JP2010085644A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写ベルト寄り制御の信頼性を向上させ、高品質の画像を得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー画像が転写形成される中間転写ベルト１と、中間転写ベルト１の寄り位置を検出する寄り位置検出センサ１０６と、中間転写ベルト１の寄り位置を変える寄り制御ローラ２とを備える。また、寄り制御ローラ２の傾き角度を補正する角度調整カム３ａ及び角度調整アーム３ｂと、寄り位置検出センサ１０６の検出情報に基づき、角度調整カム３ａ及び角度調整アーム３ｂの傾き角度補正量を算出するＡＳＩＣ１０１とを備える。また、ＡＳＩＣ１０１の傾き角度補正量の算出式に用いる係数値を寄り制御ローラ２の傾き角度の制御方向毎に独立して可変できる手前側補正係数Ｋｆ演算部１１６及び奥側補正係数Ｋｒ演算部１１７を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式による転写工程を経て転写形成されたトナー画像を搬送する転写ベルト搬送装置に特徴のある画像形成装置に関する。

従来、転写ベルト搬送装置において、転写ベルト走行時の寄り量を極力低減しながら安定に走行させる技術として、以下のものがある。

転写ベルト端部位置の変化をセンサで検出し、その検出結果から、転写ベルト寄り位置の変化量と、寄り速度と、寄り位置と目標位置とのずれ量を算出する。その後、転写ベルト寄り方向を制御するために転写ベルトを支持している寄り制御ローラの傾き角度を調整する駆動源に与える補正量を導き、リアルタイム制御することによって転写ベルト端部を目標位置の近傍で安定させる（特許文献１参照）。
特開２００５−３２６６３８号公報

しかし、上記従来技術においては、画像形成装置を構成する部品の公差や、装置の運搬や設置場所の歪みによって、装置全体にねじれが生じることで、転写ベルトを支持するローラ軸にずれが生じ、転写ベルト寄り速度が動作方向によって異なる不均衡な状態となる恐れがある。こうした誤差要因によって、目標位置での転写ベルトの安定走行を保つことが困難となる。

その結果、特に、転写ベルト搬送装置がカラー画像形成装置で使用される場合には、各色トナーの重ね合わせ位置がずれてしまい、色ずれ画像が生じる恐れがある。

本発明の目的は、転写ベルト寄り制御の信頼性を向上させ、高品質の画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、トナー画像が転写形成される無端状の像担持体と、前記像担持体の寄り位置を検出する検出手段と、前記像担持体の寄り位置を変える制御ローラと、前記制御ローラの傾き角度を補正する補正手段と、前記検出手段の検出情報に基づき、前記補正手段の傾き角度補正量を算出する算出手段と、前記算出手段の前記傾き角度補正量の算出式に用いる係数値を前記制御ローラの前記傾き角度の制御方向毎に独立して可変できる可変手段とを備えることを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、転写ベルト寄り制御の信頼性を向上させ、高品質の画像を得ることができる。

以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置における転写ベルト搬送装置の構成図である。

図１において、転写ベルト１は無端状の抵抗体であり、複数のローラによって張架されている。ローラとして、寄り制御ローラ２、転写ベルト１の張力を保つために設けられている転写ベルト支持ローラ４、転写ベルト１を駆動する転写ベルト駆動ローラ５がある。また、ローラとして、転写ベルト１上に形成されたトナー像を紙などの転写材に写すために、不図示の二次転写ローラと対向配置されている二次転写対向ローラ６がある。

転写ベルト駆動ローラ５が、不図示の駆動モータによって回転動作することにより、転写ベルト１は矢印で示す搬送方向に走行する。

図２は、図１の転写ベルト搬送装置の要部構成図である。

図２において、転写ベルト寄り制御機構の概略構成について説明する。

寄り制御ローラ２の奥側を支点として、手前側を上下に傾かせて角度を付けることによって、走行する転写ベルト１の寄りを制御する。寄り制御ローラ２の傾き角度を制御するために、角度調整アーム３ｂと角度調整カム３ａが設けられている。

角度調整カム３ａは、不図示のモータにより回転角度を制御することによって、角度調整アーム３ｂを、支点を基準として動かす構成である。転写ベルト１の手前側端部には、寄り位置検出センサ１０６が配置されており、転写ベルト１の端部位置を検出して、後述する制御部へ検出信号を送信する。この検出信号は、寄り制御（補正）機構（角度調整アーム３ｂと角度調整カム３ａ）を制御する情報として使用される。

