(57)【要約】【課題】転写ベルトの一周期よりも短い周期で前記転写ベルトの移動速度を求め、ステッピングモータの駆動特性による誤差の影響を受けることなく、前記移動速度を正確に補正することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】駆動パルス信号が入力されて回転するステッピングモータ４７０ｂにより回転駆動される転写ベルト４７ａの移動速度を検出する速度検出部６０を備えた画像形成装置９に、前記転写ベルト４７ａの表面形状を撮像する撮像部４０１と、前記撮像の画像データに基づいて前記転写ベルト４７ａの移動距離を算出する移動距離算出部４０２と、前記移動距離を記憶する記憶部４０３を備えたレーザセンサ４００を備え、前記速度検出部６０を、前記駆動パルス信号の周期Ｔｍの整数倍の周期で前記記憶部から読み出した移動距離に基づいて前記転写ベルト４７ａの移動速度を算出するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写ベルトを回転駆動するステッピングモータと、前記転写ベルトの移動速度を検出する速度検出部と、前記移動速度が目標速度となるように前記ステッピングモータの駆動パルス信号を制御するモータ制御部とを備えた画像形成装置であって、
前記転写ベルトの表面形状を前記駆動パルス信号の周期より短い周期で撮像する撮像部と、撮像された画像データに基づいて前記転写ベルトの移動距離を算出する移動距離算出部と、算出された移動距離を記憶する記憶部を備えたレーザセンサを備え、
前記速度検出部は、前記駆動パルス信号の周期の整数倍の周期で前記記憶部から読み出した移動距離に基づいて前記転写ベルトの移動速度を算出するように構成されている画像形成装置。  
【請求項２】
前記速度検出部は、前記駆動パルス信号の周期の整数倍の周期で、且つ、前記ステッピングモータのジッタが低減するタイミングで前記記憶部から読み出した移動距離に基づいて前記転写ベルトの移動速度を算出するように構成されている請求項１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、転写ベルトを回転駆動するステッピングモータと、前記転写ベルトの移動速度を検出する速度検出部と、前記移動速度が目標速度となるように前記ステッピングモータの駆動パルス信号を制御するモータ制御部とを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、図９（ｂ）に示すように、転写ベルトの端部に印刷した半透明のマークの通過を検出する光透過型の光センサでなる検出手段により検出して転写ベルトの周期を求め、前記周期が目標周期となるように転写ベルトの移動速度を補正する画像形成装置が提案され、当該画像形成装置によれば、経時変化で転写ベルトや前記転写ベルトを回転駆動させる支持ローラが磨耗したこと等により変化した前記転写ベルトの移動速度は、目標速度へと補正され、色ずれ量が一定値以下に維持される。
【特許文献１】特開２０００−１９９９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、画像形成装置には非常に高い画像品質が求められるため、一枚の画像を形成する間でも、転写ベルトの移動速度の正確な検出及び補正を行わなければならず、前記転写ベルトの一周期よりも短い周期で転写ベルトの移動速度を求め、前記移動速度の補正を行う必要がある。しかし、特許文献１に記載された画像形成装置では、転写ベルトの一周期より短い周期で転写ベルトの移動速度を求めることはできない。
【０００４】
また、転写ベルトを回転させる支持ローラを回転駆動するモータが、入力される駆動パルス信号の一パルス毎に所定角度ずつ回転するように構成されるステッピングモータでなるとき、駆動パルス信号の入力に対してオーバシュートとアンダーシュートを繰り返して所定角度に安定するという前記ステッピングモータの駆動特性により、転写ベルトの移動速度には前記駆動パルス信号の周期に応じた微小な速度変動でなる誤差が含まれ、短い周期で求めた転写ベルトの移動速度に基づいて前記移動速度の正確な補正を行うには、ステッピングモータの駆動特性による前記誤差を排除しなければならない。
【０００５】
