JP2006259173A - Drive controller and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成装置の無端状ベルトを駆動制御する駆動制御装置、及び複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。 The present invention relates to a drive control device that drives and controls an endless belt of an image forming apparatus, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile.
画像形成装置において、例えば特許文献1には、一定のパルスレートで駆動ローラを駆動して無端状転写搬送ベルトを回動させるときに、転写搬送ベルト上のベルトマークによって検知される位置を基準として、既知である転写搬送ベルト全周方向にわたる厚さプロファイルによって発生するであろう速度変動Vhを打ち消すような速度プロファイルを事前に計測し、これに対して変調されたパルスレートで駆動モータ制御信号を生成し、これを元にモータを駆動し、駆動ローラを介して転写搬送ベルトを駆動することにより、最終的な転写搬送ベルトの速度Vbを変動のないものとするものが記載されている。
In an image forming apparatus, for example,
また、特許文献2には、ベルト厚み偏差による色ズレを低減することを目的とするもので、ベルト上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンの読取結果に基づいて、測定されるベルトの厚みムラに起因して発生するベルト1周成分の速度変動量を抽出し、画像出力時にはその速度変動量に基づいてベルトの駆動制御を行うものが記載されている。特許文献3には、従動ローラの回転角変位又は回転角速度を検出し、その検出結果から、ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角速度の交流成分を抽出し、この交流成分の振幅及び位相に基づいて駆動ローラの回転を制御するものが記載されている。
特許文献4には、ロータリエンコーダにより駆動ローラ及び従動ローラの回転角度を検出し、さらにアップダウンカウンタで両ローラの回転速度の差を求め、この回転速度の差をモータの回転速度制御系に重畳してフィーソバック制御を行うものが記載されている。特許文献5には、複写機の組み立て時において、転写ベルトの表面に、予め印刷された3つの基準パターンを検出して副走査方向の倍率ズレを補正し、基準パターンに並んで各色のテストパターンをベルト表面に出力し、これらのテストパターンを検出して基準パターンと比較することにより、各色画像の副走査方向の平行ズレ、主走査方向の平行ズレ、および主走査方向の倍率ズレを補正するものが記載されている。
In Patent Document 4, the rotational angle of the driving roller and the driven roller is detected by a rotary encoder, and the difference between the rotational speeds of both rollers is obtained by an up / down counter, and this rotational speed difference is superimposed on the rotational speed control system of the motor. Thus, what performs the FESO back control is described. In
カラー画像形成の代表的方法は、複数の感光体上に形成される色の異なる複数のトナー画像を直接転写紙に重ねながら転写させる直接転写方式と、複数の感光体上に形成される色の異なる複数のトナー画像を中間転写ベルトなどの中間転写体に重ねながら転写させ、しかる後に転写紙に一括して転写させる中間転写方式がある。複数の感光体を転写紙または中間転写体に対向させ並べて配置することから、タンデム方式と呼ばれ、感光体毎にイエロー(以下Yという)、マゼンタ(以下Mという)、シアン(以下Cという)、ブラック(以下Kという)の各色に対して静電潜像の形成、現像などの電子写真プロセスを実行させて各色のトナー画像を形成し、この各色のトナー画像を直接転写方式では走行中の転写紙上に、中間転写方式では走行中の中間転写体上に転写する。 A typical method for forming a color image includes a direct transfer method in which a plurality of toner images having different colors formed on a plurality of photoconductors are transferred while being directly superimposed on a transfer sheet, and a color image formed on a plurality of photoconductors. There is an intermediate transfer system in which a plurality of different toner images are transferred while being superimposed on an intermediate transfer member such as an intermediate transfer belt, and then transferred onto a transfer sheet at once. Since a plurality of photoconductors are arranged side by side facing the transfer paper or intermediate transfer body, this is called a tandem system, and yellow (hereinafter referred to as Y), magenta (hereinafter referred to as M), cyan (hereinafter referred to as C) for each photoconductor. , Black (hereinafter referred to as “K”) is subjected to an electrophotographic process such as electrostatic latent image formation and development to form a toner image of each color, and the toner image of each color is being transferred in the direct transfer system. On the transfer paper, in the intermediate transfer method, the image is transferred onto the running intermediate transfer member.
これらの各方式を用いたタンデム方式のカラー画像形成装置では、直接転写方式にあっては、直接転写搬送ベルトとして、転写紙を支持しながら走行する無端状ベルトを採用し、中間転写方式にあっては、中間転写搬送ベルトとして、感光体から画像を受け取り担持する無端状ベルトを採用するのが一般的である。そして、4個の感光体を含む作像ユニットを上記無端状ベルトの走行方向の一辺に並べて設置する。 In the tandem color image forming apparatus using each of these methods, in the direct transfer method, an endless belt that travels while supporting transfer paper is adopted as the direct transfer conveyance belt, which is suitable for the intermediate transfer method. In general, an endless belt that receives and carries an image from a photoreceptor is generally used as the intermediate transfer conveyance belt. Then, an image forming unit including four photoconductors is arranged side by side on one side in the running direction of the endless belt.
上記タンデム方式のカラー画像形成装置では、各色のトナー画像を転写ユニットにより記録部材としての転写紙又は中間転写搬送ベルトに精度よく重ねて転写することが色ずれの発生を防止する上で重要である。そのため、いずれの転写方式においても転写搬送ベルトの速度変動による色ずれを回避するために、転写ユニットの直接転写搬送ベルトまたは中間転写搬送ベルトに従動する複数個の従動軸のうちの一つにエンコーダを取り付け、このエンコーダの回転速度変動に応じて、直接転写搬送ベルトまたは中間転写搬送ベルトを駆動する駆動ローラの回転速度をフィードバック制御するのは有効な手段となっている。 In the tandem color image forming apparatus, it is important to prevent the occurrence of color misregistration by accurately transferring toner images of respective colors onto a transfer sheet or an intermediate transfer conveying belt as a recording member by a transfer unit. . Therefore, in any of the transfer methods, in order to avoid color misregistration due to speed fluctuation of the transfer conveyance belt, an encoder is provided on one of the plurality of driven shafts driven by the direct transfer conveyance belt or the intermediate transfer conveyance belt of the transfer unit. It is an effective means to feedback-control the rotational speed of the driving roller that directly drives the transfer transfer belt or the intermediate transfer transport belt in accordance with fluctuations in the rotational speed of the encoder.
フィードバック制御を実現する最も一般的な方法として、比例制御(PI制御)がある。これは、エンコーダの目標角変位Ref(n)とエンコーダの検出角変位P(n−1)との差から位置偏差e(n)を演算し、その演算結果にローパスフィルタをかけて高周波ノイズを除去するとともに、制御ゲインをかけてから、一定の標準駆動パルス周波数信号を加えてその結果により、駆動ローラに接続されている駆動モータの駆動パルス周波数を制御することで、常にエンコーダ出力が目標角変位で駆動されるように制御する方法である。 The most common method for realizing feedback control is proportional control (PI control). This calculates the position deviation e (n) from the difference between the target angular displacement Ref (n) of the encoder and the detected angular displacement P (n−1) of the encoder, and applies a low-pass filter to the calculation result to generate high frequency noise. By applying a control gain, adding a constant standard drive pulse frequency signal and controlling the drive pulse frequency of the drive motor connected to the drive roller based on the result, the encoder output is always at the target angle. This is a method of controlling to be driven by displacement.
実際のフィードバック制御としては、エンコーダの出力パルスの立上りエッジをカウントするエンコーダパルスカウンタと、制御周期(例えば1msなど)毎にカウントする制御周期カウンタを使用し、制御周期(1ms)間に移動する目標角変位の演算結果と、制御周期毎にエンコーダパルスカウンタのカウント値を取得することで得られる検出角変位との差から、位置偏差を取得することができる。 For actual feedback control, an encoder pulse counter that counts the rising edge of the output pulse of the encoder and a control period counter that counts every control period (for example, 1 ms), and a target that moves during the control period (1 ms) The position deviation can be acquired from the difference between the calculation result of the angular displacement and the detected angular displacement obtained by acquiring the count value of the encoder pulse counter for each control cycle.
具体的な演算としては、エンコーダが取り付けられている従動軸のローラ直径を15.615とすると、以下のようになる。
e(n)=θ0*q−θ1*ne 単位:rad
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]:制御周期当たりの移動角度(=2π*V*E−3/l5.565π[rad])
θ1[rad]:エンコーダ1パルス当たりの移動角度(=2π/p[rad])
q:制御周期タイマのカウント値
V:ベルト線速[mm/s]
ne:エンコーダパルスカウンタのカウント値
ここで、例えば制御周期1msでエンコーダの分解能が1回転当たり300パルスであるものを使用し、無端状ベルト(転写搬送ベルト)が162mm/sで動作するようにフィードバック制御をかけた場合を想定すると、以下のようになる。
As a specific calculation, assuming that the roller diameter of the driven shaft to which the encoder is attached is 15.615, the following is obtained.
e (n) = θ0 * q-θ1 * ne Unit: rad
e (n) [rad]: Position deviation calculated by this sampling θ0 [rad]: Movement angle per control cycle (= 2π * V * E-3 / l5.565π [rad])
θ1 [rad]: Movement angle per encoder pulse (= 2π / p [rad])
q: Count value of control cycle timer V: Belt linear velocity [mm / s]
ne: Count value of the encoder pulse counter Here, for example, a control cycle of 1 ms with a resolution of 300 pulses per revolution is used, and feedback is performed so that the endless belt (transfer conveyance belt) operates at 162 mm / s. Assuming the case where control is applied, it is as follows.
θ0=2π*162*E−3/l5.615π=0.0207487〔rad〕
θ1=2π/p=2π/300=0.0209439[rad]
以上の演算を制御周期毎に行うことで位置偏差を取得し、フィードバック制御を行う。
θ0 = 2π * 162 * E-3 / l5.615π = 0.0207487 [rad]
θ1 = 2π / p = 2π / 300 = 0.0209439 [rad]
A position deviation is acquired by performing the above calculation for every control period, and feedback control is performed.