ここで、転写ベルト１は、トナー画像が転写形成される無端状の像担持体として機能する。寄り位置検出センサ１０６は、像担持体の寄り位置を検出する検出手段として機能する。寄り制御ローラ２は、像担持体の寄り位置を変える制御ローラとして機能する。角度調整カム３ａと角度調整アーム３ｂは、制御ローラの傾き角度を補正する補正手段として機能する。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置のブロック図である。

図３において、画像形成装置は、ＡＳＩＣ（高集積回路デバイス）１０１、ＣＰＵ１０２（メイン制御処理デバイス）、ＲＡＭ（データ記憶メモリ）１０３を備える。

ＡＳＩＣ１０１、ＣＰＵ１０２、ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０２を中心にして、データの読み出しや書き込みが可能なようにデータ通信線で接続されている。

ＡＳＩＣ１０１は、転写ベルト駆動モータの制御や、転写ベルト寄り制御の主な機能を司る部分である。ＣＰＵ１０２は、画像形成装置全体の制御を司る部分であり、内部メモリに格納されたプログラムファイルに従い動作する。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０２の処理動作を実行するにあたり、データを一時的に格納し、不図示のバッテリーを使用して、長期的にデータを保存するために用いる。

転写ベルト搬送機能について説明する。

ＣＰＵ１０２より駆動開始命令がＡＳＩＣ１０１に送られると、ＡＳＩＣ１０１内部の転写ベルト駆動モータ制御部１２６において、転写ベルト駆動モータ１０５を転写ベルト走行速度に応じた所定の回転数で駆動するために駆動パルス信号が生成される。

その駆動パルス信号は、転写ベルト駆動モータドライブ回路１０４に送られて、転写ベルト駆動モータドライブ回路１０４にて、転写ベルト駆動モータ１０５に供給する電流制御が行われる。転写ベルト駆動モータ１０５の駆動力が、不図示のギアを介して転写ベルト駆動ローラ５に伝達され、転写ベルト１を搬送方向に走行する。

転写ベルト寄り制御機能について説明する。

転写ベルト１の端部に設けられた寄り位置検出センサ１０６を、ＡＳＩＣ１０１の寄り位置センサ制御部１２５からのセンサ駆動命令に従い所定間隔で駆動する。そして、寄り位置検出センサ１０６で検出したアナログ信号データをＡＤ変換部１０７によってデジタル信号データに変換する。

デジタル化した信号データをＡＳＩＣ１０１で取り込み、一時的にデータを格納する検出データ格納部１０８に順次格納する。ここで、最新の寄りデータをＰｎとし、１つ前にサンプリングした寄りデータをＰｎ−１、更に１つ前をＰｎ−２とする。

検出データ格納部１０８に格納されたデータに基づいて、寄り速度算出部１０９、寄り加速度算出部１１０、寄り位置ずれ量算出部１１１の各部において演算処理が実行される。各々の演算ブロックでは、以下の演算処理を実施する。

（ａ）寄り速度＝ Ｐｎ−１ − Ｐｎ
（ｂ）寄り加速度＝ ２×Ｐｎ−１ − Ｐｎ−２ − Ｐｎ
（ｃ）寄り位置ずれ＝ 目標位置 − Ｐｎ
(ａ),(ｂ),(ｃ)の算出式に基づき、算出した寄り速度、寄り加速度、寄り位置ずれ量に対して、それぞれ係数Ｋｐ演算部１１２、係数Ｋｄ演算部１１３、係数Ｋｉ演算部１１４と独立した係数演算ブロックで係数値をかける。
（ｄ）寄り速度×Ｋｐ
（ｅ）寄り加速度×Ｋｄ
（ｆ）寄り位置ずれ×Ｋｉ
次に、(ｄ)〜(ｆ)の係数演算処理後のデータを総和する。
（ｇ）寄りＰＩＤ総和＝寄り速度×Ｋｐ ＋ 寄り加速度×Ｋｄ ＋ 寄り位置ずれ×Ｋｉ

次に、本発明の特徴となる部分について説明する。

セレクタ１１５では、上述の算出式（ｇ）寄りＰＩＤ総和の符号に基づいて、寄り制御ローラ角度制御モータ１２０を回転駆動させる方向を判定し、転写ベルト１が手前方向に動くように制御する場合は、手前側補正係数Ｋｆ演算部１１６と接続する。転写ベルト１が奥前方向に動くように制御する場合は、奥側補正係数Ｋｒ演算部１１７と接続する。

セレクタ１１５によって接続された手前側補正係数Ｋｆ演算部１１６と奥側補正係数Ｋｒ演算部１１７では、各々独立して決められた係数値で以下の演算を行う。

（ｈ１）寄り補正量Ｆ＝寄りＰＩＤ総和×Ｋｆ
（ｈ２）寄り補正量Ｒ＝寄りＰＩＤ総和×Ｋｒ
続いて、上述した手前側補正係数値Ｋｒと奥側補正係数値Ｋｒを決定するためのＣＰＵ１０２とＲＡＭ１０３の内部機能について説明する。