本発明の目的は、上述の問題に鑑み、転写ベルトの一周期よりも短い周期で前記転写ベルトの移動速度を求め、ステッピングモータの駆動特性による誤差の影響を受けることなく、前記移動速度を正確に補正することができる画像形成装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明による画像形成装置の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、転写ベルトを回転駆動するステッピングモータと、前記転写ベルトの移動速度を検出する速度検出部と、前記移動速度が目標速度となるように前記ステッピングモータの駆動パルス信号を制御するモータ制御部とを備えた画像形成装置であって、前記転写ベルトの表面形状を前記駆動パルス信号の周期より短い周期で撮像する撮像部と、撮像された画像データに基づいて前記転写ベルトの移動距離を算出する移動距離算出部と、算出された移動距離を記憶する記憶部を備えたレーザセンサを備え、前記速度検出部は、前記駆動パルス信号の周期の整数倍の周期で前記記憶部から読み出した移動距離に基づいて前記転写ベルトの移動速度を算出するように構成されている点にある。
【０００７】
ステッピングモータの駆動特性に応じて転写ベルトの移動速度に含まれる微小な速度変動により、移動距離算出部により算出される転写ベルトの移動距離は変動する。前記速度変動は、駆動パルス信号の周期毎に繰り返して生じ、且つ、その変動割合は前記周期毎に一定であるため、移動距離算出部により算出される転写ベルトの移動距離の変動も駆動パルス信号の周期毎に繰り返して生じ、且つ、その変動割合は前記周期毎に一定である。
【０００８】
上述の構成によれば、速度検出部は、変動割合が同じである移動距離を記憶部から読み出して、前記移動距離に基づいて転写ベルトの移動速度を算出するため、算出された移動速度に含まれるステッピングモータの駆動特性による誤差は一定であり、当該誤差を考慮して補正を行うことで前記移動速度の正確な補正を行うことができる。
【０００９】
本発明による画像形成装置の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、前記速度検出部は、前記駆動パルス信号の周期の整数倍の周期で、且つ、前記ステッピングモータのジッタが低減するタイミングで前記記憶部から読み出した移動距離に基づいて前記転写ベルトの移動速度を算出するように構成されている点にある。
【００１０】
上述の構成によれば、ステッピングモータのジッタが低減するタイミングで移動距離を読み出すため、速度検出部はステッピングモータの駆動特定による誤差をほとんど含まない移動速度を算出することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明した通り、本発明によれば、転写ベルトの一周期よりも短い周期で前記転写ベルトの移動速度を求め、ステッピングモータの駆動特性による誤差の影響を受けることなく、前記移動速度を正確に補正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ようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、画像形成装置の一例としての電子写真方式を採用した複写機を用いて本発明ついて説明する。
【００１３】
複写機９は、図２に示すように、操作表示部２と、原稿を自動給送する原稿送り装置１と、原稿の画像情報を読み取り画像データとしてメモリに格納する画像読取部３と、用紙を収容する給紙トレイ５と、画像データに基づいてトナー像を形成し、前記トナー像を用紙に転写して熱定着し、排紙する画像形成部４と、各部を統括制御するシステム制御部６とを備えて構成される。
【００１４】
操作表示部２は、プリントキーやテンキーなどのハードキー、操作画面等を表示する液晶表示部等を備え、オペレータからの操作入力を受付けると共に、オペレータに対して複写機９の動作状況などを報知する。
【００１５】
画像読取部３は、露光ランプ、反射鏡、集光レンズ、イメージセンサなどを備え、前記露光ランプにより原稿を露光して、反射光を前記反射鏡、前記集光レンズを介して、前記イメージセンサに入力して原稿の画像情報を読み取り、画像データとしてメモリに格納する。
【００１６】
