(57)【要約】      （修正有）【課題】像保持体及び無端状ベルト部材の回転変動を簡素な構成により検出して画質低下が生じるのを抑制することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー像を保持して回転する感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１からトナー像が転写される中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１を介して感光体ドラム１１の周面と接触し、感光体ドラム１１の周面に保持されるトナー像を中間転写ベルト２１に転写する一次転写ロール１５を備える。そして、感光体ドラム１１の偏心や中間転写ベルト２１の厚さの変動などに起因した一次転写ロール１５が中間転写ベルト２１に対して接離する方向に沿って変位する変位量を、一次転写ロール１５を支持する支持部材６０に取り付けられたロータリーエンコーダによって検出し、ロータリーエンコーダによって検出された一次転写ロール１５に基づいて感光体ドラム１１の駆動を補正する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を保持する像保持体と、
前記像保持体から転写されるトナー像又は記録媒体を搬送する無端状のベルト部材と、
前記ベルト部材を介して前記像保持体に接触し、前記像保持体に保持されるトナー像を前記ベルト部材又は前記記録媒体に転写する転写手段と、
前記転写手段が前記ベルト部材と接離する方向に沿って変位する変位量を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記転写手段の変位量に基づいて前記像保持体及び前記ベルト部材のうち少なくとも前記像保持体の駆動を補正するか又は前記トナー像を補正する補正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】
前記検出手段は、前記転写手段を支点を中心にして前記ベルト部材と接離する方向に沿って回転自在に支持する支持部材の回転角度を検出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】
前記補正手段は、前記検出手段によって検出された前記転写手段の変位量に対して周波数解析処理を施し前記像保持体による第１の変動成分と前記ベルト部材による第２の変動成分とに分離する処理を行う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】
前記像保持体を駆動する第１の駆動手段を備え、
前記補正手段は、前記第１の変動成分及び前記第２の変動成分に基づいて前記第１の駆動手段の駆動を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像保持体を駆動する第１の駆動手段と、
前記ベルト部材を駆動する第２の駆動手段を更に備え、
前記補正手段は、前記第１の変動成分に基づいて前記第１の駆動手段の駆動を補正し、前記第２の変動成分に基づいて前記第２の駆動手段の駆動を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像保持体の表面に画像を書き込む書込手段を備え、
前記補正手段は、前記書込手段によって書き込まれる画像を補正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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置としては、複数の感光体ドラムの周面に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト上に一次転写し、この中間転写ベルト上に一次転写された各色のトナー像を記録媒体上に二次転写して定着することにより、画像を形成するように構成したものがある。かかる画像形成装置において、各感光体ドラムの回転変動や中間転写ベルトの厚さのバラツキ等に起因した画像の位置ずれを抑制する技術としては、特許文献１〜３に開示されたものが既に提案されている。
【０００３】
特許文献１は、無端状ベルトの厚みを検出するための厚み検出手段と、厚み検出手段の検出結果に基づいて駆動手段の駆動補正を行う処理手段とを有し、無端状ベルト表面の速度が一定になるように駆動手段の駆動補正を行うように構成したものである。
【０００４】
特許文献２は、感光体ドラムの回転角度を検出する回転角度検出手段と、感光体ドラムの偏心位置を検出する偏心検出手段とを備え、回転角度検出手段及び偏心検出手段による検出結果から感光体ドラムの偏心量、偏心回転角及び感光体ドラムの半径を求めて、この求めた値に基づいてシート又は中間転写ベルトへの転写後のトナー像の歪み及び色ずれを補正するように構成したものである。
【０００５】
特許文献３は、ベルト部材の厚み方向の変動によって異常状態を検知する検知手段を備えるように構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２２８７７７号公報
【特許文献２】特開２００１−３４３８０８号公報
【特許文献３】特開２００４−３３２８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は、像保持体及び無端状ベルト部材の回転変動を簡素な構成により検出して画質低下が生じるのを抑制することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載された発明は、トナー像を保持する像保持体と、
前記像保持体から転写されるトナー像又は記録媒体を搬送する無端状のベルト部材と、
前記ベルト部材を介して前記像保持体に接触し、前記像保持体に保持されるトナー像を前記ベルト部材又は前記記録媒体に転写する転写手段と、
