(57)【要約】【課題】物理的に分解能が小さいエンコーダを用いても優秀な制御成績を上げることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】露光により感光体上に潜像を形成し、現像、転写、定着することにより記録紙上に画像を形成する形成手段と、転写工程に用いる移動手段と、移動手段を回転駆動する駆動手段と、移動手段の移動距離情報または移動速度情報を検出するエンコーダと、エンコーダ出力から位置偏差または速度偏差を求める算出手段と、位置偏差または速度偏差に対し所定の演算を行い、得られた結果をもとに駆動源を制御する制御手段と、エンコーダの出力区間内で、所定の周期Ｔ１にてカウントを行うカウント手段とを有する。【選択図】        図１
2004205717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光により感光体上に潜像を形成し、現像、転写、定着することにより記録紙上に画像を形成する形成手段と、
転写工程に用いる移動手段と、
前記移動手段を回転駆動する駆動手段と、
前記移動手段の移動距離情報または移動速度情報を検出するエンコーダと、
前記エンコーダ出力から位置偏差または速度偏差を求める算出手段と、
前記位置偏差または速度偏差に対し所定の演算を行い、得られた結果をもとに前記駆動手段を制御する制御手段と、
前記エンコーダの出力区間内で、所定の周期Ｔ１にてカウントを行うカウント手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記エンコーダは、前記移動手段に当接された従動ローラの軸に取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記エンコーダは、前記移動手段に当接された従動ローラの外周面および前記従動ローラの軸のいずれか一方に形成されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記エンコーダは、前記移動手段の表面および裏面のいずれか一方に形成されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記算出手段は、前記エンコーダが各々９０°位相のずれた２チャンネルのパルスを出力することによって得られる、各々のパルスの立上り／立下り双方を用いて前記位置偏差または速度偏差を求めることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記エンコーダのパルスをカウントするエンコーダパルスカウント手段と、
前記所定の周期Ｔ１のパルスをカウントする周期Ｔ１パルスカウント手段と、
制御周期タイマ手段と、
タイマの回数をカウントする制御周期タイマカウント手段とをさらに有し、
所定の制御周期Ｔ２毎に、エンコーダパルスカウント値、周期Ｔ１パルスカウント値および制御周期タイマカウント値を取得することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御周期Ｔ２毎に前記エンコーダパルスカウント値、前記周期Ｔ１パルスカウント値、および前記制御周期タイマカウント値をもとに、理想位置または理想速度に対する偏差を演算し、前記偏差に対し所定の演算を行い、駆動源を制御することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御周期Ｔ２毎に演算された位置偏差および速度偏差、駆動源制御情報のいずれか一方に対し、所定のフィルタ処理演算を行う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】
前記周期Ｔ１パルスカウント値は、前記エンコーダパルスの立上りおよび立下りのいずれか一方によりゼロクリアされることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記周期Ｔ１パルスカウント値は、前記エンコーダパルスの立上りおよび立下り双方によりゼロクリアされることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記周期Ｔ１パルスカウント値のゼロクリア動作は、前記ゼロクリア直前のカウント値の取得後に行われることを特徴とする請求項９または１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記カウント値の取得結果：ｎと所定の値：Ｎ１、Ｎ２（ただしＮ１＜Ｎ２）とから、Ｎ１≦ｎ≦Ｎ２の関係が成り立たない際には異常と判断し、異常判定回数とすることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記異常判定回数が所定の回数に達した際に画像形成を禁止することを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記移動手段は、記録紙搬送ベルトおよび中間転写ベルトのいずれか一方であることを特徴とする請求項１から４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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ、プリンタ、複写機等の画像形成装置に係り、詳しくは、像担持体と移動体との対向位置で像担持体上の可視像を移動体側に転写する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、感光体ドラム等の像担持体と、転写ベルト等の移動体とを互いに接触させて転写ニップを形成し、ここでそれぞれの表面を互いに順方向に移動させながら、トナー像の可視像を像担持体表面から移動体側に転写せしめる画像形成装置が知られている。移動体としては、中間転写ベルトや記録体搬送ベルトなどが用いられる。