しかし、この方法は、微小な転写搬送ベルトの厚さによって転写紙の搬送速度に変化が生じ、画像が理想位置からずれるという画像品質の低下とともに、複数の記録紙の間で画像に位置変動が発生し、記録紙間の繰り返し画像位置再現性が劣化するという問題があった。
これは、ベルト駆動位置において、ベルトの厚さ方向中央部でベルトの搬送速度が決定すると仮定した時、ベルトの搬送速度Vは、
V=(R+B/2)×ω・・・(1)
R:駆動ローラの半径、B:ベルトの厚さ、ω:駆動ローラの角速度
となる。しかし、ベルト厚さBが変動すると、図20に示すように駆動ローラ702によって駆動される無端状ベルト701の厚さ実効線の位置が変化する。これは、ベルト駆動実効半径が変化することであり、(1)式の(R+B/2)が変化するため、駆動ローラ702の角速度ωが一定であってもベルト701の搬送速度が変化することが分かる。すなわち、駆動ローラ702を角速度一定で回転させても、ベルト701の厚み変動があると、ベルト701の搬送速度は変化する。
However, with this method, the transfer speed of the transfer paper changes depending on the thickness of the minute transfer transport belt, and the image quality shifts from the ideal position. There has been a problem that the reproducibility of the repetitive image position between recording sheets deteriorates.
This is because, assuming that the belt conveyance speed is determined at the center of the belt in the thickness direction at the belt driving position, the belt conveyance speed V is
V = (R + B / 2) × ω (1)
R: radius of the driving roller, B: thickness of the belt, ω: angular velocity of the driving roller. However, when the belt thickness B varies, the position of the effective thickness line of the
図21はベルト駆動搬送系のモデルを示す。ベルト701は駆動ローラ702及び従動ローラ703、704に掛け渡されている。
まず、駆動ローラ702の駆動軸を一定角速度で回転させた時のベルト701の1周にわたる厚さ変動と搬送速度変動について概念的に示したものが図22である。ベルト701の厚い部分が駆動軸に巻き付いていると、図20に示すベルト駆動実効半径が増加してベルト搬送速度が増加する。逆に、ベルト701の薄い部分が駆動軸に巻き付いていると、ベルト搬送速度は低下する。
FIG. 21 shows a model of the belt drive conveyance system. The
First, FIG. 22 conceptually shows the thickness fluctuation and the conveyance speed fluctuation over one circumference of the
次に、図23はベルト701が一定搬送速度で搬送されていた時の従動軸でのベルト厚さ変動と、従動ローラ703の従動軸で検出したベルト搬送速度変動を示す。ベルト701が理想的に速度変動なく搬送されていても、ベルト701の厚い部分が従動ローラ703に巻き付いていると、ベルト701の従動実効半径が増加して従動ローラ703の回転角速度が低下する。これは、ベルト701の搬送速度低下として検出される。また、ベルト701の薄い部分が従動ローラ703に巻き付いていると、従動ローラ703の回転角速度は増加してベルト搬送速度の増加として検出される。
Next, FIG. 23 shows the belt thickness variation on the driven shaft when the
このようにベルト厚さ変動が存在した場合、エンコーダなどで従動軸の回転角変位でベルト搬送速度を検出すると、誤検出成分が発生する。そのため、たとえベルト701が一定速度で搬送されていても、ベルト701の厚さ変動により従動軸の回転角変位検出では、あたかもベルト701が速度変動しているように検出されてしまう。このため、従来の従動軸の回転角変位でベルト搬送速度を検出するフィードバック制御では、ベルトの厚さ変動を制御することができなかった。
In this way, when there is a belt thickness variation, if the belt conveyance speed is detected by the rotational angular displacement of the driven shaft with an encoder or the like, a false detection component is generated. For this reason, even if the
このようなベルト厚さ変動によるベルトの速度変動を解決する手法が、特許文献1に記載されている。特許文献1記載の手法の特徴は、一定のパルスレートで駆動ローラを駆動するときに、ベルト上のベルトマークによって検知される位置を基準として、既知であるベルト全周方向にわたる厚さプロファイルによって発生するであろう速度変動Vhを打ち消すような速度プロファイルを事前に計測し、これに対して変調されたパルスレートで駆動モータ制御信号を生成し、これを元にモータを駆動し、駆動ローラを介してベルトを駆動することにより、最終的なベルトの速度Vbを変動のないものとするものである。
しかし、特許文献1記載の手法では、速度プロファイルデータは制御周期毎のデータを必要とするため、制御周期を短周期とする場合は大容量のメモリが必要となり、又制御周期を長周期にするとフィードバック制御自体が十分な効果が得られなくなる問題がある。これは、例えばベルト周長が815mmで、ベルト駆動速度が125mm/s、制御周期が1msであった場合には、以下のようにベルト1周あたり6520回の制御が実行される。
815mm/(125mm/s×1ms)=6520回
又、1ポイント当たりのベルト厚みのデータサイズを16bitで表現しようとすると、以下のように100Kbit以上のメモリが必要となる。
However, in the method described in
815mm / (125mm / s x 1ms) = 6520 times Also, if the data size of the belt thickness per point is expressed in 16 bits, a memory of 100 Kbit or more is required as shown below.
6520回×16bit=104320bit
そのため、上記制御を実機で行う場合には、新たにベルト厚みプロファイル格納用メモリを不揮発性メモリとして用意する必要があり、仮にベルト厚みプロファイルデータを圧縮データとして不揮発性メモリに格納し、これを電源オン時に揮発性メモリに解凍したとしても、大容量のメモリが必要となる。そのため、通常のワークエリアとして使用しているメモリのほかに別途メモリが必要となり、大幅なコストアップとなり現実的でない。
6520 times × 16bit = 104320bit
Therefore, when the above control is performed on an actual machine, it is necessary to prepare a new memory for storing the belt thickness profile as a nonvolatile memory, and temporarily store the belt thickness profile data as compressed data in the nonvolatile memory, Even if decompressed to volatile memory at the time of on, a large capacity memory is required. Therefore, in addition to the memory used as a normal work area, a separate memory is required, which greatly increases the cost and is not realistic.
更に特許文献1記載の手法では、ベルトの厚みプロファイルデータとして、ベルトの厚みそのものを計測する必要があり、そのための手段としてレーザ変位計でベルトの厚さを計測している。又、その計測したデータは、製品出荷時に操作パネル等の入力手段から入力し、もしくはサービスマンにより操作パネル等の入力手段から入力するとしている。
しかしながら、数umのベルトの厚み変動を計測するには、高精度の計測手段が必要となると共に、その計測結果のデータ管理及びデータ量が多いため、入力ミスが発生する恐れがある。
Furthermore, in the method described in
However, in order to measure the thickness variation of a belt of several um, a high-precision measuring means is required, and since there is a large amount of data management and data amount of the measurement result, an input error may occur.
また、カラー画像形成装置では、ベルト搬送速度の絶対速度が常に狙いの速度となるようにベルトを駆動することが恒久的な画像品質維持に極めて重要な項目として挙げられる。これは、ベルト搬送速度の絶対速度が狙いの速度と異なる速度であった場合には画像上副走査倍率の誤差として現れてしまう為である。ベルト搬送速度の絶対速度が変化してしまう原因は転写搬送速度を決定するローラ外径が環境によりローラの熱膨張及び熱収縮により変動してしまうことにある。このような問題は、特許文献2に記載されているようなベルト上にレジストパターンを形成する手法では解決することが不可能である。例えば転写搬送速度が狙いよりも1%速かった場合にベルト上に形成されるレジストパターンのピッチは狙いよりも1%長くなる。しかし、このレジストパターンをセンサで読み取る際も転写搬送速度は1%速い為に結果として狙いどおりの間隔で出力して絶対速度の変化を知ることはできない。
Further, in the color image forming apparatus, driving the belt so that the absolute speed of the belt conveyance speed is always the target speed is an extremely important item for maintaining the permanent image quality. This is because when the absolute speed of the belt conveyance speed is different from the target speed, it appears as an error in the on-image sub-scanning magnification. The cause of the change in the absolute speed of the belt conveyance speed is that the outer diameter of the roller that determines the transfer conveyance speed varies depending on the environment due to thermal expansion and contraction of the roller. Such a problem cannot be solved by a method of forming a resist pattern on a belt as described in
本発明の目的は、ベルト厚みによって発生する速度変動を安定化する制御を安価な手法で行うことができ、かつ、新たな部品を追加することなく、短時間で転写搬送速度の絶対速度の変化に起因する副走査倍率誤差を補正することが可能である駆動制御装置及び画像形成装置を提供することにある。 The object of the present invention is to control the speed fluctuation caused by the belt thickness by an inexpensive method and to change the absolute speed of the transfer conveyance speed in a short time without adding new parts. Another object of the present invention is to provide a drive control device and an image forming apparatus capable of correcting a sub-scanning magnification error caused by the above.