前記転写手段が前記ベルト部材と接離する方向に沿って変位する変位量を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記転写手段の変位量に基づいて前記像保持体及び前記ベルト部材のうち少なくとも前記像保持体の駆動を補正するか又は前記トナー像を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、前記検出手段は、前記転写手段を支点を中心にして前記ベルト部材と接離する方向に沿って回転自在に支持する支持部材の回転角度を検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、前記補正手段は、前記検出手段によって検出された前記転写手段の変位量に対して周波数解析処理を施し前記像保持体による第１の変動成分と前記ベルト部材による第２の変動成分とに分離する処理を行う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である。
【００１１】
請求項４に記載された発明は、前記像保持体を駆動する第１の駆動手段を備え、
前記補正手段は、前記第１の変動成分及び前記第２の変動成分に基づいて前記第１の駆動手段の駆動を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。
【００１２】
請求項５に記載された発明は、前記像保持体を駆動する第１の駆動手段と、
前記ベルト部材を駆動する第２の駆動手段を更に備え、
前記補正手段は、前記第１の変動成分に基づいて前記第１の駆動手段の駆動を補正し、前記第２の変動成分に基づいて前記第２の駆動手段の駆動を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。
【００１３】
請求項６に記載された発明は、前記像保持体の表面に画像を書き込む書込手段を備え、
前記補正手段は、前記書込手段によって書き込まれる画像を補正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である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載された発明によれば、その構成を有しない場合に比べて、像保持体及び無端状ベルト部材の回転変動を簡素な構成により検出して画質低下が生じるのを抑制することができる。
【００１５】
請求項２に記載された発明によれば、その構成を有しない場合に比べて、転写手段の変位量を簡素な構成で検出することができる。
【００１６】
請求項３に記載された発明によれば、その構成を有しない場合に比べて、像保持体及び無端状ベルト部材の回転変動を個別に取得することができる。
【００１７】
請求項４に記載された発明によれば、その構成を有しない場合に比べて、補正手段による補正を簡素化することができる。
【００１８】
請求項５に記載された発明によれば、その構成を有しない場合に比べて、補正手段による補正精度を向上させることができる。
【００１９】
請求項６に記載された発明によれば、その構成を有しない場合に比べて、像保持体及び無端状ベルト部材の駆動を補正することなく、画質低下が生じるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の現像装置を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図４】エンコーダの出力を示す説明図である。
【図５】検出手段の他の例を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る画像形成装置の制御回路の要部を示すブロック図である。
【図８】検出手段の検出結果を示すグラフである。
【図９】感光体ドラム及び中間転写ベルトの基準信号を示すタイミングチャートである。
【図１０】検出手段の検出結果をスペクトル解析した結果を示すグラフである。
【図１１】感光体ドラムの駆動補正信号を示すグラフである。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る画像形成装置の動作を示すグラフである。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る画像形成装置の動作を示すグラフである。
【図１４】この発明の実施の形態３に係る画像形成装置を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態に係る画像形成装置の変形例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る画像形成装置の全体の概要を示すものである。
【００２３】
＜画像形成装置の全体の構成＞
実施の形態１に係る画像形成装置１は、例えばカラープリンタとして構成されたものである。画像形成装置１は、画像データに基づいて記録媒体に画像を形成する画像形成手段の一例としての画像形成部１０７を備えている。この画像形成部１０７は、現像剤を構成するトナーで現像されるトナー像を形成する複数の作像装置１０と、各作像装置１０で形成されるトナー像をそれぞれ保持して最終的に記録媒体の一例としての記録用紙５に二次転写する二次転写位置まで搬送する中間転写装置２０と、中間転写装置２０の二次転写位置に供給すべき所要の記録用紙５を収容して搬送する給紙装置５０と、中間転写装置２０で二次転写された記録用紙５上のトナー像を定着させる定着装置４０等を備えている。
【００２４】
この画像形成装置１は、例えば、記録用紙５に形成すべき原稿画像を入力する図示しない画像読取部としての画像読取装置を追加して装備させた場合にはカラー複写機として構成することができる。図中の１ａは画像形成装置の筐体を示し、この筐体１ａは支持構造部材、外装カバー等で形成されている。
【００２５】
作像装置１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナー像をそれぞれ専用に形成する４つの作像装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋで構成されている。この４つの作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、筐体１ａの内部空間において１列に並べた状態となるよう配置されている。
【００２６】