補正角度サンプリング制御部１２１の制御プログラムは、手前側補正係数Ｋｆ演算部１１６、奥側補正係数Ｋｒ演算部１１７で算出された寄り制御ローラ角度制御モータ１２０の寄り補正量を所定時間間隔で読み出す制御機能を有する。

このとき、補正角度サンプリング制御部１２１の制御プログラムは、転写ベルト１の寄り位置が所定範囲内であるか否かを判定して所定範囲内である場合に、読み出しを開始する機能も持っている。

これによって、寄り制御ローラ２のアライメントが略均衡状態で、寄り制御ローラ角度制御モータ１２０がある程度安定した状態における補正角度の読み出しを行うことを可能にする。読み出された寄り補正量の積算値は、寄り制御ローラ角度制御モータ１２０の補正後の角度を表しており、この寄り補正量の積算値は、補正角度データとして、順次ＲＡＭ１０３の寄り制御ローラ補正角度データ格納部１２３に格納される。

寄り制御ローラ均衡位置算出部１２２の制御プログラムは、寄り制御ローラ補正角度データ格納部１２３に格納された複数の補正角度データから平均値を算出する機能を有する。この平均値を寄り制御ローラ２の均衡位置とする。

そして、ＲＡＭ１０３の均衡位置別補正係数格納部１２４に予め格納している、図４に示した均衡位置と補正係数値の対応テーブルと照合し、手前側補正係数値Ｋｆと奥側補正係数値Ｋｒの決定を行う。尚、図４に示した対応テーブルは、検討から導き出されたものであり、装置構成毎に異なるテーブルになる。

ここで、ＡＳＩＣ１０１は、検出手段の検出情報に基づき、補正手段の傾き角度補正量を算出する算出手段として機能する。

また、手前側補正係数Ｋｆ演算部１１６及び奥側補正係数Ｋｒ演算部１１７は、算出手段の傾き角度補正量の算出式に用いる係数値を制御ローラの傾き角度の制御方向毎に独立して可変できる可変手段として機能する。

また、ＣＰＵ１０２及びＲＡＭ１０３は、補正手段の傾き角度補正量に基づき、制御ローラの傾き角度が均衡する位置を導き出して、可変手段における前記係数値を決定する第１の決定手段として機能する。

更に、ＣＰＵ１０２及びＲＡＭ１０３は、検出手段による検出結果に基づいて、像担持体の寄り位置の変化量を寄り方向毎に算出し、可変手段における係数値を決定する第２の決定手段として機能する。

図５は、図３の画像形成装置によって実行される補正係数値調整モード処理の手順を示すフローチャートである。

図５において、ＣＰＵ１０２は、補正係数値調整モード処理を開始する（ステップＳ１０１）。これは、工場出荷時や市場でのサービスメンテナンス時において、転写ベルト１を新規で取り付けた場合や交換した場合、あるいは転写ベルト搬送装置の各種ローラを交換した場合に実施する。

ステップＳ１０１にて、補正係数値調整モードが開始されると、ＣＰＵ１０２は、転写ベルトの駆動と寄り制御を開始する（ステップＳ１０２）。

続いて、ＣＰＵ１０２は、寄り位置検出センサ１０６で検出した結果が、所定範囲Ａ〜Ｂに入っているか否かを判定し（ステップＳ１０３）、所定範囲内に入ったら、ステップＳ１０４へ移行する。

ＣＰＵ１０２は、補正角度サンプリング制御部１２１のプログラム命令に従い、寄り補正量の読み出しを開始する（ステップＳ１０４）。

ＣＰＵ１０２は、寄り補正量の読み出しデータ数が所定値Ｃ以上に達するまで、前の読み出しデータに積算しながら、寄り制御ローラ補正角度データをＲＡＭ１０３の寄り制御ローラ補正角度データ格納部１２３に順次格納する制御を繰り返す（ステップＳ１０５）。

ＣＰＵ１０２は、寄り制御ローラ補正角度データ格納部１２３に所定値Ｃだけ格納された寄り制御ローラ補正角度データに基づいて、補正角度平均値を算出する（ステップＳ１０６）。

ＣＰＵ１０２は、ＲＡＭ１０３の均衡位置別補正係数格納部１２４に予め格納している均衡位置と補正係数値の照合処理を実施する（ステップＳ１０７）。ＣＰＵ１０２は、ここで照合した補正係数値Ｋｆ、Ｋｒが次回の寄り補正量の演算から使用されるように、変更処理を行う（ステップＳ１０８）。