画像形成部４は、図３に示すように、複数の感光体ユニット４０と、転写ベルト４７ａと、各感光体ユニット４０により形成されたトナー画像を転写ベルト４７ａに一次転写する複数の一次転写ローラ４７ｂと、転写ベルト４７ａを支持しつつ回転駆動する支持ローラ４７ｃと、用紙収納部５からピックアップローラ５０によりピックアップされてレジストローラ４８で転写タイミングが調整された用紙に転写ベルト４７ａに転写されたトナー画像を二次転写する二次転写ローラ４７ｄと、用紙に転写されたトナー画像を加熱して熱定着させる熱定着部４９とを備える。
【００１７】
各感光体ユニット４０は、転写ベルト４７ａの回転方向に、上流側からブラックＫ、シアンＣ、マゼンダＭ、イエローＹの順序で設置され、夫々が、感光体４１と、感光体４１の表面を一様に帯電させる帯電チャージャー４２と、画像データに基づいて光線束を走査して感光体４１表面に静電潜像を形成する走査ユニット４３と、感光体４１表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて顕像化する現像器４４と、感光体４１表面に残存したトナーを除去するクリーニングブレード４５と、感光体表面の残留電位を除電する除電ランプ４６とを備える。
【００１８】
システム制御部６は、ＣＰＵと、制御プログラム等を格納するＲＯＭと、作業領域となるＲＡＭと、ＩＯインタフェースと、その他の周辺回路等を備える。前記ＣＰＵは制御プログラムを実行し、他のハードウェアと協働して、各部に備えられたセンサからの出力信号に基づき、モータやアクチュエータを制御して各部に所定の動作を実行させる。
【００１９】
操作表示部２を操作するオペレータが複写開始を指示すると、システム制御部６は各部に備えられたセンサからの出力信号等に基づき、モータ、アクチュエータ等を制御し、原稿送り装置１はセットされた原稿の自動給送を行い、画像読取部３は原稿の画像情報を読み取って画像データをメモリに格納し、画像形成部４は前記画像データに基づいてトナー画像を形成し、給紙トレイ５から給紙された用紙に前記トナー画像を転写し、熱定着して排紙する。
【００２０】
ところで、転写ベルト４７ａは、駆動パルス信号が入力される度に所定角度ずつ回転するように構成されたステッピングモータ４０７ｂにより回転駆動される支持ローラ４７ｃにより回転駆動されるが、転写ベルト４７ａの移動速度に変動が生じると、各感光体ユニット４０で形成されたトナー画像を転写ベルト４７ａに一次転写する際、各トナー画像が正確に重ね合わせられず、出力画像に色ずれが生じて画像品質が低下するため、転写ベルト４７ａの移動速度は一定に保持される必要がある。
【００２１】
そこで、システム制御部６は、レーザセンサ４００から転写ベルト４７ａの移動距離を読み出し、前記移動距離から転写ベルト４７ａの移動速度を算出して求め、算出した前記移動速度と転写ベルト４７ａが本来維持されるべき目標速度とを比較して補正すべき速度を算出し、支持ローラ４７ｃを回転駆動するステッピングモータに入力する駆動パルス信号を生成し、モータ駆動回路を介して駆動パルス信号を入力して前記ステッピングモータの回転速度を制御する。
【００２２】
即ち、システム制御部６は、図１に示すように、転写ローラ４７ａの移動速度を検出する速度検出部６０と、前記移動速度と目標速度とを比較して補正すべき速度を算出する速度比較部６１と、ステッピングモータ４７０ｂに入力する駆動パルス信号を生成するパルス生成部６２と、前記駆動パルス信号に基づきステッピングモータ４７０ｂを駆動するモータ駆動回路６３とを備える。速度比較部６１とパルス生成部６２とモータ駆動回路６３とは、協働して本発明におけるモータ制御部を構成する。
【００２３】
レーザセンサ４００は、レーザ素子からレーザ光を照射して予め定められた撮像周期で転写ローラ４７ａの表面形状を撮像する撮像部４０１と、隣接して撮像された画像データに基づいて前記撮像周期における転写ベルト４７ａの移動距離を算出する移動距離算出部４０２と、算出された移動距離を記憶する記憶部４０３を備え、図４に示すように、トナーの飛翔などによる汚れや移動距離の誤算出を防止するため、転写ローラ４７ａの非画像形成領域の上側に備えられる。前記撮像周期は、速度検出部６０が転写ベルト４７ａの移動速度を確実に検出できるように、ステッピングモータ４７０ｂに入力する駆動パルス信号の周期よりも短い周期に設定される。例えば、前記駆動パルス信号の周期に応じて、単位時間あたり５２００フレームが撮像できる周期などに設定される。