各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、図１に示されるように、回転する像保持体の一例としての感光体ドラム１１を備えており、この感光体ドラム１１の周囲に、次のような各装置が主に配置されている。主な装置とは、感光体ドラム１１の像形成が可能な周面（像保持面）を所要の電位に帯電させる帯電装置１２と、感光体ドラム１１の帯電された周面に画像の情報（信号）に基づく光ＬＢを照射して電位差のある（各色用の）静電潜像を形成する静電潜像形成手段（書込手段）としての露光装置１３と、その静電潜像を対応する色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像剤のトナーで現像してトナー像にする現像手段としての現像装置１４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、その各トナー像を中間転写装置２０に転写する転写手段としての一次転写装置１５と、一次転写後における感光体ドラム１１の像保持面に残留して付着するトナー等の付着物を取り除いて清掃するドラム清掃装置１６等である。
【００２７】
感光体ドラム１１は、接地処理される円筒状又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層（感光層）を有する像保持面を形成したものである。この感光体ドラム１１は、後述するように回転駆動装置から動力が伝達されて矢印Ａで示す方向に回転するように支持されている。
【００２８】
帯電装置１２は、感光体ドラム１１に接触した状態で配置される接触型の帯電ロールで構成される。帯電装置１２には帯電用電圧が供給される。帯電用電圧としては、現像装置１４が反転現像を行うものである場合、その現像装置１４から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される。
【００２９】
露光装置１３は、画像形成装置１に入力される画像の情報に応じて構成される光ＬＢを、帯電された後の感光体ドラム１１の周面に対して照射して静電潜像を形成するものである。露光装置１３には、潜像形成時になると画像形成装置１に任意の手段で入力され、画像処理部で画像処理された画像の情報（信号）が送信される。
【００３０】
現像装置１４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）はいずれも、図２に示すように、開口部１４１と現像剤の収容室１４２が形成された筐体の内部に、現像剤を保持して感光体ドラム１１と向き合う現像領域まで搬送する現像ロール１４３と、現像剤を攪拌しながら現像ロール１４３を通過させるよう搬送する２つのスクリューオーガー等の攪拌搬送部材１４４，１４５と、現像ロール１４３に保持される現像剤の量（層厚）を規制する図示しない層厚規制部材１４６などを配置して構成されたものである。この現像装置１４には、その現像ロール１４３と感光体ドラム１１の間に現像用電圧が図示しない電源装置から供給される。また、現像ロール１４３や攪拌搬送部材１４４，１４５は、図示しない回転駆動装置からの動力が伝達されて所要の方向に回転する。さらに、上記４色の現像剤（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）としては、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。なお、図１中、符号１４７（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、対応する現像装置１４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に供給する少なくともトナーを含む現像剤を収容した現像剤収容容器をそれぞれ示している。
【００３１】
転写手段としての一次転写装置１５は、後述する中間転写ベルト２１を介して感光体ドラム１１の周面に接触して回転するとともに一次転写用電圧が供給される回転体の一例としての一次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。一次転写用電圧としては、トナーの帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧が図示しない電源装置から供給される。
【００３２】
ドラム清掃装置１６は、一部が開口する容器状の本体と、一次転写後の感光体ドラム１１の周面に所要の圧力で接触するように配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板と、清掃板により感光体ドラム１１の周面から回収された付着物を外部に搬送する搬送部材等で構成されている。
【００３３】
中間転写装置２０は、図１に示されるように、各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の上方の位置に存在するように配置される。この中間転写装置２０は、感光体ドラム１１と一次転写装置１５（一次転写ロール）の間となる一次転写位置を通過しながら矢印Ｂで示す方向に回転する無端状のベルト部材としての中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１をその内面から所望の状態に保持して回転自在に支持する複数のベルト支持ロール２２〜２６と、ベルト支持ロール２３に支持されている中間転写ベルト２１の外周面（像保持面）側に配置されて中間転写ベルト２１上のトナー像を記録用紙５に二次転写させる二次転写装置３０と、二次転写装置３０を通過した後に中間転写ベルト２１の外周面に残留して付着するトナー、紙粉等の付着物を取り除いて清掃するベルト清掃装置２７とで主に構成されている。
【００３４】
中間転写ベルト２１としては、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂にカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。また、ベルト支持ロール２２は駆動ロールとして構成され、ベルト支持ロール２３は二次転写のバックアップロールとして構成され、ベルト支持ロール２４は張力付与ロールとして構成され、ベルト支持ロール２５，２６は中間転写ベルト２１の走行位置などを保持する従動ロールとして構成されている。
【００３５】
二次転写装置３０は、図１に示されるように、中間転写装置２０におけるベルト支持ロール２３に支持されている中間転写ベルト２１の外周面部分である二次転写位置において、中間転写ベルト２１の周面に接触して回転するとともに二次転写用電圧が供給される二次転写ロール３１を備えた接触型の転写装置である。また、二次転写ロール３１又は中間転写装置２０の支持ロール２３には、トナーの帯電極性と逆極性又は同極性を示す直流の電圧が二次転写用電圧として供給される。
