JP2000330353A - カラー画像形成装置 - Google Patents
カラー画像形成装置Info
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- JP2000330353A JP2000330353A JP11142605A JP14260599A JP2000330353A JP 2000330353 A JP2000330353 A JP 2000330353A JP 11142605 A JP11142605 A JP 11142605A JP 14260599 A JP14260599 A JP 14260599A JP 2000330353 A JP2000330353 A JP 2000330353A
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Abstract
ションずれを効果的に低減させることができる搬送機構
を備えたカラー画像形成装置を提供する。 【解決手段】モータ21により駆動される駆動ローラ1
8と駆動ローラ18の回転に伴い回転する従動ローラ1
9とに搬送ベルト20を懸け回して構成された搬送機構
により記録用紙3を搬送し、記録用紙3の搬送方向に沿
って配置された複数の画像形成ユニットで異なる単色画
像をそれぞれ形成し、各単色画像を記録用紙3上で重ね
合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装置にお
いて、ロータリエンコーダ41,42により駆動ローラ
18および従動ローラ19の回転角速度を検出し、さら
にアップダウンカウンタ43aで両ローラ18,19の
回転角速度の差を求め、この回転角速度の差をモータ2
1の回転速度制御系30に重畳してフィードバック制御
を行う。
Description
として用いられるカラー画像形成装置に係り、特に異な
る単色画像を形成する複数の画像形成ユニットを記録用
紙の搬送方向に沿って配置し、各単色画像を重ね合わせ
てカラー画像を形成するカラー画像形成装置に関する。
像形成装置には様々な方式があり、例えば、感光ドラム
上に静電潜像を形成した後、トナーにより可視化し、可
視像を記録用紙に転写する電子写真方式、インク滴を記
録用紙上に直接吹き付けて画像を形成するインクジェッ
ト方式、および感光発色色材に画像露光を行って画像を
形成する銀塩写真方式等が知られている。
適したカラー画像形成装置として、タンデム型と呼ばれ
る構成が知られている。タンデム型は、無端の搬送ベル
トを用いてカラー画像転写媒体である記録用紙を搬送
し、その搬送方向に沿って配置された異なる単色画像を
形成する複数の画像形成ユニットを順次通過させること
で、記録用紙上に各単色画像を重ね合わせて形成してカ
ラー画像を得る方式のカラー画像形成装置である。
のカラー画像形成装置について具体的に説明すると、例
えば黄、マゼンタ、シアンおよび黒の各単色画像を形成
する画像形成ユニットが記録用紙の搬送方向に順次配置
される。そして、レーザ露光ユニットにより感光ドラム
表面に形成された静電潜像が各画像形成ユニットで現像
されることによりトナー画像が形成され、静電力により
搬送ベルトに付着されて搬送される記録用紙上に順次重
ね合わられて転写された後、定着器によってトナーが溶
融圧着されることにより記録用紙上にカラー画像が形成
される。
動ローラと従動ローラの間に適当なテンションで懸け回
される。駆動ローラは、モータによって所定の回転速度
で回転駆動され、それに伴い搬送ベルトも所定の速度で
回転移動する。記録用紙は給紙機構によって所定のタイ
ミングで搬送ベルトの画像形成ユニット側に供給され、
搬送ベルトの移動速度と同一速度で移動して搬送される
ことにより、各画像形成ユニットを順次通過する。
置では、記録用紙の搬送速度、つまり搬送ベルトの移動
速度を所定の速度にすることが、記録用紙上で重ね合わ
せられる各単色画像の相対位置ずれ(これをレジストレ
ーションずれという)を低減させる上で極めて重要であ
る。この要求に対して、従来では搬送ベルトを駆動する
駆動ローラの回転速度を一定にするために、駆動源であ
るモータの回転角速度や、モータで発生する駆動力を駆
動ローラに伝達させるギヤの回転角速度を一定に保持す
るようにしていた。
トを駆動する駆動ローラの回転角速度を一定にすること
で、搬送ベルトの移動速度を一定にしようとする方法で
は、搬送ベルトの厚さ変動、特に搬送方向に沿った厚さ
変動があった場合には、駆動ローラの回転角速度を一定
にしても搬送ベルトの移動速度を一定にできないという
問題点がある。
トの移動速度とに相関があるからに他ならない。この相
関関係については後に詳述するが、この問題点を解決す
るために特許2639106号にみられるように、搬送
ベルトの厚さを測定し、これに基づき搬送ベルトの移動
速度を一定にするのに必要な駆動源のパラメータを算出
して、駆動ローラの回転数を制御することが提案されて
いる。
さを測定することが非常に困難であることから実施が難
しく、また搬送ベルトと駆動ローラとの間に滑りが生じ
ている場合には不十分な補正しかできないという問題点
がある。
搬送ベルトの厚さ変動に起因するレジストレーションず
れを効果的に低減させることができる搬送機構を備えた
カラー画像形成装置を提供することを目的とする。
め、本発明は回転駆動源により駆動される駆動ローラと
該駆動ローラの回転に伴い回転する少なくとも一つの従
動ローラとに搬送ベルトを懸け回して構成され、画像記
録媒体を搬送する搬送機構と、画像記録媒体の搬送方向
に沿って配置され、該画像記録媒体上に異なる単色画像