【０００３】
中間転写ベルトが用いられる場合には、可視像が転写ニップで像担持体から移動体に中間転写された後、２次転写位置まで搬送されてここで移動体から転写紙等の記録体に２次転写される。また、記録体搬送ベルトが用いられる場合には、可視像が中間転写されることなく、像担持体から移動体上の記録体に直接転写される。何れの移動体が用いられる場合でも、可視像が転写ニップで像担持体側から移動体側へと転写されることに変わりはない。
【０００４】
上述の移動体を用いる画像形成装置では、可視像が移動体又はこれに搬送される記録体の正規位置にきちんと転写されずに、転写位置ズレを生ずる場合がある。更に、像担持体上に形成した各色の可視像を順次重ね合わせて転写するフルカラー画像形成装置では、各色の可視像に微妙な転写位置ズレが生ずる結果、色ズレとなって転写像の色調を大きく乱してしまうこともある。
【０００５】
そこで、像担持体に形成した基準可視像を移動体たるベルト上に転写した後、そのベルト上における位置をフォトセンサ等によって検知し、検知結果に基づいて像担持体に対する静電潜像の形成位置や姿勢を調整するなどして、可視像の転写位置を補正する画像形成装置が知られている。
【０００６】
しかしながら、このようにして転写位置を補正しても、移動体たるベルトの厚みの不均一化や、ベルト張架ローラの偏心などに起因してベルト移動速度が不安定であると、転写位置ズレが生じたり、転写像が乱れたりしてしまう。そして、フルカラー画像形成装置では、色ズレが生じてしまうことになる。
【０００７】
そこで、上述の問題を解決する従来技術例として、無端ベルトに従動する従動ロールの軸上にロータリーエンコーダを取り付け、回転角速度をもってベルトの速度を検出し、駆動手段に対してフィードバック制御を行い、ベルトの移動速度を予め定められた目標値に近づけるように制御することで、ベルト移動速度を安定化させることができる画像形成装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−２３１７５４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、画像形成装置の大きさを極力小さくしたいという強い要求があることから、ロータリーエンコーダのコードホイール径はレイアウトの都合により大きくできず、従って１回転あたりの出力パルス数（＝分解能）を上げることは困難である。さらに、コスト的な制約もあって、エンコーダの分解能を上げることが困難となっている。
【００１０】
本発明は、上記問題点、制約を鑑み、物理的に分解能が小さいエンコーダを用いても優秀な制御成績を上げることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、露光により感光体上に潜像を形成し、現像、転写、定着することにより記録紙上に画像を形成する形成手段と、転写工程に用いる移動手段と、移動手段を回転駆動する駆動手段と、移動手段の移動距離情報または移動速度情報を検出するエンコーダと、エンコーダ出力から位置偏差または速度偏差を求める算出手段と、位置偏差または速度偏差に対し所定の演算を行い、得られた結果をもとに駆動源を制御する制御手段と、エンコーダの出力区間内において所定の周期Ｔ１にてカウントを行うカウント手段とを有することを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、エンコーダは、移動手段に当接された従動ローラの軸に取り付けられたことを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、エンコーダは、移動手段に当接された従動ローラの外周面および従動ローラの軸のいずれか一方に形成されることを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、エンコーダは、移動手段の表面および裏面のいずれか一方に形成されることを特徴としている。
【００１５】
請求項５記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、算出手段は、エンコーダが各々９０°位相のずれた２チャンネルのパルス信号を出力することによって得られる、それぞれのパルスの立上りおよび立下りの双方を用いて位置偏差または速度偏差を求めることを特徴としている。
【００１６】
請求項６記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、エンコーダのパルスをカウントするエンコーダパルスカウント手段と、所定の周期Ｔ１のパルスをカウントする周期Ｔ１パルスカウント手段と、制御周期タイマ手段と、タイマの回数をカウントする制御周期タイマカウント手段とをさらに有し、所定の制御周期Ｔ２毎に、エンコーダパルスカウント値、周期Ｔ１パルスカウント値および制御周期タイマカウント値を取得することを特徴としている。
【００１７】
請求項７記載の画像形成装置は、請求項６記載の画像形成装置において、制御周期Ｔ２毎に、エンコーダパルスカウント値、周期Ｔ１パルスカウント値、および制御周期タイマカウント値をもとに、理想位置または理想速度に対する偏差を演算し、その偏差に対し所定の演算を行い、駆動源を制御することを特徴としている。
