JP2005084209A

JP2005084209A - 画像形成装置におけるベルト制御装置

Info

Publication number: JP2005084209A
Application number: JP2003314020A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Furuya; 延之古屋; Kiyomi Tsuchiya; 清美土屋; Takeshi Uchida; 武志内田
Original assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】ベルトの走行位置の蛇行量がある範囲を超えた場合でもベルトの蛇行を迅速に収束させ、トナー像の位置ずれを抑制することができるベルト制御装置を提供すること。
【解決手段】複数のローラに張架させた無端状のベルト部材と、ベルト幅方向の走行位置検出手段と、ベルト蛇行補正手段とを有する画像形成装置において、予め設定された検出間隔で前記ベルトの走行位置をサンプリングし、サンプリング毎に前記ベルトの走行位置と走行目標位置の位置偏差に基づいて蛇行補正を実施し、前記位置偏差が規定範囲内に収束した後は、前記検出間隔にて前記ベルトの位置を複数回サンプリングして平均値を算出し、その平均値と前記ベルトの走行目標位置の偏差に基づいて前記ベルトの蛇行補正を実施するよう制御を切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタや複写機等に代表される画像形成装置に使用される、中間転写ベルトや用紙転写ベルトのベルト幅方向への蛇行を補正する画像形成装置におけるベルト制御装置に関する。

フルカラープリンタやスポットカラープリンタなどの多色画像形成装置には、複数の感光ドラムを用紙搬送方向に平行に配置し、それぞれの感光ドラムに形成された静電潜像に異なるカラーのトナーを吸着させてトナー像を形成し、順次転写ベルトに転写するタンデム方式がある。この方式では、無端の転写ベルトに1色ごとに転写を行うが、転写ベルトがベルト幅方向に蛇行することで、転写時に各色のトナー像の位置ずれが発生する。この転写ベルトの蛇行による位置ずれを抑制することで高品質の画像が得られる。

ベルトの蛇行を抑制する方法としては、例えば、ベルトの周長に対して十分に短い間隔でベルトの走行位置を検出し、前記間隔で蛇行補正を行うことが知られている(例えば、特許文献１参照)。

また、例えば、ベルトの蛇行量、蛇行変化量、及び蛇行速度のうち少なくとも１つの値に応じてベルトの走行位置を検出する間隔を短い間隔から長い間隔に変化させ、前記検出間隔にてベルトの蛇行補正を行うことが知られている(例えば、特許文献２参照。)。

また、例えば、無端状のベルトに基準となる位置を設け、この位置を基準としてベルトの位置を検出し、１周目の位置と２周目の位置を比較することによって蛇行補正を実施することが知られている(例えば、特許文献３参照。)。

特開平３−１７７２４３号公報

特開平９−１６９４４９号公報特許第３０８８３９０号明細書

転写ベルトの走行位置の検出間隔を短く設定し、走行位置を検出する毎に転写ベルトの蛇行を補正する場合、転写ベルトの補正が短い周期で行われるので、転写ベルトの走行位置が基準位置から遠く離れることがない反面頻繁に補正を行うことにより蛇行が収束した後も転写ベルトが幅方向に振動し、印刷中にトナー像の位置ずれを発生させることがある。

逆に、転写ベルトの走行位置の検出間隔を長く設定し、走行位置を検出する毎に転写ベルトの蛇行を補正する場合、転写ベルトの補正が長い周期で行われるので、次の補正までに転写ベルトの走行位置が基準位置から遠く離れることがあり、その場合転写ベルトの蛇行が収束するまでに長い時間を要する。

本発明の目的は、転写ベルトの走行位置が走行目標位置から大きく離れている場合に速やかに転写ベルトの走行位置を走行目標位置に近づけ、転写ベルトが走行目標位置に収束した後はトナー像の位置ずれを抑制しながら安定走行する転写ベルト制御装置を提供することにある。

上記目的は、複数のローラに張架させた無端状のベルト部材と、ベルト幅方向の走行位置検出手段と、ベルト蛇行補正手段とを有する画像形成装置において、予め設定された検出間隔で前記ベルトの走行位置をサンプリングし、サンプリング毎に前記ベルトの走行位置と走行目標位置の位置偏差に基づいて蛇行補正を実施し、前記位置偏差が規定範囲内に収束した後は、前記検出間隔にて前記ベルトの位置を複数回サンプリングして平均値を算出し、その平均値と前記ベルトの走行目標位置の偏差に基づいて前記ベルトの蛇行補正を実施するよう制御を切り替えることによって達成される。