をそれぞれ形成する複数の画像形成ユニットとを有し、
各単色画像を画像記録媒体上で重ね合わせてカラー画像
を形成するカラー画像形成装置において、駆動ローラと
従動ローラのそれぞれの回転角速度の差を搬送ベルトの
厚さ変動による搬送速度の変動として求め、これに基づ
き搬送機構を制御することにより、レジストレーション
ずれを低減するようにしたものである。
形成装置は、駆動ローラおよび従動ローラのそれぞれの
回転角速度の差を検出する回転角速度差検出手段と、こ
の回転角速度差検出手段により検出される回転角速度の
差を最小化するように駆動ローラの回転駆動源の回転速
度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
は、駆動ローラおよび従動ローラのそれぞれの回転角速
度の差を検出する回転角速度差検出手段と、この回転角
速度差検出手段により検出される回転角速度の差を記憶
する記憶手段と、搬送ベルトの基準位置を検出する基準
位置検出手段と、記憶手段に記憶された回転角速度差を
基準位置検出手段による基準位置の検出タイミングと同
期をとって読み出し、該回転角速度差を最小化するよう
に駆動ローラの回転駆動源の回転速度を制御する制御手
段とを備えることを特徴とする。
る駆動ローラと該駆動ローラの回転に伴い回転する少な
くとも一つの従動ローラとに搬送ベルトを懸け回して構
成され、画像記録媒体を搬送する搬送機構と、この搬送
機構に画像記録媒体を供給する画像記録媒体供給手段
と、画像記録媒体の搬送方向に沿って配置され、画像記
録媒体上に異なる単色画像をそれぞれ形成する複数の画
像形成ユニットとを有し、各単色画像を画像記録媒体上
で重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装
置において、駆動ローラと従動ローラのそれぞれの回転
角度の差を求め、これに基づき画像記録媒体供給手段に
よる搬送機構での画像記録媒体の搬送開始タイミングを
制御することにより、レジストレーションずれを低減す
るようにしたものである。
形成装置は、駆動ローラおよび従動ローラのそれぞれの
回転角度の差を検出する回転角度差検出手段と、この回
転角度差検出手段により検出される回転角度の差の変化
量が最小となるように画像記録媒体供給手段による搬送
機構での画像記録媒体の搬送開始タイミングを設定する
タイミング設定手段とを備えることを特徴とする。
は、駆動ローラおよび従動ローラのそれぞれの回転角度
の差を検出する回転角度差検出手段と、搬送ベルトの基
準位置を検出する基準位置検出手段と、回転角度差検出
手段により検出される回転角度の差の変化量が最小とな
るような画像記録媒体供給手段による搬送機構での画像
記録媒体の搬送開始タイミングを記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶された搬送開始タイミングを基準位
置検出手段による基準位置の検出タイミングと同期をと
って読み出し、画像記録媒体供給手段に対して設定する
タイミング設定手段とを備えることを特徴とする。
装置は、搬送ベルトを駆動する駆動ローラの半径をr、
搬送ベルトの平均厚さをu、搬送ベルトの厚さ変動の最
大値を2εとしたとき、
し、これによりレジストレーションずれを許容値まで低
減することができるようにしたものである。
成装置は、搬送ベルトを駆動する駆動ローラの半径を
r、搬送ベルトの平均厚さをu、搬送ベルトの厚さ変動
の最大値を2ε、搬送ベルトの周長をL、画像形成ユニ
ット間の最大距離をdとしたとき、
し、これによりレジストレーションずれを許容値まで低
減することができるようにしたものである。
実施形態について説明する。
の実施形態に係る電子写真方式に基づくタンデム型のカ
ラー画像形成装置の構成を示す断面図である。
録用紙3は、搬送機構4により図で左方向に搬送され
る。この記録用紙4の搬送方向に沿って、例えば黄
(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各
単色画像を形成するための画像形成ユニット5a,5
b,5c,5dが配置されている。
は、画像記録媒体である感光ドラム6a,6b,6c,
6dと、感光ドラム6a,6b,6c,6d上に形成さ
れた静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器7
a,7b,7c,7dと、感光ドラム6a,6b,6
c,6d上のトナー像を画像記録媒体である記録用紙3
上に転写するための転写器8a,8b,8c,8dと、
転写後の感光ドラム6a,6b,6c,6dの表面を除
電するための除電ランプ9a,9b,9c,9dと、感
光ドラム6a,6b,6c,6d上の転写残りトナーを
除去するためのクリーニングブレード10a,10b,
10c,10dと、感光ドラム6a,6b,6c,6d
の表面を均一に帯電するための帯電器11a,11b,
11c,11dとから構成されている。
c,5dに加えて、画像処理部12と、この画像処理部
12から出力されるY,M,C,Kの画像データを受け
て動作するレーザ制御部13およびレーザ制御部13に
より制御されるレーザ露光ユニット14が設けられてい
る。レーザ露光ユニット14によって、Y,M,C,K
の各画像データに応じて強度変調された露光用レーザビ
ーム15a,15b,15c,15dが感光ドラム6
a,6b,6c,6dにそれぞれ照射されることによ
り、感光ドラム6a,6b,6c,6dの表面にY,
M,C,Kの各画像データに対応した静電潜像がそれぞ
れ形成される。
より静電潜像が形成され、この静電潜像を画像形成ユニ
ット5a,5b,5c,5dにより現像することにより