【００１８】
請求項８記載の画像形成装置は、請求項７記載の画像形成装置において、制御周期Ｔ２毎に演算された位置偏差および速度偏差、駆動源制御情報のいずれか一方に対し、所定のフィルタ処理演算を行うことを特徴としている。
【００１９】
請求項９記載の画像形成装置は、請求項６記載の画像形成装置において、周期Ｔ１パルスカウント値は、エンコーダパルスの立上りおよび立下りのいずれか一方によりゼロクリアされることを特徴としている。
【００２０】
請求項１０記載の画像形成装置は、請求項６記載の画像形成装置において、周期Ｔ１パルスカウント値は、エンコーダパルスの立上りおよび立下り双方によりゼロクリアされることを特徴としている。
【００２１】
請求項１１記載の画像形成装置は、請求項９または１０記載の画像形成装置において、周期Ｔ１パルスカウント値のゼロクリア動作は、ゼロクリア直前のカウント値の取得後に行われることを特徴としている。
【００２２】
請求項１２記載の画像形成装置は、請求項１１記載の画像形成装置において、カウント値の取得結果：ｎと所定の値：Ｎ１、Ｎ２（ただしＮ１＜Ｎ２）とから、Ｎ１≦ｎ≦Ｎ２の関係が成り立たない際には異常と判断し、異常判定回数とすることを特徴としている。
【００２３】
請求項１３記載の画像形成装置は、請求項１２記載の画像形成装置において、異常判定回数が所定の回数に達した際に画像形成を禁止することを特徴としている。
【００２４】
請求項１４記載の画像形成装置は、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、移動手段は、記録紙搬送ベルトおよび中間転写ベルトのいずれか一方であることを特徴としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、タンデム方式のカラーレーザプリンタについて、添付の図面を参照にしながら詳細に説明する。
【００２６】
図１に搬送ベルトに沿って画像形成部が並んだタンデムタイプといわれるカラー画像形成装置の構成を示す。給紙トレイ１から給紙ローラ２と分離ローラ３とにより分離給紙される用紙４を搬送する搬送ベルト５に沿って、この搬送ベルト５の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫが配列された、所謂、タンデムタイプといわれるものである。
【００２７】
これらの画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部６Ｙはイエローの画像を、画像形成部６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部６Ｃはシアンの画像を、画像形成部６ＢＫはブラックの画像をそれぞれ形成する。
【００２８】
よって、以下の説明では、画像形成部６Ｙについて具体的に説明するが、他の画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫは画像形成部６Ｙと同様であるので、画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫの構成要素は、画像形成装置６Ｙの各構成要素に付したＹに代えて、Ｍ、Ｃ、ＢＫによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明は省略する。
【００２９】
搬送ベルト５は、回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ８とに巻回されたエンドレスのベルトである。画像形成に際して、給紙トレイ１に収納された用紙４は最上位のものから順に送り出され、静電吸着作用により搬送ベルト５に吸着されて回転駆動される搬送ベルト５により最初の画像形成部６Ｙに搬送され、ここで、イエローのトナー画像が転写される。
【００３０】
画像形成部６Ｙは、感光体としての感光体ドラム９Ｙ、この感光体ドラム９Ｙの周囲に配置された帯電器１０Ｙ、露光器１１、現像器１２Ｙ、感光体クリーナ（図示せず）、除電器１３Ｙ等から構成されている。露光器１１は各画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫが形成する画像色に対応する露光光（本実施の形態ではレーザ光）１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４ＢＫを照射するように構成されている。
【００３１】
画像形成に際し、感光体ドラム６Ｙの外周面は、暗中にて帯電器１０Ｙにより一様に帯電された後、露光器１１からのイエロー画像に対応したレーザ光１４Ｙにより露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器１２Ｙにおいてイエロートナーにより可視像化され、感光体ドラム９Ｙ上にイエローのトナー画像が形成される。
【００３２】
このトナー画像は、感光体ドラム９Ｙと搬送ベルト５上の用紙４とが接する位置（転写位置）で転写器１５Ｙの働きにより用紙４上に転写され、用紙４上にイエローの画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム９Ｙは、感光体ドラム９Ｙの外周面に残留した不要なトナーが感光体クリーナにより払拭された後に除電器１３Ｙにより除電され、次の画像形成のために待機する。
【００３３】