以上、第１の実施の形態によれば、画像形成装置のゆがみなどによって生じる、転写ベルト１の手前、奥の寄り速度ずれを低減することが可能となり、転写ベルト寄り制御の安定性を高めることができる。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置のブロック図である。

図３に示す第１の実施の形態と同一箇所には、同一符号を付して重複する説明は省略する。

第２の実施の形態において特徴となる機能は、ＣＰＵ２０２の寄りバランスずれ算出部２０４、補正係数算出部２０５と、ＲＡＭ２０３の寄りバランス算出用寄りデータ格納部２０６である。

これらの機能について以下に説明する。

ＣＰＵ２０２の寄りバランスずれ算出部２０４の制御プログラムは、ＡＳＩＣ１０１の検出データ格納部１０８に一時的に格納される寄り位置検出結果を順次読み出して、ＲＡＭ２０３の寄りバランス算出用寄りデータ格納部２０６に格納する。このことによって、検出データ格納部１０８よりも大量のデータを保持できるようにしている。

また、寄りバランスずれ算出部２０４の制御プログラムは、寄りバランス算出用寄りデータ格納部２０６のデータを使用して、寄りバランスずれを算出する機能を有しており、その算出方法について図７（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

寄りバランスずれ算出部２０４の制御プログラムは、寄りデータ１から目標データとの比較を順次行う。寄りバランスずれ算出部２０４の制御プログラムは、比較時に目標値との差を算出して、符号で判定を行う。つまり、目標値との差を変動量ｎ（ｎ＝１,２,・・・）とすると、以下の式で算出される。
（ｉ）変動量ｎ=目標データ ― 寄りデータｎ

次に、算出した変動量が、負から正へ、あるいは正から負へ変化する部分を抽出する。図７で示したイメージは、目標データ近傍の５ポイントを抽出する例を表している。抽出したデータから負から正、正から負の場合に分けて、５ポイント分の平均変化量を算出する。

（ｊ）正から負への平均変化量１
｛（寄りデータ３−寄りデータ２）＋（寄りデータ４−寄りデータ３）
＋（寄りデータ５−寄りデータ４）＋（寄りデータ６−寄りデータ５）｝
÷4
（ｋ）負から正への平均変化量２
｛（寄りデータ８−寄りデータ７）＋(寄りデータ９−寄りデータ８)
＋（寄りデータ１0−寄りデータ９）＋（寄りデータ１１−寄りデータ１0）｝
÷４
次に、(ｊ)、(ｋ)の平均変化量の差を寄りバランスずれ量として表す。
（ｌ）寄りバランスずれ量＝平均変化量１−平均変化量２
次に、この寄りバランスずれ量に基づいて、補正係数算出部２０５で補正係数を算出する。第２の実施の形態では、寄りバランスずれ量に所定値をかけた値を補正係数とするが、算出方法はこの限りではない。第１の実施の形態と同様にテーブル照合方式でも良い。
（ｍ）補正係数Ｋｆ、Ｋｒ＝寄りバランスずれ量×所定値０．１
図８は、図６の画像形成装置によって実行される補正係数値調整モード処理の手順を示すフローチャートである。

図８において、ＣＰＵ２０２は、補正係数値調整モード処理を開始する（ステップＳ２０１）。実行タイミングは、第１の実施の形態と同様の場合もあるため、説明は省略する。

ＣＰＵ２０２は、転写ベルト駆動と寄り制御を開始する（ステップＳ２０２）。続いて、ＣＰＵ２０２は、寄り位置検出センサ１０６で検出した結果が、所定範囲Ａ〜Ｂに入っているか否かを判定し（ステップＳ２０３）、所定範囲内に入ったら、ステップＳ２０４へ移行する。

ＣＰＵ２０２は、転写ベルト１が約３周程度回転する間、寄り位置データの読み出しを続けてＲＡＭ２０３の寄りバランス算出用寄りデータ格納部２０６に順次格納する（ステップＳ２０４）。読み出しが終了したらステップＳ２０５に移行する。

ＣＰＵ２０２は、読み出した寄り位置データと寄り位置の目標データとの比較処理を行う（ステップＳ２０５）。ＣＰＵ２０２は、ステップＳ２０５での比較処理によって、目標データ近傍の５データ分を抽出する（ステップＳ２０６）。

ＣＰＵ２０２は、ステップＳ２０６で抽出した寄りデータを用いて、寄り位置の平均変化量を算出する（ステップＳ２０７）。平均変化量は上述した（ｊ）、（ｋ）で示した算出式に基づき算出される。