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、記録部材を搬送し該記録部材上に画像を転写させる無端状ベルトと、このベルトを駆動する駆動ローラと、この駆動ローラを駆動する駆動モータと、この駆動モータを駆動する駆動手段と、前記ベルトに従動する複数の従動ローラとを有する転写搬送装置における前記複数の従動ローラのうちの一つに取り付けられたエンコーダを有し、単位時間当たりの前記エンコーダの角変位量が一定となるように制御目標値を設定し、前記エンコーダの角変位量が前記制御目標値と同一となるように前記駆動手段を制御することで前記ベルトの速度制御を行う駆動制御装置であって、前記ベルトの基準位置となるマークを検出するマーク検出手段と、前記ベルトの厚み変動で発生する前記エンコーダの検出角変位誤差を検出する検出角変位誤差検出手段と、前記検出角変位誤差検出手段から得られる前記エンコーダの検出角変位誤差における前記マークでの位相と振幅を算出する第1の手段と、前記第1の手段の算出結果を格納する不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに格納された値を元に前記ベルトの前記マークからの距離に応じて補正データを算出する第2の手段と、前記補正データを格納する揮発性メモリとを有し、前記ベルトを駆動する時に、前記揮発性メモリに格納されている補正データを参照し、該補正データを前記制御目標値に加算して前記駆動手段を駆動制御することで、前記ベルトの厚みによる速度変動を安定化する駆動制御装置において、前記転写搬送装置の速度情報を元に前記転写搬送装置の副走査倍率誤差を検知し、該検知した副走査倍率誤差の補正量を算出し、該算出した補正量を元に副走査倍率誤差を低減するように前記転写搬送装置の駆動制御を行う副走査倍率補正手段を設けたものである。
In order to achieve the above object, an invention according to
請求項2に係る発明は、記録部材を搬送し該記録部材上に画像を転写させる無端状ベルトと、このベルトを駆動する駆動ローラと、この駆動ローラを駆動する駆動モータと、この駆動モータを駆動する駆動手段と、前記ベルトに従動する複数の従動ローラと、この複数の従動ローラのうちの一つに取り付けられたエンコーダとを有し、単位時間当たりの前記エンコーダの角変位量が一定となるように制御目標値を設定し、前記エンコーダの角変位量が前記制御目標値と同一となるように前記駆動手段を制御することで前記ベルトの速度制御を行う画像形成装置であって、前記ベルトの基準位置となるマークを検出するマーク検出手段と、前記ベルトの厚み変動で発生する前記エンコーダの検出角変位誤差を検出する検出角変位誤差検出手段と、前記検出角変位誤差検出手段から得られる前記エンコーダの検出角変位誤差における前記マークでの位相と振幅を算出する第1の手段と、前記第1の手段の算出結果を格納する不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに格納された値を元に前記ベルトの前記マークからの距離に応じて補正データを算出する第2の手段と、前記補正データを格納する揮発性メモリとを有し、前記ベルトを駆動する時に、前記揮発性メモリに格納されている補正データを参照し、該補正データを前記制御目標値に加算して前記駆動手段を駆動制御することで、前記ベルトの厚みによる速度変動を安定化する転写搬送装置を持つ画像形成装置において、前記転写搬送装置の速度情報を元に前記転写搬送装置の副走査倍率誤差を検知し、該検知した副走査倍率誤差の補正量を算出し、該算出した補正量を元に副走査倍率誤差を低減するように前記転写搬送装置の駆動制御を行う副走査倍率補正手段を備えたものである。 According to a second aspect of the present invention, an endless belt that conveys a recording member and transfers an image onto the recording member, a driving roller that drives the belt, a driving motor that drives the driving roller, and this driving motor A driving means for driving; a plurality of driven rollers driven by the belt; and an encoder attached to one of the driven rollers, wherein the angular displacement of the encoder per unit time is constant. An image forming apparatus that controls the speed of the belt by setting a control target value so that the angular displacement amount of the encoder is the same as the control target value, and controlling the belt speed, Mark detection means for detecting a mark serving as a reference position of the belt, and detection angular displacement error detection means for detecting a detection angular displacement error of the encoder caused by a variation in the thickness of the belt; First means for calculating the phase and amplitude at the mark in the detected angular displacement error of the encoder obtained from the detected angular displacement error detecting means; and a non-volatile memory for storing the calculation result of the first means; A second means for calculating correction data in accordance with a distance of the belt from the mark based on a value stored in the nonvolatile memory; and a volatile memory for storing the correction data. When the drive unit is driven, the correction data stored in the volatile memory is referred to, the correction data is added to the control target value, and the drive unit is driven to control the speed variation due to the thickness of the belt. In an image forming apparatus having a transfer transfer device to be stabilized, a sub-scan magnification error of the transfer transfer device is detected based on speed information of the transfer transfer device, and the detected sub-scan magnification error is detected. It calculates a correction amount, those having a sub-scanning magnification correction means for controlling the driving of the transfer conveying device so as to reduce the sub scanning magnification error based on the correction amount thus calculated.
請求項3に係る発明は、請求項2記載の画像形成装置において、前記転写搬送装置の速度情報は前記マーク検出手段からの出力信号であるものである。 According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the second aspect, the speed information of the transfer / conveyance device is an output signal from the mark detection means.
請求項4に係る発明は、請求項2記載の画像形成装置において、前記転写搬送装置の速度情報は前記駆動モータの駆動パルスであるものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the second aspect, the speed information of the transfer / conveyance device is a drive pulse of the drive motor.
請求項5に係る発明は、請求項3記載の画像形成装置において、前記マークを複数有するものである。 A fifth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the third aspect, wherein a plurality of the marks are provided.
請求項6に係る発明は、請求項2〜5のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記副走査倍率誤差の補正を行うタイミングは前記記録部材の搬送中以外であるものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to fifth aspects, the timing for correcting the sub-scanning magnification error is other than during the conveyance of the recording member.
請求項7に係る発明は、請求項2〜5のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記副走査倍率誤差の補正を行うタイミングは前記記録部材の搬送動作直前であるものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to fifth aspects, the timing for correcting the sub-scanning magnification error is immediately before the conveying operation of the recording member.
請求項8に係る発明は、請求項2〜5のいずれか1つに記載の画像形成装置において、画像形成中に、画像形成枚数をカウントする画像形成枚数カウント手段と、前記画像形成枚数カウント手段のカウントした画像形成枚数が予め設定された基準枚数を超えると、前記記録部材を記録部材供給手段から前記転写搬送装置へ送り出す記録部材間隔を前記記録部材間隔よりも所定量長い記録部材間隔に変更し、該変更された記録部材間隔の各記録部材の間で前記副走査倍率誤差の補正を行うものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to fifth aspects, an image formation number counting unit that counts the number of image formations during image formation, and the image formation number counting unit. When the counted number of image formations exceeds a preset reference number, the recording member interval for sending the recording member from the recording member supply means to the transfer conveying device is changed to a recording member interval that is a predetermined amount longer than the recording member interval. The sub-scanning magnification error is corrected between the recording members at the changed recording member interval.
請求項9に係る発明は、請求項2〜5のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記エンコーダが取り付けられた従動ローラの温度を計測する計測手段を有し、この計測手段で計測された温度が予め設定された基準温度を超えると、前記記録部材を記録部材供給手段から前記転写搬送装置へ送り出す記録部材間隔を前記記録部材間隔よりも所定量長い記録部材間隔に変更し、該変更された記録部材間隔の各記録部材の間で前記副走査倍率誤差の補正を行うものである。 According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to fifth aspects, the image forming apparatus includes a measuring unit that measures the temperature of the driven roller to which the encoder is attached. When the set temperature exceeds a preset reference temperature, the recording member interval for sending the recording member from the recording member supply means to the transfer conveying device is changed to a recording member interval that is longer than the recording member interval by a predetermined amount. The sub-scanning magnification error is corrected between the recording members at the changed recording member interval.
請求項10に係る発明は、請求項2〜9のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記不揮発性メモリに格納されている位相と振幅の値を前記揮発性メモリに展開するタイミングは、前記駆動制御装置の電源オン時もしくは前記ベルトの駆動開始時であるものである。 According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to ninth aspects, the timing of developing the phase and amplitude values stored in the nonvolatile memory in the volatile memory is When the power of the drive control device is turned on or when the belt starts to be driven.
請求項11に係る発明は、請求項2〜10のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記不揮発性メモリに格納されている位相と振幅の値から、正弦波関数もしくは近似式を用いて、前記ベルトの前記マークからの位置に応じた補正データを演算するものである。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to tenth aspects, a sine wave function or an approximate expression is used from the phase and amplitude values stored in the nonvolatile memory. Thus, correction data corresponding to the position of the belt from the mark is calculated.
請求項12に係る発明は、請求項2〜11のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記不揮発性メモリに格納されている位相・振幅値からベルトマークからの距離に応じて補正データを演算して前記揮発性メモリに格納する時に、データを間引いて格納することで前記揮発性メモリのメモリ容量を削減するものである。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to eleventh aspects, the correction data according to the distance from the belt mark from the phase / amplitude value stored in the nonvolatile memory. Is calculated and stored in the volatile memory, the memory capacity of the volatile memory is reduced by thinning and storing the data.
請求項13に係る発明は、請求項2〜12のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記ベルトを駆動する時に、前記揮発性メモリに格納されている補正データを参照し、該補正データを前記制御目標値に加算して前記駆動手段を駆動制御する時に、制御開始時は前記補正データをゼロから開始するものである。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to twelfth aspects, the correction data stored in the volatile memory is referred to when the belt is driven, and the correction is performed. When the data is added to the control target value to drive the drive unit, the correction data is started from zero at the start of control.
請求項14に係る発明は、請求項2〜13のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記不揮発性メモリに格納する位相と振幅の値は、操作パネルから入力するものである。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to thirteenth aspects, the phase and amplitude values stored in the non-volatile memory are input from an operation panel.
請求項15に係る発明は、請求項2〜14のいずれか1つに記載の画像形成装置であって、4連タンデム方式であるものである。 An invention according to a fifteenth aspect is the image forming apparatus according to any one of the second to fourteenth aspects, which is a quadruple tandem system.
請求項16に係る発明は、請求項2〜15のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記ベルトは、中間転写ベルトもしくは直接転写ベルトであるものである。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to fifteenth aspects, the belt is an intermediate transfer belt or a direct transfer belt.
本発明によれば、無端状ベルトの厚みによって発生する速度変動を安定化する制御を、安価な手法で、且つ画像品位に応じて適切な処理で行うことが可能となり、良好なフィードバック制御を行うことができる。更に、環境によってエンコーダが取り付けられた従動ローラの外径が変化した際に生じる副走査倍率誤差を補正することができ、常にその補正を良好な状態に保つことができる。 According to the present invention, it is possible to perform control that stabilizes the speed fluctuation caused by the thickness of the endless belt by an inexpensive method and an appropriate process according to the image quality, and performs good feedback control. be able to. Furthermore, it is possible to correct the sub-scanning magnification error that occurs when the outer diameter of the driven roller to which the encoder is attached changes according to the environment, and the correction can always be kept in a good state.
