JP2006056612A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 給紙搬送部と副走査搬送部との間で被記録媒体にかかるバックテンションが変動することなどによって被記録媒体の副走査送り精度が低下して画像品質が低下する。
【解決手段】 副走査搬送部３の副走査モータ１３１に給紙搬送部４の給紙モータ４５の駆動を同期させ、更に、副走査搬送部３の搬送ベルト３１と押さえコロ３６との間のニップ部と給紙部４の給紙搬送ローラ４４との間の搬送路９１中で、用紙５を撓ませてループを形成することで、副走査搬送部３と給紙搬送部４との間で常に用紙５がループを保って搬送されて、用紙５に対するバックテンションなどの影響を低減する。
【選択図】 図６

Description

本発明は画像形成装置に関し、液滴吐出ヘッドを備えて被記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の各種画像形成装置として用いられるインクジェット記録装置は、液体である記録液（インク）を微細なノズルから吐出させる液滴吐出ヘッドを搭載して、被記録媒体（用紙、記録媒体、転写紙などとも称される。）に画像を形成（記録）するものである。

ところで、インクジェット記録装置としては、キャリッジに液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を搭載し、キャリッジを主走査方向に移動させながら被記録媒体を副走査方向に搬送して画像を形成するシリアル型のもの、主走査幅の所謂ラインヘッドを備えて被記録媒体を副走査方向に搬送して画像を形成するライン型のものがある。

このようないずれの方式のインクジェット記録装置においても、液滴吐出ヘッドから吐出される液滴が被記録媒体上に着弾するときには被記録媒体は停止し、１ライン分（ヘッドの副走査方向幅）の記録が完了すると、被記録媒体を所定量搬送して、次のラインの記録を行うことを繰り返して画像を形成する。

従来のインクジェット記録装置にあっては、例えば給紙トレイ上の被記録媒体を給紙コロで１枚ずつ分離して給紙し、給紙部搬送ローラ対を介して搬送ローラと加圧コロとの間に送り込み、搬送ローラによって被記録媒体を記録ヘッドに対向する位置で副走査方向に搬送しながら液滴を吐出して画像を形成し、排紙搬送ローラによって画像が形成された被記録媒体を排紙方向に送り出すように構成される。
特開平８−１１０６６０号公報 特開２００１−２６０３４１号公報

なお、従来の画像記録装置としては、画像記録手段で画像を形成した被記録媒体の物性に作用をおよぼすプロセス手段とを備え、画像記録手段とプロセス手段との間に配置され、被記録媒体をループ状に撓ませるループ形成手段を有するものがある。
特開２０００−２０３７４４号公報

また、給紙モータとしてステッピングモータを使用した画像形成装置としては、例えば特許文献４に記載のものがある。
特開平１０−１２９８９３号公報

ところで、液滴吐出ヘッドを用いる画像形成装置においては、液滴吐出ヘッドから吐出される液滴を被記録媒体上の所定の位置に正確に着弾させなければならないが、このとき、被記録媒体の副走査送りの搬送精度（送り量精度）が低下すると、所定の位置に液滴を着弾させることができなくなって、画像品質が低下することになる。

ところが、上述したような従来の画像形成装置における搬送機構にあっては、搬送ローラで被記録媒体を副走査送りするときに、被記録媒体に給紙コロが当接している状態、あるいは給紙部搬送ローラに挟持されている状態になり、このために、被記録媒体の副走査送りに対してローラなどの連れ回りによる負荷（バックテンション）が掛かったり、あるいは、給紙部搬送ローラを抜けるときに被記録媒体の腰によって被記録媒体に対して送り方向の力が作用したりすることがある。

そのため、搬送ローラを駆動する副走査モータを正確に駆動制御していても、被記録媒体に掛かるテンションが変動するために、被記録媒体の実際の送り量に誤差が生じ、その結果、改行間でのスジ、バンド単位での濃淡差、バンド内濃度ムラ（「バンド」とは1度に印刷される副走査方向の領域である。）などのバンディングが発生して、画像品質が低下するという課題がある。

一方、この場合、副走査モータをフィードバック制御で駆動制御していれば、負荷変動が生じても、十分な時間をかけることによって目標とする停止位置で停止させることができるが、これでは被記録媒体に対する画像形成速度（印刷速度）が非常に遅くなり生産性が悪くなることになる。

このように、従来の画像形成装置にあっては、負荷変動などが生じても所要の印刷速度を確保するために、被記録媒体をできるだけ短い時間で高精度に目標とする停止位置で停止させ、しかも高い画像品質を確保することができないという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、良好な品質の画像を生産性良く形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、被記録媒体を副走査方向に搬送する副走査搬送手段の駆動源と、この副走査搬送手段に対して被記録媒体を給紙搬送する給紙搬送手段の駆動源とを同期させて駆動制御する手段を備えている構成とした。なお、本件で「副走査」とはシリアルスキャン型の場合には主走査方向と直交する方向に被記録媒体を送ることを、ライン型の場合にはヘッドのノズルの並び方向と直交する方向に被記録媒体を送ることを意味する。