【００２４】
撮像部４０１による転写ベルト４７ａの撮像位置は、図５（ａ）に示すように、転写ベルト４７ａの移動に応じて異なる表面位置ｆ１、ｆ２、ｆ３となる。移動距離算出部４０２は、例えば、図５（ａ）における表面位置ｆ１、ｆ２またはｆ２、ｆ３の撮像のように、撮像部４０１により隣接して撮像された画像データに基づき、図５（ｂ）に示すように、転写ベルト４７ａの表面形状の凹凸等から転写ベルト４７ａの前記撮像周期における回転方向の移動距離Ｌｌを算出し、算出する度に記憶部４０３に更新して記憶する。速度検出部６０は、記憶部４０３に記憶された移動距離Ｌｌを読み出し、前記撮像周期で除して転写ベルト４７ｂの移動速度を算出する。
【００２５】
ところで、ステッピングモータ４７０ｂは、駆動パルス信号の入力に応じて所定角度ずつ、ステップ状に回転するように構成されるが、実際には、一つのパルスの入力に対して、オーバシュートとアンダーシュートを繰り返した後に所定角度に安定する。つまり、転写ベルト４７ａの移動速度には、ステッピングモータ４７０ｂの駆動特性により、駆動パルス信号の周期に応じたジッタが生じる。
【００２６】
即ち、駆動パルス信号の周期Ｔｍと、撮像部４０１により撮像された撮像に基づいて移動距離算出部４０２が算出した移動距離を前記周期Ｔｍに関連しない撮像周期Ｔｓで読み出し、前記移動距離から算出された転写ベルト４７ａの移動速度には、図６（ａ）に示すように、ステッピングモータ４７０ｂの駆動特性による移動速度のブレΔＶｌが含まれる。つまり、速度検出部６０が検出する転写ベルト４７ａの移動速度には、ステッピングモータ４７０ｂの駆動特性による誤差が含まれる。ここで、図６（ａ）において、撮像部４０１による撮像はパルスの立上りに行われる。
【００２７】
そこで、前記誤差を一定値とし、且つ、低減するために、速度検出部６０は、図６（ｂ）に示すように、駆動パルス信号の周期Ｔｍと同一の周期で、且つ、ステッピングモータ４７０ｂのジッタが軽減するタイミングＴｓで記憶部４０３から移動距離を読み出し、当該移動距離に基づいて転写ベルト４７ａの移動速度を算出するように構成される。
【００２８】
ここで、ステッピングモータ４７０ｂのジッタが軽減するタイミングＴｓは、実験などを通じて求められ、具体的には、駆動パルス信号のパルスの立上り、または立下りからのディレイ時間調整に基づき調整される。
【００２９】
以下に、システム制御部６による転写ベルト４７ａの移動速度の制御動作について、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００３０】
オペレータにより複写ジョブが入力されると、システム制御部６は、ステッピングモータ４７０ｂを駆動し（Ｓ１）、転写ベルト４７ａの表面形状を撮像するレーザセンサ４００を駆動する（Ｓ２）。
【００３１】
撮像部４０１は、所定の撮像周期で転写ベルト４７ａの表面形状を撮像し（Ｓ３）、移動距離算出部４０２は撮像部４０１により隣接して撮像された画像データに基づいて転写ベルト４７ａの移動距離を算出し、記憶部４０３に記憶する（Ｓ４）。
【００３２】
速度検出部６０は、駆動パルス信号の周期Ｔｍと同一周期で、且つ、ステッピングモータ４７０ｂのジッタが低減するタイミングＴｓで記憶部４０３より移動距離を読み出して移動速度を算出し（Ｓ６）、ステッピングモータ４７０ｂに入力する駆動パルス信号を制御し、ステッピングモータ４７０ｂの回転速度を調整することで、転写ベルト４７ａの移動速度を目標速度に制御し（Ｓ７、Ｓ８）、前記複写ジョブが終了すると、システム制御部６は、ステッピングモータ４７０ｂを停止し、レーザセンサ４００を停止する（Ｓ９）。
【００３３】
以下に、別実施形態について説明する。
【００３４】
上述した実施形態では、記憶部４０３は、レーザセンサ４００に備えられるものとして説明したが、レーザセンサ４００以外の、例えばシステム制御部６などに備えられるものであってもよい。
【００３５】
上述の実施形態では、レーザセンサ４００は、レーザ素子を光源とするものとして説明したが、レーザ素子に変えてＬＥＤを光源とするように構成されるものであってもよい。
【００３６】