このようにして、画像形成部６Ｙでイエローのトナー画像を転写された用紙４は、搬送ベルト５によって次の画像形成部６Ｍに搬送される。画像形成部６Ｍでは、画像形成部６Ｙでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより、感光体ドラム９Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が用紙４上に重ね転写される。用紙４はさらに次の画像形成部６Ｃ、６ＢＫに搬送され、同様にして、感光体ドラム９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像、感光体ドラム９ＢＫ上に形成された黒のトナー画像が用紙４上に重ね転写され、フルカラーの画像が得られる。こうしてフルカラーの重ね画像が形成された用紙４は、搬送ベルト５から剥離されて定着器１６にて定着された後、排紙される。
【００３４】
以上のような従来における構成のカラー画像形成装置では、感光体ドラム９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫの軸間距離の誤差、感光体ドラム９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫの平行度誤差、露光器１１内でレーザ光を偏向する偏向ミラー（図示せず）の設置誤差、感光体ドラム９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫへの静電潜像の書込みタイミング誤差等により、本来重ならなければならない位置に各色のトナー画像が重ならず、各色間で位置ずれが生ずるという問題がある。
【００３５】
そこで、トナー画像の位置ずれを補正する必要がある。図１に示すように、画像形成部６ＢＫの下流側において搬送ベルト５に対向するセンサ１７、１８、１９が設けられている。センサ１７、１８、１９は矢印方向と直交する主走査方向に沿うように同一の基板上に支持されている。
【００３６】
各色の位置ずれの成分としては、主に次のようなものがある。
▲１▼スキュー
▲２▼副走査方向のレジストずれ
▲３▼主走査方向のレジストずれ
▲４▼主走査方向の倍率誤差
▲５▼副走査方向のピッチムラ
【００３７】
図２には前記搬送ベルト２上に形成された位置合わせ用トナーマーク列２０の一例を示す  。Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの横線、斜め線をそれぞれ形成し、主走査方向に並べられたセンサ１７、１８、１９により検出することによって基準色（この場合ＢＫ）に対するスキュー、副走査レジストずれ、主走査レジストずれ、主走査倍率誤差の計測が可能であり、検知された結果から、各種のずれ量、補正量を演算し、各ずれ成分の補正は後述のメインＣＰＵにより以下のように行われる。前記搬送ベルト２上に形成された位置合わせ用トナーマーク列２０は、センサ１７、１８、１９にて検出が行われた後、ベルトクリーニング手段２１によりクリーニングされる。
【００３８】
スキューずれの補正は、露光器１１の内部にある各色のレーザ光を折り返すためのミラーの傾き（図示せず）を変更することによってなされる。ミラーに傾きを付勢するための駆動源としてはステッピングモータを用いている。
【００３９】
副走査方向のレジストずれの補正に関し、図３に副走査方向の書き出しタイミングを補正する際のタイミングチャートを示す。この場合、補正分解能は１ｄｏｔであるとする。副走査方向の画像領域信号（書込みenable信号）は同期検知信号のタイミングで書き出しを調整している。今、マーク検知、演算の結果１ｄｏｔ書き出し位置を早くしたい場合、図３に示すように同期検知信号１つ分早く書込みenable信号をアクティブにすれば良い。
【００４０】
主走査方向のレジストずれの補正に関し、図４に主走査方向の書き出しタイミングを補正する際のタイミングチャートを示す。この場合、補正分解能は１ｄｏｔであるとする。まず、画像書込みクロックは同期検知信号の立ち下がりエッジにより、各ラインともに正確に位相の合ったクロックが得られるようになっている。このクロック信号に同期して画像の書込みが行われるが、主走査方向の画像書込みenable信号もこのクロックに同期して作られている。今、マーク検知、演算の結果１ｄｏｔ書き出し位置を早くしたい場合、図４に示すように１クロック分早く書込みenable信号をアクティブにすれば良い。
【００４１】
主走査方向の倍率が基準色に対してずれているときは、周波数を非常に小さいステップで変更できるデバイス、例えばＶＣＯ（voltage controlled oscillator ）を利用したクロックジェネレータ等を用いることにより倍率を変更できる。
【００４２】
上記の補正動作は、例えば以下のような場合に実行される。
▲１▼電源投入直後のイニシャライズ時に同時に実行される。
▲２▼装置内部の所定の個所、例えば露光器１１の一部の温度上昇を監視し、所定の温度以上変化があった際に自動的に実行される。
▲３▼所定枚数以上のプリント動作が行われた直後に自動的に実行される。
▲４▼オペパネ上あるいはプリンタドライバ上からのユーザの指示により実行される。
【００４３】
次に、本発明の第１の実施形態について説明する。上述した実施形態では、ベルト上にパターンを形成し補正を行うことにより、静的なずれは補正することができるが、副走査方向のピッチムラのように動的なずれを補正することができない。そこで、副走査方向のピッチムラの１つの要因であるベルトの走行の変動を安定させるために、図５に示すように従動ローラ８の軸にロータリーエンコーダ２２を取り付け、回転角を検出し、駆動ローラの駆動源であるモータ２３にフィードバックを行う。