ここで、給紙搬送手段の駆動源がステッピングモータであることが好ましい。また、副走査送り量に基づいて給紙送り量を設定することが好ましい。

また、副走査搬送手段と給紙搬送手段との間の搬送路中で被記録媒体を撓ませてループを形成する手段を備えていることが好ましい。この場合、被記録媒体の給紙を開始した初期の段階で被記録媒体に初期ループを形成した後、副走査搬送手段による被記録媒体の送りと給紙搬送手段による被記録媒体の送りとを同期させることが好ましい。また、被記録媒体をループ状に撓ませる搬送路を形成するガイド部材が搬送路から退避する方向に揺動可能に設けられていることが好ましい。

本発明に係る画像形成装置は、画像を読み取る画像読取手段を備えていることが好ましい。

本発明に係る画像形成装置によれば、副走査搬送手段と給紙搬送手段の各駆動源を同期させて制御する手段を備えているので、被記録媒体に掛かるバックテンション変動などの影響を低減することができ、副走査送り精度が高くなり、画像品質が向上する。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る画像形成装置の一例について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を示す概略構成図、図２は同装置の画像形成部及び副走査搬送部の平面説明図、図３は同副走査搬送部の側面説明図である。

この画像形成装置は、装置本体１の内部（筺体内）に、画像を形成するための画像形成部（手段）２、副走査搬送部（手段）３等を有し、装置本体１の底部に設けた給紙部（手段）４から被搬送部材である被記録媒体（以下「用紙」というが、材質を紙に限定するものではない。）５を１枚ずつ分離して給紙し、副走査搬送部３によって用紙５を画像形成部２に対向する位置で間歇的に搬送しながら、画像形成部２によって用紙５に液滴を吐出して所要の画像を形成（記録）した後、排紙搬送部６を通じて装置本体１の上面に形成した排紙トレイ７上に用紙５を排紙する。

また、この画像形成装置は、画像形成部２で形成する画像データ（印刷データ）の入力系として、装置本体１の上部で排紙トレイ７の上方には画像を読み取るための画像読取部（スキャナ部）１１を備えている。この画像読取部１１は、照明光源１３とミラー１４とを含む走査光学系１５と、ミラー１６、１７を含む走査光学系１８とが移動して、コンタクトガラス１２上に載置された原稿の画像の読み取りを行い、走査された原稿画像がレンズ１９の後方に配置した画像読み取り素子２０で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化され画像処理され、画像処理した印刷データを印刷することができる。なお、コンタクトガラス１２上には原稿を押えるための圧板１０を備えている。

さらに、この画像形成装置は、画像形成部２で形成する画像データ（印刷データ）の入力系として、外部のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの画像データを含む印刷データ等をケーブル或いはネットワークを介して受信可能であり、受信した印刷データを処理して印刷することができる。

ここで、この画像形成装置の画像形成部２は、図２にも示すように、キャリッジガイド２１及び図示しないガイドステーでキャリッジ２３を主走査方向に移動可能に保持し、主走査モータ２７で駆動プーリ２８ａと従動プーリ２８ｂ間に架け渡したタイミングベルト２９を介して主走査方向に移動走査する。

そして、このキャリッジ２３上に、それぞれの色の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４を搭載し、キャリッジ２３を主走査方向に移動させ、副走査搬送部３によって用紙５を用紙搬送方向（副走査方向）に送りながら記録ヘッド２４から液滴を吐出させて画像形成を行うシャトル型としている。

記録ヘッド２４は、それぞれブラック（Ｂｋ）インクを吐出する２個の液滴吐出ヘッド２４ｋ１、２４ｋ２と、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクを吐出するそれぞれ１個の液滴吐出ヘッド２４ｃ、２４ｍ、２４ｙの計５個の液滴吐出ヘッド（以下単に「ヘッド」という。）で構成され、キャリッジ２３に搭載した各サブタンク２５からそれぞれ各色のインクが供給される。

一方、図１に示すように、装置本体１の前面からカートリッジ装着部２６Ａに、ブラック（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した記録液カートリッジである各色のインクカートリッジ２６を着脱自在に装着でき、各色のインクカートリッジ２６から各色のサブタンク２５にインクを供給する。なお、ブラックインクは１つのインクカートリッジ２６から２つのサブタンク２５に供給する構成としている。

なお、記録ヘッド２４としては、インク流路内（圧力発生室）のインクを加圧する圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどを用いることができる。

また、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、図２に示すように、記録ヘッド２４のノズルの状態を維持し、回復するためのヘッドクリーニング装置を含む維持回復装置１２１を配置している。この維持回復装置１２１は、５個の記録ヘッド２４の各ヘッドのノズル面をキャピングするための５個の保湿用キャップ１２２ｋ２、１２２ｋ１、１２２ｃ、１２２ｍ、１２２ｙ（色を区別しないときは「保湿用キャップ１２２」という。）と、１個の吸引用キャップ１２３と、記録ヘッド２４のノズル面をワイピングするためのワイパーブレード１２４と、記録（画像形成）に寄与しない液滴の吐出（空吐出）を行うための空吐出受け１２５などを備えている。

さらに、キャリッジ２３の走査方向他方側の非印字領域には、図２に示すように、５個の記録ヘッド２４から記録（画像形成）に寄与しない液滴の吐出（空吐出）を行うための空吐出受け（空吐出受け部材）１２６を備えている。この空吐出受け１２６には、記録ヘッド２４に対応して５個の開口１２７ｋ２、１２７ｋ１、１２７ｃ、１２７ｍ、１２７ｙ（色を区別しないときは「開口１２７」という。）を形成している。