【００３６】
定着装置４０は、表面温度が予め定められた温度に保持されるよう加熱手段によって加熱されるロール形態又はベルト形態の加熱用回転体４１と、この加熱用回転体４１に所要の圧力で接触して回転するロール形態又はベルト形態の加圧用回転体４２などを配置して構成されたものである。この定着装置４０では、加熱用回転体４１と加圧用回転体４２が接触する接触部が所要の定着処理（加熱及び加圧）を行う定着処理部となる。
【００３７】
給紙装置５０は、露光装置１３の下方側の位置に存在するように配置される。この給紙装置５０は、所望のサイズ、種類等の記録用紙５を積載した状態で収容する単数（又は複数）の用紙収容体５１と、用紙収容体５１から記録用紙５を１枚ずつ送り出す送出装置５２，５３とで主に構成されている。用紙収容体５１は、例えば、筐体１ａの正面（使用者が操作時に向き合う側面）側に引き出すことができるように取り付けられている。
【００３８】
給紙装置５０と二次転写装置３０との間には、給紙装置５０から送り出される記録用紙５を二次転写位置まで搬送する複数の用紙搬送ロール対５４，５５や搬送ガイド材で構成される給紙搬送路５６が設けられている。給紙搬送路５６において二次転写位置の直前の位置に配置される用紙搬送ロール対５５は、例えば記録用紙５の搬送時期を調整するロール（レジストロール）として構成されている。さらに、定着装置４０の用紙搬送方向に沿った下流側には、排出ロール４３により搬送される記録用紙５の搬送方向を切り替える図示しない切替部材と、切替部材によって搬送方向が一方（図中左側）に切り替えられた記録用紙５を第１の排出収容部７１へと排出する第１の排出ロール対７２と、切替部材によって搬送方向が他方（図中右側）に切り替えられた記録用紙５を排出する第２の排出収容部７３へと排出する第２の排出ロール対７４とが配置されている。
【００３９】
画像形成装置１は、片面に画像が形成された記録用紙５をその表裏を反転させた状態で再び用紙搬送ロール対５５まで搬送する両面用搬送路７５を備えている。この両面用搬送路７５は、複数の用紙搬送ロール対７６，７７や搬送ガイド材で構成されている。また、画像形成装置１には、両面用搬送路７５が設けられた筐体１ａの側面に、所望のサイズや材質の記録用紙５を１枚ずつ給紙する手差し給紙装置７８が設けられている。手差し給紙装置７８と用紙搬送ロール対５５との間には、用紙搬送ロール対７９や搬送ガイド材で構成される手差し用搬送路８０を備えるよう構成されている。
【００４０】
＜画像形成装置の基本的な動作＞
以下、画像形成装置１による基本的な画像形成動作について説明する。
【００４１】
前記４つの作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を使用して、４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像を形成するときの画像形成動作を説明する。
【００４２】
画像形成装置１は、画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、４つの作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、中間転写装置２０、二次転写装置３０、定着装置４０等が始動する。
【００４３】
そして、各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）においては、まず各感光体ドラム１１が矢印Ａで示す方向に回転し、各帯電装置１２が各感光体ドラム１１の表面を所要の極性（実施の形態１ではマイナス極性）及び電位にそれぞれ帯電させる。続いて、露光装置１３が、帯電後の感光体ドラム１１の表面に対し、画像形成装置１に入力される画像の情報を各色成分（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に変換して得られる画像の信号に基づいて発光される光ＬＢを照射し、その表面に所要の電位差で構成される各色成分の静電潜像をそれぞれ形成する。
【００４４】
続いて、各現像装置１４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が、感光体ドラム１１に形成された各色成分の静電潜像に対し、所要の極性（マイナス極性）に帯電された対応する色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナーをそれぞれ供給して静電的に付着させて現像を行う。この現像により、各感光体ドラム１１に形成された各色成分の静電潜像は、その対応する色のトナーでそれぞれ現像された４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像として顕像化される。
【００４５】
続いて、各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体ドラム１１上に形成された各色のトナー像が一次転写位置まで搬送されると、一次転写装置１５が、その各色のトナー像を中間転写装置２０の矢印Ｂで示す方向に回転する中間転写ベルト２１に対して順番に重ね合わせるような状態で一次転写させる。
【００４６】
また、一次転写が終了した各作像装置１０では、ドラム清掃装置１６が感光体ドラム１１の表面に残留するトナー等の付着物を掻き取るように除去して感光体ドラム１１の表面を清掃する。これにより、各作像装置１０は次の作像動作が可能な状態にされる。
【００４７】
続いて、中間転写装置２０では、中間転写ベルト２１の回転により一次転写されたトナー像を保持して二次転写位置まで搬送する。一方、給紙装置５０では、作像動作に合わせて所要の記録用紙５を給紙搬送路５６に送り出す。給紙搬送路５６では、レジストロールとしての用紙搬送ロール対５５が記録用紙５を転写時期に合わせて二次転写位置に送り出して供給する。
【００４８】
二次転写位置においては、二次転写装置３０が、中間転写ベルト２１上のトナー像を記録用紙５に一括して二次転写させる。また、二次転写が終了した中間転写装置２０では、ベルト清掃装置２７が、二次転写後の中間転写ベルト２１の表面に残留したトナー等の付着物を取り除いて清掃する。