【００４４】
この第１の実施形態では、モータ２３はステッピングモータを採用する。また、ロータリーエンコーダ２２の分解能として、高分解能であるほど良い制御成績が得られるが、コスト、レイアウト上の制約から１回転に付き２００パルスの出力が得られるものを用いる。
【００４５】
また、本発明のロータリーエンコーダ２２は、図６に示すように各々９０°位相のずれた２ｃｈの出力（Ａ相、Ｂ相出力）を持っており、さらに各々の出力の立上りおよび立下りのエッジを使うことにより、実質上１回転に付き８００パルス相当の出力が得られるものとなっている。
【００４６】
上記の様に、２ｃｈ出力の立上り／立下りを使うことにより４逓倍を行っているが、さらに高精度の制御を行うために、２ｃｈ出力の立上り／立下り区間を所定の周期：８us（以下、補間計測パルスと呼ぶ）にてカウントを行う事としている。本発明における制御方式は位置制御であり、予めエンコーダパルスの１パルスあたりのベルト移動距離が決まっており、８usにてエンコーダパルス間を補間計測することで、さらに細かいベルトの移動距離を求めることができる。
【００４７】
図７に本制御を実現する上でのタイミングチャートを示す。また、図８に本制御のブロック図を示す。
【００４８】
まず、エンコーダパルスカウンタのカウント値は、エンコーダパルスのＡ相、Ｂ相出力の各々立上り／立下りエッジによりインクリメントされる。また、８usの補間計測パルスカウンタのカウント値は、補間計測パルスの立上りにてインクリメントされる。また、本制御の制御周期は１ｍｓであり、制御周期タイマがかかるごとに制御周期タイマカウンタのカウント値がインクリメントされる。制御周期タイマがかかるごとに、エンコーダパルスカウンタのカウント値：ｎｅ、補間計測パルスカウンタのカウント値：ｍｈ、制御周期タイマカウンタのカウント値：ｑの値を取得する。各カウント値をもとに、次に示すように位置偏差の演算を行う。
ｅ（ｎ）＝θ０＊ｑ−（θ１＊ｎｅ＋θ２＊ｍｈ）    単位：rad
ここで、
ｅ（ｎ）[rad] ：（今回のサンプリングにて演算された）位置偏差
θ０[rad] ：制御周期1[ms]あたりの移動角度（＝2π*V*E-3／16π [rad]）
θ１[rad] ：エンコーダ１パルスあたりの移動角度（＝２π／800[rad]＝7.85*E-3[rad] ）
θ２[rad] ：補間計測パルス１パルスあたりの移動角度（＝２π*V*8*E-3／16π[rad] ）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
Ｖ：線速[mm/s]
【００４９】
次に、急激な位置変動に応答してしまうことを避けるため、演算された偏差に対し以下の仕様のフィルタ演算を行う。
フィルタタイプ：Butterworth ＩＩＲ  ローパスフィルタ
サンプリング周波数：1KHz（＝制御周期と等しい）
パスバンドリップル（Rp）：0.01dB
ストップバンド端減衰量（Rs）：2dB
パスバンド端周波数（Fp）：50Hz
ストップバンド端周波数（Fs）：100Hz
【００５０】
本フィルタ演算のブロック図を図９に、フィルタ係数一覧を図１９１に示す。２段カスケード接続とし、各段における中間ノードをそれぞれu1(n) 、u1(n-1) 、u1(n-2) およびu2(n) 、u2(n-1) 、u2(n-2) と定める。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
(n)：現在のサンプリング
(n-1) ：１つ前のサンプリング
(n-2) ：２つ前のサンプリング
【００５１】
以下のプログラム演算をフィードバック実行中に制御タイマ割込みがかかるたびに行う事とする。
u1(n) = a11 * u1(n-1) + a21 * u1(n-2) + e(n)*ISF
e1(n) = b01 * u1(n) + b11 * u1(n-1) + b21 * u1(n-2)
u1(n-2) = u1(n-1)
u1(n-1) = u1(n)
u2(n) = a12 * u2(n-1) + a22 * u2(n-2) + e1(n)e'(n) = b02 * u2(n) + b12 * u2(n-1) + b22 * u2(n-2)
u2(n-2) = u2(n-1)
u2(n-1) = u2(n)
【００５２】
図１０に本フィルタの振幅特性を図１１に位相特性を示す。
【００５３】
次に、制御対象に対する制御量を求める。図８において、まず位置コントローラとしてＰＩＤ制御を考えると、
F(S)＝G(S)*E'(S)＝Kp*E'(S)＋Ki*E'(S)／S＋Kd*S*E'(S)
ただし、Kp：比例ゲイン、Ki：積分ゲイン、 Kd：微分ゲイン
G(S)＝F(S)／ E'(S)＝ Kp+Ki／S+Kd*S  ・・・▲１▼
ここで、▲１▼式を双一次変換（S=(2／T)*(1−Z-1)／(1＋Z-1) ）を行うと、次式を得る。
G(Z)＝（b0＋b1*Z-1＋b2*Z-2）／（1−a1*Z-1−a2*Z-2 ）・・・▲２▼
ただし、a1=0
a2=1
b0=Kp＋T*Ki／2＋2*Kd／T
b1=T*Ki−4*Kd／T
b2=−Kp＋T*Ki／2＋2*Kd／T
【００５４】
▲２▼式をブロック図として表すと、図１２のようになる。ここで、e'(n) 、f(n)は、E'(S) 、F(S)をそれぞれ離散データとして扱うことを示している。図１２において、中間ノードとしてそれぞれw(n)、w(n-1)、w(n-2)を定めると、差分方程式は次式のようになる（ＰＩＤ制御の一般式）。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