感光ドラム6a,6b,6c,6d上に作像されたトナ
ー画像は、搬送機構4によって搬送ベルト20上に付着
しつつ搬送される記録用紙4上に、順次重ね合わせられ
ながら転写された後、定着器16によってトナーが例え
ば溶融圧着されることにより、記録用紙3上にカラー画
像が形成される。カラー画像が形成された後の記録用紙
3は、排紙口17から筐体1の外部へ排出される。
動ローラ18および従動ローラ19と、これらローラ1
8,19間に適当なテンションで懸け回された搬送ベル
ト20と、駆動ローラ18を回転駆動するための駆動モ
ータ21と、駆動モータ21の駆動力を駆動ローラ18
に伝達するタイミングベルト22を含む減速機構とを主
体として構成される。従動ローラ19は、モータによっ
ては駆動されず、駆動ローラ18の回転に伴い、搬送ベ
ルト20による摩擦力でのみ回転する。
所定の回転速度で回転駆動され、それに伴い搬送ベルト
20も所定の速度で回転移動する。給紙口2を通して供
給された記録用紙3は、レジストローラ23によって所
定のタイミングで搬送ベルト20の画像形成ユニット5
a,5b,5c,5d側の面上に供給され、搬送ベルト
20の搬送速度と同一速度で移動することにより、各画
像形成ユニット5a,5b,5c,5dを順次通過す
る。搬送ベルト20は、搬送ベルトクリーナ24によっ
て適宜クリーニングされる。
置において、搬送ベルト20の厚さ変動(搬送方向に沿
った厚さ変化)と搬送ベルト20の移動速度(記録用紙
3の搬送速度)との相関について以下に述べる。
置18a(駆動ローラ18自体の位置でなく、空間的な
位置)における時刻tでの搬送ベルト20の厚さをu
(t)とし、駆動ローラ18の回転角速度ωは一定と仮
定する。このとき、駆動ローラ18の中心Oから搬送ベ
ルト20の厚さ方向中心までの距離r′(t)は、駆動
ローラ18の半径をrとすると、次式で表される。
20の厚さ方向中心までの距離r′(t)と、駆動ロー
ラ18が時間tの間にωt[rad]だけ回転したとき
の搬送ベルト20の搬送面の移動量x(t)との間に
は、次式の関係が成立する。
送ベルト20の厚さ方向中心での速度で考えるというの
が一般的に知られている。従って、搬送ベルト20の厚
さu(t)が厚さ変動によって変化すれば、駆動ローラ
18の回転角速度ωを一定にしても、時間t当たりの搬
送ベルト20の移動量は厚さ変動に応じて変化してしま
う。
像形成装置では、前述したように、まず画像形成ユニッ
ト5aで形成された記録用紙3上の単色画像に、画像形
成ユニット5bで形成される単色画像を記録用紙3上で
重ね合わせ、次いで画像形成ユニット5c,5dで形成
される単色画像を記録用紙3上で重ね合わせるという動
作を順次行うことにより、画像処理部12より出力され
るカラー画像データに対応したカラー画像を記録用紙3
上に形成する。
(一定)を基に搬送ベルト20が最初の画像形成ユニッ
ト5aから最後の画像形成ユニット5dまで移動するの
に要する時間は、搬送ベルト20の厚さ変動がなく、厚
さuが一定であったと仮定すると、次式で表される。
動が存在するので、この時間tの間に実際には次式で示
す距離d′だけ搬送ベルト20の搬送面は移動すること
になる。
の移動速度も一定でなくなるので、(d′−d)に相当
する距離差がレジストレーションずれとなってしまうの
である。
度との相関について、さらに具体的に説明する。まず、
搬送ベルト20の厚さ変動は、搬送ベルト20の搬送方
向に沿った厚さ変化であり、その変化は幾何学的である
ため、この厚さ変動に起因する搬送ベルト20の搬送面
での移動速度の変化は、搬送ベルト20が一周する毎に
同じ変化が再現される。搬送ベルト20の厚さ変動(搬
送方向に沿った厚さ変化)を簡単のために、近似的に調
和関数(sin関数)で表すものとする。この関数は、
搬送ベルト20が一周(一回転)するのに必要な時間を
周期としたものである。
成装置で用いられる搬送ベルト20である無端ベルトの
材質には、ポリイミドフィルムのような熱可塑性樹脂フ
ィルムが使われることが多い。このような熱可塑性樹脂
フィルムを無端ベルトに加工した場合には、ベルトの周
方向(搬送ベルト20で言えば、搬送方向)に一周を周
期とする調和関数の厚さ変化が存在することが知られて
いるので、調和関数で近似することは妥当である。但
し、本発明は搬送ベルト20の厚さ変動を調和関数で近
似することには限定されない。
位置18aでの搬送ベルト20の厚さu(t)を、厚さ
の平均値をu、厚さ変動(片振幅)をε、搬送ベルト2
0の周長の駆動ローラ18の周長に対する比をa、駆動
ローラ18の回転角速度をωとして、次式で表す。
一定と仮定する。また、駆動ローラ18と従動ローラ1
9の半径は共にrであり、従動ローラ19の回転角速度
をηとする。このとき、駆動ローラ18の中心から搬送
ベルト20の厚さ方向中心までの距離r(t)は、次式
で表される。
d]だけ回転したときの搬送ベルト20の搬送面の移動
量x(t)は、次式となる。
にωt[rad]だけ回転したときに、それに伴って従
動ローラがηt[rad]だけ回転したとする。このと
き、従動ローラ19の中心から搬送ベルト20の厚さ方
向中心までの距離r′(t)は、次式で与えられる。
送面での移動量y(t)を記述すると、次式となる。
ト20の厚さ変動は等しいと仮定できるので、 x(t)=y(t) が成立している。
ラ19にそれぞれ取り付けられた後述するロータリエン
コーダによって検出される回転角速度(一定時間当たり
の回転角度)は、それぞれω,ηである。従って、搬送
ベルト20の厚さ変動による駆動ローラ18および従動
ローラ19の回転角速度の差の変動を(ω−η)として