【００４９】
続いて、トナー像が二次転写された記録用紙５は、中間転写ベルト２１と二次転写ロール３１から剥離された後に定着装置４０まで搬送される。定着装置４０では、必要な定着処理（加熱及び加圧）をして未定着のトナー像を用紙５に定着させる。最後に、定着が終了した後の記録用紙５は、図示しない切替部材を介して第１の排出ロール対７２又は第２の排出ロール対７４により、例えば筐体１ａの外部に設置された第１の排出収容部７１又は筐体１ａの上部に配置された第２の排出収容部７３に排出される。
【００５０】
また、記録用紙５の両面に画像を形成する場合は、片面に画像が形成された用紙５を第２の排出ロール対７４により第２の排出収容部７３へと搬送し、第２の排出ロール対７３が用紙５の後端を保持している間に、第２の排出ロール対７４の回転方向を排出方向から逆方向へと切り替えるとともに、片面に画像が形成された用紙５をその表裏を反転した状態で図示しない切替部材によって両面用搬送路７５へと送り出す。両面用搬送路７５では、記録用紙５を搬送ロール対７６，７７により用紙搬送ロール対５５まで搬送し、用紙搬送ロール対５５が記録用紙５を転写時期に合わせて二次転写位置に送り出して供給する。
【００５１】
そして、片面の画像形成時と同様に、二次転写位置において中間転写ベルト２１から裏面にトナー像が二次転写された記録用紙５は、定着装置４０により定着処理を受けた後、図示しない切替部材を介して第１の排出ロール対７２又は第２の排出ロール対７４により、筐体１ａの外部に設置された第１の排出収容部７１又は筐体１ａの上部に配置された第２の排出収容部７３に排出される。
【００５２】
以上の動作により、４色のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像が形成された記録用紙５が出力される。なお、モノクロの画像を形成する場合は、ブラックの作像装置１０Ｋのみにより画像形成が行われる。
【００５３】
＜画像形成装置の特徴部分の構成＞
図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置の一次転写部を示す構成図である。
【００５４】
各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、感光体ドラム１１の表面に中間転写ベルト２１が接触する一次転写位置Ｔ１において、中間転写ベルト２１の裏面（感光体ドラム１１と反対側の面）に接触する一次転写ロールからなる一次転写装置１５をそれぞれ備えている。各一次転写装置１５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、すべて同様の構成を有している。一次転写ロール１５は、略Ｌ字形状に形成された支持部材６０の一方の腕部６１の先端に回転軸１５ａを介して回転自在に支持されている。支持部材６０は、２本の腕部６１，６２の交差位置に設けられた支軸（支点）６３を中心にして回転自在に配置されている。また、支持部材６０は、他方の腕部６２の先端に連結されたコイルスプリング等からなる弾性部材６４によって反時計回り方向の回転力が付与されており、一方の腕部６１の先端に取り付けられた一次転写ロール１５は、中間転写ベルト２１を介して感光体ドラム１１の表面に圧接している。そして、一次転写ロール１５は、支軸６３を中心にして中間転写ベルト２１と接離する矢印Ｃ方向（中間転写ベルト２１の表面に直交する方向）に沿って移動（回転）自在な構成を有している。
【００５５】
支持部材６０には、その支軸６３の位置に、一次転写ロール１５が中間転写ベルト２１と接離する方向Ｃに沿って変位する際の変位量（回転角度）を検出する検出手段としてのロータリーエンコーダ６４が当該支持部材６０に固定した状態で取り付けられている。ロータリーエンコーダ６４としては、例えば、インクリメンタル型のロータリーエンコーダが用いられる。感光体ドラム１１には、図３に示されるように、回転軸１１ａが感光体ドラム１１の中心位置からずれた偏心等が存在する場合がある。また、中間転写ベルト２１は、その厚さが必ずしも一定ではなく移動方向に沿った厚さムラを有する場合がある。中間転写ベルト２１の厚さムラは、例えば、ベルト製造時の金型のずれ等によるものであり、中間転写ベルト２１の１回転を１周期とする略正弦波状に生じる。そのため、感光体ドラム１１及び中間転写ベルト１２をそれぞれ一定の角速度ωで回転駆動した場合においても、感光体ドラム１１の偏心や中間転写ベルト２１の厚さムラ等に起因して、一次転写ロール１５が中間転写ベルト２１の表面に対し接離する方向に沿って経時的に変位する。
【００５６】
更に説明すると、感光体ドラム１１に偏心がなく半径Ｒが一定であり、しかも中間転写ベルト２１の厚さＴが一定であれば、一次転写ロール１５は、中間転写ベルト２１の表面に対して接離する方向に移動することはない。これに対して、感光体ドラム１１に偏心が存在し、中間転写ベルト２１に厚さムラがある場合には、感光体ドラム１１の回転角度に応じて半径Ｒが変化するとともに、中間転写ベルト２１の位置に応じて厚さＴが変化し、一次転写ロール１５が中間転写ベルト２１の表面に対して接離する方向に変位することとなる。感光体ドラム１１の偏心は、感光体ドラム１１の半径Ｒが回転角度に応じて変化するため、感光体ドラム１１を一定の角速度ω１で回転駆動した場合に周速の変動要因となる。また、中間転写ベルト２１の厚さＴのムラは、中間転写ベルト２１を駆動ロール２２によって回転駆動する際に、駆動ロール２２に巻き掛けられた中間転写ベルト２１の外径が変化するため、駆動ロール２２を一定の角速度ω２で回転駆動した場合に周速の変動要因となる。このように、感光体ドラム１１及び中間転写ベルト２１の周面に回転速度の変動が生じると、最終的に記録用紙５上に転写されるトナー像の位置ずれや色ずれ等の画質低下を招く要因となる。
【００５７】
一次転写ロール１５に変位が生じた場合には、支持部材６０が矢印Ｃ方向に沿って回転する。支持部材６０に取り付けられたロータリーエンコーダ６４は、図４に示されるように、その支持部材６０の回転変位に伴って位相が異なるＡ相及びＢ相からなる２相のパルス信号を出力する。ロータリーエンコーダ６４の出力は、Ｂ相のパルスの立ち上がりタイミングでＡ相のパルスが‘ハイ’である場合、変位量をカウントアップし、逆にＡ相のパルスが‘ロー’である場合には、変位量をカウントダウンすることにより、一次転写ロール１５の変位量及び変位方向が検出される。なお、エンコーダ６４としては、回転方向を含む信号が出力されるアブソリュート型のロータリーエンコーダを使用しても良い。
