(57)【要約】【課題】  色ズレを高精度に防止し、特に中間転写ベルト速度検知位置に近い色と遠い色の間で色ズレが発生することを防止する。【解決手段】  中間転写ベルト１０は、４つの感光体４０と中間転写ローラ６２とで挟持されると共に、駆動ローラ１４、従動ローラ１５、２次転写ローラ１６に掛け渡されている。この中間転写ベルト１０は、モータ制御部９４で制御されるベルト駆動モータ９０により駆動ローラ１４が駆動されることで、矢印方向に回転する。各感光体４０の各間には、それぞれベルト速度検知センサ９３が配置され、モータ制御部９４は、各ベルト速度検知センサ９３が検知した速度の平均値に基づいてベルト駆動モータ９０を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の感光体が配列され、各感光体に形成された画像をモータにより搬送される中間転写ベルトに順次転写するようにし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上に設けたスケールと、
前記スケールを読み取ることにより前記中間転写ベルトの速度を検知する複数のベルト速度検知手段と、
前記複数のベルト速度検知手段で検知された速度の平均値に基づいて前記モータの速度を制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記複数のベルト速度検知手段を、前記各感光体から前記中間転写ベルトへの各転写位置の間に配置し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】
前記複数のベルト速度検知手段を、前記転写位置近傍に配置したことを特徴とする請求項２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、複数の感光体を有し、カラー画像を形式するタンデム型画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、電子写真装置においては、市場からの要求に伴い、カラー複写機やカラープリンタなど、カラーのものが多くなってきている。
カラー電子写真装置には、１つの感光体のまわりに複数色の現像装置を備え、それらの現像装置でトナーを付着させて感光体上に合成トナー画像を形成し、そのトナー画像を転写してシートにカラー画像を記録する、いわゆる１ドラム型のものと、複数の感光体を並べて備え、各感光体にそれぞれ現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写してシートに合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型のものとがある。
【０００３】
１ドラム型とタンデム型とを比較すると、前者は、感光体が１つであるから比較的小型化でき、コストも低減できる利点はあるものの、１つの感光体を用いて複数回（通常４回）画像形成を繰り返してフルカラー画像を形成するので、画像形成の高速化が困難である。後者は、逆に大型化しコスト高となる欠点はあるものの、画像形成の高速化が容易であるという利点がある。
最近では、フルカラーもモノクロ並みのスピード要求が望まれることから、タンデム型が注目されてきている。
【０００４】
タンデム型の電子写真装置には、図１９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で搬送されるシートｓに順次転写する直接転写方式のものと、図２０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（中間転写ベルト）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とがある。転写装置５は転写搬送ベルトであるが、ローラ形状の方式もある。
【０００５】
図１９の直接転写方式のものと、図２０の間接転写方式のものとを比較すると、前者は、複数の感光体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という欠点がある。
これに対して後者は、２次転写位置を比較的自由に設置することができるので、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という利点がある。
【０００６】
また、前者を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になる。そのため、シートｓが撓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という欠点がある。
これに対して後者は、シートｓが撓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ので、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。
以上のことから、最近はタンデム型電子写真装置の中の特に間接転写方式のものが注目されてきている。
【０００７】
また、この種のカラー電子写真装置では、１次転写後に感光体上に残留する転写残トナーを、感光体クリーニング装置で除去して感光体表面をクリーニングし、再度の画像形成に備えるようにしている。また、２次転写後に中間転写体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で除去して中間転写体表面をクリーニングし、再度の画像形成に備えるようにしている。
【０００８】
一方、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、画像上で色ズレ等の不具合が発生することがあった。この色ズレの原因の一つとして、中間転写ベルト（中間転写体）を用いた画像形成装置では、この中間転写ベルトの速度ムラによるものであることが解っている。
この解決策として、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、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（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
ところがこの方法では、スケールを読み取るセンサの位置が、感光体上のトナー画像が中間転写ベルトに転写される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。こ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、センサ検知結果からいかに高精度・高速にモータを制御しようとも色ズレを防止することはできない。また、１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った。