副走査搬送部３は、下方から給紙された用紙５を略９０度搬送方向を転換させて画像形成部２に対向させて搬送するための、駆動ローラである搬送ローラ３２とテンションローラである従動ローラ３３間に架け渡した無端状の搬送ベルト３１と、この搬送ベルト３１の表面を帯電させるために高圧電源から交番電圧である高電圧が印加される帯電手段である帯電ローラ３４と、搬送ベルト３１を画像形成部２の対向する領域でガイドするガイド部材３５と、用紙５を搬送ローラ３２に対向する位置で搬送ベルト３１に押し付ける押さえコロ（加圧コロ）３６と、画像形成部２によって画像が形成された用紙５を搬送ベルト３１から分離するための分離爪３７と、分離された用紙５を排紙搬送部６に送り出すための搬送ローラ３８を備えている。

この副走査搬送部３の搬送ベルト３１は、図３にも示すように、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ３２が回転されることで、図２の用紙搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト３１は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）との２層構造としているが、これに限るものではなく、１層構造あるいは３層以上の構造でも良い。

また、従動ローラ３３と帯電ローラ３４との間に、搬送ベルト３１の表面に付着した紙粉等を除去するためのクリーニング手段（ここではマイラを用いている。）１３５と、搬送ベルト３１表面の電荷を除去するための除電ブラシ１３６とを備えている。

さらに、搬送ローラ３２の軸３２ａには高分解能のコードホール１３７を取り付け、このコードホイール１３７に形成した図示しないスリットを検出する透過型フォトセンサ１３８を設けて、これらのコードホイール１３７とフォトセンサ１３８によってロータリエンコーダを構成している。

また、搬送ベルト３１の裏面側の表面（搬送ローラ３２外周面と接する面）には、図示しないリニアスケールを形成し、このリニアスケールを読み取るための反射型フォトセンサ１３９を設けて、これらのリニアスケールとフォトセンサ１３９によってリニアエンコーダを構成している。なお、リニアスケールは、搬送ベルト３１の裏面側の表面にアルミを蒸着した後レーザ光で飛ばして縞模様に形成したものを用いることができる。また、このリニアスケールはガイド部材３５によって反射型フォトセンサ１３９による読取りが邪魔されない部位に設けられる。さらに、センサ１３９に隣接して、搬送ベルト３２の裏面側の表面に設けたリニアスケールのつなぎ目をけんちするためのつなぎ目センサ１４０を設けている。

給紙部４は、装置本体１に抜き差し可能で、多数枚の用紙５を積載して収納する給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の用紙５を１枚ずつ分離して送り出すための給紙コロ４２及びフリクションパッド４３と、給紙される用紙５を副走査搬送部３に対して搬送する給紙搬送ローラ４４とを有している。

給紙コロ４２は図示しない給紙クラッチを介してＨＢ型ステッピングモータからなる給紙モータ（駆動源）４５によって回転され、また給紙搬送ローラ４４も給紙モータ４５によって回転駆動される。給紙モータ４５としてステッピングモータを用いることによって、外乱に強くなり、給紙分離負荷等の大きな負荷変動があっても正確な給紙を行うことができ、副走査モータ１３１との同期制御が容易になるとともに、ループ形成制御が容易になる。

排紙搬送部６は、画像形成が行われた用紙５を搬送する排紙搬送ローラ対６１、６２と、用紙５を排紙トレイ７へ送り出すための排紙搬送ローラ対６３及び排紙ローラ６４とを備えている。

そして、この画像形成装置においては、図１及び図４に示すように、給紙搬送ローラ４４から搬送ローラ３１と押さえコロ３６との間のニップ部に至る搬送路９１で用紙５を撓ませてループを形成するものとし、このループ形成する搬送路９１を形成するためのガイド板９２、９３のうちの、外側のガイド板９３を矢示方向に揺動自在に配置に設けている。これにより、用紙５のループが形成されるときに用紙５の屈曲負荷でガイド板９３が搬送路９１から退避する方向に揺動できるようにしている。

また、給紙搬送ローラ４４の出口付近では搬送路９１を搬送される用紙５のループ量を検知するための検知手段を構成するループセンサ９５を設けている。このループセンサ９５としては、用紙５のループ量に応じて変位するフィラを備え、このフィラの変位量に基づいてループ量を検出する構成などを採用することができる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図４のブロック図を参照して説明する。
この制御部３００は、装置全体の制御を司るＣＰＵ３０１と、ＣＰＵ３０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ３０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ３０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）３０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ３０５とを備えている。

また、この制御部３００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ３０７と、記録ヘッド２４を駆動制御するためのヘッド駆動制御部３０８及びヘッドドライバ３０９と、主走査モータ２７を駆動するための主走査モータ駆動部３１１と、副走査モータ１３１を駆動するための副走査モータ駆動部３１２と、給紙モータ４５を駆動するための給紙モータ駆動部３１３と、維持回復装置１２１を作動させるモータ３１５を駆動するための維持回復系駆動部３１４と、給紙クラッチ３１７などのクラッチ類を駆動するためのクラッチ類駆動部３１６と、帯電ローラ３４に搬送ベルト３１を帯電させるための高電圧である交番電圧（ここでは、矩形波）を印加するＡＣバイアス供給部３１８と、その他、図示しないがインク供給系のモータなどを駆動する部分を備えている。