【００５８】
さらに、検出手段としては、ロータリーエンコーダ６４に限らず、図５に示されるように、支持部材６０の一方の腕部６２に接触するよう配置されたエッジセンサ６５を用いても良い。このエッジセンサ６５は、突出する方向に弾性力が付与された作動部材６５ａが支持部材６０の一方の腕部６２に接触するよう配置されており、作動部材６５ａの変位量に応じて抵抗値が変化するよう構成されたものである。したがって、エッジセンサ６５に例えば一定の電圧を印加することにより、一次転写ロール１５の変位量をエッジセンサ６５から出力される電流値の変化として検出することが可能である。
【００５９】
図６はこの実施の形態に係る画像形成装置の制御回路の全体を示すブロック図である。
【００６０】
図６において、１０１は画像形成装置１の全体の動作を統括して制御する制御手段としてのＣＰＵ又はプログラム可能な集積回路であるＦＰＧＡ（ field-programmable gate array）を示すものであり、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、例えば、ＲＯＭやＲＡＭ等からなる記憶部１０２に記憶されたプログラムやＦＰＧＡ１０１自体に予めプログラミングされたプログラムに従って記憶部１０２に記憶されたパラメータやデータ等を参照しつつ画像形成動作を制御する。また、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、ロータリーエンコーダ６４によって検出された一次転写ロール１５の変位量に基づいて感光体ドラム１１及び中間転写ベルト２１の少なくとも一方の駆動又は感光体ドラム１１に形成されるトナー像を補正する補正手段としても機能するものである。
【００６１】
１０３は画像形成装置１においてユーザーが記録用紙５のサイズやプリント枚数等の画像形成条件を入力するための操作表示部、１０４は原稿の画像を読み取る画像読取部、１０５は画像読取部１０４によって読み取られた画像情報（データ）を記憶する画像記憶部、１０６は画像記憶部１０５に記憶された画像データに対して予め定められた画像処理を施す画像処理部、１０７は画像処理部１０６によって画像処理が施された画像データに基づいて画像を形成する画像形成部をそれぞれ示している。なお、画像データは、画像読取部１０４によって読み取られた原稿の画像データ以外に外部から入力されるものであっても勿論よい。
【００６２】
ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１には、図７に示されるように、画像形成部１０７の各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に設けられたロータリーエンコーダ６４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）から検出信号が入力される。また、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１からは、駆動回路１０８を介して各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体ドラム１１をそれぞれ回転駆動する第１の駆動手段としての第１の駆動モータ１０９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、中間転写ベルト２１の駆動ロール２２を回転駆動する第２の駆動手段としての第２の駆動モータ１１０とに駆動信号が出力される。これらの第１の駆動モータ１０９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）及び第２の駆動モータ１１０は、例えば、ステッピングモータから構成されており、駆動回路１０８から出力される駆動パルスを変化させることにより回転速度を制御することが可能となっている。
【００６３】
また、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、画像形成装置１の動作を制御する制御手段としての機能以外に、ロータリーエンコーダ６４によって検出された一次転写ロール１５の変位量に基づいて感光体ドラム１１による第１の変動成分と中間転写ベルト２１による第２の変動成分とを互いに分離する処理を行う補正手段としての機能を有している。
【００６４】
更に、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、第１及び第２の変動成分に基づいて感光体ドラム１１及び中間転写ベルト２１の少なくとも感光体ドラム１１の駆動を補正する補正手段としての機能をも備えている。
【００６５】
＜画像形成装置の特徴部分の動作＞
この発明の実施の形態１に係る画像形成装置１は、装置の設置時や装置の電源投入時、あるいは予め定められた枚数の記録用紙５に画像を形成したときなどの予め定められた時期である非画像形成時に、各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体ドラム１１を第１の駆動モータ１０９によって予め定められた一定の角速度ω１で回転駆動するとともに中間転写ベルト２１を第２の駆動モータ１１０によって予め定められた一定の角速度ω２で回転駆動させ、一次転写ロール１５の変位量を検出して感光体ドラム１１及び中間転写ベルト２１のうち少なくとも感光体ドラム１１の駆動を補正する補正量を求める調整モードが実行される。
【００６６】