本発明によれば、ベルトの走行位置が走行目標位置から大きく離れている場合に速やかにベルトの走行位置を走行目標位置に近づけ、ベルトが走行目標位置に収束した後はトナー像の位置ずれを抑制しながらベルトが安定走行するベルト制御装置を提供することができる。

以下本発明を、図１〜図５の実施例により説明する。

図３は、本発明の１実施例に基づく４色フルカラー画像形成装置の概略図である。印写ユニット１ａは、感光ドラム２ａ、ドラム帯電器３ａ、露光装置４ａ、現像機５ａ、転写器６ａ、清掃装置７ａから構成されている。印写ユニット１ｂ〜１ｄは、印写ユニット１ａと同様の構成なので説明を省略する。

印写ユニット１ａ〜１ｄは、例えば、印写ユニット１ａがイエロー、印写ユニット１ｂがマゼンダ、印写ユニット１ｃがシアン、印写ユニット１ｄがブラック、とそれぞれ異なる色が割り当てられている。以下、印写ユニット１ａの画像形成動作について説明する。

感光ドラム２ａは、コントローラ（図示せず）からの画像形成動作開始指示に基づいて矢印の方向に回転を始め、画像形成動作が終了するまで回転を続ける。感光ドラム２ａが回転を開始すると、帯電器３ａに高電圧が印加され、感光ドラム２ａ表面に負の電荷が均一に帯電される。

ドットイメージに変換された文字データや図形データが、露光装置４ａのオン／オフ信号としてコントローラ（図示せず）から画像形成装置に送られると、感光ドラム２ａ表面に露光装置４ａよりレーザ光が照射される部分と照射されない部分とが形成される。露光装置４ａからのレーザ光の照射により感光ドラム２ａ上の電荷の低下した部分が現像機５ａと対向する位置に到達すると、感光ドラム２ａ上の電荷の低下した部分に負電荷に帯電したトナーのトナー像が形成される。

感光ドラム２ａ上に形成されたトナー像が転写器６ａに到達すると、そのトナー像は転写器６ａに印可された高電圧の作用によって矢印方向に回転している転写ベルト１０上に転写される。なお、転写位置を通過した感光ドラム２ａは、清掃装置７ａで清掃され、次の画像形成動作に備えられる。

印写ユニット１ａに続いて印写ユニット１ｂでも同様に画像形成動作が行われ、感光ドラム２ｂ上に形成されたトナー像が転写器６ｂに印加された高電圧の作用にて転写ベルト１０上に転写される。この時、印写ユニット１ａにて形成され転写ベルト１０上に転写された画像が転写器６ｂに到達する契機と感光ドラム２ｂ上に形成されたトナー像がベルト１０に転写されるタイミングを合わせることにより印写ユニット１ａと印写ユニット１ｂで形成されたトナー像が転写ベルト１０上で重なる。同様に印写ユニット１ｃ、１ｄで形成されたトナー像を転写ベルト１０上に重ねることによってフルカラー画像が転写ベルト１０上に形成されることになる。

前記フルカラー画像が用紙転写器９に到達すると同時に画像形成装置の給紙部（図示せず）から搬送されてきた用紙８が用紙転写器９に到達し、用紙転写器９に印加された高電圧の作用によって転写ベルト１０上のフルカラー画像は用紙８に転写され、前記用紙８が定着装置１１に搬送されると用紙８上のトナー像が用紙８に溶融定着される。

次に転写ベルト装置を示した図４及び補正機構のブロック図を示した図５を用いて、転写ベルト補正機構について説明する。

図４の転写ベルト装置には、駆動ローラ１２、従動ローラ１３、従動ローラ１４、片寄り補正ローラ１５が設けられ、転写ベルト１０が張架されている。片寄り補正ローラ１５は、一方が固定され、もう一方は偏心カム１８が回転することにより左右に動かされる。偏心カム１８は軸からの最短端から最長端までの１８０°から両端各１０°を除いた１６０°を有効範囲とし、ステッピングモータである蛇行補正モータ１７を１０００ステップ駆動することによって前記有効範囲を全て移動できる構成となっており、蛇行補正モータ位置センサ（図示せず）が変心カム１８の端部を検出した位置を蛇行補正モータ１７の初期位置とし、前記初期位置から蛇行補正モータ１７が動作するステップ数をカウントすることで蛇行補正モータ１７の位置が管理される。