(n)：現在のサンプリング
(n-1) ：１つ前のサンプリング
(n-2) ：２つ前のサンプリング
w(n)＝a1*w(n−1)＋a2*w(n−2)＋e'(n) ・・・▲３▼
f(n)＝b0*w(n)＋b1*w(n−1)＋b2*w(n−2) ・・・▲４▼
【００５５】
今、位置コントローラとしては比例制御を考えると、積分ゲイン、微分ゲインはゼロとなる。従って、図１２における各係数は以下のようになり、▲３▼、▲４▼式は▲５▼式のように簡略化される
a1=0
a2=1
b0=Kp
b1=0
b2=−Kp
w(n)＝w(n−2)+e'(n)
f(n)＝Kp*w(n)−Kp*w(n−2)
→∴f(n)＝Kp*e'(n)・・・▲５▼
【００５６】
また、 F0(S)に対応する離散データ： f0(n)は、本実施例の場合一定であり、f0(n)＝6117[Hz]である。よって、転写駆動モータに設定するパルス周波数は、最終的に以下の式により計算する。
f'(n)＝f(n)＋f0(n) ＝Kp*e'(n)＋6117  [Hz]・・・▲６▼
【００５７】
図７において、補間計測パルスは、エンコーダパルスの端数を求めるものなので、補間計測パルスカウンタのカウント値はエンコーダパルスＡ相、Ｂ相の立上り／立下りの割込み画発生した際にゼロクリアすることとする。
【００５８】
補間計測パルスカウンタのカウント値のゼロクリアに先立ち、Ａ相、Ｂ相の立上り／立下りの割込みが発生した際に、補間計測パルスカウンタの値を取得し、検出エラー判定カウント値とする。値が以下の範囲内になければ検出エラーとして扱うこととする。本実施例では、エンコーダが取り付けてある従動ローラの径がφ16[mm]であるので、エンコーダパルスのパルス入力周期が、{φ16*3.14／V ／(200*4)}*0.95*E6[us]≦（パルス入力周期）≦{φ16*3.14／V ／(200*4)}*1.05*E6[us]であるから、補間計測パルスカウント値の値の範囲は、{φ16*3.14／V ／(200*4)}*0.95*E6[us]／8[us] ≦（検出エラーカウント値）≦{φ16*3.14／V ／(200*4)}*1.05*E6[us]／8[us]
特に、 V＝125[mm/s] の場合、
477.28[us]／8[us] ≦（検出エラーカウント値）≦527.52[us]／8[us]
→   59.66≦（検出エラーカウント値）≦65.94
→   59≦（検出エラーカウント値）≦66
【００５９】
エラーが起こった回数をカウントし、３回に達したならばエンコーダ検知エラーと判断し、画像形成動作を禁止するとともに、オペパネ等にてユーザーに知らせることとする。
【００６０】
次に、本発明の制御を実施するための構成について説明する。図１３に本制御を実施するための制御部の構成を示す。本制御部は、ＣＰＵ２４および本制御をはじめ他の制御を行うたものプログラムが格納されているＲＯＭ２５およびＲＡＭ２６、さらに周辺機器とのＩ／Ｆを司るためのＩ／Ｏ２７からなる。制御部への入力としては、エンコーダのＡ相およびＢ相であり、出力は制御対象である転写駆動モータへの制御量である。
【００６１】
次に、本制御を実施するためのフローチャート図１４にエンコーダパルスが入力した際の処理を示す。割込み処理により行う事とする。
【００６２】
まず、エンコーダパルスにより割り込みが発生したら、エンコーダパルスカウンタをインクリメントし（step1 ）、補間計測パルスカウンタのカウント値を取得し（step2 ）、検出エラーかどうかを判定する（step3 ）。もし検出エラーであった際には、エラーカウントをインクリメントし（step4 ）、エラーカウントが３回に達したかどうかを判定し（step5 ）、ＹＥＳであるならば画像形成動作を禁止し、かつオペパネ上にその旨を表示する（step6 ）。 step5においてＮＯであるならば、 step7に進む。また、 step3においてＮＯであるならば、同様にstep7に進み、補間計測パルスカウンタをゼロクリアし、ＲＥＴＵＲＮする。
【００６３】
図１５に制御周期タイマがかかった際の処理を示す。割込み処理により行う事とする。制御周期タイマの割り込みが発生したら、まず制御周期タイマカウンタをインクリメントし（step1 ）、次にエンコーダパルスカウント値：ｎｅ、補間計測パルスカウンタカウント値：ｍｈおよび制御周期タイマカウント値：ｑを取得し（step2 ）、位置偏差の演算を行い（step3 ）、フィルタ演算を行い（step4 ）、制御量の演算（比例演算）を行い（step5 ）、転写駆動モータの駆動パルス周波数を変更し（step6 ）、ＲＥＴＵＲＮする。
【００６４】
ここで、従動ローラの軸にロータリーエンコーダを取り付ける代わりに、図１６に示すように従動ローラ８の外周１周にわたりにエンコーダマーク２８を形成し、反射型センサ２９で読み取るような構成でも、同様の効果が得られる。また、ローラ８の外周ではなく不図示の軸上にエンコーダマークを形成しても良い。
【００６５】
さらに、図１７に示すように、転写ベルト５の表面または裏面にベルト１周にわたりにエンコーダマーク２８を形成し、反射型センサ２９で読み取るような構成でも、同様の効果が得られる。
【００６６】
次に、本発明の画像形成装置の第２の実施形態として、すなわち中間転写ベルトを用いた画像形成装置の実施例を図１８に示す。
【００６７】