この調整モードにおいて、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に設けられたロータリーエンコーダ６４からの出力信号を検出し、ロータリーエンコーダから出力されるＡ相及びＢ相のパルス信号に基づいて、図８に示されるように、一次転写ロール１５の経時的な変位量Δθを求める。図８はロータリーエンコーダ６４からの検出信号に基づいて求めた変位量Δθを連続的な値として近似する処理を行った結果を示す。このとき、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、一次転写ロール１５の時系列的な変位量に基づいて、図９に示されるように、感光体ドラム１１の１回転の基準となる基準信号１１１、及び中間転写ベルト２１の１回転の基準となる基準信号１１２（Ｔｒ０）を取得する。感光体ドラム１１の１回転の基準となる基準信号１１１は、例えば、一次転写ロール１５の時系列による変位量の極大値を求めることにより取得する。また、中間転写ベルト２１の１回転の基準となる基準信号１１２（Ｔｒ０）は、例えば、一次転写ロール１５の時系列による変位量の最大値（ピーク値）を求めることにより取得する。なお、中間転写ベルト２１の周長が感光体ドラム１１の周長の整数倍に設定されている場合には、中間転写ベルト２１の基準信号１１２（Ｔｒ０）のみを取得し、当該基準信号１１２（Ｔｒ０）の周期を整数で除算することにより感光体ドラム１１の基準信号１１１を求めるよう構成しても良い。
【００６７】
次に、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、記憶部１０２に記憶されたプログラムに基づいて、一次転写ロール１５の時系列による変位量に対してＦＦＴ（ Fast Fourier Transform）やＭＥＭ（Maximum  Entropy  Modeling）等のスペクトル解析（周波数解析）処理を実行する。図１０はスペクトル解析処理の結果を示すグラフである。
【００６８】
さらに、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、ＦＦＴ等のスペクトル解析処理によって得られた一次転写ロール１５の時系列による変位量に含まれる周波数成分から、感光体ドラム１１の偏心等に起因した第１の変動成分と、中間転写ベルト２１の厚さの変動等に起因した第２の変動成分とを取得する。感光体ドラム１１の変動成分は、図１０に示されるように、基本的に、感光体ドラム１１の１回転を１周期とするものであり、感光体ドラム１１の回転速度に依存するが例えば３〜５Ｈｚ程度の周波数成分を有している。これに対して、中間転写ベルト２１の変動成分は、基本的に、中間転写ベルト２１の１回転を１周期とするものであり、中間転写ベルト２１の移動速度に依存するが例えば０．２〜０．５Ｈｚ程度の周波数成分を有している。
【００６９】
そこで、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、ＦＦＴ等のスペクトル解析処理から求められた一次転写ロール１５の時系列による変位量に含まれる周波数成分から、感光体ドラム１１に起因したドラム周期成分と、中間転写ベルト２１に起因したベルト周期成分とに分離し、ドラム周期成分から感光体ドラム１１の振幅、位相及び周波数を取得する。感光体ドラム１１の振幅は、図１０に示されるように、例えば、変位量Δθの最大値に対して予め定められた演算処理を施すことにより求められる。また、感光体ドラム１１の周波数は、図１０に示されるように、ドラム周期成分から例えば最大値となる周波数を選択することにより求められる。さらに、感光体ドラム１１の位相は、上記の如く求められた周波数信号の最大値と、図１１に示されるように、感光体ドラム１１の基準信号１１１との位相のずれを算出することで得られる。
【００７０】
また、中間転写ベルト２１の振幅は、図１０に示されるように、同様に、例えば、変位量Δθの最大値（極大値）に対して予め定められた演算処理を施すことにより求められる。中間転写ベルト２１の周波数は、ベルト周期成分から例えば最大値（極大値）となる周波数を選択することにより得られる。さらに、中間転写ベルト２１の位相は、上記の如く求められた周波数信号の最大値と、図１１に示されるように、中間転写ベルト２１の基準信号１１２との位相のずれを算出することにより求められる。
【００７１】
次に、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、上記の如く求められた感光体ドラム１１の振幅、位相及び周波数と、中間転写ベルト２１の振幅、位相及び周波数とに基づいて逆フーリエ変換等の処理を施すことにより、図１１（ａ）に示されるように、これらの感光体ドラム１１の振幅、位相及び周波数と、中間転写ベルト２１の振幅、位相及び周波数とを合成した回転変動を求め、回転変動の逆位相の速度指令信号１２１を補正値として算出し、記憶部１０２に記憶する。
【００７２】
ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、図１１に示されるように、画像形成時に、ドラム基準信号１１１及びベルト基準信号１１２を基準として、求められた補正値である回転変動の逆位相の速度指令信号１２１を感光体ドラム１１を駆動する第１の駆動モータ１０９の速度指令値に加算することで、感光体ドラム１１の偏心や中間転写ベルト２１の肉厚の変動等に起因した回転変動を抑制する。
【００７３】
なお、以上の動作は、他のマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の作像装置１０（Ｍ，Ｃ，Ｋ）においても同様に実行される。
【００７４】
このように、上記実施の形態１では、一次転写ロール１５を支持する支持部材６０にロータリーエンコーダ６４を設けることにより、感光体ドラム１１の偏心及び中間転写ベルト２１の厚さムラ等を同時に検出することが可能となり、これら感光体ドラム１１の偏心や中間転写ベルト２１の厚さムラ等を検出する検出手段の構成を大幅に簡略化することができ、画像形成装置１の大型化並びにコストアップを回避することができる。
【００７５】
そして、実施の形態１では、上記の如く検出された感光体ドラム１１の偏心及び中間転写ベルト２１の厚さムラ等に起因した一次転写ロール１５の変位量に基づいて感光体ドラム１１の駆動を制御することにより、一次転写位置Ｔ１において感光体ドラム１１及び中間転写ベルト２１の回転速度変動に起因したトナー像のずれや色ずれが生じるのを抑制することが可能となる。
【００７６】
［実施の形態２］
図１２は、実施の形態２に係る画像形成装置の制御動作を示すものである。
【００７７】
前記実施の形態１は、中間転写ベルト２１の回転変動を含めて感光体ドラム１１の駆動を制御するように構成したものであるが、この実施の形態２では、感光体ドラム１１の駆動制御と中間転写ベルト２１の駆動制御とをそれぞれ個別に実行するよう構成したものである。