なお、副走査モータ１３１と給紙モータ４５とを同期させて駆動制御する手段はこの制御部３００が兼ねている。

また、この制御部３００には、前述したループセンサ９５と、図３に示すように、搬送ローラ３２及び押さえローラ３６を通過した用紙５を記録ヘッド２４の上流側で検知する印写開始センサ２０１と、搬送ローラ３８の下流側で用紙５を検知する印写終了センサ２０２と、維持回復装置１２１の図示しないホーム位置センサ、環境温度や湿度を検知するセンサ、装置のカバーオープンを検知するセンサなどの各種センサからの検知信号などを入力するＩ／Ｏ３１９を備え、更にこの装置に必要な情報の入力及び表示をおこなうための操作パネル３２０が接続されている。

制御部３００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ３０７で受信する。

そして、ＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｆ３０７に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ３０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッド駆動制御部３０８に画像データを転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばＲＯＭ３０２にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。

ヘッド駆動制御部３０８は、記録ヘッド２４の１行分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）を受け取ると、この１行分のドットパターンデータを、クロック信号に同期して、ヘッドドライバ３０９にシリアルデータで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号をヘッドドライバ３０９に送出する。このヘッド駆動制御部３０８は、駆動波形（駆動信号）のパターンデータを格納したＲＯＭ（ＲＯＭ３０２で構成することもできる。）と、このＲＯＭから読出される駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器を含む波形生成回路及びアンプ等で構成される駆動波形発生回路を含む。

また、ヘッドドライバ３０９は、ヘッド駆動制御部３０８からのクロック信号及び画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をヘッド駆動制御部３０８からのラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ）と、このレベルシフタでオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）等を含み、アナログスイッチアレイのオン／オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動波形を選択的に記録ヘッド２４のアクチュエータ手段に印加してヘッドを駆動する。

さらに、制御部３００は、ＡＣバイアス供給部３１６を制御して、搬送ベルト３１で用紙５を吸着して搬送するときには、所要の吸着力が生じる帯電を行わせるための電圧値を有する交番電圧を帯電ローラ３４に印加させる。また、所要のタイミングなどで、所要の吸着力を生じる交番電圧を印加した状態から交番電圧を印加しない状態にしたときに生じる吸着力よりも小さい吸着力を生じる電圧値（又は周波数でもよい。）の交番電圧を帯電ローラ３４に印加させることで、搬送ベルト３１の吸着力を低減させる。

このように構成したこの画像形成装置においては、ＡＣバイアス供給部３１６から帯電ローラ３４に交番電圧である正負極の矩形波の高電圧を印加することによって、帯電ローラ３４は搬送ベルト３１の絶縁層（表層）に当接しているので、搬送ベルト３１の表層には、正と負の電荷が搬送ベルト３１の搬送方向に対して交互に帯状に印加され、搬送ベルト２１上に所定の帯電幅で帯電が行われて不平等電界が生成される。

そこで、用紙５が給紙部４から給紙されて、搬送ローラ３２と押えコロ３６との間に送り込まれて、正負極の電荷が形成されることによって不平等電界が発生している搬送ベルト３１上へと送り込まれると、用紙５は電界の向きにならって瞬時に分極し、静電吸着力で搬送ベルト３１上に吸着され、搬送ベルト３１の移動に伴って搬送される。

そして、この搬送ベルト３１で用紙５を間歇的に搬送しながら、用紙５上に記録ヘッド２４から記録液の液滴を吐出して画像を記録（印刷）し、印刷が行われる用紙５の先端側を分離爪３７で搬送ベルト３１から分離して搬送ローラ３８で排紙搬送部６に送り出す。

そこで、この画像形成装置における副走査モータの駆動制御について図６及び図７をも参照して説明する。なお、図６は副走査の駆動制御に係わる部分を機能的に説明するブロック説明図、図７は副走査の説明に供するエンコーダ出力の説明図である。
まず、副走査搬送部３の搬送ベルト３１に形成したリニアスケールとセンサ１３９で構成されるリニアエンコーダ４０１と、搬送ローラ３２の軸３２ａに設けたコードホイール１３６とセンサ１３７で構成されるロータリエンコーダ４０２の各出力信号は、エンコーダ信号処理部４０３に与えられ、このエンコーダ信号処理部４０３で速度及び位置情報に変換される。そして得られた速度及び位置情報を信号処理合成部４０４にて合成処理した後、比較演算部４０５に与える。

一方、この比較演算部４０５には速度・位置プロファイル格納部４０６に格納されている速度・位置プロファイルの情報が与えられており、比較演算部４０５はこれらの信号処理合成部４０４から与えられる速度及び位置情報（の合成情報）と速度・位置プロファイル格納部４０６に格納されている速度・位置プロファイルの情報とを比較して、偏差を演算する。