画像形成装置の画像形成動作開始にて、転写ベルト装置の駆動モータ１９を駆動させると駆動ローラ１２が回転し、転写ベルト１０は矢印方向に周回運動を行うと同時に、ベルト位置検出手段１６が転写ベルト１０の走行位置の検出を開始し、その検出値は蛇行補正モータ制御部２３に入力される。位置／速度／サンプリング回数演算部２０は、前記検出値と転写ベルト１０の走行目標位置との位置偏差と、転写ベルト１０の蛇行速度を求め、続いて蛇行補正モータ駆動量演算部２１が転写ベルト１０の走行位置が目標位置に近づくよう蛇行補正モータ１７の駆動量と駆動方向を演算し、ドライバ２２が蛇行補正モータ１７を駆動する信号を発生することによって蛇行補正モータ１７が駆動する。

次に本発明のベルト蛇行収束制御について説明する。

図１は、蛇行補正モータ制御部２３の制御の流れを示すフローチャートである。まずベルト走行位置の走行目標位置ｙ₀ 、位置／速度演算部／サンプリング回数演算部２０による転写ベルト１０の走行位置の検出間隔ｔ、転写ベルト１０の走行が安定しているかどうかの判断に用いる定数Ａ（ベルト位置偏差）と定数Ｖ（蛇行速度）、蛇行補正モータ１７駆動後、その補正がベルト１０の走行位置に反映されるまで待機する為の時間Ｔ_１を予め設定する（Ｓ１）。ここで前記検出間隔ｔは転写ベルト１０が１周する時間に比べ極めて短い時間である。

ベルト蛇行収束制御開始後、検出間隔ｔが経過すると（Ｓ２）、位置／速度／サンプリング回数演算部２０は、ベルト位置検出手段１６の信号を入力し転写ベルト１０の走行位置ｙ_１を検出する（Ｓ３）。そして転写ベルト１０の走行位置ｙ_１と転写ベルト１０の走行目標位置ｙ₀から位置偏差ｄｙ_１を演算し、この位置偏差ｄｙ_１に基づいて転写ベルト１０が走行目標位置に近づくよう蛇行補正モータ１７の駆動量と駆動方向を計算し、その計算結果に基づきドライバ２２が蛇行補正モータ１７を駆動する（Ｓ４）。これにより転写ベルト１０は走行目標位置ｙ_０に向かって移動し始めるが、移動が終わるまで多少の時間を要するので予め決められた時間Ｔ_１が経過するのを待つ（Ｓ５）。

ここで、ベルト蛇行収束制御開始後１回しか転写ベルト１０の走行位置のサンプリングを実施していない場合は、転写ベルト１０の走行位置を検出する段階まで戻る（Ｓ６、Ｓ１０）。

続いて、同様に、検出間隔ｔが経過すると（Ｓ２）、位置／速度／サンプリング回数演算部２０は、ベルト位置検出手段１６の信号を入力し転写ベルト１０の走行位置ｙ_２を検出する（Ｓ３）。そして転写ベルト１０の走行位置ｙ_２と転写ベルト１０の走行目標位置ｙ₀から位置偏差ｄｙ_２を演算し、この演算結果に基づいて転写ベルト１０が走行目標位置に近づくよう蛇行補正モータ１７の駆動量と駆動方向を計算し、その計算結果に基づきドライバ２２が蛇行補正モータ１７を駆動する（Ｓ４）。これにより転写ベルト１０は走行目標位置ｙ_０に向かって移動し始めるが、移動が終わるまで多少の時間を要するので予め決められた時間Ｔ_１が経過するのを待つ（Ｓ５）。

ここで、サンプリング２回目以降の場合は、位置／速度／サンプリング回数演算部２０にて最後に演算した転写ベルト１０の走行位置ｙ_ｎ、そのひとつ前に演算した転写ベルト１０の走行位置ｙ_ｎ−１、及び検出間隔ｔから転写ベルト１０の蛇行速度ｄｖ_ｎが求められる（Ｓ７）。