【特許文献１】特開平１１−０２４５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、色ズレを高精度に防止し、特に中間転写ベルト速度検知位置に近い色と遠い色の間で色ズレが発生することを防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明による画像形成装置は、複数の感光体が配列され、各感光体に形成された画像をモータにより搬送される中間転写ベルトに順次転写するようにし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上に設けたスケールと、前記スケールを読み取ることにより前記中間転写ベルトの速度を検知する複数のベルト速度検知手段と、前記複数ベルト速度検知手段で検知された速度の平均値に基づいて前記モータの速度を制御する制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記複数のベルト速度検知手段を、前記各感光体から前記中間転写ベルトへの各転写位置の間に配置したことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の画像形成装置において、前記複数のベルト速度検知手段を、前記転写位置近傍に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、複数のベルト速度検知手段の検知結果の平均値からモータ制御するので、１つの速度検知出力により制御するよりも速度検知に近い色と遠い色の間の速度ムラを抑制して、色ズレ発生を高精度に防止することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、複数のベルト速度検知手段を複数の感光体から中間転写ベルトへの転写位置の間に配置することにより、各転写位置間での速度を検知してその平均値でモータ制御するので、制御するベルト速度が各感光体と中間転写ベルトとの転写位置の速度の平均値に等しくなり、各転写位置での速度ムラを抑制して色ズレ発生をさらに高精度に防止することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、複数のベルト速度検知手段を複数の感光体から中間転写ベルトへの転写位置の近傍に配置し、各転写位置での速度を検知してその平均値でモータ制御するので、制御するベルト速度が各感光体と中間転写ベルトとの転写位置の速度の平均値に等しくなり、各転写位置での速度ムラを抑制して色ズレ発生をさらに高精度に防止すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、ベルト速度検知手段を複数用い、それらの検知結果の平均値に基づいてモータを制御するようにした。
【実施例】
【００１８】
図４は本発明を適用し得る従来の画像形成装置としてのタンデム型中間転写方式の電子写真装置の構成例を示す構成図である。
図４において、１００は複写装置本体、２００は複写装置本体１００を載せる給紙テーブル、３００は複写装置本体１００上に取り付けられたスキャナ、４００はスキャナ３００の上に取り付られた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。
【００１９】
複写装置本体１００には、中央に無端ベルト状の中間転写体（中間転写ベルト）１０を設ける。中間転写体１０は、図５に示すように、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ベース層１１と、その上の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からなる弾性層１２とを有し、弾性層１２の表面を、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で被ってなるものである。
【００２０】
この中間転写体１０は、図４のように１次転写装置（中間転写ローラ）６２と感光体４０とにより挟持されると共に、３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け渡されて図の時計回りに回転搬送可能になされている。図示の例では、３つの支持ローラのうちの第２の支持ローラ１５の左側に、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を設けている。また、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡された中間転写体１０上には、その搬送方向に沿ってＹ（イエロー），Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｂ（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。このタンデム画像形成装置２０の上には、露光装置２１を設けている。
【００２１】
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、図示では２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写用搬送ベルト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。
【００２２】
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いる。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。
また図示の例では、２次転写装置２２及び定着装置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。
【００２３】
このカラー電子写真装置を用いてコピーをとる場合は、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。あるいは原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００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４００を閉じて原稿を押さえる。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４００に原稿をセットした場合は、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動させて後、またコンタクトガラス３２上に原稿をセットした場合は、直ちにスキャナ３００を駆動して、第１走行体３３及び第２走行体３４を走行させる。そして、第１走行体３３で光源から光を発射すると共に、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、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。
【００２４】
また、上記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させ、中間転写体１０を回転搬送する。同時に各画像形成手段１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの各単色トナー画像を形成する。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。
【００２５】
一方、上記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１００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。あるいは、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。
【００２６】
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、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。あるいは切換爪５５で切り換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。