本発明を、画像形成装置である電子写真方式の直接転写方式によるカラーレーザプリンタ(以下レーザプリンタという)に適用した一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態のレーザプリンタを示す。このレーザプリンタは、Y、M、C、Kの各色の画像を形成するための4組のトナー像形成部1Y、1M、1C、1K(以下、各符号の添字Y、M、C、Kは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す)が、記録部材としての転写紙100の移動方向(図中の矢印Aに沿って直接転写搬送ベルトとしての無端状ベルト60が走行する方向)における上流側から順に配置されている。このトナー像形成部1Y、1M、1C、1Kは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kと、現像ユニット13とを備えている。各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの配置は、各感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kの回転軸が平行になるように、且つ、転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように設定されている。
An embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic direct color transfer color laser printer (hereinafter referred to as a laser printer) as an image forming apparatus will be described.
FIG. 1 shows a laser printer of this embodiment. In this laser printer, four sets of toner
本レーザプリンタは、上記トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの他に、露光手段としての光書込ユニット2、給紙カセット3,4、レジストローラ対5、転写紙100を担持して各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの転写位置を通過するように搬送する直接転写搬送ベルト60を有する転写搬送装置としての転写ユニット6、ベルト定着方式の定着ユニット7、排紙トレイ8等を備えている。また、手差しトレイMF、トナー補給容器TCを備え、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースSの中に備えている。
各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kでは、感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kは、図示しない回転駆動部により回転駆動され、帯電手段としての帯電ローラ12により一様に帯電された後、光書込ユニット2によりY,M,C,Kの各色の画像データによりそれぞれ変調された複数のレーザ光で露光されて静電潜像が形成される。
This laser printer carries an
In each of the toner
光書込ユニット2は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を備え、Y,M,C,Kの各色の画像データによりそれぞれ変調された複数のレーザ光を各感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kの表面にそれぞれ走査しながら照射する。感光体ドラム11Y、11M、11C、11K上の静電潜像は、現像装置13により現像されてY,M,C,Kの各色のトナー像となる。この感光体ドラム11Y、11M、11C、11K上の各色のトナー像は各転写位置で転写搬送ベルト60上の転写紙100へ転写ユニット6による転写電界で転写され、その後で感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kがクリーニング装置14によりクリーニングされ、更に除電器により除電されて次の静電潜像の形成に備える。
The
図2は、上記転写ユニット6の構成を示す。この転写ユニット6で使用した転写搬送ベルト60は、体積抵抗率が109〜1011Ωcmである高抵抗の無端状単層ベルトであり、その材質はPVDF(ポリフッ化ビニリデン)である。この転写搬送ベルト60は、各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kに接触対向する各転写位置を通過するように支持ローラ61〜68に掛け回されている。
FIG. 2 shows the configuration of the
これらの支持ローラ61〜68のうちの転写紙移動方向上流側の入口ローラ61は、電源80aから所定電圧が印加された静電吸着ローラ80と対向するように転写搬送ベルト60の内周面に当接させて配置されている。この2つのローラ61,80の間を通過して帯電される転写紙100は転写搬送ベルト60上に静電的に吸着される。ローラ63は、転写搬送ベルト60を摩擦駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動源に接続されていて矢印方向に回転駆動される。
Of these
トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの各転写位置において転写電界を形成する転写電界形成手段として、感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kに対向して転写搬送ベルト60の裏面に接触するように、転写バイアス印加部材67Y、67M、67C、67Kが設けられている。これらの転写バイアス印加部材67Y、67M、67C、67Kは、スポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源9Y、9M、9C、9Kからローラ心金に転写バイアスが印加される。この印加された転写バイアスの作用により、転写搬送ベルト60に転写電荷が付与され、各転写位置において転写搬送ベルト60と感光体ドラム11Y、11M、11C、11K表面との各間に所定強度の転写電界が形成される。また、転写が行なわれる領域での転写紙と感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kとの接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、複数のバックアップローラ68が設けられている。
As a transfer electric field forming means for forming a transfer electric field at each transfer position of the toner
転写バイアス印加部材67Y、67M、67Cとその近傍に配置されるバックアップローラ68は、回転可能に揺動ブラケット93に一体的に保持され、回動軸94を中心として回動が可能である。この転写バイアス印加部材67Y、67M、67Cとバックアップローラ68は、カム軸97に固定されたカム96が矢印の方向に回動することで時計方向に回動する。入り口ローラ61と吸着ローラ80は、一体的に入口ローラブラケット90に支持され、軸91を回動中心として、図2の状態から時計方向に回動可能である。揺動ブラケット93に設けた穴95と、入り口ローラブラケット90に固植されたピン92が係合しており、入り口ローラ61と吸着ローラ80は揺動ブラケット93の回動と連動して回動する。これらのブラケット90、93の時計方向の回動により、バイアス印加部材67Y、67M、67Cとその近傍に配置される複数のバックアップローラ68は感光体ドラム11Y,11M,11Cから離され、入口ローラ61と吸着ローラ80も下方に移動する。これにより、ブラックのみの画像の形成時に感光体11Y,11M,11Cと転写搬送ベルト60の接触を避けることが可能となっている。
The transfer
一方、転写バイアス印加部材67Kとその隣のバックアップローラ68は、出口ブラケット98に回転可能に支持され、出口ローラ62と同軸の軸99を中心として回動可能になっている。転写ユニット6を当該レーザプリンタの本体に対して着脱する際に、図示していないハンドルの操作により転写バイアス印加部材67Kとその隣のバックアップローラ68を時計方向に回動させてブラック画像形成用の感光体11Kから離間させるようになっている。
On the other hand, the transfer
駆動ローラ63に巻き付けられた転写搬送ベルト60の外周面にはブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置85が接触するように配置され、このクリーニング装置85により転写搬送ベルト60上に付着したトナー等の異物が除去される。
A
転写搬送ベルト60の走行方向で駆動ローラ63より下流には、転写搬送ベルト60の外周面を押し込む方向にローラ64が設けられ、転写搬送ベルト60の駆動ローラ63への巻き付け角を確保している。転写搬送ベルト60のループ内におけるローラ64より更に下流には、押圧部材としてのばね69でベルト60にテンションを与えるテンションローラ65が設けられている。
A
図1中の一点鎖線は、転写紙100の搬送経路を示している。給紙カセット3、4あるいは手差しトレイMFから給送された転写紙100は、図示しない搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対5が設けられている一時停止位置に送られる。このレジストローラ対5により所定のタイミングで送出された転写紙100は、転写搬送ベルト60により担持され、各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kに向けて搬送されてトナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの各転写ニップを通過する。
A one-dot chain line in FIG. 1 indicates a conveyance path of the
各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの感光体ドラム11Y、11M、11C、11K上に形成された各色のトナー像は、それぞれ各転写ニップで転写紙100に重ね合わされ、上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙100上に転写される。この各色トナー像の重ね合わせ転写により、転写紙100上にはフルカラートナー像が形成される。トナー像転写後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kは、表面がクリーニング装置14によりクリーニングされ、更に図示しない除電器により除電されて次の静電潜像の形成に備える。
The toner images of the respective colors formed on the
一方、フルカラートナー像が形成された転写紙100は、定着ユニット7でフルカラートナー像が定着された後、切換ガイドGの回動姿勢に対応して、第1の排紙方向Bまたは第2の排紙方向Cに向かう。転写紙100は、第1の排紙方向Bから排紙トレイ8上に排出される場合には画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態で排紙トレイ8にスタックされる。一方、転写紙100は、第2の排紙方向Cに排出される場合には、図示していない別の後処理装置(ソータ、綴じ装置など)に向け搬送され、またはスイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対5に搬送される。
On the other hand, the
このタンデム方式のレーザプリンタでは、各色のトナー画像を精度よく重ねることが色ズレの発生を防止する上で重要である。しかしながら、転写ユニット6で使用している駆動ローラ63、入り口ローラ61、出口ローラ99、転写搬送ベルト60は部品製造時に数十μm単位の製造誤差が発生する。この誤差により各部品が一回転する時に発生する変動成分が転写搬送ベルト60上に伝達され、転写紙100の搬送速度が変動することで、各感光ドラム11Y,11M,11C,11K上のトナーが転写紙100に転写されるタイミングに微妙なずれが生じ、副走査方向に色ずれが発生してしまう。特に本実施形態のように1200×1200DPI等の微小ドットで画像を形成する装置では、数μmのタイミングのずれが色ずれとして目立ってしまう。
In this tandem laser printer, it is important to prevent the occurrence of color misregistration by accurately superimposing toner images of respective colors. However, the
本実施形態では、右下ローラ66の軸上にエンコーダを取り付け、このエンコーダの回転速度を検出して駆動ローラ63の回転をフィードバック制御することで転写搬送ベルト60を一定速度で走行するようにしている。
図3は転写ユニット6の主要部品の構成を示す。駆動ローラ63は、タイミングベルト303を通して転写駆動モータ302の駆動ギアと接続され、駆動モータ302が回転駆動されることで駆動モータ302の駆動速度に比例した速度で回転する。駆動ローラ63が回転することによって転写搬送ベルト60が駆動され、転写搬送ベルト60が駆動されることによって右下ローラ66が転写搬送ベルト60に従動して回転する。本実施形態では、右下ローラ66の軸上にエンコーダ301が配置され、右下ローラ66の回転速度をエンコーダ301で検出することで駆動モータ302の速度制御を行っている。これは、前述したように転写搬送ベルト60の速度変動で色ずれが発生するので、転写搬送ベルト60の速度変動を最小限とするために行っている。
In the present embodiment, an encoder is mounted on the shaft of the lower
FIG. 3 shows a configuration of main parts of the
図4は右下ローラ66とエンコーダ301の詳細を示す。エンコーダ301はディスク401、発光素子402、受光素子403、圧入ブッシュ404、405から構成されている。ディスク401は、右下ローラ66の軸上に圧入ブッシュ404、405を圧入することで固定され、右下ローラ66の回転と同時に回転するようになっている。又、ディスク401は、円周方向に数百単位の分解能で光を透過するスリットを有し、その両側に発光素子402と受光素子403が配置されて発光素子402からの光をディスク401のスリットを介して受光素子403で受光することで、右下ローラ66の回転量に応じてパルス状のオン/オフ信号を得ている。このパルス状のオン/オフ信号を用いて右下ローラ66の移動角(以下角変位と称す)を検出することで、駆動モータ302の駆動量を制御している。
FIG. 4 shows details of the lower
転写搬送ベルト60の表面の非画像形成領域には転写搬送ベルト60の基準位置を管理するためのマーク304が取り付けられており、その近傍に取り付けられているマーク検出手段としてのセンサ305で、マーク304の有無を検出している。これは、後述する様に転写搬送ベルト60の厚みムラによって、右下ローラ66の実行駆動半径が変化してしまい、実際は転写搬送ベルト66の速度が一定であるにもかかわらず、エンコーダ301の速度が変動しているように検出してしまうのを防止するために、あらかじめ計測しておいた転写搬送ベルト60のベルト厚み変動で生じる検出角変位誤差を制御目標値に加算し、その加算結果を制御目標値として転写搬送モータ302のフィードバック制御をすることで、ベルト60を一定速度で搬送させる。このときの実際のベルト60の位置と検出角変位誤差の位置を対応させるためにマーク304を取り付けている。上記制御目標値は、単位時間当たりのエンコーダ301の角変位量が一定となるように設定している。
A
フィードバック制御の比例制御演算では、前述したように制御周期毎の目標角変位と検出角変位の差に制御ゲインをかけて、駆動モータ302の駆動速度を制御するため、ベルト60の厚みによる検出角変位誤差が大きいと、より増幅して駆動モータ302を駆動してしまう。そのため、ベルト60の厚み量によって転写搬送ベルト60の速度変動が発生し、色ずれが発生する。
In the proportional control calculation of the feedback control, as described above, the control gain is applied to the difference between the target angular displacement and the detected angular displacement for each control cycle to control the driving speed of the driving
つまり、前述したように、駆動モータを一定速度で駆動した時に、転写搬送ベルトが理想的に速度変動なく搬送されていても、ベルトの厚い部分が従動軸に巻き付いていると、ベルトの従動実効半径が増加して、一定時間当たりの従動軸の回転角変位量が低下し、これがベルト搬送速度低下として検出される。また、ベルトの薄い部分が従動軸に巻き付いていると、従動軸の回転角変位量が増加し、これがベルト搬送速度の増加として検出される。 In other words, as described above, when the drive motor is driven at a constant speed, even if the transfer conveyance belt is ideally conveyed without fluctuations in speed, if the thick part of the belt is wound around the driven shaft, As the radius increases, the rotational angular displacement of the driven shaft per fixed time decreases, and this is detected as a decrease in belt conveyance speed. Further, when the thin portion of the belt is wound around the driven shaft, the amount of rotational angular displacement of the driven shaft increases, and this is detected as an increase in the belt conveyance speed.