検出することができ、これにより搬送ベルト20の移動
速度の変化も測定できることになる。
9に取り付けられるロータリエンコーダは、あるサンプ
リング時間間隔で各ローラ18,19の回転角度を検出
するものが用いられる。また、一般にωの値は既知であ
る上に、搬送ベルト20の一周で決まった回転が従動ロ
ーラ19に与えられることから、回転角検出器を別途取
り付ける必要は必ずしもない。
動速度の変動(搬送誤差)を駆動ローラ18と従動ロー
ラ19の回転角速度の差(ω−η)として検出し、この
回転角速度の差(ω−η)が最小、つまり搬送誤差が零
となるように、搬送機構4における搬送ベルト20を駆
動する駆動モータ21の回転速度を制御するようにした
ものである。
搬送機構制御系について説明する。従来の技術でも述べ
たように、図1のように画像形成ユニット5a,5b,
5c,5dを記録用紙3の搬送方向に沿って配置した、
いわゆるタンデム型のカラー画像形成装置においては、
記録用紙を搬送するための搬送ベルト20の搬送誤差
(搬送面の移動速度変動)に起因した画像重ね合せずれ
(レジストレーションずれ)が発生し、形成されるカラ
ー画像の品質に重大なる障害を引き起こす。特に、搬送
ベルト20の厚さ変動により搬送量に変動が生じるが、
この変動を低減することが従来の技術では困難であっ
た。
動に起因する搬送誤差を低減するために、上述したよう
に搬送ベルト20を駆動するための駆動ローラ18と搬
送ベルト20が回動可能に支持するための従動ローラ1
9の一定時間当たりの回転角度(回転角速度ω,η)を
検出し、これらの回転角速度の差(ω−η)を求めるこ
とにより搬送ベルト20の厚さ変動に起因する搬送誤差
を検出する。そして、この搬送誤差検出信号を駆動モー
タ21の駆動系にフィードバックし、搬送ベルト20の
厚さ変動があっても厚さ変動に起因する搬送誤差を打ち
消すように、駆動モータ21の回転速度を制御する。
装置における搬送機構4とその制御系の構成を示した図
である。搬送ベルト20は、駆動ローラ18と従動ロー
ラ21とに懸け回されており、駆動ローラ18からの駆
動力が搬送ベルト20に十分に伝達するように、図示し
ないテンション付加機構によりテンションが付与されて
いる。
2を含む減速機構を介して駆動モータ21から駆動力が
伝達される。駆動モータ21の回転速度は、AFC(自
動周波数制御)ループとAPC(自動位相制御)ループ
を併用したモータ回転速度制御系30によって制御され
る。
に構成される。駆動モータ21は例えばDCブラシレス
モータであり、内蔵の周波数ジェネレータ(FG)から
回転速度に応じた周波数の信号(FG信号という)を発
生する。このFG信号は周波数比較器32および位相比
較器33に入力され、基準クロック発生器31より入力
される駆動モータ21の回転速度設定のための基準クロ
ック信号と周波数および位相が比較されることにより、
両者の周波数差および位相差に対応した信号が生成され
る。
らそれぞれ出力される周波数差信号および位相差信号
は、ループフィルタを含む補償回路34,35により利
得と位相の補償がなされた後、第1の加算器36で加算
される。第1の加算器36の出力信号は、モータ回転速
度制御系30における主たる回転速度制御信号であり、
第2の加算器37で後述する搬送誤差信号と加算された
後、駆動モータ21を駆動するモータドライバ38に入
力される。
いて、周波数比較器32〜補償回路34〜加算器36〜
加算器37〜モータドライバ38〜駆動モータ21〜周
波数比較器32のフィードバックループはAFCループ
を形成し、位相比較器33〜補償回路35〜加算器36
〜加算器37〜モータドライバ38〜駆動モータ21〜
位相比較器33のフィードバックループはAPCループ
(PLL)を形成している。このようなフィードバック
ループの働きにより、駆動モータ21は基準クロック信
号に応じた回転速度となるように駆動される。
9のそれぞれの回転軸には、一定時間当たりの回転角度
である回転角速度ω,ηを検出するためのロータリエン
コーダ41,42が設けられており、これらのロータリ
エンコーダ41,42は駆動ローラ18および従動ロー
ラ19の回転角速度ω,ηに応じた数のパルス信号をそ
れぞれ発生する。
れるパルス信号は、駆動ローラ18および従動ローラ1
9の回転角速度の差(ω,η)を検出するためのアップ
ダウンカウンタ43aのダウンカウント入力およびアッ
プカウント入力にそれぞれ与えられる。このアップダウ
ンカウンタ43aからは、駆動ローラ18および従動ロ
ーラ19の回転角速度の差(ω,η)に対応した計数値
が出力される。回転角速度の差(ω,η)は搬送ベルト
20の厚さ変動に依存するから、この計数値により搬送
ベルト20の移動速度の変動を見積もることが可能とな
る。
ングクロック発生器45から出力されるサンプリングク
ロック信号で与えられるサンプリングタイミング毎に、
計数値をD/A変換器44に出力すると同時にリセット
され、引き続きエンコーダ41,42から出力されるパ
ルス信号の計数を開始する。
ク信号に同期してアップダウンカウンタ43aからの計
数値をアナログ値(電圧信号)に変換して出力する。こ
の電圧信号は、搬送ベルト20の厚さ変動に起因する移
動速度の変動を示す搬送誤差信号であり、補償回路46
により位相補償(位相反転)と適当なゲインが与えられ
た後、加算器37によりモータ回転速度制御系30にお
ける加算器36から出力される主たる回転速度制御信号
に重畳される。そして、この加算器37の出力信号が最
終的なモータ回転速度信号としてモータドライバ38に
入力される。
ト20による搬送誤差、つまり搬送ベルト20の厚さ変
動に伴う移動速度の変動が打ち消されるように駆動され