上述した実施の形態と同一部分は同一符号を用いて説明も省略する。この実施の形態は、図１に示す搬送ベルト５に代えて中間転写体としての中間転写ベルト３０を設け、画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫにより形成された画像を一旦中間転写ベルト３０の上に転写した後に、中間転写ベルト３０上の画像を転写手段としての転写ベルト３１により用紙に転写するように構成されている。この転写ベルト３１は用紙を定着器１６に搬送する機能も備えている。一方、中間転写ベルト３０のクリーニング手段は３２である。
【００６８】
上述の実施の形態と同様に、中間転写ベルト３０の駆動ローラ７と従動ローラ８を備え、従動ローラ８の軸にロータリーエンコーダを取り付ければ、図１に示した実施形態と同様に位置制御が可能であり、よって高画質な画像を得ることができる。また、位置検出手段はロータリーエンコーダに限らず、図１６に示すように従動ローラ８の外周１周にわたりにエンコーダマーク２８を形成し、反射型センサ２９で読み取るような構成でも、同様の効果が得られる。さらに、中間転写ベルト３０の表面または裏面にベルト１周にわたりにエンコーダマーク２８を形成し、反射型センサ２９で読み取るような構成でも、同様の効果が得られる。
【００６９】
以上、タンデム方式のレーザプリンタについて説明したが、１つの像担持体の周りに各色用の複数の現像装置を備え、その像担持体上で個別に現像した各色トナー像を順次重ね合わせて転写してフルカラー画像を形成する方式の画像形成装置についても本発明の適用が可能であることは言うまでもない。
【００７０】
また、重ね合わせ転写を行わない単色の画像形成装置であっても、画像形成にベルトを用いたものであれば、高精度に駆動することができ、結果として高画質の画像を得ることができる。
【００７１】
また、駆動源の実施例としては、ベルト駆動源のモータ２３の一例としてステッピングモータを採用したが、モータはこれに限ったものではなく、例えばＤＣモータ、ＡＣモータ等でも良い。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明から、請求項１記載の画像形成装置によれば、露光により感光体上に潜像を形成し、現像、転写、定着することにより記録紙上に画像を形成する形成手段と、転写工程に用いる移動手段と、移動手段を回転駆動する駆動手段と、移動手段の移動距離情報または移動速度情報を検出するエンコーダと、エンコーダ出力から位置偏差または速度偏差を求める算出手段と、位置偏差または速度偏差に対し所定の演算を行い、得られた結果をもとに駆動源を制御する制御手段と、エンコーダの出力区間内において所定の周期Ｔ１にてカウントを行うカウント手段とを有し、物理的なエンコーダ分解能を補うことを特徴としているので、駆動の高精度化を図ることができ、高画質化が図れる。
【００７３】
請求項２記載の画像形成装置によれば、請求項１記載の画像形成装置において、エンコーダは、移動手段に当接された従動ローラの軸に取り付けることにより、ベルト走行の変動を安定させることを特徴としているので、副走査方向のピッチムラのような動的ずれを補正することができる。
【００７４】
請求項３記載の画像形成装置によれば、請求項１記載の画像形成装置において、エンコーダは、移動手段に当接された従動ローラの外周面および従動ローラの軸のいずれか一方に形成されるによりベルト走行の変動を安定させることを特徴としているので、副走査方向のピッチムラのような動的ずれを補正することができ、また、構成について利便性が図れる。
【００７５】
請求項４記載の画像形成装置によれば、請求項１記載の画像形成装置において、エンコーダは、移動手段の表面および裏面のいずれか一方に形成されることによりベルト走行の変動を安定させることを特徴としているので、副走査方向のピッチムラのような動的ずれを補正することができ、また、構成について利便性が図れる。
【００７６】
請求項５記載の画像形成装置によれば、請求項１記載の画像形成装置において、算出手段は、エンコーダが各々９０°位相のずれた２チャンネルのパルス信号を出力することによって得られる、それぞれのパルスの立上りおよび立下りの双方を用いて位置偏差または速度偏差を求めることを特徴としているので、正確な位置制御を行うことができる。
【００７７】
請求項６記載の画像形成装置によれば、請求項１記載の画像形成装置において、エンコーダのパルスをカウントするエンコーダパルスカウント手段と、所定の周期Ｔ１のパルスをカウントする周期Ｔ１パルスカウント手段と、制御周期タイマ手段と、タイマの回数をカウントする制御周期タイマカウント手段とをさらに有し、所定の制御周期Ｔ２毎に、エンコーダパルスカウント値、周期Ｔ１パルスカウント値および制御周期タイマカウント値を取得することにより、正確な位置制御を行うことを特徴としているので、駆動の高精度化を実現でき、また、高画質化が図れる。
【００７８】
請求項７記載の画像形成装置によれば、請求項６記載の画像形成装置において、制御周期Ｔ２毎に、エンコーダパルスカウント値、周期Ｔ１パルスカウント値、および制御周期タイマカウント値をもとに、理想位置または理想速度に対する偏差を演算し、その偏差に対し所定の演算を行い、駆動源を制御することにより正確な位置制御または速度制御を行うことを特徴としているので、駆動の高精度化を実現でき、また、高画質化が図れる。
【００７９】
請求項８記載の画像形成装置によれば、請求項７記載の画像形成装置において、制御周期Ｔ２毎に演算された位置偏差および速度偏差、駆動源制御情報のいずれか一方に対し、所定のフィルタ処理演算を行うことにより、正確な位置制御または速度制御を行うことを特徴としているので、駆動の高精度化を実現でき、また、高画質化を図ることができる。