これは、駆動モータ302を一定速度で駆動した時の挙動を示しているが、逆を言い換えるとエンコーダ301のパルスをカウントしたカウント値を一定タイミングでサンプリングした結果が図24のようになると、右下ローラ66は一定速度で回転していることになる。そのため、本実施形態では、図24に示すように、制御周期毎の目標角変位を生成し、目標角変位のようにエンコーダ301が制御されることで、ベルト60の速度を一定にする。
This shows the behavior when the
これは、μm単位の実際の転写搬送ベルト60の厚みを計測してそれを制御パラメータとするのではなく、ベルト60の厚みの影響で発生するrad単位のエンコーダ301の検出角変位誤差を制御パラメータとしている。
前記のように駆動モータ302を一定速度で駆動した時のエンコーダ301の出力結果から制御パラメータを生成するので、実機でも制御パラメータを生成することが可能であるため、ベルト60の厚みを計測するための計測装置が必要なく、非常に安価に構成することが可能となる。
This is not to measure the actual thickness of the transfer / conveying
Since the control parameter is generated from the output result of the
又、後述するようにベルト60の厚みは、殆どの場合正弦波状の特性となっているため、外部治具などで高分解能な計測が可能な場合、外部治具で計測結果からベルトマーク304での位相と最大振幅を算出し、これを上記制御パラメータとして、実機上の操作パネルから入力することで、駆動モータ302のフィードバック制御を実現することも可能である。
As will be described later, since the thickness of the
尚、実際のエンコーダ301の出力結果には、ベルト60の厚みによる検出角変位誤差だけではなく、駆動ローラ63及びその他の構成要素の変動・回転偏芯成分が重畳して出力される。そのため、その中から従動ローラ66の影響成分のみを抽出する処理が行われ、その抽出した結果を検出角変位誤差の制御パラメータとしている。
In addition, not only the detected angular displacement error due to the thickness of the
図5(b)は、本発明の実施形態において回転体駆動方法としてのベルト駆動制御方法を実施するための回転体駆動装置としての駆動制御装置を示す。以下、本実施形態の駆動制御装置について説明する。
図5において、エンコーダ301の目標角変位Ref(n)とエンコーダ301の検出角変位P(n−1)との差e(n)は、制御コントローラ部501に入力される。この制御コントローラ部501は、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ502と、比例要素(ゲインKp)503とで構成されている。制御コントローラ部501では、転写駆動モータ302の駆動に用いる標準駆動パルス(定常駆動パルス)周波数に対する補正量が求められ、演算部504に与えられる。演算部504では、一定の標準駆動パルス周波数Refp_c(Rfpc)に上記補正量が加えられ、駆動パルス周波数f(n)が決定される。
FIG.5 (b) shows the drive control apparatus as a rotary body drive device for implementing the belt drive control method as a rotary body drive method in embodiment of this invention. Hereinafter, the drive control apparatus of this embodiment will be described.
In FIG. 5, the difference e (n) between the target angular displacement Ref (n) of the
又、CPU601(図6参照)は、図5(c)に示すように目標角変位Ref(n)に転写搬送ベルト60の厚さ変動で生じる検出角変位誤差を加算して制御目標値を生成し、この制御目標値とエンコーダ301の検出角変位P(n−1)との差e(n)をとることで、その差分の変位量の演算を行う。尚、CPU601は、転写搬送ベルト60の厚さ変動で生じる検出角変位誤差の加算を、転写搬送ベルト60の回転によって検出されるマークセンサ305の出力のタイミングに応じて、周期的に繰り返されるように行う。パルス出力器505は、演算部504から出力されたパルス状の制御信号に基づいて動作して転写駆動モータ302にパルス状の駆動電圧を印加し、転写駆動モータ302を演算部504から出力される所定の駆動周波数で駆動制御する。
Further, as shown in FIG. 5C, the CPU 601 (see FIG. 6) generates a control target value by adding the detected angular displacement error caused by the thickness variation of the
図6は、本実施形態における転写駆動モータ302の制御系及び制御対象のハードウェア構成を示す。この制御系は、エンコーダ301の出力信号に基づいて転写駆動モータ302の駆動パルスをデジタル制御する制御系である。この制御系は、CPU601、RAM602、ROM603、IO制御部604、転写モータ駆動I/F部606、ドライバ607、検出IO部608から構成されている。
FIG. 6 shows a control system of the
CPU601は、外部装置610から入力される画像データの受信及び制御コマンドの送受信制御をはじめ、本レーザプリンタ全体の制御を行っている。ワーク用として用いるRAM602及びプログラムを格納するROM603、IO制御部604は、バスを介して相互に接続され、CPU601からの指示によりデータのリードライト処理及び各負荷605を駆動するモータ、クラッチ、ソレノイド、センサなどの各種の動作を実行させる。
The
転写駆動モータIF部606は、CPU601からの駆動指令により、ドライバ607(上記パルス出力器505に相当)を介して転写駆動モータ302に対して駆動パルス信号の駆動周波数を指令する指令信号を出力する。この周波数に応じて転写モータ302が回転駆動されるため、転写駆動モータ302の駆動速度制御の可変が可能となる。エンコーダ305の出力信号は、検出用IO部608に入力される。検出IO部608は、エンコーダ305の出力パルスを処理してデジタル数値に変換する。検出用IO部608では、エンコーダ305の出力パルスを計数するカウンタを備え、このカウンタのカウントした数値に、あらかじめ定められたパルス数対角変位の変換定数をかけて右下ローラ66(ディスク401)の軸の角変位に対応するデジタル数値に変換する。このディスク401の角変位に対応するデジタル数値の信号は、バスを介してCPU601に送られる。
The transfer drive motor IF
転写駆動モータIF部606は、CPU601から送られてきた駆動周波数の指令信号(演算部504からの制御信号)に基づいて、当該駆動周波数を有するパルス状の制御信号を生成する。ドライバ607は、パワー半導体素子(例えばトランジスタ)等で構成されている。このドライバ607は、転写駆動モータIF部606から出力されたパルス状の制御信号に基づいて動作し、転写駆動モータ302にパルス状の駆動電圧を印加する。この結果、転写駆動モータ302は、CPU601から出力される所定の駆動周波数で駆動制御される。これにより、ディスク401の角変位が目標角変位に従うように転写駆動モータ302が追値制御され、右下ローラ66が所定の等角速度で回転する。ディスク401の角変位は、エンコーダ301と検出用IO部608により検出され、CPU601に取り込まれて上記制御が繰り返される。
The transfer drive motor IF
RAM602は、ROM603に格納されているプログラムを実行する際のワークエリアとして使用される機能の他に、CPU601にてマークセンサ305、エンコーダ301の出力に基づいて事前に計測しておいた、転写搬送ベルト60の厚さ変動に対応した、ベルトマーク304からのベルト一周分の検出角変位誤差データが格納される。尚、RAM602は揮発性メモリであるため、CPU601は図示しないEEPROMなどの不揮発性メモリに、マークセンサ305、エンコーダ301の出力ら求めた図7のような当該ベルト60の厚さ変動に対応した検出角変位誤差(または操作パネルから入力された検出角変位誤差)の位相・振幅パラメータ(検出角変位誤差のマーク304までの位相と最大振幅のデータ)を格納しておき、電源オン時もしくは転写駆動モータ302の起動時にSIN状(正弦波状)関数もしくは近似式を用いて、この位相・振幅パラメータからベルト60の一周期分の厚さ変動に対応した検出角変位誤差データを算出してRAM602上に展開する。
In addition to the function used as a work area when executing the program stored in the
実際のベルト60の厚みは、その製造工程に左右される要素が大きいが、殆どの場合SIN状となっていて、特にベルト1周分の全ての検出角変位誤差データを持っている必要もなく、CPU601は計測時にベルト60の厚さ変動に対応した検出角変位誤差の基準位置(マーク304の位置)からの位相と振幅を算出し、このデータからエンコーダ305の検出角変位誤差データを算出しても十分に同等のデータとして扱える。
The actual thickness of the
そのため、制御周期毎の検出角変位誤差データを不揮発性メモリに格納しておく必要がなく、上記位相・振幅パラメータのみでベルト厚みによる検出角変位誤差データを生成するため、揮発性メモリのみのエリアだけ用意すれば制御可能となる。CPU601によるベルト60の厚みによる検出角変位誤差データの生成は、電源オン時もしくは転写駆動モータ302起動時に以下の演算式によって行われる。
Therefore, it is not necessary to store the detected angular displacement error data for each control cycle in the nonvolatile memory, and the detected angular displacement error data based on the belt thickness is generated using only the phase / amplitude parameters. Control is possible only by preparing. Generation of detected angular displacement error data by the thickness of the
Δθ[rad]:右下ローラ66の従動軸の回転角速度変動値〔=b*sin(2*π*ft+τ)〕
CPU601は上記Δθを上記不揮発性メモリの値よりベルトマーク304からの制御時間に応じて演算し、揮発性メモリであるRAM602に順次に格納する。
Δθ [rad]: rotational angular velocity fluctuation value of the driven shaft of the lower right roller 66 [= b * sin (2 * π * ft + τ)]
The
実際に転写モータ302を駆動する時には、CPU601はベルトマーク検知センサ305がベルトマーク304を検知したタイミングに応じて、RAM602の参照アドレスを切り替えてRAM602から検出角変位誤差データを読み出す。CPU601はその読み出したデータを、前述の制御目標角変位に加算することで、ベルト厚みの影響を受けずにフィードバック制御を行う。
When the