る。従って、図1のカラー画像形成装置において搬送ベ
ルト20によって搬送される記録用紙3上に形成される
カラー画像には、搬送ベルト20の移動速度の変動によ
るレジストレーションずれが原理的に生じることがな
く、極めて高画質なカラー画像を得ることが可能とな
る。
の実施形態に係るカラー画像形成装置における搬送機構
4とその制御系の構成を示した図である。
の変動は、搬送ベルト20の一周を一周期として同じ変
動が周期的に繰り返される。本実施形態は、このような
搬送ベルト20の厚さ変動による移動速度変動の周期性
に着目し、画像形成に先立って一周期分の移動速度の変
動情報を予め求めて記憶保持しておき、これを画像形成
時に読み出して使用するようにしたものである。
符号を付して説明すると、本実施形態ではアップダウン
カウンタ43aとD/A変換器44との間にメモリ47
が挿入されている。また、搬送ベルト20の画像記録領
域より外側の領域上に形成されたインデックスマーク4
8を検出するマーク検出器49が設けられ、マーク検出
器49からの検出信号を入力する制御部50によって、
アップダウンカウンタ43aとD/A変換器44および
メモリ47が制御される。
48を光学的に検出することによって、インデックスマ
ーク48で示される搬送ベルト20の基準位置を検出す
る。インデックスマーク48は、搬送ベルト20の一周
の特定の一箇所に設けられているので、マーク検出器4
9からは搬送ベルト20が一周する毎に検出信号が発生
する。
を形成する前に、マーク検出器49から入力される検出
信号から搬送ベルト20の一周期間を認識し、この一周
期間におけるアップダウンカウンタ43aの計数値を搬
送ベルト20の移動速度変動情報としてメモリ47に書
き込む。
を形成するときには、マーク検出器49から出力される
検出信号に同期して制御部50がメモリ47から移動速
度変動情報を読み出し、D/A変換器44に供給する。
D/A変換器44は、メモリ47から読み出された移動
速度変動情報をアナログ値(電圧信号)に変換して出力
する。
動に起因する移動速度の変動を示す搬送誤差信号であ
り、第1の実施形態と同様に補償回路46により位相補
償(位相反転)と適当なゲインが与えられた後、加算器
37によりモータ回転速度制御系30における加算器3
6から出力される主たる回転速度制御信号に重畳され、
この加算器37の出力信号が最終的なモータ回転速度信
号としてモータドライバ38に入力される。これによ
り、駆動モータ21は搬送ベルト20による搬送誤差、
つまり搬送ベルト20の厚さ変動に伴う移動速度の変動
が打ち消されるように駆動される。
の実施形態に係るカラー画像形成装置における搬送機構
4とその制御系の構成を示した図である。
ーラ18および従動ローラ19の直径が同一であること
を前提としたが、両ローラ18,19の製作誤差などに
より両者の直径に差がある場合は、前述のように両ロー
ラ8,19の回転角速度の差(ω,η)から搬送ベルト
20の厚さ変動による移動速度の変動を求める際に累積
誤差が発生する。本実施形態は、このように駆動ローラ
18と従動ローラ19の直径に差がある場合において
も、搬送ベルト20の移動速度変動を正しく求めること
ができるようにしたものである。
説明すると、図5においては図4におけるメモリ47が
除去され、代わってローパスフィルタ(LPF)51、
メモリ52および減算器53が設けられている。ローパ
スフィルタ51は、アップダウンカウンタ43aの計数
値のDC成分を抽出する。
前述したように駆動ローラ18と従動ローラ19の回転
角速度の差(ω,η)に対応しているが、このうち駆動
ローラ18と従動ローラ19の直径の差による回転角速
度の差は、直径の差に応じた一定の値となるから、これ
はアップダウンカウンタ43aの計数値のDC成分に相
当する値となる。従って、このDC成分を用いることに
より、駆動ローラ18と従動ローラ19の直径差の影響
を受けることなく搬送ベルト20の移動速度変動を計測
できる。
の実施形態と同様に搬送ベルト20の画像記録領域より
外側の領域上に形成されたインデックスマーク48を検
出するマーク検出器49が設けられ、このマーク検出器
49からの検出信号を入力する制御部50によって、ア
ップダウンカウンタ43aとD/A変換器44およびメ
モリ52が制御される。
を形成する前に、マーク検出器49から入力される検出
信号から搬送ベルト20の一周期間を認識し、この一周
期間におけるアップダウンカウンタ43aの計数値のD
C成分をローパスフィルタ51を介して駆動ローラ18
と従動ローラ19の直径差による回転角速度差成分の情
報としてメモリ52に書き込む。
を形成するときには、マーク検出器49から出力される
検出信号に同期して制御部50がメモリ52から駆動ロ
ーラ18と従動ローラ19の直径差による回転角速度差
成分の情報を読み出す。この直径差による回転角速度差
成分の情報は減算器53に入力され、実際のカラー画像
系形成時に得られるアップダウンカウンタ43aの計数
値から差し引かれる。
よってアナログ値(電圧信号)に変換される。この電圧
信号は、駆動ローラ18と従動ローラ19の直径差の影
響が除去された搬送ベルト20の厚さ変動に起因する移
動速度の変動のみを示す搬送誤差信号であり、この搬送
誤差信号は、第1、第2の実施形態と同様に補償回路4
6により位相補償(位相反転)と適当なゲインが与えら
れた後、加算器37によりモータ回転速度制御系30に
おける加算器36から出力される主たる回転速度制御信
号に重畳され、この加算器37の出力信号が最終的なモ
ータ回転速度信号としてモータドライバ38に入力され