そして、この比較演算部４０５で得られた偏差に基づいてＰＩＤ制御演算部４０７はＰＩＤ演算を行ってＰＷＭ信号を生成する。つまり、ＰＩＤ制御演算部４０７は、比較演算部４０５からの偏差に対してＰＩＤ（比例、積分、微分）制御を行って制御値を演算する。ここでは、副走査モータ１３１をＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御で駆動するものとして、ＰＩＤ制御演算部４０７は偏差に対してＰＩＤ制御を行ってＰＷＭのデューティ比を求め、このＰＷＭのデューティ比をモータドライバ４０８に与えてＰＷＭ制御で副走査モータ１３１を駆動させることにより、搬送ベルト３１を目標とする速度で目標とする位置に駆動するようにしている。

このリニアエンコーダ出力とロータリエンコーダ出力に基づく副走査モータの駆動制御の一例の具体例について図７を参照して説明する。
搬送ベルト３１が搬送ローラ３２の回転によって移動すると、リニアエンコーダ４０１からは図７（ａ）に示すようなリニアエンコーダ出力が出力され、また、ロータリエンコーダ４０２からは図７（ｂ）に示すようなロータリエンコーダ出力が出力される。ここでは、リニアエンコーダ４０１としては１００ＬＰＩ以上の分解能を有するものを、ロータリエンコーダ４０２としては３００ＬＰＩ以上、４８００ＣＲ以上のものを使用することが好ましい。

この場合、リニアエンコーダ４０１の分解能は搬送ベルト３１の送り量をそのまま表わす。ここでは、リニアエンコーダ４０１の分解能は１５０ＬＰＩとしているので、１分解能当りのベルト送り量は１６９．３μｍとなる。

一方、ロータリエンコーダ４０２の１分解能当たりの搬送ベルト３１の送り量がいくらになるかは、１周当りのパルス数と搬送ローラ３２の径及び搬送ベルト３２の厚みで決定されることになる。ロータリエンコーダ４０２を構成するコードホイール１３７の分解能が大きく（スリットのピッチが細かく）、ホイール１３７の外径が大きいほど１周当りのパルス数は多くなる。また、搬送ローラ３２の径が小さいほどロータリエンコーダ１パルス当りのベルト送り量は小さくなる。

ここでは、コードホイール１３７の分解能を６００ＬＰＩとして、これを逓倍処理（この例では４逓倍）して２４００ＬＰＩとし、コードホイール１３７と搬送ローラ３２の径（ベルトの厚み込み）の関係を４：１にしているので、搬送ベルト３２上に換算したロータリエンコーダ４０２の分解能は４倍され、２４００ＬＰＩ×４＝９６００ＬＰＩとなり、１分解能当たりのベルト送り量は約２．６５μｍとなる。

そこで、ロータリエンコーダ出力でＮパルス分、搬送ベルト３２を移動させるとする。このとき、図７に示すリニアエンコーダ出力１パルスの距離Ｌ１とロータリエンコーダ１パルスの距離Ｌ２の関係は、Ｌ１＝Ｌ２×６４と仮定すると、ロータリエンコーダ換算でのＮパルスの移動量は、リニアエンコーダのパルス数をｎ１、ロータリエンコーダの端数をｎ２（＝０〜６４）としたとき、次の（１）式で表わされる。
Ｎ＝６４×ｎ１＋ｎ２……（１）

これを上記具体例の移動量で表わすと、２．６５μｍ×Ｎ＝１６９．３μｍ×ｎ１＋２．６５μｍ×ｎ２となる。例えば、Ｎ＝１０００パルス（移動量２．６５ｍｍ）としたとき、ｎ１＝１５、ｎ２＝４０となる。

なお、（１）式における「６４」はＬ１とＬ２の比であるから、これを相関係数としてａで表わすと、（１）式は、次の（２）式で表わすことができる。
Ｎ＝ａ・ｎ１＋ｎ２……（２）

このように、ある移動量だけ搬送ベルト３１を移動させるためのリニアエンコーダ４０１及びロータリエンコーダ４０２のパルス数ｎ１、ｎ２を求めるには、まずパルス数Ｎ（１０００パルスとする。）をＬ１とＬ２の相関係数ａ（ここでは、９６００ＬＰＩ／１５０ＬＰＩ＝６４とする。）で除算し、その商（ここでは、１５．６２５となる。）の整数部（１５）をリニアエンコーダ４０１のパルス数ｎ１とする。次に、（２）式より、ｎ２＝Ｎ−ａ・ｎ１＝１０００−６４×１５＝４０を求める。

つまり、移動量の算出にあたり、先に分解能の低いエンコーダのパルス数を決定し（移動量を越えない値に）、端数（残りの移動量）に相当する分解能の高いエンコーダのパルスウ数ｎ２を決定する。例えば、移動量５．３ｍｍのとき、Ｎ＝２０００パルスであるから、２０００／６４の商の整数部「３１」をリニアエンコーダ４０１のパルス数ｎ１とし、ｎ２＝２０００−６４×３１＝１６を求める。

ここでは、移動量の指定はロータリエンコーダ４０２のパルス数Ｎで行っている。ただし、実際にロータリエンコーダ４０１の出力を用いるのは端数（０〜６３）のみであり、移動量の大部分はリニアエンコーダ４０１の出力を元に制御する。上記の例では、ロータリエンコーダ４０２の１パルスの距離Ｌ２はリニアエンコーダ４０１の１パルスの距離Ｌ１の１／６４であるから、実際の搬送ベルト３１の移動量に占めるロータリエンコーダの割合は小さく、部品精度の影響を低減することができる。