【００８０】
請求項９記載の画像形成装置によれば、請求項６記載の画像形成装置において、周期Ｔ１パルスカウント値は、エンコーダパルスの立上りおよび立下りのいずれか一方によりゼロクリアされ、正確な位置制御を行うことを特徴としているので、駆動の高精度化を実現でき、また、高画質化が図れる。
【００８１】
請求項１０記載の画像形成装置によれば、請求項６記載の画像形成装置において、周期Ｔ１パルスカウント値は、エンコーダパルスの立上りおよび立下り双方によりゼロクリアされ、正確な位置制御を行うことを特徴としているので、駆動の高精度化を実現でき、また、高画質化が図れる。
【００８２】
請求項１１記載の画像形成装置によれば、請求項９または１０記載の画像形成装置において、周期Ｔ１パルスカウント値のゼロクリア動作は、ゼロクリア直前のカウント値の取得後に行われることにより、正確な位置制御を行うことを特徴としているので、駆動の高精度化を実現でき、また、高画質化が図れる。
【００８３】
請求項１２記載の画像形成装置によれば、請求項１１記載の画像形成装置において、カウント値の取得結果：ｎと所定の値：Ｎ１、Ｎ２（ただしＮ１＜Ｎ２）とから、Ｎ１≦ｎ≦Ｎ２の関係が成り立たない際には異常と判断し、異常判定回数とすることを特徴としているので、異常による誤作動を事前に防止できる。
【００８４】
請求項１３記載の画像形成装置によれば、請求項１２記載の画像形成装置において、異常判定回数が所定の回数に達した際に画像形成を禁止することを特徴としているので、異常による誤作動を事前に防止できる。
【００８５】
請求項１４記載の画像形成装置によれば、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、移動手段は、記録紙搬送ベルトおよび中間転写ベルトのいずれか一方であることを特徴としているので、構成について利便性が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるカラー画像形成装置を示す構成図である。
【図２】位置合わせ用トナーマーク列の一例を示す説明図である。
【図３】副走査方向の書き出しタイミングを補正する際のタイミングチャートである。
【図４】主走査方向の書き出しタイミングを補正する際のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかるロータリーエンコーダを説明する概念図である。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかるロータリーエンコーダを説明するタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施形態にかかる制御についてのタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施形態にかかる制御についてのブロック図である。
【図９】本発明の実施形態にかかるフィルタ演算のブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態にかかるフィルタ振幅特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態にかかる位相特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態にかかる制御に用いる数式を図面化したブロック図である。
【図１３】本発明の実施形態にかかる制御部の構成を示すブロック図である。
【図１４】エンコーダパルスが入力した際の処理を示すフローチャートである。
【図１５】制御周期タイマがかかった際の処理を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第１の実施形態にかかる従動ローラを説明する概念図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態にかかる転写ベルトを説明する概念図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態である画像形成装置を示す構成図である。
【図１９】本発明の実施形態にかかるフィルタ係数を示す一覧図である。
【符号の説明】
１  給紙トレイ
２  給紙ローラ
３  分離ローラ
４  用紙
５  搬送ベルト
６  画像形成部
７  駆動ローラ
８  従動ローラ
９  感光体ドラム
１０  帯電器
１１  露光器
１２  現像器
１３  徐電器
１４  露光光
１５  転写器
１６  定着器
１７、１８、１９  センサ
２０  位置合わせ用トナーマーク列
２１  ベルトクリーニング手段
２２  ロータリーエンコーダ
２３  モータ
２４  ＣＰＵ
２５  ＲＯＭ
２６  ＲＡＭ
２７  Ｉ／Ｏ
２８  エンコーダマーク
２９  反射型センサ
３０  中間転写ベルト
３１  転写ベルト
３２  中間転写ベルトクリーニング手段
【図１】
2004205717.tif 000003
【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】
2004205717.tif 000017
【図１６】
2004205717.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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