そして、転写ベルト１０の位置偏差ｄｙ_ｎと蛇行速度の絶対値ｄｖ_ｎが規定値内に収束したかどうかを判定し（Ｓ８、Ｓ９）、位置偏差ｄｙ_ｎと蛇行速度ｄｖ_ｎが供に規定値内であればベルト蛇行収束制御を終了してベルト安定走行制御に移行する。しかし、位置偏差ｄｙ_ｎと蛇行速度ｄｖ_ｎの片方でも規定値から外れている場合は、前記ベルト蛇行収束制御を最初からやり直す（Ｓ１０）。

次にベルト安定走行制御について説明する。前記ベルト蛇行収束制御にて転写ベルト１０が走行目標位置に収束した後は、転写ベルトが走行目標位置を中心とした所定の決められた範囲から外れないようベルト安定走行制御を行う。

図２は、ベルト安定走行制御の流れを示すフローチャートである。まず転写ベルト１０の走行目標位置ｙ₀ 、転写ベルトの走行位置の検出間隔ｔ、転写ベルト１０が安定して走行しているかどうかの判断に用いる定数Ｂ（ベルト位置偏差）、転写ベルト１０の走行位置を平均化するためのサンプリング回数Ｎ（Ｓ１１）、蛇行補正モータ１７駆動後、その補正がベルトの走行位置に反映されるまで待機する為の時間Ｔ_２を予め設定する。ここで、定数Ｂは前記ベルト蛇行収束制御で使用した定数Ａと同じ値でも良く、定数Ｔ_２は前記ベルト蛇行収束制御で使用した定数Ｔ_１と同じ時間でも良い。また、前記検出間隔ｔをＮ倍した時間は転写ベルト１０が一周する時間に近い時間、もしくは転写ベルト１０が一周する時間より十分長い時間である。

ベルト安定走行制御開始後、検出間隔ｔが経過すると（Ｓ１２）、位置／速度／サンプリング回数演算部２０は、ベルト位置検出手段１６の信号を入力して転写ベルト１０の走行位置ｙ_ｎを検出し、この検出値を記憶しておく（Ｓ１３）。この動作を繰り返し（Ｓ１５）、転写ベルト１０の走行位置の検出をＮ回実施すると（Ｓ１４）、位置／速度／サンプリング回数演算部２０はＮ回検出した転写ベルト１０の走行位置の平均位置Ｙ_Ｎを求め（Ｓ１６）、その平均位置Ｙ_Ｎと転写ベルト１０の走行目標位置ｙ₀から転写ベルト１０の走行位置の位置偏差ｄＹ_Ｎを演算する（Ｓ１７）。

そして、この位置偏差ｄＹ_Ｎが規定範囲Ｂ内に収まっているかどうかを判定し（Ｓ１８）、位置偏差ｄＹ_Ｎが規定範囲Ｂ内であれば蛇行補正モータ１７を駆動せず、転写ベルト１０の走行位置のサンプリングを再度実行する（Ｓ２１）。

しかし、位置偏差ｄＹ_Ｎが規定範囲Ｂを外れた場合は（Ｓ１８）、位置偏差ｄＹ_Ｎに基づいて転写ベルト１０が走行目標位置に近づくよう蛇行補正モータ駆動量演算部２１が蛇行補正モータ１７の駆動量と駆動方向を計算し、その計算値に基づいてドライバ２２が蛇行補正モータ１７を駆動する（Ｓ１９）。これにより転写ベルト１０は走行目標位置ｙ_０に向かって移動し始めるが、移動が終わるまで多少の時間を要するので予め決められた時間Ｔ_２が経過するのを待ち（Ｓ２０）、次のサンプリングを行う（Ｓ２１）。

以後、画像形成装置の画像形成動作が停止するまでベルト安定走行制御を繰り返すことにより転写ベルト１０は走行目標位置付近で安定した走行を行う。

本発明におけるベルト蛇行収束制御を示すフローチャート。本発明におけるベルト安定走行制御を示すフローチャート。本発明にかかる４色フルカラー画像形成装置全体の概略図。本発明のベルト制御装置を示す斜視図。本発明のベルト制御装置の蛇行補正モータ制御のブロック図。