又、ベルト60の厚みによる速度変動のピーク値のみ下げる場合には、制御周期毎のベルト60の厚みによる検出角変位誤差データは必要ない。そのため、メモリエリアを削減するには、CPU601は、上記不揮発性メモリの値を間引いて例えば図18(または図19)に示すようにベルト60の1周当たり50(または100あるいは20)ポイント程度の制御目標プロファイルデータを生成し、各ポイントに転写搬送ベルト60が到達した時にその厚みプロファイルデータを更新することでも、ベルト60の厚みによる速度変動のピーク値を十分に低下させることは可能である。
Further, when only the peak value of the speed fluctuation due to the thickness of the
図8、図9は本制御を実現する上でのタイミングチャートを示す。まず、検出IO部608は、エンコーダパルスカウンタ1のカウント値をエンコーダ301の出力パルスのA相出力の立上りエッジによりインクリメントする。また、本制御の制御周期は1msであり、検出IO部608は、制御周期タイマによりCPU601への割込みをかける毎に制御周期タイマカウンタのカウント値をインクリメントする。検出IO部608は、制御周期タイマのスタートを、駆動モータ302のスルーアップおよびセトリング終了後に初めてエンコーダ301の出力パルスの立上りエッジを検出した時点で行い、かつ制御周期タイマカウンタのカウント値をリセットする。
8 and 9 are timing charts for realizing this control. First, the
また、検出IO部608は、制御周期タイマによるCPU601への割込みをかける毎に、エンコーダパルスカウンタ1のカウント値:neの取得および制御周期タイマカウンタのカウント値:qの取得およびインクリメントを行う。又、検出IO部608は、エンコーダパルスカウンタ2をエンコーダパルスカウンタ1と同様に、エンコーダ301の出力パルスのA相出力の立上りエッジによりインクリメントし、ベルトマークセンサ305からマーク検出信号が入力された時の最初のエンコーダ301の出力パルスの立ち上がりエッジでリセットする。そのため、エンコーダパルスカウンタ2は実質的にベルト60上のマーク304からの移動距離をカウントし、このカウント値に応じてベルト60の一周分の制御目標プロファイルデータが格納されるRAM602の参照アドレスを切り替える。
The
CPU601は、検出IO部608の各カウンタのカウント値をもとに、次に示すようにベルト60の位置偏差の演算を行う。
e(n)=θ0*q+(Δθ−Δθ0)−θ1*ne 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]当たりの移動角度(=2π*V*E−3/lπ [rad])
Δθ[rad]:右下ローラ66の従動軸の回転角速度変動値〔=b*sin(2*π*ft+τ)〕(テーブル参照値)
Δθ0[rad]:駆動モータ302起動後の最初に取得するΔθ値
θ1[rad]:エンコーダ301の1パルス当たりの移動角度(=2π/p [rad])
q:制御周期タイマのカウント値
V:ベルト60の線速[mm/s]
l:右下ローラ66の直径〔mm〕
b:ベルト60の厚みで変動する振幅〔rad〕
τ:ベルト60の厚み変動のベルトマーク304での位相〔rad〕
f:ベルト60の厚み変動の周期〔Hz〕
本実施形態においては、エンコーダ301の取り付けてある従動ローラ66の直径は15.515[mm]であり、かつ、ベルト60の厚みは0.1[mm]である。従動ローラ66はベルト60による摩擦により回転駆動されるが、実質的にベルト60の厚みの約1/2の厚みが従動ローラ66を回転させる際の芯線であるとすると、
l=15.515+0.1=15.615[mm]
となる。また、本実施形態では、エンコーダ301の分解能pは、エンコーダ301の1回転当たり300パルスのものとする。
The
e (n) = θ0 * q + (Δθ−Δθ 0 ) −θ1 * ne Unit: rad
here,
e (n) [rad]: Position deviation (calculated in this sampling) θ0 [rad]: Movement angle per control cycle 1 [ms] (= 2π * V * E-3 / lπ [rad])
Δθ [rad]: Rotational angular velocity fluctuation value of driven shaft of lower right roller 66 [= b * sin (2 * π * ft + τ)] (table reference value)
Δθ 0 [rad]: Δθ value acquired first after driving
q: Count value of control cycle timer V: Linear velocity of belt 60 [mm / s]
l: Diameter of lower right roller 66 [mm]
b: Amplitude fluctuating with the thickness of the belt 60 [rad]
τ: phase at the
f: Period of thickness variation of belt 60 [Hz]
In this embodiment, the diameter of the driven
l = 15.515 + 0.1 = 15.615 [mm]
It becomes. In this embodiment, the resolution p of the
又、本実施形態では、CPU601は、駆動モータ302起動後の最初に取得するΔθ値をΔθ0とし、算定式“(Δθ―Δθ0)”でΔθから駆動モータ302起動後の最初に取得したΔθ0を減算することで、図25に示すようにフィードバック制御開始時の急激な速度変動を緩和させている。尚、CPU601は、Δθ0としては、転写モータ302の回転中には同じ値を使用し、転写モータ302の起動ごとに更新する。
In this embodiment, the
次に、CPU601は、ベルト60の急激な位置変動に応答してしまうことを避けるため、演算した位置偏差に対して以下の仕様のフィルタ演算を図5に示す位置コントローラ部501のフィルタ502で行う。
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
図10は本フィルタ演算のブロック図を示し、図11はそのフィルタ係数一覧を示す。本フィルタは、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。
Next, the
Filter type: Butterworth IIR low-pass filter Sampling frequency: 1KHz (= equal to control period)
Passband ripple (Rp): 0.01dB
Stopband end attenuation (Rs): 2dB
Passband edge frequency (Fp): 50Hz
Stopband edge frequency (Fs): 100Hz
FIG. 10 shows a block diagram of this filter calculation, and FIG. 11 shows a list of the filter coefficients. This filter has a two-stage cascade connection, and the intermediate nodes in each stage are u1 (n), u1 (n−1), u1 (n−2) and u2 (n), u2 (n−1), u2 ( n-2). Here, the meaning of the index is as follows.
(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
CPU601は、以下のプログラム演算をフィードバック制御実行中に制御周期タイマによる割込みがかかるたびに行う。
(n): Current sampling
(n−1): previous sampling
(n-2): Second previous sampling The
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)
図12は本フィルタの振幅特性を示し、図13は本フィルタの位相特性を示す。
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)
FIG. 12 shows the amplitude characteristics of this filter, and FIG. 13 shows the phase characteristics of this filter.
次に、CPU601は、制御対象に対する制御量を求める。CPU601は、図5に示すように、まず位置コントローラ部501の比例要素503でのPID制御では、
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 ・・・(2)
ここで、(2)式を双一次変換(S=(2/T) *(1−Z-1)/(1+Z-1) )すると、次式を得る。
Next, the
F (S) = G (S) * E '(S) = Kp * E' (S) + Ki * E '(S) / S + Kd * S * E' (S)
Where Kp: proportional gain, Ki: integral gain, Kd: derivative gain
G (S) = F (S) / E '(S) = Kp + Ki / S + Kd * S (2)
Here, when the equation (2) is bilinearly converted (S = (2 / T) * (1−Z −1 ) / (1 + Z −1 )), the following equation is obtained.
G(Z)=(b0+b1*Z-1+b2*Z-2)/(1−a1*Z-1−a2*Z-2)・・・(3)
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
(3)式をブロック図として表すと、図14に示すようになる。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14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(PID制御の一般式)のようになる。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
G (Z) = (b0 + b1 * Z- 1 + b2 * Z- 2 ) / (1-a1 * Z- 1- a2 * Z- 2 ) (3)
However, 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
Expression (3) is represented as a block diagram as shown in FIG. Here, e ′ (n) and f (n) indicate that E ′ (S) and F (S) are treated as discrete data, respectively. In FIG. 14, when w (n), w (n-1), and w (n-2) are respectively determined as intermediate nodes, the difference equation is expressed by the following equation (general equation for PID control). Here, the meaning of the index is as follows.