る。これにより、駆動モータ21は搬送ベルト20によ
る搬送誤差、つまり搬送ベルト20の厚さ変動に伴う移
動速度の変動が打ち消されるように駆動される。
ラ18と従動ローラ19の直径に差があっても、搬送ベ
ルト20の厚さ変動に伴う移動速度の変動を除去して記
録用紙3を正しく搬送することができる。
の実施形態に係るカラー画像形成装置における搬送機構
4とその制御系の構成を示す図である。
bで駆動ローラ18および従動ローラ19の回転角度の
差を検出し、この回転角度の変化量をより小さくするよ
うなレジストローラ23a,23bによる搬送機構4で
の記録用紙3の搬送開始タイミングを制御することによ
って、搬送ベルト20の厚さ変動に伴う移動速度の変動
の影響を受けないようにしたものである。
用紙4を搬送ベルト20上に供給するための画像記録媒
体供給手段であるレジストローラ23a,23bが設け
られている。ここで、レジストローラ23aは駆動側、
レジストローラ23bは従動側であり、駆動側のレジス
トローラ23aはモータドライバ63によって駆動され
るレジストローラ駆動モータ64により回転駆動され
る。
ータリエンコーダ41,42が設けられている。これら
のロータリエンコーダ41,42から出力されるパルス
信号をダウンカウント入力およびアップカウント入力に
それぞれ受けるアップダウンカウンタ43bは、本実施
形態では第1〜第3の実施形態と同様にして得られた計
数値(駆動ローラ18および従動ローラ19の回転角速
度差(ω−η))に、制御部60内のタイマから与えら
れる時間情報を受けて時間tを乗じることにより、駆動
ローラ18および従動ローラ19の回転角度差(ω−
η)tを検出し、これを出力する。そして、このアップ
ダウンカウンタ43bから出力される回転角度差(ω,
η)tに応じた出力値は、ROMテーブル61に入力さ
れる。
送ベルト20の回転回数と搬送誤差との関係を記述した
ものであり、搬送誤差に相当するアップダウンカウンタ
43aの出力値に対応した搬送ベルト20の回転回数の
情報を出力する。ROMテーブル61の出力はタイミン
グ設定部62に入力され、このタイミング設定部62に
よって搬送機構4での記録用紙3の少なくとも搬送開始
のタイミングが設定される。
20の回転回数に対する搬送ベルト20の厚さ変動は、
例えば図7に示すようになる。このとき、搬送ベルト2
0の回転回数に対する駆動ローラ18および従動ローラ
19の回転角度差(ω−η)tの変化は図8に示すよう
になる。さらに、搬送ベルト20の回転回数に対する搬
送ベルト20の実際の移動量と厚さ変動のない理想的な
搬送ベルト20を使用した場合の移動量との差(以下、
これを搬送誤差という)の変化を表すと、図9に示すよ
うになる。
周長をL、画像形成ユニット5a,5b,5c,5d間
の距離のうち最大の距離、つまり記録用紙3の搬送方向
の最初の画像形成ユニット5aの記録用紙3への記録部
から、最後の画像形成ユニット5dの記録用紙3への記
録部までの距離をdとすれば、図9に示す長さhが記録
用紙3上で発生するレジストレーションずれの最大値に
対応する搬送誤差ということになる。従って図9の例の
場合、起こり得るレジストレーションずれの最大値は、
搬送誤差振幅の2倍となり、具体的な数値では約65
[μm]となる。
搬送ベルト20の厚さ変動があっても、これに起因する
搬送速度(搬送ベルト20の移動速度)の変動の影響が
少なくなるようなタイミングで記録用紙3の搬送を開始
するようにレジストローラ駆動モータ64を駆動するこ
とにより、搬送誤差を低減させる。ここで、搬送ベルト
20の厚さ変動に起因する搬送誤差が小さくなるような
タイミングとは、レジストレーションずれの許容値にも
よるが、例えば図9と同様の図10で検討すると、次の
ようになる。
に対する画像形成ユニット間最大距離dの比(d/L)
が同じであっても、レジストレーションずれの原因とな
る搬送誤差の変化量は、h1とh2のように異なる。h
2は搬送ベルト20の一周期内で最小の搬送誤差変化量
であり、搬送ベルト20の回転数に対する搬送誤差の変
化を示す曲線のうち、搬送誤差の変化量が小さい極大値
を中間に含んでいる。この搬送誤差変化曲線の極小値を
中間に含む搬送誤差変化量も、同様にh2となる。これ
に対して、搬送誤差変化曲線の極大値と極小値との中間
での搬送誤差変化量はh1であり、h2に比較して格段
に大きい。
となるようなタイミング、つまり搬送誤差変化曲線の一
周期の極大値もしくは極小値を(d/L)の間に挟み込
むような形になるように、記録用紙3が画像形成ユニッ
ト5aに到達するようなタイミングでレジストローラ2
3aを始動させて記録用紙3の搬送を開始することによ
り、レジストレーションずれを最小にすることができ
る。
説明すると、ROMテーブル61には図10に示した搬
送誤差と搬送ベルト20の回転回数との関係が記述され
ており、搬送ベルト20の回転に伴いアップダウンカウ
ンタ43bから、例えばh2の両端の搬送誤差に対応す
る出力値(駆動ローラ18と従動ローラ19の回転角度
の差(ω−η)tに相当する値)が出力されると、これ
らの出力値に対応する回転回数の値を出力する。
数の値は、タイミング設定部62に入力され、これに基
づきタイミング設定部62はモータドライバ63に対し
て図10のh2に対応する搬送ベルト20の回転回数に
相当するタイミングを設定する。モータドライバ63
は、このようにして設定されたタイミングでレジストロ
ーラ駆動モータ64の駆動を開始し、これによりレジス
トローラ23a,23bによって搬送ベルト20による
記録用紙3の搬送が開始される。なお、記録用紙3の搬
送停止も同様のタイミングで行うことが望ましい。