符号の説明

Ｓ１：転写ベルト蛇行収束制御にて制御値を設定する処理、Ｓ２：転写ベルトの走行位置を検出する契機になったかどうかを判定する処理、Ｓ３：転写ベルトの走行位置を検出する処理、Ｓ４：検出した転写ベルトの走行位置と転写ベルトの走行目標位置との位置偏差を求め、その位置偏差に基づいて蛇行補正モータを駆動する処理、Ｓ５：蛇行補正モータを駆動した後その補正が反映されるまで待機する処理、Ｓ６：２回以上サンプリングを実施したかどうか判定する処理、Ｓ７：検出した転写ベルトの走行位置と、そのひとつ前に検出した転写ベルトの走行位置から転写ベルトの蛇行速度を求める処理、Ｓ８：転写ベルトの走行位置偏差が規定範囲内に収まったかどうかを判定する処理、Ｓ９：転写ベルトの蛇行速度が規定範囲内に収まったかどうかを判定する処理、Ｓ１０：サンプリング回数を更新する処理、Ｓ１１：転写ベルト安定走行制御にて制御値を設定する処理、Ｓ１２：転写ベルトの走行位置を検出する契機になったかどうかを判定する処理、Ｓ１３：転写ベルトの走行位置を検出する処理、Ｓ１４：転写ベルトの走行位置のサンプリング回数が規定回数になったかどうかを判定する処理、Ｓ１５：サンプリング回数を更新する処理、Ｓ１６：Ｎ回サンプリングしたデータより転写ベルトの走行位置の平均位置を算出する処理、Ｓ１７：転写ベルトの走行位置の平均位置と転写ベルトの目標位置の位置偏差を求める処理、Ｓ１８：転写ベルトの走行位置偏差が規定範囲内に収まったかどうかを判定する処理、Ｓ１９：転写ベルトの位置偏差に基づいて蛇行補正モータを駆動する処理、Ｓ２０：蛇行補正モータを駆動した後その補正が反映されるまで待機する処理、Ｓ２１：サンプリング回数を初期値に戻す処理、１ａ〜１ｄ：印写ユニット、２ａ〜２ｄ：感光ドラム、３ａ〜３ｄ：ドラム帯電器、４ａ〜４ｄ：露光装置、５ａ〜５ｄ：現像機、６ａ〜６ｄ：転写機、７〜７ｄ：清掃装置、８：用紙、９：用紙転写器、１０：転写ベルト、１１：定着装置、１２：駆動ローラ、１３、１４：従動ローラ、１５：片寄り補正ローラ、１６：ベルト位置検出手段、１７：蛇行補正モータ、１８：偏心カム、１９：駆動モータ、２０：位置／速度／サンプリング回数演算部、２１：蛇行補正モータ駆動量演算部、２２：ドライバ、２３：蛇行補正モータ制御部。

Claims

複数のローラに張架させた無端状のベルト部材と、ベルト幅方向の走行位置検出手段と、ベルト蛇行補正手段とを有する画像形成装置において、予め設定された検出間隔で前記ベルトの走行位置をサンプリングし、サンプリング毎に前記ベルトの走行位置と走行目標位置の位置偏差に基づいて蛇行補正を実施し、前記位置偏差が規定範囲内に収束した後は、前記検出間隔にて前記ベルトの位置を複数回サンプリングして平均値を算出し、その平均値と前記ベルトの走行目標位置の偏差に基づいて前記ベルトの蛇行補正を実施するよう制御を切り替えることを特徴とする画像形成装置におけるベルト制御装置。
前記ベルトの走行位置と走行目標位置との位置偏差が規定範囲に収束し、且つ、前記ベルトの走行位置と前記検出間隔より求めた蛇行速度が規定範囲に収束したことをもって制御を切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置におけるベルト制御装置。
前記蛇行補正制御を切り替えた後は、前記ベルトの走行位置と走行目標位置との位置偏差が規定範囲内かどうかを判定し、前記位置偏差が前記規定範囲を外れた場合にベルトの蛇行補正制御を実施することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置におけるベルト制御装置。
前記蛇行補正制御を切り替えた後は、前記ベルトの走行位置と走行目標位置との位置偏差が規定範囲内かどうかを判定し、前記位置偏差が前記規定範囲を外れた場合にベルトの蛇行補正制御を、実施する画像形成動作が終了するまで繰り返し実施することを特徴とする前記請求項１記載の画像形成装置におけるベルト制御装置。