つまり、ロータリエンコーダの出力だけで搬送ベルトの移動量を制御する場合には、搬送ローラ、搬送ベルト、用紙という段階を経ることになるので、搬送ローラ自体の部品精度や温度などによるローラ径の変動、搬送ベルト自体の部品精度や温度などによるベルトの伸縮などの誤差要因が重畳されることになり、ロータリエンコーダの出力と実際の用紙の移動量との間の誤差が大きくなるおそれがある。

これに対して、搬送ベルトの移動量を直接検出するリニアエンコーダを備えることで、用紙の実際の移動量をより直接的に検出することが可能になり、しかも、リニアエンコーダ出力だけでは分解能が十分得られないことから、これにロータリエンコーダ出力を組み合わせることによって、より高精度に移動量制御を行うことができるようになる。

次に、用紙の副走査搬送と給紙搬送について図８をも参照して説明する。
まず、給紙クラッチ３１７をオン状態にし、給紙モータ４５を所定の送り量で駆動することにより、給紙カセット４１に収容された用紙５を１枚ずつ給紙し、給紙モータ４５で回転駆動されている給紙搬送ローラ４４によって更に搬送し、図４に実線で示すように、搬送路９１を経て、副走査搬送部３の搬送ベルト３１と押さえコロ３６とのニップ部に用紙５の先端が達するまで、用紙５を搬送する。

このとき、副走査モータ１３１を停止した状態にしておくことで、搬送ベルト３１と押さえコロ３６とのニップ部に先端が当接した用紙５は、給紙搬送ローラ４４による搬送力を受けて更に搬送されるので、図４に破線で示すように撓み（外方に膨らみ）、初期のループ５ａが形成される。

そして、用紙５の送り量が所定量になったとき、つまり、用紙５に搬送路９１中でループ５ａが形成される送り量だけ用紙５を給紙搬送したときに、副走査モータ１３１の駆動を開始して、以後は、給紙モータ１４１を副走査モータ１３１に同期させて駆動制御し、常に、搬送路９１中で用紙５のループ５ａが維持される送り量で副走査送りと給紙搬送とを行う。この場合、副走査モータ１３１を駆動して用紙５を間歇的に送るときに、副走査モータ１３１による副走査送り量に基づいて、用紙５が副走査で送られる量だけ給紙モータ４５を駆動して用紙５を給紙搬送することによって、搬送路９１中で用紙５のループ５ａが維持されることになる。

このように、副走査搬送手段と給紙搬送手段との間の搬送路中で用紙を撓ませてループを形成し、給紙モータと副走査モータとを同期させて、副走査送り量に基づいて給紙搬送量を設定して駆動することによって、ループを維持することができて、用紙に掛かるバックテンション変動などの影響が低減し、副走査送り精度が高くなるので、画像品質が向上する。

また、前述したように副走査の駆動制御を閉ループ（フィードバック）制御で行う場合、外乱（負荷変動）があると、目標とする停止位置で停止させるまでの時間がかかる。一方、副走査の駆動制御をオープンループ制御で行った場合には停止位置精度が十分でなく描画される画像の品質が低下することになる。

そこで、上述したようにループを形成し、給紙モータを副走査モータに同期させて駆動することによって、副走査の駆動制御をフィードバック制御で行った場合でも、負荷変動が低減されることによって、所要の停止位置に短時間で停止させることができるようになるので、高品質の画像を高い生産性で形成することができるようになる。

この場合、初期ループを形成した後に副走査送りと給紙搬送送りの同期制御を行うようにすることで、ループ量がゼロになることを防止でき、良好なループ量を維持した送り制御が可能になる。実験によると、初期ループ量としては、搬送路９１を基準として最大撓み量が１０ｍｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは５〜６ｍｍであった。したがって、初期ループ量をこの範囲にすることで、良好なループ量を維持した送りを行うことができる。

また、搬送路９１を形成する外側（用紙５が膨らむ側）のガイド板９３を揺動自在とすることによって、用紙５のループ量が大きくなりすぎた場合に、ガイド板９３が退避することができて、ループ量の増大による力が副走査搬送部に作用することを防止できる。

その後、用紙５の後端部が給紙搬送ローラ４４を通過する状態になったときには、ループセンサ９５の検知結果に基づいて給紙モータ４５の送り量を低減して、用紙５の後端が給紙搬送ローラ４４を抜ける時にループ量が最小になるように制御する。

このように、用紙の後端が給紙搬送ローラを抜ける時にループ量が最小になるようにすることで、用紙の後端けりだしの影響を低減することができる。つまり、用紙が給紙搬送ローラを抜ける時のループ量が大きいと、用紙の腰によって副走査搬送部に対して力を作用させることになり、副走査送りが安定しなくなることがあるので、ループ量を小さくして、この影響を低減するのである。