4による記録用紙3の搬送誤差の変化量が最小となるよ
うなタイミングで記録用紙3の搬送を開始することによ
り、搬送ベルト20の厚さ変動による搬送速度の変動を
小さくでき、レジストレーションずれを低減することが
可能となる。
5の実施形態に係るカラー画像形成装置における搬送機
構4とその制御系の構成を示した図である。本実施形態
は、第4の実施形態を変形した実施形態であり、搬送ベ
ルト20の厚さ変動による移動速度変動の周期性に着目
して、画像形成に先立ちタイミング設定部62で設定さ
れた搬送開始タイミングの情報を記憶保持しておき、こ
れを画像形成時に読み出して使用するようにしたもので
ある。
同一符号を付して説明すると、本実施形態ではROMテ
ーブル62とモータドライバ63との間にメモリ65が
挿入されている。また、第2の実施形態と同様に搬送ベ
ルト20の画像記録領域より外側の領域上に形成された
インデックスマーク48を検出するマーク検出器49が
設けられ、このマーク検出器49からの検出信号を入力
する制御部50によって、アップダウンカウンタ43b
とROMテーブル61、タイミング設定部62およびメ
モリ65が制御される。
を形成する前に、マーク検出器49から入力される検出
信号から搬送ベルト20の一周期間を認識し、この一周
期間におけるアップダウンカウンタ43bの出力値から
ROMテーブル61およびタイミング設定部62を介し
て搬送開始タイミングを求め、これをメモリ65に書き
込む。
を形成するときには、マーク検出器49から出力される
検出信号に同期して制御部60がメモリ65から搬送開
始タイミングの情報を読み出し、モータドライバ63に
供給する。これによりモータドライバ63は、設定され
たタイミングでレジストローラ駆動モータ64の駆動を
開始し、レジストローラ23a,23bによって搬送ベ
ルト20による記録用紙3の搬送が開始される。記録用
紙3の搬送停止も、同様のタイミングで行うことが望ま
しい。従って、本実施形態によると第5の実施形態と同
様の効果を得ることができる。
本発明の第6の実施形態について説明する。搬送ベルト
20の厚さ変動に起因する移動速度の変動によってレジ
ストレーションずれが起こることは、前述した通りであ
る。このとき起こり得るレジストレーションずれの最大
値と、搬送ベルト20の搬送方向の厚さの変動(振幅
ε)と搬送ベルト20を駆動する駆動ローラ18の半径
rと搬送ベルト20の厚さの平均値uとの間には、図1
2に示すような相関がある。
として、カラー画像形成装置に対する最近の高画質化の
要求に対し、例えば、Pan-Pacific Imaging Conference
/Japan Hardcopy′98の今河進氏による“Acceptable Re
gistration Error for ColorText Quality”と題した報
告においては、レジストレーションずれの許容値として
60[μm]という値が示されている。
下というレジストレーションずれを実現するための構成
として、
お、この関係式は、搬送ベルト20の厚さ変動の波形が
第1〜第6の実施形態において仮定しているような調和
関数でなく、歪んだ形になったとしても適用することが
できる。
本発明の第7の実施形態について説明する。搬送ベルト
20の厚さ変動の波形を第1〜第6の実施形態で用いて
いるような調和関数で表すことができる場合には、レジ
ストレーションずれの許容値と駆動ローラ18の半径
r、搬送ベルト20の厚さの平均値u、搬送ベルト20
の厚さ変動ε、搬送ベルト20の周長Lと、画像形成ユ
ニット5a,5b,5c,5d間の最大距離d(図1の
例では、画像形成ユニット5aと5d間の距離)との間
に新たな関係を求めることができる。
図10において(d/L)の位置が変化すれば、生じる
レジストレーションずれ(搬送誤差変化量)も変化す
る。このとき、(d/L)の値が一定という条件下で
は、生じるレジストレーションずれが最大になるのは図
10において(d/L)の幅で区切られた区間の中間と
グラフの変曲点(黒丸で示す)が一致したときであり、
このときの状態を図13に示す。
化するため、図12のグラフに訂正を加える必要があ
る。その結果、レジストレーションずれの許容値60
[μm]を満たす関係は次式で表される。
が、本発明は以下のように種々変形して実施が可能であ
る。
カラー画像形成装置について述べたが、本発明は他の方
式、例えばインクジェット方式のカラー画像形成装置
や、サーマルヘッドを用いる熱転写型または熱昇華型な
どのカラー画像形成装置にも適用が可能である。
Cモータを用いたが、ステッピングモータ等の他のモー
タを用いてもよい。
の搬送速度を一定に保つことを基本にしているが、この
限りではなく、搬送速度を故意に変化させる場合にも有
効である。
理や演算を行う部分は、ハードウェアで実現してもよい
し、コンピュータ処理によりソフトウェアで実行するよ
うにしてもよい。
の実施形態とを任意に組み合わせて実施することも可能
である。
送ベルトの厚さ変動に起因するレジストレーションずれ
を効果的に低減して良好な画像重ね合わせを行い、高品
質なカラー画像を形成することができる。
装置の構成を示す断面図
送ベルトの厚さ変動によるレジストレーションずれを説
明する模式図
御系の構成を示す図
びその制御系の構成を示す図
びその制御系の構成を示す図
びその制御系の構成を示す図
回転数に対する搬送ベルトの平均厚さからの変動を表す
図
回転回数に対する駆動ローラと従動ローラ間の回転角度
差の変化を示す図
回転回数に対する搬送誤差の変化を示す図
の回転回数に対する搬送誤差の変化と起こり得るレジス
トレーションずれを示す図
よびその制御系の構成を示す図
