各動作を開始するタイミング、もしくは終了するタイミングに基づいて設定される。
【００４７】
【表１】
2018124433.tif 000003
（画像形成モードと制御パラメータ）
ここで表１に記載の制御パラメータについて説明する。
【００４８】
表１における比例ゲイン：ＫＰＮ、積分時間：ＴＩＮ、微分時間：ＴＤＮは、制御パラメータ番号Ｎに基づいた定数である。
【００４９】
第１の制御パラメータ（画像形成制御パラメータ）は、通常の画像形成モードの条件下での、蛇行特性に基づいて最適化されたパラメータであり、このとき一次転写電圧は、順バイアス方向に印加されている状態である。この制御パラメータの特性としては、比較的動作が遅い周波数領域として中間転写ベルト１０７が一周する周波数領域以下に対して、安定動作を行うように調整されている。これは、応答特性を高くしておくと、蛇行補正動作自体が過敏になりすぎて、かえってバンディング等の画質低下を招く可能性が高いためである。
【００５０】
第２の制御パラメータは、画像形成部１００における感光ドラム１０１、中間転写ベルト１０７等に残ったトナー等をクリーニングモードの条件下で最適化されたパラメータであり、このとき一次転写電圧は主に逆バイアス方向に印加されている状態である。この制御パラメータの特性は、本実施形態では、第１の制御パラメータと同様に比較的動作が遅い周波数領域として中間転写ベルト１０７が一周する周波数領域以下に対して、安定動作を行うように調整されているものとする。ただし、画像形成中ではないため、同様の条件下にする必要はない。
【００５１】
第３の制御パラメータ（調整像形成制御パラメータ）は、調整用トナーパターン形成モードの条件下で最適化されており、一次転写電圧は、上流側の画像形成部から順次順バイアスから逆バイアスに切り替わり、かつ逆バイアスが一定時間以上印加される動作状態になる（図３参照）。
【００５２】
この制御パラメータの特性は、一次転写電圧における順バイアスから逆バイアスへのバイアス方向変化に伴う中間転写ベルト１０７の蛇行特性の急峻な変化に追従できるように調整する必要がある。具体的には、本実施形態では少なくとも中間転写ベルト１０７が１周する周波数領域以上の周波数領域に対しての変化に追従するように調整している。
【００５３】
このときの制御パラメータの値の設定例としては、微分時間ＴＤを第１の制御パラメータのときの微分時間ＴＤ１より小さくすることにより、微分動作により算出される操作量（補正量）が大きくなる。すなわち、比較的高い周波数における変化に対する応答特性を高めることができる。よって、第３の制御パラメータにおける微分時間ＴＤ３は、以下の式となる。
【００５４】
ＴＤ３  ≦  ＴＤ１・・・(3)
上記のように設定された微分時間ＴＤ３に応じて、比例ゲインＫＰ３、積分時間ＴＩ３が最適化される。ただし、微分時間ＴＤ３を小さくし過ぎると、蛇行特性の変化に伴う変更以外の変化、特にエッジデータに重畳する電気ノイズ等に対しても反応してしまう弊害がある。このため、微分器の前段には、特定の周波数成分を抽出するデジタルフィルタ処理部（図示せず）が組み込まれており、一次転写電圧のバイアス切替時に発生する蛇行特性の変化に相当する周波数成分においてのみ前記微分動作が応答するようにフィルタ特性が調整されている。
【００５５】
また、制御対象の発振を防ぐため、第３の制御パラメータを適用する期間は、最上流にあるイエローの画像形成部の一次転写電圧を逆バイアスで印加するタイミングから、予め設定された所定時間Ｔｃまでとし、この所定時間Ｔｃは中間転写ベルト１０７のエッジデータが所定範囲内に収束するまでの時間に基づいて調整する。
【００５６】
実際には、比例ゲインＫＰ３、積分時間ＴＩ３を調整することにより応答性を高めることは可能であり、制御対象の制約（本実施形態のようなベルト蛇行補正制御の場合、蛇行幅が大きくなりすぎると、ベルトに損傷を与えてしまう等）に応じて調整する。
【００５７】
第４の制御パラメータは、画像形成や、クリーニングを行わないシンプルモードの条件下として最適化されたパラメータであり、このとき一次転写電圧はオフ状態である。本実施形態では、この制御パラメータの特性も、第１、第２の制御パラメータと同様の特性を有するものとする。
【００５８】
（制御手順）
次に前述した複数の制御パラメータを用いた実際の制御動作について、図５に示す蛇行補正制御を示すフローチャートを用いて説明する。図５に示すフローチャートはＣＰＵ２５０により実行され、メモリ２５２に保存された制御パラメータとベルトエッジプロファイル情報に基づいて動作するものとする。
【００５９】
まず、ＣＰＵ２５０は画像形成装置が停止状態における初期設定として、クリーニング動作モードにおいて最適化されている第２の制御パラメータ、もしくはシンプルモードにおいて最適化されている第４の制御パラメータを設定する（Ｓ５０１）。
【００６０】
ＣＰＵ２５０に画像形成要求があると（Ｓ５０２）、画像形成部および中間転写ベルト１０７の回転動作（前回転動作とする）を開始する（Ｓ５０３）。このとき、一次転写電圧の出力は、オフ状態もしくは、逆バイアスが印加されている。前回転動作が終了した時点で、ユーザ画像を形成するために、一次転写電圧のバイアスを順バイアスに切り替える（Ｓ５０４）。このタイミングに同期して、画像形成動作条件において、最適化されている第１の制御パラメータを設定する。そして、画像形成動作を開始する（Ｓ５０５）。