次に、用紙搬送動作の他の例について図９をも参照して説明する。
この例では、まず、給紙クラッチ３１７をオン状態にし、給紙モータ４５を所定の送り量で駆動することにより、給紙カセット４１に収容された用紙５を１枚ずつ給紙し、給紙モータ４５で回転駆動されている給紙搬送ローラ４４によって更に搬送するとともに、副走査モータ１３１を設定送り量で駆動開始する。

これにより、搬送路９１を経て、副走査搬送部３の搬送ベルト３１と押さえコロ３６とのニップ部に用紙５の先端が達し、更に搬送ベルト３１によって用紙５が搬送される。このとき、給紙モータ４５による送り量が副走査モータ１３１による送り量よりも多いので、前述した例と同様にして、用紙５は搬送路９１でループ５ａが形成される。

そして、印写開始センサ２０１が用紙５の先端を検知したときから、以後は、給紙モータ４５を副走査モータ１３１に同期させて駆動制御して、常に搬送路９１中で用紙５のループ５ａが維持される送り量で副走査送りと給紙搬送とを行う。この場合、副走査モータ１３１を駆動して用紙５を間歇的に送るときに、副走査モータ１３１による副走査送り量に基づいて、用紙５が副走査で送られる量だけ給紙モータ４５を駆動して用紙５を給紙搬送することによって、搬送路９１中で用紙５のループ５ａが維持されることになる。

次に、同期制御の一例について図１０を参照して説明する。
給紙モータ４５を副走査モータ１３１に同期させて駆動制御するには、用紙５の副走査を行うときには、副走査モータ１３１による副走査送り量を設定し、給紙モータ４５よる給紙送り量を副走査送り量と同じに設定した後、副走査モータ１３１と給紙モータ４５の駆動を開始する。そして、設定送り量だけ用紙５を搬送するための副走査モータ１３１及び給紙モータ４５の駆動制御を行ったときには、副走査モータ１３１及び給紙モータ４５の駆動を停止する。

これにより、給紙モータ４５の送り量を副走査モータ１３１の送り量にあわせることができ、前述したように初期ループ状態を維持したまま用紙５を搬送することができる。

ここで、副走査送りの速度プロファイルの一例について図１１を参照して説明する。副走査送りでは、時点ｔ０からｔ１まで加速を行い、時点ｔ１からｔ２まで定速で駆動し、時点ｔ２から減速を行うが、副走査速度を制御できる一番遅い速度になる時点ｔ３まで減速した後、暫く定速を維持して時点ｔ４で停止させるという速度プロファイルを使用している。これにより、副走査送りの精度を向上することができる。

この場合、給紙モータ４５の駆動制御は副走査モータ１３１の速度プロファイルに従って行うことができるが、給紙モータ４５にはステッピングモータを使用しているので時点ｔ３で停止させることになる。

次に、同期制御の他の例について図１２を参照して説明する。
前述したように、初期ループを形成した後副走査送りと給紙送りの同期制御（送り量を同じにする駆動制御）を行うようにすれば、初期ループ量がそのまま維持されることになるが、実際には、搬送ローラ３２や給紙搬送ローラ４４の径の初期バラツキや環境変化によるバラツキ、環境変化による用紙５と搬送ベルト３１や給紙搬送ローラ４４の摩擦抵抗の変動など、種々の要因によって、副走査モータ１３１、給紙モータ４５の駆動量が一定であっても、用紙５の実際の送り量が変動することがある。

そのため、用紙５の送り量の変動によって用紙５のループ量も変動することになり、ループ量がゼロになったり、あるいは、極端に多くなって副走査搬送部に対して却って力が作用したりするようなこともある。

そこで、ここでは、図１２に示すように、用紙５のループ量をループセンサ９５によって検出して、ループ量が設定量よりも減少したときには給紙モータ４５の送り量を増加してループ量を増加させ、また、ループ量が設定量よりも増加したときには給紙モータ４５の送り量を減少してループ量を減少する制御を行っている。

これにより良好なループ量を安定して維持しながら用紙を送ることができるようになり、高い副走査送り精度で、安定して、用紙を搬送することができるようになる。

次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施形態について図１３を参照して説明する。
この画像形成装置はフルライン型ヘッドを備えたライン型画像形成装置であり、簡単に説明すると、装置本体５０１の内部に画像形成部５０２及び用紙を搬送する搬送機構５０３等を有し、装置本体５０１の一方側に多数枚の用紙５０５を積載可能な給紙トレイ５０４を備え、この給紙トレイ５０４から給紙される用紙５０５を取り込み、副走査搬送機構５０３によって用紙5０５を搬送しながら画像形成部5０２によって所要の画像を記録した後、装置本体５０１の他方側に装着された排紙トレイ５０６に用紙５０５を排紙する。

画像形成部５０２は、記録液を収容した記録液カートリッジと記録液の液滴を吐出するインクジェットヘッドとを一体とし、用紙の幅方向（搬送方向と直交する方向）の長さ相当分のノズル列を有するライン型ヘッド５１０ｙ、５１０ｍ、５１０ｃ、５１０ｋを備えたものである。これらのライン型ヘッド５１０ｙ、５１０ｍ、５１０ｃ、５１０ｋは図示しないヘッドホルダに取り付けている。