【００２７】
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により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。
なお、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電圧を印加してもよい。
【００２８】
図６はタンデム画像形成装置２０における個々の画像形成手段１８の詳細な構成を示す。図６に示すように、ドラム状の感光体４０のまわりには帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置（中間転写ローラ）６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４などが備えられている。Ｌはレーザ光を示す。
【００２９】
中間転写ベルト（中間転写体）１０としては、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。樹脂ベルトを用いたカラー画像の転写は次のような問題があった。
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。
【００３０】
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画像との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、上述した文字の中抜けを発生させることになる。
【００３１】
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、弾性ベルトは局部的な凹凸に追従して変形するため、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できる。
【００３２】
図７はベルト速度検知センサ９３を１つ設けた場合の中間転写部の構成例を示す図である。
本例による中間転写部を有する画像形成装置は、中間転写ベルト１０にスケールを設け、そのスケール上方に設けたベルト速度検知センサ９３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９０へフィードバックすることにより、安定したベルト駆動を得るものである。
【００３３】
図７において、中間転写ベルト１０は、各感光体４０と中間転写ローラ（１次転写装置）６２とに挟持されると共に、駆動ローラ１４、従動ローラ１５及び２次転写ローラ１６（図１の支持ローラ１４、１５、１６）に掛け渡されている。そして、中間転写体１０は、モータ制御部９４により制御されるベルト駆動モータ９４を介して駆動ローラ１４を駆動することにより、矢印で示す所定方向に回転される。各感光体４０上に形成されたトナー画像が順次に中間転写ベルト１０上に転写されることは前述した通りである。また、中間転写ベルト１０に転写された画像は、さらに搬送ベルト２４に２次転写される。
【００３４】
本例においては、中間転写体１０の表面に図８に示すようなベルトスケール９１が設けられている。このベルトスケール９１には、図示のようにスケールスリット９２が設けられている。また、従動ローラ１５（図４の支持ローラ１５）と感光体４０との間の中間転写体１０の上方には、ベルト速度検知センサ９３が設けられている。このベルト速度検知センサ９３は、スケールスリット９２を読みとれる位置に配置されている。図示の例では感光体４０と同じ一辺に配置されているが、ベルトスケール９１を読み取れる位置であればどこでも良い。
【００３５】
図９にベルト速度検知センサと９３ベルトスケール９１との関係を示す。
例として、ベルト速度検知センサ９３に一対の受発光素子を持つ反射型光学センサを用い、ベルトスケール９１はスケールスリット９２と、それ以外の部分で反射率が異なるように構成している。
【００３６】
このベルト速度検知センサ９１の出力値は、図示の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、センサが受光部で光を受光するとＨｉｇｈ信号を出力するものとすると、図９の例では、スケールスリット９２の反射率が他の部分より高い素材となっていれば、ベルト速度検知センサ９３からの出力信号はｔの範囲がスリットがセンサを通過している間の出力となり、中間転写ベルト１０が回転するのに伴い、センサの検出範囲を通過するスリットの有無により、センサの出力は図示のようにＨｉｇｈ、Ｌｏｗを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１０の表面速度を検知することができる。
以上は一例であり、ベルトスケール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は無い。
【００３７】
図７において、モータ制御部９４では、まずベルト駆動モータ９０を基本速度で回転するように制御する。モータが回転することにより中間転写体１０が回転し、ベルトスケール９１も回転するので、ベルト速度検知センサ９３でそのスケールを読み取り、その値をモータ制御部９４にフィードバックする。モータ制御部９４では、フィードバックされた速度が基本速度と同じならそのまま基本速度で制御し、速度に違いがあれば、その違いを基本速度に加減算した値でモータを制御する。
【００３８】
図１０に詳細な制御フローチャートを示す。
モータ制御部９４は、まずベルト駆動モータ９４を基本速度Ｖで回転するようにモータをＯＮする（Ｓ１）。以下、モータをＯＦＦするタイミングが発生するまで次の制御を繰り返す（Ｓ２、Ｎｏ）。
モータ制御部９４は、フィードバックされたベルト速度検知センサ９３からの出力を検知し、現在回転しているベルト表面の速度Ｖ’を把握する（Ｓ３）。このＶ’と、Ｖとの速度比較を行う（Ｓ４）。もし、Ｖ＝Ｖ’ならば（Ｓ５、Ｎｏ）、基本速度と同じ速度でベルト表面も回転していると判断できるので、そのまま基本速度で制御を行う。もし、Ｖ≠Ｖ’ならば（Ｓ５、Ｙｅｓ）、ベルト表面速度が異本速度と異なっていることになる。この時、基本速度Ｖと表面速度Ｖ’の差Ｖ''を計算する（Ｓ６）。もし、Ｖ''＞０ならば（Ｓ７、Ｙｅｓ）、基本速度よりもベルト表面速度の方が遅いと判断できるので、ＶにＶ''を加えた速度でモータを制御する（Ｓ８）。また、もし、Ｖ''＜０ならば（Ｓ７、Ｎｏ）、ベルト表面速度が基本速度よりも速いと判断できるので、基本速度ＶからＶ''を引いた速度でモータを制御する（Ｓ９）。そして、ベルト駆動モータをＯＦＦが指示されたら（Ｓ１０）、終了する。                                                        
以上により、ベルト表面速度を基本速度で一定に動作させることができる。
【００３９】
上述した中間転写ベルト１０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、高周波成分と低周波成分が存在する。図１１において、横軸にベルトの回転時間を、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、ベルトが一回転する間に、比較的ゆっくり速度が変化していく低周波成分と、瞬間的に速度が変化する高周波成分が共存することになる。上述したモータ制御により、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、この低周波成分と高周波成分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。