ションずれと搬送ベルトの搬送方向の厚さの変動、搬送
ベルトを駆動する駆動ローラの半径および搬送ベルトの
厚さの平均値との関係を示す図
回転回数に対する搬送誤差の変化と起こり得るレジスト
レーションの最大値との関係を示す図
供給手段) 30…モータ回転速度制御系 37…加算器 38…駆動ローラ用モータドライバ 41,42…ロータリエンコーダ(回転角速度検出手
段) 43a…アップダウンカウンタ(回転角速度差検出手
段) 43b…アップダウンカウンタ(回転速度差検出手段) 44…D/A変換器 45…サンプリングクロック発生器 47…メモリ(回転角速度差記憶手段) 48…インデックスマーク 49…マーク検出器(基準位置検出手段) 50…制御部 51…ローパスフィルタ 52…メモリ 53…減算器 60…制御部 61…ROMテーブル 62…タイミング設定部 63…レジストローラ用モータドライバ 64…レジストローラ駆動モータ 65…メモリ(搬送開始タイミング情報記憶手段)
Claims (4)
- 【請求項1】回転駆動源により駆動される駆動ローラと
該駆動ローラの回転に伴い回転する少なくとも一つの従
動ローラとに搬送ベルトを懸け回して構成され、画像記
録媒体を搬送する搬送機構と、前記画像記録媒体の搬送
方向に沿って配置され、該画像記録媒体上に異なる単色
画像をそれぞれ形成する複数の画像形成ユニットとを有
し、各単色画像を前記画像記録媒体上で重ね合わせてカ
ラー画像を形成するカラー画像形成装置において、 前記駆動ローラおよび前記従動ローラのそれぞれの回転
角速度の差を検出する回転角速度差検出手段と、 前記回転角速度差検出手段により検出される回転角速度
の差を最小化するように前記回転駆動源の回転速度を制
御する制御手段とを備えることを特徴とするカラー画像
形成装置。 - 【請求項2】回転駆動源により駆動される駆動ローラと
該駆動ローラの回転に伴い回転する少なくとも一つの従
動ローラとに搬送ベルトを懸け回して構成され、画像記
録媒体を搬送する搬送機構と、前記画像記録媒体の搬送
方向に沿って配置され、該画像記録媒体上に異なる単色
画像をそれぞれ形成する複数の画像形成ユニットとを有
し、各単色画像を前記画像記録媒体上で重ね合わせてカ
ラー画像を形成するカラー画像形成装置において、 前記駆動ローラおよび前記従動ローラのそれぞれの回転
角速度の差を検出する回転角速度差検出手段と、 前記回転角速度差検出手段により検出される回転角速度
の差を記憶する記憶手段と、 前記搬送ベルトの基準位置を検出する基準位置検出手段
と、 前記記憶手段に記憶された回転角速度差を前記基準位置
検出手段による前記基準位置の検出タイミングと同期を
とって読み出し、該回転角速度差を最小化するように前
記回転駆動源の回転速度を制御する制御手段とを備える
ことを特徴とするカラー画像形成装置。 - 【請求項3】回転駆動源により駆動される駆動ローラと
該駆動ローラの回転に伴い回転する少なくとも一つの従
動ローラとに搬送ベルトを懸け回して構成され、画像記
録媒体を搬送する搬送機構と、前記搬送機構に前記画像
記録媒体を供給する画像記録媒体供給手段と、前記画像
記録媒体の搬送方向に沿って配置され、該画像記録媒体
上に異なる単色画像をそれぞれ形成する複数の画像形成
ユニットとを有し、各単色画像を前記画像記録媒体上で
重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装置
において、 前記駆動ローラおよび前記従動ローラのそれぞれの回転
速度の差を検出する回転角度差検出手段と、 前記回転角度差検出手段により検出される回転角度の差
の変化量が最小となるように前記画像記録媒体供給手段
による前記搬送機構での画像記録媒体の搬送開始タイミ
ングを設定するタイミング設定手段とを備えることを特
徴とするカラー画像形成装置。 - 【請求項4】回転駆動源により駆動される駆動ローラと
該駆動ローラの回転に伴い回転する少なくとも一つの従
動ローラとに搬送ベルトを懸け回して構成され、画像記
録媒体を搬送する搬送機構と、前記搬送機構に前記画像
記録媒体を供給する画像記録媒体供給手段と、前記画像
記録媒体の搬送方向に沿って配置され、該画像記録媒体
上に異なる単色画像をそれぞれ形成する複数の画像形成
ユニットとを有し、各単色画像を前記画像記録媒体上で
重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装置
において、 前記駆動ローラおよび前記従動ローラのそれぞれの回転
角度の差を検出する回転角度差検出手段と、 前記搬送ベルトの基準位置を検出する基準位置検出手段
と、 前記回転角度差検出手段により検出される回転角度の差
の変化量が最小となるような前記画像記録媒体供給手段
による前記搬送機構での画像記録媒体の搬送開始タイミ
ングを記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された搬送開始タイミングを前記基
準位置検出手段による前記基準位置の検出タイミングと
同期をとって読み出し、前記画像記録媒体供給手段に対
して設定するタイミング設定手段とを備えることを特徴
とするカラー画像形成装置。
Priority Applications (1)
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JP14260599A JP3469503B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | カラー画像形成装置 |
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