ライン型ヘッド５１０ｙ、５１０ｍ、５１０ｃ、５１０ｋは、用紙搬送方向上流側からそれぞれ例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に各色の液滴を吐出する。なお、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で配置した１つのヘッドを用いることもできるし、ヘッドと記録液カートリッジを別体としたものを用いることもできる。

給紙トレイ５０４の用紙５０５は、給紙コロ５２１によって１枚ずつ分離され装置本体５０１内に給紙され、用紙供給ローラ５２２によって搬送機構５０３に送り込まれる。

この搬送機構５０３は、駆動ローラ５２３と従動ローラ５２４との間に掛け渡した搬送ベルト５２５と、この搬送ベルト５２５を帯電させるための帯電ローラ５２６と、搬送ベルト５２５を画像形成部５０２に対向する部分で案内するガイド部材（プラテンプレート）５２７と、搬送ベルト５２５に付着した記録液（インク）を除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなる記録液拭き取り部材（ここでは、クリーニングローラ）５２８と、用紙５０５を除電するための導電ゴムを主体とした除電ローラ５２９と、用紙５０５を搬送ベルト５２５側へ押える用紙押さえローラ５３０とを備えている。なお、搬送ベルト５２５の構成は前記実施形態と同様である。

また、搬送機構５０３の下流側には画像が記録された用紙５０５を排紙トレイ５０６に送り出すための排紙ローラ５３１（下側はローラ、上側は拍車）を備えている。

このように構成した画像形成装置においても、搬送ベルト５２５を帯電させて用紙５０５を送り込むことによって、静電力で用紙５０５が搬送ベルト５２５に吸着されて、搬送ベルト５２５の周回移動によって搬送（副走査）され、画像形成部５０２によって画像が形成されて、排紙トレイ５０６に排紙される。

そして、この画像形成装置においても、給紙コロ５２１及び用紙供給ローラ５２２を回転駆動する図示しない給紙モータを、搬送ベルト５２５を周回移動させる搬送モータ（副走査モータ）に同期させて駆動制御することによって、用紙に掛かるバックテンション変動などの影響が低減し、副走査送り精度（用紙送り精度）が高くなるので、画像品質が向上する。

なお、上記実施形態においては、給紙モータ（給紙搬送手段の駆動源）としてステッピングモータを用いてオープンループ制御を行う例で説明しているが、クローズドループでの制御も可能である（ただし、外乱に対して弱くなる。）や、予め制御値を設定するフィードフォワード制御などを行うこともできる。

また、上記実施形態においては、本発明をマルチファンクション（ＭＦＰ）の画像形成装置に適用した例で説明したが、プリンタやファクシミリ装置などの他の画像形成装置にも同様に適用することができる。また、インク以外の記録液を使用する画像形成装置にも適用することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態の全体構成を示す概略構成図である。 同画像形成装置の画像形成部の平面説明図である。 同画像形成装置における副走査搬送部の拡大説明図である。 同じく給紙搬送ローラから搬送ベルトまでの部分の拡大説明図である。 同画像形成装置の制御部の概要を説明するブロックである。 同制御部における副走査駆動制御に係わる部分を機能的に説明するブロック説明図である。 同副走査駆動制御におけるエンコーダ出力の処理の説明に供する説明図である。 同画像形成装置の副走査と給紙搬送動作の一例の説明に供するフロー図である。 同画像形成装置の用紙搬送動作の他の例の説明に供するフロー図である。 同じく副走査モータと給紙モータの同期制御の一例の説明に供するフロー図である。 同じく副走査モータの速度プロファイルの一例を示す説明図である。 同じく副走査モータと給紙モータの同期制御の他の例の説明に供するフロー図である。 本発明に係る画像形成装置の他の実施形態の全体構成を示す概略構成図である。

符号の説明

１…装置本体
２…画像形成部
３…副走査搬送部
４…給紙部
５…用紙（被記録媒体）
６…排紙搬送部
７…排紙トレイ
１１…画像読取部
２３…キャリッジ
２４…記録ヘッド
３１…搬送ベルト
４１…給紙コロ
４４…給紙搬送ローラ
４５…給紙モータ
９１…搬送路
９２、９３…ガイド板
９５…ループセンサ
１３１…副走査モータ

Claims (7)

1. 被記録媒体を副走査方向に搬送する副走査搬送手段と、この副走査搬送手段に対して前記被記録媒体を給紙搬送する給紙搬送手段と、前記副走査搬送手段で搬送される被記録媒体に対して画像を形成する画像形成手段とを備える画像形成装置において、前記副走査搬送手段の駆動源と前記給紙搬送手段の駆動源とを同期させて駆動制御する手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記給紙搬送手段の駆動源がステッピングモータであることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、副走査送り量に基づいて給紙送り量を設定することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記副走査搬送手段と前記給紙搬送手段との間の搬送路中で前記被記録媒体を撓ませてループを形成する手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、前記被記録媒体の給紙を開始した初期の段階で前記被記録媒体に初期ループを形成した後、前記副走査搬送手段による前記被記録媒体の送りと前記給紙搬送手段による前記被記録媒体の送りとを同期させることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４又は５に記載の画像形成装置において、前記被記録媒体をループ状に撓ませる搬送路を形成するガイド部材が搬送路から退避する方向に揺動可能に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、画像を読み取る画像読取手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。

Images