【００４０】
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に比べ十分に速ければ、図示のようにズレ制御量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。即ち、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よりも速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。即ち、Ｂ＞Ａとなる場合は、制御不能となる。よって、高周波周期Ｂも補正するためには、それよりも速い周期で制御ループ周期を構成する必要がある。
【００４１】
一般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、そのためには、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、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。
本例による画像形成装置は、この点に着目し補正対象を低周波周期成分に限定している。一般に高周波周期が数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、十分に低コストなシステムを構築することが可能である。
【００４２】
次に、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する。
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。即ち、図１４に示すように２つの感光体４０は、それぞれある距離を持って配置されるため、中間転写ベルト１０が最初の感光体４０から転写された後、次の感光体４０から転写されるまでの間に時間差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、最初の感光体から中間転写ベルト上に転写されたトナーが、中間転写ベルト１０の回転により、次の感光体の転写位置に到着したときに、初めて２色目が中間転写ベルト上に転写される。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または速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る。
【００４３】
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速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。もし仮に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。
以上のことに鑑みて、この画像形成装置において、その効果を十分に発揮することができると結論付けることができる。
【００４４】
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て遙かに長い時間を要するためである。このため、一般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によるものが画像上に影響を及ぼすことが多い。
【００４５】
図１５に変動周波数、速度変動量とその要因の関係を示す。
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。この画像形成装置は、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ようにしている。これにより、画像上には現れないような高周波周期の速度変動は無視することができ、そのため、低コストなシステムを構成することができる。
【００４６】
次に、こ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ようにしている。以下、そのメカニズムについて説明する。
図１６に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を示す。
ここでは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１４と従動ローラ１５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、説明を簡略化するために、図に示す中間転写ベルト１０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は同様である。中間転写ベルトは、駆動ローラ１４と従動ローラ１５によって保持されている。また、中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１４により図の矢印方向に回転する。
【００４７】
中間転写ベルト１０の表面の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点が駆動ローラ側の図示する位置、Ｅ点が従動ローラ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点が従動ローラ側の図示する位置に、Ｅ点が駆動ローラ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。Ｄ点が駆動ローラ側にあるときのベルトの厚さをＸ、Ｅ点が駆動ローラ側にある時のベルトの厚さをｘとする。
即ち、Ｘ＞ｘ
また、駆動ローラ１４の半径は不変のため、駆動ローラ１４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。
（Ｒ−ｒ）＝（Ｘ−ｘ）
【００４８】
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点の方が速くなってしまう。即ち、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１４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ベルト表面速度は最も遅くなる。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、画像上に色ムラとして現れてしまう。
【００４９】
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、さらに低コストなシステムを構成することが可能となる。また、補正する周波数を限定することにより、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でき、より安定した速度制御を行うことが可能となる。
【００５０】
次に、この画像形成装置では、中間転写ベルト１０の速度変動を起こす要因として、中間転写ベルトの駆動ローラ１４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ようにしている。以下、このメカニズムについて説明する。
図１７に中間転写ベルト１０の駆動ローラ１４に偏芯がある場合の中間転写ユニットの簡略図を示す。
ここで、説明を簡略化するために、ローラは駆動ローラ１４と従動ローラ１５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。中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１４と従動ローラ１５によって保持されている。また、中間転写ベルトは、駆動ローラによって、図中矢印の方向に回転する。