ＣＰＵ２０２は、ステップＳ２０７で算出した平均変化量から（ｌ）で示した式に従い、寄りバランスずれ量を算出する（ステップＳ２０８）。

ＣＰＵ２０２は、(ｍ)で示した算出式に従って、寄りバランスずれ量に所定値Ｄ（本実施の形態では０.１としているが、この限りではない）をかけて、補正係数値を算出する（ステップＳ２０９）。

ＣＰＵ２０２は、ステップＳ２０９で算出された補正係数値を、手前側補正係数Ｋｆ、奥側補正係数Ｋｒに反映する（ステップＳ２１０）。

以上、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、画像形成装置のゆがみなどによって生じる、転写ベルト１の手前、奥の寄り速度ずれを低減することが可能となり、転写ベルト寄り制御の安定性を高めることができる。また、第２の実施の形態においては、転写ベルト搬送中における実際の寄り位置データを検出することによって、寄り動作の不安定状態を測定することが可能であるため、第１の実施の形態よりも高い効果が得られる。

図９は、本発明との比較の上で示す、従来技術による寄り制御で、不安定動作に陥った場合のセンサ出力波形（転写ベルト蛇行波形）図である。

目標とするセンサ出力２．０ｖ付近で転写ベルト１の寄り制御が行われているが、手前と奥とで寄り速度が異なっていることがわかる。これは、同じ角度だけ寄り制御ローラ角度制御モータ１２０を動かした場合に、装置のゆがみによって、転写ベルト１が移動する速度が異なってしまうためである。

更に、寄り制御ローラ角度制御モータ１２０を動かしてから実際に転写ベルト１の寄り動作が開始されるまでに遅延時間がある。そのため、目標値に対しての収束性が悪くなり変動量が大きくなってしまう。その結果、特にカラー画像形成装置で使用される場合には、各色トナーの重ね合わせ位置がずれてしまい、許容外の色ずれ画像が生じてしまう恐れがある。

図１０は、本発明の画像形成装置において、補正係数調整モードを実行することによって、転写ベルト寄り制御の手前、奥の寄り動作の不均衡が低減された場合のセンサ出力波形（転写ベルト蛇行波形）図である。

図１０のように、手前、奥の寄り速度が略同等になることによって、転写ベルト１の蛇行量も小さくなり、より目標値に収束した制御を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置における転写ベルト搬送装置の構成図である。 図１の転写ベルト搬送装置の要部構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置のブロック図である。 図１における転写ベルトの寄り制御に関するテーブルを示す図である。 図３の画像形成装置によって実行される補正係数値調整モード処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置のブロック図である。 図１における転写ベルトの寄りバランスずれ算出時の演算の説明図である。 図６の画像形成装置によって実行される補正係数値調整モード処理の手順を示すフローチャートである。 本発明との比較の上で示す、従来技術による寄り制御で、不安定動作に陥った場合のセンサ出力波形（転写ベルト蛇行波形）図である。 本発明の画像形成装置において、補正係数調整モードを実行することによって、転写ベルト寄り制御の手前、奥の寄り動作の不均衡が低減された場合のセンサ出力波形（転写ベルト蛇行波形）図である。

符号の説明

１ 中間転写ベルト
２ 寄り制御ローラ
３ａ 角度調整カム
３ｂ 角度調整アーム
１０１ ＡＳＩＣ
１０２ ＣＰＵ
１０３ ＲＡＭ
１０６ 寄り位置検出センサ
１１６ 手前側補正係数Ｋｆ演算部
１１７ 奥側補正係数Ｋｒ演算部

Claims (3)

1. トナー画像が転写形成される無端状の像担持体と、
   前記像担持体の寄り位置を検出する検出手段と、
   前記像担持体の寄り位置を変える制御ローラと、
   前記制御ローラの傾き角度を補正する補正手段と、
   前記検出手段の検出情報に基づき、前記補正手段の傾き角度補正量を算出する算出手段と、
   前記算出手段の前記傾き角度補正量の算出式に用いる係数値を前記制御ローラの前記傾き角度の制御方向毎に独立して可変できる可変手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正手段の前記傾き角度補正量に基づき、前記制御ローラの前記傾き角度が均衡する位置を導き出し、導き出した前記位置に基づいて、前記可変手段における前記係数値を決定する第１の決定手段を備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記検出手段による検出結果に基づいて、前記像担持体の寄り位置の変化量を寄り方向毎に算出し、算出した前記寄り位置の変化量に基づいて、前記可変手段における前記係数値を決定する第２の決定手段を備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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