上述の実施形態では、移動距離算出部４０２は、撮像部４０１により隣接して撮像された画像データに基づき、転写ベルト４７ａの表面形状の凹凸等から転写ベルト４７ａの前記撮像周期における回転方向の移動距離Ｌｌを算出するものとして説明したが、撮像部４０１により撮像された所定フレーム枚数毎の画像データに基づいて転写ベルト４７ａの表面形状の凹凸等から転写ベルト４７ａの前記撮像周期における回転方向の移動距離Ｌｌを算出するものであってもよい。つまり、移動距離算出部４０２により算出される移動距離Ｌｌは、速度検出部６０が、転写ベルト４７ａの移動速度を、転写ベルト４７ａの一周期よりも十分に短い周期で検出することができるものであれば、隣接して撮像された画像データに基づいて求めなくてもよい。
【００３７】
上述の実施形態では、移動距離算出部４０２は、撮像部４０１により隣接して撮像された画像データに基づき、転写ベルト４７ａの表面形状の凹凸等から転写ベルト４７ａの前記撮像周期における回転方向の移動距離Ｌｌを算出するものとして説明したが、前記移動距離Ｌｌと共に転写ベルト４７ａの前記撮像周期における回転方向の垂直方向の移動距離Ｌｓを算出するものであってもよい。この場合、画像形成部５に前記転写ベルト４７ａの横ずれを補正する押圧部を備えることで、前記移動距離Ｌｓに応じて横ずれを補正するように構成することができ、画像品質の低下を更に低減させることができる。
【００３８】
上述の実施形態では、速度検出部６０は、駆動パルス信号の周期Ｔｍと同一の周期で、且つ、ステッピングモータ４７０ｂのジッタが軽減するタイミングＴｓで記憶部４０３から移動距離を読み出すものとして説明したが、図８（ａ）に示すように、ステッピングモータ４７０ｂのジッタが軽減しないタイミングであっても、駆動パルス信号の周期Ｔｍと同一の周期で記憶部４０３から移動距離を読み出すものであればよい。この場合、前記移動距離にはステッピングモータのジッタによる速度変動が含まれるが、読み込みタイミングは駆動パルス信号の周期と同一の周期であるため、ジッタによる速度変動の割合は略同一であり、速度変動分を考慮して速度検出部６０に速度を算出させる、または、パルス生成部６２に駆動パルス信号を生成させればよい。
【００３９】
上述の実施形態では、速度検出部６０は、転写ベルト４７ａの移動速度の誤差を一定値とし、且つ、低減するために、駆動パルス信号の周期Ｔｍと同一の周期で、且つ、ステッピングモータ４７０ｂのジッタが軽減するタイミングＴｓで記憶部４０３から移動距離を読み出すものとして説明したが、図８（ｂ）に示すように、記憶部４０３からの読み出しを駆動パルス信号の周期Ｔｍの二倍など、整数倍の周期で行うものであってもよい。
【００４０】
上述の実施形態では、レーザセンサ４００は、転写ベルト４７ａの非画像形成領域の上側に備えられるものとして説明したが、画像形成領域に形成されたトナーの飛翔などによる汚れなどが少ないものであれば、図９（ａ）に示すように、転写ベルト４７ａの画像形成領域の上側に備えられるものであってもよい。
【００４１】
尚、上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計することができることは言うまでもない。さらに、上述の複数の実施形態を適宜組み合わせて構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】主要な機能ブロック図
【図２】複写機の外観図
【図３】画像形成部の説明図
【図４】レーザセンサ設置位置の説明図
【図５】（ａ）は撮像の説明図、（ｂ）は移動距離算出の説明図
【図６】（ａ）は移動速度検出タイミングの説明図、（ｂ）は移動速度検出タイミングの説明図
【図７】移動速度制御動作を説明するフローチャート
【図８】（ａ）は移動速度検出タイミングの説明図、（ｂ）は移動速度検出タイミングの説明図
【図９】（ａ）はレーザセンサ設置位置の説明図、（ｂ）は移動速度検出の説明図
【符号の説明】
【００４３】
６：システム制御部
６０：速度検出部
６１：速度比較部
６２：パルス生成部
６３：モータ駆動回路
４００：レーザセンサ
４０１：撮像部
４０２：移動距離算出部
４０３：記憶部
４７０ｂ：ステッピングモータ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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