【００５１】
図１７において、駆動ローラ１４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り、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ものが多く、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、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できる。
【００５２】
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ものについて補正を行うことについては前述した通りである。この時、低周波周期の要因としては実際にはどのような物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。そのため、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。一般に速度変動が画像上に現れるのは低周波のものが多く、これらは、１００Ｈｚ程度まで補正できれば十分である。
図１８に変動周波数に対する、速度変動量と、画像への影響の関係の概念図を示す。
この図に示す通り、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。
【００５３】
次に、以上に説明した事柄に基づいてなされた本発明による画像形成装置の実施例を説明する。
図１は第１の実施例による画像形成装置の中間転写部の構成図であり、図７と対応する部分には同一番号を付して重複する説明は省略する。
図１において、４つの感光体４０の各間に３つのベルト速度検知センサ９３が配置されている。即ち、各ベルト速度検知センサ９３は、４つの感光体４０間の転写位置（感光体４０のトナー画像が中間転写ベルト１０に転写される位置）に配置されている。
【００５４】
図２はモータ制御部９４の構成を示すブロック図である。
図２において、３つのベルト速度検知センサ９３で検知された速度は平均値演算回路９５に入力されて速度値の平均値が求められる。この平均値と目標ベルト位置情報９６との誤差が演算回路９７で求められ、その誤差が補正制御コントローラ９８に入力され、内部のフィルタ部９９と比例ゲイン部１０１で演算処理された出力は、演算回路１０２でモータの目標速度（基準駆動周波数）１０３に対して補正を実行する。この例では、ベルト駆動モータ９０としてパルスモータを採用しているので、補正されたＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）出力がドライブ回路１０４に入力され、速度制御しながらパルスモータを駆動する。
【００５５】
補正制御コントローラ９８は、フィルタ部９９と比例ゲイン部１０１で構成され、フィルタ部９９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。比例ゲイン部１０１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速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９８をフィルタ部９９と比例ゲイン部１０１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、ベルト駆動モータ９０の種類もパルスモータに限らず、ＤＣサーボモータなどの速度制御可能なモータが対象になる。
【００５６】
本実施例によれば、複数のベルト速度検知センサ９３の検知結果の平均値からモータを制御するので、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、色ズレを高精度に防止することができる。
また、複数のセンサを４つの感光体４０から中間転写ベルト１０への転写位置の間に配置すると共に、各転写位置間での速度を検知してその平均値でモータを制御するので、制御するベルト速度が各感光体４０と中間転写ベルト１０との転写位置の速度の平均値に等しくなり、各転写位置での速度ムラを抑制して色ズレをさらに高精度に防止することができる。
【００５７】
図３は第２の実施例による中間転写部の構成図であり、図１と対応する部分には同一番号を付して重複する説明は省略する。
図３において、４つのベルト速度検知センサ９３が４つの感光体４０の矢印で示すベルト回転方向に対して下流側の転写位置の近傍にそれぞれ配置されている。
モータ制御部９４の構成は、図２においてベルト速度検知センサ９３を４つ使用した構成であり、平均値演算回路９５は、検知された４つの速度値の平均値を演算する。
なお、図１の場合もベルト速度検知センサ９３を４つ設けても良い。
【００５８】
本実施例によれば、複数のセンサを４つの感光体４０から中間転写ベルト１０への転写位置の近傍に配置し、各転写位置での速度を検知してその平均値でモータを制御するので、制御するベルト速度が各感光体と中間転写ベルトとの転写位置の速度の平均値に等しくなり、各転写位置での速度ムラを抑制して色ズレをさらに高精度に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施例による画像形成装置の中間転写部の構成図である。
【図２】モータ制御部の実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施例による画像形成装置の中間転写部の構成図である。
【図４】本発明を適用可能な画像形成装置の構成図である。
【図５】中間転写ベルトの構成図である。
【図６】中間転写部の構成図である。
【図７】ベルト速度検知センサを１つ設けた場合の中間転写部の構成図である。
【図８】中間転写ベルトとベルトスケールを示す構成図である。
【図９】ベルト速度検知センサ、スケールスリット及びセンサ出力の関係を示す構成図である。
【図１０】モータ制御動作を示すフローチャートである。
【図１１】速度変動周波数成分を示す特性図である。
【図１２】モータ制御ループ周期を示すブロック図である。
【図１３】速度変動周波数成分と制御ループ周期の関係を示す特性図である。
【図１４】感光体間における転写時間差を説明する構成図である。
【図１５】速度変動周波数、速度変動量、その要因の関係を示す特性図である。
【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構成図である。
【図１７】駆動ローラに偏芯がある場合の中間転写ユニットの構成図である。
【図１８】速度変動周波数に対する速度変動量と画像への影響を示す特性図である。
【図１９】直接転写方式による中間転写部の構成図である。
【図２０】間接転写方式による中間転写部の構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０    中間転写ベルト
１４    駆動ローラ
１５    従動ローラ
１６    ２次転写ローラ
４０    感光体
６２    中間転写ローラ（１次転写装置）
９０    ベルト駆動モータ
９３    ベルト速度検知センサ
９４    モータ制御部
９５    平均値演算回路
９６    目標ベルト位置
９８    補正制御コントローラ
１０３    目標速度
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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