(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) ・・・(4)
f(n)=b0*w(n)+b1*w(n−1)+b2*w(n−2)・・・(5)
今、位置コントローラ501の比例要素503での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14における各係数は以下のようになり、(4)、(5)式は(6)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) ・・・(6)
また、F0(S)に対応する離散データ:f0(n)は、本実施形態の場合一定であり、
f0(n)=6105[Hz]
である。よって、転写駆動モータ302に対して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。
(n): Current sampling
(n-1): Previous sampling
(n-2): Two previous samplings
w (n) = a1 * w (n-1) + a2 * w (n-2) + e '(n) (4)
f (n) = b0 * w (n) + b1 * w (n−1) + b2 * w (n−2) (5)
Now, considering the proportional control with the
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) (6)
Also, discrete data corresponding to F0 (S): f0 (n) is constant in the present embodiment,
f0 (n) = 6105 [Hz]
It is. Therefore, the pulse frequency set for the
F’(n)=f(n)+f0(n)=Kp*e’(n)+6105[Hz]・・・(7)
図15はエンコーダパルスカウンタ1の動作フローチャートを示す。
まず、検出IO部608は、エンコーダ301からのパルス入力が転写駆動モータ302のスルーアップ及びセトリング後の最初のパルス入力であるか否かを判定し(ステップ:STEP1)、それが肯定の判定(YES)ならば、エンコーダパルスカウンタ1をゼロにクリアし(STEP2)、制御周期カウンタをゼロにクリアし(STEP3)、制御周期タイマによる割込みを許可し(STEP4)、制御周期タイマをスタートし(STEP5)、リターンする。また、検出IO部608は、STEP1の判定が否定の判断(NO)であった場合には、エンコーダパルスカウンタ1をインクリメントし(STEP6)、リターンする。
F ′ (n) = f (n) + f0 (n) = Kp * e ′ (n) +6105 [Hz] (7)
FIG. 15 shows an operation flowchart of the
First, the
図16はエンコーダパルスカウンタ2の動作フローチャートを示す。
まず、検出IO部608は、エンコーダ301からのパルスが入力した時に、ベルトマークセンサ305の出力が高レベルHから低レベルLになったか否かを判定し(STEP1)、YESならばエンコーダパルスカウンタ2をゼロにクリアする(STEP2)。又、検出IO部608は、STEP1の判定でNOであった場合、エンコーダパルスカウンタ2をインクリメントし(STEP3)、リターンする。
FIG. 16 shows an operation flowchart of the
First, the
図17は上記制御周期タイマによる割込み処理のフローチャートを示す。
CPU601は、まず、制御周期タイマカウンタをインクリメントし(STEP1)、次いでエンコーダパルスカウント値:neを取得する(STEP2)。CPU601は、更にエンコーダパルスカウント値:neによりテーブルデータを参照してΔθの値を取得し(STEP3)、テーブル参照アドレスをインクリメントする(STEP4)。CPU601は、これらの値を用いて、上述のように位置偏差を求める演算を行い(STEP5)、この演算で得られた位置偏差に対してフィルタ演算を上述のように行い(STEP6)、フィルタ演算の結果をもとに制御量の演算(比例演算)を上述のように行い(STEP7)、実際に転写駆動モータ302としてのステッピングモータの駆動パルスの周波数を変更し(STEP8)、リターンする。
以上の制御によって、ベルト厚みによって発生する速度変動を安定化する制御を、安価な手法で、且つ画像品位に応じて適切な処理で行うことが可能となる。ずなわち、ベルト60の厚み変動によって発生する速度変動が安定化することで、図26に示すようなベルト60の速度変動が図27に示すように安定化される。しかし、例えばエンコーダ301の膨張によりベルト60の速度が図28に示すように狙いの速度より一定して速くなると、画像上副走査倍率が大きくなり、画像が伸びる。これは後述する副走査倍率補正手段により補正される。
FIG. 17 shows a flowchart of interrupt processing by the control cycle timer.
The
By the above control, it is possible to perform the control for stabilizing the speed fluctuation caused by the belt thickness by an inexpensive method and an appropriate process according to the image quality. In other words, the speed fluctuation caused by the thickness fluctuation of the
次に、本実施形態においてベルト60の搬送速度の絶対速度変化によって生じる副走査倍率誤差について説明する。前述の(1)式より、ベルト60の搬送速度Vは、通常、駆動ローラ63の半径Rとベルト60の厚さB、駆動ローラ63の角速度ωによって決定される。そして、駆動ローラ63の半径Rが使用環境によって熱膨張ないし熱収縮をすると、ベルト60の搬送速度Vが変化してしまう。
Next, a sub-scanning magnification error caused by a change in the absolute speed of the conveyance speed of the
しかし、従動軸フィードバック制御を行った際には、駆動ローラ63の半径Rの伸縮はベルト60の搬送速度Vに寄与せず、エンコーダ301が取り付けられている右下ローラ66の伸縮によってベルト搬送速度Vが変化する。これは、前述したように従動軸フィードバックでは図24に示した制御目標値(エンコーダの目標角変位量)に追従するように駆動ローラ63の駆動パルスを制御するので、駆動ローラ63が伸縮した際にはベルト60の搬送速度Vがフィードバック制御によって補正されてしまうからである。ところが、エンコーダ301が取り付けられている右下ローラ66自体が伸縮した際には、ベルト従動実効半径が増減することによって従動軸の回転角速度変化の誤検知と同様の現象が生じ、右下ローラ66が膨張した際にはベルト搬送速度が狙いの速度よりも速くなり、右下ローラ66が収縮した際にはベルト搬送速度が狙いの速度よりも遅くなってしまう。
However, when the driven shaft feedback control is performed, the expansion / contraction of the radius R of the driving
また、このベルト搬送速度の変動は右下ローラ66径の伸縮による速度変化であるので、ベルト60の厚みによる速度変動のような周期的なものではなく、常に一定に速くなったり遅くなったりする為に、実画像上では副走査倍率誤差として現れてくる。本実施形態において、上記のように、右下ローラ66の外径が環境によって熱膨張及び熱収縮をした際に生じる副走査倍率誤差を新たな部品を追加することなく短時間に補正する副走査倍率補正手段について説明する。
図29は、副走査倍率誤差補正を行う副走査倍率補正手段を有する駆動制御装置を示す。副走査倍率補正手段は、目標値、演算部506、508、比例要素(ゲインKq)507から構成される。駆動制御装置の副走査倍率補正手段以外の構成は図5と同様である為に詳細な説明を省略する。
Further, since the change in the belt conveyance speed is a change in speed due to the expansion and contraction of the diameter of the lower
FIG. 29 shows a drive control apparatus having sub-scanning magnification correcting means for performing sub-scanning magnification error correction. The sub-scanning magnification correction unit includes a target value,
図29において、目標値とは、ベルト搬送速度に関する情報のことである。この目標値はベルトマーク304に対するセンサ305の出力信号から得ている。例えばベルト60の周長が815mmで、ベルト60の駆動速度が125mm/sであった場合のベルトマーク304に対するセンサ305の出力信号のタイミングは
815(mm) / 125(mm/s)=6.52(s)
となる。副走査倍率補正手段では、このセンサ305の出力信号のタイミングを目標値としている。
In FIG. 29, the target value is information relating to the belt conveyance speed. This target value is obtained from the output signal of the
815 (mm) / 125 (mm / s) = 6.52 (s)
It becomes. In the sub-scanning magnification correcting means, the timing of the output signal of the
例えば、右下ローラ66の直径が熱膨張して0.1%直径が太くなった場合にはベルト搬送速度も0.1%速くなる為、目標値は
125(mm/s) × (100.1/100) = 125.125(mm/s)
となる。この時、副走査倍率も0.1%大きくなり、また、ベルトマーク304に対するセンサ305の出力信号のタイミングは
815(mm) / 125.125(mm/s) =6.51(s)
となる。
For example, when the diameter of the lower
125 (mm / s) x (100.1 / 100) = 125.125 (mm / s)
It becomes. At this time, the sub-scanning magnification is also increased by 0.1%, and the timing of the output signal of the
815 (mm) / 125.125 (mm / s) = 6.51 (s)
It becomes.