【００７８】
ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、図１０に示されるように、ＦＦＴ等のスペクトル解析処理から求められた一次転写ロール１５の時系列による変位量に含まれる周波数成分から、感光体ドラム１１に起因したドラム周期成分と、中間転写ベルト２１に起因したベルト周期成分とに分離し、ドラム周期成分から感光体ドラム１１の振幅、位相及び周波数を取得する。
【００７９】
次に、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、感光体ドラム１１の３〜５Ｈｚ程度の周波数成分と、中間転写ベルト２１の０．２〜０．５Ｈｚ程度の周波数成分とに分離する。この感光体ドラム１１の周波数成分と中間転写ベルト２１の周波数成分との分離は、例えば、感光体ドラム１１の周波数成分と中間転写ベルト２１の周波数成分との間に閾値を設定して分離することにより行われる。
【００８０】
図１２は上記の如く分離された４つの感光体ドラム１１の第１の変動成分１３１と中間転写ベルト２１の第２の変動成分１３２を模式的に示したものである。これらの第１及び第２の変動成分１３１，１３２は、上記実施の形態１で求められた感光体ドラム１１の振幅、位相及び周波数と、中間転写ベルト２１の振幅、位相及び周波数とに基づくものである。
【００８１】
次に、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、上記の如く求められた感光体ドラム１１の第１の変動成分１３１と、中間転写ベルト１１の第２の変動成分１３２とから、中間転写ベルト２１に転写されるトナー像のずれを補正する補正値を算出する。この補正値は、図１３に示されるように、例えば、イエローの感光体ドラム１１の第１の変動成分１３１と逆位相の速度指令信号１４１を作成することによって求められ、速度指令信号１４１が記憶部１０２に記憶される。
【００８２】
補正値に基づく補正動作は、画像形成時に実行される。ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、画像形成時に、感光体ドラム１１を駆動する際に、基準信号１１１に基づいて記憶部１０２に記憶された補正値としての速度指令信号１４１を読み出して、当該補正値としての速度指令信号を本来の速度指令信号に加算して駆動回路１０８を介して対応する感光体ドラム１１の駆動モータ１０９に印加することにより、感光体ドラム１１を回転駆動する。
【００８３】
同様に、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、画像形成時に、中間転写ベルト２１を駆動する際に、基準信号１１２に基づいて記憶部１０２に記憶された補正値としての速度指令信号を読み出して、当該補正値としての速度指令信号を本来の速度指令信号に加算して駆動回路１０８を介して対応する中間転写ベルト２１の駆動モータ１１０に印加することにより、中間転写ベルト２１を回転駆動する。
【００８４】
このように、一次転写ロール１５の変位量の検出値に基づいて感光体ドラム１１による変動成分と中間転写ベルト２１による変動成分とを求め、感光体ドラム１１及び中間転写ベルト２１を個別に駆動制御することにより、記録用紙５に形成されるトナー像に位置ずれや色ずれ等の画質低下が発生するのをより効果的に抑制することができる。
【００８５】
［実施の形態３］
図１４は、実施の形態３に係る画像形成装置の制御動作を示すものである。
【００８６】
この実施の形態３では、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、図１４に示されるように、求められたドラム・ベルト周期成分に基づいて、作像装置１０の露光装置１３における画像露光タイミングを制御することにより補正動作を実行するように構成されている。
【００８７】
ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、図６に示されるように、画像形成時、画像処理部１０６で予め定められた画像処理が施された画像データに基づいて、画像形成部１０７の作像装置１０において画像を形成するにあたり、露光装置１３による副走査方向に沿った画像露光の開始タイミングを図８に示されるような変動を打ち消すよう制御する。
【００８８】
更に説明すると、ＣＰＵ／ＦＰＧＡ１０１は、図１に示されるように、画像形成時、画像処理部１０６で予め定められた画像処理が施された画像データに基づいて、画像形成部１０７の作像装置１０において感光体ドラム１１の作像面にトナー像を形成する。このとき、作像装置１０の露光装置１３は、感光体ドラム１１の作像面に１ライン毎に画像露光時期を決定するラインシンク信号の出力タイミングが、感光体ドラム１１の基準信号１１１に基づいて、感光体ドラム１１及び中間転写ベルト２１の速度変動を打ち消す逆位相となるよう制御される。かかる制御は、各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）において実行される。
【００８９】
このように、実施の形態３によれば、感光体ドラム１１及び中間転写ベルト２１の駆動を制御することなく、感光体ドラム１１の偏心や中間転写ベルト２１の厚さのムラ等に起因して画像の位置ずれや色ずれ等が生じるのを抑制することができる。
【００９０】
なお、前記実施の形態では、像保持体上に形成されたトナー像を無端状ベルト部材として中間転写ベルト２１上に一次転写した後、中間転写ベルト２１から記録媒体５に二次転写する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１５に示されるように、無端状ベルト部材としては、記録媒体５を表面に保持した状態で搬送する用紙搬送ベルト２１０からなるものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１…画像形成装置
１５…一次転写ロール
６０…支持部材
６４…ロータリーエンコーダ
１０１…ＣＰＵ／ＦＰＧＡ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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