【００６１】
画像形成動作中において、前述したような調整用トナーパターン形成モードが必要となった場合（Ｓ５０６）、一次転写電圧を順バイアスから逆バイアスに切り替えるタイミングに同期して、バイアス切替時に最適化された第３の制御パラメータを設定する（Ｓ５０７）。この動作により、バイアス切替の蛇行特性変化による中間転写ベルト１０７の変位が大きくなる動作を抑制することができる。この第３の制御パラメータでの動作は、予め設定された所定時間Ｔｃ分だけ実行される（Ｓ５０８）。
【００６２】
そして、Ｔｃ時間経過後に、画像形成条件動作における第１の制御パラメータに再設定され（Ｓ５０９）、このまま画像形成を継続する場合には（Ｓ５０４）、前記バイアス印加条件を判断するステップに移行する（Ｓ５０６）。一方、画像形成が停止の場合には、一次転写電圧はクリーニングモードもしくはシンプルモードとなるため、第２の制御パラメータ、もしくは第４の制御っパラメータが設定され（Ｓ５１０）、その状態で、後回転動作に移行し（Ｓ５１１）、後回転が終了した時点で装置全体の動作が終了する。
【００６３】
図６は、前述した本実施形態の制御を実行した場合の効果を示すタイミングチャートである（１段目から４段目は図３と同じであるため説明は省略する）。図６の６段目に、５段目の中間転写ベルト１０７のエッジデータに対するＰＩＤ制御器の操作量を示している。図に示すように、画像形成動作中は、第１の制御パラメータに基づいて算出された第１の操作量ＭＶｎ１に基づいて制御が実行されている。
【００６４】
ここで、一次転写電圧の順バイアスから逆バイアスへの切り替えタイミング時に、第１の制御パラメータに対して、よりエッジデータ検出値ＰＶｎに対して大きい操作量を算出する第３制御パラメータに基づく第３の操作量ＭＶｎ３にて、予め設定された所定時間Ｔｃ動作する。
【００６５】
ここで、時間Ｔｃの設定は、中間転写ベルトエッジの変位量が所定範囲内に収束するまでの時間に基づいて調整する。この制御を実行した場合には、図６の矢印αで示すように、本制御を実行しなかった場合に対して変位量の増加を抑制することが可能となる。また、短時間で中間転写ベルト１０７のエッジデータを所定範囲に収束させることが可能であるため、一次転写電圧のバイアス方向切替時に発生する色ずれを低減でき、かつ画像形成待ち時間Ｔｗを短縮することができる。このため、画像形成装置生産性を向上させることができる。
【００６６】
調整用トナーパターンとしては、前述の劣化トナーのリフレッシュ動作や、感光ドラムのクリーニング動作目的とは異なり、トナー像濃度等を検知するためのトナーパターンを形成することがある。しかし、その場合は一次転写電圧のバイアス条件を変化させている時間は相対的に短い。現象としては、一次転写電圧の印加方向変更に伴う蛇行特性の変化が始まる前に、画像形成モードに戻るため、中間転写ベルト１０７上のトナー像への影響は小さく、本実施形態のように、制御パラメータを切り替える必要はない。
【００６７】
また、本実施形態では、感光ドラムに形成したトナー像を中間転写ベルトに転写し、これをシートに二次転写する二次転写方式の画像形成装置に適用した例で説明した。しかし、被転写材は中間転写ベルトの場合のみならず、ベルト部材で被転写材としてのシートを搬送し、感光ドラムに形成したトナー像を前記シートに転写する画像形成装置の場合も、ベルト部材の蛇行補正制御として前述した構成を適用することは可能である。
【００６８】
また、本実施形態では、一次転写電圧のバイアス方向を所定時間以上切り替える際の動作について説明したが、実際には印加電圧の大きさや、二次転写電圧のバイアス条件に依存するシステムに対しても適用可能である。
【００６９】
以上述べたように本発明によれば、中間転写ベルト上に印加される電圧の条件ごとに、蛇行補正制御量を決定する制御パラメータを有し、転写電圧のバイアス条件を切り替えるタイミングに同期して、制御パラメータを変更する制御を行うことにより、色ずれの悪化と生産性低下を防止することができる画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋ …画像形成部
１０１ …感光ドラム
１０５ …一次転写ローラ
１０６ …ドラムクリーナ
１０７ …中間転写ベルト
１１２ …ベルトクリーナ
１２０ …ベルト駆動ローラ
１２１ …ステアリングローラ
２０３ …エッジセンサ
２０５ …ベルトＨＰセンサ
２０６ …揺動アーム
２０７ …カムホームポジションセンサ
２０８ …偏心カム
２１０ …ベルト駆動モータ
２１１ …ステアリングモータ
２２０ …制御部
２５０ …ＣＰＵ
２５１ …ドライバ
２５２ …メモリ
４１０ …蛇行補正機構
【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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