演算部506は、センサ305の出力信号と上記目標値とを比較してセンサ305の出力信号の目標値6.52(s)からのタイミングのずれ0.01(s)を算出し、その算出結果に比例要素507でゲインKqをかけて演算部508にて演算部504の出力から比例要素507の出力を減算してパルス出力器505(ドライバ607)への駆動パルス数Y(n)を決定することで副走査倍率誤差を補正する。
The
通常、ベルト搬送速度の絶対速度を正確に検出するにはベルト数周分の情報が必要であり、その間印刷(画像形成)を中断するか、その間の画像は副走査倍率がずれたままの状態で出力してしまうが、ベルト60の厚みに起因する速度変動を安定化した上で副走査倍率補正を行えばベルト1周の時間で副走査倍率誤差を補正することが可能である。
このように、本実施形態1によれば、環境によってエンコーダ301が取り付けられた従動ローラ66の外径が変化した際に生じる副走査倍率誤差を補正することができ、常にその補正を良好な状態に保つことができる。
Normally, to accurately detect the absolute speed of the belt conveyance speed, information for several belt revolutions is necessary. During that time, printing (image formation) is interrupted, or the image during that time remains in the sub-scan magnification ratio. However, if the sub-scanning magnification correction is performed after stabilizing the speed fluctuation caused by the thickness of the
As described above, according to the first embodiment, it is possible to correct the sub-scanning magnification error that occurs when the outer diameter of the driven
本発明の実施形態2では、上記実施形態(以下実施形態1という)において、マーク304をベルト60上に等間隔で設けた複数のマークとしている。この複数のマークはセンサ605で検知され、センサ305の出力信号が演算部506に入力される。これによって、センサ305の出力信号の目標値からのタイミングのずれを検知するまでに必要となる時間をさらに短縮することが可能である。
In
本発明の実施形態3では、上記実施形態1において、演算部506に入力する目標値を駆動モータ302の駆動パルスとしている。所定の単位時間当りの駆動パルスを目標値とし、センサ305の出力信号の目標値からのずれを演算部506にて算出し、その算出結果に比例要素507でゲインKqをかけて演算部508にて演算部504の出力から比例要素507の出力を減算することで、副走査倍率補正を行った駆動パルスY(n)を決定する。
In the third embodiment of the present invention, the target value input to the
上記各実施形態においては、目標値とするベルト搬送速度に関する情報は通常工場出荷時に算出されて不揮発性メモリに格納され、副走査倍率誤差補正時にその不揮発性メモリ内の上記情報から目標値を生成して演算部506に入力する。
本発明の実施形態4では、上記各実施形態において、上記副走査倍率誤差の補正を通紙中(転写紙の搬送中)に行うと画像の途中で右下ローラ66の伸縮が生じる為、上記副走査倍率補正手段が副走査倍率誤差の補正を通紙中には行わない。
In each of the above embodiments, the information related to the belt conveyance speed as the target value is normally calculated at the time of factory shipment and stored in the nonvolatile memory, and the target value is generated from the information in the nonvolatile memory at the time of correcting the sub-scanning magnification error. And input to the
In Embodiment 4 of the present invention, in each of the above embodiments, if the correction of the sub-scanning magnification error is performed while the paper is being passed (while the transfer paper is being conveyed), the lower
本発明の実施形態5は、上記各実施形態において、上記副走査倍率補正手段が副走査倍率誤差の補正を通紙(転写紙の搬送)動作直前に行うようにしたものであり、副走査倍率を良好な状態に保つことが可能となる。
本発明の実施形態6では、上記実施形態1〜3において、印刷中に機内温度(本実施形態6の内部温度)が上昇して右下ローラ66の径が膨張し、ベルト60の搬送速度が速くなることから、図示しない画像形成枚数計数手段は通紙枚数をカウントすることで画像形成枚数を計数し、その計数した枚数を予め設定された基準枚数と比較手段で比較してその計数した枚数が予め設定された基準枚数を超えると、上記副走査倍率補正手段が副走査倍率補正を行う。これによって、機内温度の上昇に伴う副走査倍率誤差補正を行うことが可能となる。また、通紙中に副走査倍率補正を行うと上述のように画像の伸縮が生じてしまう為、上記副走査倍率補正中の通紙は行わず、転写紙の搬送間隔を広げている。
In
本発明の実施形態7では、上記実施形態1〜3において、大量印刷中に機内温度が上昇して右下ローラ66の径が膨張し、ベルト60の搬送速度が速くなることから、右下ローラ66の温度を温度センサにて常時計測してモニタリングし、この温度センサの出力値を予め設定された温度と比較手段で比較して温度センサの出力値が予め設定された温度を越えた際には上記副走査倍率補正手段が副走査倍率補正を行うものであり、大量印刷中に副走査倍率が変化することなく印刷が可能となる。また、上記実施形態6と同様に通紙の際に上記副走査倍率補正手段が副走査倍率補正を行う場合には転写紙の搬送間隔を副走査倍率補正時間以上にあけている。
In Embodiment 7 of the present invention, in
以上の各実施形態においては、転写搬送ベルト60上に感光体ドラム11Y,11M,11C,11Kが複数並べて配設されるタンデム式のプリンタであって転写ユニット6を有するプリンタに本発明を適用したが、本発明が適用可能な画像形成装置及び駆動制御装置は上記実施形態の構成に限るものではない。複数のローラに張架された無端状ベルトをその複数のローラのうちの少なくとも1以上のローラで回転駆動する駆動制御装置を有するプリンタや複写機、ファクシミリ等と、その駆動制御装置に本発明を適用することが可能である。
In each of the embodiments described above, the present invention is applied to a tandem type printer in which a plurality of
又、上記実施形態では、転写搬送ベルト60で転写紙を搬送し、転写紙上で感光体ドラム1111Y,11M,11C,11K上の各色のトナーを転写する直接転写方式に適用したが、転写ベルト60上に4色のトナーを重ね合わせて転写して4色重ね合わせ像を形成した後にこれを転写紙に転写する中間転写方式にも本発明を適用することが可能である。また、上記実施形態では、露光光源としてはレーザ光源としているが、本発明はこれに限ったものではなく、露光光源は例えばLEDアレイ等でも良い。
In the above embodiment, the
2 書込みユニット
11Y、11M、11C、11K 感光体ドラム
12 帯電ローラ
13 現像ユニット
63 駆動ローラ
60 転写搬送ベルト
67Y、67M、67C、67K 転写器
65 テンションローラ
66 従動ローラ
301 エンコーダ
302 転写搬送モータ
305 マークセンサ
501 制御コントローラ部
506,508 演算部
507 比例要素
601 CPU
2
Claims (16)
前記ベルトの基準位置となるマークを検出するマーク検出手段と、
前記ベルトの厚み変動で発生する前記エンコーダの検出角変位誤差を検出する検出角変位誤差検出手段と、
前記検出角変位誤差検出手段から得られる前記エンコーダの検出角変位誤差における前記マークでの位相と振幅を算出する第1の手段と、
前記第1の手段の算出結果を格納する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに格納された値を元に前記ベルトの前記マークからの距離に応じて補正データを算出する第2の手段と、
前記補正データを格納する揮発性メモリとを有し、
前記ベルトを駆動する時に、前記揮発性メモリに格納されている補正データを参照し、該補正データを前記制御目標値に加算して前記駆動手段を駆動制御することで、前記ベルトの厚みによる速度変動を安定化する駆動制御装置において、
前記転写搬送装置の速度情報を元に前記転写搬送装置の副走査倍率誤差を検知し、該検知した副走査倍率誤差の補正量を算出し、該算出した補正量を元に副走査倍率誤差を低減するように前記転写搬送装置の駆動制御を行う副走査倍率補正手段を設けたことを特徴とする駆動制御装置。 An endless belt that conveys the recording member and transfers an image onto the recording member, a driving roller that drives the belt, a driving motor that drives the driving roller, driving means that drives the driving motor, and the belt A transfer conveyance device having a plurality of driven rollers, and having an encoder attached to one of the plurality of driven rollers, and controlling the angular displacement of the encoder per unit time to be constant A drive control device configured to control a speed of the belt by setting a target value and controlling the driving means so that an angular displacement amount of the encoder is equal to the control target value;
Mark detection means for detecting a mark serving as a reference position of the belt;
A detection angular displacement error detecting means for detecting a detection angular displacement error of the encoder that occurs due to a thickness variation of the belt;
First means for calculating the phase and amplitude at the mark in the detected angular displacement error of the encoder obtained from the detected angular displacement error detecting means;
A nonvolatile memory for storing the calculation result of the first means;
Second means for calculating correction data according to a distance from the mark of the belt based on a value stored in the nonvolatile memory;
A volatile memory for storing the correction data;
When the belt is driven, the correction data stored in the volatile memory is referred to, the correction data is added to the control target value, and the driving means is driven to control the speed according to the thickness of the belt. In the drive control device that stabilizes fluctuations,
A sub-scan magnification error of the transfer / conveyance device is detected based on the speed information of the transfer / conveyance device, a correction amount of the detected sub-scan magnification error is calculated, and a sub-scan magnification error is calculated based on the calculated correction amount. A drive control apparatus comprising: a sub-scanning magnification correction unit that performs drive control of the transfer / conveyance device so as to reduce the amount.
前記ベルトの基準位置となるマークを検出するマーク検出手段と、
前記ベルトの厚み変動で発生する前記エンコーダの検出角変位誤差を検出する検出角変位誤差検出手段と、
前記検出角変位誤差検出手段から得られる前記エンコーダの検出角変位誤差における前記マークでの位相と振幅を算出する第1の手段と、
前記第1の手段の算出結果を格納する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに格納された値を元に前記ベルトの前記マークからの距離に応じて補正データを算出する第2の手段と、
前記補正データを格納する揮発性メモリとを有し、
前記ベルトを駆動する時に、前記揮発性メモリに格納されている補正データを参照し、該補正データを前記制御目標値に加算して前記駆動手段を駆動制御することで、前記ベルトの厚みによる速度変動を安定化する転写搬送装置を持つ画像形成装置において、
前記転写搬送装置の速度情報を元に前記転写搬送装置の副走査倍率誤差を検知し、該検知した副走査倍率誤差の補正量を算出し、該算出した補正量を元に副走査倍率誤差を低減するように前記転写搬送装置の駆動制御を行う副走査倍率補正手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。 An endless belt that conveys the recording member and transfers an image onto the recording member, a driving roller that drives the belt, a driving motor that drives the driving roller, driving means that drives the driving motor, and the belt The control target value is set so that the angular displacement of the encoder per unit time is constant, having a plurality of driven rollers that are driven and an encoder attached to one of the driven rollers. An image forming apparatus that controls the speed of the belt by controlling the driving unit so that the angular displacement amount of the encoder is equal to the control target value,
Mark detection means for detecting a mark serving as a reference position of the belt;
A detection angular displacement error detecting means for detecting a detection angular displacement error of the encoder that occurs due to a thickness variation of the belt;
First means for calculating the phase and amplitude at the mark in the detected angular displacement error of the encoder obtained from the detected angular displacement error detecting means;
A nonvolatile memory for storing the calculation result of the first means;
Second means for calculating correction data according to a distance from the mark of the belt based on a value stored in the nonvolatile memory;
A volatile memory for storing the correction data;
When the belt is driven, the correction data stored in the volatile memory is referred to, the correction data is added to the control target value, and the driving means is driven to control the speed according to the thickness of the belt. In an image forming apparatus having a transfer conveyance device that stabilizes fluctuations,
A sub-scan magnification error of the transfer / conveyance device is detected based on the speed information of the transfer / conveyance device, a correction amount of the detected sub-scan magnification error is calculated, and a sub-scan magnification error is calculated based on the calculated correction amount. An image forming apparatus, comprising: a sub-scanning magnification correction unit that performs drive control of the transfer / conveyance device so as to reduce the amount.
16. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the belt is an intermediate transfer belt or a direct transfer belt.
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